CN102151593B - 螺旋滚筒式排煤机 - Google Patents

Abstract

一种螺旋滚筒式排煤机，包括竖直设置的筒体，以与筒体共轴线的方式安装在筒体内的由动力源驱动的转子轴和安装在转子轴上的由多层、多根环绕转子轴设置的打击棒构成的破碎转子，位于筒体底部的出料口，设置在筒体顶部的入料装置，以及设置在出料口下方的筛分及分离装置；所述筛分及分离装置包括旋转圆盘和以轴向水平无缝隙配合的方式安放在旋转圆盘上方的螺旋滚筒；所述旋转圆盘包括可作水平旋转运动的齿圈、安装在齿圈内的以均布方式开设有若干透料孔的盘面；所述螺旋滚筒是由旋转中心轴、沿旋转中心轴长度方向设置的中空柱形螺旋叶片组成，且所述的中空柱形螺旋叶片与旋转中心轴之间的环形腔构成物料通道腔。

Description

螺旋滚筒式排煤机

技术领域

本发明涉及一种螺旋滚筒式排煤机，属于机械类，适用于毛煤排矸分选，尤其适用于井下开采后毛煤煤矸分离。

背景技术

在现代化的采煤作业中，综合机械化采煤得到了广泛的应用，综采方式固然能够大幅度提高采煤量，但是由此也带来了井下大块毛煤如何处理的问题，大块毛煤含矸量大，有的矿井生产中甚至出现过大于1m的大块毛煤，在输送过程中经常会出现堵塞煤流线甚至砸坏设备的问题，成为了困扰矿井安全生产的难题。根据目前国内外公开发表的文献来看，目前现场生产中对这一难题还没有公认成熟的解决方案，大部分矿井均是将井下大块毛煤直接升井，拉到到地面拣选处理后堆积或者直接就地堆积。由此又带来其他的问题，由于毛煤含矸量大，毛煤直接升井会造成矿井提升运力的巨大浪费。以一个年产量150万吨的矿井为例，如果其毛煤含矸量为30%，其矸石量每年将达到45万吨，相当于一个中型煤矿的一年的产量。同时由于井下矸石被提升到地面堆积，各大矿井周围都形成了巨大的矸石山。矸石山的存在不仅造成大量耕地被占，而其造成了严重的环境污染，甚至存在矸石山爆炸的安全隐患。而井下矸石被提升到地面，在井下煤炭被开采后形成了大面积的采空区或者废弃巷道，造成了地面沉降和塌陷，由此带来的环境、生态破坏甚至村庄搬迁等社会问题各更为严峻。因此寻找一种适合井下使用的毛煤处理方案成为保证矿井安全高效生产、减少废弃物排放和解决环境保护问题的必然选择。

由于毛煤是由煤、夹矸石、岩石、矿物、杂物等组成的，而不同物质的硬度差别很大，因此可以考虑利用毛煤中不同组分的力学性能的差异对毛煤进行选择性分选，达到煤矸分离的目的。

选择性破碎分选是对混合物料施加适当的作用力，使硬度较大的岩石、物料不破碎或较少破碎，而使硬度较小的岩石、矿物完全破碎或基本破碎，利用岩石、矿物强度差异，达到强化破碎和分选的目的。

目前也有选择性破碎机方案被提出来，用于煤和杂物分离。但是查阅公开发表的资料，这些选择性破碎机基本上都是卧式设备。其主要结构是由入料段、滚筒筒体、出料端、杂物排出段等组成，其主要特征是被分选物料从一侧给如滚筒内，滚筒在电机带动下作圆周运动，物料在滚筒内反复重复跌落——破碎——跌落过程，经过筛分破碎后，由于物料中不同成分的破碎硬度不同，软性物料从下部排料口排出，硬性物料从另一侧排出，从而实现了物料中不同硬度组分的选择性破碎，从而达到分离的目的。有的为了使破碎效果更好，还在滚筒内设计有转子，转子和滚筒分别驱动。如国家专利局已经授权的实用新型、专利号为ZL 93228113.3的滚筒式选择性破碎机；又如已经发表的公告号为CN 21066571的选择性破碎机。

