CN112024454A - 煤炭自动分拣装置 - Google Patents

煤炭自动分拣装置 Download PDF

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CN112024454A CN202010735826.8A CN202010735826A CN112024454A CN 112024454 A CN112024454 A CN 112024454A CN 202010735826 A CN202010735826 A CN 202010735826A CN 112024454 A CN112024454 A CN 112024454A
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陆永健
周长明
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Abstract

本发明公开了一种煤炭自动分拣装置，包括第一输送单元将煤炭和矸石混合原料输送至识别单元；识别单元实时识别在第二输送单元上移动煤炭或矸石的位置和尺寸；第二输送单元穿过识别单元，其输入端设有机械排队机构；机械排队机构避免煤炭和矸石发生堆叠；分拣组合装置设置在第二输送单元末端下方，其受识别单元控制沿第二输送单元输送方向做往复伸缩移动；当分拣组合装置在竖直方向伸出第二输送单元末端时，其能将第二输送单元末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元末端；当分拣组合装置复位时，第二输送单元末端落下的煤炭或矸石依靠重力直接落入第二输送单元末端下方。本发明相对现有技术占地面积小，能对煤炭和矸石进行准确快速的识别和分拣。

Description

煤炭自动分拣装置
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是涉及一种用于煤炭生产中将煤炭和矸石自动进行分拣的煤炭自动分拣装置。
背景技术
从第一次工业革命起，煤炭在人类能源中一直扮演重要角色。煤炭的消耗在一次能源中的占比仍高达27.2％。这意味着，在现有的能源模式下，人将长期从事煤炭开采工作。在煤的开采过程中，会不可避免的掺入热值低或不可燃烧的石头。它不仅降低煤的燃烧效率，而且会增加对空气的污染(矸石含有重金属)。因此将矸石从煤中分离是煤炭开采的提高出煤率的重要一环。
煤和矸石的高效自动化分离一直是煤炭行业所期望的，但实现煤矸石的检测一直停留在比较传统的人工拣选和机械选、风选、浮选(小颗粒)，不仅效率低下，对拣选人员和设备的耐久性都造成了巨大的伤害和考验。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种相对现有技术占地面积小，能对煤炭和矸石进行快速准确识别和分拣的煤炭自动分拣装置。本发明所述多根/多个是指三个及以上。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于煤炭和矸石分拣的煤炭自动分拣装置，包括：
第一输送单元，其用于将煤炭和矸石混合原料输送至识别单元；
识别单元，其用于实时识别在第二输送单元上移动煤炭或矸石的位置和尺寸；
第二输送单元，其穿过识别单元，其输入端设有机械排队机构；
机械排队机构，其用于避免煤炭和矸石发生堆叠；
分拣组合装置，其设置在第二输送单元末端下方，其受识别单元控制沿第二输送单元输送方向做往复伸缩移动，其能将同时到达第二输送单元末端不同位置的煤炭或矸石推离第二输送单元末端；
当分拣组合装置在竖直方向伸出第二输送单元末端时，其能将第二输送单元末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元末端；
当分拣组合装置复位时，第二输送单元末端落下的煤炭或矸石依靠重力直接落入第二输送单元末端下方。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，还包括：
第一仓，其设置在第二输送单元末端下方，其用于接收分拣组合装置复位时依靠重力直接落下煤炭或矸石；
第二仓，其与第一仓相邻并列排布，其设置相对第一仓远离第二输送单元末端的方向，其用于接收被分拣组合装置伸出时推离第二输送单元末端的煤炭或矸石；
第三输送单元，其设置在第一仓下方，其用于将第一仓内的煤炭或矸石输送至第一方向；
第四输送单元，其设置在第二仓下方，其用于将第一仓内的煤炭或矸石输送至第二方向。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，所述分拣组合装置，包括：
