一种全流程煤炭粘结指数测定装置的制作方法

1.本实用新型属于煤化工检测领域，尤其涉及一种全流程煤炭粘结指数测定装置。


背景技术：

2.烟煤由于其优良的特性被广泛应用于煤化工行业中。烟煤按挥发分含量不同，也被分为气煤、肥煤、瘦煤和焦煤等许多品种，而粘结指数是判断烟煤粘结性、结焦性的一项重要指标，也是煤炭分类的一个重要指标。
3.烟煤粘结指数测定方法是将专用无烟煤和试验煤样按5:1的比例混合、搅拌并在坩埚内压实，之后快速加热成焦，所得焦块进行转鼓试验后，对试样筛分、称量，最后计算其粘结指数。
4.传统试样搅拌通常采取人工或简单的机械搅拌，导致搅拌效率低且不满足全面、充分和均匀的要求，达不到准确测定的目的。不同的实验操作人员由于操作习惯和操作次数不同也会对测定结果造成误差，各操作步骤衔接不流畅也会降低检测效率及检测准确性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种全流程煤炭粘结指数测定装置，是为提高煤炭粘结指数测定准确性及检测效率而提供的一种简单的全流程煤炭粘结指数测定装置。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
7.一种全流程煤炭粘结指数测定装置，包括搅拌机构、样品准备机构、备件承展台、加热机构、冷却区、转鼓筛分机构、机器人，所述搅拌机构、样品准备机构、备件承载台、加热机构、冷却机构、转鼓筛分机构按照顺序环绕布置在机器人的周围。
8.所述搅拌机构包括坩埚承载位、升降气缸ⅰ、搅拌丝、下压气缸、旋转电机ⅰ、旋转电机ⅱ、旋转电机ⅲ，所述下压气缸设置在坩埚承载位的两侧，所述坩埚承载位由旋转电机ⅱ驱动旋转，所述搅拌丝在坩埚承载位的正上方，搅拌丝由旋转电机ⅰ驱动旋转并通过升降气缸ⅰ驱动升降，所述搅拌机构通过旋转电机ⅲ驱动左右倾斜。
9.所述样品准备机构包括坩埚承载平台、丝杠滑轨ⅰ、拨片、升降气缸ⅱ、清理刷、压紧块、升降气缸ⅲ、升降气缸ⅳ、旋转电机ⅳ、旋转电机
ⅴ
，所述坩埚承载平台由丝杠滑轨ⅰ驱动移动，所述拨片、清理刷和压紧块沿坩埚承载平台移动方向布置，所述拨片由升降气缸ⅱ驱动升降并由旋转电机ⅳ驱动旋转，所述清理刷由升降气缸ⅲ驱动升降并由旋转电机
ⅴ
驱动旋转，所述压紧块由升降气缸ⅳ驱动升降。
10.所述加热机构为马费炉。
11.所述转鼓筛分机构包括丝杠滑轨ⅱ、筛分机构、称量天平、转鼓机构，所述筛分机构通过丝杠滑轨ⅱ驱动在转鼓机构与称量天平之间行走移动。
12.所述筛分机构包括转鼓、升降丝杠滑轨ⅰ、横向丝杠滑轨、转鼓盖、旋转电机ⅵ、接料漏斗，所述横向丝杠滑轨在升降丝杠滑轨ⅰ的驱动下上下移动，所述横向丝杠滑轨驱动转
鼓盖前后移动，所述旋转电机ⅵ通过齿轮传动驱动转鼓旋转，所述接料漏斗在转鼓开口的下方。