但是这种卧式的选择性破碎机有较多的弊端。首先，机体直径越大，处理能力越大，庞大的机体转动要消耗较多能量，有转子存在的情况下需要消耗的能量更多；其次，处理能力受到限制，由于卧式选择性破碎机只能从一侧入料，从另一侧排出杂物和矸石，不论机体和水平转子轴之间是否有夹角，其处理能力都受到其物料运动方式的限制。加大筒体直径固然可以增加处理量，但是又增加了制造的成本和难度，而且机体笨重，需要消耗的动力也会成倍增加；第三、部分选择性破碎机滚筒筒体采用的是链条传动方式，动力由一端传入，链传动系统使得机体受扭矩大，噪声很大。滚筒筒体直径越大，大链轮的加固越困难；第四，卧式选择性破碎机的机体部件较多，结构复杂，增加了制造和维修难度。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处，并在借鉴成熟的破碎、筛分设备优点的基础上，提供一种毛煤排矸用的螺旋滚筒式排煤机。该破碎机可以使毛煤的煤矸筛分、破碎和分离一体化，尤其适用于井下毛煤排矸。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的螺旋滚筒式排煤机包括竖直设置的筒体，以与筒体共轴线的方式安装在筒体内的由动力源驱动的转子轴和安装在转子轴上的由多层、多根环绕转子轴设置的打击棒构成的破碎转子，位于筒体底部的出料口，设置在筒体顶部的入料装置，以及设置在出料口下方的筛分及分离装置；所述筛分及分离装置包括旋转圆盘和以轴向水平无缝隙配合的方式安放在旋转圆盘上方的螺旋滚筒；所述旋转圆盘包括由动力驱动机构带动其作水平旋转运动的齿圈、安装在齿圈内的以均布方式开设有若干透料孔的盘面；所述螺旋滚筒是由通过动力驱动机构带动的旋转中心轴、以共轴线方式沿旋转中心轴长度方向设置并通过连接件与旋转中心轴相固接的各圈螺距相等(可采用6—10圈依次排列的结构)的中空柱形螺旋叶片组成，且所述的中空柱形螺旋叶片与旋转中心轴之间的环形腔构成物料通道腔。

本发明所述的用于驱动齿圈作水平旋转运动的动力驱动机构是由环绕齿圈设置并与环绕齿圈加工出的啮合轮齿相啮合的多组由动力源驱动的传动齿轮组成。

本发明中的构成破碎转子的多层、多根打击棒以与转子轴相垂直的方式环绕转子轴以均布的方式固定安装在转子轴，且各层打击棒的数量呈由下至上递减的方式设置（如以五根、四根、三根、两根的递减方式设置），最上层是由两根呈180°方式设置的打击棒构成，各层打击棒之间采用等距离方式安装。

本发明中所述转子轴通过安装在其上端的传动轮与由驱动电机、传动皮带组成的动力源相结合；设置在筒体底部的出料口是由对称设置在筒体中轴线两侧的左出料口和右出料口组成。

本发明的螺旋滚筒式排煤机采用整机直立安装，筒体静止不动，筒体内置转子用于打碎物料，顶部入料，底部卸料并排出杂物。

本发明充分利用了物料的自身重力跌落入料，进料不需消耗动力；根据不同物料的硬度差异实现物料选择性破碎，达到物料破碎、筛分和分离的目的；其筒体底部安装有带透料孔的排料旋转圆盘，可以控制产品粒度，排出杂物，并减少物料的过粉碎。

更具体说本发明的是利用毛煤中煤与矸石、杂物的硬度不同，在一定的高度下跌落摔碎，煤易于破碎而被筛分出来，矸石不易破碎而被排出，同时木头、铁器等杂物均被排出。

本发明工作时，物料从顶部给入，在筒体内置转子的打击作用下，物料被破碎，沿筒体滑落到出料口，然后从出料口跌落至下面的旋转圆盘，旋转圆盘围绕圆心做圆周运动，而螺旋滚筒则围绕旋转中心轴做自转运动，在旋转圆盘和螺旋滚筒组合成的平面域内形成了显著的相对运动场。而物料不同组分的硬度不同，对于硬性物料，跌落到旋转圆盘的盘面上，由于物料和螺旋滚筒的的中空柱形螺旋叶片之间存在着摩擦力，随着中空柱形螺旋叶片的旋转，硬性物料将随之排出系统；对于软性物料，跌落到旋转圆盘上被进一步破碎，并透过透料孔排出。这样就实现了不同硬度物料的分离。

