專利名稱：煤質多試樣快速測試分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤質多試樣快速測試分析儀，尤其是具有雙環形空腔 爐一體結構且具有多試樣全過程測試的煤質多試樣快速測試分析儀。
背景技術：
.現有技術中用于測試煤炭、焦炭的水分、揮發分、灰分和固定碳的儀器主 要包括兩類。 一類是基于Y射線的工業分析儀，但此類儀器都是采用Y射線 或者雙能Y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成嚴 重威脅，而且，這類分析儀與煤種有關，檢測精度波動大。二是基于國家標準GB/212-2001的煤質分析儀，其操作過于復雜，檢測時間長，對于多個試樣的檢測，特別是揮發分的檢測，需要循環的進行測試。這種儀器的主要工藝流程為水分同時測試一揮發分輪流測試一循環揮發分測試一灰分同時測試，或者單試 樣水分測試一單試樣揮發分測試一單試樣灰分測試一循環試樣，這嚴重影響了生產效率且勞動效率太低，檢測速度太慢。另外，中國實用新型專利號"ZL 200620050695.5"的"用于煤質工業的快速分析儀"中描述了采用變徑雙環形 空腔爐一體結構的上爐體及多試樣同時測試的技術方案。它的不足之處是上下 爐體在整個測試過程都是相通的，上下爐體的溫度環境互有影響，從而影響到 試樣的測試環境穩定性，最終影響到測試的準確性。 ' 發明內容本實用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一種測試環境穩定、測試效率 高而且測試結果準，且節能效果明顯，操作維護方便，能同時自動測試和稱量 多個試樣并進行高精密的數據檢測及處理的煤質多試樣快速測試分析儀。為實現上述目的， 一種煤質多試樣快速測試分析儀，包括機架、位于機架 上的下爐體、中爐體、上爐體和其測試裝置及機架上的傳動機構，其特征在于:上爐體內設有轉動蓋板和用于驅動轉動蓋板的步進轉動機構；步進轉動機構是 包括軸承座、u型支架、隔套、步進馬達、調整螺母、軸承、隔熱套、內套和中心桿，其內套套裝在中心桿上，內套下端置于中爐體上，上端依次分別與帶軸承的軸承座、隔套、調節螺母、U形支架和步進馬達相連，轉動蓋板套裝在內套 上，轉動蓋板通過聯結螺栓與內套緊固，并置于爐體內的底部，其內套上裝有 隔熱套，中心桿上端伸至內套下部，下端與傳動機構聯接，轉動蓋板上開有均 布的通孔，并與中爐體上通孔相對應。測試裝置包括設置在下爐體內的多試樣托樣盤，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構聯接，所述傳動機構由旋轉機構、螺旋升降 機構組成，所述旋轉機構經設置在中心桿下端的軸承、絲桿螺母、聯軸器與步 進馬達二固聯，所述升降機構經絲桿螺母與傳動絲桿相連，該傳動絲桿平行于 中心桿并經軸承座固定于支架上，傳動絲桿的下端與帶減速機的傳動馬達固聯， 所述傳動絲桿的上、下端設有行程控制開關，所述托樣盤的環形周邊設有試樣 坩堝杯孔，對應坩堝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，對應托樣盤坩堝杯孔與中爐體上均勻布置的環形通孔相對，在 上、下爐體內設有發熱體、熱電耦，于爐體的爐側設數字流量控制器。所屬測 試裝置還包括設置在上爐體內的轉動蓋板，該轉動蓋板與可旋轉的內套固聯， 內套外側安裝有隔熱套，內套穿過上爐體爐壁與步進馬達一固聯，該步進馬達 安裝在U形支架上。為了實現結構優化，其進一步的措施還有中爐體上設有均勻布置的圓形通孔，通孔均勻布置于同一圓周上；上爐體的頂壁設有通氣塞；熱電耦至少設有四支，其中二支設置在上爐體，二支設置 在下爐體。