CN113620018A - 一种散状物料的空轨运输装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种散状物料的空轨运输装置，空轨运输装置包括闭环式空轨、装料平台、卸料平台，装料平台和卸料平台分别位于闭环式空轨的外侧，且闭环式空轨上设有至少1条轨道车，且轨道车上安装有料斗。闭环式空轨包括上行空轨、下行空轨，上行空轨和下行空轨均为倾斜轨道，上行空轨的倾斜角度为－a，下行空轨的倾斜角度为a，其中0＞a＞5°。空轨运输装置还包括主控制系统，主控制系统包括轨道车行走控制系统、装料控制系统、卸料控制系统、料斗控制系统。本发明的空轨运输装置，通过闭环式空轨将装料平台与卸料平台连接，同时通过主控制系统对装料、卸料、运输过程进行控制，能够实现散装物料输送的自动化控制，提高散装物料的输送效率。

Description

一种散状物料的空轨运输装置

技术领域

本发明属于物料输送技术领域，涉及一种散状物料的空轨运输装置。

背景技术

散状物料一般是指堆积在一起的大量未经包装的块状、粒状、粉状物料，例如煤、砂、谷物、水泥、糖块等等，作业过程中散状物料在各个工序之间的输入通常是通过燃油卡车、长距离皮带机等设备进行输送，输送过程中尾气排放容易造成环境污染，且因设备投资、场地建设等因素造成物料输送成本大幅增加。

例如矿山资源的利用，矿石由于硬度高，在由大颗粒破碎到小颗粒至要求的粒度的过程，破碎比一般选择在3－10之间，如1000mm粒径的矿石，首先破碎到200－300mm，再进一步破碎至30mm以下，这个过程需要配置多种设备，短距离设备之间物料可以使用皮带机输送，但较远距离设备之间(如原料与初级破碎设备、末级破碎设备与储存仓之间的距离较远，甚至达到几千米甚至十几千米)常采用燃油卡车或皮带机输送散装物料。燃油卡车的能耗高、排放的尾气会对环境会造成严重污染，且需要修建专门的道路，投资大，且物料运输易受气候环境影响；皮带机占地面积大、投资成本高、安装周期长，随着运输距离增加运输效率不断的降低，且皮带机随着运输距离的增加施工难度、成本、维护也随之增加。

因此，需要设计一种适用于长距离的散状物料的输送装置，以降低物料的运输成本及提高物料输送效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有散状物料在远距离运输时，投资成本高、输送效率低、设备安装及维护难度大等问题，设计了一种输送能耗低、设备投资少、无排放零污染、智能化程度高、输送效率高的散状物料的空轨运输装置。

实现发明目的的技术方案如下：一种散状物料的空轨运输装置，空轨运输装置包括闭环式空轨、装料平台、卸料平台，装料平台和卸料平台分别位于闭环式空轨的外侧，且闭环式空轨上设有至少1条轨道车，且轨道车上安装有料斗。

其中，闭环式空轨包括沿装料平台至卸料平台方向的上行空轨、沿卸料平台至装料平台方向的下行空轨，且上行空轨和下行空轨均为倾斜轨道，上行空轨的倾斜角度为－a，下行空轨的倾斜角度为a，其中0＞a＞5°。

其中，空轨运输装置还包括主控制系统，主控制系统包括轨道车行走控制系统、装料控制系统、卸料控制系统、料斗控制系统，轨道车行走控制系统用于控制轨道车行走速度，料斗控制系统用于料斗移动至装料平台或卸料平台时与轨道车分离。

本发明的空轨运输装置，通过闭环式空轨将装料平台与卸料平台连接，同时通过主控制系统对装料、卸料、运输过程进行控制，能够实现散装物料输送的自动化控制，提高散装物料的输送效率。

本发明通过将闭环式空轨的上行空轨和下行空轨均设置为倾斜轨道，将上行空轨设置为向下倾斜的轨道，轨道车在行走的过程中几乎不消耗电机功率；将下行空轨设置为向上倾斜的轨道，料斗较轻著降低了能耗。

进一步的，上述倾斜轨道的倾斜角度为a＝1°。

进一步的，上述轨道车行走控制系统包括与各轨道车一一对应的行走子控制系统。其中，行走子控制系统用于计算轨道车与其前一个轨道车之间的安全距离m，并控制轨道车的行走速度。

