专利名称：一种用于敞篷列车的自动化喷淋系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种喷淋系统及其控制方法，尤其是涉及一种用于敞篷列车的自动化 喷淋系统及其控制方法。
背景技术：
在煤炭的储存、运输过程中，由于风力等原因，煤尘会随风流失、抛洒扬尘，浪费了 大量宝贵的资源；煤尘是酸性的，抛洒后附着在沿线的车站等建筑、民用设施等物体及农作 物上，严重影响了铁路沿线人民群众的身体健康，同时对沿线农作物的生长造成破坏。煤尘 还严重污染了隧道内线路的道床，并加剧了其板结程度。在污染程度严重的地段，煤尘已 埋没了扣件、轨枕板等，给工务部门日常的养护维修带来了相当大的困难，额外增加了工作 量，同时对钢轨和扣件等有一定的腐蚀作用，带来了安全隐患。此外，煤尘经常引起供电接 触网、绝缘子的短路，放电，缩短了其使用寿命；污染铁路信号、通讯电缆等设备，给日常的 检修工作带了很大困难。列车经过隧道时，扬尘弥漫隧道，大大降低了能见度，不仅使机车 乘务人员的视线受到严重影响，而且由于煤尘堵塞了机车散热网，使机车内的电器设备的 工作环境温度升高，经常引起设备故障，使其完好率和安全度降低，严重威胁着列车的运行 安全。煤炭运输过程中会产生扬尘问题的主要原因在于，车辆开动时，煤层表面被气流 吹起；会车时的气流扬起了粒径较细小的煤粉；列车经过时，过去沉积下的煤粉重新扬动； 列车经过隧道时产生的“活塞风”加之列车的颠簸震动，使直径较大的煤粒也会被吹离车 体，细小的煤粉吸附在隧道洞壁、洞顶及接触网、绝缘子等设备上，形成污染；路基上的沉积 煤粒如高于铁轨，就会受到再次碾压，形成二次污染。煤炭抑尘剂是由新型多功能高分子聚合物组合而成，聚合物中的交联度分子形成 网状结构，分子间具有各种离子集团，由于电荷密度大，与离子之间产生较强的亲合力，能 迅速捕捉并将微粒粉尘牢牢吸附，具有很强的抑尘、防尘的作用。现有煤炭抑尘剂喷淋系统虽然能实现将煤炭抑尘剂喷淋到煤炭表面的基本目的， 但仍有以下技术缺陷第一、当煤炭表面高度发生变化时，喷淋设备无法做出相应的调整， 喷淋位置离煤表面过低将导致抑尘剂无法充分覆盖煤的表面，以至于使抑尘效果受到影 响，喷淋位置离煤表面过高将导致抑尘剂液体的浪费；第二、由于摆臂上的远离立杆的喷头 比靠近立杆的喷头中的压力小，导致远离立杆的喷头喷出的煤炭抑尘剂面积和厚度有限， 喷淋密度也存在不足。第三、摆臂的升降机构采用液压系统，存在着漏油、低温、不清洁等缺 陷。
发明内容
本发明设计了一种用于敞篷列车的自动化喷淋系统，其解决了以下技术问题(1)传统的煤车喷淋设备中的喷头与煤表面直接的距离无法进行调节，而影响到 喷洒抑尘剂的效果；
(2)传统的煤车喷淋设备中的喷头由于喷洒抑尘剂压力不均，也会影响到喷洒抑 尘剂的效果；(3)传统的煤车喷淋设备中摆臂的升降机构采用液压系统，存在着漏油、低温、不 清洁等缺陷。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案一种用于敞篷列车的自动化喷淋系统，包括复数个喷头、摆臂以及立杆，此外还包 括一喷头流量控制装置，所述喷头流量控制装置控制所述喷头中煤炭抑尘剂的压力 和流量；一摆臂升降装置，所述摆臂升降装置控制所述摆臂和立杆在垂直方向的位移和定 位；以及一摆臂旋转装置，所述摆臂旋转装置控制所述摆臂以及摆臂上复数个喷头绕 着所述立杆旋转。进一步，所述喷头流量控制装置为在所述复数个喷头上采用不同半径的喷嘴，所 述喷嘴的半径满足以下函数关系R = D/L其中R-喷嘴的半径；L—喷嘴圆心至立杆的距离；D—常数。进一步，与所述复数个喷头连接的煤炭抑尘剂管道的半径随着煤炭抑尘剂管道与 所述立杆之间的距离增加而减小。进一步，所述摆臂升降装置包括电机B、螺母、丝杆、丝杆升降主机、传感器A以及 传感器B ；所述传感器A以和传感器B设置在所述立杆上方，所述传感器B和所述传感器A 分别通过可编程控制器与所述电机B连接；所述电机B转动时，所述丝杆升降主机将水平轴 向的旋转力转变成垂直方向的旋转力，所述丝杆在所述垂直方向的旋转力作用下带动所述 螺母和摆臂上下移动。进一步，所述摆臂升降装置还包括升降限位装置A和升降限位装置B，所述螺母 在所述升降限位装置A和升降限位装置B之间的丝杆上下移动。