CN201096762Y - 煤质多试样快速测试分析仪 - Google Patents

Abstract

一种煤质多试样快速测试分析仪，设置于下炉体内的多试样托样盘经中心杆下端的轴承、丝杆螺母、联轴器与步进马达固联，经丝杆螺母与传动丝杆与传动马达固联，与托样盘上坩埚对应的称样杆穿过下炉体与电子天平固联。设置于中炉体上的转动盖板，经内套与步进马达固联。上、下炉体内设有发热体、热电耦，炉体的炉侧设数字流量控制器。它采用双环形空腔上炉体、均布圆形孔中炉体、环形下炉体组合结构及多试样同时测试的技术方案以及采用虚拟仪器控制技术，克服了现有技术中单炉膛测试挥发分灰分能耗高，耗时长，测试清度低的缺陷，克服了变径双环形空腔炉测试环境不稳定、测试不准的缺陷。广泛适合煤炭、焦炭的水分、挥发分、灰分和固定碳的测试。

Description

煤质多试样快速测试分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种煤质多试样快速测试分析仪，尤其是具有双环形空腔炉一体结构且具有多试样全过程测试的煤质多试样快速测试分析仪。

背景技术

现有技术中用于测试煤炭、焦炭的水分、挥发分、灰分和固定碳的仪器主要包括两类。一类是基于γ射线的工业分析仪，但此类仪器都是采用γ射线或者双能γ射线来探测煤的灰分含量，其放射性大，对分析人员的身体构成严重威胁，而且，这类分析仪与煤种有关，检测精度波动大。二是基于国家标准GB/212-2001的煤质分析仪，其操作过于复杂，检测时间长，对于多个试样的检测，特别是挥发分的检测，需要循环的进行测试。这种仪器的主要工艺流程为：水分同时测试→挥发分轮流测试→循环挥发分测试→灰分同时测试，或者单试样水分测试→单试样挥发分测试→单试样灰分测试→循环试样，这严重影响了生产效率且劳动效率太低，检测速度太慢。另外，中国实用新型专利号“ZL200620050695.5”的“用于煤质工业的快速分析仪”中描述了采用变径双环形空腔炉一体结构的上炉体及多试样同时测试的技术方案。它的不足之处是上下炉体在整个测试过程都是相通的，上下炉体的温度环境互有影响，从而影响到试样的测试环境稳定性，最终影响到测试的准确性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种测试环境稳定、测试效率高而且测试结果准，且节能效果明显，操作维护方便，能同时自动测试和称量多个试样并进行高精密的数据检测及处理的煤质多试样快速测试分析仪。

为实现上述目的，一种煤质多试样快速测试分析仪，包括机架、位于机架上的下炉体、中炉体、上炉体和其测试装置及机架上的传动机构，其特征在于：上炉体内设有转动盖板和用于驱动转动盖板的步进转动机构；步进转动机构是包括轴承座、U型支架、隔套、步进马达、调整螺母、轴承、隔热套、内套和中心杆，其内套套装在中心杆上，内套下端置于中炉体上，上端依次分别与带轴承的轴承座、隔套、调节螺母、U形支架和步进马达相连，转动盖板套装在内套上，转动盖板通过联结螺栓与内套紧固，并置于炉体内的底部，其内套上装有隔热套，中心杆上端伸至内套下部，下端与传动机构联接，转动盖板上开有均布的通孔，并与中炉体上通孔相对应。

