CN85106538A - 计算机控制的泻装系统 - Google Patents

Abstract

一计算机控制系统，用于通过一泻装斜槽调整 流入列车车厢中的煤。当车厢总重达到由间隔设置 的磅秤所确定的预定重量时，计算机通过流量闸门 而切断煤流。由计算机控制液压缸的操作从而指示 出车厢前、后转向架承载的重量之差并上、下调整 泻装斜槽的倾斜度，以便为同一车厢或不同高度的 车厢提供顶部表面均匀的装载。通过为计算机提供 输入的光电管电路，对每节车厢高度及前、后端进 行检测。由于当煤块到达斜槽的底部前缘高度时， 该前缘切断了煤流，所以泻装斜槽的位置调整了车 厢中煤的高度。

Description

本发明普遍适用于将松散材料流装进机动有轨车的车厢中，尤其是可以用这样的一种装料法，即顺着每节有轨车的长度，将材料均匀分配装入车内。

用于装载象煤块之类的松散材料的泻装系统，在采矿运输领域得到了广泛应用。用现代化泻装系统，可以在整列有轨车以恒定的速度向前移动中，实现快速装载。这种改进大大提高了松散材料的运输效率。

成功的泻装系统之一，见于1983年2月8日颁发给卡罗尔H·拉特（CarrouH·Ladt）的美国专利4，372，730号。在这个系统中，以一种很有效的方法，由枢轴转动泻装斜槽将煤送入有轨车。由一名熟练的操作者，便于控制煤的泻装使之基本均匀的装入有轨的承载货车之中。在靠近斜槽下端装备一个弯刀形闸门，通过它可更有效的控制煤块。这一系统可在列车以约每小时0.5哩的恒定速度行进中快速装煤而无溢出。

一项在有轨车连续向前移动中给列车装载的类似设备，见于1981年8月18日发表的美国专利4，284，380号。在这一系统中，由操作者控制包括从储料仓将煤送往料斗的输送机速度的键控部分。根据操作者的熟练程度，可手动改变输送机的速度和给料斜槽的倾斜度，以致使驶经泻料站台的列车可以达到大体均匀的装载。由于输送机对斜槽的供料容量所限，“380号专利中所述的列车移动速度，仅及专利”730所述采用料斗供料型泻装系统的速度的一半。

此外，只是借助于连续运转的输送机来控制列车上方将煤装入车内的斜槽中装料的流量。因此，当输送机上的流量不均时（如有时发生的）装车的流量便有变化，这就造成装料不均。致使为设法把车装匀而给操作员增添麻烦。输送机的速度抑或斜槽的倾斜度，必须及时调整，以使流量平稳。

如上所述，必须要使操作者进行连续监视的先有技术的系统，实际减少了它们的成本效果。根据在工业中作出的分析，这种需要与装备一套用来将松散材料装入有轨车的计算机控制系统相等同。为了在该领域为人们所接受，这种计算机控制系统应该能利用现有的运输装备硬件，而且可对不同大小的车辆作自动分配装载。

本发明的主要目的之一，是提供用于一种自动操作现有的泻装斜槽装置以便将松散材料均匀分配和份量准确地装进每辆车内的控制系统和方法。

本发明的另一目的，是提供计算机控制的泻装系统，该系统利用与现有的枢轴斜槽泻装系统相连接的控制装置，以价廉和有效的方法实施控制。

本发明还有另一目的，即提供用于将煤块类松散材料装进在行驶的有轨车中的计算机控制系统，该系统能保证每次装车均匀而毋须操作者在列车移动中进行干预。

本发明的又一目的，是提供计算机控制系统和方法其中可使斜槽升起和下降，以调整车内装料高度，为继之而来的类似型号和尺寸的车辆作必要的调整以改变装料的分配量。

本发明的又一目的，是提供的计算机辅助装置和方法，它们用来适当的升起和降低斜槽，以便通过改变斜槽的泻出端在车中的位置，而使材料从斜槽均匀流出，使装载面均匀平整，从而在车厢前后部之间适当地分配装载。

