УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ УГЛЕЙ Российский патент 1994 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к устройствам, применяемым для исследования пластического состояния угля и усадки кокса на основных стадиях термической деструкции, и может быть применено к коксохимическом производстве для контроля качества шихт.

Цель изобретения - надежное прогнозирование качества углей за счет точного измерения параметров термической деструкции углей при непрерывном процессе испытания.

Цель достигается тем, что устройство для измерения параметров термической деструкции углей, содержащее верхний и нижний подогреваемые рифленые диски, электродвигатель, связанный с нижним рифленым диском и динамометром посредством тросика, дополнительно снабжено узлом для измерения смещения диска, выполненным в виде индикатора смещения, контактирующего с верхним рифленым диском, установленным с возможностью вертикального перемещения посредством упора, и реостата, связанного с усилителем и регистрирующим прибором, в тросик вмонтирована планка с отверстием, над которым установлены параллельно тросику два источника света, а под планкой соосно с источником света расположены два фотоэлемента в защитных экранах, один из которых связан с электродвигателем посредством усилителя и регулятора напряжения, а другой - посредством усилителя и контактного реле, причем параметры динамометра обеспечивают соосное расположение первого фотоэлемента, отверстия на планке и первого источника света в момент образования пластической массы, а второго фотоэлемента, отверстия и второго источника в момент образования полукокса.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором размещено с возможностью вращения опорное кольцо 2 с нагревательным элементом 3. Над нагревательным элементом 3 размещены соосно нижний 4 и верхний 6 диски, между которыми помещен исследуемый материал 5. Верхний диск 6 снабжен шкивом 7 и индикатором 8 смещения с упором 9 для фиксирования осевого перемещения верхнего диска 6. При помощи тросика 10 и планки 11 с отверстием 12 шкив связан с динамометром 13. Электрическая часть представлена двумя источниками 14 света, двумя фотоэлементами 15 и 16 (фотоэлементы в защитных экранах), один из которых 15 подключен к регулятору 20 напряжения через усилитель 21, выход регулятора напряжения подключен к электродвигателю 22 постоянного тока через контактное реле 23, а второй фотоэлемент 16 связан с реостатом индикатора 8 смещения посредством усилителя 21 и контактного реле 23. Выход реостата подключен к усилителю 24 и регистрирующему прибору 25. Электродвигатель 22 посредством редуктора 17 из зубчатой передачи, состоящей из зубчатого колеса 18 и шестерни 19, связан с опорным кольцом 2.

Устройство работает следующим образом. Когда испытуемый материал 5 помещен в рабочую часть аппарата, низкое напряжение от регулятора 20 напряжения подается на электродвигатель 22 постоянного тока, вращательный момент от электродвигателя 22 через редуктор 17 и зубчатую передачу передается через опорное кольцо 2 нижнему рифленому диску 4. Крутящий момент от нижнего диска 4 через угольную загрузку 5 передается рифленому диску 6. Шкив 7 при этом поворачивается и планка 11 смещается влево так, что отверстие 12 находится между источниками 14 света. При этом показания динамометра 13 соответствуют усилию деформации угольной загрузки. От источника питания (на чертеже не показан) подается напряжение на нагревательный элемент 3. Угольная загрузка при этом нагревается. При достижении пластического состояния (повышения текучести за счет образования жидких продуктов) усилие деформации угольной загрузки снижается и планка 11 смещается вправо. При этом отверстие 12 располагается соосно с первым источником света и фотоэлементом 15. Усилие деформации при этом составляет 30 г/см², т. е. пружина динамометра растянута так, что отверстие в планке, первый источник света и первый фотоэлемент находятся на одной линии. Поскольку фотоэлемент и источник света закреплены жестко, а планка с отверстием, прикрепленная к тросику, смещается в зависимости от усилия динамометра, то возможен случай, когда отверстие в планке будет смещено в любую сторону от линии источник света-фотоэлемент. Для исключения подобных случаев в качестве отверстия может быть использована щель или отверстие большего диаметра, обеспечивающее компенсацию величины смещения планки в ту или другую сторону от линии источник света-фотоэлемент. Сигнал от фотоэлемента подается на усилитель 21 и регулятор 20 напряжения, который подает более высокое напряжение на электродвигатель 22 постоянного тока. Электродвигатель резко увеличивает обороты. Усилие деформации возрастает, и планка с отверстием смещается влево. На фотоэлемент 15 прекращается подача света и регулятор напряжения снова подает низкое напряжение на электродвигатель 22. Обороты электродвигателя уменьшаются. Усилие деформации снова уменьшается и процесс повторяется. Количество пульсаций изменения напряжения регистрируется счетчиком 26. Пульсирующая работа электродвигателя постоянного тока продолжается до момента затвердевания пластической массы и образования твердого монолита полукокса. Крутящий момент через отвердевшую массу передается верхнему диску 6, и планка 11 смещается влево до совпадения с фотоэлементом 16 и вторым источником света. При этом усилие деформации составляет 1000 г/см² и свидетельствует о том, что пластическая масса угля затвердела и образовался полукокс. Второй источник света, второй фотоэлемент и отверстие на планке находятся на одной лини. Сигнал от фотоэлемента 16 поступает через усилитель 21 на контактное реле 23. При этом контактное реле 23 срабатывает, сигнал через реостат поступает на регистрирующий прибор 25 через преобразователь 24, а электродвигатель 22 отключается. С этого момента начинается замер усадки материала, т. е. фиксируется начальное местоположение упора 9 индикатора 8 смещения. Нагрев испытуемой массы продолжается. При этом в испытуемой массе протекают усадочные процессы. Верхний диск 6 смещается вниз на величину усадки. Вместе с ним смещается и упор 9. При достижении заданной температуры фиксируется окончательное местоположение упора посредством реостата индикатора 8 смещения, связанного с регистрирующим прибором 25. Разница между окончательным и начальным местоположением упора является абсолютной усадкой материала на стадии полукокс-кокс. Количество пульсаций (количество режимов работы электродвигателя постоянного тока) также фиксируется на цифровом табло 26 и представляет собой индекс текучести пластической массы угольной загрузки, по которому дифференцируют угли по степени спекаемости.

