CN107796677B - 一种旋转溜管式缩分器及煤样制备设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种旋转溜管式缩分器，包括用于供煤流流入的溜管组件和与所述溜管组件相连、用于驱动并控制所述溜管组件作旋转运动的驱动控制装置，以及位于所述溜管组件末端、用于切割从所述溜管组件流出的煤流的割槽出料斗，所述割槽出料斗具有不同取样角度的出料斗。由于均匀的煤流以准确的时间占比经过所述割槽出料斗的上方，可以保证从所述割槽出料斗中获取若干份不同质量的定质量的煤样，有利于提高缩分精密度。本申请还公开一种煤样制备设备，由于煤样可以定质量地获取，有利于提高煤样的制备效率。

Description

一种旋转溜管式缩分器及煤样制备设备

技术领域

本发明涉及煤样制备领域，特别涉及一种旋转溜管式缩分器。本发明还涉及一种煤样制备设备。

背景技术

煤炭作为重要的战略能源，广泛地应用于发电行业、供暖行业和化工行业等等。然而，由于各地区的煤炭成分又千差万别，为了能够准确地控制煤炭用量及其使用场合，通常有必要对采掘的煤炭做进一步的成分检验，自然地，在检验过程中离不开煤样制备设备。一般地，煤样制备设备包括破碎机、缩分器、混匀器、筛分设备和干燥设备等等，将采集的煤样制备成能代表原来煤样特性的分析用煤样。因此，煤样制备设备对应用于各行业的煤炭的检验分析发挥着重要的作用。

缩分器是煤样制备设备的最核心的设备之一，通常用于粒度为13mm阶段制备全水分煤样、6mm阶段存查煤样和3mm阶段分析煤样的缩分，缩分精密度直接决定了煤样制样的代表性。

在现有技术中，缩分器的种类较多，以全自动制样系统中的传统圆盘式缩分器为例，该缩分器通常包括溜管组件、半腔体组件、卸料缩分腔体、缩分调节板、驱动电机和齿轮齿条机构等等。一般地，煤流流入溜管组件后，便均匀地洒向卸料缩分腔体的圆周壁，然后进入设于圆周壁两侧的缩分口；缩分口的大小是由驱动电机驱动的缩分调节板上的齿轮齿条机构运动来实现的，缩分调节板沿中心轴线旋转，缩分口可大可小，以便于实现定质量的缩分煤流。只有缩分过程中各次切割质量均匀，才能保证缩分器的缩分精密度。然而，该缩分器在缩分过程中，煤流通常依靠离心力进入缩分口，使缩分过程存在诸多问题：

一方面，进入缩分口的煤流由于离心力的作用而无法保证进入每个缩分器的煤流的流量是一样的，而且煤样还可能撞击圆周壁导致进入缩分口的不同粒度的煤样发生离析，自然地，在相同时间内，进入各缩分口的煤流质量可能存在差异，影响分析煤样的取样质量和取样粒度分布，难以保证缩分精密度。

另一方面，当进入缩分口的煤流由于水分较大或煤流块度较大时，缩分器的自身水分适应性差，导致缩分口阻塞，甚至引起残煤、漏煤以及交叉污染等缩分问题，使缩分不均匀，缩分精密度差。

因此，现有技术中缩分器存在缩分精密度差的问题。如何解决缩分精密度差的问题，是本领域的技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋转溜管式缩分器，可以提升缩分精密度。本发明的另一目的在于提供一种煤样制备设备，有利于提升煤样制备效率。

其具体方案如下：

本发明提供一种旋转溜管式缩分器，包括用于供煤流流入的溜管组件和与所述溜管组件相连、用于驱动并控制所述溜管组件作旋转运动的驱动控制装置，以及位于所述溜管组件末端、用于切割从所述溜管组件流出的煤流的割槽出料斗，所述割槽出料斗具有不同取样角度的出料斗。

