CN1245317C - 三批次颗粒材料装载系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于向移动列车的各个火车车厢精确装载煤碳的三批次方法和一种实施该方法的装载系统。对于每一火车车厢，建立了三个批次并从单独的称重仓中卸载。本发明接近了单批次系统的卸载率，但明显降低了设备费用。第一批称重材料足够多以填充火车车厢前部并建立了“插入流状态”，使得在保持火车车厢连续装载曲线的同时，装载和卸载第二批称重材料。当称重仓卸空第二批称重材料后，第三批称重材料被装载和卸载。第三批称重材料比第一和第二批称重材料更为精确地装载。
Description
技术领域
本发明总的来说涉及一种用于将煤碳或其他颗粒材料装载到运动列车的火车车厢中的精确装载系统，特别涉及一种多批次系统和方法，它能够以更小的设备成本也就是更廉价地获得可接受的高装载率。
背景技术
出于经济原因，很希望将火车车厢精确地装载到与各个车厢的各自最大承重能力非常接近的目标重量。火车车厢超载是不希望的，因为这可能造成设备损坏。而未满载也是不希望的，因为火车车厢的能力没有充分发挥出来，可能导致经济上的浪费。
如Campbell等人的美国专利第4,629,392所述，用于向火车车厢装载煤碳的一般已知装载系统包括一个位于相对较小的称重仓上方的相对较大的缓冲仓。缓冲仓下方是一个受控的加料门，用于从缓冲仓向称重仓装载多批煤碳。称重仓被装载单元机械支撑，这样就能检测称重仓和其中包含的煤碳的重量。称重仓下方是一个受控的卸料门，用于当火车车厢经过时，通过装载斜槽将煤碳从称重仓排出到火车车厢内。缓冲仓由一个传输系统供应，所述传输系统基本上以与运动列车的连续火车车厢的平均装载速率相应的传输速率连续运行，同时列车则穿过装载系统的下方，所述运动列车在诸如每小时0.8公里到1.6公里(每小时1英里到2英里)的速度下运行。
在已知的一般煤碳装载系统工作过程中，加料门打开以从缓冲仓向称重仓装载一批煤碳，所述煤碳的重量等于要装载到各个火车车厢中的装载煤碳的目标重量，从而形成一批称重煤碳。然后，随着火车车厢到达称重仓和装载斜槽下方的适当位置，卸料门打开，开始从称重仓向火车车厢倾卸那批称重的煤碳。理想的是，煤碳连续流进火车车厢，从前部到后部将每一火车车厢均匀充满。
作为例子，已知的一般装载系统在每小时5,400公吨(每小时6,000吨)的速率下对移动的列车装载。为了对具有109公吨(120吨)的承载能力的火车车厢装载，可以采用118公吨(130吨)的称重仓和272公吨(300吨)的缓冲仓。这样，当火车车厢通过装载系统下方时，缓冲仓的承载能力足以以连续批次的煤碳可靠和快速地加满称重仓，而从不变空。向缓冲仓供应煤碳的传送带在列车装载时连续运行，并在每小时5,400公吨(每小时6,000吨)的速率下传送煤碳。
为了减小缓冲仓和称重仓的储存能力及其尺寸和费用，以前已经采用了两批次和四批次装载系统。在两批次系统中，随着每一火车车厢经过装载系统下方，第一批煤碳从称重仓中倾卸。在称重仓卸空后而煤碳还从卸载斜槽流出时，称重仓从缓冲仓再次装载，以形成第二批次。接着第二批次倾卸到相同的火车车厢中。加到特定重量的第二批次煤碳的装载精度决定了火车车厢的装载精度。在四批次系统中，随着每一火车车厢经过装载系统下方，除了最初的批次以外，称重仓重新装载3次。加到特定重量的第四批次煤碳的装载精度决定了火车车厢的装载精度。
但是，已知的多批次煤碳装载系统遇到了大大降低装载率的问题。例如，两批次系统可具有在每小时2,700公吨(每小时3,000吨)速率下的装载能力，而四批次系统仅具有在每小时1,800公吨(每小时2,000吨)速率下的装载能力。多批次系统受多种因素的限制，包括以连续的批次加满称重仓而不会中断从卸载斜槽流入每一火车车厢中的连续煤碳流的所需时间的限制。
这样，就需要装载系统能够在列车以一恒定速率移动时均匀地在每一火车车厢中装载全部需要量的煤碳。这一需要特别限制了多批次装载系统，该系统必须能够在流入火车车厢的煤碳流中不产生间隙的情况下形成和称量连续批次的煤碳。对于两批次系统，很难在火车车厢移动时根据所需批量的大小足够快地形成第二批次煤碳，以避免在流入火车车厢的煤碳流中产生间隙，这是因为第二批次要非常精确地建立。通常，对于多批次装载系统，随着最终批次的尺寸增加，装载率以及列车速度降低，因为需要更多的时间精确地形成所述批量，这将在下文描述。但是，对于四批次系统的限制是列车速度不可能恒定，因为较少的第一批次煤碳足以填满火车车厢的前部，这就可能在第二批的煤碳的形成和卸料时，必须使列车放慢或停下。