更进一步的，上述安全距离m＝h×V_max，其中，h为相邻轨道车之间的运行间隔时间，V_max为轨道车的最高行走车速，运行间隔时间h≥前一个轨道车在装料平台或卸料平台的停留时间。

更进一步的，上述行走子控制系统包括驱动模块，驱动模块电连接有能量回馈模块。

轨道车在上行空轨上行走时，驱动模块为驱动模式，为轨道车提供动力，使轨道车在上行空轨上行走。

轨道车在下行空轨上行走时，驱动模块转变为发电模式并对能量回馈模块提供电能，使能量回馈模块对轨道车提供行走阻力。

更进一步的，上述行走子控制系统还包括防撞模块、定位模块。

防撞模块用于测定轨道车与其前一个轨道车之间的距离b，当距离b＜安全距离m时，形成并输出防撞报警信号。

定位模块用于对所述轨道车进行实时定位，形成并输出位置信号。

在本发明的一个实施例中，上述装料平台及卸料平台均包括料斗输送轨道，料斗输送轨道包括第一料斗输送轨道、第二料斗输送轨道、连接第一料斗输送轨道与第二料斗输送轨道的装卸料轨道，且料斗输送轨道上安装有多个料斗转运平车，料斗转运平车用于承载与轨道车分离的料斗。

第一料斗输送轨道与第二料斗输送轨道的行走方向相反，装卸料轨道与第一料斗输送轨道及第二料斗输送轨道均具有角度。

装卸料轨道上至少分布有1个料斗转运平车，且装卸料轨道侧面设有与料斗转运平车位置对应的装料装置或卸料装置。

在本发明的一个实施例中，上述空轨运输装置还包括至少1条与闭环式空轨连接的延伸空轨，延伸空轨的长度大于轨道车的长度，且延伸空轨的侧面设有装料平台或卸料平台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明设计的散状物料的空轨运输装置，采用架空的闭环式空轨即可将装料平台与卸料平台连接形成物料输送线路，无需在地面修建道路或铺设铁轨，对地质环境的要求大大降低，基础投资大幅减少。

2.本发明的空轨运输装置的散装物料输送过程通过主控制系统控制，采用全电力运行，零排放无污染，智能化控制，自动识别、装卸物料，实现了无人自动运行。

3.本发明的闭环式空轨的上行空轨和下行空轨都采用倾斜轨道，且上行空轨具有0＞a＞5°的坡度－a，下行空轨具有0＞a＞5°的坡度a，下行轨道设有1－3°的坡度－a，满箱运输时几乎不消耗电机功率，而下行时为空车，车重较轻，显著降低了能耗，经测算，节能率与传统水平轨道运输相比超过50％以上。与现有的燃油卡车、长距离皮带输送机相比，具有运行能耗低，设备投资少，无排放零污染、智能无人值守等突出特点，便于大规模普及应用。

4.本发明通过在闭环式空轨上设计与闭环式空轨连通的至少1条延伸空轨，且延伸空轨的侧面设有装料平台或卸料平台，能够避免轨道车在闭环式空轨长时间或短暂停留安装或拆卸料斗所用的时间，在运行时，只需要将轨道车完全运行至延伸空轨内，即可为后面的轨道车让出位置，大大提高了散装物料的输送效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明和实施例1的散状物料的空轨运输装置的结构示意图；

图2为本发明和实施例1至实施例2的散状物料的空轨运输装置的主控制系统的系统框图；

图3为实施例2的散状物料的空轨运输装置的延伸空轨的示意图；

图4为实施例2中散状物料的空轨运输装置的料斗的一种示意图；

其中，1.闭环式空轨；2.装料平台；3.卸料平台；4.轨道车；5.料斗；1－1.上行空轨；1－2.下行空轨；6.第一料斗输送轨道；7.第二料斗输送轨道；8.装卸料轨道；9.料斗转运平车；10.装料装置；11.卸料装置；12.延伸空轨；13.卸料门；14.储料仓；100.轨道车行走控制系统；200.装料控制系统；300.卸料控制系统；400.料斗控制系统；110.行走子控制系统；111.驱动模块；112.能量回馈模块；113.防撞模块；114.定位模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述了本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本具体实施方式提供了一种散状物料的空轨运输装置，如图1所示，空轨运输装置包括闭环式空轨1、装料平台2、卸料平台3，装料平台2和卸料平台3分别位于闭环式空轨1的外侧，且闭环式空轨1上设有至少1条轨道车4，且轨道车4上安装有料斗5。