驱动器，其能受识别单元控制分别推动各可调节移动单元做水平直线运动，其能分别推动各可调节移动单元靠近第二输送单元末端，并在竖直方向上伸出第二输送单元末端；
多个可调节移动单元，其初始位置在竖直方向上位于第二输送单元末端内且与第二输送单元末端存在预设间隙；优选，多个可调节移动单元水平并列排布；
当可调节移动单元靠近第二输送单元末端时，其能将自第二输送单元末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元末端落入第二仓；
当可调节移动单元复位时，煤炭或矸石直接由第二输送单元末端依靠重力直接落入下方的第一仓。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，各可调节移动单元能根据煤炭或矸石的尺寸以及到达第二输送单元末端时的位置同时分别动作或同时组合动作。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，同时分别动作或同时组合动作的可调节移动单元与煤炭或矸石接触面的面积大于煤炭或矸石任意一面的面积。保证可调节移动单元与煤炭或矸石充分接触，推离煤炭或矸石时避免方向偏移。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，可调节移动单元是输送皮带。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，输送皮带与水平方向形成有可调节预设夹角，该输送皮带的传输速度可调节。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，可调节移动单元，包括：
移动托板模组，其通过底部的滚轮安装于底座支撑模组的导轨上；
直线模组，其与底座支撑模组的导轨固定在同一个支撑面上，直线模组还通过柔性连接连移动托板模组；
角度调节模组，其一端固定在底座支撑模组上，另一端连接底座支撑模组的导轨支撑面；
其中，驱动器推动直线模组，直线模组带动移动托板模组伸出第二输送单元末端，停靠煤炭或矸石落下位置。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，识别装置通过X-Ray成像得到黑白对比图像实时获取煤炭或矸石的位置和尺寸，通过煤炭和矸石的不同密度识别煤炭和矸石。
可选择的，进一步改进所述的煤炭自动分拣装置，识别装置根据煤炭或矸石的在第二输送单元上的实时位置和尺寸，控制各可调节移动单元在竖直方向上是否伸出第二输送单元末端。
本发明至少能实现以下技术效果：
1、通过X-Ray成像密度区分识别煤炭和矸石，能提高分拣准确性和分拣的效率。
2、通过并行分拣，使设备适用于狭小空间作业，提高产品适用性。
3、本发明的识别装置、第二输送单元和分拣组合装置在上下布置，能进一步缩短分拣装置整体长度，根据节省占地面积。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明第一实施结构示意图一。
图2是本发明第一实施结构示意图二。
图3是本发明第二实施结构示意图。
图4是本发明第三实施结构示意图。
图5是本发明第四实施结构示意图一。
图6是本发明第四实施结构示意图二。
附图标记说明
煤炭和矸石混合原料A
分拣出的煤炭堆A1
分拣出的矸石堆A2
第一方向B
第二方向C
第一输送单元1
识别单元2
第二输送单元3
机械排队机构3.1
弹性/柔性梳齿3.2
分拣组合装置4
驱动器4.1
可调节移动单元可4.2
移动托板模组4.3
底座支撑模组4.4
角度调节模组4.5
直线模组4.6
第一仓5
第二仓6
第三输送单元7
第四输送单元8。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
第一实施例，如图1、2所示，本发明提供一种用于煤炭和矸石分拣的煤炭自动分拣装置，包括：
第一输送单元1，其用于将煤炭和矸石混合原料A输送至识别单元2；
识别单元2，其用于实时识别在第二输送单元3上移动煤炭或矸石的位置和尺寸；
第二输送单元3，其穿过识别单元2，其输入端设有机械排队机构3.1；
机械排队机构3.1，其用于避免煤炭和矸石发生堆叠；
分拣组合装置4，其设置在第二输送单元3末端下方，其受识别单元2控制沿第二输送单元3输送方向做往复伸缩移动，其能将位于不同位置同时到达第二输送单元3末端的煤炭或矸石推离第二输送单元3末端；
