CN201176338Y - 电磁管道运输系统用输送管道单元 - Google Patents

Abstract

一种电磁管道运输系统用输送管道单元，包括筒形输送管道主体，其特征在于所述输送管道内壁设置运矿车的车轮悬挂轨道，所述输送管道内壁左右两侧固定设置滑轨。该电磁管道运输系统用输送管道单元运行稳定性和可靠性能高、消耗的电磁力小，能够保证运矿车的运行平稳，易于实现运矿车的良好控制，运送过程几乎不受撒落物料影响。它可以采用工厂化制造和生产，并保证现场安装或维修后安装的精准性，能够满足时速快、运行平稳，易于实现自动控制且成本低的商业化运行条件的要求。解决了现有电磁管道运输系统无法适用于低成本和高效的商业化运营，且输送管道容易损坏和难于维修的问题。

Description

电磁管道运输系统用输送管道单元

技术领域

本实用新型属于利用电磁管道对煤炭、矿石等物料进行运输的技术领域，具体的涉及一种能够在保证运矿车平稳运行、易于控制的电磁管道运输系统用输送管道。

背景技术

根据世界煤炭研究所估计，煤炭费用的70％为运输费用。每年全世界从矿山运到集散地的卡车运输费用估计至少为80亿美元。我国是最大产煤国，每年煤炭生产产量约为20亿吨，占全球煤产量的五分之二。由于中国石油资源匮乏，占一次能源消费比重高达2/3以上的煤炭是中国能源的基础，而工业布局与煤炭资源的错位，又要求北煤南运、西煤东运。另外中国煤炭运输主要依靠铁路、公路、沿海和内河水运。铁路是煤炭运输的最主要方式，中国现有铁路总长为7.66万公里，是煤炭运输最主要的通道，承担了75％的煤炭总运量，尽管煤炭运量已占铁路货运量的45％以上，仍然不能满足煤炭运输需求，而铁路线路的增长不可能在短期有所突破，因此这一矛盾难以迅速解决；公路运煤则以短距离运输为主，近几年随着铁路运力的紧张，公路运煤量呈快速增加的势头。货车作为内陆煤炭运输的主要工具，需要大量的柴油燃料，随着石油供求关系的制约，也成为能源经济发展的制约。

综上所述，目前中国煤炭运输技术、承载量以及运输管理对经济社会的影响主要有四个方面：一是成本增加造成电力成本增加；二是运力不足制约了产煤区生产能力发挥，容易造成短期煤炭供应紧张；三是煤炭运输安全管理任务紧迫，四是污染严重。开发高效、经济、节能和环保型煤炭交通运输工具，大幅提升煤炭运输能力，已经成为加快我国能源建设、促进国民经济快速增长的必须条件。

可见，目前运输方式中，采用卡车运输煤炭将使用大量昂贵的柴油燃料，不但能效低，价格昂贵，而且会对当地造成污染。卡车还要对卡车以及公路基础设施进行大量的维护。采用铁轨运输煤炭在多山地区要求建立迂回路线，并且在路轨附近500米之内具有不可开采矿山的限制，从而大大地限制了煤炭的开采量。采用水煤炭泥浆管道运输煤炭通常会产生严重的环境问题，因为不但要泵取运送地域的地下水，还要在运送终点处理泥浆水。其它可能的运矿车管道，例如气动管道，相对于电磁管道，具有高能耗要求以及有限的生产量。

稀土永磁直线同步电机输运管道技术及其产业化，是近年来国际交通运输产业前沿技术之一，是交通运输产业中高技术领域里具有前瞻性、先导性和探索性的重大技术，是未来交通运输产业高技术更新换代和新兴产业发展的一个重要基础，是国家交通运输产业高技术创新能力的一种体现。上世纪90年代，美国磁悬浮飞机技术公司在进行磁悬浮飞机(Magplane)研发时，同时开展了磁管道运输系统的研发，并于2000年在美国佛罗里达州IMC-Global磷矿建造了一条275公尺，直径为61公分的磷矿磁管道运输示范线，磁管道运输示范线用以和传统交通工具在投资成本、运行成本、环境影响、能源消耗等方面进行比较评估。该次管道运输系统采用前后各装设的4个定向滑行轮的运矿车，并采用玻璃钢纤维管作为输送管道，输送管道外设置线性直流电机线圈，运矿车通过定向滑行轮架在输送管道移动，实现物料的输送。由于该磁管道输送系统仅为实验评估项目，而且在输送管道和运矿车的设计上尚存在诸多缺陷，因此无法达到商业化应用的需要，而且可操作性差。

