CN113210286A - 一种煤矸石分拣生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明属于物料分选技术领域，具体是一种煤矸石分拣生产线。包括煤矸石整列装置、煤矸识别装置以及煤矸石分拣装置，煤矸石整列装置的出口处设置煤矸识别装置和煤矸石分拣装置，煤矸识别装置与煤矸石分拣装置信号连接。本发明解决原煤冲击所带来的整列装置劳损等问题，有利于延长刮板输送机和整列机构寿命、提高工作效率。

Description

一种煤矸石分拣生产线
技术领域
本发明属于物料分选技术领域，具体是一种煤矸石分拣生产线。
背景技术
众所周知，开采出来的原煤中含有煤矸石，如果不分离，直接将煤矸石作为燃料，不仅会降低煤燃烧的质量，而且部分煤矸石含有酸性化学成分，燃烧后会污染空气。但是如果将煤矸石分选出来，进行回收再利用，比如回填矿井、发电以及制备化学用品等等，这样不仅可以很大程度上解决煤矸石的堆积问题，还可以节约资源，保护环境。
国内目前常见的分拣生产线包括，对于小型煤矸石，运用喷气装置选、湿选法等筛选煤矸石，该方法工艺复杂，设备庞大，容易造成环境污染；对于大型煤矸石的分选主要以人工为主，还有利用机械臂等进行分拣，该方法设备昂贵，工作环境恶劣分拣效率低；对于中型煤矸石高效筛选的生产线，目前还是空白。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种煤矸石分拣生产线。
本发明采取以下技术方案：一种煤矸石分拣生产线，包括煤矸石整列装置、煤矸识别装置以及煤矸石分拣装置，煤矸石整列装置的出口处设置煤矸识别装置和煤矸石分拣装置，煤矸识别装置与煤矸石分拣装置信号连接。
进一步的，煤矸石整列装置包括皮带输送机，皮带输送机两侧设置有挡板，皮带输送机上设置有两排整列机构，整列机构前端为向内侧凹型的劣弧弓形三棱锥头部，后端为向内凹型的劣弧弓形侧面三棱柱，整列机构上方设置有与架体固定且横向设置的连接杆，连接杆上设置有两组固定槽，固定槽内安装有夹片，每一个夹片分别通过连接螺栓与不同的U型夹板固定，相邻两个U型夹板之间设置有夹杆，夹杆下端与一侧的整列机构中部固定。
进一步的，煤矸石整列装置包括排列三角块、排列隔板、支撑横梁、连接块和传送带，传送带两端均设置有支撑横梁，两端的支撑横梁之间设置有若干排列隔板，排列隔板通过连接块与支撑横梁固定，排列隔板位于传送带上方，若干排列隔板形成位于传送带的通道，通道两侧设置有若干组排列三角块。
进一步的，煤矸石分拣装置包括固定在地面上的地面固定支柱，地面固定支柱顶部通过旋转轴与摆动块铰接连接，摆动块一侧通过球铰链与气缸连接，初始状态时，摆动块与竖直方向成45°，气缸与煤矸识别装置通过电磁阀信号连接。
进一步的，煤矸石分拣装置包括设置在采煤机抛煤落点处的三角块，三角块左右两侧为弧形曲面，三角块底部通过旋转轴铰接连接在底座上，底座两侧分别设置有圆孔，底座下部两侧分别用螺栓固定有弹簧放置体和气缸放置体，弹簧放置体内设置有弹簧导杆，弹簧导杆上套有弹簧，弹簧穿过底座一侧的圆孔支撑在三角块底部一侧，气缸放置体内设置有气缸，气缸顶部穿过底座另一侧的圆孔支撑在三角块底部另一侧，气缸通过气泵供气，气泵与煤矸识别装置通过电磁阀信号连接。
煤矸石识别装置是一种基于机器视觉的煤矸智能识别系统，在运输过程中通过工业相机进行图像采集，由上位机实时处理煤和矸石图像并进行信息提取，其特征信息用于分类识别，位置信息则用来确定信号发送的延迟时间，最终由执行机构实现精准的打击分离。
