CN105813917B - 用于颗粒材料的计量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于颗粒材料(2)的计量装置(1)，包括能够布置在用于颗粒材料(2)的容器(12)内的壳体(3)。所述壳体包括用于颗粒材料(2)的至少一个供给开口(4)以及一出口(5)，出口(5)能借助密封元件(6)封闭。根据本发明，密封元件(6)布置在计量活塞(9)上，计量活塞(9)能借助弹簧(7)预加载并且能在压缩空气气缸(8)中轴向地移动，其中在所述压缩空气气缸(8)中设置压缩空气连接件(10)，使得计量活塞(9)能够借助压缩空气抵抗弹簧(7)移动并且出口(5)能被打开，弹簧(7)具有至少两阶段设计，使得通过改变压缩空气，计量活塞(9)的冲程(Δx)能够至少以两个阶段变化。

Description

用于颗粒材料的计量装置
技术领域
本发明涉及一种用于颗粒材料的计量装置，包括壳体，所述壳体能布置在用于颗粒材料的容器的内部，所述壳体包括至少一个用于所述颗粒材料的进口以及一出口，所述出口能够借助密封元件封闭。
背景技术
术语“颗粒材料”指的是某种颗粒到粉末的、容易浇注的固体物质，例如砂砾或者细沙，所述颗粒材料诸如用于改进车辆的轮子与公路之间的刹车效果。例如，在轨道车辆的情况下，来自容器的颗粒材料或者沙子借助计量和运输装置并经由位于轨道轮子前面的喷嘴输送并进入轨道轮子与轨道之间的间隙中，以便增加轨道轮子与轨道之间的摩擦阻力并且减小刹车距离。
欧洲专利EP2 326 519B1描述了这样一种用于车辆的铺沙系统的沙子计量装置，其中借助电力操作的冲程磁盘实施沙子的计量。所述颗粒材料或者沙子能够以各种方式输送到计量装置的下游，例如机械地或者气动地。
德国专利DE297 21 340U1显示了一种布置在沙子储存容器中的沙子计量装置，包括设置在排出口中并且借助压缩空气触发的阀门。当阀门开启时，沙子从沙子储存容器流过所述排出口。
法国专利FR593 382A显示了一种压缩空气致动的沙子计量装置，它布置在沙子储存容器中，其中所述排出口通过阀门从底侧关闭。
从德国专利DE3410409A1中已知一种用于为轨道车辆分配沙子的装置，包括可横向移动的计量活塞以及用于将所计量的沙子供应到期望位置的压缩空气供应源，所述期望位置特别是在轨道车辆的轮子的前面。沙子的整个重量安置在沙子进口上，这就是尤其在潮湿沙子的情况下发生堵塞的原因。另外，湿气能够进入沙子容器中并且导致沙子凝结成块或者至少导致沙子可流动性的恶化。
法国专利FR813 969显示了一种计量装置的构造，其中所述进口被布置在用于颗粒材料的容器的下面并且通过盖子封闭。同样在这种情况下，用于颗粒材料的容器中的颗粒材料的整个重量以不利的方式作用在进口或者封闭盖上，从而使得盖子的致动复杂化并且使得不可能进行精确的计量。
英国专利GB 857,246A或者欧洲专利EP 656 292A1分别披露了其它沙子计量装置，它们被布置在沙子储存容器内并且借助压缩空气操作。
一些已知计量装置中的缺陷是：需要不同的能量形式和能量源，例如，用于操作计量装置的冲程磁盘的电能以及用于输送颗粒材料的压缩空气。因为特别是在需要测量和输送颗粒材料的年代较久的轨道车辆或者其它系统中，通常仅仅可以获得压缩空气作为能量源，因此一些电力作业的计量装置被排除。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于颗粒材料的上述计量装置，所述计量装置可以在没有电能的情况下操作。特别地，根据本发明的所述计量装置应当适于改装现有系统和车辆，并且应当能够以简单和快速的方式被使用。
根据本发明，至少一个进口以向下倾斜延伸的方式横向地布置在壳体上，密封元件被布置在计量活塞上，所述计量活塞通过弹簧预加载并且能够在压缩空气气缸中轴向地移动，其中在所述压缩空气气缸上设置一压缩空气连接件，使得所述计量活塞能够借助压缩空气抵抗着弹簧移动并且出口能够被打开，所述弹簧具有至少两阶段设计，使得通过改变压缩空气的压力，计量活塞的冲程能够至少以两个阶段改变，并且提供用于调节计量活塞的最大冲程的装置，并且在衬套的区域中布置由尺寸稳定材料制成的衬套。因此这种类型的计量装置能够唯一地利用压缩空气操作，在一些系统或者车辆(特别是轨道车辆)的情况下，所述压缩空气无论如何是可以获得的。这种类型的计量装置的构造是相对简单的、坚固的并且维修费用低的。