本发明的另一些目的，优越和新颖的特点，将于这份说明书的后面 述及，通过对本发明实例的详述，本技术领域的熟练工作人员将会非常清楚地了解本发明。

本发明的这些目的和优点，可根据在附加的权利要求中详细指出的装置及其组合，而实现和获取。

用计算机控制的泻装斜槽系统，能较大量的将类似煤块的松散材料直接流进移动中的有轨车内，并能达到大体均匀地把煤分装进车厢的两个转向架之间的目的。为使装载达到预定的重量，并同时在每节车厢的前、后部之间均匀分配重量，装备有一种为材料称重的称量装置，使装进每辆车的材料足以达到预定的重量;有一个泻装斜槽，用来收纳材料，并大体均匀地将这些材料装进以恒定的速度向前移动的车内;有为确定每节车的上料高度的调整装置;有用于在列车运行中比较每节车厢的前、后部材料重量的计算机装置;以及为改变调整装置的校正装置，以便在必要时依次为每一节类似的车载作适当的均匀的分配。

按照本发明，每节车中的装料高度可利用调整装置加以调节，该调整装置包括往下伸进每辆车中的泻装斜槽的泻出端。泻出端的前缘在装料过程中限制斜槽中超量的材料，并由本发明的计算机控制器确定斜槽处于一适当位置，装料大致均匀地沿车厢的长度进行。校正装置包括一个用于斜槽的可动台座和一个液压缸，该液压缸用于升起斜槽使载重移向车厢的前部，或反之，降低斜槽使载重移向车的后部。

更为可取的，通过独立支撑车厢的前、后转向架的磅秤而依次对车辆进行称重。计算机控制器根据来自前后各节车的载重信号与所要求的标准或预定重量（例如100吨）相比较，然后启动校正装置对继之而来的列车中的类似车辆作大体均匀的装载。

更为可取的，为指示每辆车在泻装站上的位置和检测每辆车的高度而设置了光电管阵列。

为调整流量斜槽，计算机控制器将斜槽升起使载重向前移动，而降低斜槽使载重向后移动。这和先有技术（例如专利1380中描述的作法）正相反，在该项先有技术中，斜槽降低是为减少流动材料的摩擦力和增加供料率，反之亦然。

为了将预定重量的材料均匀分配装入有轨车，根据本发明的相应方法的步骤包括：

1）将预定重量的称重材料全部装入每辆车中;

2）沿着车的长度方向将材料通过泻装斜槽直接均匀的装入车中;

3）在泻装过程中调整材料的高度;

4）比较每辆车的前部和后部的装料重量;

5）校正调整步骤以便能大体均匀依次地为随之而来的同类型车辆进行泻装。

根据本发明的最佳实施方案，进行校正的目的是要调整增加材料的流量。通过提升或降下泻装斜槽以便分别增加车的前部的装料量或者增加每辆车后部的装料量，便可对材料泻装进行调整。

对于列车中的大部分几乎相同的车厢而言，最佳的泻装斜槽位置是存贮在计算机控制器的存贮器中的。根据另一方面，当材料泻装达到预定重量或到了车厢的末端时，便截断了材料的泻装流量，无论哪种情况先发生，结果都是一样的。

图1是根据本发明的用于均匀地为有轨车装料的泻装斜槽系统的正视图（它被剖截以表明装料）;

图1A是沿图1的1A-1A线截得的剖面图，它示出了通过泻装斜槽的泻出端前缘对装入车内煤的高度所进行的调整而且装料后车内的煤块顶部是均匀平缓的;

图2是本发明方法一系列展示的第一步，提高泻装斜槽以便停止装料使已完成装料的列车车厢通过;

图3是第二步，示出了泻装斜槽降下到顺次而来的下一节车厢中;

图4是第三步，示出了当泻装斜槽处于低供料位置时，流量闸门开启材料泻装到车厢的前部;

图5是最后一步，它示出了随着材料在整个车厢的长度被均匀分配装入而完成了装料操作，而且泻装斜槽开始升起;

图6A和图6B示出了利用先有技术的技术和设备泻装的不适当地装料车厢;也就是说，在图6A中车厢前转向架超载而在图6B中车厢后转向架超载。

图6C示出的是根据本发明的原理对两个支撑转向架均匀地分配泻装材料的合适地装料车厢。

图7是一示图，表明了本发明的控制系统和整个基本称重;而且

图8是用来执行本发明操作的装置的计算机软件流程图。

现在，参考附图，尤其是图1对本发明最佳实施方案进行更为详细的描述。参考数字10表示常用的泻装系统，该系统包括用来和采矿、处理以及松散材料装卸设备（图中未示出）相连接，以接受流动材料（例如煤）的料斗11。该料斗将煤块送入带有枢轴台座（该台座有一枢轴铰链13）的流量调整斜槽12。一液压马达（例如一相当大的液压缸14），它具有与泻装斜槽12的上部相连的活塞杆。当液压缸工作时，斜槽12将根据列车车厢R，R′和R″的顺序提升和下降，这将在下面予以详述。

