JP6870653B2 - コンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置 - Google Patents

コンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置 Download PDF

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本発明は、上流ベルトコンベアから下流ベルトコンベアへのコンベア乗継部に配設されたシュートを介して輸送物を搬送するにあたり、シュート内における輸送物の堆積状況を検知するためのコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置に関する。
塊状または粉状の輸送物を搬送するベルトコンベアは、上流ベルトコンベアから下流ベルトコンベアに輸送物を移す際に、コンベア乗継部にシュートを排せつするのが一般的である。即ち、輸送物は、上流ベルトコンベアからシュートを介して下流ベルトコンベアに移送されているのである。しかしながら、このとき、輸送物を構成している塊状物などの凝集や成長、輸送物内への異物の混入などによって、コンベア乗継部のシュートが詰まることがある。その場合、輸送物がシュート上部空間まで堆積し、ついには、シュートから輸送物が溢れ出す現象が発生することがあった。
しかも、そのシュートが輸送物で満杯状態になると、ベルトコンベアの過負荷やベルトコンベアおよび機器の損傷等による運転停止を招き、そのための補修工事に多大な費用がかかるという問題があった。従来、かかる事態の発生を防止するために、輸送物によるシュート満杯状態になる前の時点で、その状態を検出するシュート満杯検出装置をシュートに取付け、シュート満杯状態を検出したら自動的にベルトコンベアを停止して損害を最小に止める努力が払われている。
例えば、特許文献1では、シュート側壁に開けた開口を塞ぐように可動板を設け、可動板が回動したことを近接センサーにより検出して、シュートが満杯状態に近いことを検知するシュート満杯検出装置において、前記可動板が、吊り軸の近傍に弾性的に曲がり易い材料からなる帯状部を有し、微粉の固着などによる可動板の動作不良を軽減するシュート満杯検出装置が提案されている。
特開2002−226022号公報
しかしながら、特許文献1に記載の従来技術のような、シュート側壁に開けた開口を塞ぐように可動板を設置して輸送物の堆積を検知する方法では、可動板の設置位置が、シュート内面に設置された耐摩耗ライナーやシュート外面に設置された補強リブや保持構造材と干渉しない場所に限定される。そのため、必ずしも輸送物の堆積の検知に適した場所に可動板を設置できず、輸送物の堆積の検知を正確に実施できないという問題があった。
また、輸送物の堆積は、一般的に、輸送物が輸送中に微粉化したものと水分による固着成長や、輸送物中に混入した大寸法の異物の詰りによって発生することが多いため、輸送物の堆積形状が局部的に偏る可能性があった。このような場合、特許文献1に記載された従来技術では、側壁の可動板を設置した位置では輸送物が堆積していなくても、コンベア近傍では輸送物が堆積してコンベアと干渉し、輸送物の搬送を妨げるという問題があった。
本発明の目的は、従来技術の抱えている上述した課題を解決して、シュート内面に設置された耐摩耗ライナーやシュート外面に設置された補強リブや保持構造材などによる設置位置の制約を受けず、輸送物の堆積形状が局部的に偏っても輸送物の堆積を有効に検出できる、コンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置を提供することにある。
前記の目的を実現するため、本発明は、コンベア乗継部のシュートにおける可動板の設置位置を、従来のようなシュート側面ではなく、シュート内部にすれば有効であることを突き止め、以下に述べる新規なコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置を開発するに至った。
