CN104875417B - 一种用于压制型煤的液压成型装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤粉成型技术领域，旨在提供一种用于压制型煤的液压成型装置及其控制方法。该种用于压制型煤的液压成型装置包括液压机主体、液压泵、油箱、计算机、控制装置和油管；液压机主体包括液压缸、工作平台、液压机顶板和支撑立柱；液压泵通过油管和液压缸连接，油箱与液压泵相连，油箱用于存放液压油；计算机上安装有测量控制模块，控制装置包括开关和USB接口。该控制方法能利用液压成型装置将原煤压制成型煤。本发明的液压成型装置，能够完全满足型煤成型的工艺要求，还降低了对粘结剂成型技术的设备要求，并通过计算机的控制软件完成对型煤成型过程进行良好的控制。

Description

一种用于压制型煤的液压成型装置及其控制方法

技术领域

本发明是关于煤粉成型技术领域，特别涉及一种用于压制型煤的液压成型装置及其控制方法。

背景技术

管道运输作为我国第五大运输方式，是对现代运输体系的一种补充和完善。管道水力运输作为管道运输的一个重要分支，近年来得到了广泛应用，主要用于输送一些固体散料。在此基础上，型煤管道水力输送技术发展起来。型煤管道水力运输的基本思想是首先将煤粉颗粒压制成防水耐磨的圆柱形煤柱，再将煤柱注入到管道中，以有压水为运载流体，利用泵动力将煤柱进行长距离输送。实现型煤管道水力运输首先面临的问题是如何将煤粉颗粒压制成防水耐磨的圆柱形煤柱。

将煤粉颗粒压制成圆柱形煤柱属于煤粉成型技术，主要有挤压成型和模压成型两种方法。挤压成型通过对挤压装置上的挤压筒内的煤粉施加强大的压力，使煤粉产生定向塑性变形，从挤压筒将煤粉挤出获得所需的断面形状。挤压成型虽然能够实现快速生产，但不容易控制型煤的尺寸且对煤柱还需要后续处理，因此目前煤粉成型技术以模压成型为主。模压成型技术先将煤粉放入到模具内腔中，通过闭模加压使其固化成型，然后脱模。因其能够满足煤柱的尺寸要求且成型后的煤柱直接使用，管道水力输送常采用模压成型生产用于输送的型煤。

模压成型技术又分为无粘结剂成型工艺和粘结剂成型工艺。无粘结剂成型工艺依靠煤炭自身的性质和粘结性组分，在外力作用下压制成型煤的过程，但压制出的型煤不具有防水性，因此能够压制适于管道水力输送的工艺宜采用粘结剂成型技术。粘结剂成型工艺是指将煤粉与粘结剂混合均匀后放入到模具中，在成型设备中加压固化形成型煤，取出型煤后即得所需要的产品。

但是，现有的粘结剂成型技术采用的压制成型装置、工艺过程简单，容易造成煤粉紧实程度不够，对煤粉的含水量、粒径和粘结剂配比要求不高，且常规的成型装置无法实现直接脱模，需加装单独的脱模装置，增加了工艺的复杂性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种满足管道水力输送型煤的煤粉成型装置和其控制方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于压制型煤的液压成型装置，能利用模具压制型煤，所述液压成型装置包括液压机主体、液压泵、油箱、计算机控制装置和油管；

所述液压机主体包括液压缸、工作平台、液压机顶板和支撑立柱；所述液压缸设置在液压机主体的底部，工作平台设置在液压缸上部并与液压缸的缸盖相互接触，液压缸能利用缸盖向工作平台提供成型工艺所需的压力，以及移动工作平台；所述支撑立柱穿过工作平台连接液压缸的底部和液压机顶板，用于支撑整个液压机主体；

所述液压机顶板的下侧通过螺栓固定有模具固定板，工作平台上设置有卡槽和脱模板，能利用模具固定板和卡槽将模具固定在工作平台上，脱模板能在液压缸的作用下上下移动，用于利用脱模板抬升模具完成脱模；

所述液压泵通过油管和液压机主体中的液压缸连接，所述油箱与液压泵相连，油箱用于存放液压油；液压泵能将油箱中的液压油泵送给液压缸，液压缸的活塞能在液压油的推动下向上运动，进而缸盖推动工作平台向上运动，实现加压；液压泵能抽取液压油回流，活塞下降，进而缸盖和工作平台也向下运动，实现泄压；