流量调整斜槽12包括泻出端20，如图1所示，该泻装端降下到有轨车的车厢R′之中。通过泻装流量前缘21而确定了斜槽12的泻装开口。由于煤块存在于泻装开口处，所以流量前缘21沿长度方向以及行驶方向（图1A已指出）均匀地进行泻装从而车厢承载的材料的上部表面是平缓的。还将认识到，斜槽12在车厢装满材料以及一旦最前端装满材料时（见图4），过量的材料便会回流到泻出端20中从而逐渐阻止泻装材料的流动并限制了示出的车厢R′中煤的高度。参看图1，还可清楚的了解到，在煤的中心部位比较均匀平缓的顶部表面两侧，是两个比较均匀平缓的顶部表面S₁和S₂部分，该两部分与中心部分成45度角。由煤的自然流出口流出的煤还提供了比较平缓的最后部分的顶部表面S₃，该表面与中心部分实际上也成45度角。因此该装置可为车厢提供均匀的侧向和末端泻装。

如参考数字25指出的，一弯刀形闸门枢轴地装在斜槽12的泻出端20上。工作液压缸26安装在斜槽上以便在整个过程的适当时刻开放和关闭闸门25。光电管阵列27设置在轨道附近以便检测车厢的高度，与之相邻设置的第二Q光电管阵列28用来检测车厢末端。尤其是，车厢高度检测器包括三个垂直排列的光电管。当为低车厢时（例如车厢R′），低处的光电管被激励工作;中等高度的车厢（例如车厢R）遮挡了下面两个光电管;而高车厢（例如车厢R″）则遮挡住全部三个光电管，以致于确定出不同的车身高度。而光电管阵列28的两个光电管是水平设置的，前一个光电管用来检测车厢前部而后面的光电管对车厢后部进行检测。

有轨车的每节车厢都由前、后转向架30、31分别支撑着。每一转向架一般都包括一对轮轴和在轮轴的每个末端上的轮子（该轮子用来和轨道相接合）。最佳实施例的一个方面是应用了需要三个磅秤站台A、B、C（见图7）的耦合运动（Coupled-in-motion）称重。磅秤A′、B′、C′分别与相应的每个站台A、B、C相连。这些磅称连到设备D，该设备D对这些重量信号进行处理并将这些信号输入计算机控制器35。光电管阵列27、28与控制器35相连（见图7）并提供指示车厢高度的信号以及泻装状态（见图2～5）时所在车厢的信号。计算机控制器35包括与电磁阀42相连的导线40、41，该电磁阀通过供应导管43从液压源44将液压供给用于闸门25的液压缸26。与此相似，液压供给导管通过由导线47、48操作的电磁阀46为液压缸14供料。

因此，根据以上所述，可以看到用于本发明对有轨车的泻装进行控制的计算机控制系统的基本操作。空车厢R（图3）的前转向架30通过磅秤站台A而其重量信号被送至综合磅秤装置D，该装置D将这一信号保留在存贮器中直至车厢R的后部转向架通过该同一磅秤平台A（图5和7）。然后，总车重或空载重被存入设备D的存贮器中以备今后使用。

当车厢R接近站台B时，光电管阵列27确定车厢的高度（见图5）并当车厢前部通过斜槽12时（在该位置处，车厢R′使斜槽降下），光电管阵列28的前部光电管被车厢遮挡住而且斜槽12降下（图3）。当达到最低位置时（图4），闸门25开启，煤或其它松散材料便装入车厢的前部。

列车连续前行而车厢R′被均匀装满。前部转向架30′在磅秤站台C上（见图1、5和图7）。在这时，车厢R′的后部转向架31′位于磅秤站台B上而且以预定重量对车厢进行泻装，正如由磅秤和计算机控制器35所确定的一样，该预定重量通常为100吨。流量闸门25关闭而且斜槽12升起到车厢之上（见图2）。在此时，如上所述，车厢R″的后部转向架31″和前部转向架30′都在站台C上。后部转向架31′和空车厢R的前部转向架30共用磅秤站台B。把先前称过重量的车厢R″后部转向架的已知重量和空车厢R的前部转向架30的已知重量在综合磅秤装置D中从站台C和B的总重量中分别被减去。然后，这便提供了承载车厢R′中装料的毛重。如果从装置D中记录的该毛重中再减去车厢R′的皮重，则可知道车厢R′中装载的煤的净重。相继而来的每辆车厢都用与此相似的方法通行称重并计算其重量。