13.所述筛分机构包括筛网、升降丝杠滑轨ⅱ、筛网支架、筛网旋转电动推杆、振动电机、筛网支杆、筛网支杆外套管，所述升降丝杠滑轨ⅱ在丝杠滑轨ⅱ上行走移动，所述升降丝杠滑轨ⅱ驱动筛网支架上下移动，所述筛网旋转电动推杆和振动电机安装在筛网支架上，所述筛网支杆的一端连接筛网，筛网支杆的另一端通过轴承连接筛网旋转电动推杆，所述筛网支杆外套管与筛网支杆滑动套接，所述筛网支杆外套管为固定设置，筛网支杆外套管上有一个导向槽，所述导向槽沿筛网支杆外套管的外表面成弧形，所述筛网支杆上垂直设置一个导向杆，所述导向杆与导向槽滑动连接。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型设计合理、使用简单、易于操作、实用性强、稳定性高，可同时进行2种煤样粘结指数的测定，提高了检测效率，多角度且顺、逆时针同时搅拌实现了搅拌的全面、均匀，提高了检测准确性，机器人贯穿检测全流程，减少了操作人员的工作量并提高了检测的准确性和稳定性，同时机器人还可以与其他设备联动，实现一机多用。
附图说明
16.图1是设备布置俯视图。
17.图2是搅拌机构主视图。
18.图3是坩埚及坩埚盖示意图。
19.图4是样品准备机构主视图。
20.图5是加热机构主视图。
21.图6是冷却区主视图。
22.图7是转鼓筛分机构主视图。
23.图8是筛分机构俯视图。
24.图9是筛网主视图。
25.图10是转鼓卸料推杆示意图。
26.图中：1试验台，2搅拌机构，3样品准备机构，4备件承载台，5加热机构，6冷却区，7转鼓筛分机构，8机器人，9旋转电机ⅰ，10升降气缸ⅰ，11搅拌丝，12下压气缸，13坩埚承载位，14旋转电机ⅱ，15旋转电机ⅲ，16丝杠滑轨ⅰ，17坩埚承载平台，18拨片，19升降气缸ⅱ，20旋转电机ⅳ，21旋转电机
ⅴ
，22升降气缸ⅲ，23清理刷，24升降气缸ⅳ，25压紧块，26马弗炉，27旋转电机，28测温枪，29坩埚架，30升降丝杠滑轨ⅰ，31横向丝杠滑轨，32转鼓盖，33旋转电机ⅵ，34转鼓，35电动推杆，36传动齿轮，37接料漏斗，38废料盘，39筛分机构，40称量天平，41筛网，42丝杠滑轨ⅱ，43升降丝杠滑轨ⅱ，44筛网旋转电动推杆ⅰ，45振动电机，46筛网旋转电动推杆ⅱ，47丝杠滑轨ⅱ电机，48导向杆，49筛网支杆外套管，50导向槽，51底板，52轴承，53筛网支杆。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
28.见图1-图10，一种全流程煤炭粘结指数测定装置，包括试验台1、搅拌机构2、样品
准备机构3、备件承载台4、样品加热机构5、冷却区6、转鼓筛分机构7和机器人8，所有机构设备由中央系统工控机负责信号传输。其中，机器人8负责抓取、倾倒坩埚并将坩埚及备件移动至各机构设备；搅拌机构2负责样品搅拌；样品准备机构3负责样品拨平、坩埚内壁清理和样品压紧；备件承载台4负责存放压块、坩埚盖和坩埚；样品加热机构5负责加热样品；冷却区6负责样品冷却及温度测定；转鼓筛分机构7负责转鼓试验、样品筛分、样品称量和废料收集。
29.试验台1环绕机器人8布置，搅拌机构2、样品准备机构3、备件承载台4、样品加热机构5、冷却区6、转鼓筛分机构7依次围绕机器人8布置在试验台1上。
30.机器人8至少具有2个自由度，具备可360
°
旋转爪式夹具，机器人底部具备移动轨道，轨道长度、位置视机器人型号、试验台尺寸以及各部分设备所分布维护距离而定。