因此，为了减少所需设备的尺寸和费用，就需要有一个装载系统，它能够实现多批次装载，并能够获得与单批次系统接近的装载速率。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于从前部到后部向移动的火车车厢装载目标重量的颗粒材料的三批次方法，该方法采用了一个装载系统，所述系统包括：一个缓冲仓和一个位于缓冲仓下方的称重仓，一个用于从缓冲仓向称重仓装载颗粒材料的受控加料门，和一个用于从称重仓通过具有排出端的装载斜槽向火车车厢内卸载颗粒材料的受控卸料5门，所述方法包括以下步骤：当各个火车车厢接近装载斜槽时，向称重仓装载第一批称重后的材料，第一批称重材料足以填满火车车厢的前部直至材料达到装载斜槽的排出端，使得从装载斜槽流出的后续材料流被车厢向前的运动控制，并在装载斜槽中留下足够量的材料，以在称重仓卸空第一批称重材料并且称重仓装载第二批称重材料这段时间之间的间隔内，保持流入火车车厢的材料流连续；从称重仓卸载第一批称重材料；当第一批称重材料从装载斜槽流入火车车厢时，向称重仓装载第二批称重材料，第二批称重材料的重量是在第一批称重材料装载到火车车厢之后要达到目标重量所需的剩余材料重量的一部分，第二批称重材料在装载斜槽中留下足够的材料，足以在称重仓卸空第二批称重材料并且称重仓装载第三批称重材料这段时间之间的间隔内，保持流入火车车厢的材料流连续；从称重仓卸载第二批称重材料；当第二批称重材料从装载斜槽流入火车车厢时，向称重仓装载第三批称重材料，第三批称重材料的重量是在第一和第二批称重材料被称重并装载到火车车厢之后要达到目标重量所需的重量；和从称重仓卸载第三批称重材料。
根据本发明，还提供了一种用于向移动列车的连续火车车厢装载目标重量的颗粒材料的装载系统，所述系统包括：一个缓冲仓；一个位于所述缓冲仓下方的称重仓，至少一个与称重仓相连的传感器，用于测量所述称重仓和其中包含的颗粒材料的重量，所述至少一个传感器具有称重传感器输出；一个受控的加料门，用于从所述缓冲仓将成批的颗粒材料装载到所述称重仓内；一个装载斜槽，它位于所述称重仓下方，用于从所述称重仓将颗粒材料传送到火车车厢内，所述装载斜槽具有排出端；一个受控的卸料门，用于从所述称重仓卸载颗粒材料；一个控制器，它与用于确定称重仓及其包含的颗粒材料的重量的传感器输出相连，并与用于控制所述称重仓的装载的所述加料门相连，并与用于控制所述称重仓的卸载的所述卸料门相连，所述控制器是可操纵的，当各个火车车厢接近装载斜槽时，控制器可受操纵以打开所述加料门，同时监测所述重量传感器的输出，以将所述称重仓装载第一批称重后的材料，使该第一批称重材料足以填满各个火车车厢的前部直至材料达到所述装载斜槽的排出端，使得从装载斜槽流出的后续材料流被各个火车车厢向前的运动控制，并在所述装载斜槽中留下足够量的材料，以在所述称重仓卸空第一批称重材料并且所述称重仓装载第二批称重材料以及关闭卸料门这段时间之间的间隔内，保持流入各个火车车厢的材料流连续，控制器可受操纵以打开卸料门，然后当所述称重仓卸空时关闭所述卸料门，当第一批称重材料从所述装载斜槽流入各火车车厢时，控制器可受操纵以打开所述加料门，同时监测所述传感器的输出，以向所述称重仓装载第二批称重材料，第二批称重材料的重量是在第一批称重材料装载到各个火车车厢之后要达到各个火车车厢的目标重量所需的剩余材料重量的一部分，第二批称重材料在所述装载斜槽中留下足够的材料，足以在所述称重仓卸空第二批称重材料并且所述称重仓装载第三批称重材料以及关闭所述卸料门这段时间之间的间隔内，保持流入各个火车车厢的材料流连续，控制器可受操纵以再次打开卸料门，并在所述称重仓卸空时关闭所述卸料门，当第二批称重材料从所述装载斜槽流入各火车车厢时，控制器可受操纵以打开所述加料门，同时监测所述传感器的输出，以向所述称重仓装载第三批称重材料，第三批称重材料的重量是在第一和第二批称重材料装载到各个火车车厢之后要达到各个火车车厢的目标重量所需的重量，然后关闭加料门，和控制器可受操纵以打开所述卸料门，并在所述称重仓卸空时关闭所述卸料门。
本发明的实施例采用了三批次方法。有些意外的是，在快速、精确火车车厢装载系统的详细动力检测期间，发现通过选用适当批量以及货舱尺寸，采用本发明的三批次系统能够获得明显高于两批次或四批次系统的装载率，甚至接近于单批次系统，但是与单批次系统或两批次系统相比，设备的费用更低。在构成经济有效的三批次装载系统时要考虑选择货舱尺寸和多种因素，下文将详细描述。