装置D提供了用于车厢R′前部轮轴和后部轮轴的称重信号，它们是由前述步骤所确定的。计算机控制器35可以是任何用于商业的程序化控制器，例如可以是商用的Modicon    584控制器。

在程序步骤50处，对两轮轴的重量进行比较。如果车厢内是均匀装载的（轮轴重量此时相等），则给出不改变泻装状态的信号，控制器35的操作立即转向步骤51，而且不必采取其他行动;即不对斜槽12的运动进行控制（见图6C）。

另一方面，如果前、后转向架30′，31′的重量不等，则程序将立即转向斜槽控制和重量分配步骤52。如人所知，当任何一种因素发生变化时，（例如，列车的车速变化，煤块的级别、大小、密度和/或结构的变化，以及煤的灰分和含水量和/或例如湿度和温度一类的环境条件的变化），都能导致装载不均匀。如果前转向架30′轻（在图6B中夸大的示出），则将在步骤53处给出信号以便提起斜槽12使载重朝车厢R′的前部移动。对车厢前部较轻而增加的泻装量被记录下来，而且将1吋、2吋或3吋加到标准的高度并将其送入存贮器54，它为依次而来的下一辆同类型尺寸的车厢指出了新的斜槽位置。

与此相似，如果在步骤50处的比较表示车厢前部重（见图6A），则程序转到步骤60，在该处，指示需要降下斜槽以便朝车厢R′的后部移动载重。根据差值指出的量值，将重置斜槽位置的指令送到存储器54。

装置装置D还通过控制器35对电磁阀42实施控制，该电磁阀用来操作弯刀形闸门25的液压缸26。一旦装置D确定了被加到车厢R′的全部预定重量，步骤56就接收位置信号以便触发关闭闸门标志66。通过在线40、41上的信号触发电磁阀42。与此同时，步骤67为依次而来的下一车厢R重置控制器35。

如步骤70指出（见图8），在车厢R′处于应在位置准备接收斜槽12时，光电管阵列28指示计算机控制器35，并且当斜槽12的泻出端20降下到车厢R′时，转入标志71处的流量闸门25开启。斜槽12保持在应有位置上，而且闸门25一直开启直到达到预定重量（如在步骤65处确定的那样），或者后部的光电管阵列被遮挡住（见图5），无论哪种情况首先发生，都将导致发生上述情况。借助于从标志72而来的信号，斜槽12被提升起来;电磁阀42提供操作。为了进一步强调起见，如果通过满足标志65处的预定重量预先没有操作电磁阀42，则在泻装的最后阶段，当到达车厢末端时，电磁阀46将被操作以便关闭闸阀25并切断煤流。

光电管阵列27将信号送到步骤80处，在控制器35中，这些信号指出了车厢高度到底是低、中等还是高。在下一步骤81处，对存贮器54进行检索和置初值以便为指定的车厢高度提供合适的斜槽位置。然后，在斜槽控制和重量分配步骤52处，如果确实需要变化，就为将提供给依次而来的同样高度的下一车厢的变化量设置一合适的量值。

总而言之，可以看到借助于使用本发明的控制系统而获得的这些利益和优点。磅秤装置A、B、C称量出通过泻装斜槽12装入列车每节车厢中的材料重量。泻装斜槽12包括一调整前缘21以确使沿着被泻装的车厢R′的全长有一合适的装料高度，而且因之均匀的在前、后转向架30，31上进行泻装。

有利的是，过量的煤回冲到泻出端20里，从而确保在车厢装满时正好是恒定供给。这种自动防止缺乏或超量泻装的方法在先有技术设备中运用的是如此之普遍，除非快速往返以及操作熟练的工作人员才能防止不足或超量泻装。其结果是装料的顶部表面S～S₃只有很小或几乎没有变化或者起伏。而根据先有技术程序在装料表面部不可避免存在着起伏或变化。

具有程序化步骤的计算机控制器35操作以便将每节车厢的前部和后部所装材料的重量加以比较，然后，为存贮器54提供一反馈信号以致为同样类型的下一节车厢改变斜槽的位置。所以，如果被泻装煤的密度、级别和/或构造;煤的湿度和/或灰分;环境湿度和/或环境温度或在任何时候其他参数变化，则要对依次而来的下一节车厢（及每节顺次而来的车厢）做一适当调整以致确保整个列车能有实际相等的装载。

