專利名稱：用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，尤其是具有雙環(huán)形空腔爐一體結(jié)構(gòu)的煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中用于測試煤炭、焦炭的水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳的儀器主要包括兩類。一類是基于γ射線的工業(yè)分析儀，但此類儀器都是采用γ射線或者雙能γ射線來探測煤的灰分含量，其放射性大，對分析人員的身體構(gòu)成嚴(yán)重威脅，而且，這類分析儀與煤種有關(guān)，檢測精度波動大。二是基于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/212-2001的煤質(zhì)分析儀，其操作過于復(fù)雜，檢測時間長，對于多個試樣的檢測，特別是揮發(fā)分的檢測，需要循環(huán)的進(jìn)行測試。這種儀器的主要工藝流程為水分同時測試→揮發(fā)分輪流測試→循環(huán)揮發(fā)分測試→灰分同時測試，或者單試樣水分測試→單試樣揮發(fā)分測試→單試樣灰分測試→循環(huán)試樣，這嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率且勞動效率太低，檢測速度太慢。另外，中國發(fā)明專利公開號“CN1482462A”的“煤質(zhì)工業(yè)分析綜合測定方法及其分析儀”中描述了獨(dú)立分開設(shè)置水分、灰分測試爐及其能實(shí)現(xiàn)自動測試的方案。它的不足之處是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，單灰分測試爐不具有同時測試多試樣的功能。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本實(shí)用新型的目的在于提供一種既結(jié)構(gòu)簡單又測試效率高而且具有節(jié)能效果明顯，操作維護(hù)方便，能同時自動測試和稱量多個試樣并進(jìn)行高精密的數(shù)據(jù)檢測及處理的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，包括支架，位于支架上的下爐體、上爐體及其測試裝置，其中所述測試裝置包括設(shè)置在下爐體內(nèi)的多試樣托樣盤，該托樣盤的中心桿穿過下爐體底部爐壁與支架上的傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)接，所述傳動機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)組成，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)經(jīng)設(shè)置在中心桿下端的軸承、絲桿螺母、聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)固聯(lián)，所述升降機(jī)構(gòu)經(jīng)絲桿螺母與傳動絲桿相連，該傳動絲桿平行于中心桿并經(jīng)軸承座固定于支架上，傳動絲桿的下端設(shè)有減速齒輪組與傳動電機(jī)固聯(lián)，所述傳動絲桿的上、下端設(shè)有行程控制開關(guān)，所述托樣盤的環(huán)形周邊設(shè)有試樣杯孔，對應(yīng)試樣杯孔的下面是稱樣桿，該稱樣桿穿過下爐體底部的爐壁與電子天平固聯(lián)，對應(yīng)托樣盤試樣杯孔處設(shè)有連通上爐體的通孔，所述上爐體設(shè)雙環(huán)形空腔爐，在上、下爐體內(nèi)設(shè)有發(fā)熱體、熱電耦，于爐體的爐側(cè)設(shè)數(shù)字流量控制器。
為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施還有上爐體雙環(huán)形空腔爐為變徑雙環(huán)形空腔爐。
上爐體的頂壁設(shè)有通氣塞。
熱電耦至少設(shè)有三支，其中二支設(shè)置在上爐體，一支設(shè)置在下爐體。
試樣杯孔為圓錐孔，該圓錐孔設(shè)有若干個。
中心桿與下爐體爐壁間設(shè)有軸套。
上爐體為揮發(fā)分灰分測試爐。
下爐體為水分測試爐。
本實(shí)用新型采用變徑雙環(huán)形空腔爐一體結(jié)構(gòu)的上爐體及多試樣同時測試的技術(shù)方案以及采用NI虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行控制與編程，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單爐膛測試揮發(fā)分灰分能耗高，耗時長，測試清度低，效率低的缺陷。使本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，節(jié)能效果顯著，能同時自動測試和稱量多個試樣和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，且測試的結(jié)果代表性強(qiáng)，測試精度高，試樣間測試誤差低，測試時間短，測試效率高。