CN112729952A - 一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,包括安装法兰、电机连接轴、旋转轴、齿轮连接管、棘齿管和夹爪机构,安装法兰焊接在煤粉管道上,电机连接轴和旋转轴相互垂直地插装在安装法兰内部;旋转轴内设有L型煤粉通道,煤粉通道与煤粉引出管连通;齿轮连接管固定在旋转轴上,齿轮连接管远端与棘齿管连接,齿轮连接管内的煤粉导管、棘齿管均与煤粉导管连通;夹爪机构设在安装法兰的顶部。本发明能够实现长期在线等截面圆自动旋转取样,取样代表性好。不取样时可折向减少磨损,通过电机控制自动化程度高,同时结构简单,运行操作方便,适用于市面上大多数煤粉管道取样,提高取样效率,降低取样误差,有助于提高煤粉细度检测的准确性。

Description

一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪
技术领域
本发明涉及一种气力输粉管道的粉料取样装置,尤其是一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪。
背景技术
火力发电厂的锅炉燃料都是将煤块用磨煤机磨成煤粉,经过热风送入炉膛进行燃烧。而磨煤机制粉存在一个经济细度问题,针对不同的煤质需要改变磨煤机磨制的煤粉细度值,火电厂一般需要用孔径为90um和200um的筛子来检测筛上煤粉重量占整个煤粉样的重量比,分别标记为R90、R200值,通过这两种细度值能够基本了解磨煤机运行工况,并根据这些指标控制磨煤机的运行参数,从而达到经济燃烧的目的。现有煤粉细度的检测一般都是采用人工取样的方式,从每个输粉管道上用煤粉取样器采集一定量的煤粉样品,送到实验室进行离线筛分检测,煤粉细度检测准确与否关键在于所取煤粉样是否具有代表性。
传统的磨煤机煤粉取样方法是从煤粉管道的一个直径方向(大多电厂采用的方法),或者按照美国ASME规定的在同一管道截面的两个相互垂直直径方向上抽取煤粉样品。然而煤粉属于气固两相流传输,煤粉在管道截面上的分布无法均匀,特别是由于管道走向改变等因素,煤粉在流动方向上发生偏转,会出现所谓“拧绳”现象,在管道截面上表现为局部区域形成高浓度煤粉流,若采用上述取样方法则难以采集到具有真实代表性的样品。为了解决上述问题,ISO9931国际标准规定了一种取样方法:将管道横截面划分成4个等截面圆环,再将这4个等截面圆环均分成64等分,取样仪的取样吸嘴分时在这64个取样点上进行取样,且每一个取样点的取样时间相同,由于采用这种覆盖整个截面的等面积取样,可以取得较好的取样代表性。
专利200920235377.X一种电动旋转式煤粉取样枪,该专利公开了一种根据IS9931取样标准原理,将标准中的手动旋转设计成了由程序控制的电动控制旋转取样枪,减少了人工旋转的时间误差,具有较强的取样代表性。由于输粉管道内的煤粉流速较高,一般在20-30m/s,而煤粉浓度一般在300-500g/m3,对插入管道内的取样枪会造成较为严重的冲刷磨损,因此,电动旋转式煤粉取样枪只适合短时间使用,而不适合长期安装在煤粉管道上使用。
专利201720633320.X旋转式煤粉取样装置,该专利公开了一种取样装置属于手动煤粉取样装置,通过手柄操作使取样管与煤粉管道的中心轴在0度与90度之间旋转,不取样时取样管隐藏在机壳里,取样时取样管与煤粉流速方向垂直,该专利技术解决了在线煤粉取样管的磨损问题。但是该专利技术在煤粉管道截面的一条线上进行多点取样,取样代表性较差。