将所述至少一个进口横向地布置在壳体上将允许颗粒材料以最佳方式供应到计量装置中。用于颗粒材料的容器以及计量装置的进口的倾斜布置有助于通过重力帮助颗粒材料流至计量装置。通过调节计量活塞的冲程以及计量活塞的开启相位持续时间进行颗粒材料的计量。当将所述计量装置用于铺撒系统以改善轨道车辆的刹车效果时，所述计量活塞在刹车过程中持续地保持开启，从而在整个刹车过程期间能够将颗粒材料或者沙子输送到轨道轮子与轨道之间以增加摩擦。改变压缩空气的压力，使得能够改变颗粒材料的计量。例如能够通过具有渐进式弹簧特性的单个弹簧或者通过具有不同弹簧刚度的数个弹簧获得阶段式变化。唯一需要的是：压缩空气的压力能够以至少两个阶段变化。例如，能够通过这种两阶段或者多阶段计量，来实现颗粒材料的依赖于速度的计量。在刹车情况下，对于轨道车辆的低速，能够排放较少量的颗粒材料，因此也减少了灰尘污染；而在较高速度下，发生颗粒材料的最大排放，用于最大刹车效果。通过用于调节计量活塞的最大冲程的装置，能够改变当计量活塞开启时进入随后输送装置中的颗粒材料的量。
由于由尺寸稳定材料制成的并且布置在出口区域中的衬套，所以一方面能够改善在计量活塞闭合期间用于颗粒材料的容器的密封，另一方面能够减少计量装置的部件的磨损。计量活塞的密封元件朝着衬套的密封对于任何必须不能变湿的颗粒材料(例如沙子)而言特别重要，这是由于湿气进入用于颗粒材料的容器中可能导致颗粒材料或者沙子结块在一起，藉此颗粒材料的计量和输送变得困难或者堵塞。
所述衬套优选由高耐磨塑料(例如超高分子聚乙烯)制成。因此，增加了衬套和整个计量装置的操作时间，并且延长了维修间隔。
布置在所述计量活塞上的密封元件优选由耐磨的弹性材料制造。这种耐磨的弹性材料(例如聚氨酯)提供了在密封计量装置的出口方面以及在由于颗粒材料的摩擦效果的磨损方面的最佳特性。当然，也可以将计量活塞与密封元件整体地设计。
当竖直地布置压缩空气气缸和计量活塞时，通过应用重力，能够实现颗粒材料通过计量装置的最佳流动，而无需任何附加的支持措施。这种布置也有利于磨损部件的拆卸和装配，特别是布置在压缩空气气缸下方的位于出口处的密封元件和衬套。
调节装置例如能够通过调节螺杆形成。这是调节计量活塞的最大冲程的最简单和最便宜的可能方式。
例如通过布置不同的弹簧，能够实现活塞冲程的逐阶段变化，其中第一弹簧能够通过较低的压力压缩，第二弹簧能够通过较高的压力压缩。唯一需要的是：压缩空气的压力能够以至少两个阶段改变。
根据本发明的另一个实施例，所述衬套能够被沿着计量活塞的轴线方向调节，使得能够改变计量活塞的最大冲程。它相对于调节螺杆的优势是：为了调节计量活塞的最大冲程，计量装置不必再从用于颗粒材料的储存容器中拆卸，将计量装置从储存容器中拆卸意味着相当多的花费，这是由于必须清空以及再填充整个储存容器。可以从外侧以简单的方式进行衬套的调节。
两个相对的进口优选设置在计量装置的壳体上。通过布置数个进口，当计量活塞开启时穿过出口的颗粒材料的量能够增加，而无需增大计量活塞的冲程。
根据本发明的另一个特征，所述至少一个进口以倾斜向下延伸的方式相对于水平线成30度至40度的角度布置。
在壳体的底侧上能够设置紧固元件，所述紧固元件紧固用于输送颗粒材料的装置。通过这种方式，至多通过插入一密封圈就能方便与随后的输送装置的连接。
根据另一个特征，由弹性材料制成的密封圈(优选O型圈)被布置在出口中，所述O型圈形成一环形的密封区域，所述密封元件安置在所述密封区域上以便封闭所述出口。
根据另一个实施例，为了精细地调节要被排出的颗粒材料的量，可以设置用于使所述密封圈变形的装置，例如可以抵靠密封圈旋转的螺纹套管。密封圈的内径能够改变，并且因此可以通过密封圈的弹性变形而影响流动通过的颗粒材料。
附图说明
下面借助附图详细描述本发明，其中：
图1显示了通过压缩空气操作的计量装置的另一个变型的垂直截面图；
图2显示了通过压缩空气操作的计量装置的另一个变型的垂直截面图；以及
图3是示意性方框图，显示了通过铺沙装置中的压缩空气操作的计量装置的使用；
图4显示了通过压缩空气操作的计量装置的另一个变型的垂直截面图；以及
图5显示了通过根据图4的压缩空气操作的计量装置的水平截面图。
具体实施方式
