专利名称：用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的制作方法
技术领域：
本发明用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置，属于机械设计与控制技术领 域，具体涉及一种能将防冻液从喷嘴处近距离地均匀喷洒到运煤列车车厢内五个表面的防 冻液喷洒装置。
二背景技术：
我国北方冬季天气寒冷，铁路运输的煤炭和矿粉等货物在车内易冻结，煤运冻车问题 给矿、路、港等部门均带来巨大的经济损失。主要损失形式有冻车残煤随车流失、冻车 残煤往返运输造成运力浪费、清理冻车残煤所用资金、冻车引起滞留时间加长，影响铁路
车辆正常周转、装卸能力下降，影响运输效率的发挥，同时也使货主和铁路的效益因运输 效率的降低而受到直接影响。
解决冻结的根本出路是降低煤的水分，控制煤的水分主要依靠脱水、干燥过程。由于 干燥车间投资费用较大， 一般占选煤厂总投资的10%-20%左右，因而大部分选煤厂没有干 燥车间。选煤厂的干燥脱水在国内还没有引起足够的重视，使用亦不普遍。国内外曾采用 许多方法解决冻煤卸车，如振动、敲击、爆破、解冻库、磁脉冲振动等方法，而这些方法 劳动强度大，成本高，效率低，未能从根本上解决冻煤卸车问题。鉴于以上种种情况，现 在依然以喷洒防冻液为解决冻煤的主要手段。
选煤厂外运煤炭主要以配煤为主，配煤的冻结情况与煤的外在水分、颗粒组成有很大 关系。以粘底和微结块作为煤炭冻结的初始标志，其中末煤的粘底、结块现象比较严重， 洗煤块的冻底现象经常发生，而混煤的冻结情况完全是由末煤和洗煤块的配合形式决定 的。冻车的最初形式是粘底，继而是挂壁、结块。结块是难以卸车的主要原因，这种现象 主要发生在外界温度较低时。铁路运煤车中煤的水分是自上而下增加的，所以在车厢内煤 的冻结情况是自上而下加深的。挂壁现象也是自上而下逐渐增加的。因此，为防止粘底和 挂壁，防冻液的主要喷洒部位是车底和车帮的下半部分，而且必须均匀。侧壁的上半部分 喷洒量可相对较少，尤其是车帮靠上部分冻结的机率较少，喷洒量可减少。目前，对防冻液的喷洒方式主要有两种人工喷洒和自动喷洒。人工喷洒防冻液情况 很简单，即防冻液由泵输送，经喷枪呈雾状喷出，操作者手持喷枪对装煤前的空车皮底部 及侧壁喷洒防冻液，并在装煤过程中对煤层喷洒，其效果很不理想，主要原因是喷洒很不 均匀，喷不到的地方仍会冻结，达不到运煤车的要求，而且工人劳动条件恶劣，劳动强度 大，作业时间长。
一些选煤厂也设计使用了简易喷洒系统，即通过简易管道采用静压力或液压泵进行手 工操作每当有车皮进入时，人工手动打开截止阀开始喷液；当车皮驶出时，人工手动关 闭截止阀停止喷液。由于一列火车有很多车皮，并且一天要装很多列火车，所以工作量非 常大，而且极易造成防冻液的浪费。
还有一些选煤厂设计了自动喷洒系统，增加了自动控制部分，利用几个光电传感器， 来测定车皮位置，并对喷液进行控制，以达到节省人工的目的，效果虽然好于人工喷洒， 但仍然存在不足之处 一方面，其喷头不能自动变换角度，不能保证车皮内壁的均匀喷洒。 另一方面，由于该自动喷洒系统需满足国家标准GB146.2-83中规定的铁路基本建筑限界的 规定，以确保机车车辆通过时安全的需要，由此导致喷洒装置距离轨道面高度太高，仍然 造成车皮内壁的喷洒效果不均匀，严重浪费防冻液现象。
发明内容
本发明用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置及其使用方法的目的在于，克服 上述现有技术中的不足之处，提供一种结构既紧凑又简单，能够回转旋臂及喷嘴，使得喷 嘴与所喷洒运煤列车的顶部距离大大缩短，从而实现对车厢内壁五个表面近距离地均匀喷 洒，并通过控制系统进行控制的技术方案。
本发明用于双车道运煤列车的旋臂式双车道运煤列车防冻液喷洒装置，其特征在于由 四方立柱l、侧挂式紧固装置、驱动减速机构、回转机构、上连接板12、下连接板13、多 方位喷头转向机构和控制系统组成，所述侧挂式紧固装置是在四方立柱1上依靠其垂直于 轨道面的两竖直侧面，将螺栓穿过下紧固夹板2和上紧固夹板3的孔，使夹板通过螺栓的 预紧力固定夹紧在四方立柱l的两竖直侧面上，并在两夹板中间位置分别依次垂直焊接下 安装平台4和上安装平台5，上安装平台5上通过螺栓固定有轴承座25，轴承座25上安 装有轴承盖26，轴承盖26内安装毡圈油封27和单向推力球推力轴承28，在两平台上设 置同一轴线位置的竖直轴孔；所述驱动减速机构是由立式安装的摆线针轮减速机6和凸缘 联轴器7组成，在凸缘联轴器7上设置限位挡铁8，在下安装平台4的底部依次吊装工作位限位开关9和非工作位限位开关10，工作位与非工作位成90°垂直；所述回转机构是
