CN115266890B - 基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了煤中全硫测定技术领域的基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，包括：底板、侧方位立板、电动推杆与步进电机、转轴、旋转盘、固定杆、通槽、连接件、样品放置架、顶杆、管式高温炉、支撑板、库仑积分仪、打印机、电动伸缩杆、连接杆、进料管架、卸料板、置物盘、燃烧管、固定架、电磁搅拌装置、电解池、空气供应及净化装置、空气流量计、导线、电解液盛放瓶、安装槽、控制器，实现自动上料与下料，并保证样品可进入管式高温炉中，取代传统的人工手动上料取料，提高安全性能，同时还保证了有良好的智能性，也不需要人工实时监督，有效的提高检测的效率，使得干燥后的空气与煤样反应，保证煤样检测结果的高准确度。

Description

基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪

技术领域

本发明涉及煤中全硫测定技术领域，具体为基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪。

背景技术

在对煤炭检测的过程中，衡量煤炭质量的重要指标之一就是检测煤中全硫量，因此对于用煤部门来说都比较重视煤中全硫的分析。现有行业中多采用以碘为库仑滴定剂测定煤中全硫，保证测定结果良好的精确度与准确度。

而仪器在使用过程中也存在较多的问题，现有技术中仪器在使用时，还是通过人工手动上料取料的形式，虽然一般手动采用镊子取放料，但是煤炭检测的温度高于1150℃，在操作中出现一点失误都是对工作人员极大的危害，因此提出一种可自动上料与卸料的装置检测仪器非常的必要，且此仪器在使用时，通过人工都是间断上料取料，检测完成后不能及时处理，也会造成检测效率，因此不够智能化；

样品进去仪器中后，一般都是在空气流中对煤炭进行燃烧，将煤中各种形态硫均被氧化分解，而现有技术中仪器使用时，自动化程度不高，安全隐患较大。为此，我们提出基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪。

