一種測(cè)量高溫環(huán)境下塊狀物料結(jié)構(gòu)比電阻的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種測(cè)量高溫環(huán)境下塊狀物料結(jié)構(gòu)比電阻值的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 塊狀物料的結(jié)構(gòu)比電阻是一項(xiàng)重要的性質(zhì)參數(shù)，運(yùn)一參數(shù)由物料的本身的性質(zhì)W 及物料承受的壓力等一系列因素相關(guān)，且波動(dòng)范圍較大。對(duì)塊狀物料結(jié)構(gòu)比電阻值的檢測(cè)， 可W指導(dǎo)工業(yè)化生產(chǎn)中對(duì)原料投入比例、用量W及生產(chǎn)條件的控制，具重要的實(shí)用意義。
[0003] W電石生產(chǎn)工藝為例，需要對(duì)投入電爐內(nèi)的物料的導(dǎo)電性能有全面的了解，W便 在生產(chǎn)過程中對(duì)電爐的電氣參數(shù)進(jìn)行精確的調(diào)整，保證電爐能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。具體而 言，物料的結(jié)構(gòu)比電阻的大小直接影響電爐的操作電阻，操作電阻是一個(gè)非?；钴S的電氣 參數(shù)，電石生產(chǎn)過程中，控制好操作電阻，就可W使電極適當(dāng)?shù)夭迦霠t料內(nèi)控制好爐料電 阻，更有利于將電能轉(zhuǎn)化為熱能，提高熱效率，控制住爐料的結(jié)構(gòu)比電阻，就等于控制住電 爐的有效相電壓和電極電流的比值。然而，電石爐工作溫度往往高達(dá)2000 °C W上，爐內(nèi)物料 溫度極高，塊狀物料的結(jié)構(gòu)比電阻隨著溫度的升高變化很大，難W實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。
[0004] 目前，尚未有測(cè)量高溫環(huán)境下塊狀物料的比電阻的裝置及相關(guān)報(bào)道。報(bào)道比較多 的比電阻測(cè)試裝置不適用于塊狀物料結(jié)構(gòu)比電阻的測(cè)量，更無法實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境下塊狀物料 結(jié)構(gòu)比電阻的測(cè)量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白，提供一種可W準(zhǔn)確測(cè)量高溫塊狀混合 物料的結(jié)構(gòu)比電阻的裝置，該裝置安全、可靠、準(zhǔn)確，可W獲得物料在高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)比 電阻值W及結(jié)構(gòu)比電阻隨著溫度升高的變化規(guī)律。
[0006] 本實(shí)用新型所述結(jié)構(gòu)比電阻是指塊狀物料的幾何尺寸與其電阻值之比，具體是指 塊狀物料的本征比電阻和接觸比電阻二者之和。本實(shí)用新型所述塊狀物料電阻值是指塊狀 物料在其高度方向上的電壓與電流值之比。本實(shí)用新型所述的塊狀物料的幾何形狀可W為 多種，優(yōu)選為柱體，其幾何尺寸是指柱體的高度W及橫截面積等參數(shù)。所述結(jié)構(gòu)比電阻的單 位為歐姆?米。
[0007] 具體而言，本實(shí)用新型提供的裝置包括料槽、位于所述料槽外側(cè)的加熱裝置、電阻 測(cè)量單元W及溫度監(jiān)測(cè)單元。
[0008] 所述料槽用于填充待測(cè)物料，確保待測(cè)物料被填充成料槽所限定的形狀，獲得塊 狀物料，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)塊狀物料高度、橫截面積等幾何參數(shù)的檢測(cè)。
[0009] 所述料槽頂部開放，為空屯、柱體;優(yōu)選為橫截面直徑與高度之比12~15:30~40的 空屯、圓柱體。為了方便操作，并使檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)更具有實(shí)際參考價(jià)值，所述料槽進(jìn)一步優(yōu) 選為橫截面直徑120~150mm、高300~400mm的空屯、圓柱體。上述橫截面直徑、高度等均為料 槽內(nèi)部空間的幾何參數(shù)。
[0010] 本實(shí)用新型所述料柱的橫截面積與料槽空間內(nèi)部的橫截面積直接對(duì)應(yīng)。
[0011] 所述料柱高度需通過測(cè)量獲得。為了獲得料柱的高度，可在所述料槽側(cè)壁的內(nèi)表 面沿其高度的方向均勻標(biāo)記刻度，物料填充完畢后，通過所述刻度讀出料柱的高度;也可在 料槽的側(cè)壁鑲嵌透明刻度尺，從料槽的外表面準(zhǔn)確讀取料柱的高度。
[0012] 所述料槽采用耐高溫絕緣材料制備而成，優(yōu)選為耐高溫陶瓷材質(zhì)。
[0013] 由于所述裝置在實(shí)際測(cè)量過程中處于高溫環(huán)境，最高溫度可達(dá)2000°C，電阻檢測(cè) 單元相連的導(dǎo)線容易被高溫環(huán)境燒蝕而引起斷路。本實(shí)用新型為了確保測(cè)量電路正常進(jìn)行 測(cè)量，針對(duì)性地設(shè)置了高溫保護(hù)模塊。具體而言，所述料槽的上、下端各設(shè)置一組高溫保護(hù) 模塊，每組高溫保護(hù)模塊由耐高溫絕緣體和縱向貫穿所述耐高溫絕緣體的導(dǎo)電棒組成。所 述上、下端高溫保護(hù)模塊為截面直徑與料槽內(nèi)徑相等的柱體。