优选地，还包括连接于所述驱动控制装置底部和所述割槽出料斗顶部之间、用于密封所述溜管组件旋转空间的圆桶体。

优选地，所述割槽出料斗包括：

连接于所述圆桶体的底部、用于切割煤流的割槽板；

连接于所述割槽板的底部、用于收集煤流的出料斗。

优选地，还包括位于所述割槽板顶部、用于检测所述溜管组件的旋转起始位置的接近开关，其中，所述接近开关的对称中心与所述溜管组件的对称中心相重合。

优选地，所述出料斗包括存查样出料斗、分析样出料斗和废弃样出料斗。

优选地，还包括连接于所述驱动控制装置底部且位于所述割槽出料斗的中间、用于密封所述溜管组件旋转空间的圆桶体；其中，所述割槽出料斗的不同取样角度的出料斗分别位于所述圆桶体外侧，并各自通过所述圆桶体与所述溜管组件的旋转空间相连通。

优选地，所述圆桶体上设有透视窗，以便于观察缩分过程和检修。

优选地，所述驱动控制装置包括伺服电机和编码器，以便于控制所述溜管组件作旋转运动。

本发明还提供一种煤样制备设备，包括给料装置，还包括如上任一项所述的用于接收所述给料装置提供的煤流的旋转溜管式缩分器。

相对于背景技术，本发明所提供的一种旋转溜管式缩分器，包括用于供煤流流入的溜管组件和用于驱动并控制所述溜管组件作变速或匀速运动的驱动控制装置。由于驱动控制装置除了驱动所述溜管组件旋转以外，还兼具控制所述溜管组件在某一时刻按照设定的速度运动，或变速，或匀速，显然，所述溜管组件可以在某一时间段内作变速或匀速的旋转运动，而且所述溜管组件的速度和时间是人工设定的，是已知的。

又由于本发明还包括位于所述溜管组件末端、用于切割从所述溜管组件流出的煤流的割槽出料斗；所述割槽出料斗具有不同的取样角度的出料斗。当煤流流速均匀时，所述溜管组件在所述驱动控制装置的控制下，煤流以不同的设定旋转速度经过具有不同的取样角度的出料斗上方，一段时间后，不同的取样角度的出料斗便会收集一定质量的煤样，由于所述驱动控制装置不仅可以设定所述溜管组件的旋转速度，同时还可以设定所述溜管组件的旋转时间，根据均匀的煤样流速和经过不同取样角度出料斗的时间，便可确定所述割槽出料斗内各个出料斗的煤样质量，这样，便可以实现定质量缩分煤样，实现所述溜管组件出料经过不同角度取样割槽料斗的准确时间占比。

由于缩分的目的就是在粒度不变的情况下减少质量，定质量缩分可快速、精确地达到检验所需的煤样质量，便解决了煤样质量不准确的问题，同时，也解决了残煤、漏煤等由于缩分器水分适应性差而引起的难题，提高了缩分精密度。另外，定质量缩分不会对缩分煤样粒度产生有选择性偏倚，缩分精密度自然就有所提升。

因此，本发明所提供的旋转溜管式缩分器由于获取煤样的质量偏差和取样偏倚较小，自然能够提升缩分精密度；包含旋转溜管式缩分器的煤样制备设备，由于煤样的缩分可以快速地达到较高精度，缩分精密度高，有利于提升煤样制备效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供旋转溜管式缩分器的结构示意图；

图2为图1中溜管组件和驱动控制装置的结构示意图；

图3为图1中圆桶体的结构示意图；

图4为图1中割槽出料斗的结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式所提供旋转溜管式缩分器的工作结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供旋转溜管式缩分器的结构示意图。

本发明实施例公开了一种旋转溜管式缩分器，在该具体实施例中，旋转溜管式缩分器包括溜管组件1、驱动控制装置2和割槽出料斗3，其中，溜管组件1在竖直方向上穿过驱动控制装置2，割槽出料斗3水平放置于溜管组件1的下方；还包括连接于驱动控制装置2底部和割槽出料斗3顶部之间、用于密封溜管组件1旋转空间的圆桶体4和设于割槽出料斗3上的接近开关5。