即ち、本発明は、上流ベルトコンベアから下流ベルトコンベアへコンベア乗継部のシュートを介して輸送物を搬送する際、前記シュート内における輸送物の堆積状況を検知するためのコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置において、前記シュート内の正常時には輸送物が存在しない部分に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された可動板と、該可動板の回転を前記回転軸の回転を監視して求める検知装置と、からなり、前記検知装置で求めた前記可動板の回転により、前記シュート内における輸送物の堆積状況を検知することを特徴とする、コンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置である。
なお、前記のように構成される本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置においては、
(1)前記可動板は、前記上流ベルトコンベアの上流ヘッドプーリーの直下であって、前記シュート内の正常時には輸送物が存在しない部分であり、かつ、壁面に近接しない部分に設けられていること、
(2)前記可動板の下端部は、前記可動板を垂直に吊り下げた状態において、下端から10〜40%の範囲を、水平方向に対して25〜45度の角度で屈曲していること、
(3)前記可動板の下端部は、前記可動板を垂直に吊り下げた状態で、下端から10〜40%の範囲を、水平方向に対して前記輸送物の安息角±10度の範囲内の角度をなして屈曲していること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置によれば、シュート内部に回転自在に設けられた回転軸と、回転軸に固定された可動板と、可動板の回転を前記回転軸の回転を監視して求める検知装置と、から構成することにより、より好適には、可動板が、上流ベルトコンベアの上流ヘッドプーリーの直下であって、シュート内部の中央部分に設けられていることにより、シュート内面に設置された耐摩耗ライナーやシュート外面に設置された補強リブや保持構造材などによる設置位置の制約を受けず、輸送物の堆積形状が局部的に偏っても輸送物の堆積を有効に検出することができる。
また、本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置によれば、可動板の下端部が、可動板を垂直に吊り下げた状態で、下端から10〜40%の範囲を、水平方向に対して25〜45度の角度で屈曲していることにより、一般的な輸送物に関して、堆積した輸送物が荷滑りしても、可動板の先端が埋まって回動が阻害されるようなことがなく、輸送物の堆積を正常に検出することができる。
さらに、本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置によれば、可動板の下端部が、可動板を垂直に吊り下げた状態で、下端から10〜40%の範囲を、水平方向に対して輸送物の安息角±10度の範囲内の角度で屈曲していることにより、特殊な輸送物に関しても、堆積した輸送物が荷滑りしても、可動板の先端が埋まって回動が阻害されることなく、輸送物の堆積を正常に検出することができる。
(a)、(b)は、それぞれ、本発明の開発過程で説明する、従来の堆積検出装置を備えるコンベア乗継部の一例をその一部を断面図で示す正面図および側面図である。 (a)、(b)は、それぞれ、本発明に係る堆積検出装置を備えるコンベア乗継部におけるシュートの一例をその一部を断面図で示す正面図および側面図である。 (a)、(b)は、それぞれ、本発明の堆積検出装置の可動板の一例を示す正面図および側面図、(c)は本発明の可動板と接続した回転軸に対する検出装置の一例を示す側面図である。
<本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置の開発過程について>
図1(a)、(b)は、それぞれ、従来の堆積検出装置を備えるコンベア乗継部の一例をその一部を断面図で示す正面図および側面図である。図1に示す従来の堆積検出装置は、コンベア乗継部に配設されているシュート6の側壁に可動板8を設け、シュート6内の塊状または粉状の輸送物9の堆積状況を検知するものである。一般に、シュート6内での輸送物9の堆積は、シュート6の内面の固着成長や大寸法の異物の詰りが主な原因で発生する。このように、輸送物9のシュート6内での堆積異常が発生した場合、側壁に設けた可動板8の位置は、少なくとも上流ベルトコンベア2の戻りベルトより低い位置でなければならない。そうでないと、堆積した輸送物9が検出位置へ到達する前に戻りベルトに巻き込まれ、輸送物9がシュート6外に毀れる輸送物毀れ10が発生するためである。その状態で引続き輸送物9を搬送すると、上流ベルトコンベア2の過負荷による停止や上流ベルトコンベア2の破断が発生し、操業停止を招く。