廣泛適合煤炭、焦炭的水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳的測試。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為本實(shí)用新型主剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖中1、支架，2、下爐體，3、上爐體，31、通孔，32、通氣塞，4、托樣盤，41、中心桿，411、軸套，42、試樣杯孔，43、稱樣桿，44、電子天平，5、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，51、軸承，52、絲桿螺母，53、聯(lián)軸器，54、步進(jìn)電機(jī)，6、升降機(jī)構(gòu)，61、傳動絲桿，62、軸承座，63、減速齒輪組，64、傳動電機(jī)，65、行程控制開關(guān)，7、發(fā)熱體，71、熱電耦，72、數(shù)字流量控制器。
具體實(shí)施方式
附圖所示的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀包括支架1，位于支架1上的用于水分測試的下爐體2、用于揮發(fā)分灰分測試的上爐體3及其測試裝置。上爐體3的頂壁安裝有通氣塞32用于氣壓平衡和散熱，在爐體內(nèi)設(shè)有發(fā)熱體7用于爐體加熱，熱電偶71用于測試溫度，于爐體的爐側(cè)設(shè)數(shù)字流量控制器72用于控制氧氣和氮?dú)饬髁?，并有一分支通入下爐體2中。為了降低能耗，上爐體3結(jié)構(gòu)采用變徑雙環(huán)形空腔爐結(jié)構(gòu)。上爐體3在測試揮發(fā)分時的工作溫度為900℃±10℃，爐體內(nèi)通入氮?dú)?。在測試灰分時的工作溫度為815℃±10℃，爐體內(nèi)通入氧氣。
由附圖可見，在下爐體2中裝有杯形狀多試樣托樣盤4，該托樣盤4的環(huán)形周邊設(shè)有試樣杯孔42，試樣杯孔42為若干個均勻布設(shè)用于放置試樣坩堝的圓錐孔。托樣盤4通過安裝于其底部的中心桿41與絲桿螺母52相連。下爐體2中的稱樣桿43穿過爐壁圓孔與電子天平44相連，電子天平44固定在支架1上并與計(jì)算機(jī)裝置相連。下爐體2還安裝有發(fā)熱體7用于爐體加熱，熱電偶71用于溫度檢測。托樣盤4的試樣杯孔42中坩堝的稱量通過升降機(jī)構(gòu)6的上升和下降及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的定位來實(shí)現(xiàn)。
參見附圖，托樣盤4的中心桿41豎直穿過下爐體2底部爐壁與支架1上的傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)接，傳動機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5、升降機(jī)構(gòu)6組成，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5通過其中心桿41下端的滾動軸承51和中心桿41上端的軸承套411固定在支架1和下爐體2底部爐壁中，經(jīng)中心桿41下端的絲桿螺母52、聯(lián)軸器53與步進(jìn)電機(jī)54固定聯(lián)接。升降機(jī)構(gòu)6經(jīng)絲桿螺母52與傳動絲桿61相連，該傳動絲桿61平行于中心桿41并經(jīng)軸承座62固定于支架1上，傳動絲桿61的下端設(shè)有減速齒輪組63與傳動電機(jī)64固聯(lián)，傳動絲桿61的上、下端設(shè)有行程控制開關(guān)65。
工作時旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5由步進(jìn)電機(jī)54帶動中心桿41下端的聯(lián)軸器53、絲桿螺母52、驅(qū)動中心桿41上的托樣盤4旋轉(zhuǎn)，同時，升降機(jī)構(gòu)6由傳動電機(jī)64經(jīng)減速齒輪組63驅(qū)動傳動絲桿61，使絲桿螺母52沿傳動絲桿61上升、下降，并帶動中心桿41上的托樣盤4上升、下降，升降的行程控制由光電行程控制開關(guān)65實(shí)現(xiàn)。當(dāng)托樣盤4的一個試樣坩堝運(yùn)動到稱樣桿43的頂部時，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5停止運(yùn)動，升降機(jī)構(gòu)6下降，使位于試樣杯孔42中的試樣坩鍋能夠置于稱樣桿43的上端且有利于稱量時停止下降，此時利用電子天平44進(jìn)行稱量，并將數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)裝置保存；爾后，升降機(jī)構(gòu)6上升一定距離后，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5動作并進(jìn)行下一個試樣坩堝的稱量。