测试装置包括设置在下炉体内的多试样托样盘，该托样盘的中心杆穿过下炉体底部炉壁与支架上的传动机构联接，所述传动机构由旋转机构、螺旋升降机构组成，所述旋转机构经设置在中心杆下端的轴承、丝杆螺母、联轴器与步进马达二固联，所述升降机构经丝杆螺母与传动丝杆相连，该传动丝杆平行于中心杆并经轴承座固定于支架上，传动丝杆的下端与带减速机的传动马达固联，所述传动丝杆的上、下端设有行程控制开关，所述托样盘的环形周边设有试样坩埚杯孔，对应坩埚杯孔的下面是称样杆，该称样杆穿过下炉体底部的炉壁与电子天平固联，对应托样盘坩埚杯孔与中炉体上均匀布置的环形通孔相对，在上、下炉体内设有发热体、热电耦，于炉体的炉侧设数字流量控制器。所属测试装置还包括设置在上炉体内的转动盖板，该转动盖板与可旋转的内套固联，内套外侧安装有隔热套，内套穿过上炉体炉壁与步进马达一固联，该步进马达安装在U形支架上。

为了实现结构优化，其进一步的措施还有：

中炉体上设有均匀布置的圆形通孔，通孔均匀布置于同一圆周上；上炉体的顶壁设有通气塞；热电耦至少设有四支，其中二支设置在上炉体，二支设置在下炉体。试样坩埚杯孔为圆锥孔，该圆锥孔设有若干个。中心杆与下炉体炉壁间设有轴套；中心杆上端套于内套中。上炉体可旋转内套外安装有隔套、调整锁母、轴承，轴承安装在轴承座内；炉体为挥发分灰分测试炉；下炉体为水分测试炉。

本实用新型采用双环形空腔炉上炉体、均匀布置有圆形通孔的中炉体、环形下炉体的一体结构及多试样同时测试的技术方案以及采用NI虚拟仪器技术进行控制与编程，克服了现有技术中单炉膛测试挥发分灰分能耗高，耗时长，测试清度低，效率低的缺陷，克服了变径双环形空腔炉测试环境不稳定、测试不准的缺陷。使本实用新型具有结构简单，操作维护方便，节能效果显著，能同时自动测试和称量多个试样和进行数据处理，且测试的结果代表性强，测试环境稳定性好，测试精度高试样间测试误差低，测试时间短，测试效率高。广泛适合煤炭、焦炭的水分、挥发分、灰分和固定碳的测试。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型主剖视结构图，图2为中炉体圆形通孔布置图。

图中1、上炉体，2、轴承座，3、U形支架，4、隔套，5、步进马达，6、调整螺母，7、轴承，8、隔热套，9、内套，10、联结螺栓，11、通气塞，12、转动盖板，13、热电偶，14、中炉体，15、称样杆，16、下炉体，17、电子天平，18、天平支座，19、机架，20、小盖板，21、轴承，22、联轴器，23、步进马达，24、传动马达，25、轴承座，26、行程控制开关，27、丝杆螺母，28、传动丝杆，29、托样盘，30、中心杆，31、坩埚，32、数字流量控制器，33、下炉体，34、上炉腔，35、发热体，36、轴套。37、通孔。

具体实施方式

附图所示的煤质多试样快速测试分析仪包括机架19，位于机架19上的用于水分测试的下炉体16、用于隔热的中炉体14、用于挥发分灰分测试的上炉体1及其测试装置。上炉体1的顶壁安装有通气塞11用于气压平衡和散热，在炉体内设有发热体35用于炉体加热，热电偶13用于测试温度，于炉体的炉侧设数字流量控制器32用于控制氧气和氮气流量，并有一分支通入下炉体16中。为了降低能耗，确保上炉腔34和下炉腔33的测试温度环境，在上炉体1和下炉体16之间采用布置有多试样测试孔的中炉体14。上炉体1在测试挥发分时的工作温度为900℃±10℃，炉体内通入氮气。在测试灰分时的工作温度为815℃±10℃，炉体内通入氧气。

由附图可见，在上炉体上侧安装有用于驱动转动盖板12的步进转动机构，转动盖板安装在内套9的下端，内套9通过固定于U型支架3上的步进马达一5驱动。内套9的上下间隙通过固定于轴承座2上的调整螺母6进行调节，内套9的外侧还安装有隔套4用于隔热。