[0014] 所述料槽的內(nèi)部還包含上、下電極，待測(cè)物料緊密填充于所述上、下電極之間。所 述上、下電極分別與貫穿上、下端高溫保護(hù)模塊的導(dǎo)電棒內(nèi)端接觸，為了確保所述導(dǎo)電棒應(yīng) 與電極充分接觸，使檢測(cè)得到的電阻信號(hào)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，所述導(dǎo)電棒均W嵌入方式分別與所述 上、下電極接觸，即：所述導(dǎo)電棒分別嵌入所述上、下電極內(nèi)部。所述電阻測(cè)量單元通過導(dǎo)線 與所述導(dǎo)電棒外端相連。上述結(jié)構(gòu)可確保上、下電極依次通過導(dǎo)電棒W及導(dǎo)線與電阻測(cè)量 單元相連，用于檢測(cè)料槽內(nèi)部上下電極之間的塊狀物料的電阻值。所述電阻測(cè)量裝置可選 用萬用表。
[0015] 所述電極優(yōu)選為厚20~50mm的圓柱體，進(jìn)一步優(yōu)選其水平截面直徑與所述料槽水 平截面內(nèi)徑相等。
[0016] 為了適應(yīng)高溫測(cè)量環(huán)境，所述上、下電極W及導(dǎo)電棒均優(yōu)選為石墨材質(zhì)。所述耐高 溫絕緣體為剛玉材質(zhì)。
[0017] 其中，所述上端的高溫保護(hù)模塊和上電極可W不固定。在實(shí)際操作中，在物料填充 完畢后，將上電極和上端高溫保護(hù)模塊依次放置于物料上表面的中屯、位置即可。所述下端 的高溫保護(hù)模塊和下電極應(yīng)被固定在料槽底端內(nèi)壁的中屯、位置。
[0018] 所述加熱裝置位于料槽外側(cè)，確保料槽均勻受熱即可。為了獲得結(jié)構(gòu)比電阻隨著 溫度升高的變化規(guī)律，所述加熱裝置可程序升溫，即通過程序設(shè)置使其按照一定的速度提 高加熱溫度。
[0019] 所述溫度監(jiān)測(cè)單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)料槽內(nèi)部物料的溫度。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu) 選方案，所述溫度監(jiān)測(cè)單元包括溫度顯示表和與其相連的高溫?zé)犭娕?所述高溫?zé)犭娕即?過任意一端高溫保護(hù)模塊伸入料槽內(nèi)部。
[0020] 本實(shí)用新型同時(shí)提供了利用所述裝置測(cè)量高溫環(huán)境下塊狀物料結(jié)構(gòu)比電阻的方 法。所述方法通過測(cè)量塊狀物料的幾何尺寸，并測(cè)量塊狀物料的電流和電壓從而得出塊狀 物料的電阻值，繼而計(jì)算得出特定溫度條件下塊狀物料的結(jié)構(gòu)比電阻值。
[0021] 其中，所述塊狀物料的幾何形狀依料槽的形狀而定，優(yōu)選為柱體。其幾何尺寸是指 塊狀物料的橫截面積W及高度，其電阻值是指塊狀物料在其高度方向上的電壓與電流值之 比。
[0022] 所述方法包括W下具體步驟：
[0023] (1)將待測(cè)物料混合均勻，裝入料槽并使料面保持水平，形成料柱；
[0024] (2)將上電極和上端高溫保護(hù)模塊依次放在料面上方，測(cè)量所述料柱的高度和橫 截面積；
[0025] (3)將裝有待測(cè)物料的料槽與加熱裝置組裝，設(shè)置加熱裝置的溫度或升溫程序；
[0026] (4)接通電路，分別讀出電阻測(cè)量單元和溫度監(jiān)測(cè)單元顯示的數(shù)值，獲得料柱的電 阻值及其內(nèi)部的溫度值；
[0027] (5)根據(jù)所述電阻值W及料柱的高度和橫截面積，計(jì)算得出料柱在特定溫度下的 結(jié)構(gòu)比電阻值。
[0028] 為了準(zhǔn)確模擬電石生產(chǎn)環(huán)境，本實(shí)用新型優(yōu)選設(shè)置加熱裝置的升溫程序?yàn)?從室 溫升高至2000 °C。
[0029] 本實(shí)用新型優(yōu)選溫度每升高20~100°C記錄一次電阻值。采用上述方式測(cè)量可W 在確保所得數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映塊狀物料結(jié)構(gòu)比電阻值變化規(guī)律的前提下，實(shí)現(xiàn)操作的簡 化。
[0030] 采用本實(shí)用新型所述方法測(cè)得的結(jié)果，其可靠性可根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性確定， 其準(zhǔn)確性可通過比較測(cè)量結(jié)果與其它檢測(cè)手段獲得的結(jié)果是否一致進(jìn)行判斷。經(jīng)過大量實(shí) 際操作驗(yàn)證，采用本實(shí)用新型提供的裝置和方法檢測(cè)得到的高溫環(huán)境下塊狀物料結(jié)構(gòu)比電 阻值準(zhǔn)確、可靠，具有對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)價(jià)值。
[0031] 將所述裝置W及方法應(yīng)用于電石的實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，所述物料為投入電爐內(nèi)的物料， 一般為混合物料，包括半焦原料、生石灰原料等。所述半焦、生石灰等原料的粒徑為5~ 20mm，W實(shí)際生產(chǎn)中所需的比例混合而成。
[0032] 由于電石物料的結(jié)構(gòu)比電阻特別容易受物料的混合比例、粒徑大小、承受壓力等 因素的影響，波動(dòng)范圍比較大，因此，準(zhǔn)確測(cè)量爐料在高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)比電阻W及其變化 規(guī)律對(duì)電爐實(shí)際生產(chǎn)操作和穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的實(shí)用意義和指導(dǎo)價(jià)值。
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