本實(shí)用新型的主要工作流程為多試樣水分同時測試→多試樣揮發(fā)分同時測試→多試樣灰分同時測試。其基本測試方法是同時將多個試樣坩堝放于下爐體2托樣盤4上，在下爐體2通入氮?dú)?，?05℃-110℃的溫度范圍內(nèi)加熱至質(zhì)量恒定，利用電子天平44稱量，根據(jù)煤樣質(zhì)量的損失測算出水分含量；然后將托樣盤4整體上升到上爐體3，測試氣氛為氮?dú)?，測試溫度為900℃±10℃，準(zhǔn)確加熱7min后，托樣盤4整體下降至下爐體2，利用電子天平44稱量，依據(jù)減少質(zhì)量測算出揮發(fā)分含量；最后再次將托樣盤4整體上升至上爐體3進(jìn)行灰分測試，測試氣氛為氧氣，測試溫度為815℃±10℃，灼燒至質(zhì)量恒定，利用電子天平44稱量，根據(jù)殘留物質(zhì)量測算出灰分含量。最后根據(jù)以上測得的水分、揮發(fā)分、灰分含量由計(jì)算機(jī)裝置自動計(jì)算出固定碳含量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表。
使用本實(shí)用新型測定煤樣的水分、灰分、揮發(fā)分及固定炭指標(biāo)測試方法的具體工作流程如下
1、首先將坩堝放于干燥箱中干燥，以備用。
2、打開煤質(zhì)分析儀電源，預(yù)熱20分鐘以上，并打開計(jì)算機(jī)裝置測試程序。
3、打開下爐體2側(cè)蓋，點(diǎn)動運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5，將干燥過的坩堝放于托樣盤4上，蓋上側(cè)蓋。運(yùn)行坩堝稱量程序，測試裝置將自動稱量，待1#位置坩堝運(yùn)行至稱樣桿43上方時，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5停止運(yùn)動，升降機(jī)構(gòu)6帶動托樣盤4緩慢下降至坩堝完全落在稱樣桿43上且坩堝與托樣盤4沒有接觸時停止下降，此時，電子天平44稱出1#坩堝的質(zhì)量m1，而后升降機(jī)構(gòu)6上升使托樣盤4脫離稱樣桿43一定距離后，停止上升，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5旋轉(zhuǎn)使得下一個試樣坩堝位于稱樣桿43上方，以便進(jìn)行稱量。這樣儀器自動稱量出其他坩堝質(zhì)量m2、m3、......m19共19個坩堝質(zhì)量并將數(shù)據(jù)儲存到計(jì)算機(jī)裝置中。
4、稱量坩堝完后，打開側(cè)蓋將待測煤樣放于坩堝中，蓋上側(cè)蓋。運(yùn)行稱量程序，測試裝置按照流程3的方法稱量出煤樣與坩堝的總質(zhì)量z1、z2、......z19，并將數(shù)據(jù)存儲到計(jì)算機(jī)裝置中。
5、稱量完后，開始運(yùn)行測水程序，上爐體3內(nèi)通入氮?dú)?，爐溫上升至105℃～110℃，在此溫度下，測試裝置連續(xù)加熱50min(時間可調(diào))。加熱過程中，托樣盤4保持勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。50min(時間可調(diào))后，測試裝置按照流程3的方法開始自動稱量干燥過的總質(zhì)量，并在10min后進(jìn)行檢查性稱量，直到兩次稱量質(zhì)量差不超過0.0005g，測試裝置自動保存稱量數(shù)據(jù)s1、s2、......s19。
6、在測量水分的同時，測試裝置控制上爐體3已經(jīng)開始升溫，同時通入氮?dú)?。待溫度升?00℃±10℃時，托樣盤4整體上升至上爐體3，使所有試樣準(zhǔn)確加熱7min后，托樣盤4整體下降至下爐體2進(jìn)行稱量。測試裝置按照流程3的方法進(jìn)行稱量，并自動保存稱量數(shù)據(jù)t1、t2、......t19。
7、稱量完后，上爐體3停止加熱并通過通氣孔32散熱，使降溫至815℃±10℃，爐內(nèi)通入氧氣。托樣盤4整體上升至上爐體3，使所有試樣灼燒40min(時間可調(diào))后，托樣盤4下降至下爐體2進(jìn)行稱量，并在10min后進(jìn)行檢查性稱量，直到兩次稱量質(zhì)量差不超過0.0005g，測試裝置自動保存稱量數(shù)據(jù)k1、k2、......k19。
8、數(shù)據(jù)的計(jì)算水分含量Mad％＝{(z-s)÷(z-m)}×％揮發(fā)分含量Vad％＝{(z-t)÷(z-m)}×％-Mad％灰分含量Aad％＝{(k-m)÷(z-m)}×％固定碳C％＝100％-Mad％-Vad％-Aad％
本實(shí)用新型的各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示、信號控制全部由計(jì)算機(jī)裝置完成。
至此，煤樣的工業(yè)測試全部結(jié)束。
