CN204400175U - 一种火车机车浓相气力输送自动上砂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种火车机车浓相气力输送自动上砂系统，包括一砂料输送系统、一砂柱和砂枪，还包括一压缩空气输送系统，砂柱与砂料输送系统和压缩空气输送系统；所述砂柱上低于所述进砂口处设置一个以上的出砂口连接所述砂枪，所述压缩空气输送系统连接所述砂料输送系统以推动其中的砂料移动。本实用新型可实现高压低速浓相输送，所以，耗气量很低，且对于输送管路的磨损低。另外，将砂枪插设在砂箱中低于高料位的位置，通过砂箱装满砂层厚度与砂柱内的输送气压平衡可以实现砂箱装满砂子，无需关闭阀门即可停止再向砂箱中输入砂子的自动化。再有，本上砂系统在砂柱和砂枪等处设置除尘器，可以避免加砂过程中的扬尘污染。

Description

一种火车机车浓相气力输送自动上砂系统

技术领域

本实用新型涉及火车机车上砂系统，尤其是火车机车浓相气力输送自动上砂系统。 

背景技术

传统的用于整备车间的火车上砂一般是由上砂工完全靠手工来操作的，上砂工先将袋装砂手工拆袋装在小推车里，然后推着小推车从备砂场到机车砂箱附近，用簸箕或者铁锨等工具将砂子加入砂箱中，每个上砂工可能会负责十几条整备线路。上砂手段单一、原始，工作效率低，劳动强度大，小推车中的砂子还容易受到雨雪等影响受潮，影响机车刹车效果。

现在国内有一些整备站出现了负压送砂，然后靠重力上砂的技术，但是负压输送时能耗高，砂子运动速度快，所以对管道和弯头的磨损较大，而且砂子在输送过程中容易碎裂降低使用功效。靠重力上砂的限制条件太多，不同的机车需要不同的上砂设备，造成整备站布置混乱且使用效率不高。所以，在动车、高铁速度不断提升的今天，如何减轻工人劳动强度，能更好地自动、高效地完成火车机车上砂，且不影响砂子的功效就成为一个迫在眉睫需要解决的问题，也是本实用新型要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改变现有上砂模式，提供一种火车机车浓相气力输送自动上砂系统，使得从砂场运砂、向机车上砂的全部过程实现非人工的自动操作。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种火车机车浓相气力输送自动上砂系统，包括一砂料输送系统、一砂柱和砂枪，还包括一压缩空气输送系统，

所述砂柱上设置进砂口与所述砂料输送系统连接，该进砂口上设置入口阀，在所述进砂口的上部还设置进气口和排气口，在进气口上设置进气阀，在排气口上设置排气阀，所述进气口连接所述压缩空气输送系统；所述砂柱底部设置一个以上的出砂口，其上连接管路，管路上设置出口阀，该管路的端头上连接所述砂枪，该砂枪为一连接在该管路上的出口管，在该砂枪的管路上设置上砂阀；

所述压缩空气输送系统连接所述砂料输送系统以推动其中的砂料移动；

该砂柱中设置高料位计和低料位计，其为位置传感器，该位置传感器的信号输出端通过控制装置连接所述入口阀，使得当砂柱中的砂料储量达到高料位计时，该入口阀关闭，砂料输送系统停止向砂柱输送砂料，当砂柱中的砂料储量达到低料位计时，该入口阀开启，砂料输送系统向该砂柱输送砂料。

在上述系统中，工人需要在砂料输送系统的前端输入砂料，在砂料输送系统和压缩空气输送系统的作用下，砂料自动进入砂柱，在砂柱中的高料位计和低料位计的控制下，保持砂柱中砂料的存量；工人只需要将砂枪挂到砂箱上，打开阀门，砂料就会自动进入砂箱。