Первое усилие деформации (30 г/см²) и второе (1000 г/см²) установлены на основании многочисленных испытаний углей различных месторождений. В случае, если усилие деформации составляет 30 г/см², некоторые угли с менее текучей пластической массой дают индекс текучести, равный нулю, т. е. при их испытании электродвигатель работает в одном режиме (малые обороты). При усилии деформации более 30 г/см² трудно определить индекс текучести пластической массы углей, содержащих повышенное количество липтинита.

Второе усилие деформации (1000 г/см²) дает 100% -ную гарантию образования полукокса.

Расстояние между первым и вторым фотоэлементами зависит от типа динамометра. При применении динамометров с узким диапазоном смещений возможно перекрестное попадание света на фотоэлементы с первого источника на второй фотоэлемент и наоборот. Для предотвращения указанного случая источники света и фотоэлементы имеют защитные экраны. Предлагаемое устройство за счет точного последовательного измерения индекса текучести пластической массы и показателя усадки позволяет давать рекомендации по составлению угольных шихт и, следовательно, повысить точность прогнозирования качества углей и получаемого из них кокса. В качестве примера были испытаны угли из разных бассейнов и их смеси, отличающиеся неоднородным петрографическим составом, спекаемостью и текучестью пластической массы, а также относительной усадкой на стадии полукокс-кокс. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как видно из результатов таблицы, показатели индекса текучести и усадки из различных углей колеблются в достаточно широких пределах. Так, уголь шахты Великомостовская Львовско-Волынского бассейна образует весьма текучую пластическую массу, а уголь шахты им. 50 лет СССР, наоборот, более вязкую пластическую массу. Смесь этих углей (см. опыт 9) дает среднюю величину индекса текучести и благоприятно влияет на качественные показатели кокса, полученного из смеси этих углей и углей Донецкого бассейна (см. опыт 8). Таким образом, руководствуясь показателем индекса текучести, можно использовать его при составлении межбассейновых шихт и прогнозировать качество получаемого кокса. В прогнозировании поперечной усадки кокса немаловажную роль играет и усадка, определенная при помощи предлагаемого устройства. Ее численное значение можно использовать для прогнозирования величины зазора между стенкой печной камеры и коксовым пирогом при коксовании угольных смесей.

(56) Грязнов И. С. Пластическое состояние и спекание углей. М. , "Металлургиздат", 1962, с. 40-48.

Еркин Л. И. и Горбунов Л. И. Метод определения изменения объема коксового материала при высоких температурах. Заводская лаборатория, 1948, N 7, с. 108.

Авторское свидетельство СССР N 859873, кл. G 01 N 11/14, 1981.

Сущность изобретения: устройство содержит верхний и нижний подогреваемые рифленые диски, электродвигатель, связанный с нижним рифленым диском, шкив, соединенный с верхним рифленым диском и динамометром посредством тросика. Узел для измерения смещения диска выполнен в виде индикатора смещения, контактирующего с верхним рифленым диском, установленным с возможностью вертикального перемещения. В тросик вмонтирована планка с отверстием, под которым установлены параллельно тросику два источника света, а под планкой соосно с источниками света расположены два фотоэлемента, один из которых связан с электродвигателем посредством усилителя и регулятора напряжения, а другой - посредством усилителя и контактного реле. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ УГЛЕЙ , содеpжащее веpхний и нижний подогpеваемые pифленые диски, электpодвигатель, связанный с нижним pифленым диском, шкив, соединенный с веpхним pифленым диском и динамометpом посpедством тpосика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности пpогнозиpования качества углей, оно дополнительно снабжено узлом для измеpения смещения диска, выполненным в виде индикатоpа смещения, контактиpующего с веpхним pифленым диском, установленным с возможностью веpтикального пеpемещения посpедством упоpа, и pеостата, связанного с усилителем и pегистpиpующим пpибоpом, в тpосик вмонтиpована планка с отвеpстием, над котоpым установлены паpаллельно тpосику два источника света, а под планкой соосно с источниками света pасположены два фотоэлемента в защитных экpанах, пеpвый из котоpых связан с электpодвигателем посpедством усилителя и pегулятоpа напpяжения, а втоpой - посpедством усилителя и контактного pеле, пpичем паpаметpы динамометpа обеспечивают соосное pасположение пеpвого фотоэлемента, отвеpстия на планке и пеpвого источника света в момент обpазования пластичной массы, а втоpого фотоэлемента, отвеpстия и втоpого источника - в момент обpазования полукокса.