以上僅僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，根據(jù)本實(shí)用新型的上述構(gòu)思，本領(lǐng)域的熟練人員還可對此作出各種修改和變換。例如，變徑雙環(huán)形空腔爐一體結(jié)構(gòu)的上爐體及多試樣同時測試裝置等的結(jié)構(gòu)改變與變換。然而，類似的這種變換和修改均屬于本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求1.一種用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，包括支架，位于支架上的下爐體、上爐體及其測試裝置，其特征在于所述測試裝置包括設(shè)置在下爐體(2)內(nèi)的托樣盤(4)，該托樣盤(4)的中心桿(41)穿過下爐體(2)底部爐壁與支架(1)上的傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)接，所述傳動機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)、升降機(jī)構(gòu)(6)組成，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)經(jīng)設(shè)置在中心桿(41)下端的軸承(51)、絲桿螺母(52)、聯(lián)軸器(53)與步進(jìn)電機(jī)(54)固聯(lián)，所述升降機(jī)構(gòu)(6)經(jīng)絲桿螺母(52)與傳動絲桿(61)相連，該傳動絲桿(61)平行于中心桿(41)并經(jīng)軸承座(62)固定于支架(1)上，傳動絲桿(61)的下端設(shè)有減速齒輪組(63)與傳動電機(jī)(64)固聯(lián)，所述傳動絲桿(61)的上、下端設(shè)有行程控制開關(guān)(65)，所述托樣盤(4)的環(huán)形周邊設(shè)有試樣杯孔(42)，對應(yīng)試樣杯孔(42)的下面是稱樣桿(43)，該稱樣桿(43)穿過下爐體(2)底部的爐壁與電子天平(44)固聯(lián)，對應(yīng)托樣盤試樣杯孔(42)處設(shè)有連通上爐體(3)的通孔(31)，所述上爐體(3)設(shè)雙環(huán)形空腔爐，在上、下爐體內(nèi)設(shè)有發(fā)熱體(7)、熱電耦(71)，于爐體的爐側(cè)設(shè)數(shù)字流量控制器(72)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于上爐體(3)雙環(huán)形空腔爐為變徑雙環(huán)形空腔爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于上爐體(3)的頂壁設(shè)有通氣塞(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于熱電耦(71)至少設(shè)有三支，其中二支設(shè)置在上爐體(3)，一支設(shè)置在下爐體(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于試樣杯孔(42)為圓錐孔，該圓錐孔設(shè)有若干個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于中心桿(41)與下爐體(2)爐壁間設(shè)有軸套(411)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于上爐體(3)為揮發(fā)分灰分測試爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，其特征在于下爐體(2)為水分測試爐。
專利摘要一種用于煤質(zhì)工業(yè)的快速分析儀，設(shè)置于下爐體內(nèi)的多試樣托樣盤經(jīng)中心桿下端的軸承、絲桿螺母、聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)固聯(lián)，經(jīng)絲桿螺母與傳動絲桿下端的減速齒輪組與傳動電機(jī)固聯(lián)，托樣盤的環(huán)形周邊設(shè)有試樣杯孔，對應(yīng)試樣杯孔的下面是稱樣桿，稱樣桿穿過下爐體與電子天平固聯(lián)，對應(yīng)試樣杯孔處設(shè)有連通上爐體的通孔，上爐體設(shè)雙環(huán)形空腔爐，在上、下爐體內(nèi)設(shè)有發(fā)熱體、熱電耦，于爐體的爐側(cè)設(shè)數(shù)字流量控制器。它采用變徑雙環(huán)形空腔爐一體結(jié)構(gòu)的上爐體及多試樣同時測試的技術(shù)方案以及采用NI虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行控制與編程，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單爐膛測試揮發(fā)分灰分能耗高，耗時長，效率低的缺陷。廣泛適合煤炭、焦炭的水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳的測試。
文檔編號G01N5/00GK2901316SQ20062005069
公開日2007年5月16日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者朱石沙, 許昆山, 陳剛, 王啟新, 魏星 申請人:湘潭大學(xué)