一种测量块状物料结构比电阻的装置与方法

文档序号:9522844阅读:1307来源:国知局
一种测量块状物料结构比电阻的装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种测量块状物料结构比电阻值的装置W及方法。
【背景技术】
[0002] 块状物料的结构比电阻是一项重要的性质参数,运一参数由物料的本身的性质W 及物料承受的压力等一系列因素相关,且波动范围较大。对块状物料结构比电阻值的检测, 可W指导工业化生产中对原料投入比例、用量W及生产条件的控制,具重要的实用意义。
[0003] W电石生产工艺为例,需要对投入电炉内的物料的导电性能有全面的了解,W便 在生产过程中对电炉的电气参数进行精确的调整,保证电炉能够安全稳定的运行。具体而 言,物料的结构比电阻的大小直接影响电炉的操作电阻,操作电阻是一个非常活跃的电气 参数,电石生产过程中,控制好操作电阻,就可W使电极适当地插入炉料内控制好炉料电 阻,更有利于将电能转化为热能,提高热效率,控制住炉料的结构比电阻,就等于控制住电 炉的有效相压力和电极电流的比值。
[0004] 目前,尚无对块状物料结构比电阻值检测装置W及方法的报道。

【发明内容】

[0005] 本发明的第一目的是克服现有技术的缺陷,提供一种测量块状物料结构比电阻的 装置。
[0006] 本发明所述结构比电阻是指块状物料的几何尺寸与其电阻值之比,具体是指块状 物料的本征比电阻和接触比电阻二者之和。本发明所述块状物料电阻值是指块状物料在 其高度方向上的电压与电流值之比。本发明所述的块状物料的几何形状可W为多种,优选 为柱体,其几何尺寸是指柱体的高度W及横截面积等参数。所述结构比电阻的单位为欧 姆?米。
[0007] 具体而言,本发明提供的装置包括用于填装物料的料槽,位于所述料槽上方的加 压装置和位于所述料槽下方的压力感应装置。
[0008] 所述料槽用于填充待测物料,确保待测物料被填充成料槽所限定的形状,获得块 状物料,继而实现对块状物料高度、横截面积等几何参数的检测。
[0009] 所述料槽顶部开放,为空屯、柱体;优选为横截面直径与高度之比12~15 :30~40 的空屯、圆柱体。为了方便操作,并使检测所得的数据更具有实际参考价值,所述料槽进一步 优选为横截面直径120~150mm、高300~400mm的空屯、圆柱体。上述横截面直径、高度等 均为料槽内部空间的几何参数。
[0010] 本发明所述料柱的横截面积与料槽空间内部的横截面积直接对应。
[0011] 所述料柱高度需通过测量获得。为了获得料柱的高度,可在所述料槽侧壁的内表 面沿其高度的方向均匀标记刻度,物料填充完毕后,通过所述刻度读出料柱的高度;也可在 料槽的侧壁镶嵌透明刻度尺,从料槽的外表面准确读取料柱的高度。
[0012] 所述料槽采用绝缘材料制备而成。
[0013] 所述料槽的顶端和底端分别设置上、下电极,待测物料紧密填充于所述上、下电极 之间。所述上、下电极分别通过导线与电阻测量装置相连,用于检测料槽内部上下电极之间 的块状物料的电阻值。所述电阻测量装置可W选用万用表。
[0014] 其中,所述上电极可W不固定。在实际操作中,在物料填充完毕后,将上电极放置 于物料上表面的中屯、位置即可。所述下电极应被固定在料槽底端内壁的中屯、位置。所述电 极优选为厚20~50mm的圆柱体,进一步优选其水平截面直径与所述料槽水平截面内径相 等。所述电极可采用铜等导电材料制备而成。
[0015] 所述料槽内还可W包括位于电极与物料之间的导电层。在实际应用中,可先在下 电极的上表面铺设一层导电层,再在所述导电层上填充物料,确保物料上表面水平后再将 另一层导电层铺设于物料上表面,再将上电极放置于导电层上即可。上述设置可W确保电 极与物料表面均匀接触,避免测量数据波动性过大。所述导电层可采用常规的导电材料制 备,优选为厚2~5mm的软质导电材料,例如:软质钢丝球。
[0016] 本发明所述加压装置包括螺旋加压杆W及所述螺旋加压杆的支持装置。实际操作 中,通过上下移动螺旋加压杆向料槽内的物料施加竖直方向的压力;所述支撑装置与料槽 之间可拆卸相连,在加压过程中,起到对螺旋加压杆的支撑作用,从而对装置整体起到稳定 作用。
[0017] 具体而言,所述螺旋加压杆垂直穿过支撑装置,伸入料槽内部。本发明优选在螺旋 加压杆的底部镶嵌轴承。在实际操作中,所述轴承使螺旋加压杆与上电极间接接触,从而避 免螺旋加压杆在转动加压过程中对上电极产生横向切力,达到只对上电极施加纵向压力的 效果,确保实时监控的压力值W及最终的测量结果更加准确。