图1显示了通过压缩空气操作的计量装置1的变型的垂直截面图。所述计量装置1被布置在用于颗粒材料2的容器12中并且包括壳体3。用于所述颗粒材料2的至少一个进口4优选横向地布置在壳体3中。至少一个出口5优选布置在计量装置1的底侧上，颗粒材料2经由出口5进入用于输送颗粒材料2的下侧装置16。通过密封元件6封闭所述至少一个出口5。根据本发明，所述密封元件6布置在计量活塞9上，所述计量活塞9借助弹簧7预加载并且能够在压缩空气气缸8中轴向地移动，其中压缩空气连接件10被设置在压缩空气气缸8上，使得所述计量活塞9能够借助压缩空气抵抗弹簧7移动，并且出口5能被打开。根据本发明，计量装置1可以唯一地通过压缩空气操作，所述压缩空气经由压缩空气连接件10被供给到压缩空气气缸8中并且抵抗着弹簧7的力移动计量活塞9。只要颗粒材料2要被供给到输送装置16中，计量活塞9就被带入开启位置。
弹簧7优选具有两阶段设计，从而当以第一压力供给压缩空气时，弹簧7的第一阶段能被克服或者挤压在一起，并且当以较高压力供给压缩空气时，弹簧7的第二阶段也能被克服或者挤压在一起。因此，能够通过两个不同的冲程致动所述计量活塞9，并且因此能够以至少两个不同的阶段进行颗粒材料2的计量。在存在相应的压力控制时，能够实现计量活塞9的冲程Δx的无级调节以及因此颗粒材料2的计量数量的无级调节。
优选地，所述密封元件6或者具有整体式密封元件6的计量活塞9由耐磨的弹性材料制成，并且优选由尺寸稳定和高耐磨的塑料制成的衬套11布置在出口5的区域中。这就实现了对用于颗粒材料2的容器12的内部的最佳密封，并且防止每当颗粒材料2不被使用时任何水分进入容器12的内部。
为了充分利用重力，压缩空气气缸8和计量活塞9基本竖直地布置在容器12中，并且容器12在底侧斜切，从而由于重力颗粒材料2朝着计量装置1滴流。
并且，所述至少一个进口4(优选两个相对的进口4)以倾斜向下延伸的方式布置，优选相对于水平线成30度至40度的角度，以便促进颗粒材料2的滴流。为了能够调节计量活塞9的最大冲程Δxmax，能够在计量活塞9的上端上布置一调节装置13，例如调节螺杆14。用于紧固输送装置16的紧固元件15能够被设置在计量装置1的底侧上。所述输送装置16可以以不同的方式设计，例如机械地或者气动地。
图2显示了由压缩空气操作的计量装置的另一个变型的垂直截面图。与图1实施例的变型相比，在该变型中，布置两个弹簧7和7’，从而当以第一压力供给压缩空气时，第一弹簧7能被克服或者压缩，并且当以较高压力供给压缩空气时，第二弹簧7’能被克服或者压缩。因此，计量活塞9能够通过两个不同的冲程致动，并且因此能够以两个不同的阶段进行颗粒材料2的计量。如果存在相应的压力控制，那么能够实现计量活塞9的冲程Δx的无级调节以及因此颗粒材料2的计量数量的无级调节。
图3是示意性方框图，显示了通过铺沙装置中的压缩空气操作的计量装置1的使用。计量装置1被布置在用于颗粒材料2的容器12的内部并且连接至用于输送颗粒材料2(特别是沙子)的下侧装置16。经由电磁阀21从压缩空气源17并经由压缩空气连接件10将压缩空气供给计量装置1。为了调节用于压缩空气气缸8的压缩空气的压力，布置至少一个压力控制器18。输送装置16也通过经由电磁阀22来自压缩空气源17的压缩空气致动，借助压力控制器18以及至多减径喷嘴19供应所述压缩空气。减径喷嘴19用于简单地确定所供应的压缩空气的量并且获得恒定的压缩空气流动。通过两个分开的电磁阀21和22实现各自的压缩空气控制，藉此压缩空气气缸8以及用于输送颗粒材料2的压缩空气的分别调节成为可能。在输送装置16的出口处，颗粒材料2经由运输管线20被输送至轨道轮子与轨道之间的期望位置。在轨道车辆的刹车期间，计量装置1被激活，即：计量装置中的计量活塞9被升高并且颗粒材料2被传送到输送装置16中，在那里它经由输送管线20被传输到轨道轮子与轨道之间的间隙中，并且增加了摩擦阻力并因此减小了刹车距离。
图4和图5以垂直截面图和水平截面图显示了由压缩空气操作的计量装置1的另一个变型，其中通过沿着轴向方向(即，沿着计量活塞9的轴线方向)调节衬套11而设定计量活塞9的最大冲程Δxmax。例如，衬套11可移动地并且以防止转动的方式布置，并且衬套11包括位于其外表面上的螺纹。衬套11由调节螺母18包围，在调节螺母18的内侧上设置螺纹，该螺纹与衬套11的螺纹接合。调节螺母18的外侧设有轮齿，该轮齿与轴向固定且可旋转的驱动主轴22’的螺纹接合。驱动主轴22’包括用于工具(未显示)的保持器23。如果通过工具转动驱动主轴22’，则调节螺母18转动，藉此衬套11沿轴向方向移动。通过轴向地调节衬套11，至多安置在衬套11上的密封元件6以及与其连接的计量活塞9取决于驱动主轴22’的旋转方向抵抗着弹簧7的力向上或者通过弹簧7向下地被挤压，从而允许调节计量活塞9的最大冲程Δxmax。
