CN104215492B - 向上拨切式煤样缩分器及缩分方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种向上拨切式煤样缩分器，包括缩分器本体，所述缩分器本体包括外框架、锥形整形器、缩分拨板和分叉挡板；外框架顶部具有试样入口，所述椎体整形器顶部形状与试样入口形状相匹配，椎体整形器的顶部面积大于底部面积，所述缩分拨板下端通过旋转机构固定在外框架上、位于分叉挡板上方，所述外框架底部通过分叉挡板分隔成两个试样出口。本发明还提出了两种缩分方式，缩分出的试样满足国标要求，在缩分过程中无任何泄露点，由于缩分拨板向上拨割煤样，煤流在其内部的接触时间很短和接触面积很小，缩分后的煤样具有代表性，解决了水分损失、粒度离析、易造成扬尘等问题，缩分精度较现有设备有很大提高。

Description

向上拨切式煤样缩分器及缩分方法

技术领域

本发明属于煤炭样本缩分技术领域，具体涉及一种在煤炭制样过程中对煤炭样品进行缩分处理的设备及其缩分方法。

背景技术

分析工业煤炭品质的优劣，需经煤炭的“采集、制样、化验”三个过程；制样的过程是将采集来的煤样根据国标化验要求制作成一定规格的样品。在制样过程中，需要对煤样进行缩分处理（缩分是从大数量的试样中按比例留取有代表性的小量样品的过程），而这一步骤通常采用机械缩分器实现。

机械缩分器的工作原理是：以切割试样的方式从试样中取出一部分或若干部分。它可以减少用人工方法造成的偏倚。国标对“机械缩分方法”、“切割器和切割样质量”、“切割间隔”、“切割次数”、“缩分后试样的最小质量”等都有规定；考核“缩分器”最终的质量是看其缩分后的试样是否符合上述“国标”的要求。

目前国内已出现各种形式的“缩分器”，但其缩分效果均不理想:1.“旋转型缩分器”：图1为旋转锥形缩分器示意图，其工作原理是煤流落在一旋转锥上，然后通过一带盖的可调开口进入接收器，旋转锥每旋转一周，收集一部分试样。图2为的斜管漏斗形缩分器示意图，其工作原理是煤流进入斜斗并从斜管排出，在旋转斜管出口的运行轨道上有一个或多个固定的切割器，斜管出口每经过切割器一次，即截取一个“切割样”。无论是锥形还是斜管漏斗形都存在着同样的问题，其机械结构和控制相对复杂，缩分比调节范围小（<50%），样品适应范围小，从而使得来样的重量范围受到局限，受切割速度和样品流经路径长的影响，易造成水分损失。2.“切割槽型缩分器”，如图3所示，其工作原理是切割槽通过煤流全断面并从煤流中截取一部分试样，切割器未截取的煤流经一倾斜板排除弃去，该缩分器因接料斗是运动的无法全密封，接料和落料易产生漏料和扬尘，固其存在粒度离析问题。3.图4为开槽带型缩分器示意图，其工作原理是一环带上等距分布着若干开槽口，槽上带凸缘，当皮带转动使槽通过供料槽下口时即截割煤流取样，煤样经斜槽进入容器，落在皮带无槽部分的煤随皮带流出弃去。图5为链斗型缩分器示意图，其工作原理是一链式机械上带有若干斗，斗以等距离分布并以预先设置的时间周期单向运动，斗截割下落煤流而抽取试样，然后翻转卸下煤样。开槽带型缩分器为皮带结构，链斗型缩分器为链条加斗结构，体积非常庞大，更不易密封。综上所述，现有的缩分器中存在上述种种问题，影响了被缩分试样的偏倚性，使得工业成品的实际效果并不好，通常不能满足国标要求。

