专利名称：火车随动采制样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿采制样装置，尤其是指一种设在铁路旁，对装有煤矿的车厢进行随动采样和制样的装置。
背景技术：
在国际范围内，任何一种矿物质产品在其进入供销链和使用过程中必须对成分和质量进行科学地检测和确认，才能保证在流通过程中做到公正、无误和有序。但是，在矿物质产品的检测和确认过程中存在着成本和效益问题。国内通常采用的做法是对矿物质产品进行人工采样，然后拿到实验室进行化验和检测，经过几天的时间才能得出检测结果，这样就会耽误双方的交易时间和带来一系列的麻烦。首先，矿物质产品都是批量交易的，由于人工采样和实验室分析的手段落后，导致程序烦琐和检测时间过长，一旦出现诚信问题，会给对方带来难以弥补的损失。另外，由于官僚作风的存在，对交易过程无法做到适时控制，随着时间的拖延，容易产生黑幕交易，给国家和社会带来不良的影响。因此，适时监控矿物质产品成分和质量的装置变成提高企业经济效益和社会效益的必要手段。
目前，人工操作的采制样装置在国外已经非常成熟，一些煤炭企业、电厂和矿业对他的运用已经非常普及，给社会和企业都带来了非常高的经济效益。在中国，随着国有企业的改革与发展，一些大的电厂和矿井已经开始引进国外的设备，但是，由于设备价格的昂贵以及无法提供及时满意的售后服务，使该种设备在国内无法普及。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种自动化程度高、采样速度快、随动性能好、操作方便、保护功能强和成本低的火车随动采制样装置。
本实用新型所采取的技术方案是一种火车随动采制样装置，由液压旋臂1、螺旋采样头2、样品收集器3、缩分器4、样品破碎机5、初级给料机6、弃煤螺旋给料机7、斗式提升机8、电控器9、控制室101、液压工作站102所构成。控制室101和液压旋臂1设置在铁路道边，电控器9固定在控制室101内，液压工作站102安装在控制室101的侧边，螺旋采样头2的上部连接在液压旋臂1的头部，螺旋采样头2的下部对火车车厢内的煤矿进行动态采样。样品收集器3设置在螺旋采样头2下部的侧面位置，缩分器4设置在样品收集器3的上部空间，样品破碎机5安装在缩分器4的上部位置，初级给料机6连接在样品破碎机5上，弃煤螺旋给料机7与斗式提升机8相连接。
液压旋臂1由回转机构11、转台12、下臂13、中臂14、中臂液压缸15、上臂16、上臂液压缸17、中臂销轴18、上臂销轴19和液压系统10和伸缩液压缸110所构成。转台12设置在回转机构11上，液压系统10固定在转台12的一侧，下臂13支撑在转台12的另一侧，中臂14的底部与下臂13的顶部通过中臂销轴18轴接在一起。上臂16分为前上臂和后上臂两部分，前上臂套接在后上臂内，后上臂的底部与中臂14的顶部通过上臂销轴19活动连接，中臂液压缸15的下端与液压系统10相连，上端与中臂14轴接，上臂液压缸17的下端与中臂14相连，上端与上臂16轴接，伸缩液压缸110设置在上臂16的后上臂上，并与其前上臂活动连接。
螺旋采样头2由螺旋转杆21、螺旋套筒22、安装裙板23、减速电机24、油马达25、吊座26、料斗支座27、料斗门轴28、料斗门29所构成；螺旋套筒22安装在螺旋转杆21的外部，安装裙板23螺接在螺旋套筒23的中上端，减速电机24固定在螺旋套筒22内并与螺旋转杆21固接在一起，油马达25与减速电机24相固定，吊座26固定在螺旋套筒23的顶部，料斗支座27安装在安装裙板23的上端部，料斗门29通过料斗门轴28与料斗支座27轴接。
电控器9由工控微机、可编程控制器、辅助继电器、动力开关、限位开关、光电编码器、传感器所组成。工控微机通过通信接口与可编程控制器相连，可编程控制器通过辅助继电器与动力开关相接。
本实用新型的有益效果是1、自动化程度高、采样速度快由于本实用新型采用工控微机、可编程控制器、光电传感器、编码器、超声波等先进技术及液压系统对液压旋臂和螺旋采样头进行综合控制，其工作油压、运行速度等参数均为无级调节，因此可在任何恶劣的工矿条件下完成采制样操作，并可与用户单位的计算机网络系统联网，实现控制的自动化和数据的共享。系统的工作状态可由上位机通过组态画面进行显示，也可通过控制室仪表盘上的指示灯进行显示，并且能对系统进行实时监控、数据采集、设定采样方案、历史记录存档、报表和打印。
2、随动性能好、操作方便由于各动作环节均设有行程开关、电子编码器，在固定位置处设有位移、旋转角度、物料位置、车厢位置、煤面传感器等几十种传感器，保证了采样动作能按任意方向移动。又由于整套系统采用了整体结构设计，能快速、准确、自动地完成采样制样过程，同时提供了方便的人工操作平台。