当分拣组合装置4在竖直方向伸出第二输送单元3末端时，其能将第二输送单元3末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元3末端；
当分拣组合装置4复位时，第二输送单元3末端落下的煤炭或矸石依靠重力直接落入第二输送单元3末端下方；
对于识别单元进一步说明,识别单元的X-Ray光源设置在第二输送单元下方，成像及检测装置设置在第二输送单元上方，根据煤炭和矸石的密度不同进行识别区分，X-Ray穿透过程中被吸收的量不同，成像获得黑白对比的图像，通过图像差异识别出煤炭和矸石的实时位置和尺寸。
识别单元根据识别出煤炭和矸石的实时位置和尺寸，识别单元控制煤炭或矸石靠近或达到第二输送单元末端相应位置的分拣组合装置伸出或复位。
对于机械排队机构3.1，可以选择具有是柔性/弹性梳齿3.2的梳状挡规，当煤炭和矸石发生堆叠经过梳状挡规时，柔性/弹性的梳齿将堆叠煤炭和矸石分开，然后柔性/弹性的梳齿复位。相应的，可以调整梳齿的宽度，较宽的梳齿有利于煤炭和矸石在第二输送单元上彼此分开，有利于提供识别单元的识别准确性。
应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。此外，还应当理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述不同的元件、参数、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、参数、组件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、参数、组件、区域、层或部分与另一个元件、参数、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离根据本发明的示例性实施例的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、参数、组件、区域、层或部分也可以被称作第二元件、参数、组件、区域、层或部分。
第二实施例，如图3所示，本发明提供一种用于煤炭和矸石分拣的煤炭自动分拣装置，包括：
第一输送单元1，其用于将煤炭和矸石混合原料A输送至识别单元2；
识别单元2，其用于实时识别在第二输送单元3上移动煤炭或矸石的位置和尺寸；
第二输送单元3，其穿过识别单元2，其输入端设有机械排队机构3.1；
机械排队机构3.1，其用于避免煤炭和矸石发生堆叠；
分拣组合装置4，其设置在第二输送单元3末端下方，其受识别单元2控制沿第二输送单元3输送方向做往复伸缩移动，其能将位于不同位置同时到达第二输送单元3末端的煤炭或矸石推离第二输送单元3末端；
当分拣组合装置4在竖直方向伸出第二输送单元3末端时，其能将第二输送单元3末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元3末端；
当分拣组合装置4复位时，第二输送单元3末端落下的煤炭或矸石依靠重力直接落入第二输送单元3末端下方；
第一仓5，其设置在第二输送单元4末端下方，其用于接收分拣组合装置复位时依靠重力直接落下煤炭或矸石；
第二仓6，其与第一仓5相邻并列排布，其设置相对第一仓5远离第二输送单元3 末端的方向，其用于接收被分拣组合装置伸出时推离第二输送单元3末端的煤炭或矸石；
第三输送单元7，其设置在第一仓5下方，其用于将第一仓5内的煤炭或矸石输送至第一方向B；
第四输送单元8，其设置在第二仓6下方，其用于将第一仓5内的煤炭或矸石输送至第二方向C；
其中，第一方向B和第二方向C是相反方向，第一～第二输送单元可以选择采用输送皮带。
第三实施例，如图4所示，本发明提供一种用于煤炭和矸石分拣的煤炭自动分拣装置，其在上述第一或第二实施例上进行进一步改进，相同的部分不再累述，仅描述改进的部分包括：
所述分拣组合装置，包括：驱动器4.1，其能受识别单元2控制分别推动各可调节移动单元4.2做水平直线运动，其能分别推动各可调节移动单元4.2靠近第二输送单元 3末端，并在竖直方向上伸出第二输送单元3末端；
多个可调节移动单元4.2，其初始位置在竖直方向上位于第二输送单元3末端内且与第二输送单元3末端存在预设间隙；优选，多个可调节移动单元4.2水平并列排布；各可调节移动单元4.2能根据煤炭或矸石的尺寸以及到达第二输送单元3末端时的位置同时分别动作或同时组合动作；同时分别动作或同时组合动作的可调节移动单元4.2与煤炭或矸石接触面的面积大于煤炭或矸石任意一面的面积。保证可调节移动单元与煤炭或矸石充分接触，推离煤炭或矸石时避免方向偏移。通常煤炭或矸石的尺寸在10mm～ 300mm之间，为避免可以通过调整和标定并预设冗余量的技术手段，保证可调节移动单元同时组合动作所形成接触面的面积大于煤炭或矸石任意一面的面积。