为了更好地密封，可以在出口5上布置由弹性材料制造的密封圈19，优选是形成环形密封区域的O型圈。为了精细地调节颗粒材料的量，所述密封圈19可以变形，例如通过螺纹套管20。螺纹套管20包括外螺纹，所述外螺纹与衬套11的内表面上的螺纹接合。在转动所述螺纹套管20时，取决于旋转方向，或者密封圈19被挤压，从而改变横截面并且减小内径，或者密封圈19被释放，从而返回到它的原始横截面。在密封圈19变形时，密封圈19的内部开口的尺寸改变，从而调节要被排放的颗粒材料2的量。
根据本发明的计量装置1的特征在于特别简单的设计，并且它唯一地通过压缩空气操作。因此，在只能获得压缩空气的工业厂房和轨道车辆中，所述计量装置能够以特别简单的方式使用，并且无需采取任何措施以实现将电能供应给计量装置1。这就降低了装配所牵涉的成本和劳力，并且支持将计量装置1也使用于年代较久的轨道车辆中的选择。

Claims (14)

1.一种用于颗粒材料(2)的计量装置(1)，包括壳体(3)，所述壳体(3)能够布置在用于颗粒材料(2)的容器(12)的内部，所述壳体(3)包括用于颗粒材料(2)的至少一个进口(4)以及一出口(5)，所述出口(5)能够借助密封元件(6)封闭，其特征在于，所述至少一个进口(4)以向下倾斜延伸的方式横向地布置在所述壳体(3)上，所述密封元件(6)布置在计量活塞(9)上，所述计量活塞(9)借助弹簧(7)预加载并且能够在压缩空气气缸(8)中轴向地移动，其中在所述压缩空气气缸(8)上设置压缩空气连接件(10)，使得计量活塞(9)能够借助压缩空气抵抗弹簧(7)移动并且所述出口(5)能被打开，并且所述弹簧(7)具有至少两阶段设计，使得通过改变压缩空气的压力，计量活塞(9)的冲程(Δx)能够至少以两个阶段变化，并且提供用于调节所述计量活塞(9)的最大冲程(Δxmax)的调节装置(13)，并且在所述出口(5)的区域中布置有由尺寸稳定材料制成的衬套(11)。
2.根据权利要求1所述的计量装置(1)，其特征在于，所述衬套(11)由高耐磨塑料制成。
3.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，所述密封元件(6)由耐磨弹性材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，所述压缩空气气缸(8)和所述计量活塞(9)被竖直地布置。
5.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，所述调节装置(13)借助调节螺杆(14)形成。
6.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，布置至少两个弹簧(7；7’)。
7.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，可以沿着所述计量活塞(9)的轴线方向调节所述衬套(11)，使得能够改变所述计量活塞(9)的最大冲程(Δxmax)。
8.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，在所述壳体(3)上设置两个相对的进口(4)。
9.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，所述至少一个进口(4)以倾斜向下延伸的方式相对于水平线成30度到40度的角度布置。
10.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，在所述壳体(3)的底侧上设置紧固元件(15)，所述紧固元件(15)用于固定用于输送所述颗粒材料(2)的装置(16)。
11.根据权利要求1或2所述的计量装置(1)，其特征在于，在所述出口(5)中布置有由弹性材料制成的密封圈(19)。
12.根据权利要求11所述的计量装置(1)，其特征在于，提供用于使所述密封圈(19)变形的装置。
13.根据权利要求11所述的计量装置(1)，其特征在于，所述密封圈(19)是O型圈。
14.根据权利要求12所述的计量装置(1)，其特征在于，所述用于使密封圈(19)变形的装置是能靠着所述密封圈(19)旋转的螺纹套管(20)。
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