CN203658213U

CN203658213U - 煤泥水自然沉降自动测量装置

Info

Publication number: CN203658213U
Application number: CN201320873855.6U
Authority: CN
Inventors: 代文飞; 祝言亮; 张家银; 朱金波; 郑钢丰
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2023-12-26

Abstract

本实用新型属于煤泥水实验领域，具体涉及一种煤泥水自然沉降自动测量装置。本装置包括用于容纳煤泥水的沉降柱以及位于沉降柱内的用于搅拌煤泥水的搅拌部，沉降柱上对应其取样位置设置有贯穿其壁体的用于取样的取样管，其特征在于：所述搅拌部为重力块，所述搅拌部的质量大于沉降柱内煤泥水浮力，煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用作动力源的电机和连接搅拌部与动力源的动力输出端的牵引绳，牵引绳牵引搅拌部作铅垂方向的上下往复动作。本实用新型实现方式简单而可靠，自动化程度高，可明显降低实验人员的实际劳动强度，工作效率高。

Description

煤泥水自然沉降自动测量装置

技术领域

本实用新型属于煤泥水实验领域，具体涉及一种煤泥水自然沉降自动测量装置。

背景技术

煤泥水自然沉降实验，对研究煤泥水中固体煤泥的沉降特性，保证其煤泥的高效率回收利用至关重要；目前对于上述试验的操作过程，主要还是依据国标GB／T26919-2011《选煤厂煤泥水自然沉降试验方法》规定，包括以下步骤：

1、将已注入沉降试验柱的煤泥水样，用沉降柱搅拌部上下搅拌30s，使试样充分混合均匀。

2、搅拌后立即开始计时、取样，取样管选择在距液面以下700mm的阀门处。取样时间ti可按：0s、21s、30s、42s、70s、105s、210s、420s、525s、700s、1050s、1400s、2100s、4200s、8400s时间进行。

3、每次取样前应迅速打开阀门，预先放出约10mL左右的煤泥水，待截门内容留的煤泥水被置换完毕后，用量筒量取20mL～50mL，倒入干燥恒重过的蒸发皿中，用少量蒸馏水清洗量筒，并入蒸发皿中。

4、每次取样前应测量在该取样时间的液面到取样管的距离H_i(i=0，1，2，…，n-1，其中n为取样次数)，读准至整数。

5、按上述试验步骤进行平行试验。

由取样时间t_i以及对应的取样时间H_i，根据

公式获得对应取样时间的悬浮颗粒沉降速度。

目前国内在进行上述操作步骤时所用仪器，其中沉降柱搅拌部都为直接通过人工操作进行搅拌，并通过布置于沉降柱搅拌部外壁处的放水龙头实现人工的放水取样目的，其存在的缺陷显而易见：首先，对于取样间隔极短的前期取样，往往一个人不能兼顾上述多个步骤，必须多人进行配合，如一人计时的同时另一人迅速打开阀门进行取样等，其工作强度较大；而对于取样间隔较长的后期取样操作，有时其取样间隔甚至达到两个多小时，此时实验人员又会在实验室内滞留时间过长，造成时间的极大浪费；其次，纯手工实验，其实验数据的精确性极大的依赖于实验人员数的具体测算，而人工测算误差较大，必然难以满足现今的高精度实验数据要求；最后，由于对于沉降柱搅拌部高度的硬性要求，如此高度的沉降柱搅拌部，为其后期的实验完毕后的清洗操作带来的较大难度，不但费时费力，其内壁的清理不彻底现象也时有发生，从而为实验人员带来极大困扰。

发明内容

本实用新型的目的在于在解决上述不利因素的同时，又能确保测量的高效性和精确性，提供一种结构简单实用的煤泥水自然沉降自动测量装置，其操作效率高，同时可有效确保其测量结果的精确性。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种煤泥水自然沉降自动测量装置，包括用于容纳煤泥水的沉降柱以及位于沉降柱内的用于搅拌煤泥水的搅拌部，沉降柱上对应其取样位置设置有贯穿其壁体的用于取样的取样管，其特征在于：所述搅拌部为重力块，所述搅拌部的质量大于沉降柱内煤泥水浮力，煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用作动力源的电机和连接搅拌部与动力源的动力输出端的牵引绳，牵引绳牵引搅拌部作铅垂方向的上下往复动作。