与现有技术相比，本发明自动分炼煤矸石，采用不同的煤矸石整列装置和煤矸石分拣装置，解决原煤冲击所带来的整列装置劳损等问题，有利于延长刮板输送机和整列机构寿命、提高工作效率，降低所需成本，提高利润，可以在生产实践中广泛地被使用。
附图说明
图1为本发明生产线示意图之一；
图2为本发明生产线示意图之二；
图3为煤矸石整列装置实施方式一的整体结构示意图；
图4为煤矸石整列装置实施方式一的局部结构示意图；
图5为煤矸石整列装置实施方式二的整体结构示意图；
图6为煤矸石整列装置实施方式二的整体结构主视图；
图7为煤矸石整列装置实施方式二的整体结构俯视图；
图8为煤矸石整列装置实施方式二的工作过程图；
图9为煤矸石分拣装置实施方式一的整体结构示意图；
图10为煤矸石分拣装置实施方式二的整体结构示意图；
图11为煤矸石分拣装置实施方式二的主视图全剖视图；
图12为煤矸石分拣装置实施方式二的上部的局部结构示意图；
图13为煤矸石分拣装置实施方式二的下部的局部结构示意图；
图中1-煤矸石整列装置，2-煤矸石分拣装置，3-煤矸识别装置，1.1.1-连接杆，1.1.2-连接螺栓，1.1.3-夹杆，1.1.4-U型夹板，1.1.5-夹片，1.1.6-固定槽，1.1.7-整列机构，1.1.8-皮带输送机，1.1.9-架体，1.1.10-挡板，1.2.1-排列三角块，1.2.2-排列隔板，1.2.3-支撑横梁，1.2.4-连接块，1.2.5-传送带，2.1.1-旋转轴，2.1.2-摆动块，2.1.3-球铰链，2.1.4-地面固定支柱，2.1.5-气缸，2.2.1-三角块，2.2.2-螺栓，2.2.3-弹簧放置体，2.2.5-旋转轴，2.2.6-底座，2.2.7-气缸放置体，2.2.8-弹簧导杆，2.2.9-弹簧，2.2.10-气缸。
具体实施方式
如图1、2所示，一种煤矸石分拣生产线，包括煤矸石整列装置1、煤矸识别装置3以及煤矸石分拣装置2，煤矸石整列装置1的出口处设置煤矸识别装置3和煤矸石分拣装置2，煤矸识别装置3与煤矸石分拣装置2信号连接。
如图3、4所示，煤矸石整列装置1包括皮带输送机1.1.8，皮带输送机1.1.8两侧设置有挡板1.1.10，皮带输送机1.1.8上设置有两排整列机构1.1.7，整列机构1.1.7前端为向内侧凹型的劣弧弓形三棱锥头部，后端为向内凹型的劣弧弓形侧面三棱柱，整列机构1.1.7上方设置有与架体1.1.9固定且横向设置的连接杆1.1.1，连接杆1.1.1上设置有两组固定槽1.1.6，固定槽1.1.6内安装有夹片1.1.5，每一个夹片1.1.5分别通过连接螺栓1.1.2与不同的U型夹板1.1.4固定，相邻两个U型夹板1.1.4之间设置有夹杆1.1.3，夹杆1.1.3下端与一侧的整列机构1.1.7中部固定。
连接杆1.1.1直径为10cm，固定槽1.1.6直径9cm，长度12cm，可进行左右方向的运动，固定在固定槽的连接体呈45°与夹片1.1.5相连，连接体厚度为2cm，夹片呈U型结构用螺栓连接固定且固定片厚度为2cm。
夹杆1.1.3直径为2cm，固定在夹片1.1.5中，而螺栓连接的松紧程度可控制夹杆前后运动所能承受的最大外力。夹杆1.1.3与整列装置1.1.7焊接在一起，整列装置由前端劣弧弓形三棱锥头部与后端劣弧弓形侧面三棱柱组成，在工作的过程中，附加给原料额外的力，使煤矸与原煤落于输送装置上，整列装置布置于皮带输送机1.1.8上方。