优选地，在所述砂柱中所述进砂口的结构为：在砂柱的侧壁上所开设的进砂口插入所述砂料输送系统中的进砂管，该进砂管朝下的管壁上开设出砂口，在砂柱的内侧壁上固设挡砂板，该挡砂板位于所述进砂管上出砂口的下方。

具体地，所述挡砂板的一端固定在砂柱的内壁上，其长度与插入砂柱中的进砂管的长度相当，其宽度与所述进砂管的直径相当，处于所述出砂口的正下方。

具体地，所述砂料输送系统包括上砂泵，其为浓相泵，该上砂泵的出砂口通过管路连接所述砂柱的进砂口，该上砂泵的上部设置进砂口，该进砂口上设置入口阀，该上砂泵上还设有进气口和排气口，其上设有进气阀和排气阀，该进气口与所述压缩空气输送系统的管路连通，在上砂泵内还设置高料位计，其信号输出端连接控制装置的信号输入端，该控制装置的信号输出端连接入口阀、进气阀和排气阀的控制端。

所述砂柱中还设有压力传感器，其信号输出端连接控制装置，该控制装置的信号输出端连接所述上砂泵上的入口阀。

进一步地，所述砂料输送系统还包括输砂泵和储砂仓，所述输砂泵为浓相泵，该输砂泵的出砂口通过管路连接所述储砂仓的上部进砂口，该进砂口上设置入口阀，该输砂泵上还设有进气口和排气口，其上设有进气阀和排气阀，该进气口与所述压缩空气输送系统的管路连通；该储砂仓的下部出砂口位于所述上砂泵的所述进砂口上方，通过管路连通，在输砂泵内还设置高料位计，其信号输出端连接控制装置的信号输入端，该控制装置的信号输出端连接入口阀、进气阀和排气阀的控制端。

所述浓相泵即为：包括一个容器，其具有一上部进砂口和一下部出砂口，在容器上部但位于进砂口下方设置所述进气口连接所述压缩空气输送系统，还设置排气口。

为了实现自动控制输砂和上砂过程，在浓相泵内设置高料位计，在进砂口、进气口和排气口上设有的入口阀、进气阀和排气阀均为电磁阀，高料位计的信号输出端连接控制装置的信号输入端，控制装置的信号输出端连接各电磁阀的启闭控制端。

所述的控制装置可以是PLC，也可以是单片机、单板机或计算机，该控制装置以及与之连接的位置传感器或压力传感器和电磁阀之间的连接结构都是现有技术，在此不再赘述。

所述输砂泵和/或上砂泵采用的浓相泵，在其泵入口、出口和排气口上均设置充气式密封圆顶阀。 

所述压缩空气输送系统包括一空压机，该空压机的排气口连接管路系统，分别连接所述浓相泵的所述进气口和所述砂柱上的所述进气口。

在所述浓相泵的所述进气口上设置孔板；该孔板为可拆卸结构，以便于根据具体需求替换不同开孔直径和开孔密度的孔板。

进一步地，还包括一除尘系统，其包括除尘器，在该除尘器的含尘气体进口上连接一管路系统，该管路系统连接所述砂柱的排气口，该除尘器的洁净气体排出口上连接一风机。

所述除尘器优选脉冲式布袋除尘器。

更近一步地，在所述砂枪出口处设置除尘管，该除尘管与所述除尘系统的所述管路系统连通；和/或，

所述砂柱的排气口与所述除尘系统的所述管路系统连通。

在所述储砂仓顶部入口处设置除尘器，该除尘器优选为脉冲式滤筒除尘器，用于将输砂泵输送至储砂仓中的压缩空气和砂子分离。

所述空压机的出口上连接一过滤干燥器。

优选地，所述空压机为一螺杆空压机。

本实用新型提供的火车机车浓相气力输送自动上砂系统一改现有人工上砂的现状，尤其是采用了压缩空气输送系统和浓相泵匹配，可以实现高压低速浓相输送，所以，耗气量很低，且对于输送管路的磨损低。另外，将砂枪插设在砂箱中低于高料位的位置，通过砂箱装满砂层厚度与砂柱内的输送气压平衡可以实现砂箱装满砂子，无需关闭阀门即可停止再向砂箱中输入砂子的自动化。再有，本上砂系统在砂柱和砂枪等处设置除尘器，可以避免加砂过程中的扬尘污染。