そこで、発明者らは、可動板8を上流ベルトコンベア2の戻りベルトより低い位置へ移設しようとした。しかしながら、シュート6の内下部にある輸送物9が触れる範囲には、一般に輸送物9による摩耗や輸送物9の付着を軽減するためのライナー7が取付けられており、従って可動板8の移設は困難であった。また、ライナー7の一部を除去して可動板8を移設することも検討したが、当該部位に輸送物9が衝突して誤動作や破損に至る可能性があることと、シュート6の外面にも補強リブや保持構造材といった可動板8と干渉する部材があることから、実施は困難であった。
そこで発明者らは、シュート6の側壁に可動板8を設けるのではなく、シュート6の内部に可動板8を設けることを検討した。そのために、上流ベルトコンベア2からシュート6に流れ落ちる輸送物9の様子を観察するとともに、下流ベルトコンベア4を停止して人為的にシュート6内の輸送物9の堆積を再現して、堆積形状を観察した。その結果、輸送物9は上流ベルトコンベア2から弧を描いて流れ落ちることがわかった。しかも、シュート6内に堆積する輸送物9の堆積形状は必ずしも整った山形とはならず、輸送物9の形状や輸送物9の表面の粗度や湿分の影響で、輸送物9堆積面の勾配は位置によってもまちまちであることがわかった。
上述した観察結果から、発明者らは、シュート6内に可動板8を設けるべき場所として、輸送物9が衝突しない場所であって、輸送物9が上流ベルトコンベア2と接触して毀れたり上流ベルトコンベア2が停止したりする前に、輸送物9の堆積を検出できる場所は、上流ベルトコンベア2の上流ヘッドプーリー1の直下が最も有効で好ましいことを見出し、本発明を達成した。なお、図1中、符号3は下流テールプーリー、符号5は下流キャリアローラーである。
<本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置について>
図2(a)、(b)は、それぞれ、本発明の堆積検出装置を備えるコンベア乗継部の一例をその一部を断面図で示す正面図および側面図である。また、図3(a)、(b)は、それぞれ、本発明の堆積検出装置の可動板の一例を示す正面図および側面図、図3(c)は本発明の可動板と接続した回転軸に対する検出装置の一例を示す側面図である。なお、図2(a)、(b)および図3(a)〜(c)において、図1(a)、(b)と同じ部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。以下、図2(a)、(b)および図3(a)〜(c)を参照して、本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置を説明する。
本発明に係るコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置の一例は、シュート6内に堆積している輸送物9が上流ベルトコンベア2に達するのを事前に検知するためのものである。シュート6内の正常時には輸送物が存在しない部分の上流ヘッドプーリー1の直下に、回転軸11−3を平行に横架させると共に、その回転軸11−3には好ましくは中央部分に可動板11−1を吊り下げ固定する。そして、可動板11−1の回転によって、シュート6の内部における輸送物9の堆積状況を検出するようにしたものである。このような構成を採用することにより、例えば、堆積した輸送物9の高さが上昇すると、可動板11−1がいずれかの方向に押されて傾き、回転軸11−3が回転する。その結果、シュート6外に突出させた回転軸11−3の端部に取付けた検知金具11−6が回転し、その回転の状況を、シュート6外の検知金具11−6に対面させて設けた検出センサー11−2にて検出するように構成している。可動板11−1の形状は、輸送物9の堆積形状を想定し、堆積した輸送物9の先端が上流ベルトコンベア2の戻りベルトより下部になるように設定した。そのため、輸送物9が毀れたり上流ベルトコンベア2に接したりするまで堆積する前に、堆積した輸送物9の検出を行うことができる。