专利201220334749.6等速连续煤粉取样装置,该专利公开了一种固定安装在煤粉管道上的等速煤粉取样装置,在煤粉管道的一个直径方向固定一根取样管,取样管迎风面开设多个取样孔进行取样。该专利技术在煤粉管道截面的一条线上进行多点取样,取样代表性较差。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,实现长期在线等截面圆自动旋转取样,克服了现有在线煤粉取样仪代表性差、易磨损、自动化程度不足等问题。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,包括安装法兰、电机连接轴、旋转轴、齿轮连接管、棘齿管和夹爪机构,所述安装法兰焊接在煤粉管道上,且煤粉管道的相应位置上开有矩形孔,使煤粉管道的内部与安装法兰的内腔连通;电机连接轴和旋转轴相互垂直地插装在安装法兰内部,其中,电机连接轴的一端与电机连接,所述电机安装在安装法兰的外侧面,电机连接轴的另一端架设在安装法兰内腔中的煤粉管道外壁,电机连接轴上固定有主动齿轮;旋转轴的一端与气动球阀连接,所述气动球阀安装在安装法兰的外侧面,旋转轴内设有L型的煤粉通道,所述煤粉通道的一端与煤粉引出管连通;齿轮连接管的一端固定在旋转轴上,齿轮连接管内贯穿式设有煤粉导管,煤粉导管的一端与旋转轴内的煤粉通道另一端连通;齿轮连接管的另一端与棘齿管连接,棘齿管与煤粉导管的另一端连通;齿轮连接管上固定有从动轮和轴承,所述从动轮的工作位置与主动齿轮相啮合,所述从动轮的工作位置指的是齿轮连接管与煤粉流向垂直时从动轮所在的位置;夹爪机构设在安装法兰的顶部,其顶部与电机连接,所述电机安装在安装法兰的外顶面,其底部设有夹板,所述夹板所在的位置与轴承的工作位置相对应,所述轴承的工作位置指的是齿轮连接管与煤粉流向垂直时轴承所在的位置。
进一步的,本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,所述棘齿管包括取样管、锥齿轮、齿轮箱、锥齿轮和固定轴,固定轴卡装在齿轮箱的远端侧面,所述固定轴内设有L型空腔;锥齿轮和锥齿轮分别卡装在齿轮箱的顶面和近端侧面,其头部分别与所述L型空腔的两端连接,且锥齿轮和锥齿轮相啮合;取样管垂直插装在锥齿轮的侧壁并与所述L型空腔连通,齿轮连接管插装在锥齿轮内并与所述L型空腔连通。
进一步的,本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,其特征在于,所述取样管面向煤粉方向设置有四个取样嘴,所述四个取样嘴的间距依次为0.395D、0.468D、307D、0.177D,D表示煤粉管道的直径,所述四个取样嘴旋转一周形成的四个圆分别处于煤粉管道的四个等截面圆上。
进一步的,本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,所述锥齿轮和锥齿轮均为中空伞齿轮。
进一步的,本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,所述安装法兰为半封闭式腔体结构。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1、本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,不取样时可折向减少磨损,能够适应长期在线运行,且通过等截面圆多点取样代表性好,通过电机控制自动化程度高。
2、本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪结构简单,运行操作方便,适用于市面上大多数煤粉管道取样。
3、本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪能够提高取样效率,降低取样误差,有助于提高煤粉细度检测的准确性。
附图说明
图1是本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪的主视图。
图2是本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪的俯视图。
图3是图1的B-B截面图。
图4是本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪的棘齿管藏在安装法兰内的状态。
图5是本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪的棘齿管结构示意图。
图6是本发明的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪的取样管结构示意图。