进一步，所述摆臂旋转装置包括电机A、蜗杆、蜗轮、旋转底座、摆臂旋转限位装置 A以及摆臂旋转限位装置B ；所述电机A带动所述蜗杆转动，所述蜗杆与涡轮相互的配合推 动所述旋转底座以及位于所述旋转底座上方的所述摆臂的旋转。一种控制用于敞篷列车的自动化喷淋系统的方法，包括以下步骤当所述电机B转动时，所述丝杆升降主机会将水平轴向的旋转力转变成垂直方向 的旋转力，使得所述丝杆旋转以带动所述螺母上下移动，实现的所述摆臂的升降；当所述摆臂升高到预定位置时，所述传感器B被触发，并送出信号给可编程控制 器，可编程控制器下达指令，停止所述电机B运行，所述摆臂随即停止垂直方向的移动；当所述摆臂下降到预定位置时，所述传感器A被触发，并送出信号给可编程控制 器，可编程控制器下达指令，停止所述电机B的运行，所述摆臂随即停止垂直方向的移动。进一步，当所述电机A转动时，带动所述蜗轮转动，由于所述蜗轮和蜗杆的配合，
5推动所述旋转底座的旋转，所述旋转底座带动位于其上所述摆臂的旋转；当所述摆臂旋转 到预定位置时，所述摆臂旋转限位装置A被触发，并送出信号给可编程控制器，可编程控制 器下达指令，停止所述电机A运行，所述摆臂随即停止移动；当所述电机A转动时，带动所述蜗轮转动，由于所述蜗轮和蜗杆的配合，推动所述 旋转底座的旋转，所述旋转底座带动位于其上所述摆臂的旋转；当所述摆臂旋转到初始位 置时，所述摆臂旋转限位装置B被触发，并送出信号给可编程控制器，可编程控制器下达指 令，停止电机A运行，所述摆臂随即停止移动。该用于敞篷列车的自动化喷淋系统及其控制方法具有以下有益效果(1)本发明由于设置了一喷头流量控制装置，该喷头流量控制装置可以控制和平 衡喷头中喷出的煤炭抑尘剂压力、浓度以及面积，从而可以提高喷洒煤炭抑尘剂均勻喷洒 的效果，也就可以提高煤炭抑尘剂的使用效率和效果。(2)本发明由于设置了一摆臂升降装置，该摆臂升降装置可以帮助喷头沿着垂直 方向上下移动，保证喷头与煤炭处于最佳的喷洒距离，节约了煤炭抑尘剂使用的数量，从而 也提高了煤炭抑尘剂使用效率。(3)本发明由于设置了一摆臂旋转装置，该摆臂旋转装置可以使得摆臂绕着立杆 旋转，因而可以在火车车头通过时，避免摆臂与火车车头发生碰撞，可以大大的提高了本发 明系统运行的安全性。
图1 本发明用于敞篷列车的自动化喷淋系统的俯视结构示意图；图2 本发明用于敞篷列车的自动化喷淋系统的主视结构示意图；图3 本发明中摆臂升降装置的使用状态图I ；图4 本发明中摆臂升降装置的使用状态图II ；图5 本发明中摆臂旋转装置的使用状态图；图6 本发明用于敞篷列车的自动化喷淋系统的喷嘴结构示意图。附图标记说明1-喷头；2-摆臂；3-立杆；4-传感器A ；5_传感器B ；6_摆臂旋转限位装置A ；7_摆 臂旋转限位装置B ;8_螺母；9-丝杆；10-丝杆升降主机；11-立杆外套；12-电机A ； 13-蜗 杆；14-蜗轮；15-电机B ； 16-旋转底座；17-升降限位装置A ； 18-升降限位装置B ； 19-煤 车；20-喷孔。
具体实施例方式下面结合图1至图6，对本发明做进一步说明一种用于敞篷列车的自动化喷淋系统，包括复数个喷头1、摆臂2以及立杆3，以 及一喷头流量控制装置，所述喷头流量控制装置控制所述喷头1中煤炭抑尘剂的压力和流 量；一摆臂升降装置，所述摆臂升降装置控制所述摆臂2和立杆3在垂直方向的位移和定 位；一摆臂旋转装置，所述摆臂旋转装置控制所述摆臂2以及摆臂2上复数个喷头1绕着所 述立杆3旋转。如图1所示，所述摆臂旋转装置包括电机A12、蜗杆13、蜗轮14、旋转底座16、摆臂旋转限位装置A6以及摆臂旋转限位装置B7 ；所述电机A12带动所述蜗杆13转动，所述蜗 杆13与蜗轮14相互的配合推动所述旋转底座16以及位于所述旋转底座16上方所述摆臂 2旋转。工作原理如下当所述电机A12转动时，带动所述蜗轮14转动，由于所述蜗轮14 和蜗杆13的相互配合，推动所述旋转底座16的旋转。由于所述摆臂2位于所述旋转底座 16上方，该旋转底座16带动该摆臂2同时旋转；当所述摆臂2旋转到预定位置时，所述摆 臂旋转限位装置A6被触发，并送出信号给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止所 述电机A12运行，所述摆臂2随即停止移动。