試樣坩堝杯孔為圓錐孔，該圓錐孔設有若干個。中心桿與下爐體爐 壁間設有軸套；中心桿上端套于內套中。上爐體可旋轉內套外安裝有隔套、調 整鎖母、軸承，軸承安裝在軸承座內；爐體為揮發分灰分測試爐；下爐體為水 分測試爐。本實用新型采用雙環形空腔爐上爐體、均勻布置有圓形通孔的中爐體、環 形下爐體的一體結構及多試樣同時測試的技術方案以及采用NI虛擬儀器技術進 行控制與編程，克服了現有技術中單爐膛測試揮發分灰分能耗高，耗時長，測試清度低，效率低的缺陷，克服r變徑雙環形空腔爐測試環境不穩定、測試不準的缺陷。使本實用新型具有結構簡單，操作維護方便，節能效果顯著，能問 時自動測試和稱量多個試樣和進行數據處理，且測試的結果代表性強，測試環 境穩定性好，測試精度高.試樣間測試誤差低，測試時間短，洲試效率高。廣 泛適合煤炭、焦炭的水分、揮發分、灰分和固定碳的測試。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1為本實用新型主剖視結構圖，圖2為中爐體圓形通孔布置圖。 圖中1、上爐體，2、軸承座，3、 U形支架，4、隔套，5、步進馬達，6、 調整螺母，7、軸承，8、隔熱套，9、內套，10、聯結螺栓，11、通氣塞，12、 轉動蓋板，13、熱電偶，14、中爐體，15、稱樣桿，16、下爐體，17、電子天 平，18、天平支座，19、機架，20、小蓋板，21、軸承，22、聯軸器，23、步 進馬達，24、傳動馬達，25、軸承座，26、行程控制開關，27、絲桿螺母，28、 傳動絲桿，29、托樣盤，30、中心桿，31、坩堝，32、數字流量控制器，33、 下爐體，34、上爐腔，35、發熱體，36、軸套。37、通孔。
具體實施方式
附圖所示的煤質多試樣快速測試分析儀包括機架19，位于機架19上的用于 水分測試的下爐體16、用于隔熱的中爐體14、用于揮發分灰分測試的上爐體1 及其測試裝置。上爐體1的頂壁安裝有通氣塞11用于氣壓平衡和散熱，在爐體 內設有發熱體35用于爐體加熱，熱電偶13用于測試溫度，于爐體的爐側設數 字流量控制器32用于控制氧氣和氮氣流量，并有一分支通入下爐體16中。為 了降低能耗，確保上爐腔34和下爐腔33的測試溫度環境，在上爐體l和下爐 體16之間采用布置有多試樣測試孔的中爐體14。上爐體1在測試揮發分時的工 作溫度為900。C士1(TC，爐體內通入氮氣。在測試灰分時的工作溫度為815。C土 l(TC，爐體內通入氧氣。由附圖可見，在上爐體上側安裝有用于驅動轉動蓋板12的步進轉動機構， 轉動蓋板安裝在內套9的下端，內套9通過固定于U型支架3上的歩進馬達-一 5 驅動。內套9的上下間隙通過固定于軸承座2上的調整螺母6進行調節，內套9 的外側還安裝有隔套4用于隔熱。由附圖可見，在下爐腔33中裝有杯形狀多試樣托樣盤29，該托樣盤29的 環形周邊設有試樣杯孔，試樣杯孔為若干個均勻布設用于放置試樣坩堝31的圓 錐孔。托樣盤29通過安裝于其底部的中心桿30與絲桿螺母27相連。下爐腔33 中的稱樣桿15穿過爐壁圓孔與電子天平17相連，電子天平17固定在天平支座 18上，并與計算機裝置相連。下爐體16還安裝有發熱體35用于爐體加熱，熱 電偶13用于溫度檢測。托樣盤29的試樣杯孔中坩堝31的稱量通過升降機構的 上升和下降及旋轉機構的定位來實現。參見附圖，托樣盤29的中心桿30豎直穿過下爐體16底部爐壁與支機架19 上的傳動機構聯接，傳動機構由旋轉機構、升降機構組成，旋轉機構主要由步進馬達二23、絲桿螺母27、中心桿30組成。旋轉機構通過其中心桿30下端的 滾動軸承21和中心桿30上端的軸承套36分別固定在絲桿螺母27和下爐體16 底部爐壁中，經中心桿30下端的絲桿螺母27、聯軸器22與步進馬達二 23固定 聯接。