请参考图2，为图1中溜管组件和驱动控制装置的结构示意图。

溜管组件1包括入料斗11和溜管12，主要用于供煤流流入。溜管组件1的上方安装有锥形的入料斗11，且入料斗11安装于驱动控制装置2的上方，其底部穿过驱动控制装置2与溜管12相连通。入料斗11通常是由金属钢板焊接而成的上大下小的倒圆锥体，在入料斗11的拐角处通常设有较大半径的倒圆角，以免拐角处存在残煤。溜管12顶部不仅与入料斗11连通，而且还固定于所述驱动控制装置2的底部，以便于在驱动控制装置2带动下作旋转运动，且溜管12的尾端相对于溜管12的中心线向外，且开口向下，使溜管12的旋转平面与割槽出料斗3的割煤平面相平行，以便于切割的煤流在重力作用下落入不同角度的入料斗内。

驱动控制装置2包括伺服电机21、减速器22、小齿轮23、编码器24、回转支承25和支架板26。驱动控制装置2与溜管组件1相连，主要用于驱动并控制溜管组件1作变速或匀速旋转运动。伺服电机21的输出轴与减速器22的输入轴通过联轴器相连并安装于支架板26的底部。减速器22的输出轴穿过支架板26上的通孔与位于支架板26上表面上的小齿轮23相连，使小齿轮23在伺服电机21的带动下进行旋转。编码器24位于小齿轮23的上方，穿过小齿轮23与伺服电机21相连，以便于测量伺服电机21的脉冲数，然后将脉冲数发送至变频器，变频器根据反馈的脉冲信号调整伺服电机21的电压和频率，从而形成闭环控制，以实现控制伺服电机21的输出转速。小齿轮23为普通的直齿圆柱齿轮，其轮齿与回转支承25的外齿圈相啮合。回转支承25的内圈为一个普通圆环，入料斗11的底部穿过内圈中心的通孔与溜管12相连，且内圈底部通过螺栓螺母固定于支架板26的上表面上，使其相对于旋转的溜管12固定不动，以便于固定并支撑入料斗11；在回转支承25的顶部安装有一块用于支撑入料斗11的金属板，该金属板为折弯金属板，其两端分别向下并用螺栓螺母固定在支架板26的上表面；另外，回转支承25内圈的外圆周上安装有能够相对于内圈转动的外齿圈，并在小齿轮23的驱动下带动与之相连的溜管12一起随小齿轮23旋转，从而实现煤流经入料斗11随溜管12一起进行旋转给料，一般地，在回转支撑25的内圈和外圈之间可以安装部分滚珠，以减小内圈与外圈之间的滑动摩擦。支架板26为一块普通的金属薄板，主要用于固定溜管组件1和驱动控制装置2。

请参考图3，图3为图1中圆桶体的结构示意图。

圆桶体4的顶部通过螺栓螺母固定于支架板26下侧，其底部通过螺栓螺母固定于割槽出料斗3的顶部。由于圆桶体4主要用于密封溜管12的旋转空间，以防在工作过程中漏煤或煤样外流。此外，圆桶体4的内腔体积要略大于溜管12的旋转空间，同时为了保证从溜管12尾部流出的煤流能完全落入割槽出料斗3中，圆桶体4的底部截面面积与割槽出料斗3的切割面积大致相同，这样，不仅可以节省材料、减小浪费，而且还可以避免煤流撞击圆桶体4的内壁，影响缩分精密度。一般地，圆桶体4采用不锈钢金属材料。在圆桶体4上设有透视窗，透视窗一般由透明材料，如塑料板或玻璃等材料构成，以方便操作人员观察煤样的缩分过程和检修。为了防止在安装伺服电机21时发生装配干涉，圆桶体4与伺服电机21接触的外表面可以为平面，当然，可以根据伺服电机21的具体型号及圆桶体4的结构，可以忽略该设计。当然，圆桶体4的截面形状也可以是其他形状，但是优选圆形截面，但无论何种截面，都要保证旋转下落的煤流不与圆桶体的内壁发生碰撞。