其中，如图1所示，闭环式空轨1包括沿装料平台2至卸料平台3方向的上行空轨1－1、沿卸料平台3至装料平台1方向的下行空轨1－2，且上行空轨1－1和下行空轨1－2均为倾斜轨道，上行空轨1－1的倾斜角度为－a，下行空轨1－2的倾斜角度为a，其中0＞a＞5°。

其中，如图2所示，空轨运输装置还包括主控制系统，主控制系统包括轨道车行走控制系统100、装料控制系统200、卸料控制系统300、料斗控制系统400，轨道车行走控制系统用于控制轨道车行走速度，料斗控制系统用于料斗移动至装料平台或卸料平台时与轨道车分离。

本具体实施方式的空轨运输装置，通过闭环式空轨1将装料平台2与卸料平台3连接，同时通过主控制系统对装料、卸料、运输过程进行控制，能够实现散装物料输送的自动化控制，提高散装物料的输送效率。

本具体实施方式通过将闭环式空轨1的上行空轨1－1和下行空轨1－2均设置为倾斜轨道，将上行空轨1－1设置为向下倾斜的轨道，轨道车4在行走的过程中几乎不消耗电机功率；将下行空轨1－2设置为向上倾斜的轨道，料斗5较轻著降低了能耗。

以下通过以下实施例1～2本具体实施方式的散状物料的空轨运输装置进行详细的说明。

实施例1：

本实施例提供的散状物料的空轨运输装置，如图1所示，包括闭环式空轨1、装料平台2、卸料平台3，装料平台2和卸料平台3分别位于闭环式空轨1的外侧。

其中，如图1所示，闭环式空轨1包括沿装料平台2至卸料平台3方向的上行空轨1－1、沿卸料平台3至装料平台1方向的下行空轨1－2，且上行空轨1－1和下行空轨1－2均为倾斜轨道，上行空轨1－1的倾斜角度为－a，下行空轨1－2的倾斜角度为a，其中0＞a＞5°。在本具体实施方式中，择优选择a＝1°，即上行空轨1－1具有－1°的倾斜度，下行空轨1－2具有1°的倾斜度。由于下行空轨1－2具有0～5的倾斜角度，轨道车4运载料斗5在向装料平台2方向运行时，在重力势能下车速会逐渐增加，因此可以在下行空轨1－2上设置多个缓冲区段(附图未画出)，通过缓冲区段增加仰角将轨道车的重力势能进行释放，降低轨道车4速度。

具体的，本实施例闭环式空轨1上设有至少1条轨道车4，相邻的轨道车4之间设有安全距离m，安全距离m＝h×V_max，h为相邻轨道车4之间的运行间隔时间，V_max为轨道车的最高行走车速，运行间隔时间h≥前一个轨道车4在装料平台2或卸料平台3的停留时间。轨道车4的数量可以根据闭环式空轨1的总长度以及相邻2各轨道车4之间的安全距离设置成2条、3条、4条等。

其中，如图1所示，在轨道车4上安装有料斗5，料斗5的数量可以根据作业的实际需求以及轨道车4的长度灵活的设置。在本实施例中，料斗5经快换装置安装在轨道车4上，快换装置可以实现料斗5从轨道车4上分离，并进入装料平台2或卸料平台3上进行相应的装料或卸料作业。

其中，如图1所示，装料平台2和卸料平台3均包括料斗输送轨道，料斗输送轨道包括第一料斗输送轨道6、第二料斗输送轨道7、连接第一料斗输送轨道6与第二料斗输送轨道7的装卸料轨道8，且料斗输送轨道8上安装有多个料斗转运平车9，料斗转运平车9用于承载与轨道车4分离的料斗5。第一料斗输送轨道6与第二料斗输送轨道7的行走方向相反，装卸料轨道8与第一料斗输送轨道6及第二料斗输送轨道7均具有角度。装卸料轨道8上至少分布有1个料斗转运平车9，且装卸料轨道8侧面设有与料斗转运平车9位置对应的装料装置10或卸料装置11。

