一種測量高溫環境下塊狀物料結構比電阻的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種測量高溫環境下塊狀物料結構比電阻值的裝置。
【背景技術】
[0002] 塊狀物料的結構比電阻是一項重要的性質參數，運一參數由物料的本身的性質W 及物料承受的壓力等一系列因素相關，且波動范圍較大。對塊狀物料結構比電阻值的檢測， 可W指導工業化生產中對原料投入比例、用量W及生產條件的控制，具重要的實用意義。
[0003] W電石生產工藝為例，需要對投入電爐內的物料的導電性能有全面的了解，W便 在生產過程中對電爐的電氣參數進行精確的調整，保證電爐能夠安全穩定的運行。具體而 言，物料的結構比電阻的大小直接影響電爐的操作電阻，操作電阻是一個非常活躍的電氣 參數，電石生產過程中，控制好操作電阻，就可W使電極適當地插入爐料內控制好爐料電 阻，更有利于將電能轉化為熱能，提高熱效率，控制住爐料的結構比電阻，就等于控制住電 爐的有效相電壓和電極電流的比值。然而，電石爐工作溫度往往高達2000 °C W上，爐內物料 溫度極高，塊狀物料的結構比電阻隨著溫度的升高變化很大，難W實現準確測量。
[0004] 目前，尚未有測量高溫環境下塊狀物料的比電阻的裝置及相關報道。報道比較多 的比電阻測試裝置不適用于塊狀物料結構比電阻的測量，更無法實現高溫環境下塊狀物料 結構比電阻的測量。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的是填補現有技術的空白，提供一種可W準確測量高溫塊狀混合 物料的結構比電阻的裝置，該裝置安全、可靠、準確，可W獲得物料在高溫環境下的結構比 電阻值W及結構比電阻隨著溫度升高的變化規律。
[0006] 本實用新型所述結構比電阻是指塊狀物料的幾何尺寸與其電阻值之比，具體是指 塊狀物料的本征比電阻和接觸比電阻二者之和。本實用新型所述塊狀物料電阻值是指塊狀 物料在其高度方向上的電壓與電流值之比。本實用新型所述的塊狀物料的幾何形狀可W為 多種，優選為柱體，其幾何尺寸是指柱體的高度W及橫截面積等參數。所述結構比電阻的單 位為歐姆?米。
[0007] 具體而言，本實用新型提供的裝置包括料槽、位于所述料槽外側的加熱裝置、電阻 測量單元W及溫度監測單元。
[0008] 所述料槽用于填充待測物料，確保待測物料被填充成料槽所限定的形狀，獲得塊 狀物料，繼而實現對塊狀物料高度、橫截面積等幾何參數的檢測。
[0009] 所述料槽頂部開放，為空屯、柱體;優選為橫截面直徑與高度之比12~15:30~40的 空屯、圓柱體。為了方便操作，并使檢測所得的數據更具有實際參考價值，所述料槽進一步優 選為橫截面直徑120~150mm、高300~400mm的空屯、圓柱體。上述橫截面直徑、高度等均為料 槽內部空間的幾何參數。
[0010] 本實用新型所述料柱的橫截面積與料槽空間內部的橫截面積直接對應。
[0011] 所述料柱高度需通過測量獲得。為了獲得料柱的高度，可在所述料槽側壁的內表 面沿其高度的方向均勻標記刻度，物料填充完畢后，通過所述刻度讀出料柱的高度;也可在 料槽的側壁鑲嵌透明刻度尺，從料槽的外表面準確讀取料柱的高度。
[0012] 所述料槽采用耐高溫絕緣材料制備而成，優選為耐高溫陶瓷材質。
[0013] 由于所述裝置在實際測量過程中處于高溫環境，最高溫度可達2000°C，電阻檢測 單元相連的導線容易被高溫環境燒蝕而引起斷路。本實用新型為了確保測量電路正常進行 測量，針對性地設置了高溫保護模塊。具體而言，所述料槽的上、下端各設置一組高溫保護 模塊，每組高溫保護模塊由耐高溫絕緣體和縱向貫穿所述耐高溫絕緣體的導電棒組成。所 述上、下端高溫保護模塊為截面直徑與料槽內徑相等的柱體。
