CN103097610A - 轨式输送机系统 - Google Patents

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Abstract

一种轨式输送机系统，该系统结合了铁路运输的低摩擦性和带式输送机的连续的大批材料搬运优势，该系统使用在轨道（2、3）上的钢轮（5）上运行的多个间隔的支架（4）来支撑连续的传送带（7）。该系统由各种部件驱动，包括在支架间延伸的绳索（9）。还描述了包括驱动带技术的各种其它驱动部件以及装载与卸载站和分布式驱动站。

Description

轨式输送机系统
技术领域
本发明涉及轨式输送机系统，尤其被设计用于但不仅仅用于在约10公里至100公里的距离上运输大批材料。
背景技术
过去，带式输送机通常用于在长达20公里的距离上输送大批材料。这些大批材料通常包括煤、铁矿石、铝土矿等。根据操作要求，运输距离变化很大，但目前这类大批材料多数被运输几十甚至几百公里而抵达加工厂、发电站或出口码头。大批材料搬运系统的选择取决于运输距离、生产量和地形，且在大多数情况下将依赖于带式输送机，以及拖运卡车和/或铁路系统。
提高燃料价格和降低温室气体排放量的需求，以及对矿物质日益增长的需求，已给最大化陆路的大批材料运输系统的效率和效益施加了相当大的压力。
使用连续的带式输送机，而不使用分批运输系统，因为在任何情况下，带式输送机在技术上和经济上都是可行的。另外，随着自动化采矿工作的需求，带式输送机具有明显的操作优势。然而，由于运输的固有运动损失，导致带式输送机的滚动阻力大于卡车和铁路。这些损失有效地限制了传统带式输送机的操作长度。如果带式输送机能够更高效地运输，则由于累积的皮带张力减小将导致带式输送机可在更长的距离上运输，从而更有利地与卡车甚至铁路竞争。
在长达25km的距离上，然而在某些情况下该距离可延伸至100km，带式输送机通常比卡车更经济可行。相比之下，对于大于100km的距离，主要由于重大基础设施成本而导致铁路系统往往更经济可行。
因此，需要提供一种更节能的且成本效益更高的用于长距离运输粒状商品的方法。
发明内容
因此，本发明提供一种轨式输送机系统，该系统包括轨道、多个彼此间隔且布置成在由轨道支撑的轮子上运行的支架、以及由支架支撑的连续的传送带。
优选地，轨道为钢轨道。
优选地，轮子为布置成在轨道上运行的钢轮。
在本发明的一种形式中，本发明的钢轮带有凸缘，且以类似于传统铁路系统的方式与成对的轨道接合。
优选地，支架是间隔的且利用传动索或绳索连接在一起，该传动索由驱动部件驱动，以沿着轨道牵拉支架。
可替选地，支架是间隔的且利用绳索连接在一起，并由传送带驱动。
在本发明的一种形式中，输送机完全由传动索或驱动带驱动。
在本发明的另一种形式中，输送机可以部分地或整体地由沿轨道间隔的且可在支架上操作的线性电动机驱动。
在本发明的又一种形式中，连续的传送带由一条或多条驱动带驱动。
优选地，连续的传送带位于驱动带或每条驱动带上，且由驱动带与连续的传送带之间的摩擦力驱动。
在本发明的一种形式中，驱动带包括V型皮带。
优选地，V型皮带包括多个V型皮带。
在本发明的另一种形式中，驱动带包括钢索。
在一些应用中，驱动带或每个驱动带由沿着轨道的长度间隔一距离的分布式驱动站驱动和拉紧。
当使用多对轨道时，优选地，传送带在头部驱动站处从支架处被提升，以允许材料从传送带上被卸载，同时支架在与传送带重聚之前围绕返回回路定向。
优选地，提供装载斜槽，其布置成将材料定向到传送带上，且多个密排的惰辊被提供在装载斜槽附近、在传送带下方。
在本发明的一些实施方式中，每个支架中的多对钢轮由主动轴连接。
在本发明的另一种形式中，轨道包括单轨轨道，且惰辊被提供成从每个支架向下悬挂以接合单轨轨道的侧面。
附图说明
尽管存在可落在本发明的范围内的任何其它形式，但下面将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的一个优选形式，附图中：
图1为根据本发明的轨式输送机系统的一段短长度的示意性透视图；
图2为比例放大的图1的局部视图；
图3为类似于图1的示出用于输送的两条平行轨道和输送系统的并排安装在一组共用轨枕上的返回部分的视图；