検出センサー11−2は、粉塵の影響を受けにくいシュート6の外側の位置に設置し、検知金具11−6は、シュート6の外側に突き出した回転軸11−3の軸端に設けた。検出センサー11−2は、電気接点を持つリミットスイッチタイプが簡便である。しかしながら、粉塵のある場所では、誘導形や静電容量形の近接スイッチの方が望ましい。検出センサー11−2が検知金具11−6を検出する角度の設定は任意であり、逆方向の回動や多点を検出することで、輸送物9の異常堆積の程度を段階的に検知するのみ有効である。この点で、検知金具11−6については、可動板11−1が正方向のみならず逆方向に作動する場合も想定して、図3(c)に示すように、検知金具11−6を2枚取り付けてもよい。
上述したように構成した本発明に係る装置を用いた場合、シュート6の外側壁にのみ可動板を設けた従来の方法では防止できなかった輸送物9の毀れを、ほとんどのケースにおいて事前に各自に予知することができていた。しかし、例外的に可動板11−1の先端が堆積した輸送物9に埋まってしまい、輸送物9が堆積しても可動板11−1が傾かない事態が発生した。このような検出不良が発生した時の状況を調査した結果、検出不良の発生には輸送物9の性状が影響しているものと推定された。とくに表面の粗度が大きい輸送物9では、可動板11−1の先端が輸送物9の堆積面の局部的な凹凸に引っ掛かって回動が妨げられること、また、流動しやすい輸送物9では、可動板11−1の横から輸送物9が荷滑りして先端が埋まることがあった。
これらの知見から、本発明に係る装置のより好ましい構成としては、可動板11−1の先端を荷滑りの角度(安息角)に準じた形状に屈曲させれば、可動板11−1の先端の埋まりを防げることがわかった。この点について、発明者の知見によると、表面の突起の少ない一端的な塊や、湿分が過大でも過小でもない粉粒における荷滑りの角度は、35±10度の範囲であった。そのため、可動板11−1を回転軸11−3に垂直に吊り下げた状態で、可動板11−1の先端を水平に対して35±10度の範囲内の角度をなすように屈曲させた。屈曲させる範囲は、大きすぎると可動板11−1のバランスが崩れ全体が傾くため、可動板11−1の下端から40%以下の部分が好ましいが、その長さが短いと輸送物9に埋まりやすくなるため、10%〜40%が好適であった。
また、可動板11−1の幅は、小さすぎると可動板11−1の横から回り込む輸送物9による可動板11−1の回動不良が解消できなかったため、シュート6の幅の20%以上とした。一方、可動板11−1の幅が大きすぎると、シュート6内面との間への輸送物9の噛み込みによる回動不良が発生する。そのため、可動板11−1の幅はシュート6またはライナー7の内壁面から、搬送する輸送物9の最大直径の5倍以上離すことが好ましく、湿分が高く粒径の小さい輸送物9は内壁面へ付着して成長することが有るので、輸送物9の最大直径にかかわらずシュート6の内壁面から100mm以上離すこと、および、シュート6内部の幅の80%以下とすること、が有効であった。これらの工夫の結果、誤検知も検出不良も無く正常に輸送物9の堆積を検出し、輸送物9の毀れや堆積した輸送物9と上流ベルトコンベア2との干渉を確実に予防できた。
また、湿分が過小または過大な粉(たとえば、水分が1質量%以下または20質量%以上で粒径が0.15mm以下の粉)のように安息角が25度よりも小さい輸送物9や、表面の突起が多い塊や粘土質を含む輸送物9のように、安息角が45度よりも大きい輸送物9を搬送する場合には、個別に可動板11−1の先端の屈曲角度を設定して対応することが有効である。その角度は、可動板11−1を垂直に吊り下げた状態で、可動板11−1の先端が水平に対して予め測定した輸送物9の安息角±10度の範囲の角度をなすようにした。可動板11−1の先端が水平に対してなす角度が輸送物9の安息角−10度よりも小さいと、可動板11−1の横から回り込む輸送物9による回動不良を解消することができなかった。また、可動板11−1の先端が水平に対してなす角度が輸送物9の安息角+10度よりも大きくなると、重心が屈曲部寄りに偏ることと、屈曲部上面に輸送物9が乗りやすくなることのために、可動板11−1のバランスが崩れ全体の傾きが大きくなるので好ましくない。