附图标记含义:1:煤粉管道,2:棘齿管,2-1:取样管,2-2:锥齿轮、2-3:齿轮箱、2-4:锥齿轮,2-5:固定轴,3:电机,4:夹爪机构,5:主动齿轮,6:安装法兰,7:电机,8:电机连接轴,9:从动轮,10:轴承,11:气动球阀,12:旋转轴,13:煤粉引出管,14:煤粉导管,15:齿轮连接管。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,如图1、图2所示,包括安装法兰6、电机连接轴8、旋转轴12、齿轮连接管15、棘齿管2和夹爪机构4,所述安装法兰6为半封闭式腔体结构,所述安装法兰6焊接在煤粉管道1上,且煤粉管道1的相应位置上开有矩形孔,使煤粉管道1的内部与安装法兰6的内腔连通。
电机连接轴8和旋转轴12相互垂直地插装在安装法兰6内部,其中,电机连接轴8的一端与电机7连接,所述电机7安装在安装法兰6的外侧面,电机连接轴8的另一端架设在安装法兰6内腔中的煤粉管道1外壁,电机连接轴8上固定有主动齿轮5。如图3所示,旋转轴12的一端与气动球阀11连接,所述气动球阀11安装在安装法兰6的外侧面,旋转轴12内设有L型的煤粉通道,所述煤粉通道的一端与煤粉引出管13连通。
齿轮连接管15的一端固定在旋转轴12上,齿轮连接管15内贯穿式设有煤粉导管14,煤粉导管14的一端与旋转轴12内的煤粉通道口另一端连通;齿轮连接管15的另一端与棘齿管2连接,棘齿管2与煤粉导管14的另一端连通;齿轮连接管15上固定有从动轮9和轴承10,所述从动轮9的工作位置与主动齿轮5相啮合,所述从动轮9的工作位置指的是齿轮连接管15与煤粉流向垂直时从动轮9所在的位置。
夹爪机构4设在安装法兰6的顶部,其顶部与电机3连接,所述电机3安装在安装法兰6的外顶面,其底部设有夹板,所述夹板所在的位置与轴承10的工作位置相对应,所述轴承10的工作位置指的是齿轮连接管15与煤粉流向垂直时轴承10所在的位置。
如图5、图6所示,所述棘齿管2包括取样管2-1、锥齿轮2-2、齿轮箱2-3、锥齿轮2-4和固定轴2-5,固定轴2-5卡装在齿轮箱2-3的远端侧面,所述固定轴2-5内设有L型空腔;锥齿轮2-2和锥齿轮2-4分别卡装在齿轮箱2-3的顶面和近端侧面,其头部分别与所述L型空腔的两端连接,且锥齿轮2-2和锥齿轮2-4相啮合;取样管2-1垂直插装在锥齿轮2-2的侧壁并与所述L型空腔连通,齿轮连接管15插装在锥齿轮2-4内并与所述L型空腔连通。所述取样管2-1面向煤粉方向设置有四个取样嘴,所述四个取样嘴的间距依次为0.395D、0.468D、307D、0.177D,D表示煤粉管道1的直径,所述四个取样嘴旋转一周所形成的四个圆分别处于煤粉管道1的四个等截面圆上。所述锥齿轮2-2和锥齿轮2-4均为中空伞齿轮。
实施例1
本方案的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪的工作过程如下:
初始状态:齿轮连接管15处于与煤粉管道1平行的状态,并藏于安装法兰6的内腔中,如图4所示。此时各部件不会受到煤粉管道1中煤粉的冲刷,能够保护取样枪部件,延长装置的使用周期。
取样开始:启动气动球阀11,气动球阀11带动旋转轴12旋转,旋转轴12内的煤粉通道与煤粉引出管13孔接通。
旋转轴12内的煤粉通道另一外接口与套在齿轮连接管15内的煤粉导管14一端通过法兰连接相通,同时固定在旋转轴12上的棘齿管2也旋转至与煤粉流向相垂直位置(即取样状态),此时主动齿轮5与从动齿轮9啮合。
启动电机3,通过夹爪机构4上的夹板夹住齿轮连接管15上的轴承10。
启动电机7,通过电机连接轴8使固定在电机连接轴8上的主动齿轮5旋转,带动从动齿轮9传动,使固定在齿轮箱2-3中的锥齿轮2-4同步旋转,同时固定在齿轮箱2-3中与锥齿轮2-4相啮合的锥齿轮2-2实现变向旋转,固定在锥齿轮2-2上的取样管2-1也随之旋转。
取样工作时,取样枪煤粉引出管13还需要连接到旋风分离器入口上,通过负压发生器抽吸旋风分离器的引气口,则煤粉通过棘齿管2上的四个取样嘴进入到煤粉导管14中,然后通过煤粉引出管13进入到旋风分离器中,通过旋风分离器的气固分离作用,将煤粉样品沉降到取样容器中,此部分为常规取样结构,不作详细描述。
