专利名称：燃煤全水分快速分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃煤全水分快速分析仪，是对煤样品进行加热干燥测定煤的全水分含量的仪器。
〔二〕背景技术目前，燃煤中全水分的快速测定一般采用微波加热干燥方法，即煤样入微波炉内加热除去水分，通过称量算得煤样加热前后的质量差值与燃烧前煤样重量之百分比。微波加热是一种内部加热过程，频率为2450MHz的高频微波在炉腔内形成一个微波能量场，以每秒24.5亿次的速度不断地改变正负极性，使煤中带极性的水分随着正负极性的改变而高频率地改变方向，在高速运动过程中，分子之间因相互碰撞而摩擦产生热量，使电磁能转化为热能，从而煤中水分快速散发出来。这种方法的缺点是微波的强烈作用易使粒度较大的煤粒内部产生热的积聚，特别是一些挥发分较低的煤粒易被突然点燃；而且微波加热终点难以掌握，加热时间过长，煤中结晶水和一些氧化物提前释放出来，导致全水分测定测偏高，而反之则偏低，因此测试不够准确。而微波加热的过热现象还会损坏磁控管，以致使用寿命短。为此有人在微波炉内增设管口引在炉外的防空炉操作保护器，向器内添加水，以防止空炉运行，但由于煤成分的复杂性、多样性和不均匀性，此方法并不能根本上解决问题。
〔三〕发明内容本实用新型的目的是提供一种燃煤全水分快速分析仪，它能克服微波全水分析仪存在的热量过快积聚及加热终点难以确定的缺点，燃煤的全水分测定既快速又准确。
本实用新型燃煤全水分快速分析仪包括送样托盘、称样天平和加热炉，加热炉设有向炉腔内吹风的风扇，托盘置于加热炉的炉腔内，盘上设有圆周均匀分布的若干个通孔，孔上搁置有装煤样的称样皿，天平设有伸入炉腔的称样杆，托盘通过旋转传动系统及升降传动系统而可作旋转及升降运动，加热炉的加热元件是设在炉腔内的红外加热管。
此外，本实用新型全水分快速分析仪的另一个方案是在上述红外加热方案的基础上加装微波磁控管和微波环行传输器，实现红外和微波混合加热的方式。该微波环行传输器是采用特殊的微波铁氧体元件，在传输线的终端加装全匹配负载以吸收加热后剩余的能量，保护磁控管。
本分析仪中的托盘升降传动系统包括撑杆、升降丝杆，升降丝杆通过与电机相连的旋转螺母而可带动托盘升降移动，当螺母旋转时，丝杆可带动撑杆及托盘作升降运动。托盘旋转传动系统是由旋转电机及一对啮合齿轮组成，大齿轮与撑杆以键槽活动连接，小齿轮与旋转电机的输出轴连接，大小齿轮啮合传动，使托盘作旋转运动。托盘下降时，称样杆伸出通孔，将煤样顶起称量，托盘上升时，煤样离开称样杆并回到原孔位上，完成一个样品的称量过程；托盘旋转，将下一个孔位上的煤样送到称样杆上方再下降称量，重复以上称样过程，直至盘上样品全部称量完毕，进入加热程序，加热完毕后再重复上述称量过程，称取各煤样加热失水后的重量，通过数据处理得到各煤样的全水分百分含量值。
本分析仪中还设有程序控制电脑，以上各程序的变换及数据处理由电脑自动进行。
综上所述，本实用新型分析仪采用红外加热管为热源，红外线加热干燥比微波加热方式较为缓和，加热时间较延长，可获得高的热通量，因此煤样的干燥终点容易确定，避免造成过度加热及煤粒爆裂或被点燃的现象，全水分检测值准确。在设置红外加热管基础上加装微波加热元件是本实用新型的另一个实施方案，该方案采用红外和微波混合热源的加热方式，两种加热方式交替进行，既缩短加热时间，又避免过度加热，且终点判断准确。本方案中微波发射系统采用特殊的微波铁氧体环行传输器，可将超高频电磁波以交变的电场和磁场的相互感应的形式传输，反向回来的反射波不会回到磁控管的发射端而由传输线终端的全匹配负载吸收加热后的剩余的能量，不致因能量反射而在传输线中形成较大的驻波，避免加热不均匀，确保磁控管的正常工作。
〔四〕