在本发明的一个实施例中，一种用于对移动列车的连续火车车厢分别装载目标重量的颗粒材料(例如煤碳)的装载系统，包括一个缓冲仓和一个位于缓冲仓下方的称重仓。至少有一个传感器与称重仓相连，用于测量称重仓和其中包含的颗粒材料的重量，传感器具有称重传感器输出。称重仓下方设置有一个具有排出端的装载斜槽，用于从称重仓将颗粒材料传送到火车车厢内。为了从缓冲仓将成批的颗粒材料装载到称重仓内，还提供了一个受控的加料门，并且为了从称重仓卸载颗粒材料，还提供了一个受控的卸料门。控制器与用于确定称重仓及其包含的颗粒材料的重量的传感器输出相连，并与用于控制称重仓装载量的加料门相连，并与用于控制称重仓的卸载量的卸料门相连。
当各个火车车厢接近装载斜槽时，控制器可受操纵以打开加料门，同时监测重量传感器的输出，以将称重仓装载第一批称重后的材料。第一批称重材料足以填满各个火车车厢的前部，直至材料达到装载斜槽的排出端，使得从装载斜槽流出的后续材料流被各个火车车厢向前的运动控制，并在装载斜槽中留下足够量的材料，以在称重仓卸空第一批材料并且称重仓装载第二批材料以及关闭卸料门这段时间之间的间隔内保持流入各个火车车厢的材料流连续。控制器还可受操纵以打开卸料门，然后当称重仓卸空时关闭卸料门。在第一批材料从装载斜槽流入各火车车厢时，控制器还可受操纵以打开加料门，同时监测称重传感器的输出，以向称重仓装载第二批称重材料。第二批材料的重量是在第一批称重材料装载到各个火车车厢之后要达到各个火车车厢的目标重量所需的剩余材料重量的一部分，第二批称重材料还在装载斜槽中留下足够的材料，足以在称重仓卸空第二批材料并且称重仓装载第三批材料以及关闭卸料门这段时间之间的间隔内保持流入各个火车车厢的材料流连续。控制器还可以受操纵以再次打开卸料门，并在称重仓卸空时关闭卸料门。在第二批材料从装载斜槽流入各火车车厢时，控制器还可受操纵以打开加料门，同时监测称重传感器的输出，以向称重仓装载第三批称重材料，然后关闭加料门，最好是逐级关闭以使第三批材料能够比第一和第二批材料更精确地装料。第三批材料的重量是在第一和第二批称重材料装载到各个火车车厢之后要达到各个火车车厢的目标重量所需的重量。控制器还可受操纵以再次打开卸料门，并在称重仓卸空时关闭卸料门。
该装载系统及其对应的方法具有许多优点。与单批次装载系统相比，仅需要更小的设备，这就降低了费用。采用本发明的三批次系统能够以每小时5,400公吨(每小时6,000吨)的速率装载煤碳，这样所耗费的费用明显低于同样卸载能力的单批次装载系统的费用。与包括272公吨(300吨)缓冲仓和118公吨(130吨)称重仓的单批次系统相比，本发明可在包括136公吨(150吨)缓冲仓和41公吨(45吨)称重仓的系统中实施。另外，由于采用了较小的缓冲仓和称重仓，整个高度降低了，例如高度降低了6米(20英尺)，这样就可以用更短的输送系统来向缓冲仓供料，这节省了大约18米(60英尺)的传送带长度，从而降低了初始资金和后来的运行费用，而且将煤碳填满缓冲仓所需的电力也更少了。
实施本发明的三批次系统获得了比两批次或四批次系统更高的卸载率，甚至接近单批次系统的卸载率，但是与单批次或两批次系统相比，明显降低了设备费用。
附图说明
图1是实施本发明的装载系统的简略示意图；
图2表示了在操作过程中，随着要被装载的火车车厢靠近，称重仓装载了第一批煤碳时的状态；
图3表示了第一批煤碳卸到原本空仓的火车车厢中；
图4表示了在操作过程中，称重仓中的第一批煤碳卸空而煤碳仍保留在装载斜槽中的状态，此时煤碳将车厢的前部填充直至装载斜槽的排出端以形成“插入流状态”(″plugged flow condition″)；
图5表示了在操作过程中，在称重仓中装载了第二批煤碳时的状态；
图6表示了在操作过程中，称重仓中的第二批煤碳卸空而煤碳仍保留在装载斜槽中并保持“插入流状态”时的状态；
图7表示了在操作过程中，在称重仓中装载了第三批煤碳时的状态；和
图8表示了第三批煤碳被排出。
具体实施方式