发明内容

为解决现有缩分器中存在的种种问题，本发明公开了一种机械结构简单、实现全密封效果的缩分器及基于该缩分器的缩分方法，其缩分精度和可靠性均大大提高。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种向上拨切式煤样缩分器，包括缩分器本体，所述缩分器本体包括外框架、锥形整形器、缩分拨板和分叉挡板；所述框架顶部具有试样入口，所述锥形整形器安装在试样入口处，所述锥形整形器顶部形状与试样入口形状相匹配，锥形整形器的顶部面积大于底部面积，所述缩分拨板安装在外框架内部，缩分拨板下端通过旋转机构固定在外框架上、位于分叉顶板上方，所述外框架底部通过分叉挡板分隔成两个试样出口。

进一步的，所述锥形整形器可拆卸地安装在缩分器本体上，锥形整形器底部为长方形。

进一步的，所述锥形整形器的长边锥面与水平面间的夹角大于或等于60度，短边长度大于或等于通过锥体的煤样的最大粒径的3倍。

进一步的，所述旋转机构包括传动轴、安装在外框架内的轴承和安装在轴承外侧端的定位片。

进一步的，缩分拨板的摆动幅度在缩分拨板的最大摆动幅度与锥形整形器两侧壁夹角之间。

进一步的，所述缩分器本体内旋转机构处安装有空气吹扫装置。

本发明还提供了一种向上拨切式煤样缩分器的缩分方法，包括拨割缩分和切割缩分两种方式，

其中，

拨割缩分方式包括如下过程：

利用驱动机构驱动传动轴正反旋转；传动轴带动缩分拨板来回摆动；缩分拨板整段切割自试样入口落下并经锥形整形器整流过的煤流，使之按比例向两个试样出口分配煤样；

切割缩分方式包括如下过程：

将缩分拨板停留在煤流的宽度内；从试样入口落下并经锥形整形器整流过的的煤流被缩分拨板连续分割后向两个试样出口分配煤样。

进一步的，拨割缩分过程中所述锥形整形器安装成长边与旋转轴的轴向方向平行，切割缩分过程中锥形整形器安装成长边与旋转轴的轴向方向垂直。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明缩分出的试样满足国标GB474-2008、GB/T19494.2-2004和GB/T19494.3-2004要求，在缩分过程中无任何泄露点，由于缩分拨板向上拨割煤样，煤流在其内部的接触时间很短和接触面积很小，缩分后的煤样具有代表性，解决了水分损失、粒度离析、易造成扬尘等问题，缩分精度较现有设备有很大提高。本缩分器不会因切割速度而影响缩分结果，缩分完成后滞留试样极少，在工作时无扬尘，缩分出的煤样水分损失和偏倚性均很小。而且，本缩分器的缩分比调整范围很广，可达到从百分之零到百分之百全面覆盖。此外，本缩分器结构简单，大幅缩小了设备体积，有效降低成本简化了制造工艺。

附图说明

图1为旋转锥形缩分器结构示意图；

图2为旋转斜管型缩分器结构示意图；

图3为切割槽型缩分器结构示意图；

图4为开槽带型缩分器结构示意图；

图5为链斗型缩分器结构示意图；

图6为本发明提供的向上拨切式煤样缩分器在拨割缩分方式下结构示意图，其中（a）为缩分器主视图，（b）为缩分器侧视图，（c）为缩分器立体图，（d）为缩分器透视图；

图7为本发明提供的向上拨切式煤样缩分器在切割缩分方式下的结构示意图；其中（a）为缩分器主视图，（b）为缩分器侧视图，（c）为缩分器立体图，（d）为缩分器透视图；

图8为拨板摆动夹角示意图。

附图标记列表：

1-缩分拨板，2-外框架，3-传动轴，4-试样入口，5-试样出口，6-轴承，7-定位片，8-左右挡板，9-分叉挡板，10-锥形整形器，11-轴承安装板，12-旋转机构，α-缩分拨板的最大摆动幅度，β-锥形整形器两侧壁之间的夹角。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例一：

