CN103235004A - 一种绝热式自燃测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝热式自燃测试设备，包括水浴组件、加热组件、预热组件、反应器、气路系统以及控制系统，所述反应器用来盛装待检测的煤样并置于水浴组件中，所述加热组件与水浴组件相连通并对水浴组件中的水环境进行加热，所述反应器通过气路系统与外部供气部件相连通，所述气路系统上设置有预热组件。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、自动化程度高、测试精度高等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到煤样检测设备领域，特指一种采用绝热式设计的煤样自燃测试设备。
背景技术
当煤产生热量的速度超过散热的速度时，可能在煤矿或储藏过程中出现自发燃烧的现象。为了避免煤的自燃，煤堆中应尽量减少煤的热量的产生并尽量加大散热量，该原理应该被应用到所有煤矿、处理、堆砌和煤的运输中。因此，需要对煤样进行自燃测试，市场上目前只有采用色谱吸氧法测煤自燃性能的设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、自动化程度高、测试精度高的绝热式自燃测试设备。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种绝热式自燃测试设备，包括水浴组件、加热组件、预热组件、反应器、气路系统以及控制系统，所述反应器用来盛装待检测的煤样并置于水浴组件中，所述加热组件与水浴组件相连通并对水浴组件中的水环境进行加热，所述反应器通过气路系统与外部供气部件相连通，所述气路系统上设置有预热组件。
作为本发明的进一步改进：
所述反应器包括杯体和密封盖，所述密封盖盖设于杯体的开口端，所述密封盖上设有进气接头和排气接头。
所述杯体上还设有一螺纹盖，所述螺纹盖与杯体之间采用螺纹配合，所述螺纹盖压在密封盖的边缘处。
所述进气接头处设有进气测温件，所述排气接头处设有排气测温件，在所述杯体内还设有煤中测温件，所述煤中测温件、进气测温件、排气测温件与控制系统相连。
所述加热组件包括加热腔以及安装于加热腔内的加热棒、热水泵，所述加热腔上开设有过水接头，所述加热腔通过过水接头以及连接管与水浴组件相连通；所述水浴组件包括水浴腔、搅拌泵、包裹于反应器外侧的搅拌管，所述水浴腔通过过水接头以及连接管与加热腔连通，所述水浴腔充满水介质，所述反应器放置于水浴腔中；所述搅拌泵与搅拌管连通。
所述搅拌泵的入口端设置混合器，所述水浴腔上设置溢水管并通过溢水管与加热腔连通。
所述水浴腔内设置水浴腔测温件，在所述加热腔中设置加热腔测温件，所述水浴腔测温件、加热腔测温件均与控制系统相连。
所述气路系统包括进气管和进气导管，所述进气管经进气口与外部供气部件相连通，所述进气管的出气口与进气导管相连通，所述进气导管插设于反应器中；所述预热组件包括预热水管，所述预热水管上从预热进水口导入热源水，所述预热水管上开有朝向进气管的喷孔。
所述反应器还包括一导向定位固定机构，所述导向定位固定机构包括导向机构、底架和托架，所述反应器通过导向机构置于托架内，所述托架卡入底架中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的绝热式自燃测试设备，结构简单紧凑、成本低廉、操作简便，能够自动完成对煤样自燃的检测过程，整个过程十分可靠，测试精度高。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的另一个角度的立体结构示意图。
图3是本发明中反应器的结构原理示意图。
图4是本发明中加热组件和水浴组件的结构原理示意图。
图5是本发明中气路系统及预热组件的工作原理示意图。
图6是本发明中导向定位固定机构的结构原理示意图。
图例说明：
1、气路系统；101、进气管；102、进气导管；103、进气口；104、出气口；2、外框架；3、控制系统；4、水浴组件；401、水浴腔；402、搅拌泵；403、搅拌管；404、混合器；405、溢水管；406、水浴腔测温件；5、预热组件；501、预热水管；502、预热进水口；503、热源水容器；6、反应器；601、电器接头；602、排气测温件；603、进气测温件；604、螺纹盖；605、煤中测温件；606、密封盖；607、杯体；608、待检物质；609、排气接头；610、进气接头；611、导向机构；612、底架；613、托架；7、加热组件；701、加热腔；702、加热棒；703、热水泵；704、过水接头；705、加热腔测温件。