例如，尺寸较大的煤炭或矸石采用单独的可调节移动单元推离可能会造成煤炭或矸石与可调节移动单元仅形成部分接触，造成推离方向的偏移(或仅推离很小距离即翻转滚落)，则可以采用二个以上的相邻可调节移动单元4.2同时伸出，推离煤炭或矸石；
或者，虽然煤炭或矸石尺寸较小(单独的可调节移动单元能适用)，但同时到达第二输送单元3末端时煤炭或矸石位于第二输送单元3上不同位置(不相邻，有间距)，则可以分别驱动不相邻的可调节移动单元同时伸出，推离煤炭或矸石；
再或者，位于不同位置的一块尺寸较大的煤炭或矸石以及一块尺寸较小的煤炭或矸石同时到达第二输送单元3末端；则可以针对尺寸较小的煤炭或矸石单独可调节移动单元，针对尺寸较大的煤炭或矸石组合伸出相邻的可调节移动单元；
当可调节移动单元4.2靠近第二输送单元3末端时，其能将自第二输送单元3末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元3末端落入第二仓6；
当可调节移动单元4.2复位时，煤炭或矸石直接由第二输送单元3末端依靠重力直接落入下方的第一仓5；
可调节移动单元4.2是输送皮带,输送皮带与水平方向形成有可调节预设夹角(例如向下倾斜)，该输送皮带的传输速度可调节。
第四实施例，如图5、6所示，本发明提供一种用于煤炭和矸石分拣的煤炭自动分拣装置，其在上述第一或第二实施例上进行进一步改进，相同的部分不再累述，仅描述改进的部分，所述分拣组合装置，包括：
驱动器4.1，其能受识别单元2控制分别推动各可调节移动单元4.2做水平直线运动，其能分别推动各可调节移动单元4.2靠近第二输送单元3末端，并在竖直方向上伸出第二输送单元3末端；
多个可调节移动单元4.2，其初始位置在竖直方向上位于第二输送单元3末端内且与第二输送单元3末端存在预设间隙；优选，多个可调节移动单元4.2水平并列排布；各可调节移动单元4.2能根据煤炭或矸石的尺寸以及到达第二输送单元3末端时的位置同时分别动作或同时组合动作；同时分别动作或同时组合动作的可调节移动单元4.2与煤炭或矸石接触面的面积大于煤炭或矸石任意一面的面积。保证可调节移动单元与煤炭或矸石充分接触，推离煤炭或矸石时避免方向偏移。通常煤炭或矸石的尺寸在10mm～ 300mm之间，为避免可以通过调整和标定并预设冗余量的技术手段，保证可调节移动单元同时组合动作所形成接触面的面积大于煤炭或矸石任意一面的面积。
例如，尺寸较大的煤炭或矸石采用单独的可调节移动单元推离可能会造成煤炭或矸石与可调节移动单元仅形成部分接触，造成推离方向的偏移(或仅推离很小距离即翻转滚落)，则可以采用二个以上的相邻可调节移动单元4.2同时伸出，推离煤炭或矸石；
或者，虽然煤炭或矸石尺寸较小(单独的可调节移动单元能适用)，但同时到达第二输送单元3末端时煤炭或矸石位于第二输送单元3上不同位置(不相邻，有间距)，则可以分别驱动不相邻的可调节移动单元同时伸出，推离煤炭或矸石；
再或者，位于不同位置的一块尺寸较大的煤炭或矸石以及一块尺寸较小的煤炭或矸石同时到达第二输送单元3末端；则可以针对尺寸较小的煤炭或矸石单独可调节移动单元，针对尺寸较大的煤炭或矸石组合伸出相邻的可调节移动单元；
当可调节移动单元4.2靠近第二输送单元3末端时，其能将自第二输送单元3末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元3末端落入第二仓6；
当可调节移动单元4.2复位时，煤炭或矸石直接由第二输送单元3末端依靠重力直接落入下方的第一仓5；
其中，可调节移动单元4.2，包括：
移动托板模组4.3，其通过底部的滚轮安装于底座支撑模组4.4的导轨上；移动托板模组4.3可以采用移动托杆或机械臂，能够在底座支撑模组4.4的导轨上以一定速度快速移动；
底座支撑模组4.4能调节整个装置的高度以适应不同的运输皮带高度，其上安装有导轨及角度调节模组4.5；
直线模组4.6，其与底座支撑模组4.4的导轨固定在同一个支撑面上，直线模组还4.8通过柔性连接连移动托板模组4.3；直线模组4.6带动移动托板模组进行直线运动，驱动方式不仅局限于气动、亦可齿轨、同步皮带等多方式驱动；
角度调节模组4.5，其一端固定在底座支撑模组4.4上，另一端连接底座支撑模组4.4的导轨支撑面；用来调节移动模组的俯仰角度；