升降機構主要由傳動馬達24、絲桿螺母27、傳動絲桿28、中心桿30組 成。升降機構的絲桿螺母27與傳動絲桿28相連，該傳動絲桿28平行于中心桿 30，并通過軸承座25固定于機架19上，傳動絲桿28的下端與傳動馬達24固 聯，傳動絲桿28的上、下端設有行程控制開關26。工作時旋轉機構由步進馬達二23帶動中心桿30下端的聯軸器22、軸承 21、驅動中心桿30上的托樣盤29旋轉。同時，升降機構由傳動馬達24驅動傳 動絲桿28，使絲桿螺母27沿傳動絲桿28上升、下降，并帶動中心桿30上的托 樣盤29上升、下降，升降的行程控制由行程控制開關26實現。當托樣盤29的 一個試樣坩堝運動到稱樣桿巧的頂部時，旋轉機構停止運動，升降機構下降， 使位于試樣杯孔中的試樣坩鍋31能夠置于稱樣桿15的上端且有利于稱量時停 止下降，此時利用電子天平17進行稱量，并將數據傳到計算機裝置保存；爾后， 升降機構上升一定距離后，旋轉機構動作并進行下一個試樣坩堝的稱量。本實用新型的主要工作流程為多試樣水分同時測試一多試樣揮發分同時測 試一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 腔33中的托樣盤29上，在下爐腔33中通入氮氣，在105'C —110。C的溫度范圍 內加熱至質量恒定，利用電子天平17稱量，根據煤樣質量的損失測算出水分含 量；然后將托樣盤29整體上升到上爐腔34，測試氣氛為氮氣，測試溫度為900 °C±10°C，準確加熱7min后，托樣盤29整體下降至下爐腔33，爾后，步進電 機一5驅動轉動蓋板12將中爐體14關閉，利用電子天平17稱量，依據減少質 量測算出揮發分含量；最后，轉動蓋板12打開，再次將托樣盤29整體上升至上爐腔34進行灰分測試，測試氣氛為氧氣，測試溫度為815°C±10°C，灼燒至 質量恒定，再次下降至下爐腔33，轉動蓋板12關閉，利用電子天平44稱量， 根據殘留物質量測算出灰分含量。最后根據以上測得的水分、揮發分、灰分含 量由計算機裝置自動計算出固定碳含量，并進行數據報表。使用本實用新型測定煤樣的水分、灰分、揮發分及固定炭指標測試方法的 具體工作流程如下首先將坩堝放于干燥箱中干燥，以備用。打開煤質分析儀電源，預熱20分鐘以上，并打開計算機裝置測試程序。 打開下爐體16側蓋，點動運行旋轉機構，將干燥過的坩堝放于托樣盤29 上，蓋上側蓋。運行坩堝稱量程序，測試裝置將自動稱量，待1#位置坩堝運行 至稱樣桿15上方時，旋轉機構停止運動，升降機構帶動托樣盤29緩慢下降至 坩堝完全落在稱樣桿15上且坩堝與托樣盤29沒有接觸時停止下降此時，電 子天平17稱出1#坩堝的質量ml，而后升降機構上升使托樣盤29脫離稱樣桿 15—定距離后，停止上升，旋轉機構旋轉使得下一個試樣坩堝位于稱樣桿15上 方，以便進行稱量。這樣儀器自動稱量出其他坩堝質量m2、 m3、……m19共19 個坩堝質量并將數據儲存到計算機裝置中。稱量坩堝完后，打開側蓋將待測煤樣放于坩堝中，蓋上側蓋。運行稱量程 序，測試裝置按照流程3的方法稱量出煤樣與坩堝的總質量zl、 z2、……z19，并將數據存儲到計算機裝置中。稱量完后，開始運行測水程序，轉動蓋板12關閉，下爐腔33內通入氮氣， 爐溫上升至105'C 110。C，在此溫度下，測試裝置連續加熱50min (時間可調)。 加熱過程中，托樣盤29保持勻速旋轉狀態。50min (時間可調)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量，并在10min后進行檢査性稱量，直到兩次稱量質量差不超過0.0005g，測試裝置自動保存稱量數據sl、 s2、 ......s19。