该处于研发阶段的运矿车采用滚动滑行的方式在输送管道内运行，车体重量和运载物料的重量由运矿车前、后端设置的滑轮组件承担，这使得输送管道内壁所承受的压力和摩擦力较大，极容易造成输送管道和定向滑行轮的损坏，从而影响整个输送系统的运行。同时由于采用该电磁管道进行输送的是颗粒物料，即使运矿车封闭性能良好，仍然无法避免物料的撒落，撒落的物料为集中在输送管道的底部，而输送管道底部位置正是运矿车的前后滑行轮的最大压力接触面，撒落的物料对运矿车的运行产生较大的阻力，这一方面致使需要的线性同步电机线圈提供更大的推力，另一方面过多的撒落物料会导致运矿车发生停车故障，还会对输送管道和运矿车造成损坏。

另外现有的输送管道多为现场根据输送地形条件进行安装制作，一段输送管道的长度长短不一，这使得输送管道在维修或处理事故时很难进行快捷的处理，同时输送管道在事后进行对接安装非常麻烦，而且安装精度较差，很难实现低成本高效率的商业化运营。再者，由于该输送管道内没有运矿车旋转方向的限位机构，运矿车在输送管道内会发生无法预测的旋转，影响运矿车的运行稳定性和可操控性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种运行稳定性和可靠性能高、消耗的电磁力小，能够保证运矿车的运行平稳，易于实现运矿车的良好控制，运送过程几乎不受撒落物料影响的电磁管道运输系统用输送管道。它可以采用工厂化制造和生产，并保证现场安装或维修后安装的精准性，能够满足时速快、运行平稳，易于实现自动控制且成本低的商业化运行条件的要求。解决了现有电磁管道运输系统无法适用于低成本和高效的商业化运营，且输送管道容易损坏和难于维修的问题。

为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种电磁管道运输系统用输送管道单元，包括筒形输送管道主体，其特征在于所述输送管道内壁设置运矿车的车轮悬挂轨道，其内壁还设置线性同步电机绕组线圈，所述输送管道内壁左右两侧固定设置滑轨。

具体的讲，所述输送管道的主体为一段平直筒形管体，所述管体的两端分别设置相互配合的对接端口，所述输送管道的长度为3-8米。

所述车轮悬挂轨道为平放的工字形钢梁，钢梁的纵梁两侧的下端横梁形成运矿车的悬挂车轮运行轨道。

所述工字形钢梁的上端面设置有固定螺栓孔，固定螺栓孔沿工字形钢梁的长度方向分布设置，所述工字形钢梁通过该固定螺栓孔与输送管道的内壁固定。

所述输送管道的车轮悬挂轨道的左右两侧内壁下方分别对称固定滑轨，所述两滑轨为沿输送管道壁延伸的金属杆。

所述车轮悬挂轨道和滑轨均沿输送管道的长度方向延伸设置，所述滑轨与车轮悬挂轨道间的位置在输送管道的长度方向上保持一致。

所述输送管道内壁还设置线性同步电机绕组线圈，该线性同步电机绕组线圈为固定设置在输送管道内壁的三相线圈绕组，所述同步电机绕组线圈包括两沿输送管道长度方向设置的非金属支撑管，三相线圈绕组缠绕在两非金属支撑管间，每相线圈绕组为单根电缆来回多次绕制结构，非金属支撑管起到支撑绕组防止线圈过度弯曲的作用，每相线圈绕组的两端头穿过输送管道壁并位于输送管道外部；所述两非金属支撑管间的线圈绕组与输送管道内壁间设置有沿输送管道程度方向放置的非金属支撑梁。

所述线性同步电机绕组线圈外包覆有表面光滑的壳体，线性同步电机绕组线圈位于该壳体和输送管道内壁之间。

所述线性同步电机绕组线圈间隔一定距离分布在输送管道的内壁间，所述车轮悬挂系统与线性同步电机绕组线圈沿输送管道内壁相对设置，所述滑轨由位于车轮悬挂系统左右两侧的两道滑轨组成，两道滑轨与车轮悬挂系统和线性同步电机绕组线圈间的位置固定。