其中，驱动器4.1接收识别装置的矸石识别信号推动直线模组4.6，直线模组4.6带动移动托板模组4.3伸出第二输送单元3末端，停靠煤炭或矸石落下位置。煤炭或矸石落到移动托板模组4.3端部被推离第二输送单元3末端。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤炭自动分拣装置，其用于煤炭和矸石分拣，其特征在于，包括：
第一输送单元，其用于将煤炭和矸石混合原料输送至识别单元；
识别单元，其用于实时识别在第二输送单元上移动煤炭或矸石的位置和尺寸；
第二输送单元，其穿过识别单元，其输入端设有机械排队机构；
机械排队机构，其用于避免煤炭和矸石发生堆叠；
分拣组合装置，其设置在第二输送单元末端下方，其受识别单元控制沿第二输送单元输送方向做往复伸缩移动，其能将同时到达第二输送单元末端不同位置的煤炭或矸石推离第二输送单元末端；
当分拣组合装置在竖直方向伸出第二输送单元末端时，其能将第二输送单元末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元末端；
当分拣组合装置复位时，第二输送单元末端落下的煤炭或矸石依靠重力直接落入第二输送单元末端下方。
2.如权利要求1所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于，还包括：
第一仓，其设置在第二输送单元末端下方，其用于接收分拣组合装置复位时依靠重力直接落下煤炭或矸石；
第二仓，其与第一仓相邻并列排布，其设置相对第一仓远离第二输送单元末端的方向，其用于接收被分拣组合装置伸出时推离第二输送单元末端的煤炭或矸石；
第三输送单元，其设置在第一仓下方，其用于将第一仓内的煤炭或矸石输送至第一方向；
第四输送单元，其设置在第二仓下方，其用于将第一仓内的煤炭或矸石输送至第二方向。
3.如权利要求2所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于，所述分拣组合装置，包括：
驱动器，其能受识别单元控制分别推动各可调节移动单元做水平直线运动，其能分别推动各可调节移动单元靠近第二输送单元末端，并在竖直方向上伸出第二输送单元末端；
多个可调节移动单元，其初始位置在竖直方向上位于第二输送单元末端内且与第二输送单元末端存在预设间隙；
当可调节移动单元靠近第二输送单元末端时，其能将自第二输送单元末端落下的煤炭或矸石推离第二输送单元末端落入第二仓；
当可调节移动单元复位时，煤炭或矸石直接由第二输送单元末端依靠重力直接落入下方的第一仓。
4.如权利要求3所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于：各可调节移动单元能根据煤炭或矸石的尺寸以及到达第二输送单元末端时的位置同时分别动作或同时组合动作。
5.如权利要求4所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于：同时分别动作或同时组合动作的可调节移动单元与煤炭或矸石接触面的面积大于煤炭或矸石任意一面的面积。
6.如权利要求3所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于：可调节移动单元是输送皮带。
7.如权利要求6所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于：输送皮带与水平方向形成有可调节预设夹角，该输送皮带的传输速度可调节。
8.如权利要求3所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于，可调节移动单元，包括：
移动托板模组，其通过底部的滚轮安装于底座支撑模组的导轨上；
直线模组，其与底座支撑模组的导轨固定在同一个支撑面上，直线模组还通过柔性连接连移动托板模组；
角度调节模组，其一端固定在底座支撑模组上，另一端连接底座支撑模组的导轨支撑面；
其中，驱动器推动直线模组，直线模组带动移动托板模组伸出第二输送单元末端，停靠煤炭或矸石落下位置。
9.如权利要求1-8任意一项所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于：识别装置通过X-Ray成像得到黑白对比图像实时获取煤炭或矸石的位置和尺寸，通过煤炭和矸石的不同密度识别煤炭和矸石。
10.如权利要求9所述的煤炭自动分拣装置，其特征在于：识别装置根据煤炭或矸石的在第二输送单元上的实时位置和尺寸，控制各可调节移动单元在竖直方向上是否伸出第二输送单元末端。
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