所述搅拌部外形呈圆盘状且其最大直径等于或小于沉降柱内径布置，所述搅拌部上贯穿其盘体布置有镂空孔，所述镂空孔构成搅拌部上的煤泥水回流孔。

所述圆盘状搅拌部轴线与沉降柱轴线重合设置，搅拌部盘体外缘处环绕布置有清洁绒。

所述煤泥水自然沉降自动测量装置还包括取样输送带，取样输送带上设置有用于安置取样器皿的容纳槽，且各容纳槽的布置方向沿取样输送带的输送方向依次布置，各容纳槽间存有间隙；取样输送带的输送方向与取样管的出料路径间存有交点，且至少容纳槽或各容纳槽间间隙与取样管的出料路径间对准布置。

所述取样输送带外形呈水平布置的圆盘状，容纳槽沿其上部盘面环绕均布；容纳槽外形呈轴线铅垂布置的沉孔状，其各容纳槽轴线位于取样输送带上盘面的同一圆周处且该圆周与取样输送带轴线同轴布置；所述取样输送带由步进电机加以驱动。

所述煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用于布置于取样管处的电磁流量计、用于控制取样管启闭的阀门部以及作为控制核心的控制器，控制器接收电磁流量计信号，并控制阀门部和取样输送带作相应动作。

所述煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用于监控沉降柱内液面高度的超声波液位计，超声波液位计与控制器间电连接。

所述沉降柱外形呈筒底密封的柱筒状，其筒底处贯穿其底面开设有放料口，所述放料口处布置用于控制其孔路启闭的电磁阀。

沉降柱的顶端面至取样管中心线间距大于700mm。

本实用新型的有益效果在于：

1）、本实用新型摒弃了传统的人工操作费时费力的缺陷，通过利用重力块的电力驱动方式，在重力块升程时，依靠电机驱动牵引绳以达到其牵引目的，而在电机翻转后，牵引绳不在牵引重力块，即可在重力块自身重力下下沉，从而以其沿沉降柱内腔的上下往复动作来保证其煤泥水搅拌的效果，其实现方式简单而可靠，自动化程度高，可明显降低实验人员的实际劳动强度，工作效率高。

2）、搅拌部的实际结构可为多种，只需达到其上下往复动作的搅拌效果即可。本实用新型限定搅拌部结构为圆盘状，从而保证了其最大化的对于沉降柱内煤泥水的高效搅拌目的；此外的，镂空孔的布置，一方面在搅拌部直径最大化的同时，确保了煤泥水能够适时有效的穿过其盘体结构以进行回流，避免了搅拌部直接“闷住”沉降柱内腔而出现的无法可靠下落现象的发生；同时，镂空孔的设置也确保了整个搅拌部在动作过程中的自身稳定性，无论是重力块是作升程动作还是下降动作，煤泥水都能适时的沿盘面上的镂空孔进行回流，从而为整体系统工作的可靠稳定运行打下基础。

3）、考虑到沉降柱自身的工作清洁效果，本实用新型还通过清洁绒的设置，在需要清洁沉降柱时，依靠电机上下牵引搅拌部，即可达到其高处沉降柱内壁的自动清洗效果，辅以流水冲洗，即可达到其高效清洁目的，其省时省力且清洗效率极高。

4）、通过取样输送带的设置，以实现自动化的取样管取样效果。由于本实用新型的取样管取样存在废水和取样水两种，也即根据操作手册中规定的，预先放出的10ml左右的煤泥水（即废水），之后才能进行取样（即取样水），因此，取样输送带上所布置的容纳槽必须为间隔布置且彼此间存在间隙，这样，在需要进行废水排放时，取样输送带动作而将上述容纳槽间间隙对准取样管，从而保证废水的适时排放目的，同理，在可以进行取样水取样时，取样输送带继续动作，从而将其上的容纳槽所在对准取样管，由于每个容纳槽上均相应设置有取样器皿，此时的取样管出料后即可直接进入取样器皿内，从而也就实现了其高效的取样提取目的。