通过研究现有缩分器发现，若要获得满足国家标准的缩分后煤样，需要缩分器的机械结构内部与试样的接触面、接触时间、接触速度尽量的减少，并谋求缩分器的内部与外部的真正隔离（全密封）。因此本发明从实际需要出发，设计了一种新型缩分器，如图7所示，该缩分器包括缩分器本体，所述缩分器本体包括外框架2、锥形整形器10、缩分拨板1和分叉挡板9，其中，外框2顶部具有试样入口4，锥形整形器10安装在试样入口4处，锥形整形器10为上大下小的四棱台形，即锥形整形器的顶部面积大于底部面积，其顶部形状与试样入口4形状相匹配（一般以锥形整形器10顶部形状与试样入口4形状一致且锥形整形器顶部外侧贴合试样入口内壁顶部为佳，锥形整形器10和试样入口4内壁之间可具有一定的安装间隙）。缩分拨板1安装在外框架2内部，所述缩分拨板1下端通过旋转机构12固定在外框架2的分叉点上部。缩分拨板1的顶边为尖端设计，将缩分拨板1底部安装在旋转机构12上，旋转机构包括传动轴3、滚柱轴承6和安装在轴承6外侧端的定位片7，外框架2包括两块人字形的轴承安装板11和两侧左右挡板8，轴承6安装在外框架内，具体地说，滚柱轴承材料用锡青铜，形状专门设计成凸台状，轴向垂直反向安装在两块安装板11上，与传动轴的台阶、定位片7以及滚柱轴承两端的密封圈精密配合，完成旋转机构动态部件的运动与密封。所述外框架2底部通过分叉挡板9分隔成两个试样出口5，这两个试样出口其一为缩分试样出口，另一个为弃样出口。

如图8所示，锥形整形器10对落入试样入口4的煤样起到导流整形效果，缩分拨板1的最大摆动幅度为α，锥形整形器10两侧壁之间的夹角为β，优选的，缩分拨板1的摆动幅度θ应大于β且小于等于α，从而保证自锥形整形器落下的煤样均能被缩分拨板1分配。

本缩分器还可进一步在缩分器本体内旋转机构处安装空气吹扫装置，能够在缩分完成后吹扫旋转机构和缩分拨板处残留的粉尘，这样不易造成样品的交叉污染，从而使试样在这一阶段所产生的偏倚性最小。

本缩分器外框架2中左右挡板8、下部分叉挡板9和轴承安装板11构成缩分器的密闭腔体，上下出入口由安装法兰固定密封，滚柱轴承两端的密封圈精密配合，由此形成全密封缩分器，在缩分过程中无任何泄露点。由于缩分拨板向上拨割煤样，煤流在其内部的接触时间很短和接触面积很小，在工作时无扬尘，不会因切割速度而影响缩分结果，缩分完成后滞留试样极少。

本缩分器的缩分拨板1具有两种缩分方式：拨割缩分方式和切割缩分方式。

拨割方式：

利用驱动机构驱动传动轴3使其正反旋转；传动轴3与安装固定在外框架2上的轴承6滑动配合；缩分拨板来回摆动，驱动机构可采用电机或自动控制器的执行器。自动控制器的执行器驱动传动轴使其按照一定频率正反旋转；缩分拨板1来回摆动切分试样入口4落下的均匀煤流，使之可自动按比例向两个试样出口5分配煤样，并可通过控制缩分拨板1的摆动脉宽（即控制缩分拨板每次摆动时在左右两边的停留时间）来实现不同范围缩分比的调节，缩分比可达到（0-100）%，摆动脉宽的调节可通过四伏电机、气缸、电动推杆等驱动机构配合电脑控制软件实现。

当落下的煤流相对不均匀时（如100mm粒径或13mm粒径来样），缩分方式宜采用拨割方式；它是将煤流带分成若干段（段数由国标规定），从每段中按比例取出一定量的煤样混合成所需试样。

切分方式：

缩分拨板可以被控制停在某个位置，以缩分拨板停留在煤流的宽度内为限连续分割煤流。当落下的煤流相对均匀时（如已进行过充分混合后的13mm样、6mm样或3mm样），缩分方式可以采用切分方式，这种方式可以把水分损失减到最小。

使用本缩分器时，锥形整形器10将上方落下的煤流整形成带状煤流，再由缩分拨板1按自动控制器设定好的比例拨割或切分出所需的试样从其中一个试样出口5送出；而另一部分则从另一试样出口5送出。