下面通过附图和实施例对本实用新型做详细说明书。

附图说明

图1为本实用新型提供的火车机车浓相气力输送自动上砂系统的一个实施例的结构示意图。

图2为本实用新型提供的火车机车浓相气力输送自动上砂系统中砂柱的一个实施例的结构示意图。

图3为本实用新型提供的火车机车浓相气力输送自动上砂系统中砂柱的另一个实施例的结构示意图。

图4为图3的俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型提供的火车机车浓相气力输送自动上砂系统中砂柱的一个实施例的结构示意图，在该实施例中，压缩空气输送系统包括一台空压机1，砂料输送系统包括一台输砂泵2、一个储砂仓3、一台上砂泵4和若干个砂柱5，另外，还设置一除尘系统，其包括一台带风机的除尘器6，

如图1所示的空压机1是整个气力输送自动上砂系统的能源提供设备，整个气力输送系统采用高压低速浓相输送，所以耗气量很低，现场采用小型低能耗螺杆空压机。空压机1根据现场布置情况可以布置在砂场，也可以布置在整备车间附近，如果砂场距离整备车间距离较远，在砂场和整备车间分别设置储气罐，距离较近的现场可以只设置一台储气罐。空压机出口设置三级过滤干燥器，过滤空气因压缩产生的水和尘等杂物，达到现场气力输送系统的需求标准。

在砂料输送系统中，输砂泵2采用浓相输送泵，简称浓相泵，输砂泵2上的进砂口设置入口阀，出砂口上设置出口阀，还设置进气口和排气口，进气口上设置进气阀，排气口设置排气阀。输砂泵入口阀、出口阀和排气阀均采用充气式密封圆顶阀。圆顶阀是专用于气力输送的阀门，当阀门打开时阀体部位不与物料接触，当阀门关闭时用橡胶密封圈充气密封，使阀门完全关闭，在输送过程中没有任何泄露，避免因为任何的泄露造成的阀门或其他设备的磨损。输砂泵2的入口与一个干砂机出口21连接，或者直接连接人工袋装砂倾倒口或是拆袋机的出口，输砂泵2的出口通过输送管道与储砂仓3入口连接，通过输送管道将经过干砂机干燥的砂子或者袋装砂输送至储砂仓3储存，输送管道采用厚壁20#钢无缝钢管。

储砂仓3是干燥砂子的中转储仓，根据需要设置为几天或者一周上砂所需砂子的储量，储砂仓3是密闭仓，避免雨雪或其他杂物进入。在部分地区由于气温低或空气湿度大，为了避免砂子在储砂仓中受潮板结，在储砂仓下部用加热空气进行流化。储砂仓3顶部安装有除尘器（图中未示出），将输砂泵2输送至储砂仓3中的压缩空气和砂子进行分离。储砂仓3顶部除尘器采用脉冲式高效滤筒式除尘器，其占地面积小，适合安装在小型储砂仓上。

储砂仓上可以设置砂料容量视镜，可以通过人为观察控制。

上砂泵4也采用浓相输送泵，其结构与输砂泵基本相同，上砂泵3上的进砂口设置入口阀，出砂口上设置出口阀，还设置进气口和排气口，进气口上设置进气阀，排气口设置排气阀。同样地，其上的入口阀、出口阀和排气阀均采用充气式密封圆顶阀。上砂泵4入口与储砂仓3出口连接，出口通过管道连接到若干个砂柱5进料口51。上砂泵4根据需要，不断将需要上砂的砂柱5加满。上砂泵4采用更为浓相的工艺，砂子在管道中的速度很低，输送对管道的磨损比一般的气力输送要低。上砂泵4至砂柱5的管道可以架空敷设，也可以沿铁轨敷设，或者挖地沟敷设，然后将地沟盖起了实现隐蔽敷设。