所述计算机控制装置包括计算机和控制装置；计算机上安装有测量控制模块，用于控制液压机主体的压制过程和参数设置；所述控制装置包括开关和USB接口，开关用于控制开闭液压成型装置，USB接口用于将计算机接入液压成型装置。

在本发明中，所述测量控制模块采用常规万能伺服液压机的测量控制软件。

在本发明中，所述液压成型装置还包括模具，模具包括圆筒形模具、圆柱形上柱塞和圆柱形下柱塞，用于辅助压制圆柱状型煤；所述圆柱形上柱塞用于固定在模具固定板的下侧，圆柱形下柱塞用于设置在工作平台的卡槽内，圆筒形模具用于固定在脱模板上；脱模板能在泄压后，利用液压缸的推动抬升圆筒形模具，实现脱模。

在本发明中，所述圆筒形模具的内径、圆柱形上柱塞的直径、圆柱形下柱塞的直径，都与所需压制的圆柱状型煤的底面直径相同。

在本发明中，所述圆筒形模具的内表面镀有铬。

在本发明中，所述模具采用不锈钢材质制成的模具。

在本发明中，所述液压成型装置的输出压力超过138MPa。

提供基于所述的液压成型装置的控制方法，用于将原煤压制成型煤，所述控制方法具体包括下述步骤：

步骤A：利用球磨机将原煤磨碎，得到粒径小于1mm的煤粉(球磨时间为8小时)；

步骤B：向煤粉中加入粘结剂和水，混合均匀形成混合物，并使粘结剂的质量是煤粉质量的3％～25％，保证水的质量是煤粉质量的5％～20％；

步骤C：将圆柱形下柱塞安装到在工作平台的卡槽上固定，圆柱形上柱塞固定到顶部的模具固定板上，圆筒形模具放置在脱模板上，最后将混合物装入模具，完成填料；

步骤D：开启控制装置的开关，打开液压成型装置以及其中的计算机，通过测量控制模块控制液压缸以20～80kN/min的加压速度加压至最大压力，再保压，并使保压时间不少于5min，最后以小于加压速度的速度泄压至压力为零；

步骤E：泄压完成后，通过测量控制模块控制液压缸抬升脱模板，将圆筒形模具向上顶起，圆柱形上柱塞和圆柱形下柱塞保持不动，取出压制成型后的圆柱状型煤，即完成型煤压制。

在本发明中，所述粘结剂采用阳离子乳化沥青。

在本发明中，所述圆柱状型煤的底面直径在45～500mm之间，圆柱状型煤的高度是直径的1～3倍。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的液压成型装置，相较于常规万能伺服液压机的工作平台，能够完全满足型煤成型的工艺要求，并通过计算机的控制软件完成对型煤成型过程进行良好的控制；另外，还降低了对粘结剂成型技术的设备要求，并利用完善的计算机控制装置实现自动压制过程，使能够进行自动连续的煤粉压制成型工作；且液压成型装置上安装了脱模装置，既能够直接进行脱模工艺，降低了成型工艺的复杂性，又能降低液压机的高度，充分利用了工作区域的空间。

2、本发明压制成型的圆柱状型煤，具有很好的防水耐磨效果，可用于长距离管道水力输送；通过添加了少量的有机粘结剂，既不影响煤粉的品质，又保证了煤柱的质量。本发明的控制方法工艺过程简单、容易实现，且适用范围广泛，既适用于高品质煤炭，也适用于低品质煤炭。

附图说明

图1为本发明中液压成型装置的示意图。

图中的附图标记为：1液压机顶板；2模具固定板；3支撑立柱；4圆柱形上柱塞；5圆柱状型煤；6圆筒形模具；7脱模板；8圆柱形下柱塞；9液压缸；10油管；11计算机；12控制装置；13油箱；14液压泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示的一种用于压制型煤的液压成型装置，包括液压机主体、液压泵14、油箱13、计算机控制装置、油管10和模具。可通过在液压成型装置的工作平台上更换不同尺寸的模具，实现压制不同尺寸的煤柱，且液压成型装置的输出压力超过138MPa。