将槽钢11焊接在上连接板12后与焊接在下连接板13上的主轴套筒14通过螺栓连接结合 成一体，主轴套筒14采用两个在竖直方向对称的左平键29和右平键30并与主轴31连接， 通过在槽钢11底部打定位安装孔，将多方位喷头转向机构吊装在槽钢ll底部；所述多方 位喷头转向机构是由左调心轴承座15、右调心轴承座16、水平安装的摆线针轮减速机17、 接近开关18和转动轴19组成，其转动轴19是支撑在左调心轴承座15和右调心轴承座16 上，在转动轴19上间隔250 300mm依次安装有5组喷嘴座，从左到右依次为第一组喷 嘴座20、第二组喷嘴座21、第三组喷嘴座22、第四组喷嘴座23和第五组喷嘴座24，每 组喷嘴座由两个成卯。的扁平扇形喷嘴构成，其喷射角度为25。 ~35°的扇形角度；所述 控制系统通过可编程序控制器PLC控制，实现防冻液自动恒压喷洒控制、多方位旋转喷洒 控制和旋转横梁的水平旋转控制。
本发明用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置，其工作过程是当运煤列车驶 入喷洒装置前时，由3组红外对射光电开关中的2组开关来检测车厢进入或离开，其反馈 的信号通过电缆使PLC发出指令，控制多方位喷头转向机构上的电动机的开启或关闭；并 同时打开或关闭喷嘴上的电磁阀，使防冻液开始或停止喷洒，喷洒的同时由转动轴上的接 近开关来控制转动轴转动的角度，从而使转动轴带动喷嘴在一定角度范围内对车厢五个内 表面进行全方位均匀的喷洒。为了满足系统压力要求，喷洒的过程中既可进行大面积的喷 洒，又可节约防冻液喷洒量，使用压力变送器来检测液流系统压力，其反馈信号通过PLC 控制水泵上的电动机变频调速，改变水泵的转速、达到调节液流系统压力。当另外l组红 外对射光电开关检测到火车头驶入时，其反馈信号通过PLC控制多方位喷头转向机构上的 电动机和喷嘴上的电磁阀关闭，同时控制驱动减速机构上的电动机开启，使其带动回转机 构在水平卯。 110°范围内回转，通过联轴器上的限位挡铁与上安装平台底部吊装的限位 开关的配合，实现旋转横梁极限转动位置的控制。从而保证火车头能安全顺利通过。该防 冻液喷洒装置可对PLC利用组态软件对其进行远程控制，使操作人员远离喷洒现场，减轻 操作人员的劳动强度，改善劳动环境，节省防冻液用量，节约成本，成为确保人身和运输 安全的一种用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的技术方案。
本发明用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置优点在于 (1)实现铁路运煤车的全自动防冻液喷洒能自动识别车厢、车头，当车厢进入喷洒区
后开始喷洒，当车厢离开喷洒区后停止喷洒，车厢间的挂钩空档和机车车头通过时不喷液。
(2) 对车厢进行喷洒的喷嘴可以随转动轴的转动而摆动喷嘴具有3个喷洒方位，当系 统处于车厢自动喷洒状态时，喷嘴喷洒方位可以随车厢运动位置而改变，使车厢前 后内壁表面和底面得到均匀喷洒。
(3) 喷嘴喷洒出的防冻液为扁平扇形，喷射角度(即扇形角度)及覆盖面可通过改变喷 嘴V型槽角度而改变。喷嘴不易堵塞。
(4) 采用了水平回转机构，在确保火车头安全通过的同时，使得喷嘴与所喷洒运煤列车 的顶部距离大大缩短，在喷洒作业过程中，车厢前、后、左、右、底五个内表面可 以得到近距离均匀地喷洒，避免了防冻液的浪费，节约了成本。
(5) 拆卸、安装方便、转动灵活本发明的所有活动部位均可方便地拆卸，满足维修更 换的需要。采用单向推力球轴承和调心球轴承的组合机构，使得转动灵活。
(6) 除电动控制旋转横梁外，也可在停电或出现故障的情况下，依靠操纵旋转横梁上预 设的拉拽环或拉拽杆来实现人工手动方式回转旋转横梁，从而确保机车车辆安全通 过。