具体的，当第一料斗输送轨道6运输空料斗时，第二料斗输送轨道7则运输满载料斗(即装有散装物料的料斗)。在装料平台2作业时，当轨道车4将料斗5移动至装料平台2处时，经料斗控制系统400控制料斗5从轨道车4上分离并进入第一料斗输送轨道6上的料斗转运平车9上；装料控制系统200控制料斗输送轨道沿第一料斗输送轨道6→装卸料轨道8→第二料斗输送轨道7方向行走，使空料斗经第一料斗输送轨道6运输到装卸料轨道8上经装料装置10装料，装料完成后继续运行经第二料斗输送轨道7运出直至停留到轨道车4下方，再经料斗控制系统400控制将料斗5安装到轨道车4上。卸料控制系统300控制料斗5在卸料平台3运输及卸料与装料过程基本相同，在此不再进行详细的说明。

在本实施例中，为了提高料斗5装卸料的效率，提高散状物料的输送效率，本实施例的装料平台2和卸料平台3上的料斗输送轨道至少有1条，其中，各料斗输送轨道的第一料斗输送轨道6位于同一侧，可以称之为空箱待转区，各料斗输送轨道的第二料斗输送轨道7位于同一侧，可以称之为满箱待转区；装卸料轨道8可以为一条将所有料斗输送轨道的第一料斗输送轨道6与第二料斗输送轨道7连接起来，也可以为多条，分别对应各料斗输送轨道，此时只需要保证各料斗输送轨道的装卸料过程不会相互影响即可。

在本实施例中，散状物料的装料、卸料、运输过程都是通过主控制系统控制的。其中如图2所示，主控制系统包括轨道车行走控制系统100、装料控制系统200、卸料控制系统300、料斗控制系统400。

具体的，如图2所示，轨道车行走控制系统100用于控制轨道车4行走速度；料斗控制系统400用于料斗5移动至装料平台2或卸料平台3时与轨道车4分离；装料控制系统200用于控制料斗5在装料平台2上移动及装料作业；卸料控制系统300用于控制料斗5在卸料平台3上移动及卸料过程。

轨道车行走控制系统100包括与各轨道车4一一对应的行走子控制系统110。行走子控制系统110用于计算轨道车4与其前一个轨道车4之间的安全距离m，并控制轨道车4的行走速度。

在上述行走子控制系统110的一种结构中，如图2所示，行走子控制系统110包括驱动模块111，驱动模块111电连接有能量回馈模块112。

具体的，驱动模块111在上行空轨1－1和下行空轨1－2上的工作方式不同。轨道车4在上行空轨4－1上行走时，驱动模块111为驱动模式，为轨道车4提供动力，使轨道车4在上行空轨1－1上行走。轨道车4在下行空轨1－2上行走时，驱动模块111转变为发电模式并对能量回馈模块112提供电能，使能量回馈模块112对轨道车4提供行走阻力，避免因轨道车4行走过快而引起的安全隐患。

在上述行走子控制系统110的另一种结构中，如图2所示，行走子控制系统110还包括防撞模块113、定位模块114。防撞模块113用于测定轨道车4与其前一个轨道车4之间的距离b，当距离b＜安全距离m时，形成并输出防撞报警信号，当相邻两个轨道车4之间的距离b小于安全距离m时，及时向行走子控制系统110输出防撞报警信号，行走子控制系统110控制轨道车4进行减速甚至停车。定位模块114用于对轨道车4进行实时定位，形成并输出位置信号，以便于在轨道车4出现异常事故或其他异常事件时能及时获取料斗5的实际位置时。

实施例2：

本实施例的散状物料的空轨运输装置与实施例1的散状物料的空轨运输装置的结构基本相同。

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，为了避免轨道车4在闭环式空轨1上停留时间过长影响散状物料的输送效率，本实施例在闭环式空轨1上设与闭环空轨1连接的至少1条延伸空轨12，且延伸空轨12的侧面设有装料平台2或卸料平台3。

在本实施例中，为了使轨道车4完全进入延伸空轨12内，使延伸空轨12的长度大于轨道车4的长度。再进行装料或者卸料作业时，将轨道车4进入延伸轨道12内，一方面可以减少闭环式空轨1上轨道车4的数量，提高相邻轨道车4之间的距离，确保轨道车4行走安全性；另一方面，可以大大缩减轨道车4在闭环式空轨1上的停留时间，提高散装物料的输送效率。