实施例二：

作为实施例一的改进，所述锥形整形器10可拆卸地安装在缩分器本体上，锥形整形器的上部为正方形，底部为长方形，因此锥形整形器10底部具有长边和短边（对称的长边锥面与水平面间的夹角大于或等于60度，短边长度大于或等于通过锥体的煤样的最大粒径的3倍）。当锥形整形器10底部的长边与旋转机构轴向方向平行时，煤流从锥形整形器10落下时，缩分拨板做小幅摆动，缩分器为拨割方式，摆动角θ只要略大于锥形整形器10两侧壁（此时为两长边）之间的夹角，实现煤流的分段缩分。当锥体底部的短边与轴的方向平行时，煤流从锥形整形器10落下时，缩分拨板可以被控制停在某个位置，缩分拨板所处位置应小于煤流的宽度为限，即缩分拨板与垂直面所呈的角度θ1应小于锥形整形器10两侧壁（此时为两短边）之间夹角一半，此时缩分器为切分方式，实现煤流的连续分割。因此，当需要进行拨割时，可将锥形整形器10安装成长边与轴的方向平行（如图6所示），当需要进行切分时，可将锥形整形器10安装成长边与轴的方向垂直（如图7所示）。本例中其余技术特征与实施例一相同。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种向上拨切式煤样缩分器，包括缩分器本体，其特征在于：所述缩分器本体包括外框架（2）、锥形整形器（10）、缩分拨板（1）和分叉挡板（9）；所述外框架（2）顶部具有试样入口（5），所述锥形整形器（10）安装在试样入口（5）处，锥形整形器（10）顶部形状与试样入口（5）形状相匹配，锥形整形器（10）的顶部面积大于底部面积，所述缩分拨板（1）安装在外框架（2）内部，缩分拨板（1）下端通过旋转机构（12）固定在外框架上、位于分叉挡板（9）上方，所述外框架（2）底部通过分叉挡板（9）分隔成两个试样出口（5）；所述锥形整形器（10）可拆卸地安装在缩分器本体上，锥形整形器（10）底部为长方形，所述锥形整形器安装成长边与旋转机构轴的方向平行或长边与旋转机构轴的方向垂直。

2.根据权利要求1所述的向上拨切式煤样缩分器，其特征在于：所述锥形整形器（10）的长边锥面与水平面间的夹角大于或等于60度，短边长度大于或等于通过锥体的煤样的最大粒径的3倍。

3.根据权利要求1或2所述的向上拨切式煤样缩分器，其特征在于：所述旋转机构（12）包括传动轴（3）、安装在外框架（2）内的轴承（6）和安装在轴承（6）外侧端的定位片（6）。

4.根据权利要求1或2所述的向上拨切式煤样缩分器，其特征在于：缩分拨板（1）的摆动幅度在缩分拨板（1）的最大摆动幅度与锥形整形器两侧壁夹角之间。

5.根据权利要求1或2所述的向上拨切式煤样缩分器，其特征在于：所述缩分器本体内旋转机构（12）处安装有空气吹扫装置。

6.一种向上拨切式煤样缩分器的缩分方法，其特征在于：基于权利要求1 ~5中任意一项所述的向上拨切式煤样缩分器实现，包括拨割缩分和切割缩分两种方式，

其中，

拨割缩分方式包括如下过程：

锥形整形器（10）安装成长边与旋转轴的轴向方向平行；利用驱动机构驱动传动轴（3）正反旋转；传动轴（3）带动缩分拨板（1）来回摆动；缩分拨板（1）整段切割自试样入口（5）落下并经锥形整形器整流过的煤流，使之按比例向两个试样出口分配煤样；通过调整缩分拨板的摆动脉宽来实现缩分比的调整；

切割缩分方式包括如下过程：

将锥形整形器安装成长边与旋转轴的轴向方向垂直；将缩分拨板（1）停留在煤流的宽度内；从试样入口（5）落下并经锥形整形器整流过的的煤流被缩分拨板（1）连续分割后向两个试样出口分配煤样。