所述液压机主体9包括液压缸9、工作平台、液压机顶板1和支撑立柱3。所述液压缸9设置在液压机主体的底部，包括缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置、排气装置；工作平台设置在液压缸9上部并与液压缸9的缸盖相互接触，液压缸9能利用缸盖向工作平台提供成型工艺所需的压力，以及移动工作平台。所述支撑立柱3布置在装置的四角方位，穿过工作平台连接液压缸9的底部和液压机顶板1，用于支撑整个液压机主体。

所述液压机顶板1的下侧通过螺栓固定有模具固定板2，工作平台上设置有卡槽和脱模板7，能利用模具固定板2和卡槽将模具固定在工作平台上。本实施例中的模具包括圆筒形模具6、圆柱形上柱塞4和圆柱形下柱塞8，用于辅助压制圆柱状型煤5。模具为不锈钢材质，圆筒形模具6的内表面镀有铬，用于保证其光滑；且圆筒形模具6的内径、圆柱形上柱塞4的直径、圆柱形下柱塞8的直径，都与所需压制的圆柱状型煤5的底面直径相同。所述圆柱形上柱塞4用于固定在模具固定板2的下侧，圆柱形下柱塞8用于设置在工作平台的卡槽内，圆筒形模具6用于固定在脱模板7上。脱模板7能在泄压后，利用液压缸9的推动抬升圆筒形模具6，实现脱模。

所述液压泵14通过油管10和液压机主体中的液压缸9连接，所述油箱13与液压泵14相连，油箱13用于存放液压油。液压泵14能将油箱13中的液压油泵送给液压缸9，液压缸9的活塞能在液压油的推动下向上运动，进而缸盖推动工作平台向上运动，实现加压；液压泵14能抽取液压油回流，活塞下降，进而缸盖和工作平台也向下运动，实现泄压。

所述计算机控制装置包括计算机11和控制装置12。计算机11上安装有测量控制模块，采用常规万能伺服液压机的测量控制软件实现，用于控制液压机主体的压制过程和参数设置；本实施例中，测量控制模块采用的是万能伺服液压机的测控软件V2.0。所述控制装置12包括开关和USB接口，开关用于控制开闭液压成型装置，USB接口用于将计算机11接入液压成型装置。

利用上述液压成型装置，将原煤压制成型煤，其中的粘结剂采用阳离子乳化沥青，该控制方法具体包括下述步骤：

步骤A：利用球磨机将原煤磨碎，球磨时间为8小时，得到粒径小于1mm的煤粉；

步骤B：向煤粉中加入粘结剂和水，混合均匀形成混合物，并使粘结剂的质量是煤粉质量的3％～25％，保证水的质量是煤粉质量的5％～20％；

步骤C：将圆柱形下柱塞8安装到在工作平台的卡槽上固定，圆柱形上柱塞4固定到顶部的模具固定板2上，圆筒形模具6放置在脱模板7上，最后将混合物装入模具，完成填料；

步骤D：开启控制装置12的开关，打开液压成型装置以及其中的计算机11，通过测量控制模块控制液压缸9以20～80kN/min的加压速度加压至最大压力，再保压，并使保压时间不少于5min，最后以小于加压速度的速度泄压至压力为零；

步骤E：泄压完成后，通过测量控制模块控制液压缸9抬升脱模板7，将圆筒形模具6向上顶起，圆柱形上柱塞4和圆柱形下柱塞8保持不动，取出压制成型后的圆柱状型煤5，即完成型煤压制。该圆柱状型煤5的底面直径在45～500mm之间，圆柱状型煤5的高度是直径的1～3倍。

下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1型煤的压制

选择无烟煤为原料，选择阳离子乳化沥青为粘结剂。利用液压成型装置将无烟煤压制成型煤，控制方法具体包括下述步骤：

步骤A：将无烟煤通过球磨机磨碎，球磨时间为8小时，得到的煤粉粒径小于1mm。

步骤B：向煤粉中加入粘结剂和水，混合均匀形成混合物，并使阳离子乳化沥青的质量是煤粉质量的3％，水的质量为煤粉质量的20％。

步骤C：将圆柱形下柱塞8安装在工作平台的卡槽上固定，圆柱形上柱塞4固定在顶部的模具固定板2上，圆筒形模具6放置在脱模板7上，将混合物装入模具内，完成填料。

步骤D：开启控制器上的开关，打开机器和计算机11，启动计算机11的控制软件运行机器，液压泵14通过油路10将液压油送入液压缸9，液压缸9开始加压，工作平台沿支撑立柱3上升，压力以80kN/min的速率加压至188MPa，再保压8min，最后以60kN/min的速率泄压至压力为0，形成圆柱状型煤5。