31.搅拌机构2具有2个坩埚承载位13，每个坩埚承载位13两侧各具备2个下压气缸12用以固定坩埚，每个坩埚承载位13底部各有1台旋转电机ⅱ14控制坩埚承载位13逆时针旋转，每个坩埚承载位13正上方各有1个搅拌丝11，每个搅拌丝11上方各有1台旋转电机ⅰ9控制搅拌丝11顺时针旋转，每台旋转电机ⅰ9上方各有1个升降气缸ⅰ10控制旋转电机ⅰ9上下移动，搅拌机构2整体由1台旋转电机ⅲ15控制其左右45
°
倾斜。
32.样品准备机构3具有1个坩埚承载平台17，坩埚承载平台17上有2个坩埚放置位，坩埚承载平台17固定在由滚珠丝杠副及光轴构成的丝杠滑轨ⅰ16上，由1台电机控制坩埚承载平台17移动，丝杠滑轨ⅰ16一侧依次装备有样品拨平装置、坩埚内壁清理装置和样品压紧装置。
33.样品拨平装置具有2个拨片18，拨片18正下方是坩埚承载平台17，此状态为第一工位，每个拨片18正上方各有1台旋转电机ⅳ20控制拨片18旋转，每台旋转电机ⅳ20上方各有1个升降气缸ⅱ19控制旋转电机ⅳ20上下移动。
34.坩埚内壁清理装置具有2个清理刷23，清理刷23正下方为第二工位，样品拨平操作完成后即运行到此工位，每个清理刷23正上方各有1台旋转电机
ⅴ
21控制清理刷23旋转，每台旋转电机
ⅴ
21上方各有1个升降气缸ⅲ22控制清理刷23上下移动。
35.样品压紧装置具有2个压紧块25，压紧块25正下方为第三个工位，坩埚内壁清理完毕后即运行到此工位，每个压紧块25上方各有1个升降气缸ⅳ24控制压紧块25上下移动。
36.搅拌机构的气缸、样品准备机构各装置气缸所用气源均由氮气气瓶提供，每个气缸配备独立的精密节流阀和调压阀用以控制气体流量。
37.备件承载台4包含2个压块存放位，2个坩埚盖存放位，2个坩埚存放位。
38.样品加热机构5为1台马弗炉，马弗炉上方固定有1台旋转电机27，旋转电机27与马弗炉炉门间有连接杆，连接杆通过一个可360
°
旋转的轴连接在马弗炉炉门上，当达到样品准备完毕的坩埚放置在备件承载台4坩埚位上和马弗炉温度≥850℃这2个条件时，旋转电机27打开炉门，机器人8将2个坩埚放入马弗炉内后，旋转电机27关闭炉门。
39.冷却区6具有1个坩埚架，坩埚架上有2个坩埚放置位，坩埚放置位两侧各有1个测温枪28以检测坩埚温度，测温枪28每30分钟扫描一次温度。
40.转鼓筛分机构7具有1个筛分机构29，筛分机构29固定在由滚珠丝杠副和光轴构成的丝杠滑轨ⅱ42上，由1台丝杠滑轨ⅱ电机47控制筛分机构39水平移动，筛分机构39中筛网41下方具有1个废料盘38用以存放筛分后和测定完毕的废料，废料盘38一侧有1台称量天平
40用以称量样品重量，废料盘38前方有2台转鼓34用以完成转鼓试验。
41.筛分机构39有2个特制的1mm筛网41，每个筛网41后方各有1台筛网旋转电动推杆ⅰ44和筛网旋转电动推杆ⅱ46控制筛网41移动，筛网41与筛网旋转电动推杆之间有筛网支杆53和筛网支杆外套管49，筛网支杆外套管49与筛网旋转电动推杆外壁固定连接，筛网支杆外套管49具有导向槽50，筛网支杆53上有直径10mm的导向柱48，在筛网41向前水平移动过程中通过筛网支杆49上的导向柱48沿导向槽50逐步完成筛网翻转操作；2台筛网旋转电动推杆ⅰ44和筛网旋转电动推杆ⅱ46固定在一个具有1台振动电机的筛网支架上用以振动筛分样品，筛网支架固定在由滚珠丝杠副和光轴构成的升降丝杠滑轨ⅱ43上，由1台电机控制其垂直移动。