首先参见图1，图示装置表示了一个装载系统，总体以序号20指示，用于对移动列车28上的诸如各个车厢22、24和26等连续火车车厢进行装载，所述车厢上带有颗粒材料构成的各目标货物，在本实施例中所述颗粒材料是煤碳。(通常，煤碳本身仅在图2-8中加以表示，这些图表示了装载系统20的操作方式，如下所述。)在图1所示的方向上，如箭头30所示，列车28从左向右移动，列车移动速率大致保持在每小时0.8公里到每小时1.6公里(每小时0.5英里到每小时1英里)范围内的恒定速率，同时煤碳被装载到各个火车车厢22、24和26中。这样，各个火车车厢24具有一前部32和一后部34。在图1中，火车车厢22被加满，火车车厢24正在装载，而火车车厢26是空的，它正接近装载系统20。作为实施例并且并非是限制性的，每一火车车厢22、24和26都具有能装载120吨(109公吨)煤碳的容积。
装载系统20包括一个传统构造的缓冲仓40，并通过一个支撑构件(未表示)支撑在地面上。作为实施例且并非限制性的，缓冲仓40具有能装载140公吨(150吨)煤碳的容积，直径是8米(25英尺)，总高大约是7米(22英尺)，从地面上大约12米(41英尺)延伸到地面上大约19米(63英尺)。
为了将煤碳44基本连续地供应给缓冲仓40，提供了一个传统传送带44形式的颗粒传送系统44。作为实施例并且是非限制性的，传送带44以下述速率传送煤碳，即每小时5,400公吨(每小时6,000吨)。在向列车28的各火车车厢装载时，传送带44连续操作，并且在向列车28的车厢装载过程期间，缓冲仓40从不完全卸空，如图2-8所示，这些图表示了装载系统20的操作，其中缓冲仓40中总盛有煤碳45。仍参见图1，传送带44的进给速率是变化的，以与特定列车28装载期间所需的速率相匹配。
缓冲仓40下方有一个称重仓46，该仓也是传统构造的，并通过支撑构件(未表示)支撑在地面上。作为实施例并且是非限制性的，称重仓46具有能装载41公吨(45吨)煤碳的容积，直径是5米(7英尺6英寸)，总高大约是4.5米(15英尺)，从地面上大约8米(24英尺)延伸到地面上大约12米(40英尺)。象传统方式一样，称重仓46安装成使称重仓46和其中包含的煤碳的重量都由至少一个传感器48承担或传送给传感器48例如装载单元48，所述传感器48具有称重传感器输出50。在图1所示的示意图中，虚线52表示装载单元48和称重仓46之间的机械连接，由此可以测量称重仓46和其中包含的煤碳的重量。
称重仓46下方有一个伸缩装载斜槽56，用于从称重仓46向各个火车车厢内传送煤碳。伸缩装载斜槽56具有传统结构，并且具有一个固定的上部58和一个可垂直移动的下部60，该下部60由包括多个液压缸的装载斜槽促动器62通过由虚线63表示的机械连接来控制。装载斜槽56的下部60具有排出端64，在卸载操作过程中，煤碳从该端滚落。作为实施例并且并非是限制性的，装载斜槽56的横截面为1.8米(6英尺)见方，并且总高大约是4米(13英尺)，当下部60向下完全伸出时，斜槽56从地面上大约3米(10英尺)延伸到地面上大约7米(24英尺)。装载斜槽56的下部60具有大约1米(3英尺)的垂直行程，它能够升到各个火车车厢24的上边缘之上以使车厢24的两端能够通过，并且能够在卸载操作期间下降到各火车车厢24中。
一旦装载操作开始进行，就形成所谓的“插入流状态”，下文将参考图4进行描述，火车车厢24在装载斜槽56下方的部分被煤碳大致填充到装载斜槽56的排出端64处，使得煤碳从装载斜槽56滚落到火车车厢24中的流出速率被列车28向前的运动有效地控制，所述列车28以例如每小时3,600、4,500或5,400公吨(每小时4,000、5,000或6,000吨)的速率移动。这样，除了作为导管的作用，装载斜槽56还具有缓冲作用。在“插入流状态”期间，装载斜槽56完全充满时的容量大约是9公吨(10吨)。
为了从缓冲仓50向称重仓46卸出成批的煤碳，设置了一个受控的加料门70，该门70由模块化加料门促动器72通过由虚线74代表的机械连接进行操作，所述促动器72通常包括多个液压缸和相关的控制阀。加料门70可以是任何适当结构，具有例如两个或多个叶片。为了获得精确批量，就象下文参照图7所述的那样，加料门70能够选择开口尺寸，以调整煤碳流入称重仓46的流量，这在已有技术中是公知的。作为实施例并且是非限制性的，加料门70的最大开口尺寸为3.3平方米(36平方英尺)(1.8米(6英尺)乘以1.8米(6英尺))，并且能在每秒4.5到6.3公吨(每秒5到7吨)的速率下向称重仓46装载煤碳，从而在大约7秒内将称重仓46添加41公吨(45吨)的煤碳。