运行时，煤矸石从输入端进入皮带输送机，在皮带上沿直线运动，直至触碰整列机构，由前端劣弧弓形三棱锥头部将原料分列到机构两侧，堆积于后端劣弧弓形侧面三棱柱，由于引力作用和惯性作用，在后端劣弧弓形侧面三棱柱协助下使得堆积的原料下落到皮带上，完成整列工作；与此同时，在受到沿皮带输送机运动方向的外力时，煤矸整列装置整体受到外力，在U型夹板与连接螺栓所约束空间进行前后方向运动；在收到沿皮带输送机纵向方向的外力时，在连接杆、夹片与空心圈固定槽所约束空间进行左右方向运动。有利于进一步改良并解决原煤冲击所带来的整列装置劳损等问题，有利于延长刮板输送机和整列机构寿命、提高工作效率，进一步降低所需成本，提高利润，可以在生产实践中广泛地被使用。
如图5-8所示，煤矸石整列装置1的实施方式二，包括排列三角块1.2.1、排列隔板1.2.2、支撑横梁1.2.3、连接块1.2.4和传送带1.2.5，传送带1.2.5两端均设置有支撑横梁1.2.3，两端的支撑横梁1.2.3之间设置有若干排列隔板1.2.2，排列隔板1.2.2通过连接块1.2.4与支撑横梁1.2.3固定，排列隔板1.2.2位于传送带1.2.5上方，若干排列隔板1.2.2形成位于传送带1.2.5的通道，通道两侧设置有若干组排列三角块1.2.1。
在传送带上的固体物料在被输送的同时，在其通过装置时，主要受到重力分力的作用，直径足够的物料会越过排列三角块，整体向中心附近偏移，直径不够的物料会被排列三角块推往中心区域，使其分布规律，设置多行排列三角块，最终使得所有物料的中心与物料所处列的中心线基本重合，完成对固体物料的整列。而且，由于能够设置多列排队板，使其可分为多列，满足多通道同时进行分选的要求。
不同规格的排列三角块1.2.1按照一定间隔有序地与排列隔板相连接，根据排列需求，使用连接块1.2.4，将相应数量的与排列三角块1.2.1连接的排列隔板1.2.2与支撑横梁1.2.3相连接，将安装好的排列装置横跨传送带1.2.5放置，保证横梁1.2.4横跨传送带1.2.5，排列隔板1.2.2与传送带1.2.5之间有一定空隙。
排列三角块1.2.1为四面体，根据整列物质的大小设计相应尺寸，根据传送带长度确定所述排列三角块1.2.1在所述排列隔板1.2.2上的安装数量以及安装位置，排列三角块1.2.1的方向沿传送带运输方向，宽度由小到大，安装在物料经过一侧，确保同一水平线上的两个排列三角块1.2.1大小一致、位置相对称。
排列隔板1.2.2之间的间距根据排列物料的尺寸进行安装，所述排列隔板1.2.2与支撑横梁1.2.3通过连接块1.2.4与螺栓相连接，所述连接块1.2.4与螺栓主要起定位作用。
排列三角块1.2.1，排列隔板1.2.2与传送带1.2.5之间有一定的间距，确保基于传送带的固体散料排列装置不干涉传送带的运转，并且间距不能过大，防止小块物料卡在两者之间。
支撑横梁1.2.3与传送带1.2.5的侧帮之间有一定间距，确保其不与传送装置发生碰撞。
整列排队装置，在物料通过装置时，直径足够的物料会越过排列三角块1.2.1，直径不够的物料会被排列三角块1.2.1推往中心区域，经过多行排列三角块1.2.1后，所有物料的中心会与物料所处一列的中心线基本重合，完成对固体物料的整列。