所述输送管道主体为沙石水泥管或者高分子复合材料管体，所述输送管道外设置线性同步电机绕组线圈的接线盒。

该电磁管道运输系统用输送管道单元采用车轮悬挂轨道，可将运矿车通过车轮组件悬挂在输送管道内，实现低摩擦系数和可操控性运行，运矿车不再由输送管道的底部进行支撑，而是通过运矿车两端上部设置的悬挂车轮，将整个运矿车悬挂在输送管道内。通过在车轮悬挂轨道两侧的输送管道内壁分别设置滑轨，可以更好的控制运矿车在弯道或者高速运行下的掌控性能，使运矿车的整体浮行在输送管道的底部上方，不再与运输管道的底部接触，这样即使输送管道内存在一些撒落物料，也不会对整个物料的运送造成任何不利影响，有力保证了该运输系统的良好运行。

输送管道单元采用模块化设计，其主体为一定长度的平直筒形，其两端分别设置相互配合的对接端口，这样可以实现输送管道单元的工厂化生生产，保证车轮悬挂轨道和滑轨安装的精准度和连续顺畅对接，另外在现场使用过程中需要拆开输送管道对运矿车和输送管道进行处理时更加方便快捷。该输送管道单元所采用的车轮悬挂轨道最佳采用工字形钢梁，工字形钢梁沿输送管道长度方向固定设置，其纵梁两侧的下端横梁形成运矿车的悬挂车轮运行轨道能够保证运矿车车轮悬挂的稳定性。在对于弯曲的输送管道线路进行安装时，可将多根平直筒形输送管道单元对接，如果输送管道的长度在6米左右，其对接角度可为5度左右，实现输送管道的平稳弯曲。

另外输送管道内的车轮悬挂轨道、两个滑轨和线性同步电机绕组线圈的相对设置位置最好是固定的，这样可以采用永磁体阵列与车轮和滑轮间位置固定的运矿车，保证运矿车运行过程中永磁体阵列与线性同步电机绕组线圈间的高效驱动，一般输送管道的车轮悬挂轨道位于输送管道内壁的顶部，两个滑轨对称设置在输送管道内壁的左右两侧，线性同步电机绕组线圈设置在输送管道内壁的底部，在弯道或者需要解决运矿车运行离心力的情况下，可以按最佳的运矿车悬挂位置进行设置，在该情况下三者之间的相对位置仍然保持不变。

本实用新型的有益效果在于，该电磁管道运输系统用输送管道单元运行稳定性和可靠性能高、消耗的电磁力小，能够保证运矿车的运行平稳，易于实现运矿车的良好控制，运送过程几乎不受撒落物料影响。它可以采用工厂化制造和生产，并保证现场安装或维修后安装的精准性，能够满足时速快、运行平稳，易于实现自动控制且成本低的商业化运行条件的要求。解决了现有电磁管道运输系统无法适用于低成本和高效的商业化运营，且输送管道容易损坏和难于维修的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的阐述。

图1是本实用新型中输送管道的主体结构示意图；

图2是图1的A-A向结构剖视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，该电磁管道运输系统用输送管道单元的主体为一段平直筒形管体1，管体的两端分别设置相互配合的对接端口3和3’，输送管道的长度为6.25米。输送管道主体为沙石水泥管结构，输送管道外壁设置线性同步电机绕组线圈的接线盒11。

输送管道内壁的顶部设置运矿车的车轮悬挂轨道4，输送管道内壁左右两侧固定设置滑轨6。车轮悬挂轨道为平放的工字形钢梁，钢梁的纵梁两侧的下端横梁5形成运矿车的悬挂车轮运行轨道，工字形钢梁的上端面设置有固定螺栓孔，固定螺栓孔沿工字形钢梁的长度方向分布设置，工字形钢梁通过该固定螺栓孔与输送管道的内壁用螺栓2固定。输送管道的车轮悬挂轨道的左右两侧内壁上分别对称固定滑轨，所述两滑轨为沿输送管道壁延伸的金属杆。车轮悬挂轨道和滑轨均沿输送管道的长度方向延伸设置。