在測量水分的同時，測試裝置控制上爐腔34已經開始升溫，同時通入氮氣。 待溫度升至90(TC士1(TC時，轉動蓋板12打開，托樣盤29整體上升至上爐腔 34，使所有試樣準確加熱7min后，托樣盤29整體下降至下爐腔33，轉動蓋板 12關閉，進行稱量。測試裝置按照流程3的方法進行稱量，并自動保存稱量數 據tl、 t2、 ......t19。稱量完后，上爐腔34停止加熱并通過通氣孔11散熱，使降溫至815°C±10 。C，爐內通入氧氣。轉動蓋板12打開，托樣盤29整體上升至上爐腔34，使所 有試樣灼燒40min (時間可調)后，托樣盤29下降至下爐腔33，轉動蓋板12 關閉，進行稱量，并在10min后進行檢査性稱量，直到兩次稱量質量差不超過 0.0005g，測試裝置自動保存稱量數據kl、 k2、……k19。數據的計算水分含量Mad°/。={ (z — s) + (z_m) }X% 揮發分含量Vad%={ (z_t) + (z_m) }X%—Mad% 灰分含量Aad%={ (k—m) + (z—m) }X% 固定碳C %=100%—Mad%—Vad%—Aad%本實用新型的各項數據顯示、信號控制全部由計算機裝置完成。至此，煤樣的工業測試全部結束。以上僅僅是本實用新型的較佳實施例，根據本實用新型的上述構思，本領域的熟練人員還可對此作出各種修改和變換。例如，變徑雙環形空腔爐一體結 構的上爐體及多試樣同時測試裝置等的結構改變與變換。
權利要求1. 一種煤質多試樣快速測試分析儀，包括機架(19)、位于機架上的下爐體(16)、中爐體(14)、上爐體(1)和其測試裝置及機架(19)上的傳動機構，其特征在于A、所述的上爐體(1)內設有轉動蓋板(12)和用于驅動轉動蓋板(12)的步進轉動機構；B、所述的步進轉動機構是包括軸承座(2)、U型支架(3)、隔套(4)、步進馬達(5)、調整螺母(6)、軸承(7)、隔熱套(8)、內套(9)和中心桿(30)，其內套(9)套裝在中心桿(30)上，內套(9)下端置于中爐體(14)上，上端依次分別與帶軸承的軸承座(2)、隔套(4)、調節螺母(6)、U形支架(3)和步進馬達(5)相連，轉動蓋板(12)套裝在內套(9)上，轉動蓋板(12)通過聯結螺栓(10)與內套(9)緊固，并置于爐體(1)內的底部，其內套(9)上裝有隔熱套(8)，中心桿(30)上端伸至內套(9)下部、下端與傳動機構聯接；C、轉動蓋板(12)上開有均布的通孔，并與中爐體(14)上通孔(37)相對應。
2、 根據權利要求1所述的煤質多試樣快速測試分析儀，其特征在于熱電耦 (13)至少設有四支，其中二支設置在上爐體(1)， 二支設置在下爐體(16)。
專利摘要一種煤質多試樣快速測試分析儀，設置于下爐體內的多試樣托樣盤經中心桿下端的軸承、絲桿螺母、聯軸器與步進馬達固聯，經絲桿螺母與傳動絲桿與傳動馬達固聯，與托樣盤上坩堝對應的稱樣桿穿過下爐體與電子天平固聯。設置于中爐體上的轉動蓋板，經內套與步進馬達固聯。上、下爐體內設有發熱體、熱電耦，爐體的爐側設數字流量控制器。它采用雙環形空腔上爐體、均布圓形孔中爐體、環形下爐體組合結構及多試樣同時測試的技術方案以及采用虛擬儀器控制技術，克服了現有技術中單爐膛測試揮發分灰分能耗高，耗時長，測試清度低的缺陷，克服了變徑雙環形空腔爐測試環境不穩定、測試不準的缺陷。廣泛適合煤炭、焦炭的水分、揮發分、灰分和固定碳的測試。
文檔編號G01N31/12GK201096762SQ20072006486
公開日2008年8月6日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者洪美琴, 肖燕子, 剛 陳 申請人:株洲職業技術學院