同样，在称重仓46下方也有一个受控的卸料门76，该门76由卸料门促动器78通过由虚线80代表的机械连接进行操作，所述促动器80也包括多个液压缸和相关的控制阀。卸料门76可以是传统结构的，具有大约为3.3平方米(36平方英尺)(1.8米(6英尺)乘以1.8米(6英尺))，并且能在每秒4.5到6.3公吨(每秒大约5到7吨)的速率下向装载斜槽56排放煤碳。
装载系统20还包括一个控制器80，例如与适当编程PC型计算机结合的具有适当结构并且编程了的Allen-Bradley控制器。在传统方式下，控制器80通过示意线82与重量传感器输出50相连，使得称重仓46及其内容物的重量能被确定。另外，控制器80通过示意性控制线84和86与加料门促动器72和卸料门促动器78相连，从而控制称重仓46的装料和卸料。通过与加料门促动器62相连的另一条示意控制线88，控制器80对装载斜槽56的下部60的升降进行控制。很明显，线82、84、86和88表示任何适当的技术措施，使得数据和控制信号能够连通，这种措施包括诸如基于计算机网络的数据多路由技术以及无线联接。
整个操作都由操作者90进行初始化以及至少是进行监控操作，该操作者90通过各个控制输入92直接控制所述控制器80的动作。控制输入92表示多种输入装置，包括：例如键盘、按钮、开关和操纵杆。
如已有技术所知，装载系统20还包括多个传统控制元件，例如限位开关和其他传感器，包括各种保护装置，以有效和可靠地操作装载系统10。这些元件包括用于监视缓冲仓40中的煤碳高度的传感器(未表示)，以及用于读出各火车车厢的标识数(例如条码标识数)的读数器。另外，还有一个为了称重仓校准目的而用于处理检测重量的装置，这是已有技术公知的。通常，当火车车厢24接近装载斜槽56时，所有操作者90都必须观测车厢，并且启动卸料门76而使装载斜槽56的下部60下降到火车车厢内，此后使装载斜槽56的下部60升到一个适当的高度从而将煤碳装载到各个车厢24中。当每辆车厢被装载后，装载斜槽56的下部60必须上升，以避开车厢上边缘，这些操作既可以在由监控流程的操作者90的目视直接控制下完成，也可以借助限位开关或其他保护装置自动启动。
在操作者90直接控制下的控制器80可操作地控制装载系统的动作，以完成实施本发明的用于对诸如示例性的火车车厢24等连续的火车车厢进行装载的三批次方法，这将在下文描述。
另外，参见图2，当各火车车厢24接近装载斜槽56(下部60升起以避开车厢22和24)时，加料门70打开，同时监测装载单元48的输出50，以用第一批称重煤碳100填充称重仓46。当第一批称重煤碳100加完后，加料门70关闭。如下面参照图8所述的那样，当称重仓46将先前装载的火车车厢22中的第三批煤碳卸空后以及要装载的火车车厢24的前端到达装载斜槽56下时这两段时间之间，要加完第一批称重煤碳100需要相对较长的时间间隔，例如20秒。另外，尽管第一批煤碳100必须被准确称重，但也不需要使该批煤碳精确地达到特定重量。
图3表示了在车厢24中的煤碳高度达到装载斜槽的排出端64(此时下部60下降)之前，第一批称重煤碳100被卸到车厢24的前部34的状态，图4表示了称重仓46中的第一批煤碳100被卸空的状态。在图4中，煤碳保留在装载斜槽56中，车厢24的前部32中被煤碳填充直到装载斜槽56的排出端64处，以使装载斜槽56的处于“插入流状态”的后续煤碳流被各个火车车厢24的向前移动所控制。
除了第一批称重煤碳100总能将先始空仓的火车车厢24的前部32装载到装载斜槽56的排出端64处以形成“插入流状态”以外，第一批称重煤碳100足以在装载斜槽56中留下足够的煤碳，以在称重仓46卸空第一批煤碳100和称重仓46充满第二批煤碳102(图5)以及卸料门76打开以开始卸载第二批煤碳102之间的时间间隔内保持装载斜槽56的连续煤碳流。因此，在火车车厢24中保持了恒定的装载曲线。仍参见图3和4，当称重仓46完全卸空第一批煤碳100时，被装载单元58或其他适当的传感器检测到，此时卸料门76关闭。
图5表示了刚好在卸料门76打开以卸载第二批煤碳102之前、同时第一批煤碳100仍从装载斜槽56流出时，第二批煤碳102装载到称重仓46内的状态。这样，参见图5的状态，当第一批煤碳100(图2)仍从装载斜槽56流进各火车车厢24中时，卸料门70再次打开，检测装载单元48的输出50，以将称重仓46装载第二批煤碳102。当第二批煤碳102装载完后，加料门70关闭。此后，并且是在装载斜槽56卸空之前，卸料门76打开，以卸载第二批煤碳102，并总是在火车车厢24中保持恒定的装载曲线。
