[发明专利]一种自动测定焦炭真相对密度的方法

摘要

本发明涉及一种自动测定焦炭真相对密度的方法，采用多工位模块化实验装置自动完成焦炭真相对密度的连续测定过程；多工位模块化实验装置由实验主机、控制器和人机交互系统组成，实验主机包括机械臂，由机械臂夹持的玻璃瓶可到达多个实验工位；自动测定过程为：步骤一，清洗玻璃瓶；步骤二，获得盛满水时玻璃瓶的质量m₂；步骤三，获得盛满焦炭试样及水时的玻璃瓶的质量m₃；步骤四，实验结果计算。本发明模拟人工实验步骤，采用智能机械臂配合具备不同功能的工位，实现了实验过程的自动化，能够快速、精密地完成焦炭真相对密度的测定过程，大大减少了人力浪费及劳动力强度，提高了测定结果的准确性。

主权项

1.一种自动测定焦炭真相对密度的方法，其特征在于，采用多工位模块化实验装置自动完成焦炭真相对密度的连续测定过程；具体包括如下步骤：1)多工位模块化实验装置由实验主机、控制器和人机交互系统组成，实验主机包括机械臂，机械臂具有夹持装有焦炭试样的玻璃瓶，并能够在控制器控制下实现任意角度翻转、绕自身轴线旋转、平面移动及由以上动作组成的复合运动的功能；2)由机械臂夹持的玻璃瓶可到达多个实验工位，包括：待机工位、试样装载工位、分析天平称量工位、t℃蒸馏水加入工位、常温蒸馏水加入工位、无空气蒸馏水加入工位、辅助工位一、清洗工位、t℃水浴工位、辅助工位二和冲渣搅拌工位；其中辅助工位一用于实现玻璃瓶的擦拭、冷却及风干的功能；辅助工位二用于实现拆装玻璃瓶的瓶塞、加装或取下空冷管、将玻璃瓶置入油浴器或从油浴器中取出的功能；3)各实验工位对应设置的装置及所具备的功能如下：试样装载工位，设有试样称量及加入装置，具备将经准确称量后的焦炭试样自动加装入玻璃瓶中的功能；分析天平称量工位：设有分析天平，具备对实验过程中玻璃瓶的重量进行自动称量的功能；t℃蒸馏水加入工位：设有t℃蒸馏水制备装置及t℃蒸馏水加水装置，t℃蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储t℃蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的t℃蒸馏水的功能；t℃蒸馏水为比实验时环境温度高5℃的蒸馏水；常温蒸馏水加入工位：设有常温蒸馏水存贮装置及常温蒸馏水加水装置，常温蒸馏水存贮装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动存贮常温蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的常温蒸馏水的功能；无空气蒸馏水加入工位：设有无空气蒸馏水制备装置及无空气蒸馏水加水装置，无空气蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储无空气蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的无空气蒸馏水的功能；无空气蒸馏水由蒸馏水加热至沸腾后得到；辅助工位一：设有玻璃瓶自动擦拭装置、冷却装置及吹风装置，具备对玻璃瓶瓶体外部进行擦拭、快速冷却及强制风干的功能；清洗工位：设有玻璃瓶清洗装置，玻璃瓶清洗装置通过泵二连接清洗液存储器；具备自动清洗玻璃瓶内部的功能；t℃水浴工位：设有水浴器和用于加热水浴用水的加热器，具备对玻璃瓶进行t℃水浴的功能，t℃水浴指水浴用水的温度比实验时环境温度高5℃；辅助工位二：设有瓶塞拆装装置、空冷管和油浴器，具备自动安装、取下玻璃瓶瓶塞、将空冷管与玻璃瓶自动对接后进行空冷、将玻璃瓶的内容物通过油浴加热到沸腾的功能；冲渣搅拌工位：设有冲洗装置及搅拌装置，具备对玻璃瓶瓶壁粘附的焦炭渣进行自动冲洗及通过搅拌促使焦炭试样与蒸馏水充分混合的功能；4)焦炭真相对密度的自动测定过程如下：步骤一，清洗玻璃瓶；机械臂夹持玻璃瓶由待机工位转至清洗工位，通过泵二装入定量的清洁液至玻璃瓶内；然后机械臂执行摇晃、旋转玻璃瓶的复合动作对玻璃瓶进行清洗，清洗完成后将废液倒入废液存储器中；转到常温蒸馏水加入工位，装入常温蒸馏水后再次对玻璃瓶进行冲洗，废液再次倒入废液存储器中后清洗结束；步骤二，获得盛满水时玻璃瓶的质量m2；清洗结束后，机械臂夹持玻璃瓶转至无空气蒸馏水加入工位，向玻璃瓶内装满无空气蒸馏水，然后将玻璃瓶转到辅助工位二塞好瓶塞；再转至t℃水浴器工位，将玻璃瓶放入水浴器内1h以上；1h后机械臂从水浴器内取出玻璃瓶并转至辅助工位一，擦拭玻璃瓶外部的水滴，并对玻璃瓶外部进行冷却和风干；机械臂夹持玻璃瓶运动至分析天平工位处，并静置30min以上，然后将玻璃瓶送入分析天平内进行称重，此时获得质量m2；称重结束后机械臂夹持玻璃瓶运动至清洗工位，倒空玻璃瓶内的水，然后至辅助工位一通过风干对玻璃瓶进行干燥处理；步骤三，获得盛满焦炭试样及水时的玻璃瓶的质量m3；机械臂夹持空玻璃瓶至试样装载工位，将质量为m1的干焦炭试样装入玻璃瓶内；然后转至冲渣搅拌工位，用无空气蒸馏水冲洗粘附在瓶颈和瓶壁上的焦炭试样，无空气蒸馏水的体积达到25ml后,停止冲洗；转至辅助工位二，将空冷管与玻璃瓶自动对接好；空冷管与玻璃瓶对接完成后，机械臂垂直移动将玻璃瓶放入到油浴器内加热至玻璃瓶内的水沸腾；在此过程中，用少量无空气热蒸馏水冲洗瓶壁上粘附的焦炭，沸腾30min后，机械臂从油浴器内取出玻璃瓶，拆掉空冷管，让瓶体自然冷却；冷却后，机械臂夹持玻璃瓶转至t℃蒸馏水加入工位，向玻璃瓶内注入t℃的无空气蒸馏水，然后再转至冲渣搅拌工位，通过搅拌装置对玻璃瓶内的焦炭试样和水进行搅拌，目的是使焦炭试样的浮渣下沉，然后转至辅助工位二安装瓶塞，再转至t℃水浴器工位将玻璃瓶自瓶颈以下全部浸入到t℃水温的水中水浴1h以上；由水浴器中取出玻璃瓶，转至辅助工位一经擦拭、冷却、风干处理后，转至分析天平工位静置30min以上，然后将玻璃瓶送入分析天平内进行称量，获得质量m3；步骤四，实验结果计算；焦炭试样的真相对密度d计算公式为：