图4为根据本发明的用在轨式输送机系统中的驱动和拉紧系统的示意性透视图；
图5为利用驱动带技术的本发明的另一形式的示意性透视图；
图6为如图5所示的支架和传送带的示意性端视图；
图7为使用V型皮带作为驱动带的本发明的另一形式的示意性透视图；
图8为图7中所示的结构的示意性端视图；
图9为使用钢索作为驱动带的本发明的另一形式的示意性透视图；
图10为图9中所示的结构的示意性端视图；
图11为类似于图8但示出使用多个V型皮带作为驱动带的示意性端视图；
图12为类似于图6但示出支架中两个轮间的主动轴的使用的示意性端视图；
图13为与驱动带系统一起使用的头部驱动配置的示意性透视图；
图14为图13中所示的头部驱动配置以及针对支架的返回回路的示意性透视图；
图15为装载斜槽装置的示意性透视图；
图16为与驱动带实施方式一起使用的分布式驱动系统的示意性透视图；
图17为穿过使用高架轨道的铁路系统的输送段和返回段的横剖面视图；
图18为类似于图17但示出单轨支撑轨道的使用的视图；以及
图19为类似于图5的为了清楚而省略传送带的示出每个支架下的钢索拉紧系统的使用的示意性透视图。
具体实施方式
在本发明的一个优选形式中，通过提供轨道1而形成轨式输送机系统，轨道1通常包含两个并排的传统的钢轨2和钢轨3。这些钢轨可以类似于在传统的火车轨道中所使用的钢轨，且可以要么如传统的轨道系统，安装在地面上的轨枕上，要么如从典型的带式输送系统所熟知的，高架或支撑在框架上。
该系统还包括多个彼此间隔的支架4，支架4在由钢轨2和钢轨3所支撑的轮子5上运行。
在图2中可以看得更清楚，轮子通常具有凸缘，在标记6处可以看到，并且轮子以和传统火车系统类似的方式接合钢轨2和钢轨3的内边缘。
根据本发明的轨式输送机系统还包含连续的传送带7，传送带7由支架4支撑，且通常在安装于每个支架上的适当形状的托槽（yolk）8中进行传送。
尽管可以仅利用其附接，利用刚性连接或者利用与传送带7的摩擦，来连接和驱动支架4，但是在本发明的一个优选形式中，利用传动索9将支架4间隔地连接在一起。传动索通常为由驱动部件驱动的钢索或绳索，下文将进一步描述。
尽管可以采用多种不同的方式支撑钢轨2和钢轨3，如利用传统的带式输送机所常见的，例如将钢轨支撑在间隔的框架上或塔架上，但是一种特别有成本效益的构建输送机的方法是将输送段10和返回段11并排放置，如图3所示，并且以和传统铁路系统类似的方式将两个走向的钢轨支撑在一组共用的轨枕12上。
根据地形需要，可将两个走向的平行钢轨抬高，如图17所示。在本结构中，可以竖立一系列圆柱或塔架23来支撑桁架结构24，以支撑一系列横梁25来代替轨枕12。如以前一样，钢轨2和钢轨3安装在横梁25上，以支撑输送段10和返回段11的支架4。
也可将支架支撑在单轨型的结构上，如图18可见，图18示出具有平坦的上表面27的箱形截面单轨26，平坦轮廓的轮子28在上表面27上运转，并反过来支撑支架4。轮子28可以具有单轨结构中常见的聚氨酯绝缘层材料或橡胶轮胎，且可通过由支柱30所支撑的空转导轮29，将每个支架保持在单轨部分的顶部上，支柱30从支架4向下悬挂。可以采用任何期望的方式支撑单轨部分26，但通常利用圆柱或柱状物进行支撑，如图17的结构中的标记23所示。
根据本发明，具有多种不同的驱动和拉紧轨式输送机系统的方式，但一种方式如图4所示，这里，皮带的输送段10终止在传统的带式输送机的驱动卸载点13处，在此处，皮带在被重定向到返回段11中之前，被带到一系列定向且拉紧的皮带轮14上。
当皮带经过大的驱动皮带轮15时，将皮带与支架4分离，这里，围绕竖直的驱动皮带轮15倒置传动索9和支架4，同时传送带7的输送段10持续至卸载点13。
然后，将倒置的支架和传动索9围绕水平的驱动皮带轮16传递，并返回到竖直的拉紧皮带轮17的下侧，这里，将支架返回到传送带的返回段11之下的直立位置。
在这种方式下，一组皮带轮15、16、17能够驱动和拉紧传动索9，同时将传送带7独立地带到传送带驱动卸载点13，并利用一系列皮带轮14重定向和拉紧传送带7。
在通常适于在较短距离上使用的本发明的更简单的形式中，传动索9可用于简单地连接支架，且支架可由以一种更传统的方式驱动的传送带7中的张力驱动。