第二批煤碳102的重量是各火车车厢24在装载了第一批煤碳100之后所需达到的目标重量的一部分，例如1/2，但这不是必须的。另外，第二批煤碳102足以在装载斜槽56内留下足够的材料量，以在称重仓46卸空第二批煤碳102和称重仓装载第三批称重煤碳104(图7)以及卸载第三批称重煤碳104之间的时间间隔内，足以使装载斜槽56保持连续的煤碳流而将煤碳卸载到火车车厢24中。象第一批煤碳100那样，第二批煤碳102必须准确称重，但是不需要将其精确地装载到一个特定重量。
图6表示了刚好在第三批煤碳104(图7)装载完之前、称重仓46卸空第二批煤碳102时的状态。在图6中，卸料门76关闭。装载斜槽56几乎填满，这样就在第三批煤碳104(图7)装载时，不会超过极限而保持“插入流状态”。
图7特别表示了刚好在卸料门76打开以卸载第三批煤碳104之前、同时第二批煤碳102仍从装载斜槽56流出时，第三批煤碳104装载到称重仓46内的状态。图5表示了刚好在卸载第二批煤碳102之前的状态，与图5相比，图7中有更多的煤碳保留在装载斜槽56内。这样，参见图7的状态，当第二批煤碳102仍从装载斜槽56流进各火车车厢24中时，卸料门70第三次打开，检测装载单元48的称重传感器输出50，以将称重仓46装载第三批煤碳104。第三批物料104的重量是在火车车厢24装载完第一批煤碳100和第二批煤碳102之后，达到各火车车厢24的目标重量的重量。
装载第三批称重煤碳104明显不同于装载第一和第二批称重煤碳100和102，因为第三批煤碳要精确装载到一特定重量，这一精度对火车车厢24的总装载精度很重要。这样，第一和第二批煤碳100和102分别准确称重，但不需要将其精确地装载到一个特定重量。从火车车厢24的目标重量中减去第一和第二批煤碳100和102的总重量就可以计算第三批煤碳104的重量，然后就可以尽可能地精确地装载。为了精确地装载第三批煤碳，加料门70逐级关闭，使得煤碳在开始时很快地流入称重仓46，并且流速随着称重仓46中的煤碳重量逐渐接近第三批煤碳104的所需重量而减小。这样就可以更精确地切断煤碳流。实际上，这是通过编制几个重量设置点来实现的。随着每一设置点达到，加料门70的一个或多个元件关闭，并且当其达到最后一个设置点时，加料门70完全关闭。作为替换形式，单独的加料门70元件也可以逐级移动，直至其完全关闭。最少可以用两个设置点来达到精确分批操作。
但是，伴随着精确的分批操作，通常形成批量的时间通常增加了大约5秒。
当第三批煤碳104装载完并且加料门70关闭后、但是在装载斜槽56仍为空的情况下，卸料门76打开以卸载第三批煤碳104，并总是在火车车厢24中保持恒定的装载曲线。
图8表示了通过卸料门76和装载斜槽56卸载到火车车厢24中的第三批煤碳104。当称重仓46完全卸空第三批煤碳104时，卸料门76关闭，整个过程以与从图2开始描述的相同方式重复进行，以装载下一辆车厢26。仍旧参见图8，煤碳从装载斜槽26流下直至火车车厢24完全加满，同时装载斜槽56完全卸空。如果需要，装载斜槽56的下部60上升，以避开车厢24和26的端部。
对实施本发明的三批次煤碳装载系统来说，有几个因素是需要考虑的，这些因素有助于提高该系统的经济性，下文将加以描述。
作为最初的观测，第一批煤碳100不能太少。第一批煤碳100必须足以将先始空仓的火车车厢的前部装载到装载斜槽56的排出端64处以形成“插入流状态”，使得从装载斜槽56流进火车车厢内的煤碳流动速率被列车28和车厢的向前运动有效地控制，同时还在装载斜槽56中留下足够的煤碳，以在称重仓46卸空第一批煤碳100和称重仓46装载第二批煤碳102以及卸料门76打开时这段时间的间隔内保持装载斜槽56中连续的煤碳流，使得火车车厢24中保持恒定的装载曲线。尽管第一批煤碳应稍稍超过所述足够的设定量以保证可靠装载而不留空隙，但是用于比实际所需量还多的第一批煤碳的设计装备会增加设备以及装备费用，这就削弱了本发明的优点。因此，在每次用109公吨(120吨)的煤装载火车车厢的实施例中，第一批煤碳的重量是41公吨(45吨)。这明显小于第二批煤碳装载系统中54公吨(60吨)的通常重量。
这样，本发明部分地基于下述认识，即：在多批次煤碳装载系统中，当最初批次的重量被选择为充满车厢前部并且在装载斜槽56中仍留有足够的煤碳以保持恒定的装载曲线，直至第二批煤碳102加满并且开始卸载而又不超量时，能够获得最高的装载率。