42.特制1mm筛网整体呈“工”字形，中间是由1mm筛网板制作成的直径50mm的圆筒，底部是直径为70mm筛网板，顶部为直径为70mm的环形筛网板，中间位置套接一个直径60mm圆形圈，该圆形圈与筛网支杆53连接。
43.转鼓机构有2台转鼓34，2台转鼓34底部有可移动的底板51，转鼓底板51有电动推杆35移动用以推出转鼓试验完毕后的样品，每个转鼓34下方各有1个倒三角型接料漏斗37以便转鼓试验后的样品通过接料漏斗37进入筛网41中，2台转鼓34中间后方位置有1台旋转电机ⅵ33通过齿轮与2台转鼓34传动连接以控制转鼓34转动，每个转鼓34上方对应各有1个转鼓盖32，2个转鼓盖32固定在同一个支架上，支架则固定在后方由滚珠丝杠副和光轴构成的横向丝杠滑轨31上，控制支架水平移动，横向丝杠滑轨31则固定在由滚珠丝杠副和光轴构成的升降丝杠滑轨ⅰ30上，控制支架垂直移动。
44.本实用新型的工作过程如下：
45.1)见图1，本实用新型由工控机传输信号控制机器人8及各部分设备的运行，机器人8周围布置有试验台1，试验台1上环绕机器人依次放置搅拌机构2，样品准备机构3，备件承载架4，加热机构5，冷却区6，转鼓筛分机构7，其中机器人8有至少两个自由度，具备可360
°
旋转爪式夹具，机器人8行走轨道长度和位置视机器人8型号、试验台1尺寸及各部分设备所分布位置距离而定。
46.2)见图2，人工将装好样品的2个坩埚分别放置在搅拌机构的2个坩埚承载位13上，下压气缸12下降固定坩埚，之后升降气缸ⅰ10带动旋转电机ⅰ9和搅拌丝11向下移动，同时旋转电机ⅰ9带动搅拌丝11顺时针旋转，转速约150r/min，坩埚承载位13底部的旋转电机ⅱ14带动坩埚承载位13逆时针旋转，转速约15r/min，旋转电机ⅲ15带动搅拌机构左右45
°
倾斜，搅拌约2min后恢复到垂直位置。此时，升降气缸ⅰ10带动旋转电机ⅰ9和搅拌丝11上升到初始位置，旋转电机ⅰ9停止工作，下压气缸12带动固定夹恢复到初始位置。
47.3)见图4，机器人8依次抓取2个坩埚运送至坩埚承载平台17上，然后升降气缸ⅱ19带动旋转电机ⅳ20和拨片18缓慢下降，同时旋转电机ⅳ20带动拨片18缓慢旋转将坩埚内样品拨平，拨平样品后由升降气缸ⅱ19带动旋转电机ⅳ20和拨片18上升到初始位置，旋转电机ⅳ20停止工作。此时，丝杠滑轨ⅰ16带动坩埚承载平台17行走至下一工位，停止到第二工位后，升降气缸ⅲ22带动旋转电机
ⅴ
21和清理刷23缓慢向下移动，同时旋转电机
ⅴ
21带动清理刷23缓慢转动，清理坩埚内壁上的样品，清理完毕后，升降气缸ⅲ22带动旋转电机
ⅴ
21和清理刷23上升到初始位置，旋转电机
ⅴ
21停止工作。此时，丝杠滑轨ⅰ16带动坩埚承载平台17行走至下一工位，停止到第三工位后，机器人8依次抓取放置在备件承载架4上的压块
并将其分别放入到停止在第三工位的坩埚承载台17上的2个坩埚内，然后升降气缸ⅳ24带动压紧块25向下移动，以6kg质量压力垂直压紧样品30s后，升降气缸ⅳ24带动压紧块25上升恢复到初始位置。此时，机器人8依次抓取放置在备件承载台4上的2个坩埚盖分别盖在2个坩埚上，之后机器人8依次抓取2个坩埚放置在备件承载台4的坩埚位上。