图1是以红外管为加热源的本燃煤全水分快速分析仪的结构示意图。
图2是采用红外和微波混合加热的本燃煤全水分快速分析仪的结构示意图。
图3是图2的A向结构示意图。
〔五〕具体实施方式
如图1所示，炉腔16内设有红外线加热管15和托盘19，托盘开有十个圆周分布的通孔19-1，各孔上搁置有一个装煤样的称样皿13，天平8的称样杆10上端伸入炉腔16内，炉内设有热电偶11；撑杆20上端与托盘19相连，下端与升降丝杆7以键槽连接，丝杆7配有旋转螺母22，螺母22通过皮带轮21与升降电机5相连可旋转。撑杆20的下端与大齿轮6以键槽连接，大齿轮与小齿轮23啮合，电机9启动时，小齿轮23、大齿轮6、撑杆20及托盘19依次被带动旋转。各控制点的引线与电脑4接口相连，实现电脑自动控制。图中草药8表机箱，14表示加热炉的炉门，2是风扇。
传动系统工作过程如下先启动电机5，丝杆向下运动，称样杆10即穿过托盘19的一个通孔19-1并将孔上的煤样13(图中左侧的煤样)顶起称重，由电脑4记下重量值；随后反向启动电机5使托盘19上升，煤样离开称样杆；接着启动电机9使用托盘19转过一个孔位停下，再启动电机5使托盘19下降，第二个煤样开始称重。如此不断重复直至称完托盘上的十个煤样。然后开启红外加热管电源将煤样加热一定时间，煤样烘干后，再次重复上述称重过程，称取干燥后的各煤样重量，通过电脑4将数据处理计算后自动打印得煤全水分含量百分数。
图2实施例除了含有图1各部件外，还增加了磁控管1和环行传输器3，〔参见图1、图2〕。环行传输器3呈Y形，其中两端分别接磁控管1发射端和炉腔15，另一端装有全匹配负载17，吸收多余的加热后的剩余能量，避免损坏磁控管，延长磁控管的使用寿命。本例采用红外线和微波交替加热的混合热源，取微波、红外二者之长，使煤样的干燥加热时间较短，且加热终点易于控制，避免过度加热，使煤中全水分含量分析值准确可靠。
权利要求1.燃煤全水分快速分析仪，设有托盘〔19〕、称样天平〔8〕和加热炉〔16〕，加热炉设有风扇〔2〕，托盘置于加热炉的炉腔内，盘上设有圆周均匀分布的若干个通孔〔19-1〕，天平设有伸入炉腔的称样杆〔10〕，托盘通过旋转传动系统及升降传动系统而可作旋转及升降运动，其特征是加热炉的加热元件是设在炉腔内的红外加热管〔15〕，还设有控制电脑〔4〕，各控制点引线与电脑接口相连。
2.根据权利要求1的燃煤全水分分析仪，其特征是还设有微波磁控管〔1〕和微波环行传输器〔3〕，环行传输器的终端装有全匹配负载〔17〕。
3.根据权利要求1或2的燃煤全水分分析仪，其特征是旋转传动系统包括撑杆〔20〕、升降丝杆〔7〕、旋转螺母〔22〕，撑杆〔20〕上端与托盘〔19〕相连，下端以键槽与升降丝杆〔7〕相连，旋转螺母〔22〕与升降丝杆以螺纹配合，旋转螺母22与电机〔5〕相连。
4.根据权利要求1或2的燃煤全水分分析仪，其特征是旋转传动系统是由旋转电机9及一对啮合齿轮组成，大齿轮〔6〕与托盘〔19〕的撑杆〔20〕以键槽连接，小齿轮〔23〕与旋转电机〔9〕的输出轴连接，大小齿轮啮合传动。
专利摘要本实用新型涉及一种燃煤全水分分析仪,含有托盘、称样天平和加热炉,托盘置于炉腔内,盘上设有圆周均匀分布的若干个搁置煤样的通孔,天平设有伸入炉腔的称样杆,托盘可通过重复旋转或升降自动对煤样依次称量,加热炉的加热元件是设在炉腔内的红外加热管,也可采用红外微波混合热源,二者交替加热,使煤样的加热时间缩短,干燥终点容易确定,避免造成过度加热及煤粒爆裂或被点燃的现象。
文档编号G01N5/02GK2520504SQ0221866
公开日2002年11月13日 申请日期2002年1月31日 优先权日2002年1月31日
发明者滕农, 陈祥, 朱红育 申请人:国电环境保护研究所