最主要的时间限制是第二批煤碳102能多快地在称重仓46内加满并开始卸载。这种卸载必须在装载斜槽56完全卸空第一批煤碳100之前开始。另外，在将煤碳装载到火车车厢24中时，还可能出现并不期望以及不能接受的空隙。在本发明的实施例中，第二批煤碳102相对较快地加满。这样，由于第二批煤碳102的装载精度并不要求精确，所以加料门70完全打开以获得最大的煤碳流，并且当达到单一的重量设置点时可以很容易地关闭加料门70。
第二批煤碳102的重量是当第一批称重煤碳100装载到火车车厢24中后达到目标重量所需剩余重量的一部分。例如，如果目标重量是109公吨(120吨)并且第一批煤碳100重量是41公吨(45吨)，则所需剩余材料重量是109-41＝68公吨(120-45＝75吨)。第二批煤碳重量102同样可以是41公吨(45吨)。虽然使时间受限制的第二批煤碳102的重量稍小一些以更快地加满车厢好象更为有利，但是实际上使第三批煤碳104成为最小批量则更好。加满重量为41公吨(45吨)的第二批煤碳102而不是例如所需的1/2剩余重量的时间并不苛刻。精确的批次如果是小批次，则花费的时间要少，或者说，在给定的时间内，小批次可以比大批次以更高的精度装载。
在该实施例中，第一和第二批煤碳100和102共82公吨(90吨)，因此在第一和第二批煤碳100和102已经称重并装载到火车车厢24中后，为达到109公吨(120吨)的目标重量，第三批煤碳104仅为27公吨(30吨)。
尽管第三批煤碳104的装载精度很严格，但速度却不是这样。因此，不同于第一批煤碳100卸载时那样，第二批煤碳102并不进入空车24和装载斜槽56。第二批煤碳102并不象第一批煤碳100那样快地从称重仓46卸载。在当称重仓46卸空第二批煤碳100并且卸料门76关闭时的时间点上，装载斜槽56基本上充满煤碳。因此，当第三批煤碳104在称重仓46中加满时，可以有更多的时间进行这种操作而不会导致流入火车车厢24中的煤碳流中产生间隙，这是因为装载斜槽56具有最大化的缓冲作用。这就有足够的时间来调整卸料门70的关闭动作以象上述图7描述的那样精确地批量装载，不会超过通常为了精确批量装载而需要的额外5秒钟时间。
尽管上文展示并描述了本发明的实施例，但对于本领域的技术人员来说，应该认识到本发明还可以做出多种改进和变形。因此应该理解到，本文所附的权利要求覆盖了落入本发明实质精神和范围内的所有改进和变形。
Claims (9)
1.一种用于从前部到后部向移动的火车车厢装载目标重量的颗粒材料的三批次方法，该方法采用了一个装载系统，所述系统包括：一个缓冲仓和一个位于缓冲仓下方的称重仓，一个用于从缓冲仓向称重仓装载颗粒材料的受控加料门，和一个用于从称重仓通过具有排出端的装载斜槽向火车车厢内卸载颗粒材料的受控卸料门，所述方法包括以下步骤：
当各个火车车厢接近装载斜槽时，向称重仓装载第一批称重后的材料，第一批称重材料足以填满火车车厢的前部直至材料达到装载斜槽的排出端，使得从装载斜槽流出的后续材料流被车厢向前的运动控制，并在装载斜槽中留下足够量的材料，以在称重仓卸空第一批称重材料并且称重仓装载第二批称重材料这段时间之间的间隔内，保持流入火车车厢的材料流连续；
从称重仓卸载第一批称重材料；
当第一批称重材料从装载斜槽流入火车车厢时，向称重仓装载第二批称重材料，第二批称重材料的重量是在第一批称重材料装载到火车车厢之后要达到目标重量所需的剩余材料重量的一部分，第二批称重材料在装载斜槽中留下足够的材料，足以在称重仓卸空第二批称重材料并且称重仓装载第三批称重材料这段时间之间的间隔内，保持流入火车车厢的材料流连续；
从称重仓卸载第二批称重材料；
当第二批称重材料从装载斜槽流入火车车厢时，向称重仓装载第三批称重材料，第三批称重材料的重量是在第一和第二批称重材料被称重并装载到火车车厢之后要达到目标重量所需的重量；和
从称重仓卸载第三批称重材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向称重仓装载第三批材料的步骤比向称重仓装载第一和第二批材料的步骤更为精确。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在向称重仓装载的步骤中，卸料门逐级关闭。
4.一种用于向移动列车的连续火车车厢装载目标重量的颗粒材料的装载系统，所述系统包括：
一个缓冲仓；
一个位于所述缓冲仓下方的称重仓，至少一个与称重仓相连的传感器，用于测量所述称重仓和其中包含的颗粒材料的重量，所述至少一个传感器具有称重传感器输出；