なお、可動板11−1の材質は特に限定しないが、水分を含む輸送物9を扱う場合においては、耐蝕性の観点からステンレス鋼が好適である。また、可動板11−1の厚さが厚すぎると、可動板11−1自身の重量により回動が妨げられるため、可動板11−1の厚さは22mm以下が望ましい。また、可動板11−1の厚さが薄すぎると、輸送物9の付着等による重心の変化が大きくなり可動板11−1の先端の角度が適正な範囲から外れるので、可動板11−1の厚さは1.6mm以上が望ましい。さらに、回転軸11−3については、直径34〜43mmのステンレスパイプで構成することが好ましい。なお、図3(a)において、符号11−4は回転軸11−3を所定位置に設置するために用いるストッパー、符号11−5は可動板11−1に付着した輸送物9を清掃するために用いる清掃ハンドル、である。
(従来例)
製鉄原料であるところの、粉鉱石と小塊コークスなどの輸送物9を搬送する上流ベルトコンベア2と下流ベルトコンベア4の乗継部に設けられたシュート6の側壁に、詰り検知装置を設置した。詰り検知装置は、特許文献1に示される図1(a)、(b)に示されているように、側壁に設けた開口を覆うように可動板8を設置し、輸送物9の堆積が当該位置の高さまで達すると可動板8が外側に押されて検知するというものであった。
上流ベルトコンベア2の幅は1200mm、シュート6の幅は1500mm、シュート6の奥行きは1300mm、シュート6の高さは2500mmであり、上流ベルトコンベア2のベルトは、140m/分の速度で移動させた。シュート6の内面の上流ベルトコンベア2と同じか低い位置には、輸送物9による摩耗と輸送物9の付着を軽減するためのライナー7が設けられていた。ライナー7はシュート6内面で輸送物9が接する可能性のある箇所に敷設されており、シュート6下端から上流ベルトコンベア2の上流ヘッドプーリー1に比べて同等かやや低い位置までの範囲に敷設されていた。
ライナー7を避けて可動板8を設置したところ、堆積した輸送物9が図1(a)、(b)に示す状態になって上流ベルトコンベア2と接しても、可動板8の位置には輸送物9がないために可動板8は回動せず、輸送物9の毀れや上流ベルトコンベア2との干渉によるコンベアの停止やベルトの破断を予知予防する事はできなかった。
(発明例1)
上述した従来例と同じく、粉鉱石と小塊コークスなどの輸送物9を搬送する上流ベルトコンベア2と下流ベルトコンベア4の乗継部に配設されているシュート6の内の正常時には輸送物が存在しない部分に、堆積検知装置11−1〜11−6を設置した。シュート6内の上流ヘッドプーリー1の直下において、回転軸11−3を横架させ、かつその中央部分に可動板11−1を吊り下げ固定した。その他の構成は、図2(a)、(b)および図3(a)〜(c)で示した構成に準ずるものとした。
回転軸11−3には、直径40mmのステンレスパイプを用いた。可動板11−1の寸法は幅400mm、高さ500mm、厚さ2mmであり、先端を屈曲させない平板とした。輸送物9の堆積がすすむと、上流ベルトコンベア2に堆積した輸送物9が接する前に可動板11−1が回動して堆積状況が検知され、輸送物9の毀れや上流ベルトコンベア2との干渉によるコンベアの停止やベルトの破断を予知予防が可能となった。
ところが、表面突起が粗い塊状の輸送物9や、降雨後で水分が高く一部が粘土状となる輸送物9や、長期の降雨で水分がさらに高く流動化するような輸送物9では、輸送物9の堆積が進んで上流ヘッドプーリー1に接しても可動板11−1が回動せず、輸送物9の毀れを予知できないことがあった。また、前記の特殊な状況ではない一般的に性状の輸送物9においてもごくまれに可動板11−1が回動せず、輸送物9の毀れを予知できないことがあった。
(発明例2)
前記発明例1と同じく、粉鉱石と小塊コークスなどの輸送物9を搬送する上流ベルトコンベア2と下流ベルトコンベア4の乗継部に配設されているシュート6の内部に、堆積検知装置11−1〜11−6を設置した。シュート6内の上流ヘッドプーリー1の直下において、回転軸11−3を横架させ、かつその中央部分に可動板11−1を吊り下げ固定した。その他の構成は、図2(a)、(b)および図3(a)〜(c)で示した構成に準ずるものとした。
回転軸11−3には、直径40mmのパイプを用いた。可動板11−1の寸法は幅400mm、高さ500mm、厚さ2mmであり、可動板11−1の下端から20%の範囲を水平に対して35度の角度をなすように屈曲させた。その結果、まれに使用する表面突起が粗い塊の輸送物9や、降雨後で水分が高く一部が粘土状となる輸送物9や、長期の降雨で水分がさらに高く流動化する原料を含む幅広い輸送物9で、輸送物9の堆積がすすんで可動板11−1に接する高さになると可動板11−1が確実に回動して輸送物9の堆積状況が検知され、輸送物9の毀れや上流ベルトコンベア2との干渉によるコンベアの停止やベルトの破断の予知予防が達成された。