发明内容

本发明的目的在于提供基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，包括：

底板；

侧方位立板，侧方位立板固定安装在所述底板的左侧外壁；

电动推杆与步进电机，电动推杆与步进电机均安装在所述侧方位立板的右端面，且步进电机设置在所述电动推杆的上方；

转轴，转轴通过减速机连接在所述步进电机的输出端；

旋转盘，旋转盘安装在所述转轴的右端面；

固定杆，固定杆环形阵列设置在所述旋转盘的右端面；

通槽，通槽开设在所述旋转盘上；

连接件，连接件通过万向轴活动设置在固定杆的底部；

样品放置架，样品放置架安装在所述连接件的底部，且样品放置架与通槽位于同一水平线；

顶杆，顶杆安装在所述电动推杆的活动端，且顶杆穿过通槽活动插接在样品放置架内侧；

管式高温炉，管式高温炉设置在所述底板的右侧；

支撑板，支撑板通过柱杆安装在所述管式高温炉的顶部；

库仑积分仪，库仑积分仪安装在所述支撑板的顶部上；

打印机，打印机安装在所述库仑积分仪的顶部，且电性连接库仑积分仪；

电动伸缩杆，电动伸缩杆安装在所述库仑积分仪的内侧；

连接杆，连接杆安装在所述电动伸缩杆活动端的底部；

进料管架，进料管架设置在管式高温炉的左端且延伸至管式高温炉内侧，所述进料管架活动配合样品放置架；

卸料板，卸料板设置在所述进料管架的底部；

置物盘，置物盘放置在工作台面上，且卸料板的底部延伸至置物盘的内侧；

燃烧管，燃烧管设置在管式高温炉的内部；

固定架，固定架设置在管式高温炉的右侧；

电磁搅拌装置，电磁搅拌装置安装在所述固定架的前端面；

电解池，电解池安装在所述电磁搅拌装置的顶部，且电解池通过软管连通燃烧管；

空气供应及净化装置，空气供应及净化装置安装在固定架的后端，且空气供应及净化装置通过管路连通至电解池的内腔；

空气流量计，空气流量计安装在所述固定架前端面的右侧；

导线，导线的底部通过绝缘胶安装在电解池的内侧；

电解液盛放瓶，电解液盛放瓶安装在所述固定架的右侧，且电解液盛放瓶的下端通过乳胶管与止水夹连通电解池；

安装槽，安装槽安装在所述固定架的后端；

控制器，控制器电性连接所述导线。

进一步的，所述进料管架包括连通至管式高温炉的外管架，所述外管架的内腔设置样品存放架，且连接杆的底部连接在所述样品存放架的顶部，所述外管架的底部设置出料槽。

进一步的，所述连接件的底部设置限位框架，且限位框架与样品放置架同一水平线，所述顶杆穿过限位框架并活动插接在样品放置架的内侧。

进一步的，所述控制器包括电磁泵与控制单元，电磁泵通过进气管与空气供应及净化装置连通，且控制单元电性连接导线。

进一步的，所述电解池包括电解池杯，电解池杯的内部安装有玻璃熔板，且电解池杯内腔底部设置有转子，且转子通过电磁搅拌装置旋转运动。

进一步的，所述底板的顶部设置限位框架，所述限位框架为与旋转盘弧度相同的弧形框架。

进一步的，所述卸料板为倾斜板块，且卸料板的倾斜角度为°。

进一步的，所述空气供应及净化装置包括电磁泵与净化管，净化管内装有氢氧化钠与变色硅胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明设置旋转盘，在旋转盘上设置有样品放置架，且样品放置架环形阵列设置在旋转盘上，并配合步进电机与电动推杆，可直接将待检测的样品放置在样品放置架上，通过顶杆伸缩运动实现自动上料与下料，并保证样品可进入管式高温炉中，取代人工传统的手动上料取料，且废料可通过卸料板平稳下滑，可在置物盘中存放，可集中处理废料，提高安全性能，同时保证了有良好的智能性，也不需要人工实时检测，有效的提高检测的效率；

2.本发明设置空气供应及净化装置，配合电磁泵吸收外部的空气，对外部的空气进行过滤，然后进入管式高温炉中与煤炭燃烧后产生的二氧化硫气体进入电解池，在电解池中充分混合搅拌电解，保证煤炭检测得到的结果高准确度；

3.本发明在管式高温炉外裹以硅酸铝保温棉，隔热防烫；

4.本发明增加可输入实际称取的样品质量，根据实际输入样品质量计算样品的含硫量。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明固定架后端结构示意图；

图3为本发明A处局部结构放大图；

图4为本发明进料管架结构示意图。

图中：1、底板；2、侧方位立板；3、电动推杆；4、步进电机；5、转轴；6、旋转盘；7、固定杆；8、通槽；9、连接件；10、样品放置架；11、顶杆；12、限位框架；13、管式高温炉；14、支撑板；15、库仑积分仪；16、打印机；17、电动伸缩杆；18、连接杆；19、进料管架；191、外管架；192、样品存放架；193、出料槽；20、卸料板；21、置物盘；22、燃烧管；23、固定架；24、电磁搅拌装置；25、导线；26、空气供应及净化装置；27、空气流量计；28、电解池；29、电解液盛放瓶；30、安装槽；31、控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，包括：

底板1，以底板1为基础，同一高度放置在工作台上；

侧方位立板2，侧方位立板2固定安装在底板1的左侧外壁，侧方位立板2与底板1之间的角度为90°；

电动推杆3与步进电机4，电动推杆3与步进电机4均安装在侧方位立板2的右端面，且步进电机4设置在电动推杆3的上方，在侧方位立板2的右端外壁上开设有放置电动推杆3与步进电机4的槽，通过螺钉攻丝的方式将两者固定在侧方位立板2上；

转轴5，转轴5通过减速机连接在步进电机4的输出端，通过控制开关与电源连接即可运行步进电机4，步进电机4则可运行带动转轴5旋转运动；

旋转盘6，旋转盘6安装在转轴5的右端面，转轴5在旋转运动的过程中可带动旋转盘6旋转，且可对步进电机4增设控制元件，用于控制旋转盘6转动的时间与速度；

固定杆7，固定杆7环形阵列设置在旋转盘6的右端面，固定杆7等角度环形阵列设置在旋转盘6的同一圆周面上，保证物料送料时位置相同；

通槽8，通槽8开设在旋转盘6上，通槽8开设后可使顶杆穿过，限位将样品推出；

连接件9，连接件9通过万向轴活动设置在固定杆7的底部，设置万向轴的作用在于，在旋转盘6旋转的同时，连接件9通过万向轴始终垂直向下，从而不会让放置在其中的样品洒落；