在所述浓相泵的所述进气口上设置孔板；该孔板可拆卸地设置，以便于根据具体需求替换不同开孔直径和开孔密度的孔板。上砂泵和输砂泵上所设的孔板就可以是不同的。如此，可以使得上砂泵具有更高的压力实现更高程度的密相输送。

如图2所示，砂柱5落座在一支座50上，采用圆柱形结构，每一个砂柱有一个进料口51，一个排气口52、一个进气口53和最多四个出砂口54。进料口51、排气口52和进气口53均布置在砂柱的上部。在进料口51上设置入口阀，在排气口52上设置排气阀，在进气口53上设置进气阀，在出砂口54上设置出口阀，在出口管上连接砂枪54a。砂柱5的排气口52与除尘器6的所述管路系统连通。

在另一个砂柱的实施例中，如图3和图4所示，砂柱5的进砂口51采用特殊设计遮挡使从上砂泵4往砂柱5加砂时扬尘最低，以免砂子通过排气口排出后堵塞排气管。具体的结构是：在砂柱5的侧壁上所开设的进砂口插入所述砂料输送系统中的进砂管511，该进砂管511朝下的管壁上开设出砂口511a，在砂柱5的内侧壁上固设挡砂板512，该挡砂板512位于所述进砂管511上出砂口511a的下方。挡砂板512的一端固定在砂柱5的内壁上，其长度与插入砂柱中的进砂管的长度相当，其宽度与所述进砂管的直径相当。

砂柱5出砂口54通过软管与砂枪54a连接，砂枪54a上装有上砂阀（图中未示出）。砂枪54出口与一除尘管（图中未示出）并排布置，这样加砂过程中的扬尘通过除尘管吸走。砂柱排气口52、砂枪除尘管通过除尘管道与安放在其他方便的位置的除尘器6连接，此除尘器6上装有负压排尘风机61。砂柱5在排气时和进料时排气阀打开，砂柱5与此除尘器6连通，这样就可以顺利的通过上砂泵4给砂柱5加砂。当砂枪54a上砂时，砂枪54a上的除尘口与除尘器6连通，除尘器6上负压排尘风机61运转吸尘，以免加砂过程中的扬尘污染。除尘器6下方安装有一定容积大小的灰斗62，设备运行一段时间后可以定期清理，除尘器6采用脉冲式布袋除尘器。

出砂口54设置在砂柱5底部，可以避免上砂时砂枪断流，同时也能在检修时将砂柱排空。砂柱5内安装有高料位计55和低料位计56，用以控制判断砂柱是否需要从上砂泵加砂。高料位计55和低料位计56，例如可以是位置传感器，该位置传感器的信号输出端连接例如PLC的控制装置的信号输入端，该控制装置的信号输出端连接砂柱5进料口上的入口阀，使得当砂柱中的砂料储量达到高料位计时，砂料输送系统停止向砂柱输送砂料，当砂柱中的砂料储量达到低料位计时，砂料输送系统向该砂柱输送砂料。

每条整备线路可以根据需要设置一个或多个砂柱。

在操作中将砂枪54a放入砂箱A中，由砂枪中压出的砂料掩埋砂枪出口，当满箱时，砂枪上的砂料层形成的压力可以平衡掉砂料输送的压缩空气的压力，上砂系统也能够自动停止上砂，即使工人不关闭上砂阀，上砂系统也能自动停止上砂，砂子不会从砂箱A溢出。上砂完毕后，工人关闭上砂阀，将砂枪收回完成上砂。