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明的绝热式自燃测试设备，包括水浴组件4、加热组件7、预热组件5、反应器6、气路系统1、控制系统3以及外框架2，反应器6用来盛装待检测的煤样，反应器6置于水浴组件4中，加热组件7用来对水浴组件4中的水环境进行加热，使水浴组件4中水的温度与反应器6内煤样温度的温差保持在一个极小范围内。反应器6通过气路系统1与外部供气部件相连通，该外部供气部件为供氧部件和供氮部件，或者在其他实施例中将氮气替换为其他惰性气体。该气路系统1上设置有预热组件5，利用预热组件5可以让进入反应器6的氧气或氮气在进入反应器6前被预热到与煤样相同的温度，通过上述部件，保证使煤样在试验时处于一个绝热环境中。本发明主要用来对一定量的煤严格模拟自燃的物理过程，测量煤自燃倾向性的装置。将煤放入保温烧瓶中，往装有煤样的烧瓶中同入一定速度的氮气预热，当煤样达到一定温度时，将氮气切换为一定速度的氧气，通过煤样的性质不同，煤样将会自燃的升温，记录煤样从40度上升至70度所需的时间和速率来测试煤样的自燃倾向。
如图3所示，本实施例中，反应器6包括杯体607和密封盖606，杯体607可采用真空保温烧瓶或者杜瓦瓶、保温杯，密封盖606采用导热系数低的材质，盖设于杯体607的开口端，以实现待检物质608（煤样）处于一个隔热环境中。密封盖606上设有进气接头610和排气接头609，进气接头610供气路系统1的进气导管102进入。
进一步，本实施例中在杯体607还加设有一螺纹盖604，螺纹盖604与杯体607之间采用螺纹配合，可以利用螺纹配合旋紧；该螺纹盖604压在密封盖606的边缘处，螺纹盖604压紧后，密封盖606将无旋转运动，进而可防止因密封盖606旋转导致其上的进气导管102等对待检物质608的搅动。
进一步，本实施例在进气接头610上集成有进气测温件603，在排气接头609上集成有排气测温件602，在杯体607内还设有煤中测温件605，煤中测温件605、进气测温件603、排气测温件602通过电器接头601及信号线与控制系统3相连，这样就可精确测量气体进出反应器6时温度以及杯体607中煤样的实时温度。当然，在其他实施例中，排气测温点也可以不放置在密封盖606上，因反应器煤样与密封盖606有一定的间隔层，排气测温点可以放置在这个间隔层内。
如图6所示，本实施例中反应器6还包括一导向定位固定机构，导向定位固定机构包括导向机构611、底架612和托架613，反应器6通过导向机构611置于托架613内，托架613卡入底架612中。在使用时，旋转反应器6至托架卡入底架612卡槽内，底架612的卡槽设有定位机构和防回转机构。如图4所示，本实施例中，加热组件7包括加热腔701以及安装于加热腔701内的加热棒702、热水泵703，热水泵703也可以安装在加热腔701之外，加热腔701上开设有过水接头704，加热腔701通过过水接头704以及连接管与水浴组件4相连通。水浴组件4包括水浴腔401、搅拌泵402、包裹于反应器6外侧的搅拌管403，水浴腔401通过过水接头704以及连接管与加热腔701连通，水浴腔401充满水介质，反应器6放置于水浴腔401中。搅拌泵402与搅拌管403连通，利用搅拌泵402将热水导入搅拌管403，然后搅拌管403又将水排入水浴腔401，进而实现水温在极端时间内上升，反应器6各点任何时候温差均不超过△T，水温的上升无过冲现象；或者将会令过冲量十分有限，过冲时间很短。
在搅拌泵402的入口端设置混合器404，水浴腔401上设置溢水管405，用来与加热腔701连通，进而实现水循环，保持水浴组件4和加热组件7的水量恒定。
进一步，本实施例中，在水浴腔401内设置水浴腔测温件406，在加热腔701中设置加热腔测温件705，水浴腔测温件406、加热腔测温件705均通过信号线与控制系统3相连，以实时采集、控制加热以及反应器6的温度。
如图5所示，本实施例中，气路系统1包括进气管101和进气导管102，进气管101经进气口103与外部供气部件相连通，进气管101呈盘旋状布置于反应器6的外侧，进气管101的出气口104与进气导管102相连通，进气导管102插设于反应器6的杯体607中。进气管101可以采用导热性极佳的紫铜管，以增强环境温度对进气管101内气体的热传导。预热组件5包括预热水管501，预热水管501上从预热进水口502导入热源水，该热源水可以来源于一个热源水容器503中，预热水管501上开有按一定规律分布的细小孔，该孔形成朝向进气管101的喷孔，预热水管501内的热水从这些细小孔喷射到进气管101上，同时也将进气管101四周的水温加热。