5）、取样输送带，在本实用新型中将其设置为更易于实现同时结构更为简便的盘体状，并加以电机进行回转驱动；同时，依靠控制器的布置，实现取样输送带的逐次递进目的；而电磁流量计和阀门部的设置，则是保证了取样管自身的启闭以及取样时其取样流量的适时监控，以确保取样准确，提升最终实验数据的精确性。

6）、超声波液位计不仅是在加料时测指定高度，而且在测量过程中测量每个取样时间点的液面高度，这样，通过保证对沉降柱液面的监控效果，在初始实验前进行沉降柱内煤泥水灌注时，即可无需人工盯紧，只需依靠控制器的控制效果，在煤泥水达到指定标高时，超声波液位计发出信号至控制器，控制器即可执行灌注煤泥水的停止操作，从而保证沉降柱内液面的高度精确性，其操作高效稳定，自动化程度高，极大的解放了实验人员的操作精力，可有效提升实验人员的实际工作效率。

7）、放料口的布置，为在后期放料和清洁沉降柱之用，通过电磁阀的设计，以实现放料口的启闭效果，其启闭原理或为手动，或为与上述控制器控制联动，此处就不再一一赘述。

附图说明

图1为本实用新型的工作结构示意图；

图2为搅拌部的端面俯视图；

图3为取样输送带的端面俯视图。

图示各部分标号与部件名称对应关系如下：

10-沉降柱11-取样管20-搅拌部21-镂空孔22-清洁绒

30-电机40-牵引绳50-取样输送带51-容纳槽60-步进电机

70-电磁流量计80-阀门部90-超声波液位计100-电磁阀

具体实施方式

为便于理解，此处再结合图1-3对本实用新型的具体实施结构及工作流程作以下描述：

本实用新型的具体构造，可参照图1-3所示，主要包括沉降柱10、搅拌部20、超声波液位计90和旋转盘（也即取样输送带50）组成。沉降柱10侧壁上有出料管（也即取样管11），并在出料管上设置有小型电磁流量计，阀门部80控制出料；沉降柱10底部也设置有电磁阀100控制的放料口。搅拌部20通过中心部位的牵引绳40绕过滑轮与电机30上的输出轮相连，通过电机30带动搅拌部20实现搅拌部20的上下往复搅拌功能。超声波液位计90固定于沉降柱10上方，可测量沉降柱10内的液面变化。所述旋转盘以动力驱动，如使用图1所示的步进电机60，以通过步进电机60的一步步旋转，使居于放料口下方的容纳槽51及容纳槽51间间隙往复交替，以实现其废水排放和取样接收双重功能。

所述沉降柱10的高度应该足够高，至少能使其中的液面与放料管11中心线之间达到700mm。搅拌部20上开有四个回流孔（也即镂空孔21）以保证煤泥水的快速回流和搅拌，同时确保搅拌部20自身的工作稳定性；搅拌部20的圆周上布置有清洁绒22，以提升沉降柱10自身的高效清洁功能。

本实用新型具体工作流程如下：

如图1所示，向沉降柱内倒入待测煤泥水，超声波液位计会时刻测量液位变化并在外部显示屏上显示出来，当液面距出料管700mm时，停止加料。

按：0s、21s、30s、42s、70s、105s、210s、420s、525s、700s、1050s、1400s、2100s、4200s、8400s时间进行取样设置。

如图2所示，由于回流孔的作用，搅拌部在依靠电机驱动以往复上升或下降的过程中起到搅拌作用。启动电机正转带动搅拌部从底部上升搅拌，上升到接近液面后电机反转，搅拌部由于自重下降搅拌，直至搅拌部停止于沉降柱的底部，此时完成一个搅拌周期。搅拌周期可根据需要进行设定。

搅拌后立即开始计时、取样。第一次取样时，出料管的阀门部打开，煤泥水流经电磁流量计，电磁流量计开始计流出煤泥水样品体积，当样品体积达到取样要求时（如取20mL～50mL），阀门部关闭。