一个受控的加料门，用于从所述缓冲仓将成批的颗粒材料装载到所述称重仓内；
一个装载斜槽，它位于所述称重仓下方，用于从所述称重仓将颗粒材料传送到火车车厢内，所述装载斜槽具有排出端；
一个受控的卸料门，用于从所述称重仓卸载颗粒材料；
一个控制器，它与用于确定称重仓及其包含的颗粒材料的重量的传感器输出相连，并与用于控制所述称重仓的装载的所述加料门相连，并与用于控制所述称重仓的卸载的所述卸料门相连，所述控制器是可操纵的，
当各个火车车厢接近装载斜槽时，控制器可受操纵以打开所述加料门，同时监测所述重量传感器的输出，以将所述称重仓装载第一批称重后的材料，使该第一批称重材料足以填满各个火车车厢的前部直至材料达到所述装载斜槽的排出端，使得从装载斜槽流出的后续材料流被各个火车车厢向前的运动控制，并在所述装载斜槽中留下足够量的材料，以在所述称重仓卸空第一批称重材料并且所述称重仓装载第二批称重材料以及关闭卸料门这段时间之间的间隔内，保持流入各个火车车厢的材料流连续，
控制器可受操纵以打开卸料门，然后当所述称重仓卸空时关闭所述卸料门，
当第一批称重材料从所述装载斜槽流入各火车车厢时，控制器可受操纵以打开所述加料门，同时监测所述传感器的输出，以向所述称重仓装载第二批称重材料，第二批称重材料的重量是在第一批称重材料装载到各个火车车厢之后要达到各个火车车厢的目标重量所需的剩余材料重量的一部分，第二批称重材料在所述装载斜槽中留下足够的材料，足以在所述称重仓卸空第二批称重材料并且所述称重仓装载第三批称重材料以及关闭所述卸料门这段时间之间的间隔内，保持流入各个火车车厢的材料流连续，
控制器可受操纵以再次打开卸料门，并在所述称重仓卸空时关闭所述卸料门，
当第二批称重材料从所述装载斜槽流入各火车车厢时，控制器可受操纵以打开所述加料门，同时监测所述传感器的输出，以向所述称重仓装载第三批称重材料，第三批称重材料的重量是在第一和第二批称重材料装载到各个火车车厢之后要达到各个火车车厢的目标重量所需的重量，然后关闭加料门，和
控制器可受操纵以打开所述卸料门，并在所述称重仓卸空时关闭所述卸料门。
5.如权利要求4所述的装载系统，其特征在于：
所述卸料门能够选择打开尺寸以调节流入所述称重仓的材料流量；和
当称重仓装载了第三批称重材料时，所述控制器可受操纵以逐级关闭所述加料门，以比第一和第二批更为精确地向所述称重仓装载第三批材料。
6.如权利要求4所述的装载系统，其特征在于，通过颗粒输送系统基本上连续地向所述缓冲仓供应颗粒材料。
7.如权利要求4所述的装载系统，其特征在于，所述装载斜槽是伸缩式的，使得所述卸载端能够选择性地下降到火车车厢内或从火车车厢中抽出。
8.如权利要求4所述的装载系统，其特征在于，所述称重仓具有足以容纳最大火车车厢的第一批称重材料的容积。
9.如权利要求4所述的装载系统，其特征在于，所述缓冲仓具有足够的能力，使其在车厢装载期间在称重仓重复装载时以及在通过颗粒输送系统基本上连续地向所述缓冲仓供应颗粒材料时从不完全卸空。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Effective date of registration: 20040106 Address after: ohio Applicant after: Thasis Beck - Bauman Address before: Tennessee Applicant before: Walker Harold A |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HARROD A.WOKE Free format text: FORMER OWNER: TAYOS. BAKER - BOWMAN Effective date: 20080229 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20080229 Address after: Tennessee Patentee after: Ha Luode Walker Adam Address before: ohio Patentee before: Thasis. - Bauman Beck |
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060315 Termination date: 20200228 |