工作原理：将煤样放置于反应器6内，反应器6放置于水浴组件4内。反应器6的导热系数极低，且通过加热组件7使水浴组件4中水的温度与反应器6内煤样温度的温差保持在一个极小范围内，进入反应器6的氧气在进入反应器6前被预热组件5预热到与煤样相同的温度，通过这些措施使煤样在试验时处于一个绝热环境中。
在煤样温度由室温上升至40度前，通过气路系统1、预热组件5使煤样的温升均由外界热量所致，自身不发生氧化积热。通过控制系统3使整个实验过程实现完全自动化。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种绝热式自燃测试设备，其特征在于，包括水浴组件（4）、加热组件（7）、预热组件（5）、反应器（6）、气路系统（1）以及控制系统（3），所述反应器（6）用来盛装待检测的煤样并置于水浴组件（4）中，所述加热组件（7）与水浴组件（4）相连通并对水浴组件（4）中的水环境进行加热，所述反应器（6）通过气路系统（1）与外部供气部件相连通，所述气路系统（1）上设置有预热组件5。
2.根据权利要求1所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述反应器（6）包括杯体（607）和密封盖（606），所述密封盖（606）盖设于杯体（607）的开口端，所述密封盖（606）上设有进气接头（610）和排气接头（609）。
3.根据权利要求2所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述杯体（607）上还设有一螺纹盖（604），所述螺纹盖（604）与杯体（607）之间采用螺纹配合，所述螺纹盖（604）压在密封盖（606）的边缘处。
4.根据权利要求2所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述进气接头（610）处设有进气测温件（603），所述排气接头（609）处设有排气测温件（602），在所述杯体（607）内还设有煤中测温件（605），所述煤中测温件（605）、进气测温件（603）、排气测温件（602）与控制系统（3）相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述加热组件（7）包括加热腔（701）、热水泵（703）以及安装于加热腔（701）内的加热棒（702），所述加热腔（701）上开设有过水接头（704），所述加热腔（701）通过过水接头（704）以及连接管与水浴组件（4）相连通；所述水浴组件（4）包括水浴腔（401）、搅拌泵（402）、包裹于反应器（6）外侧的搅拌管（403），所述水浴腔（401）通过过水接头（704）以及连接管与加热腔（701）连通，所述水浴腔（401）充满水介质，所述反应器（6）放置于水浴腔（401）中；所述搅拌泵（402）与搅拌管（403）连通。
6.根据权利要求5所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述搅拌泵（402）的入口端设置混合器（404），所述水浴腔（401）上设置溢水管（405）并通过溢水管（405）与加热腔（701）连通。
7.根据权利要求5所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述水浴腔（401）内设置水浴腔测温件（406），在所述加热腔（701）中设置加热腔测温件（705），所述水浴腔测温件（406）、加热腔测温件（705）均与控制系统（3）相连。
8.根据权利要求1或2或3所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述气路系统（1）包括进气管（101）和进气导管（102），所述进气管（101）经进气口（103）与外部供气部件相连通，所述进气管（101）的出气口（104）与进气导管（102）相连通，所述进气导管（102）插设于反应器（6）中；所述预热组件（5）包括预热水管（501），所述预热水管（501）上从预热进水口（502）导入热源水，所述预热水管（501）上开有朝向进气管（101）的喷孔。
9.根据权利要求2或3或4所述的绝热式自燃测试设备，其特征在于，所述反应器（6）还包括一导向定位固定机构，所述导向定位固定机构包括导向机构（611）、底架（612）和托架（613），所述反应器（6）通过导向机构（611）置于托架（613）内，所述托架（613）卡入底架（612）中。
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