请参考图4，图4为图1中割槽出料斗的结构示意图。

割槽出料斗3位于溜管12的末端，通常具有不同取样角度的出料斗，主要用于切割从溜管12末端流出的煤流。割槽出料斗3包括连接于圆桶体4底板的割槽板31和连接于割槽板31底部的出料斗32，出料斗32包括若干个不同取样角度的出料斗。在该具体实施例中，割槽板31是一块中心具有通孔的方形金属板，主要用于切割煤流。出料斗32包括分析样出料斗321、存查样出料斗322和废弃样出料斗323，主要用于收集煤流。由于出料斗32上不同角度的取样口以不同时间占比获得不同质量的取样，所以分析样出料斗321的顶部截面通常是夹角为30°的扇形，存查样出料斗322的顶部截面通常是夹角为150°的扇形，废弃样出料斗323的顶部截面通常是夹角为180°的半圆弧。一般地，将割槽板31和出料斗32焊接在一起，同时，在各个出料斗的拐角处或连接处均采用有较大圆弧半径的倒圆角进行过渡，以便于煤流从出料斗32中顺利流出，以防粘煤、残煤。当然，出料斗32的个数还可以有多个，且每个出料斗的大小也可以作相应地调整，均能够实现本发明的目的。

接近开关5位于割槽板31上，其对称中心与溜管12的对称中心相重合，在该具体实施例中，还与割槽板31的对称中心重合，以便于方便检测溜管12旋转起始位置，该位置一般称为零位置，保证溜管12每次都从零位置开始旋转。

此外，本发明还包括用于控制驱动控制装置2的控制系统，以便于驱动控制装置2能够按照控制系统给予的设定速度和设定时间经过割槽出料斗3的各个出料斗的上方，以便各个出料斗可以定质量、定比例地缩分煤样。

请参考图5，图5为本发明一种具体实施方式所提供旋转溜管式缩分器的工作结构示意图。

本发明实施例所提供的一种旋转溜管式缩分器的工作原理如下：

通过驱动控制装置2中的减速器22在伺服电机21的带动下驱动小齿轮23进行逆时针旋转，然后小齿轮23带动与之啮合的回转支承25的外齿圈进行逆时针旋转，使连接在回转支承25外圈上的溜管12以圆桶体4和割槽出料斗3的中心轴线进行逆时针旋转；同时，当均匀的煤流从匀速流入至入料斗11中时，进入溜管12并随溜管12一起逆时针旋转向割槽出料斗3供料；由于割槽出料斗3相对于溜管12静止不动，故从溜管12末端流出的煤流被割槽出料斗3上具有不同取样角度的分析样出料斗321、存查样出料斗322和废弃样出料斗323切割，以便取样。

由于编码器24可以将伺服电机21的角位移信号转化为电信号后，再将相关电信号转化为脉冲信号，与之相连的变频器接收到编码器24发送的脉冲信号后，调整伺服电机21的电压和频率，从而调整伺服电机的21的转速，以便控制溜管12作变速旋转运动，控制溜管12和煤流在具有不同取样角度的出料斗上切割时间或停留时间，实现煤流进入割槽板31底部的不同角度的出料斗以不同时间占比获得不同质量的煤样，从根本上实现了任意定质量的多份缩分取样。具体地，由于各个出料斗的角度的不同，为保证均匀煤流经过分析样出料斗321的准确时间占比，溜管12在经过分析样出料斗321上方时的速度与经过存查样出料斗322和废弃样出料斗323的上方的速度不同，而旋转时间已定，故便可轻易地获取定质量的分析煤样。

当然，编码器24也可以将接收到的伺服电机21发送的电信号后，将电信号转化为脉冲信号，与之相连的变频器接收到编码器24发送的脉冲信号后，调整伺服电机21的电压和频率恒定不变，从而调整伺服电机的21匀速转动，以便控制溜管12作匀速旋转运动，控制溜管12和煤流的切割时间，结合既定的旋转速度，也可以实现煤流进入割槽板31底部的不同角度的出料斗以不同时间占比获得不同质量的煤样。

