[發明專利]一種常壓下型煤炭化過程質量體積測量裝置

有效

• 申請號: 201310039820.7
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103148892A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王琪;張永發;丁光月;徐英;趙鈺瓊
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N5/04
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種質量/體積測量儀，具體的說是一種在常壓下對型煤炭化過程中質量與體積測量的裝置。

背景技術

物質受熱時發生相變、分解、膨脹或收縮等反應或變化。熱分析是在一定程序控制下，測定一種單質或混合物的物理和化學性質隨溫度或時間的變化規律的一種測量手段，包括熱形變分析，差熱分析（TDA），差示掃描量熱測定（DSC），熱重分析（TG），同時熱分析（STA），熱機械分析（TMA），動態力學分析（DMA）等方法。其中熱重分析是在控溫程序下測量待測樣品的質量與溫度變化關系的一種熱分析技術，熱形變分析是對物體發生的伸長、縮短、彎曲等變化進行測量的技術手段。

通常的熱重分析設備只能獲得樣品的熱重分析曲線（TG、DTG），而不能獲取反應過程中的體積變化情況，并且目前通常使用的微量熱重儀的測量范圍大多在0-100mg，最大稱量范圍為20?g。若要獲取型煤的熱重分析曲線，只能將其粉碎，取少量試樣進行測量，不能真實代表體積在100mm×100mm×100mm以下的大尺寸型煤性能；通常的體積測量裝置只具備測量物料在反應中的尺寸變化這一單一功能。目前國內外尚未公開報道過大尺寸物料在加熱過程中的質量和體積改變時同步測量裝置，遠不能滿足科學技術發展的需求。

公告號為CN2844896Y的一種“大試樣耐火材料高溫熱重分析儀”，包括真空氣氛爐和質量測量系統，其質量測量系統包括質量傳感器、耐高溫吊籃、煉油耐熱絲、耐高溫連接桿及耐高溫吊籃底板。在實施動態測定試樣時，升溫過程中的質量-溫度關系，或某一溫度下的質量-時間關系，質量測量范圍為20-5000g，分辨率為0.1-100mg，測溫范圍為25℃到1700℃。該分析儀結構復雜，故障率高，只適用于耐火材料，并且只能單純測量物料在加熱過程中的質量損失，不能同時對物料的體積的變化進行測量。

公開號為CN101382478A的一種“用微波加熱試樣的熱重分析方法及裝置”，包括微波加熱爐，質量測定系統，溫度測定系統和氣氛調節系統四部分。微波輸入功率為定值或與溫度測定系統聯動。質量測定系統實時監測試樣的質量變化，質量測量范圍為0-300g，分辨率為0.01g。溫度測定系統使用紅外溫度計和熱電偶，測溫范圍為0-1300℃，測量精度為1℃。加熱氣氛可以是空氣氣氛、惰性氣氛、氧化性氣氛或還原性氣氛，該發明可以獲得多種試樣在不同加熱氣氛下微波加熱過程中的質量-時間或質量-溫度關系。該儀器只能單純的測量物料在加熱過程中的質量損失，不能同時對物料的體積的變化進行測量，雖然與傳統熱重分析儀相比增加了質量測量范圍，但仍無法滿足型煤測量過程中對科學研究的要求。

公開號為CN1609603A的“一種化學纖維熱收縮率的圖像測試方法及其測試裝置”，屬于紡織測量儀器領域。該測試方法采用CCD攝像頭用圖像法一次對掛在試樣圓筒架上的各根單纖維試樣進行加熱前后長度變化的測量，并通過計算機計算纖維熱收縮率。該測試裝置由步進電機、轉盤、定位稍、試樣圓筒、升降裝置、計量校準塊、彈簧夾式夾持器、托持圓環、CCD攝像頭、脈沖分配器、箱體、計算機、顯示器、打印機共同組成。該測量儀適用于紡織行業化學纖維收縮率的測定。

公告號為CN2893698Y的“一種可視差熱分析儀”，由體式顯微鏡、差熱分析儀和可精密調節的X-Y調整平臺組成；差熱分析儀設置觀察窗口，與體式顯微鏡對應。分析儀結合了體式顯微鏡和差熱分析儀的兩種功能，可在獲得樣品差熱分析數據的同時，連續觀察樣品形貌的動態變化。該熱分析儀可同時對物料加熱過程中質量和體積變化進行測量，但其測量對象僅限于小試樣物料，并且在加熱過程中需隨樣品尺寸的變化調節鏡頭焦距以看清圖像，誤差較大，此外，型煤加熱過程有焦油產生，焦油冷卻于鏡頭以致無法看清圖像。

基于上述現有技術，需要研制開發一種大尺寸物料熱收縮-失重一體化測量儀，同時測定型煤炭化過程中質量和體積的變化，為考察型煤炭化收縮特性提供更為詳盡的理化分析數據。

發明內容

本發明的目的在于彌補現有技術的不足，提供一種能夠動態測量質量與體積較大試樣在炭化過程中，恒定溫度或一定升溫速率下質量-時間變化關系和體積-時間變化關系的測量裝置。