步骤E：泄压结束后，计算机11的控制软件控制液压成型机抬升脱模板7，抬起圆筒形模具6，圆柱形上柱塞4和圆柱形下柱塞8固定不动，露出圆柱状型煤5后停止液压成型装置，取出圆柱状型煤5，完成脱模，得到的圆柱状型煤5可放置到水力管道中进行输送。

在本实例中，圆筒形模具6的内径为45mm，上下柱塞的直径均为45mm。压制成的圆柱状型煤5的底面直径为45mm，高度为135mm；且圆柱状型煤5在运输过程中吸水率为6.95％，磨损率为0.83％，具有很好的防水性和耐磨性。

实施例2型煤的压制

选择无烟煤为原料，选择阳离子乳化沥青为粘结剂。利用液压成型装置将无烟煤压制成型煤，控制方法具体包括下述步骤：

步骤A：将无烟煤通过球磨机磨碎，球磨时间为8小时，得到的煤粉粒径小于1mm。

步骤B：向煤粉中加入粘结剂和水，混合均匀形成混合物，并使阳离子乳化沥青的质量是煤粉质量的10％，水的质量为煤粉质量的10％。

步骤C：将圆柱形下柱塞8安装在工作平台的卡槽上固定，圆柱形上柱塞4固定在顶部的模具固定板2上，圆筒形模具6放置在脱模板7上，将混合物装入模具内，完成填料。

步骤D：开启控制器上的开关，打开机器和计算机11，启动计算机11的控制软件运行机器，液压泵14通过油路10将液压油送入液压缸9，液压缸9开始加压，工作平台沿支撑立柱3上升，压力以60kN/min的速率加压至188MPa，再保压6min，最后以40kN/min的速率泄压至压力为0，形成圆柱状型煤5。

步骤E：泄压结束后，计算机11的控制软件控制液压成型机抬升脱模板7，抬起圆筒形模具6，圆柱形上柱塞4和圆柱形下柱塞8固定不动，露出圆柱状型煤5后停止液压成型装置，取出圆柱状型煤5，完成脱模，得到的圆柱状型煤5可放置到水力管道中进行输送。

在本实例中，圆筒形模具6的内径为150mm，上下柱塞的直径均为150mm。压制成的圆柱状型煤5的底面直径为150mm，高度为188mm；且圆柱状型煤5在运输过程中吸水率为4.58％，磨损率为2.12％，具有很好的防水性和耐磨性。

实施例3型煤的压制

选择无烟煤进行压制，粘结剂选择阳离子乳化沥青。利用液压成型装置将无烟煤压制成型煤，控制方法具体包括下述步骤：

步骤A：将无烟煤通过球磨机磨碎，球磨时间为8小时，得到的煤粉粒径小于1mm。

步骤B：向煤粉中加入粘结剂和水，混合均匀形成混合物，并使阳离子乳化沥青的质量是煤粉质量的25％，水的质量为煤粉质量的5％。

步骤C：将圆柱形下柱塞8安装在工作平台的卡槽上固定，圆柱形上柱塞4固定在顶部的模具固定板2上，圆筒形模具6放置在脱模板7上，将混合物装入模具内，完成填料。

步骤D：开启控制器上的开关，打开机器和计算机11，启动计算机11的控制软件运行机器，液压泵14通过油路10将液压油送入液压缸9，液压缸9开始加压，工作平台沿支撑立柱3上升，压力以20kN/min的速率加压至138MPa，再保压5min，最后以10kN/min的速率泄压至压力为0，形成圆柱状型煤5。

步骤E：泄压结束后，计算机11的控制软件控制液压成型机抬升脱模板7，抬起圆筒形模具6，圆柱形上柱塞4和圆柱形下柱塞8固定不动，露出圆柱状型煤5后停止液压成型装置，取出圆柱状型煤5，完成脱模，得到的圆柱状型煤5可放置到水力管道中进行输送。