输送管道内壁的底部设置线性同步电机绕组线圈，该线性同步电机绕组线圈为固定设置在输送管道内壁的三相线圈绕组，同步电机绕组线圈包括两沿输送管道长度方向设置的非金属支撑管8，三相线圈绕组缠绕在两非金属支撑管间，每相线圈绕组为单根电缆7来回多次绕制结构，每相线圈绕组的两端头穿过输送管道壁并位于输送管道外部；两非金属支撑管的线圈绕组与输送管道内壁间设置有沿输送管道长度方向放置的非金属支撑梁9。线性同步电机绕组线圈外包覆有表面光滑的壳体10，线性同步电机绕组线圈位于该壳体和输送管道内壁之间。线性同步电机绕组线圈间隔一定距离分布在输送管道的内壁间，车轮悬挂系统与线性同步电机绕组线圈沿输送管道内壁相对设置，滑轨由位于车轮悬挂系统左右两侧的两道滑轨组成，两道滑轨与车轮悬挂系统和线性同步电机绕组线圈间的位置固定。

该输送管道在运输作业过程中，可能会存在线性同步电机绕组线圈的热扩散问题，经过实验表明，在平坦或者5度、10左右坡度情况下，线性同步电机绕组线圈可采用铝导线，在30度左右坡度情况下，线性同步电机绕组线圈需要采用铜导线来保证线圈处于合理的运行温度。在运矿车的物料运载舱直径为60厘米，装载量为270公斤左右的情况下，每相线圈绕组的单根导线绕制和回绕5次组成一个单相线圈，单相线圈绕组在非金属圆管上的绕制长度为6米。三相制线圈绕组是在该6米绕制长度内分别绕制形成的。通过在输送管道壁上开设小孔将三项绕组线圈的断头连接到输送管道外部以保证线性同步电机绕组线圈的电连接的稳定性，并降低维护难度，同时该设计可以实现防爆功能，因为在运输煤炭时，管道内的空气含有大量的煤屑粉尘。

经实验表明，该输送管道能够满足运矿车高到60公里/小时时速的平稳运行，运行噪音低，摩擦系数小，并满足电磁管道物料输送的各项商业化运营要求。

Claims (10)

1.一种电磁管道运输系统用输送管道单元，包括筒形输送管道主体，其特征在于所述输送管道内壁设置运矿车的车轮悬挂轨道，所述输送管道内壁左右两侧固定设置滑轨。

2.根据权利要求1所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述输送管道的主体为一段平直筒形管体，所述管体的两端分别设置相互配合的对接端口，所述输送管道的长度为3-8米。

3.根据权利要求1所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述车轮悬挂轨道为平放的工字形钢梁，钢梁的纵梁两侧的下端横梁形成运矿车的悬挂车轮运行轨道。

4.根据权利要求3所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述工字形钢梁的上端面设置有固定螺栓孔，固定螺栓孔沿工字形钢梁的长度方向分布设置，所述工字形钢梁通过该固定螺栓孔与输送管道的内壁固定。

5.根据权利要求1所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述输送管道的车轮悬挂轨道的左右两侧内壁下方分别对称固定滑轨，所述两滑轨为沿输送管道壁延伸的金属杆。

6.根据权利要求1所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述车轮悬挂轨道和滑轨均沿输送管道的长度方向延伸设置，所述滑轨与车轮悬挂轨道间的位置在输送管道的长度方向上保持一致。

7.根据权利要求1所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述输送管道内壁还设置线性同步电机绕组线圈，该线性同步电机绕组线圈为固定设置在输送管道内壁的三相线圈绕组，所述同步电机绕组线圈包括两沿输送管道长度方向设置的非金属支撑管，三相线圈绕组缠绕在两非金属支撑管间，每相线圈绕组为单根电缆来回多次绕制结构，非金属支撑管起到支撑绕组防止线圈过度弯曲的作用，每相线圈绕组的两端头穿过输送管道壁并位于输送管道外部；所述两非金属支撑管间的线圈绕组与输送管道内壁间设置有沿输送管道程度方向放置的非金属支撑梁。

8.根据权利要求7所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述线性同步电机绕组线圈外包覆有表面光滑的壳体，线性同步电机绕组线圈位于该壳体和输送管道内壁之间。

9.根据权利要求7所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述线性同步电机绕组线圈间隔一定距离分布在输送管道的内壁间，所述车轮悬挂系统与线性同步电机绕组线圈沿输送管道内壁相对设置，所述滑轨由位于车轮悬挂系统左右两侧的两道滑轨组成，两道滑轨与车轮悬挂系统和线性同步电机绕组线圈间的位置固定。

10.根据权利要求7所述的电磁管道运输系统用输送管道单元，其特征在于所述输送管道主体为沙石水泥管或者高分子复合材料管体，所述输送管道外设置线性同步电机绕组线圈的接线盒。

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