在如图1所示的火车机车浓相气力输送自动上砂系统中，干砂机或拆袋机21运转时，或者上砂工将袋装砂装入输砂泵2上方的料斗时，输砂泵2入口阀打开，砂子在重力的作用下落入输砂泵2。当输砂泵2上的高料位计显示输砂泵装满时，输砂泵2入口阀关闭，同时进气口的进气阀开启，排气阀关闭，等一段延时后出砂口的出口阀打开，砂子在压缩空气的作用下由输砂泵进入管道，而后输送至储砂仓。到储砂仓后，砂子落入储砂仓内，压缩空气通过储砂仓上的除尘器排入大气中。所述的延时的长度就使得输砂泵中的压缩空气的压力达到浓相泵的输送压力，达到高压低速的浓相输送。延时长度可以在控制装置上设定，也可以是例如在输砂泵内设置压力传感器，其信号传给控制装置，然后控制装置在给出口阀开启的指令而实现。通过控制延时长度或输砂泵内的压力，实现浓相输送。

每个砂柱5内都有高低料位计显示料位，当某个砂柱5的低料位显示时，通过控制装置使得砂柱5上的进气阀关闭，排气阀打开，砂柱内的压缩空气通过排气管道进入除尘器排入大气。当确定砂柱泄压后，上砂泵4入口阀打开，砂子在重力的作用下由储砂仓3落入上砂泵4。砂柱的泄压和上砂泵4入口阀的打开，可以通过控制装置对于进气阀关闭、排气阀打开后设定延时的时长来控制上砂泵入口阀的开启，也可以在砂柱5中设置一压力传感器，该压力传感器的信号输出端连接控制装置的信号输入端，该控制装置的信号输出端连接上砂泵4的入口阀的启闭控制端，当砂柱中的压力达到设定值时，即可使得上砂泵的入口阀开启。当上砂泵4上的高料位显示上砂泵4装满后，上砂泵4的入口阀和排气阀关闭，同时砂柱5入口阀打开，砂柱5出口阀关闭，然后上砂泵4进气阀打开，砂子在压缩空气的作用下由上砂泵4进入管道，而后输送至砂柱。

与输砂泵同理，延时或压力传感器控制，使得上砂泵到砂柱的砂料输送也是浓相输送，而且，上砂泵的输送压力可以比输砂泵更高，实现更浓的浓相输送。

砂料到砂柱5后，在前述的遮挡的落料设备的作用下落入砂柱5，压缩空气通过排气管进入除尘器后排入大气中。当输送完毕后，或者砂料到达砂柱5高料位后，砂柱5入口阀和排气阀关闭，出口阀、进气阀打开，砂柱5充压准备上砂。

当砂柱5具备上砂条件后，上砂工拿着砂枪54到机车砂箱A，将砂枪挂到砂箱A上，打开砂枪上的上砂阀，砂子自动进入砂箱A中。上砂工可以一次将多个砂枪挂到砂箱A上打开后离开，当砂箱A加满后砂枪自动停止加砂，上砂工将砂枪出口阀关闭后将砂枪54a挂回原处，上砂过程完毕。

前述的各个与控制装置关联的阀门都是电磁阀，控制装置可以的PLC，也可以是单板机、单片机或计算机等，控制装置与电磁阀的关联结构均为现有技术，该控制结构本身不是本实用新型的发明点，因此，不做详细描述。

Claims (14)

1.一种火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：包括一砂料输送系统、一砂柱和砂枪，还包括一压缩空气输送系统，

所述砂柱上设置进砂口与所述砂料输送系统连接，该进砂口上设置入口阀，在所述进砂口的上部还设置进气口和排气口，在进气口上设置进气阀，在排气口上设置排气阀，所述进气口连接所述压缩空气输送系统；所述砂柱底部设置一个以上的出砂口，其上连接管路，管路上设置出口阀，该管路的端头上连接所述砂枪，该砂枪为一连接在该管路上的出口管，在该砂枪的管路上设置上砂阀；