取样结束:电机3控制张开夹爪机构4上的夹板,气动球阀11启动,使棘齿管2旋转藏在安装法兰6内,如图4所示,保证棘齿管2在不取样的情况下不被煤粉冲刷磨损,从而延长自动取样装置的使用寿命,长时间保证自动取样装置正常运转。旋转轴12内的煤粉通道口与煤粉引出管13的通道同时关闭。至此完成取样。
以上所述仅是本发明的部分实施方式,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,这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,其特征在于,包括安装法兰(6)、电机连接轴(8)、旋转轴(12)、齿轮连接管(15)、棘齿管(2)和夹爪机构(4),所述安装法兰(6)焊接在煤粉管道(1)上,且煤粉管道(1)的相应位置上开有矩形孔,使煤粉管道(1)的内部与安装法兰(6)的内腔连通;
电机连接轴(8)和旋转轴(12)相互垂直地插装在安装法兰(6)内部,其中,电机连接轴(8)的一端与电机(7)连接,所述电机(7)安装在安装法兰(6)的外侧面,电机连接轴(8)的另一端架设在安装法兰(6)内腔中的煤粉管道(1)外壁,电机连接轴(8)上固定有主动齿轮(5);旋转轴(12)的一端与气动球阀(11)连接,所述气动球阀(11)安装在安装法兰(6)的外侧面,旋转轴(12)内设有L型的煤粉通道,所述煤粉通道的一端与煤粉引出管(13)连通;
齿轮连接管(15)的一端固定在旋转轴(12)上,齿轮连接管(15)内贯穿式设有煤粉导管(14),煤粉导管(14)的一端与所述煤粉通道的另一端连通;齿轮连接管(15)的另一端与棘齿管(2)连接,棘齿管(2)与煤粉导管(14)的另一端连通;齿轮连接管(15)上固定有从动轮(9)和轴承(10),所述从动轮(9)的工作位置与主动齿轮(5)相啮合,所述从动轮(9)的工作位置指的是齿轮连接管(15)与煤粉流向垂直时从动轮(9)所在的位置;
夹爪机构(4)设在安装法兰(6)的顶部,其顶部与电机(3)连接,所述电机(3)安装在安装法兰(6)的外顶面,其底部设有夹板,所述夹板所在的位置与轴承(10)的工作位置相对应,所述轴承(10)的工作位置指的是齿轮连接管(15)与煤粉流向垂直时轴承(10)所在的位置。
2.根据权利要求1所述的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,其特征在于,所述棘齿管(2)包括取样管(2-1)、锥齿轮(2-2)、齿轮箱(2-3)、锥齿轮(2-4)和固定轴(2-5),固定轴(2-5)卡装在齿轮箱(2-3)的远端侧面,所述固定轴(2-5)内设有L型空腔;锥齿轮(2-2)和锥齿轮(2-4)分别卡装在齿轮箱(2-3)的顶面和近端侧面,其头部分别与所述L型空腔的两端连接,且锥齿轮(2-2)和锥齿轮(2-4)相啮合;取样管(2-1)垂直插装在锥齿轮(2-2)的侧壁并与所述L型空腔连通,齿轮连接管(15)插装在锥齿轮(2-4)内并与所述L型空腔连通。
3.根据权利要求2所述的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,其特征在于,所述取样管(2-1)面向煤粉方向设置有四个取样嘴,所述四个取样嘴的间距依次为0.395D、0.468D、0.307D、0.177D,D表示煤粉管道(1)的直径,所述四个取样嘴旋转一周形成的四个圆分别处于煤粉管道(1)的四个等截面圆上。
4.根据权利要求2所述的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,其特征在于,所述锥齿轮(2-2)和锥齿轮(2-4)均为中空伞齿轮。
5.根据权利要求1所述的可折向的等截面圆自动煤粉取样枪,其特征在于,所述安装法兰(6)为半封闭式腔体结构。
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