由附图可见，在下炉腔33中装有杯形状多试样托样盘29，该托样盘29的环形周边设有试样杯孔，试样杯孔为若干个均匀布设用于放置试样坩埚31的圆锥孔。托样盘29通过安装于其底部的中心杆30与丝杆螺母27相连。下炉腔33中的称样杆15穿过炉壁圆孔与电子天平17相连，电子天平17固定在天平支座18上，并与计算机装置相连。下炉体16还安装有发热体35用于炉体加热，热电偶13用于温度检测。托样盘29的试样杯孔中坩埚31的称量通过升降机构的上升和下降及旋转机构的定位来实现。

参见附图，托样盘29的中心杆30竖直穿过下炉体16底部炉壁与支机架19上的传动机构联接，传动机构由旋转机构、升降机构组成，旋转机构主要由步进马达二23、丝杆螺母27、中心杆30组成。旋转机构通过其中心杆30下端的滚动轴承21和中心杆30上端的轴承套36分别固定在丝杆螺母27和下炉体16底部炉壁中，经中心杆30下端的丝杆螺母27、联轴器22与步进马达二23固定联接。升降机构主要由传动马达24、丝杆螺母27、传动丝杆28、中心杆30组成。升降机构的丝杆螺母27与传动丝杆28相连，该传动丝杆28平行于中心杆30，并通过轴承座25固定于机架19上，传动丝杆28的下端与传动马达24固联，传动丝杆28的上、下端设有行程控制开关26。

工作时：旋转机构由步进马达二23带动中心杆30下端的联轴器22、轴承21、驱动中心杆30上的托样盘29旋转。同时，升降机构由传动马达24驱动传动丝杆28，使丝杆螺母27沿传动丝杆28上升、下降，并带动中心杆30上的托样盘29上升、下降，升降的行程控制由行程控制开关26实现。当托样盘29的一个试样坩埚运动到称样杆15的顶部时，旋转机构停止运动，升降机构下降，使位于试样杯孔中的试样坩锅31能够置于称样杆15的上端且有利于称量时停止下降，此时利用电子天平17进行称量，并将数据传到计算机装置保存；尔后，升降机构上升一定距离后，旋转机构动作并进行下一个试样坩埚的称量。

本实用新型的主要工作流程为多试样水分同时测试→多试样挥发分同时测试→多试样灰分同时测试。其基本测试方法是：同时将多个试样坩埚放于下炉腔33中的托样盘29上，在下炉腔33中通入氮气，在105℃-110℃的温度范围内加热至质量恒定，利用电子天平17称量，根据煤样质量的损失测算出水分含量；然后将托样盘29整体上升到上炉腔34，测试气氛为氮气，测试温度为900℃±10℃，准确加热7min后，托样盘29整体下降至下炉腔33，尔后，步进电机一5驱动转动盖板12将中炉体14关闭，利用电子天平17称量，依据减少质量测算出挥发分含量；最后，转动盖板12打开，再次将托样盘29整体上升至上炉腔34进行灰分测试，测试气氛为氧气，测试温度为815℃±10℃，灼烧至质量恒定，再次下降至下炉腔33，转动盖板12关闭，利用电子天平44称量，根据残留物质量测算出灰分含量。最后根据以上测得的水分、挥发分、灰分含量由计算机装置自动计算出固定碳含量，并进行数据报表。

使用本实用新型测定煤样的水分、灰分、挥发分及固定炭指标测试方法的具体工作流程如下：

首先将坩埚放于干燥箱中干燥，以备用。

打开煤质分析仪电源，预热20分钟以上，并打开计算机装置测试程序。

打开下炉体16侧盖，点动运行旋转机构，将干燥过的坩埚放于托样盘29上，盖上侧盖。运行坩埚称量程序，测试装置将自动称量，待1#位置坩埚运行至称样杆15上方时，旋转机构停止运动，升降机构带动托样盘29缓慢下降至坩埚完全落在称样杆15上且坩埚与托样盘29没有接触时停止下降此时，电子天平17称出1#坩埚的质量m1，而后升降机构上升使托样盘29脱离称样杆15一定距离后，停止上升，旋转机构旋转使得下一个试样坩埚位于称样杆15上方，以便进行称量。这样仪器自动称量出其他坩埚质量m2、m3、……m19共19个坩埚质量并将数据储存到计算机装置中。