在本实例中，圆筒形模具6的内径为500mm，上下柱塞的直径均为500mm。压制成的圆柱状型煤5的底面直径为500mm，高度为500mm；且圆柱状型煤5在运输过程中吸水率为8.71％，磨损率为3.83％，具有很好的防水性和耐磨性。

在实际管道水力输送的具体应用中，可以通过以下方式实现：

在水力输送管道注入装置的前部放置本发明所述的液压成型装置。将圆筒形模具6、圆柱形上柱塞4、圆柱形下柱塞8安装到液压成型装置的工作平台上。液压成型装置与管道注入装置之间放置运输带，圆柱状型煤5取出后放置到运输带上送入管道注入装置。完成一次压制，取出圆柱状型煤5后便可进行第二次压制。由于压制过程完全由计算机11控制，减少了人力操作，此外，由于型煤柱压制过程较短，可以胜任大量生产。

本发明所述的粘结剂还可选择焦油粘结剂、奥里乳化油等，均为商业化产品。当然，使用者也可根据需要进行自制，其制备方法因属于煤粉成型的粘结剂制备领域，不属于本发明所涉内容，故不再赘述。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于液压成型装置的控制方法，用于将原煤压制成型煤，其特征在于，所述控制方法具体包括下述步骤：

步骤A：利用球磨机将原煤磨碎，得到粒径小于1mm的煤粉；

步骤B：向煤粉中加入粘结剂和水，混合均匀形成混合物，并使粘结剂的质量是煤粉质量的3％～25％，保证水的质量是煤粉质量的5％～20％；

步骤C：将圆柱形下柱塞安装到在工作平台的卡槽上固定，圆柱形上柱塞固定到顶部的模具固定板上，圆筒形模具放置在脱模板上，最后将混合物装入模具，完成填料；

步骤D：开启控制装置的开关，打开液压成型装置以及其中的计算机，通过测量控制模块控制液压缸以20～80kN/min的加压速度加压至最大压力，再保压，并使保压时间不少于5min，最后以小于加压速度的速度泄压至压力为零；

步骤E：泄压完成后，通过测量控制模块控制液压缸抬升脱模板，将圆筒形模具向上顶起，圆柱形上柱塞和圆柱形下柱塞保持不动，取出压制成型后的圆柱状型煤，即完成型煤压制；

所述液压成型装置包括液压机主体、液压泵、油箱、计算机控制装置、油管、模具；

所述液压机主体包括液压缸、工作平台、液压机顶板和支撑立柱；所述液压缸设置在液压机主体的底部，工作平台设置在液压缸上部并与液压缸的缸盖相互接触，液压缸能利用缸盖向工作平台提供成型工艺所需的压力，以及移动工作平台；所述支撑立柱穿过工作平台连接液压缸的底部和液压机顶板，用于支撑整个液压机主体；

所述液压机顶板的下侧通过螺栓固定有模具固定板，工作平台上设置有卡槽和脱模板，能利用模具固定板和卡槽将模具固定在工作平台上，脱模板能在液压缸的作用下上下移动，用于利用脱模板抬升模具完成脱模；

所述液压泵通过油管和液压机主体中的液压缸连接，所述油箱与液压泵相连，油箱用于存放液压油；液压泵能将油箱中的液压油泵送给液压缸，液压缸的活塞能在液压油的推动下向上运动，进而缸盖推动工作平台向上运动，实现加压；液压泵能抽取液压油回流，活塞下降，进而缸盖和工作平台也向下运动，实现泄压；

所述计算机控制装置包括计算机和控制装置；计算机上安装有测量控制模块，用于控制液压机主体的压制过程和参数设置；所述控制装置包括开关和USB接口，开关用于控制开闭液压成型装置，USB接口用于将计算机接入液压成型装置；

所述模具包括圆筒形模具、圆柱形上柱塞和圆柱形下柱塞，用于辅助压制圆柱状型煤；所述圆柱形上柱塞用于固定在模具固定板的下侧，圆柱形下柱塞用于设置在工作平台的卡槽内，圆筒形模具用于固定在脱模板上；脱模板能在泄压后，利用液压缸的推动抬升圆筒形模具，实现脱模。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述粘结剂采用阳离子乳化沥青。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述圆柱状型煤的底面直径在45～500mm之间，圆柱状型煤的高度是直径的1～3倍。