如火车头即将来临时，可以让所述摆臂2旋转 至远离火车道的一方。当火车头通过后，所述摆臂2需要复位。当所述摆臂2旋转到初始位置时，所述摆 臂旋转限位装置B7被触发，并送出信号给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止电 机A12运行，所述摆臂2随即停止移动。所述摆臂2上的喷头1随即就可以工作。因此，该 摆臂旋转装置可以使得摆臂2绕着立杆3旋转，可以在火车车头通过时，避免摆臂2与火车 车头发生碰撞，可以大大的提高了本系统运行的安全性。图5为所述摆臂2在摆臂旋转装置作用下可以绕着立杆3旋转。如图2所示，所述摆臂升降装置包括电机B15、螺母8、丝杆9、丝杆升降主机10、 传感器A4以及传感器B5 ；所述传感器A4和传感器B5设置在所述立杆3上方，所述传感器 B5和所述传感器A4分别通过可编程控制器与所述电机B15连接；所述丝杆升降主机10通 过所述电机B15转动将水平轴向的旋转力转变成垂直方向的旋转力，所述丝杆9在所述垂 直方向的旋转力作用下带动所述螺母8和摆臂2上下移动。所述摆臂升降装置还包括升降限位装置A17和升降限位装置B18，所述螺母8在 所述升降限位装置A17和升降限位装置B18之间的丝杆9上下移动。因此，所述复数个喷 头1距离煤炭最佳的喷洒距离为所述复数个喷头1至所述传感器A4和传感器B5之间的任 何一点位置。其具体工作原理如下当所述电机B15转动时，所述丝杆升降主机10会将水平轴 向的旋转力转变成垂直方向的旋转力，使得所述丝杆9旋转以带动所述螺母8上下移动，实 现的所述摆臂2的升降。如图3所示，当所述摆臂2升高到预定位置时，所述传感器B5被触发，并送出信号 给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止所述电机B15运行，所述摆臂2随即停止垂 直方向的移动。如果摆臂2 —直处于较低位置，传感器B5 —直不能被触发，说明喷头1也 就不能达到最佳的喷射位置。如图4所示，当所述摆臂2下降到预定位置时，所述传感器A4被触发，并送出信号 给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止所述电机B15的运行，所述摆臂2随即停止 垂直方向的移动。该摆臂升降装置可以帮助喷头1沿着垂直方向上下移动，保证喷头1与煤车19中 的煤炭处于最佳的喷洒距离，节约了煤炭抑尘剂使用的数量，从而也提高了煤炭抑尘剂使 用效率。如图6所示，所述喷头流量控制装置为在所述复数个喷头1上采用不同半径的喷 嘴20，所述喷嘴20的半径满足以下函数关系
R = D/L其中R—喷嘴的半径；L—喷嘴圆心至立杆的距离；D—常数。该喷头流量控制装置可以控制和平衡喷头1中喷出的煤炭抑尘剂压力、浓度以及 面积，从而可以提高喷洒煤炭抑尘剂均勻喷洒的效果，也就可以提高煤炭抑尘剂的使用效 率和效果。此外，还存在一种供选择的技术方案调整与喷头连通的煤炭抑尘剂管道半径，从 而实现流量和压力的控制。具体来说，将与所述复数个喷头1连接的煤炭抑尘剂管道的半径随着煤炭抑尘剂 管道与所述立杆之间的距离增加而减小。上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式 的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明 的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
权利要求
一种用于敞篷列车的自动化喷淋系统，包括复数个喷头(1)、摆臂(2)以及立杆(3)，其特征在于还包括一喷头流量控制装置，所述喷头流量控制装置控制所述喷头(1)中煤炭抑尘剂的压力和流量；一摆臂升降装置，所述摆臂升降装置控制所述摆臂(2)和立杆(3)在垂直方向的位移和定位；以及一摆臂旋转装置，所述摆臂旋转装置控制所述摆臂(2)以及摆臂(2)上复数个喷头(1)绕着所述立杆(3)旋转。
2.根据权利要求1所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统，其特征在于所述喷头流量 控制装置为在所述复数个喷头(1)上采用不同半径的喷嘴(20)，所述喷嘴(20)的半径满足 以下函数关系R = D/L其中R——喷嘴的半径；L——喷嘴圆心至立杆的距离；D——常数。