为了解释和叙述之目的，前面说明了本发明的最佳实施方案。但这并不能只将本发明严格限于所述情况，显而易见，根据上述技术，能够对其进行修改和变型。为了清楚地解释本发明的原理和它的实际应用，因此而使本技术领域的其他熟练工作人员能够以各种实施方案和各种适用于特殊用途的变型实施本发明，我们使用了该实施方案并对其进行了描述。例如，当图示控制系统的最佳实施方案与耦合运动（Coupled-in-motion）称重系统相结合时，便可清楚的看到，根据本发明最主要的方面，可将此概念应用于架空称重。在使用架空称重料斗的常用批料称重设备中，信号送到程序步骤50，指示在批料料斗留下多余的超重材料，或者将材料加至预定重量，然后，在步骤52处，触发斜槽控制。斜槽12应提升以便将载重向前移动（超量的煤留在批料料斗中），或将斜槽移向后部，在此处，当车厢装满前进行供料泻装。所以，本发明的范围将只受到附加权利要求的限制。

Claims (15)

1、用来将预定重量的流动松散材料(例如煤)泻装到具有数节车厢并以一恒定速度连续行驶通过泻装站台的设备，其特征在于包括：

-磅秤装置，用来为每节装有预定重量材料的车厢称重；

-位于泻装台站处的泻装斜槽，用来大体均匀的将材料装入每节车厢之中；

用来调整装入每节车厢中的材料的高度的装置；

计算机装置，用来将泻装到运动列车的每节厢中前部和后部的材料重量加以比较，而且

-校准装置，用于所述的调整装置以便使依次而来的每节相同车厢的承载材料大体上是均匀的。

2、权利要求1的泻装设备，其中所述的调整装置包括在泻装过程中放入到每节车厢中的泻装斜槽上的泻出端;以及一位于所述泻出端上的前缘，它用在泻装车厢过程中限制斜槽中的过量材料并沿车厢长度大体均匀的分配装入的材料。

3、权利要求2的泻装设备，其中所述的校正装置包括用于所述斜槽的可移动平台;以及马达装置，用来提升所述斜槽以便将载重移向车厢前部和降下斜槽将载重移向车厢的后部。

4、权利要求3的泻装设备，其中所述的可移动平台包括一枢轴以使斜槽可绕绞链旋转。

5、权利要求4的泻装设备，其中所述马达装置包括与斜槽一侧相连的液压缸。

6、用来将预定重量的流动松散材料（例如煤）泻装到有数节车厢并以一恒定速度连续行驶通过泻装站台的设备，其特征在于包括：

-磅秤装置，用来依次为每节车的前部和后部称重;

-位于泻装台处的泻装斜槽，用来将材料大体均匀的装入每节车厢之中;

用来调整装入每节车厢中的材料高度的装置，和计算机装置，用来根据每节车厢前、后部的信号进行比较;以及用来校准所述调整装置以使相继而来的相同车厢的装载大体均匀的装置;

7、权利要求6的泻装设备，其中所述的调整装置包括在泻装过程中放入每节车厢内的泻装斜槽上的泻出端以及位于泻出端上的前缘，该前缘在车厢的装载过程中限制斜槽中的过量材料并且沿车厢长度大体均匀的分配材料。

8、权利要求6的泻装设备，其中所述的计算机装置包括用于指示在泻装站台被装入材料的每节车厢的位置的检测装置。

9、权利要求8的泻装设备，其中所述的计算机装置包括用来确定每节车厢高度的检测装置。

10、权利要求9的泻装设备，其中所述的检测装置包括光电管阵列。

11、权利要求6的泻装设备，其中所述的计算机装置包括在依次而来的相同车厢中，能提升和降下所述斜槽从而分别改变车厢前部和后部材料分配的装置。

12、用于将例如煤的预定重量松散材料泻装到大体上以恒定速度通过泻装站台的列车车厢中的方法，其特征在于包括以下步骤：

对以预定重量装入每节车厢的材料进行称重;

通过位于泻装站台处的泻装斜槽沿每节车厢长度均匀地供料;

在泻装操作过程中，调整装入每节车厢的材料的高度;

在火车行驶时比较每节车厢前、后部装载材料的重量;

校正对材料流量的调整以便能大体均匀的为相继而来的每节相同车厢装料;

13、权利要求12的泻装方法，其中，还提供了校正以便为了在需要时提升或降下泻装斜槽而调整材料流量的增量。

14、权利要求12的方法，其中，还提供了在存贮器中存储用于列车中相同车厢的斜槽位置的步骤。

15、权利要求12的泻装方法，包括响应于达到预定重量或到达车厢末端（无论哪种情况首先发生）而终止对每节车厢进行泻装的步骤。

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