本发明的优点在于：

1、由于筒体竖直固定安装，自身不运动，物料由顶部给入，在重力作用下垂直跌落破碎，整个系统动力消耗比较低。

2、破碎转子（打击棒）从顶部到底部沿转子轴等距离分组排列，并且越往下破碎转子（打击棒）数目越多，这样可以使入料时物料初步破碎后能够迅速下落，并在底部被充分破碎，防止了物料过粉碎，并且加快了物料处理速度。

3、物料跌落到位于立筒筒体下面的旋转圆盘和螺旋滚筒组成的筛分分离装置上，物料碰到圆盘后由于不同硬度的物料在圆盘上受力不同，脆性物料如煤炭被进一步破碎，而硬度较高的物料如矸石则通过螺旋滚筒排出系统，实现了破碎、筛分和分离一体化。

4、物料筛分效率高。由于物料和螺旋滚筒的的螺旋片之间存在在摩擦力，随着中空柱形螺旋叶片的旋转，很容易将物料排除系统。

5、整机结构简单，制造容易，安装、维护比较方便。

6、整机处理量大，工矿适应性强，尤其适用于井下毛煤排矸。

附图说明

图1 为本发明的构造示意图。

图2 为图1的侧视示意图。

图3 为图1中的筛分及分离装置俯视示意图。

图4为图1中的螺旋滚筒的整体结构示意图。

图中序号：1-驱动电机   2-皮带   3-传动轮  4-转子  5-转子轴   6-右出料口 7-中空柱形螺旋叶片   8-筒体  9-左出料口  10-旋转中心轴  11-联轴器 12-转动电机  13、15、17、19-传动齿轮   14、16、18、20-传动电机  21-齿圈  22-环绕齿圈加工出的啮合轮齿  23-透料孔 24-盘面  25-旋转圆盘 26-螺旋滚筒 27-给料皮带  28-给料皮带滚筒 。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的螺旋滚筒式排煤机包括竖直设置的筒体8，以与筒体共轴线的方式安装在筒体内的由动力源驱动的转子轴5和安装在转子轴上的由多层、多根环绕转子轴设置的打击棒构成的破碎转子4，位于筒体底部的出料口，设置在筒体顶部的入料装置，以及设置在出料口下方的筛分及分离装置；所述筛分及分离装置包括旋转圆盘25和以轴向水平无缝隙配合的方式安放在旋转圆盘25上方的螺旋滚筒26；所述旋转圆盘25包括由动力驱动机构带动其作水平旋转运动的齿圈21、安装在齿圈内的以均布方式开设有若干透料孔23的盘面24；所述螺旋滚筒26是由通过动力驱动机构带动的旋转中心轴10、以共轴线方式沿旋转中心轴长度方向设置并通过连接件与旋转中心轴相固接的各圈螺距相等(可采用6—10圈依次排列的结构)的中空柱形螺旋叶片7组成，且所述的中空柱形螺旋叶片7与旋转中心轴10之间的环形腔构成物料通道腔（参见图3、图4所示）；所述用于驱动齿圈21作水平旋转运动的动力驱动机构是由环绕齿圈21设置并与环绕齿圈加工出的啮合轮齿22相啮合的多组分别由电动机14、16、18、20驱动的的相应的传动齿轮13、15、17、19组成。

本发明中构成破碎转子3的多层、多根打击棒以与转子轴相垂直的方式环绕转子轴以均布的方式固定安装在转子轴4，且各层打击棒的数量呈由下至上递减（如以五根、四根、三根、两根的递减方式设置）的方式设置，最上层是由两根呈180°方式设置的打击棒构成，各层打击棒之间采用等距离方式安装；所述转子轴4通过安装在其上端的传动轮3与由驱动电机1、传动皮带(2)组成的动力源相结合。