样品放置架10，样品放置架10安装在连接件9的底部，且样品放置架10与通槽8位于同一水平线，将待测试的样品放置在样品放置架10的内侧中，且与通槽8保持同一水平线，则方便顶杆11推动；

顶杆11，顶杆11安装在电动推杆3的活动端，且顶杆11穿过通槽8活动插接在样品放置架10内侧；

管式高温炉13，管式高温炉13设置在底板1的右侧，管式高温炉13放置在与底板1同高度的工作台上，管式高温炉13采用一端接线的双螺纹硅碳管为加热元件，且硅碳管要有活动余量，严禁顶死，用石英管、刚玉管或瓷管为燃烧管，置于硅碳管内，在管式高温炉13的表面包覆有硅酸铝保温棉，增强管式高温炉13隔热防烫的效果；

支撑板14，支撑板14通过柱杆安装在管式高温炉13的顶部；

库仑积分仪15，库仑积分仪15安装在支撑板14的顶部上，库仑积分仪15通过支撑板14安装，与管式高温炉13之间有足够的空间，则运行时两者不会相互影响，库仑积分仪15主要是一块以单片微机为核心的测量与控制系统线路板、液晶显示器、打印机、送样传动机构、全隔离固态继电器、电源变压器等组成，此库仑积分仪15可自动输入秤样量，库仑积分仪15上设置有控制面板，在检测测量的过程中，可通过控制面板上的按键输入称样量，则在对煤中硫进行分解的过程中，自动进行测量煤中的含硫量，最后得到结果并通过打印机16自动打印出结果；

打印机16，打印机16安装在库仑积分仪15的顶部，且电性连接库仑积分仪15，库仑积分仪15检测出的结果可通过打印机16打印出来，方便存档；

电动伸缩杆17，电动伸缩杆17安装在库仑积分仪15的内侧，电动伸缩杆17运行时可带动进料管架19推动；

连接杆18，连接杆18安装在电动伸缩杆17活动端的底部，电动伸缩杆17在运行时可通过连接杆18同步带动进料管架19在管式高温炉13中进出；

进料管架19，进料管架19设置在管式高温炉13的左端且延伸至管式高温炉13内侧，进料管架19活动配合样品放置架10，样品放置架10可将样品推送至进料管架19上；

卸料板20，卸料板20设置在进料管架19的底部，卸料板20保证推送下来的废料可平稳滑下；

置物盘21，置物盘21放置在工作台面上，且卸料板20的底部延伸至置物盘21的内侧，废料下滑后然后将落入至置物盘21中方便存放；

燃烧管22，燃烧管22设置在管式高温炉13的内部，在燃烧管22中加热样品；

固定架23，固定架23设置在管式高温炉13的右侧，电磁搅拌装置24，电磁搅拌装置24安装在固定架23的前端面，电解池28，电解池28安装在电磁搅拌装置24的顶部，且电解池28通过软管连通燃烧管22，气体伴随样品进入管式高温炉13中燃烧，燃烧后的气体在电解池28中电解；

电解液的配置：称取6克KI、6克KBr溶于300豪升蒸馏水，加入10豪升冰醋酸即可，电解液可重复使用，且在电解液的PH值小于1时，需要更换；

空气供应及净化装置26，空气供应及净化装置26安装在固定架23的后端，且空气供应及净化装置26通过管路连通至电解池28的内腔，通过空气供应装置将外部的空气输送至净化装置中，将外部的空气进行过滤，去除空气中的酸性气体和水份等杂质；

空气流量计27，空气流量计27安装在固定架23前端面的右侧；

导线25，导线25的底部通过绝缘胶安装在电解池28的内侧，通过导线25对电解液进行电解；

电解液盛放瓶29，电解液盛放瓶29安装在固定架23的右侧，且电解液盛放瓶29的下端通过乳胶管与止水夹连通电解池28，电解液盛放瓶29中的电解液通过乳胶管输送至电解池28中，管式高温炉13中燃烧后的气体抽入电解池8中，充分搅拌并分解；

安装槽30，安装槽30安装在固定架23的后端；

控制器31，控制器31电性连接导线25。

参考实施例：进料管架19包括连通至管式高温炉13的外管架191，外管架191的内腔设置样品存放架192，且连接杆18的底部连接在样品存放架192的顶部，外管架191的底部设置出料槽193，样品放置在样品存放架192中并随着连接杆18进出管式高温炉13，备用的样品在放入其中时，通过顶杆11推动新的样品进入样品存放架192，则新的样品进入后可将检测完成后的样品推出，并且废料通过出料槽193滑落；