图1用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的主视图 图2用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的旋转横梁工作位俯视图 图3用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的剖视图 图4用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的多方位喷头转向机构主视图 图中标号为1.四方立柱、2.下紧固夹板、3.上紧固夹板、4.下安装平台、5.上 安装平台、6.立式安装的摆线针轮减速机、7.凸缘联轴器、8.限位挡铁、9.工作位限 位开关、10.非工作位限位开关、11.槽钢、12.上连接板、13.下连接板、14.主轴套 筒、15.左调心轴承座、16.右调心轴承座、17.水平安装的摆线针轮减速机、18.接近 开关、19.转动轴、20.第一组喷嘴座、21.第二组喷嘴座、22.第三组喷嘴座、23.第 四组喷嘴座、24.第五组喷嘴座、25.轴承座、26.轴承盖、27.毡圈油封、28.单向推 力球轴承、29.左平键、30.右平键、31.主轴具体实施例方式
以下结合附图对本发明用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置作进一步详细 描述。实施方式l:
如图1、 2和3所示本发明用于双车道运煤列车的旋臂式双车道运煤列车防冻液喷
洒装置，由四方立柱l、侧挂式紧固装置、驱动减速机构、回转机构、上连接板12、下连 接板13、多方位喷头转向机构和控制系统组成，侧挂式紧固装置是在四方立柱1上依靠其 垂直于轨道面的两竖直侧面，将螺栓穿过下紧固夹板2和上紧固夹板3的孔，使夹板通过 螺栓的预紧力固定夹紧在四方立柱l的两竖直侧面上，并在两夹板中间位置分别依次垂直 焊接下安装平台4和上安装平台5，并在两平台上设置同一轴线位置的竖直轴孔；下安装 平台4两侧分别焊接有筋板，以加强下安装平台4的结构强度和牢固性。上安装平台5上 通过螺栓固定有轴承座25，轴承座25上安装有轴承盖26,轴承盖26内安装毡圈油封27 和单向推力球推力轴承28;驱动减速机构是由立式安装的摆线针轮减速机6和凸缘联轴器 7组成，在凸缘联轴器7上设置有限位挡铁8，在下安装平台4的底部依次吊装工作位限 位开关9和非工作位限位开关10，工作位与非工作位成90。垂直；回转机构是将槽钢ll 焊接在上连接板12后与焊接在下连接板13上的主轴套筒14通过螺栓连接结合成一体； 所述主轴套筒14采用两个在竖直方向对称的左平键29、右平键30与主轴31连接；当主 轴31旋转时带动回转机构一起旋转，从而实现回转运动。通过在槽钢11底部打定位安装 孔，将多方位喷头转向机构吊装在槽钢ll底部，水平安装的摆线针轮减速机17驱动的转 动轴19上安装有5组喷嘴座和旋转定位装置，减速机17旋转中带动5组喷嘴座旋转，喷 嘴喷射方向可以跟随转动轴19的转动而前后摆动，实现对车皮前后内壁表面和底面进行 防冻液喷洒。转动轴19的旋转位置由3个接近开关18检测，接近开关18安装位置与过 转动轴19的竖直面对称，通过控制系统可使转动轴19上的5组喷嘴座在向前、向下、向 后3个方位喷射防冻液，从而实现均勾喷洒。多方位喷头转向机构主要是由左调心轴承座 15、右调心轴承座16、水平安装的摆线针轮减速机17、接近开关18和转动轴19组成； 转动轴19是支撑在左调心轴承座15、右调心轴承座16上，在转动轴19上间隔250mm依 次安装有5组喷嘴座，从左到右依次为第一组喷嘴座20、第二组喷嘴座21、第三组喷 嘴座22、第四组喷嘴座23、第五组喷嘴座24，每组喷嘴座由两个成90。的扁平扇形喷嘴 构成，其喷射角度为扇形角度，角度为25° ;控制系统通过可编程序控制器PLC控制， 配置西门子交流变频器、压力变送器、光电开关、接近开关和欧姆龙限位开关。当运煤列 车驶入喷洒装置前时，由3组红外对射光电开关中的2组开关来检测车厢进入或离开，其 反馈的信号通过电缆使PLC发出指令，控制多方位喷头转向机构上的电动机的开启或关闭；并同时打开或关闭喷嘴上的电磁阀，使防冻液开始或停止喷洒，喷洒的同时由转动轴 上的接近开关来控制转动轴转动的角度，从而使转动轴带动喷嘴在一定角度范围内对车厢 五个内表面进行全方位均匀的喷洒。为了满足系统压力要求，喷洒的过程中既可进行大面 积的喷洒，又可节约防冻液喷洒量，使用压力变送器来检测液流系统压力，其反馈信号通 过PLC控制水泵上的电动机变频调速，改变水泵的转速、达到调节液流系统压力。