本发明中设置在筒体8底部的出料口是由对称设置在筒体中轴线两侧的左出料口(9)和右出料口6组成。

本发明的工作过程如下：

驱动电机1通过皮带2带动传动轮3转动，进而带动转子轴5转动，固定在转子轴5上面的破碎转子4和转子轴5同向同速转动，从而在立筒筒体8内形成了一个巨大打击破碎域。物料在给料皮带滚筒28的带动下，沿给料皮带27从立筒筒体8顶部入料，经过打击破碎域时，受到了破碎转子4的多次反复冲击破碎作用，从而形成了较低粒度的物料。破碎后的物料在重力作用下穿过打击破碎域继续下落，并通过两个出料口6和9排出立筒筒体8，跌落在以水平设置的方式安装在出料口6和9下方的由旋转圆盘25和螺旋滚筒26组成的筛分分离装置体上。由于旋转圆盘25和螺旋滚筒26组成的装置体安装在立筒筒体8的下部，并且有一定的高度，因此物料在跌落到盘面24上由于冲击力的作用可以进一步破碎。齿轮传动电机14、16、18、20通过联轴器带动传动齿轮13,15,17,19转动，通过传动齿轮13,15,17,19的转动，带动旋转盘面25作圆周运动。当物料跌落在盘面24上时，由于不同硬度的物料的物理性质的差异，受到的冲击作用后产生的结果不同。对于软性物料，如毛煤中硬度较低的煤，跌落后很容易被破碎，并透过透料孔23排出去；对于硬性物料，如毛煤中的矸石、木、铁等不容易跌落破碎杂物，则在螺旋滚筒26的中空柱形螺旋叶片的自旋转运动下，被中空柱形螺旋叶片7带入到螺旋滚筒26中，在摩擦力的作用下随中空柱形螺旋叶片7沿着旋转中心轴10的方向朝着螺旋滚筒26的两端运动，并最终从螺旋滚筒26两端的排料口排出。这样就完成了毛煤中不同力学性能的煤矸分离，达到毛煤排矸的目的，并且能够实现毛煤破碎、筛分和分离的一体化。

本发明结构简单，运行可靠，维修量小，能有效去除大块矸石、金属及木块等杂物，非常适合井下毛煤分选排矸作业使用。虽然以上虽然列出了一个实施例，但对于本领域的技术人员，其对本发明所做的任何改动、改型、该进、替换、重新组合等都在本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋滚筒式排煤机，其特征在于：它包括竖直设置的筒体（8），以与筒体共轴线的方式安装在筒体内的由动力源驱动的转子轴（5）和安装在转子轴上的由多层、多根环绕转子轴设置的打击棒构成的破碎转子（4），位于筒体底部的出料口，设置在筒体顶部的入料装置，以及设置在出料口下方的筛分及分离装置；所述筛分及分离装置包括旋转圆盘（25）和以轴向水平无缝隙配合的方式安放在旋转圆盘（25）上方的螺旋滚筒（26）；所述旋转圆盘（25）包括由动力驱动机构带动其作水平旋转运动的齿圈（21）、安装在齿圈内的以均布方式开设有若干透料孔（23）的盘面（24）；所述螺旋滚筒（26）是由通过动力驱动机构带动的旋转中心轴（10）、以共轴线方式沿旋转中心轴长度方向设置并通过连接件与旋转中心轴相固接的各圈螺距相等的中空柱形螺旋叶片（7）组成，且所述的中空柱形螺旋叶片（7）与旋转中心轴（10）之间的环形腔构成物料通道腔。

2.根据权利要求1所述的螺旋滚筒式排煤机，其特征在于：所述用于驱动齿圈（21）作水平旋转运动的动力驱动机构是由环绕齿圈（21）设置并与环绕齿圈加工出的啮合轮齿（22）相啮合的多组由动力源驱动的传动齿轮组成。

3.根据权利要求1所述的螺旋滚筒式排煤机，其特征在于：构成破碎转子(3)的多层、多根打击棒以与转子轴相垂直的方式环绕转子轴以均布的方式固定安装在转子轴(4)上，且各层打击棒的数量呈由下至上递减的方式设置，最上层是由两根打击棒构成，该两根打击棒构之间的夹角为180°，各层打击棒之间采用等距离方式安装。

4.根据权利要求1所述的螺旋滚筒式排煤机，其特征在于：所述转子轴(4)通过安装在其上端的传动轮(3)与由驱动电机(1)、传动皮带(2)组成的动力源相结合。

5.根据权利要求1所述的螺旋滚筒式排煤机，其特征在于：设置在筒体(8)底部的出料口是由对称设置在筒体中轴线两侧的左出料口(9)和右出料口(6)组成。

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