参考实施例：连接件9的底部设置限位框架，且限位框架与样品放置架10同一水平线，顶杆11穿过限位框架并活动插接在样品放置架10的内侧，顶杆11穿过时，会经过限位框架然后再插接在样品放置架10中，将样品推出；

参考实施例：控制器31包括电磁泵与控制单元，电磁泵通过乳胶管与空气供应及净化装置26连通，且控制单元电性连接导线25，电性连接导线25对电解液进行电解；

参考实施例：电解池28包括电解池，电解池的内部安装有玻璃熔板，且电解池内部安装有搅拌棒，电磁搅拌装置24可对电解池内部中的电解液进行搅拌；

其中，底板1的顶部设置限位框架12，限位框架12为与旋转盘6弧度相同的弧形框架，限位框架12起到支撑作用，则旋转盘6在旋转运动时，可有效的避免不稳定的现象；

卸料板20为倾斜板块，且卸料板20的倾斜角度为55°，废料样品在滑落时，通过倾斜的卸料板滑落，有效的平稳滑落；

空气供应及净化装置26包括电磁泵与净化管，净化管内装有氢氧化钠与变色硅胶，可对抽取的气体进行干燥。

实施例：首先将待检测的样品放置在样品放置架10中，通过控制开关与电源连接运行步进电机4，步进电机4运行时则可通过转轴5带动旋转盘6旋转运动，从而带动样品放置架10旋转对齐进料管架19，对齐之后运行电动推杆3，电动推杆3运行则可推动顶杆11，顶杆11则穿过限位框架并推动样品放置架10中的样品，将新的样品推送至进料管架19中，样品放置在进料管架19中后，再运行电动伸缩杆17，则电动伸缩杆17运行则可推动进料管架19上的样品进入管式高温炉13中，样品在管式高温炉13中净化过的空气流中燃烧，将煤中各种形态硫均被氧化分解；

氧化分解为二氧化硫和少量的三氧化硫而逸出，反应如下：

煤(有机硫)+O₂→SO₂+H₂O+CO₂+CL₂+…

4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂

2MSO₄→2MO+2SO₂+O₂

2SO₂+O₂→2SO₃

生成的二氧化硫和少量的三氧化硫被空气带到电解池内与水化合生成亚硫酸和少量硫酸。仪器设置的碘—碘化钾电对的电位平衡被破坏，仪器立即以自动电解碘化钾溶液生成的碘来氧化滴定亚硫酸(用双铂电极指示滴定终点)。

阳极：2I^-—2e→I₂

阴极：2H⁺+2e→H₂

碘氧化二氧化硫的反应：I₂+H₂SO₃+H₂O→2I^-+H₂SO₄+2H⁺

根据电解产生碘所耗用的电量，由法拉弟电解定律计算出煤中硫含量。

主要技术指标：

(1)：测量范围：0～40℅左右，分辨率0.001％；

(2)：试样燃烧分析时间：3～6分钟自动判定。高硫及液态产品仪器会自动延长在500℃～600℃处的停留时间，以防止过滴定；

(3)：加热体为硅碳管，预设温度为1150℃(根据需要还可调整温度)；

(4)：加热电流：0～12A可调；

(5)：供电电源：AC220V±10％50Hz 3Kw左右。

管式高温炉13中的净化的空气流通过空气供应及净化装置26将空气进行过滤，控制器31中的电磁泵吸收外部空气，外部空气进入空气供应及净化装置26中过滤，同时将外部空气抽进管式高温炉13中，然后煤炭燃烧生成二氧化硫气体，则通过管路22进入电解池28中，投入电解池28中用于实验的电解液体积是固定的，为300ml，电解池28的下水口处需要设置止水夹，防止漏气，使得二氧化硫气体与电解池28中电解碘化钾溶解混合搅拌，根据电解消耗的这个电量计算全硫量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，其特征在于，包括：