3.根据权利要求1或2所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统，其特征在于与所述复 数个喷头(1)连接的煤炭抑尘剂管道的半径随着煤炭抑尘剂管道与所述立杆之间的距离 增加而减小。
4.根据权利要求1或2所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统，其特征在于所述摆臂 升降装置包括电机B(15)、螺母(8)、丝杆(9)、丝杆升降主机(10)、传感器A(4)以及传感 器B (5)；所述传感器A (4)和传感器B (5)设置在所述立杆(3)上方，所述传感器B (5)和所 述传感器A(4)分别通过可编程控制器与所述电机B(15)连接；所述丝杆升降主机(10)通 过所述电机B(15)转动将水平轴向的旋转力转变成垂直方向的旋转力，所述丝杆(9)在所 述垂直方向的旋转力作用下带动所述螺母(8)和摆臂(2)上下移动。
5.根据权利要求4所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统，其特征在于所述摆臂升降 装置还包括升降限位装置A(17)和升降限位装置B (18)，所述螺母(8)在所述升降限位装 置A(17)和升降限位装置B(18)之间的丝杆(9)上下移动。
6.根据权利要求1、2或5所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统，其特征在于所述摆 臂旋转装置包括电机A(12)、蜗杆(13)、蜗轮(14)、旋转底座(16)、摆臂旋转限位装置A(6) 以及摆臂旋转限位装置B(7)；所述电机A(12)带动所述蜗杆(13)转动，所述蜗杆(13)与 涡轮(14)相互的配合推动所述旋转底座(16)以及位于所述旋转底座(16)上方所述摆臂 ⑵的旋转。
7.—种控制权利要求6所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统的方法，包括以下步骤当所述摆臂(2)升高到预定位置时，所述传感器B (5)被触发，并送出信号给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止所述电机B(15)运行，所述摆臂(2)随即停止垂直方向 的移动；当所述摆臂(2)下降到预定位置时，所述传感器A (4)被触发，并送出信号给可编程控 制器，可编程控制器下达指令，停止所述电机B (15)的运行，所述摆臂(2)随即停止垂直方 向的移动。
8. —种控制权利要求7所述用于敞篷列车的自动化喷淋系统的方法，包括以下步骤 当所述摆臂(2)旋转到预定位置时，所述摆臂旋转限位装置A(6)被触发，并送出信号 给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止所述电机A(12)运行，所述摆臂(2)随即停 止移动；当所述摆臂(2)旋转到初始位置时，所述摆臂旋转限位装置B(7)被触发，并送出信号 给可编程控制器，可编程控制器下达指令，停止电机A(12)运行，所述摆臂(2)随即停止移动。
全文摘要
本发明涉及一种用于敞篷列车的自动化喷淋系统及其控制方法，包括复数个喷头、摆臂、立杆，一喷头流量控制装置、一摆臂升降装置以及一摆臂旋转装置。本发明由于设置了一喷头流量控制装置，该喷头流量控制装置可以控制和平衡喷头中喷出的煤炭抑尘剂压力、浓度以及面积，可以提高煤炭抑尘剂的使用效率和效果。本发明由于设置了一摆臂升降装置，该摆臂升降装置可以帮助喷头沿着垂直方向上下移动，保证喷头与煤炭处于最佳的喷洒距离，节约了煤炭抑尘剂使用的数量，从而也提高了煤炭抑尘剂使用效率。本发明由于设置了一摆臂旋转装置，该摆臂旋转装置可以使得摆臂绕着立杆旋转，避免摆臂与火车车头发生碰撞，可以大大的提高本发明系统运行的安全性。
文档编号B05B15/08GK101884965SQ20101013464
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者李来和, 田宏杰 申请人:中豪国业(北京)科技有限公司;北京中航天华自动控制科技有限公司