在希望轨式输送机系统长距离运行的地方，可以使用分布式驱动系统，分布式驱动系统将允许使用单条传送带，而不需要大批材料转运站。这可通过使用多个驱动站来实现，基本上类似于图4所示的，但皮带的输送段被重定向到驱动站之后的行驶方向上。可替选地，这可通过沿着传送带的行程在分散开的距离处定位线性电力驱动器来实现。两个导体板通常附接到每个支撑支架上，即分别位于钢索的每边上，且线性电动机用于采用用于线性电子驱动器的熟知方式为导体板提供推力。
在这类系统中，还希望将钢索动态张力监测并入到用于分布式驱动系统的电气控制系统中。
在分布式驱动系统的另一形式中，可以使用驱动带技术来通过第二高强度驱动带向传送带传递驱动力，如图5和图6所示。可沿着输送机的长度，在多点处激励或驱动该驱动带，下文将参照图16进行描述。传送带18可以为相对重量轻的传统的纤维皮带，利用来自驱动带19的摩擦力驱动该传送带18，驱动带19位于传送带18的中部之下。
传送带被支撑在托槽8上，托槽8安装在每个支架4上，支架4被支撑在轮子5上，轮子5在钢轨2和钢轨3上运行，如前所述。
驱动带19用于利用驱动带与支架4之间的摩擦力、而不利用钢索9中的张力来驱动系统。
可以利用每个支架上的衬垫21来增强该摩擦力，支架反过来支撑驱动带。通常使衬垫21在其顶面上沿着行驶方向弯曲，且衬垫21由为增强与驱动带的摩擦力而选择的材料形成。衬垫通过增大接触面积且因此增大表面积而减小驱动带上的带痕压力。
通常保留钢索9，但当正在驱动驱动带时，钢索9仅用于保持支架间距。在另一变型中，可以完全省略钢索9。
当使用驱动带系统时，可以使用另一头部驱动配置，如图13所示，这里，将传送带18从点31处的驱动带19开始提升，并在惰辊上逐步地提升至卸料斗32。
然后，驱动带19在返回到返回部分34之前，被带到驱动和拉紧机构33上，这里，返回部分34与传送带返回部分35重聚于下游点，下文将进一步描述。
传送带18从卸料斗32处返回，并在返回到返回段35之前被带到一系列拉紧和驱动皮带轮36上，以与驱动带34再结合。
同时，在点37处从驱动带和传送带松开的支架4沿着钢轨2和钢轨3行进到返回回路38，如图14所示。本配置的优势在于，使用这种结构相对简单且低成本地形成拉紧和驱动机构，此外，显著简化了支架4的返回路径。
在希望控制整个系统的支架的任何可能的“偏移”时，可以为每个支架提供主动轴结构，如图12所示。在本结构中，轮子5具有渐缩的轮外形，在标记39处可以清楚地看见，此处，轮子5停留在钢轨2和钢轨3上，从而随着轮子以传统铁路技术中所熟知的方式滑上钢轨，轮子的直径将增大。因为在本结构中，轮子5由主动轴40刚性地连接，所以控制轮子5以相同的速度旋转，这结合渐缩形轮廓39控制支架的任何偏移运动。
使用驱动带结构，还使沿着输送机的长度并入分布的驱动点更容易，如图16所示。在本结构中，和前面一样，在标记41点处提供引导支架4的并排轨道。在适当的点42处，将传送带18从支架处提升，并在通常由标记43所示的一组惰辊上导向，以返回至点44处的支架。
然后，将驱动带19在点45处从支架提升，并输送到中间驱动站46，这里，使用临时的驱动电动机47来进一步驱动驱动带19，然后驱动带19返回到惰辊48周围、在惰辊49下方，以与点44处的支架重聚。
因为传送带18在支架4之间的跨距中是相对无支撑的，所以还希望在大批材料压紧传送带18的装载点处提供临时支撑，如图15所示。在本结构中，将传送带18在点50处从支架开始提升，并越过一系列的惰辊51。在标记52处示意性示出的装载斜槽被定位在高架传送带之上，然后在装载斜槽下方提供一系列密排的惰辊53，以便在通过装载斜槽52的负载的影响下尽可能均匀地支撑传送带18。然后返回传送带，以在点54处安置于驱动带19和支架4的顶部之上。
当支架4围绕返回回路38前进时（图14），需要钢索9参与，以便保持系统中的张力，并给支架间的间距提供一些灵活性。如图19所示，可利用以片簧或类似物56的形式的钢索拉紧系统55来满足这点，以当钢索9在每个支架4下通过时拉紧钢索9。在这种方式下，可以保持间隔的钢索9中所需的张力，而不导致支架4在返回回路38上的转轨或其它不希望的移动。也可设想，支架4并不一直是彼此等间隔的，以便避免铁路系统中的谐波变大。