当另外 1组红外对射光电开关检测到火车头驶入时，其反馈信号通过PLC控制多方位喷头转向机 构上的电动机和喷嘴上的电磁阀关闭，同时控制驱动减速机构上的电动机开启，使其带动 回转机构在水平90。 ~110°范围内回转，通过联轴器上的限位挡铁与上安装平台底部吊装 的限位开关的配合，实现旋转横梁极限转动位置的控制。从而保证火车头能安全顺利通过。 该防冻液喷洒装置可对PLC利用组态软件对其进行远程控制，使操作人员远离喷洒现场， 减轻操作人员的劳动强度，改善劳动环境，节省防冻液用量，节约成本，成为确保人身和 运输安全的一种用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置的技术方案。
实施方式2:在转动轴19上间隔300mm依次安装有5组喷嘴座；其喷射角度为扇 形角度，角度为35° ，其它同实施方式l。
实施方式3:在转动轴19上间隔280mm依次安装有5组喷嘴座；其喷射角度为扇 形角度，角度为30° ，其它同实施方式l。
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权利要求
1、一种用于双车道运煤列车的旋臂式双车道运煤列车防冻液喷洒装置，其特征在于由四方立柱(1)、侧挂式紧固装置、驱动减速机构、回转机构、上连接板(12)、下连接板(13)、多方位喷头转向机构和控制系统组成，所述侧挂式紧固装置是在四方立柱(1)上依靠其垂直于轨道面的两竖直侧面，将螺栓穿过下紧固夹板(2)和上紧固夹板(3)的孔，使夹板通过螺栓的预紧力固定夹紧在四方立柱(1)的两竖直侧面上，并在两夹板中间位置分别依次垂直焊接下安装平台(4)和上安装平台(5)，上安装平台(5)上通过螺栓固定有轴承座(25)，轴承座(25)上安装有轴承盖(26)，轴承盖(26)内安装毡圈油封(27)和单向推力球推力轴承(28)，在两平台上设置同一轴线位置的竖直轴孔；所述驱动减速机构是由立式安装的摆线针轮减速机(6)和凸缘联轴器(7)组成，在凸缘联轴器(7)上设置限位挡铁(8)，在下安装平台(4)的底部依次吊装工作位限位开关(9)和非工作位限位开关(10)，工作位与非工作位成90°垂直；所述回转机构是将槽钢(11)焊接在上连接板(12)后与焊接在下连接板(13)上的主轴套筒(14)通过螺栓连接结合成一体，主轴套筒(14)采用两个在竖直方向对称的左平键(29)和右平键(30)并与主轴(31)连接，通过在槽钢(11)底部打定位安装孔，将多方位喷头转向机构吊装在槽钢(11)底部；所述多方位喷头转向机构是由左调心轴承座(15)、右调心轴承座(16)、水平安装的摆线针轮减速机(17)、接近开关(18)和转动轴(19)组成，其转动轴(19)是支撑在左调心轴承座(15)和右调心轴承座(16)上，在转动轴(19)上间隔250～300mm依次安装有5组喷嘴座，从左到右依次为第一组喷嘴座(20)、第二组喷嘴座(21)、第三组喷嘴座(22)、第四组喷嘴座(23)和第五组喷嘴座(24)，每组喷嘴座由两个成90°的扁平扇形喷嘴构成，其喷射角度为25°～35°的扇形角度；所述控制系统通过可编程序控制器PLC控制，实现防冻液自动恒压喷洒控制、多方位旋转喷洒控制和旋转横梁的水平旋转控制。
全文摘要
一种用于双车道运煤列车的旋臂式防冻液喷洒装置，属于机械设计与控制技术领域，具体涉及一种能将防冻液从喷嘴处近距离地均匀喷洒到运煤列车车厢内五个表面的防冻液喷洒装置。其特征在于由四方立柱1、侧挂式紧固装置、驱动减速机构、回转机构、上连接板12、下连接板13、多方位喷头转向机构和控制系统组成，该防冻液喷洒装置利用远程控制使操作人员远离喷洒现场，减轻操作人员的劳动强度，改善劳动环境，节省防冻液用量，节约成本，确保人身和运输安全，能自动识别车厢、车头，当车厢进入喷洒区后开始喷洒，当车厢离开喷洒区后停止喷洒，车厢间的挂钩空档和机车车头通过时不喷液，真正实现了铁路运煤车的全自动防冻液喷洒。
文档编号B65G69/20GK101559411SQ20091007433
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月10日 优先权日2009年5月10日
发明者刚 徐, 李元宗, 牛志刚, 铁 王, 董志国 申请人:太原理工大学