煤矸石的识别装置是一种基于机器视觉的煤矸智能识别系统，由工业相机和上位机组成，固定在支架上。在运输过程中通过工业相机进行图像采集，由上位机实时处理煤和矸石图像并进行信息提取，其特征信息用于分类识别，位置信息则用来确定信号发送的延迟时间，最终由执行机构实现精准的打击分离。
该系统以Microsoft Visual Studio 2017作为开发工具，调用OpenCV视觉库进行图像处理，并结合Teledyne DALSA所提供的SDK开发了一套煤矸图像实时采集与识别系统，实现了输送皮带上煤矸目标的实时识别。
如图9所示，煤矸石分拣装置2采取以下一种方式实现，包括固定在地面上的地面固定支柱2.1.4，地面固定支柱2.1.4顶部通过旋转轴2.1.1与摆动块2.1.2铰接连接，摆动块2.1.2一侧通过球铰链2.1.3与气缸连接，初始状态时，摆动块2.1.2与竖直方向成45°，气缸与控制系统通过电磁阀信号连接。
摆动块2.1.2的摆动角度为15°。摆动块2.1.2与竖直方向成45°，与下落过程中的煤矸石速度方向相同，所有的煤矸石都要通过摆动块落入收纳箱。
将摆动式智能煤矸分选装置固定在皮带下方，初始状态时，摆动块1与竖直方向成45°，与下落过程中的煤矸石速度方向相同，所有的煤矸石通过摆动块落入收纳箱。工作时，物料在分列装置上排列好后，煤矸识别装置对物料进行检测并提供不同的信号给控制系统，控制系统控制电磁阀，当检测装置检测到是煤块时，电磁阀发送信号给气缸，气缸接收信号之后发生动作，通过球铰链结构将摆动块将向上抬起15°，使摆动块与竖直方向成60°，煤块运动轨迹和落地点就会改变，与矸石下落的方向不同，完成两者的分选过程。煤块脱离摆动块后，气缸恢复原状，摆动块与竖直方向夹角恢复到初始状态。
如图10-13所示，煤矸石分拣装置2可以采取另一种方式实现，包括设置在采煤机抛煤落点处的三角块2.2.1，三角块2.2.1左右两侧为弧形曲面，三角块2.2.1底部通过旋转轴2.2.5铰接连接在底座2.2.6上，底座2.2.6两侧分别设置有圆孔，底座2.2.6下部两侧分别固定有弹簧放置体2.2.3和气缸放置体2.2.7，弹簧放置体2.2.3内设置有弹簧导杆2.2.9，弹簧导杆2.2.9上套有弹簧2.2.2，弹簧2.2.2穿过底座2.2.6一侧的圆孔支撑在三角块2.2.1底部一侧，气缸放置体2.2.7内设置有气缸2.2.8，气缸2.2.8顶部穿过底座2.2.6另一侧的圆孔支撑在三角块2.2.1底部另一侧，气缸2.2.8通过气泵供气，气泵与煤矸识别装置通过电磁阀信号连接。通过弹簧导杆和气缸接头的上下运动控制三角块的左右旋转，从而实现煤块和煤矸石的分选。
工作时，物料在分列装置上排列好后，煤矸检测装置对其进行检测并提供不同的信号给电磁阀，初始状态时，弹簧作用于三角块，三角块朝气缸一侧倾斜；当检测为煤时，检测装置提供信号使得右侧电磁铁通电，电磁阀左位开启，气泵给气缸供气，气缸通过气缸接头对三角块提供推力，三角块摆动40°，煤块落在对应的轨道上；当检测为矸石时，检测装置提供信号使得左侧电磁铁通电，电磁阀右位开启，气泵为回程，气缸推动头脱离三角块，三角块在弹簧力作用下摆向另一侧，矸石落在对应的轨道上，从而实现煤矸分离。

Claims (6)

1.一种煤矸石分拣生产线，其特征在于：包括煤矸石整列装置（1）、煤矸识别装置（3）以及煤矸石分拣装置（2），煤矸石整列装置（1）的出口处设置煤矸识别装置（3）和煤矸石分拣装置（2），煤矸识别装置（3）与煤矸石分拣装置（2）信号连接。