驱动带概念的另一种形式是用可能低成本的V型皮带取代驱动带，如图7和图8所示。在本形式中，V型皮带20与皮带支撑衬垫之间的摩擦力驱动支架。在希望这样时，可以通过定位V型皮带的顶面从皮带支撑衬垫21的顶面略微露出而增大驱动牵引力，如图8中可以清楚地看到，从而传送带18的重量使V型皮带20楔入衬垫21中。
也可以使用图11中标记57所示的类型的多个V型皮带，这里，传送带18位于界面58处的多个V型皮带57的顶部之上，且和前面一样，由传送带18与多个V型皮带之间的摩擦力驱动。本结构的优势在于，在V型皮带57与支架上的肋状突起59之间具有许多楔型界面，这将在V型皮带与每个支架之间提供增加的抓握力，以及在多个V型皮带57与传送带18之间提供更大的摩擦界面区域58。多个V型皮带还能够使更多力量被传送到皮带，而不在头部驱动站或分布式驱动站处滑落。
在如图9和图10所示的本发明的又一备选形式中，使用第二钢索22来驱动支架。尽管这是本发明的最简单的形式，但是其难以在皮带支承件与钢索22之间提供足够的驱动牵引力。可以通过利用高摩擦力的衬垫、线缆涂层等，或者通过略露出于皮带支撑衬垫21的顶面定位钢索22，来增强该牵引力。
在许多方面，在向系统提供最大可用功率方面，带式驱动技术优于上述线性电力驱动和集中式头部驱动系统。此外，驱动带技术是被证实的且不依赖于将支架在输送系统的首尾端旋转90°的复杂度，如图14中的变型所示。支架将以类似于传统铁路的方式沿着连续路径，围绕系统的首尾端的水平回路旋转，如图14所示，从而大大降低了驱动站的复杂度。
相比传统的长距离的带式输送机，根据本发明的轨式输送机系统具有许多优势。
首先且主要地，通过减小存在于传统的传送带系统中的皮带与辊之间的摩擦力而显著地提高系统的效率。带式输送机的滚动阻力包括：因皮带与惰辊间的相互作用而导致的压痕滚动阻力、因连续的惰辊组之间的运动而导致的皮带和大批材料的弯曲阻力、以及因承载和密封而导致的惰辊的转动阻力。使用根据本发明的轨式输送机系统，通过利用在钢轨2和钢轨3上运行的具有显著降低的滚动阻力的钢轮5来克服这类阻力中的大部分。
利用这种方式，根据本发明的轨式输送机系统结合了带式输送机和铁路系统的主要优势。轨式输送机系统为连续的大批材料运输系统，由于在钢轨上运行的钢轨车轮，导致该轨式输送机系统共有在大小上与铁路系统的滚动阻力类似的滚动阻力，同时提供传统带式输送系统的全部连续输送优势。
相比传统的传送带，轨式输送机系统的其它优势包括较低的能量损耗，因此较低的微粒、NOx和CO2的排放量，以及相比传统的长距离的带式驱动输送机，因使用低强度皮带而导致的可能较低的投资费用。
轨式输送机系统还提供使用分布式驱动系统的选择，以减小系统中的许多部件上的负载，输送机的更灵活的路线选择包括较小的半径水平曲线、消音操作、易于维护和监控、以及在低温下更有效地操作系统的能力。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种轨式输送机系统，所述轨式输送机系统包括轨道、多个彼此间隔的支架以及由所述支架支撑的连续的传送带，所述支架通过柔性绳索连接在一起，所述柔性绳索布置成在所述支架之间提供张力和可变间隔，其中，所述支架布置成在由所述轨道支撑的轮子上运行，在每个支架上具有至少三个轮子，两个或更多个所述轮子在期望的行进方向上间隔开，使得每个支架独立地支撑在所述轨道上。
2.如权利要求1所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带并没有固定至所述支架，而是直接地或间接地通过所述传送带和所述支架之间的摩擦表面驱动。
3.如权利要求1或2所述的轨式输送机系统，其中，每个支架具有以两对形式布置的四个轮子，并且每对轮子在所述期望的行进方向上间隔开。
4.如前述任一项权利要求所述的轨式输送机系统，其中，所述轨道为钢轨道。
5.如权利要求4所述的轨式输送机系统，其中，所述轮子为布置成在所述轨道上运行的钢轮。
6.如权利要求5所述的轨式输送机系统，其中，所述钢轮带有凸缘，且以类似于传统铁路系统的方式与成对的轨道接合。
7.如前述任一项权利要求所述的轨式输送机系统，其中，所述绳索是传动索，所述传动索由驱动部件驱动，以沿着所述轨道牵拉所述支架。