底板(1)；

侧方位立板(2)，侧方位立板(2)固定安装在所述底板(1)的左侧外壁；

电动推杆(3)与步进电机(4)，电动推杆(3)与步进电机(4)均安装在所述侧方位立板(2)的右端面，且步进电机(4)设置在所述电动推杆(3)的上方；

转轴(5)，转轴(5)通过减速机连接在所述步进电机(4)的输出端；

旋转盘(6)，旋转盘(6)安装在所述转轴(5)的右端面；

固定杆(7)，固定杆(7)环形阵列设置在所述旋转盘(6)的右端面；

通槽(8)，通槽(8)开设在所述旋转盘(6)上；

连接件(9)，连接件(9)通过万向轴活动设置在固定杆(7)的底部；

样品放置架(10)，样品放置架(10)安装在所述连接件(9)的底部，且样品放置架(10)与通槽(8)位于同一水平线；

顶杆(11)，顶杆(11)安装在所述电动推杆(3)的活动端，且顶杆(11)穿过通槽(8)活动插接在样品放置架(10)内侧；

管式高温炉(13)，管式高温炉(13)设置在所述底板(1)的右侧；

支撑板(14)，支撑板(14)通过柱杆安装在所述管式高温炉(13)的顶部；

库仑积分仪(15)，库仑积分仪(15)安装在所述支撑板(14)的顶部上；

打印机(16)，打印机(16)安装在所述库仑积分仪(15)的顶部，且电性连接库仑积分仪(15)；

电动伸缩杆(17)，电动伸缩杆(17)安装在所述库仑积分仪(15)的内侧；

连接杆(18)，连接杆(18)安装在所述电动伸缩杆(17)活动端的底部；

进料管架(19)，进料管架(19)设置在管式高温炉(13)的左端且延伸至管式高温炉(13)内侧，所述进料管架(19)活动配合样品放置架(10)；

卸料板(20)，卸料板(20)设置在所述进料管架(19)的底部；

置物盘(21)，置物盘(21)放置在工作台面上，且卸料板(20)的底部延伸至置物盘(21)的内侧；

燃烧管(22)，燃烧管(22)设置在管式高温炉(13)的内部；

固定架(23)，固定架(23)设置在管式高温炉(13)的右侧；

电磁搅拌装置(24)，电磁搅拌装置(24)安装在所述固定架(23)的前端面；

电解池(28)，电解池(28)安装在所述电磁搅拌装置(24)的顶部，且电解池(28)通过软管连通燃烧管(22)；

空气供应及净化装置(26)，空气供应及净化装置(26)安装在固定架(23)的后端，且空气供应及净化装置(26)通过管路连通至电解池(28)的内腔；

空气流量计(27)，空气流量计(27)安装在所述固定架(23)前端面的右侧；

导线(25)，导线(25)的底部通过绝缘胶安装在电解池(28)的内侧；

电解液盛放瓶(29)，电解液盛放瓶(29)安装在所述固定架(23)的右侧，且电解液盛放瓶(29)的下端通过乳胶管与止水夹连通电解池(28)；

安装槽(30)，安装槽(30)安装在所述固定架(23)的后端；

控制器(31)，控制器(31)电性连接所述导线(25)；

所述进料管架(19)包括连通至管式高温炉(13)的外管架(191)，所述外管架(191)的内腔设置样品存放架(192)，且连接杆(18)的底部连接在所述样品存放架(192)的顶部，所述外管架(191)的底部设置出料槽(193)；

所述连接件(9)的底部设置限位框架，且限位框架与样品放置架(10)同一水平线，所述顶杆(11)穿过限位框架并活动插接在样品放置架(10)的内侧。

2.根据权利要求1所述的基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，其特征在于：所述控制器(31)包括电磁泵与控制单元，电磁泵通过进气管与空气供应及净化装置(26)连通，且控制单元电性连接导线(25)。

3.根据权利要求1所述的基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，其特征在于：所述电解池(28)包括电解池杯，电解池杯的内部安装有玻璃熔板，且电解池杯内腔底部设置有转子，且转子通过电磁搅拌装置(24)旋转运动。

4.根据权利要求1所述的基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，其特征在于：所述底板(1)的顶部设置限位框架(12)，所述限位框架(12)为与旋转盘(6)弧度相同的弧形框架。

5.根据权利要求1所述的基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，其特征在于：所述卸料板(20)为倾斜板块，且卸料板(20)的倾斜角度为55°。

6.根据权利要求1所述的基于测硫可自动换样的全自动库伦积分仪，其特征在于：所述空气供应及净化装置(26)包括电磁泵与净化管，净化管内装有氢氧化钠与变色硅胶。