称量坩埚完后，打开侧盖将待测煤样放于坩埚中，盖上侧盖。运行称量程序，测试装置按照流程3的方法称量出煤样与坩埚的总质量z1、z2、……z19，并将数据存储到计算机装置中。

称量完后，开始运行测水程序，转动盖板12关闭，下炉腔33内通入氮气，炉温上升至105℃~110℃，在此温度下，测试装置连续加热50min(时间可调)。加热过程中，托样盘29保持匀速旋转状态。50min(时间可调)后，测试装置按照流程3的方法开始自动称量干燥过的总质量，并在10min后进行检查性称量，直到两次称量质量差不超过0.0005g，测试装置自动保存称量数据s1、s2、……s19。

在测量水分的同时，测试装置控制上炉腔34已经开始升温，同时通入氮气。待温度升至900℃±10℃时，转动盖板12打开，托样盘29整体上升至上炉腔34，使所有试样准确加热7min后，托样盘29整体下降至下炉腔33，转动盖板12关闭，进行称量。测试装置按照流程3的方法进行称量，并自动保存称量数据t1、t2、……t19。

称量完后，上炉腔34停止加热并通过通气孔11散热，使降温至815℃±10℃，炉内通入氧气。转动盖板12打开，托样盘29整体上升至上炉腔34，使所有试样灼烧40min(时间可调)后，托样盘29下降至下炉腔33，转动盖板12关闭，进行称量，并在10min后进行检查性称量，直到两次称量质量差不超过0.0005g，测试装置自动保存称量数据k1、k2、……k19。

数据的计算

水分含量：Mad％＝{(z-s)÷(z-m)}×％

挥发分含量：Vad％＝{(z-t)÷(z-m)}×％-Mad％

灰分含量：Aad％＝{(k-m)÷(z-m)}×％

固定碳：C％＝100％-Mad％-Vad％-Aad％

本实用新型的各项数据显示、信号控制全部由计算机装置完成。至此，煤样的工业测试全部结束。

以上仅仅是本实用新型的较佳实施例，根据本实用新型的上述构思，本领域的熟练人员还可对此作出各种修改和变换。例如，变径双环形空腔炉一体结构的上炉体及多试样同时测试装置等的结构改变与变换。

Claims (2)

1. 一种煤质多试样快速测试分析仪，包括机架(19)、位于机架上的下炉体(16)、中炉体(14)、上炉体(1)和其测试装置及机架(19)上的传动机构，其特征在于：

A、所述的上炉体(1)内设有转动盖板(12)和用于驱动转动盖板(12)的步进转动机构；

B、所述的步进转动机构是包括轴承座(2)、U型支架(3)、隔套(4)、步进马达(5)、调整螺母(6)、轴承(7)、隔热套(8)、内套(9)和中心杆(30)，其内套(9)套装在中心杆(30)上，内套(9)下端置于中炉体(14)上，上端依次分别与带轴承的轴承座(2)、隔套(4)、调节螺母(6)、U形支架(3)和步进马达(5)相连，转动盖板(12)套装在内套(9)上，转动盖板(12)通过联结螺栓(10)与内套(9)紧固，并置于炉体(1)内的底部，其内套(9)上装有隔热套(8)，中心杆(30)上端伸至内套(9)下部、下端与传动机构联接；

C、转动盖板(12)上开有均布的通孔，并与中炉体(14)上通孔(37)相对应。

2. 根据权利要求1所述的煤质多试样快速测试分析仪，其特征在于热电耦(13)至少设有四支，其中二支设置在上炉体(1)，二支设置在下炉体(16)。

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