每次取样前应迅速打开阀门部，预先放出约一定体积的煤泥水，待截门内容留的煤泥水被置换完毕后，再取样。其具体置换过程如下：如图3所示，在每次取样时，旋转盘就会由步进电机带动，使容纳槽中的小烧杯或其他类似的取样器皿旋转至出料管的出料口正下方接受煤样；当预先放出约一定体积的煤泥水置换截门内容留的煤泥水时，出料管的出料口位于两个容纳槽中间部位，煤样排入旋转盘中以实现废水排放。

每次取样前超声波液位计都会测量在该取样时间的液面到取样管的距离H_i（i=0，1，2，…，n-1，其中n为取样次数)，读准至整数。

在实验过程中本测量装置的显示屏会显示取样时间t_i以及对应取样时间的H_i，以通过函数

显示对应取样时间的悬浮颗粒沉降速度。

实验完成后，电机30带动搅拌部20上升，使沉降到底部的煤泥重新分散，防止堵塞沉降柱放料口处的电磁阀100，电磁阀100打开以从沉降柱10底部排除废料。废料排完后，向沉降柱10中注入清水，电机30带动搅拌部20上升和下降几个周期，由于搅拌部20上清洁绒22的存在，达到清洁沉降柱的目的；旋转盘中也需要注入清水清洁并通过预先设置于其底部的废料孔或排料槽排除。

Claims

1.一种煤泥水自然沉降自动测量装置，包括用于容纳煤泥水的沉降柱（10）以及位于沉降柱（10）内的用于搅拌煤泥水的搅拌部（20），沉降柱（10）上对应其取样位置设置有贯穿其壁体的用于取样的取样管（11），其特征在于：所述搅拌部（20）为重力块，所述搅拌部（20）的质量大于沉降柱（10）内煤泥水浮力，煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用作动力源的电机（30）和连接搅拌部（20）与动力源的动力输出端的牵引绳（40），牵引绳（40）牵引搅拌部（20）作铅垂方向的上下往复动作。

2.根据权利要求1所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述搅拌部（20）外形呈圆盘状且其最大直径等于或小于沉降柱（10）内径布置，所述搅拌部（20）上贯穿其盘体布置有镂空孔（21），所述镂空孔（21）构成搅拌部（20）上的煤泥水回流孔。

3.根据权利要求2所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述圆盘状搅拌部（20）轴线与沉降柱（10）轴线重合设置，搅拌部（20）盘体外缘处环绕布置有清洁绒（22）。

4.根据权利要求1或2或3所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述煤泥水自然沉降自动测量装置还包括取样输送带（50），取样输送带（50）上设置有用于安置取样器皿的容纳槽（51），且各容纳槽（51）的布置方向沿取样输送带（50）的输送方向依次布置，各容纳槽（51）间存有间隙；取样输送带（50）的输送方向与取样管（11）的出料路径间存有交点，且至少容纳槽（51）或各容纳槽（51）间间隙与取样管（11）的出料路径间对准布置。

5.根据权利要求4所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述取样输送带（50）外形呈水平布置的圆盘状，容纳槽（51）沿其上部盘面环绕均布；容纳槽（51）外形呈轴线铅垂布置的沉孔状，其各容纳槽（51）轴线位于取样输送带（50）上盘面的同一圆周处且该圆周与取样输送带（50）轴线同轴布置；所述取样输送带（50）由步进电机（60）加以驱动。

6.根据权利要求5所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用于布置于取样管（11）处的电磁流量计（70）、用于控制取样管（11）启闭的阀门部（80）以及作为控制核心的控制器，控制器接收电磁流量计（70）信号，并控制阀门部（80）和取样输送带（50）作相应动作。

7.根据权利要求6所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述煤泥水自然沉降自动测量装置还包括用于监控沉降柱（10）内液面高度的超声波液位计（90），超声波液位计（90）与控制器间电连接。

8.根据权利要求6所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：所述沉降柱（10）外形呈筒底密封的柱筒状，其筒底处贯穿其底面开设有放料口，所述放料口处布置用于控制其孔路启闭的电磁阀（100）。

9.根据权利要求1或2或3所述的煤泥水自然沉降自动测量装置，其特征在于：沉降柱（10）的顶端面至取样管（10）中心线间距大于700mm。