(発明例3)
前記発明例2に記載の設備を用いて、水分0.5質量%以下、平均粒径0.125mmの炭酸カルシウム粉を輸送物9として搬送した。この輸送物9は、流動性が高く安息角も約20度と小さいものであった。安息角の小さい輸送物9を輸送するために、フィンを備えるベルトコンベアを用いるなどの対処をしたが、輸送経路の付着物の剥離物などによってシュート6の詰りが発生した。
このとき、発明例2の堆積検知装置11−1〜11−6を用いても可動板11−1が回動せず、輸送物9の毀れを予知できないことがあった。そこで、発明例2では、可動板11−1の下端から20%の範囲の屈曲角度を水平に対して35度としたものを、輸送物9の安息角に相当する約20度に変更した。その結果、輸送物9の堆積が進んで可動板11−1に接する高さになると、可動板11−1が確実に回動して堆積の進行が検知され、輸送物9の毀れや上流ベルトコンベア2との干渉によるコンベアの停止やベルトの破断の予知予防が達成された。
本発明のコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置によれば、コンベア乗継部を構成するシュートだけでなく、塊状または粉状の輸送物を貯留するあらゆるシュートにおいても、シュート内の輸送物の堆積状況を好適に検知することができる。
1 上流ヘッドプーリー
2 上流ベルトコンベア
3 下流テールプーリー
4 下流ベルトコンベア
5 下流キャリアローラー
6 シュート
7 ライナー
8 側壁可動板
9 輸送物
10 輸送物毀れ
11−1 可動板
11−2 検出センサー
11−3 回転軸
11−4 ストッパー
11−5 清掃ハンドル
11−6 検知金具

Claims (3)

  1. 上流ベルトコンベアから下流ベルトコンベアへコンベア乗継部のシュートを介して輸送物を搬送する際、前記シュート内における輸送物の堆積状況を検知するためのコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置において、
    前記シュート内に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された可動板と、該可動板の回転を前記回転軸の回転を監視して求める検知装置と、からなり、前記検知装置で求めた前記可動板の回転により、前記シュート内における輸送物の堆積状況を検知するとともに、前記可動板の下端部は、前記可動板を垂直に吊り下げた状態において、下端から10〜40%の範囲が、水平方向に対して25〜45度の角度で屈曲していることを特徴とする、コンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置。
  2. 上流ベルトコンベアから下流ベルトコンベアへコンベア乗継部のシュートを介して輸送物を搬送する際、前記シュート内における輸送物の堆積状況を検知するためのコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置において、
    前記シュート内に回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された可動板と、該可動板の回転を前記回転軸の回転を監視して求める検知装置と、からなり、前記検知装置で求めた前記可動板の回転により、前記シュート内における輸送物の堆積状況を検知するとともに、前記可動板の下端部は、前記可動板を垂直に吊り下げた状態で、下端から10〜40%の範囲が、水平方向に対して前記輸送物の安息角±10度の範囲内の角度をなして屈曲していることを特徴とする、コンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置。
  3. 前記可動板は、前記上流ベルトコンベアの上流ヘッドプーリーの直下であって、前記シュート内の正常時には輸送物が存在しない部分であり、かつ、壁面に近接しない部分に設けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載のコンベア乗継部におけるシュート内輸送物の堆積検出装置。
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