综上所述，本发明具体实施例所提供的一种旋转溜管式缩分器，包括溜管12、驱动控制装置2和割槽出料斗3，溜管12在驱动控制装置2的控制下作变速或匀速旋转运动，是溜管12以设定的速度和时间经过割槽出料斗3的不同角度的出料斗上方；又由于煤样的流速均匀，故可以以准确的不同时间占比获得不同质量的煤样，以实现定质量获取煤样，可以精确控制煤样粒度与质量之间的关系，有利于提高缩分精密度。

当然，可以对上述具体实施例中的旋转溜管式缩分器进行若干进一步的改进。

本发明的另一具体实施例所述提供的旋转溜管式缩分器，在上述具体实施例的基础上，将割槽出料斗设在圆桶体的外侧，并保证圆桶体内的溜管旋转空间与割槽出料斗的各个出料斗相通，这样，溜管便可向圆桶体四周供料。各个出料斗以不同夹角焊接于圆桶体的四周，相应地，溜管末端相对于其中心线依旧向外，但是溜管的开口必须向上，以便保证煤流能够进入割槽出料斗内。

因此，本发明的第二种具体实施例中的溜管在伺服电机和编码器的控制下仍可以作变速或匀速旋转运动，也可以以准确的时间占比获得准确的质量，仍能够保证定质量地获取煤样，仍有助于提升缩分精密度。

本发明还提供了一种煤样制备设备，包括给料装置，还包括如上述的用于接收所述给料装置提供的煤流的旋转溜管式缩分器，由于所述旋转溜管式缩分器可以按设定的时间获取定质量的煤样，自然可以有效地提高煤样制备效率。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的旋转溜管式缩分器和煤样制备设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种旋转溜管式缩分器，其特征在于，包括用于供煤流流入的溜管组件和与所述溜管组件相连、用于驱动并控制所述溜管组件作旋转运动的驱动控制装置，以及位于所述溜管组件末端、用于切割从所述溜管组件流出的煤流的割槽出料斗，连接于所述驱动控制装置底部和所述割槽出料斗顶部之间以用于密封所述溜管组件旋转空间的圆桶体及用于检测所述溜管组件的旋转起始位置的接近开关，所述接近开关的对称中心与所述溜管组件的对称中心相重合；

所述驱动控制装置包括伺服电机和编码器，以使变频器根据所述编码器反馈的脉冲信号调整所述伺服电机的电压和频率以闭环控制所述伺服电机的输出转速；

所述溜管组件在竖直方向上穿过驱动控制装置；所述割槽出料斗水平放置于所述溜管组件的下方；所述割槽出料斗具有不同取样角度的出料斗；所述割槽出料斗包括连接于所述圆桶体的底部、用于切割煤流的割槽板及连接于所述割槽板的底部、用于收集煤流的出料斗，所述接近开关位于所述割槽板顶部；

所述割槽出料斗的不同取样角度的出料斗分别位于所述圆桶体外侧，并各自通过所述圆桶体与所述溜管组件的旋转空间相连通；

所述溜管组件包括相互连通的入料斗和溜管，所述入料斗设于所述驱动控制装置上方，所述入料斗的底部穿过所述驱动控制装置后与所述溜管相连通，所述溜管固设于所述驱动控制装置底部并随所述驱动控制装置同步转动，所述溜管的尾端相对于其中心线向外且开口向下；所述出料斗包括存查样出料斗、分析样出料斗和废弃样出料斗；所述编码器将所述伺服电机的角位移信号转化为电信号后，再将所述电信号转化为脉冲信号，与之相连的所述变频器接收到所述编码器发送的脉冲信号后，调整所述伺服电机的电压和频率，从而调整所述伺服电机的转速，以控制所述溜管作变速旋转运动，控制所述溜管和煤流在具有不同取样角度的所述出料斗上切割时间或停留时间，实现煤流进入所述割槽板底部的不同角度的所述出料斗以不同时间占比获得不同质量的煤样。

2.根据权利要求1所述的旋转溜管式缩分器，其特征在于，所述圆桶体上设有透视窗，以便于观察缩分过程和检修。

3.一种煤样制备设备，包括给料装置，其特征在于，还包括如权利要求1至2任一项所述的旋转溜管式缩分器，所述旋转溜管式缩分器用于接收所述给料装置提供的煤流。

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