48.4)见图5，此时若马弗炉温度≥850℃，则旋转电机27带动连接杆打开炉门，机器人8依次抓取放置在备件承载台4上的2个坩埚并将其放入到马弗炉26内部，待2个坩埚放置完毕后，旋转电机27带动连接杆关闭炉门，马弗炉26加热至(850
±
10℃)，加热计时15min。加热计时完毕后，旋转电机27打开炉门，机器人8依次抓取马弗炉26内部的2个坩埚将其放置在冷却区6的坩埚架29上，抓取完毕后，旋转电机27关闭炉门。
49.5)见图6，加热完毕后的坩埚在冷却区6的坩埚架29上自然冷却，当测温枪28测定所有坩埚温度≤28℃时，机器人8将依次抓取坩埚盖和压块放回到备件承载台4的对应位置上。机器人8抓取1个坩埚运送至转鼓筛分机构7内的称量天平40上进行称量，然后机器人8将称量完毕的坩埚运送回冷却区6的坩埚架29上，并抓取另一个坩埚进行称量，称量完毕后再由机器人8运送回冷却区6的坩埚架29上。
50.6)见图7-图10，2个样品称量完毕后，机器人8依次抓取坩埚运送至2个转鼓34内部中心位置，并缓慢将样品倒入转鼓34里，操作完毕后机器人8依次抓取空坩埚放回备件承载台4上并退回初始工位。升降丝杠滑轨ⅰ30带动2个转鼓盖32向下移动至2个转鼓盖32中心与2个转鼓34中心重合停止，此时横向丝杠滑轨31带动2个转鼓盖32移动直至2个转鼓盖32压紧在2个转鼓34上。旋转电机ⅵ33转动齿轮带动2个传动齿轮36运动使2台转鼓34工作。2台转鼓34工作期间，筛分机构39中的丝杠滑轨ⅱ42带动2个筛网41移动至2个转鼓34正前方，并使2个筛网处于接料漏斗37出料口中心正下方。
51.7)转鼓试验完毕后，横向丝杠滑轨31带动2个转鼓盖32向远离2个转鼓34方向移动，升降丝杠滑轨ⅰ30带动2个转鼓盖32向上移动至初始位置。电动推杆35推动转鼓底板51向外移动，2个转鼓34内部样品逐渐被推出直至全部进入到2个接料漏斗37内并沿着2个接料漏斗37的出料口全部进入2个筛网41中。然后电动推杆35带动转鼓底板51恢复初始位置。
52.8)丝杠滑轨ⅱ42带动2个筛网41移动至废料盘38中心位置，振动电机45开始工作带动2个筛网41振动30次完成筛分。然后丝杠滑轨ⅱ42带动2个筛网41向称量天平40方向移动至2个筛网41处于称量天平40托盘上方停止，升降丝杠滑轨ⅱ43带动2个筛网41向下移动使2个筛网41放置在称量天平40的托盘上，2个筛网41的筛网支杆53处于筛网41垂直方向中间位置不再对筛网41进行托举，然后升降丝杠滑轨ⅱ43停止工作。称量天平40进行称量。
53.9)升降丝杠滑轨ⅱ43带动2个筛网41向上移动至高位(高于接料漏斗37)，丝杠滑轨ⅱ42带动2个筛网41移动至2个转鼓34正前方。升降丝杠滑轨ⅱ43带动2个筛网41向上移动至2个筛网底部略高于2个转鼓34下方内边沿，然后筛网旋转电动推杆ⅰ44和筛网旋转电机ⅱ46向前推动筛网支杆53，在筛网前移的过程中，导向杆48沿导向槽49滑动，将2个筛网41向2个转鼓34内部方向边移动，边转动，逐步完成2个筛网41旋转倾倒样品的操作，倾倒样品完成后，筛网旋转电动推杆ⅰ44和筛网旋转电机ⅱ46回转，使两个筛网41退回原位，升降丝杠滑轨ⅱ43带动2个筛网41向下移动至2个接料漏斗37出料口下方。然后重复之前的转鼓试验、样品筛分、样品称量操作。