[0014] 所述料槽的內部還包含上、下電極，待測物料緊密填充于所述上、下電極之間。所 述上、下電極分別與貫穿上、下端高溫保護模塊的導電棒內端接觸，為了確保所述導電棒應 與電極充分接觸，使檢測得到的電阻信號準確、穩定，所述導電棒均W嵌入方式分別與所述 上、下電極接觸，即：所述導電棒分別嵌入所述上、下電極內部。所述電阻測量單元通過導線 與所述導電棒外端相連。上述結構可確保上、下電極依次通過導電棒W及導線與電阻測量 單元相連，用于檢測料槽內部上下電極之間的塊狀物料的電阻值。所述電阻測量裝置可選 用萬用表。
[0015] 所述電極優選為厚20~50mm的圓柱體，進一步優選其水平截面直徑與所述料槽水 平截面內徑相等。
[0016] 為了適應高溫測量環境，所述上、下電極W及導電棒均優選為石墨材質。所述耐高 溫絕緣體為剛玉材質。
[0017] 其中，所述上端的高溫保護模塊和上電極可W不固定。在實際操作中，在物料填充 完畢后，將上電極和上端高溫保護模塊依次放置于物料上表面的中屯、位置即可。所述下端 的高溫保護模塊和下電極應被固定在料槽底端內壁的中屯、位置。
[0018] 所述加熱裝置位于料槽外側，確保料槽均勻受熱即可。為了獲得結構比電阻隨著 溫度升高的變化規律，所述加熱裝置可程序升溫，即通過程序設置使其按照一定的速度提 高加熱溫度。
[0019] 所述溫度監測單元用于實時監測料槽內部物料的溫度。作為本實用新型的一種優 選方案，所述溫度監測單元包括溫度顯示表和與其相連的高溫熱電偶;所述高溫熱電偶穿 過任意一端高溫保護模塊伸入料槽內部。
[0020] 本實用新型同時提供了利用所述裝置測量高溫環境下塊狀物料結構比電阻的方 法。所述方法通過測量塊狀物料的幾何尺寸，并測量塊狀物料的電流和電壓從而得出塊狀 物料的電阻值，繼而計算得出特定溫度條件下塊狀物料的結構比電阻值。
[0021] 其中，所述塊狀物料的幾何形狀依料槽的形狀而定，優選為柱體。其幾何尺寸是指 塊狀物料的橫截面積W及高度，其電阻值是指塊狀物料在其高度方向上的電壓與電流值之 比。
[0022] 所述方法包括W下具體步驟：
[0023] (1)將待測物料混合均勻，裝入料槽并使料面保持水平，形成料柱；
[0024] (2)將上電極和上端高溫保護模塊依次放在料面上方，測量所述料柱的高度和橫 截面積；
[0025] (3)將裝有待測物料的料槽與加熱裝置組裝，設置加熱裝置的溫度或升溫程序；
[0026] (4)接通電路，分別讀出電阻測量單元和溫度監測單元顯示的數值，獲得料柱的電 阻值及其內部的溫度值；
[0027] (5)根據所述電阻值W及料柱的高度和橫截面積，計算得出料柱在特定溫度下的 結構比電阻值。
[0028] 為了準確模擬電石生產環境，本實用新型優選設置加熱裝置的升溫程序為:從室 溫升高至2000 °C。
[0029] 本實用新型優選溫度每升高20~100°C記錄一次電阻值。采用上述方式測量可W 在確保所得數據能夠真實反映塊狀物料結構比電阻值變化規律的前提下，實現操作的簡 化。
[0030] 采用本實用新型所述方法測得的結果，其可靠性可根據多次實驗的重復性確定， 其準確性可通過比較測量結果與其它檢測手段獲得的結果是否一致進行判斷。經過大量實 際操作驗證，采用本實用新型提供的裝置和方法檢測得到的高溫環境下塊狀物料結構比電 阻值準確、可靠，具有對實際生產的指導價值。
[0031] 將所述裝置W及方法應用于電石的實際生產時，所述物料為投入電爐內的物料， 一般為混合物料，包括半焦原料、生石灰原料等。所述半焦、生石灰等原料的粒徑為5~ 20mm，W實際生產中所需的比例混合而成。
[0032] 由于電石物料的結構比電阻特別容易受物料的混合比例、粒徑大小、承受壓力等 因素的影響，波動范圍比較大，因此，準確測量爐料在高溫環境下的結構比電阻W及其變化 規律對電爐實際生產操作和穩定運行具有重要的實用意義和指導價值。
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