在本实施例中，料斗5的安装方式与实施例1的相同，作业时需要将料斗5卸下进入相应的装料或卸料作业。如图4所示，也可以将料斗5固定在轨道车上，将延伸空轨12侧面的装料平台2和卸料平台3设置成沿延伸空轨12上与轨道车4上料斗5位置相对应的装卸料工位，将料斗5的底部设置成可打开卸料门13，在卸料平台3上设置多个储料仓14。

卸料时，将轨道车4上的各料斗5分别移动至与其相对应的储料仓14上方，通过料斗控制系统400控制打开卸料门13即可同时实现卸料过程。

装料时，将轨道车4上的各料斗5分别移动至与其相对应的储料仓14上方，通过装料控制系统200控制装料装置10对各料斗5进行装料作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种散状物料的空轨运输装置，其特征在于：空轨运输装置包括闭环式空轨、装料平台、卸料平台，所述装料平台和所述卸料平台分别位于闭环式空轨的外侧，且所述闭环式空轨上设有至少1条轨道车，且所述轨道车上安装有料斗；

所述闭环式空轨包括沿所述装料平台至所述卸料平台方向的上行空轨、沿所述卸料平台至所述装料平台方向的下行空轨，且所述上行空轨和所述下行空轨均为倾斜轨道，所述上行空轨的倾斜角度为－a，所述下行空轨的倾斜角度为a，其中0＞a＞5°；

空轨运输装置还包括主控制系统，所述主控制系统包括轨道车行走控制系统、装料控制系统、卸料控制系统、料斗控制系统，所述轨道车行走控制系统用于控制所述轨道车行走速度，所述料斗控制系统用于所述料斗移动至所述装料平台或所述卸料平台时与所述轨道车分离。

2.根据权利要求1所述的空轨运输装置，其特征在于：所述倾斜轨道的倾斜角度为a＝1°。

3.根据权利要求1所述的空轨运输装置，其特征在于：所述轨道车行走控制系统包括与各所述轨道车一一对应的行走子控制系统；

所述行走子控制系统用于计算所述轨道车与其前一个所述轨道车之间的安全距离m，并控制后一个所述轨道车的行走速度。

4.根据权利要求3所述的空轨运输装置，其特征在于：安全距离m＝h×V_max，其中，h为相邻轨道车之间的运行间隔时间，V_max为轨道车的最高行走车速，运行间隔时间h≥前一个轨道车在装料平台或卸料平台的停留时间。

5.根据权利要求3所述的空轨运输装置，其特征在于：所述行走子控制系统包括驱动模块，所述驱动模块电连接有能量回馈模块；

所述轨道车在所述上行空轨上行走时，所述驱动模块为驱动模式，为所述轨道车提供动力，使所述轨道车在所述上行空轨上行走；

所述轨道车在所述下行空轨上行走时，所述驱动模块转变为发电模式并对所述能量回馈模块提供电能，使所述能量回馈模块对所述轨道车提供行走阻力。

6.根据权利要求5所述的空轨运输装置，其特征在于：所述行走子控制系统还包括防撞模块、定位模块；

所述防撞模块用于测定所述轨道车与其前一个所述轨道车之间的距离b，当距离b＜安全距离m时，形成并输出防撞报警信号；

所述定位模块用于对所述轨道车进行实时定位，形成并输出位置信号。

7.根据权利要求1～6任一项所述的空轨运输装置，其特征在于：所述装料平台及所述卸料平台均包括料斗输送轨道，所述料斗输送轨道包括第一料斗输送轨道、第二料斗输送轨道、连接第一料斗输送轨道与第二料斗输送轨道的装卸料轨道，且所述料斗输送轨道上安装有多个料斗转运平车，所述料斗转运平车用于承载与所述轨道车分离的所述料斗；

所述第一料斗输送轨道与所述第二料斗输送轨道的行走方向相反，装卸料轨道与所述第一料斗输送轨道及所述第二料斗输送轨道均具有角度；

所述装卸料轨道上至少分布有1个料斗转运平车，且所述装卸料轨道侧面设有与所述料斗转运平车位置对应的装料装置或卸料装置。

8.根据权利要求1～6任一项所述的空轨运输装置，其特征在于：空轨运输装置还包括至少1条与所述闭环式空轨连接的延伸空轨，所述延伸空轨的长度大于所述轨道车的长度，且各所述延伸空轨的侧面设有所述装料平台或所述卸料平台。

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