2.根据权利要求1所述的煤矸石分拣生产线，其特征在于：所述的煤矸石整列装置（1）包括皮带输送机（1.1.8），皮带输送机（1.1.8）两侧设置有挡板（1.1.10），皮带输送机（1.1.8）上设置有两排整列机构（1.1.7），整列机构（1.1.7）前端为向内侧凹型的劣弧弓形三棱锥头部，后端为向内凹型的劣弧弓形侧面三棱柱，整列机构（1.1.7）上方设置有与架体（1.1.9）固定且横向设置的连接杆（1.1.1），连接杆（1.1.1）上设置有两组固定槽（1.1.6），固定槽（1.1.6）内安装有夹片（1.1.5），每一个夹片（1.1.5）分别通过连接螺栓（1.1.2）与不同的U型夹板（1.1.4）固定，相邻两个U型夹板（1.1.4）之间设置有夹杆（1.1.3），夹杆（1.1.3）下端与一侧的整列机构（1.1.7）中部固定。
3.根据权利要求1所述的煤矸石分拣生产线，其特征在于：所述的煤矸石整列装置（1）包括排列三角块（1.2.1）、排列隔板（1.2.2）、支撑横梁（1.2.3）、连接块（1.2.4）和传送带（1.2.5），传送带（1.2.5）两端均设置有支撑横梁（1.2.3），两端的支撑横梁（1.2.3）之间设置有若干排列隔板（1.2.2），排列隔板（1.2.2）通过连接块（1.2.4）与支撑横梁（1.2.3）固定，排列隔板（1.2.2）位于传送带（1.2.5）上方，若干排列隔板（1.2.2）形成位于传送带（1.2.5）的通道，通道两侧设置有若干组排列三角块（1.2.1）。
4.根据权利要求1所述的煤矸石分拣生产线，其特征在于：所述的煤矸石分拣装置（2）包括固定在地面上的地面固定支柱（2.1.4），地面固定支柱（2.1.4）顶部通过旋转轴（2.1.1）与摆动块（2.1.2）铰接连接，摆动块（2.1.2）一侧通过球铰链（2.1.3）与气缸（2.1.5）连接，初始状态时，摆动块（2.1.2）与竖直方向成45°，气缸（2.1.5）与煤矸识别装置通过电磁阀信号连接。
5.根据权利要求1所述的煤矸石分拣生产线，其特征在于：所述的煤矸石分拣装置（2）包括设置在采煤机抛煤落点处的三角块（2.2.1），三角块（2.2.1）左右两侧为弧形曲面，三角块（2.2.1）底部通过旋转轴（2.2.5）铰接连接在底座（2.2.6）上，底座（2.2.6）两侧分别设置有圆孔，底座（2.2.6）下部两侧分别用螺栓（2.2.2）固定有弹簧放置体（2.2.3）和气缸放置体（2.2.7），弹簧放置体（2.2.3）内设置有弹簧导杆（2.2.8），弹簧导杆（2.2.8）上套有弹簧（2.2.9），弹簧（2.2.9）穿过底座（2.2.6）一侧的圆孔支撑在三角块（2.2.1）底部一侧，气缸放置体（2.2.7）内设置有气缸（2.2.10），气缸（2.2.10）顶部穿过底座（2.2.6）另一侧的圆孔支撑在三角块（2.2.1）底部另一侧，气缸（2.2.10）通过气泵供气，气泵与煤矸识别装置通过电磁阀信号连接。
6.根据权利要求1述所的煤矸分拣生产线，其特征在于：所述的煤矸石识别装置在运输过程中通过工业相机进行图像采集，由上位机实时处理煤和矸石图像并进行信息提取，其特征信息用于分类识别，位置信息则用来确定信号发送的延迟时间。
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