[0018] 所述支撑装置与料槽之间为可拆卸连接,简单灵活,易于组装,方便操作。所述支 撑装置可W是一个位于料槽上方的水平支撑面,螺旋加压杆垂直穿过所述水平支撑面伸入 料槽内部。所述支撑装置也可W由两片水平支撑面W及位于所述两片支撑面之间的至少Ξ 根支撑杆组成,料槽位于由上述结构组成的空间内部,螺旋加压杆垂直穿过位于料槽上方 的水平支撑面伸入料槽内部。
[0019] 所述压力感应装置用于实时感应并显示加压装置施加于料槽内物料上的压力。所 述压力感应装置包括位于料槽正下方的压力感应器W及与所述压力感应器相连的压力显 示器。所述压力显示器可W将从压力感应器接收的压力感应信号转换为数值信号,并实时 显示。所述压力感应器与料槽之间可W设置托盘,优选托盘的直径大于料槽水平截面的直 径,所述托盘可W确保压力感应器受力均匀,从而准确感应压力信号。
[0020] 本发明所述加压装置、料槽、压力感应装置W及上述各部件的内部结构在竖直方 向上同轴设置。
[0021] 本发明的第二目的是提供一种采用本发明所述装置测量块状物料结构比电阻的 方法。所述方法针对测量块状物料的结构比电阻运一特定性质而设计,通过测量块状物料 的几何尺寸,并测量块状物料的电流和电压从而得出块状物料的电阻值,继而计算得出块 状物料的结构比电阻值。
[0022] 其中,所述块状物料的几何形状依料槽的形状而定,优选为柱体。其几何尺寸是指 块状物料的横截面积W及高度,其电阻值是指块状物料在其高度方向上的电压与电流值之 比。
[0023] 所述方法包括W下具体步骤:
[0024] (1)将待测物料混合均匀,装入料槽并使料面保持水平,形成料柱;
[0025] (2)将上电极放在料面上方,测量所述料柱的高度和横截面积;
[0026] (3)将装有待测物料的料槽与加压装置组装,操作加压装置向下对料柱施加压 力;
[0027] (4)接通电路,分别读出电阻测量装置和压力感应装置显示的数值,获得料柱的电 阻值W及所承受的压力值;
[0028] (5)根据所述电阻值W及料柱的高度和横截面积,计算得出料柱的结构比电阻值。
[0029] 所述步骤(2)中,可先在料面上方平铺一层质软导电材料,再将上电极放在所述 软质导电材料上方,W确保料面与上电极之间充分接触。
[0030] 为了确保检测结果准确、可靠,测量每种样品时可重复步骤(1)~(5)多次,去除 极值后,计算平均值,即得物料的结构比电阻。
[0031] 本发明所述方法中,对料柱施加的压力可W为固定压力,也可W为连续变化的压 力,优选为可W为连续变化的压力。
[0032] 采用本发明所述方法测得的结果,其可靠性可根据多次实验的重复性确定,其准 确性可通过比较测量结果与其它检测手段获得的结果是否一致进行判断。经过大量实际操 作验证,采用本发明提供的装置和方法检测得到的块状物料结构比电阻值准确、可靠,具有 对实际生产的指导价值。
[0033] 本发明的第Ξ目的是提供所述装置W及方法在电石生产中的应用。
[0034] 具体而言,将所述装置W及方法应用于电石的实际生产时,所述物料为投入电炉 内的物料,一般为混合物料,包括半焦原料、生石灰原料等。所述半焦、生石灰等原料的粒径 为5~20mm,W实际生产中所需的比例混合而成。
[0035] 由于电石物料的结构比电阻特别容易受物料的混合比例、粒径大小、承受压力等 因素的影响,波动范围比较大,因此,准确测量炉料的结构比电阻W及其变化规律对电炉的 操作和稳定运行具有重要的实用意义和指导价值。
[0036] 在实际生产中,密闭电石炉是电加热炉,通过电弧放热为炉料加热,炉料的结构比 电阻直接影响电极的插入物料的深度。因此,准确测量物料的结构比电阻可W指导电极的 下放与抬升操作。
[0037] 本发明提供的装置及方法具有W下显著优势:本发明提供的装置结构简单,易操 作,测量精度高,可W实现准确测量块状混合物料的结构比电阻,填补了该方面的空白,且 该装置中包括加压装置和压力显示装置,可W实时测量块状混合物料随着外加压力的变化 规律。所述装置和方法应用于电石生产中,可为电石炉的操作和稳定运行提供可靠的电气 参数和指导。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明实施例1所述测量块状物料的结构比电阻的装置示意图;图中:1、 螺旋加压杆;2、水平支撑面;3、轴承;4、料槽;5、上电极;6、下电极;7、万用表;8、托盘;9、 压力感应器;10、压力显不器。
[0039] 图2为本发明实施例2所述测量块状物料的结构比电阻的装置示意图;图中:1、 螺旋加压杆;21、水平
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