8.如权利要求1至6中任一项所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带由一条或多条驱动带驱动。
9.如权利要求8所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带位于所述驱动带或每条驱动带上，且由所述驱动带与所述连续的传送带之间的摩擦力驱动。
10.如权利要求8或9所述的轨式输送机系统，其中，所述驱动带包括V型皮带。
11.如权利要求10所述的轨式输送机系统，其中，所述V型皮带包括多个V型皮带。
12.如权利要求8或9所述的轨式输送机系统，其中，所述驱动带包括钢索。
13.如权利要求8至12中任一项所述的轨式输送机系统，其中，所述驱动带或每个驱动带由沿着所述轨道的长度间隔开的分布式驱动站驱动。
14.如前述任一项权利要求所述的轨式输送机系统，其中，所述传送带在头部驱动站处从支架被提升，以允许材料从所述传送带上被卸载，同时所述支架在与所述传送带重聚之前沿回路返回。
15.如前述任一项权利要求所述的轨式输送机系统，其中，提供装载斜槽，所述装载斜槽布置成将材料定向到所述传送带上，且多个密排的惰辊被提供在位于所述装载斜槽附近的所述传送带下方。
16.如权利要求6所述的轨式输送机系统，其中，每个支架中的多对钢轮由主动轴连接。
17.如权利要求1至3中任一项所述的轨式输送机系统，其中，所述轨道包括单轨轨道，且其中，从每个支架向下悬挂的惰辊接合所述单轨轨道的侧面。
18.如权利要求17所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带由一条或多条驱动带驱动。

Claims (16)

1.一种轨式输送机系统，所述轨式输送机系统包括轨道、多个彼此间隔且布置成在由所述轨道支撑的轮子上运行的支架、以及由所述支架支撑的连续的传送带。
2.如权利要求1所述的轨式输送机系统，其中，所述轨道为钢轨道。
3.如权利要求1或2所述的轨式输送机系统，其中，所述轮子为布置成在所述轨道上运行的钢轮。
4.如权利要求3所述的轨式输送机系统，其中，本发明的所述钢轮带有凸缘，且以类似于传统铁路系统的方式与成对的轨道接合。
5.如前述任一项权利要求所述的轨式输送机系统，其中，所述支架是间隔开的且利用传动索连接在一起，所述传动索由驱动部件驱动，以沿着所述轨道牵拉所述支架。
6.如权利要求1至4中任一项所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带由一条或多条驱动带驱动。
7.如权利要求6所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带位于所述驱动带或每条驱动带上，且由所述驱动带与所述连续的传送带之间的摩擦力驱动。
8.如权利要求6或7所述的轨式输送机系统，其中，所述驱动带包括V型皮带。
9.如权利要求8所述的轨式输送机系统，其中，所述V型皮带包括多个V型皮带。
10.如权利要求6或7所述的轨式输送机系统，其中，所述驱动带包括钢索。
11.如权利要求6至10中任一项所述的轨式输送机系统，其中，所述驱动带或每个驱动带由沿着所述轨道的长度间隔开的分布式驱动站驱动。
12.如权利要求4所述的轨式输送机系统，其中，所述传送带在头部驱动站处从支架被提升，以允许材料从所述传送带上被卸载，同时所述支架在与所述传送带重聚之前沿回路返回。
13.如前述任一项权利要求所述的轨式输送机系统，其中，提供装载斜槽，所述装载斜槽布置成将材料定向到所述传送带上，且多个密排的惰辊被提供在位于所述装载斜槽附近的所述传送带下方。
14.如权利要求4所述的轨式输送机系统，其中，每个支架中的多对钢轮由主动轴连接。
15.如权利要求1所述的轨式输送机系统，其中，所述轨道包括单轨轨道，且其中，从每个支架向下悬挂的惰辊接合所述单轨轨道的侧面。
16.如权利要求15所述的轨式输送机系统，其中，所述连续的传送带由一条或多条驱动带驱动。
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