所述压缩空气输送系统连接所述砂料输送系统以推动其中的砂料移动；

该砂柱中设置高料位计和低料位计，其为位置传感器，该位置传感器的信号输出端通过控制装置连接所述入口阀，使得当砂柱中的砂料储量达到高料位计时，该入口阀关闭，砂料输送系统停止向砂柱输送砂料，当砂柱中的砂料储量达到低料位计时，该入口阀开启，砂料输送系统向该砂柱输送砂料。

2.根据权利要求1所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：在所述砂柱中所述进砂口的结构为：在砂柱的侧壁上所开设的进砂口插入所述砂料输送系统中的进砂管，该进砂管朝下的管壁上开设出砂口，在砂柱的内侧壁上固设挡砂板，该挡砂板位于所述进砂管上出砂口的下方。

3.根据权利要求2所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述挡砂板的一端固定在砂柱的内壁上，其长度与插入砂柱中的进砂管的长度相当，其宽度与所述进砂管的直径相当，处于所述出砂口的正下方。

4.根据权利要求1所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述砂料输送系统包括上砂泵，其为浓相泵，该上砂泵的出砂口通过管路连接所述砂柱的进砂口，该上砂泵的上部设置进砂口，该进砂口上设置入口阀，该上砂泵上还设有进气口和排气口，其上设有进气阀和排气阀，该进气口与所述压缩空气输送系统的管路连通，在上砂泵内还设置高料位计，其信号输出端连接控制装置的信号输入端，该控制装置的信号输出端连接入口阀、进气阀和排气阀的控制端。

5.根据权利要求4所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述砂柱中还设有压力传感器，其信号输出端连接控制装置，该控制装置的信号输出端连接所述上砂泵上的入口阀。

6.根据权利要求4所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述砂料输送系统还包括输砂泵和储砂仓，所述输砂泵为浓相泵，该输砂泵的出砂口通过管路连接所述储砂仓的上部进砂口，该进砂口上设置入口阀，该输砂泵上还设有进气口和排气口，其上设有进气阀和排气阀，该进气口与所述压缩空气输送系统的管路连通；该储砂仓的下部出砂口位于所述上砂泵的所述进砂口上方，通过管路连通，在输砂泵内还设置高料位计，其信号输出端连接控制装置的信号输入端，该控制装置的信号输出端连接入口阀、进气阀和排气阀的控制端。

7.根据权利要求6所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述输砂泵和/或上砂泵采用的浓相泵，在其泵入口、出口和排气口上均设置充气式密封圆顶阀。

8.根据权利要求4至7之一所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：在所述浓相泵的所述进气口上设置孔板；该孔板可拆卸设置，以便于根据具体需求替换不同开孔直径和开孔密度的孔板。

9.根据权利要求4或6所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述压缩空气输送系统包括一空压机，该空压机的排气口连接管路系统，分别连接所述浓相泵的所述进气口和所述砂柱上的所述进气口。

10.根据权利要求1至6之一所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：还包括一除尘系统，其包括除尘器，在该除尘器的含尘气体进口上连接一管路系统，该管路系统连接所述砂柱的排气口，该除尘器的洁净气体排出口上连接一风机。

11.根据权利要求9所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述空压机的出口上连接一过滤干燥器。

12.根据权利要求9所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：所述空压机为一螺杆空压机。

13.根据权利要求10所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：在所述砂枪出口处设置除尘管，该除尘管与所述除尘系统的所述管路系统连通；和/或，

所述砂柱的排气口与所述除尘系统的所述管路系统连通。

14.根据权利要求6所述的火车机车浓相气力输送自动上砂系统，其特征在于：在所述储砂仓顶部入口处设置除尘器，该除尘器优选为脉冲式滤筒除尘器，用于将输砂泵输送至储砂仓中的压缩空气和砂子分离。