SFY-D全自动筛分仪存在的问题及改进措施

叶南，张昀哲

(1.长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，江苏 南京 210011；2.长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局，上海 200136)

1 仪器概述

1.1 “SFY-D”音波振动式全自动筛分粒度仪简介

“SFY-D”音波振动式全自动筛分粒度仪是中科院南京地理与湖泊研究所最新研制的一种新型筛分粒度仪。该仪器具有筛分效率高、自动化程度强的优点。使用Windows界面进行操作和控制，操作方便、可靠，具有良好的用户图形界面，操作灵活效率高。

1.2 主要技术指标

微机：Windows98，2000或XP界面。分析范围：从4000微米-20微米，共分30级。电子天平：最大称量范围500克，精度为1/1000克。

声波振动频率：50Hz。串行接口：RS232-C，波特率为2400。筛分级数：8级低框筛。

1.3 仪器原理

SFY-D型筛分粒度仪采用音波筛分法。八级标准筛套叠在一起，上下均用乳胶膜密闭，形成密闭腔体，利用交流电流通过换能器在标准筛腔体中产生的空气振动，进而引起被测粉体在垂直方向产生周期性振动，在气流的作用下粉体自上而下由粗到细通过各级标准筛。合理设置孔径参数不同的标准筛，通过称量样品总重量和各留筛样重，进行计算，即可获得重量粒度分布数据。在音波振动过程中，仪器可根据设置条件在垂直方向给标准筛体施加机械击打脉冲。这样可以减少粉体颗粒堵塞网孔，也可以将聚集成堆的粉体迅速分散，从而提高筛分效率。

2 仪器问题

（1）由于“SFY-D”音波振动式全自动筛分粒度仪采用音波筛分法，音波分析法必然产生噪声污染，虽然有隔音玻璃罩防护，但长期使用依旧会损害听力。

（2）仪器需要人工进样，仪器始终离不开人维护及操作，不能够良好的解放劳动力，人机不分离，由于一般工程都是时间紧任务重，人员不能够连续24小时的工作，从而影响工程交付进度。

（3）套筛使用完毕后，需要人工进行清理，费时费力且不能够完全清理干净，由于人工清理避免不了对套筛网格的外力破坏，影响套筛分筛的成果质量。

3 改进措施

对于人工进样的改进如下：随着前沿科学的技术创新进步，结合自身实际操作仪器的经验，通过对水环境分析仪器气相色谱自动进样装置的思索，探讨可以通过增加机械臂的手段代替人工进样，从而达到人机分离，并可以提前设置好进样程序，达到24小时连续分析的目的。

对于清理套筛的改进看法如下：结合仪器本身的振筛特性，增加一个套筛翻转装置进行反振从而到达清理套筛的目的，并在下方增加一个样品回收装置；从而进一步解放生产力，并且避免了振筛噪音对人体的危害以及人工清理套筛不充分不完全的弊端。改进更新模块详见图1。

图1 “SFY-D”音波振动式全自动筛分粒度仪改进模块图

3.1 原有机械部分

机械部分包括机械手运动装置振动台自动振筛装置

机械手运动装置：机械手采用上下直线运动和水平左右旋转运动，手爪套筛时，采用凸轮与弹簧的配合进行开合运动。

振动台自动振筛装置：振动台部分主要有声波源、八级套筛、细颗粒收集袋、电磁击铁、自动升降台、步进电机等组成。

3.2 改进机械设计

主要增加自动进样装置和样品回收装置，自动进样装置：自动进样装置包括进样臂、样品盘、驱动系统以及控制系统等部分组成。各个部分之间紧密合作，共同带动着自动进样装置的正常运行。

进样臂：采用了龙门结构的高精度三维滑台，定位精度高，前端拥有一个机械抓手，可以通过机械抓手将样品盘中的样品杯抓起，然后，将样品杯中的样品倒入进样口；

样品盘：采样正方形样品盘，纵向10个样品盘，横向10个样品盘，合计100个样品，平均测试一个样品的时间大约20分钟，满足日常工作需要；

驱动系统以及控制系统：通过计算机进行控制，使用前进行进样臂与样品盘的定位及校准，并控制进样臂进行自动进样。

样品回收部分：样品回收装置主要有密闭机械臂、颠倒滑轮装置、样品收集袋、电磁击铁、步进电机等组成。

密闭机械臂：带有密封功能的机械臂，通过夹紧密闭八级套筛；

颠倒滑轮装置：通过滑轮将密闭机械臂中的八级套筛颠倒过来；

样品收集袋：与上振动膜、八级套筛一起形成一个密闭腔体，将样品进行收集；

电磁击铁：产生垂直方向的冲击力，将堆积的颗粒物打散，防止网孔堵塞。

步进电机：清理完毕的八级套筛通过步进电机移动至进样位置等待分析下一个样品。

3.3 改进软件

（1）增加控制自动进样装置的程序，使得计算机可以通过该软件控制自动进样装置；

（2）在原有进样编辑程序中增加批处理模式，从设置一个样品到同时设置多个待测样品，从软件上达到自动化进样的目的；

（3）增加样品回收装置的控制程序，通过计算机控制样品回收装置的机械部分将使用过后的样品进行回收，并把相应的八级套筛通过自动升降台，传动到振动台的进样位置。

4 结语

经过增加自动进样装置以及回收循环装置，通过计算机软件后台控制，将原有机械装置与回收装置巧妙的结合，进行循环作业，从而达到全自动分析的目的。减少机械振动对人体的噪音污染，以及解放劳动生产力，并且可以24小时不间断控制，提高生产效率，尤其是对于大型项目的时效性要求，更是能够起到锦上添花的作用，由于到达了人机分离，这样更加能够避免人为操作失误干扰，进一步提高成果质量。