3、保护功能强在自动状态下，由于系统在可编程控制器内部程序的控制下依照预先设定的连锁关系运行，一旦出现故障，所有的上级设备均能立即停止运行。同时，由于螺旋采样头选用材质为高强度合金钢，并装备有自动和电气过载保护装置，可有效避免煤中石头、木块、大块煤、金属杂物等异物毁坏采样设备。还由于液压缸上配有锁定阀，可防止由于失压或液压管破裂而引起液压悬臂及螺旋采样头的失控。另外，由于破碎机的破碎比大，破碎效率高，可防泄漏、低噪音、不堵料。
4、减少环境污染由于螺旋给料机与破碎机制作为一体，使其密封效果好，不泄漏粉尘。由于破碎机入料口由低合金高强度钢制造并与给料机全密封为一体，工作过程中不发生泄漏。还由于给料机采用双出料口，可由可编程控制器按设计的程序控制电动打推杆进行开启，并可根据需要对出口处的弃料煤样进行喷雾处理，有效防止了煤样下落过程中的煤粉飞扬，避免其污染现场工作环境。
5、成本低由于全套设备均在国内设计、组装完成，因此设计和制造的成本低，安装和服务的费用少，便于广泛的推广和应用。
图1为本实用新型主体结构示意图。
图2为本实用新型控制室和液压旋臂结构示意图。
图3为本实用新型液压旋臂和火车车厢结构示意图。
图4为图5的B向结构示意图。
图5为本实用新型螺旋采样头结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地描述。
如图1、图2所示，一种火车随动采制样装置，由液压旋臂1、螺旋采样头2、样品收集器3、缩分器4、样品破碎机5、初级给料机6、弃煤螺旋给料机7、斗式提升机8、电控器9、控制室101、液压工作站102所构成。其中，液压旋臂1、螺旋采样头2和液压工作站102构成采样装置；样品收集器3、缩分器4、样品破碎机5、初级给料机6、弃煤螺旋给料机7和斗式提升机8构成制样系统。控制室101设置在运行有火车车厢的铁轨旁，电控器9固定在控制室101内，液压工作站102安装在控制室101的右侧边，液压旋臂1设置在控制室101与铁轨之间，螺旋采样头2的上部连接在液压旋臂1的头部。
如图3所示，液压旋臂1由回转机构11、转台12、下臂13、中臂14、中臂液压缸15、上臂16、上臂液压缸17、中臂销轴18、上臂销轴19和液压系统10和伸缩液压缸110所构成。转台12设置在回转机构11上，液压系统10固定在转台12的一侧，下臂13支撑在转台12的另一侧，中臂14的底部与下臂13的顶部通过中臂销轴18轴接在一起，使中臂可以抬起或落下。上臂16分为前上臂和后上臂两部分，前上臂套接在后上臂内，使其可以伸缩。后上臂的底部与中臂14的顶部通过上臂销轴19活动连接，使上臂可以升降。中臂液压缸15的下端与液压系统10相连，上端与中臂14轴接，上臂液压缸17的下端与中臂14相连，上端与上臂16轴接，伸缩液压缸110设置在上臂16的后上臂上，并与其前上臂活动连接，各液压缸分别为下臂、中臂和上臂提供升降和伸缩的动力。液压悬臂的最大采样半径可达9000mm，液压缸上配有锁定阀，以防止由于失压或液压管破裂而引起液压悬臂及螺旋采样头的失控。所有液压系统的动作均能通过控制室内的工控微机、可编程控制器自动完成。
如图4、图5所示，螺旋采样头2由螺旋转杆21、螺旋套筒22、安装裙板23、减速电机24、油马达25、吊座26、料斗支座27、料斗门轴28、料斗门29所构成，螺旋套筒22安装在螺旋转杆21的外部，安装裙板23螺接在螺旋套筒23的中上端，减速电机24固定在螺旋套筒22内并与螺旋转杆21固接在一起，油马达25与减速电机24相固定，吊座26固定在螺旋套筒23的顶部，料斗支座27安装在安装裙板23的上端部，料斗门29通过料斗门轴28与料斗支座27轴接。螺旋采样头的最大直径可达325mm，保证最大粒度的煤样也能被采集到，采样深度可达2.5m，能够实现全断面采样。螺旋采样头顶部装有集样斗、溢流口及缩分装置，在采样的同时由顶部进行初级缩分，而且缩分比可调。螺旋采样头的材质为高强度合金钢，寿命长。螺旋采样头有自动和电气过载保护装置，以避免煤中的石头、木块、大块煤、金属杂物等异物毁坏采样设备。
如图1所示，样品收集器3设置在螺旋采样头2下部的侧面位置。它是专为汽车/火车采制样设备设计的6工位样品收集器，为整体全密封设计，样品罐采用优质高强度塑料制成，样品收集器离缩分器非常近，其连接处无缝隙、不跑尘，能够有效的防止水分损失。样品收集器具有容量大、重量轻、防腐蚀、耐磨损、寿命长等特点。本装置配有位置传感器，在可编程控制器的控制之下能自动旋转更换样品罐，可按不同煤种进行样品收集。
如图1所示，缩分器4设置在样品收集器3的上部空间。缩分器由密封罩、不锈钢料斗、不锈钢采样口、电机驱动装置组成，结构为立式旋转，可直接对破碎后的样品进行缩分。其特点是体积小、结构紧凑，不发生堵塞，其工作过程平稳可靠，无噪音。缩分比调整范围大，精度高，缩分精度≤0.37A无系统误差。
如图1所示，样品破碎机5安装在缩分器4的上部位置。样品破碎机是一台全断面、旋锤式破碎型设备。壳体为1/4英寸A36#钢板，内衬使用可更换的3/8英寸不锈钢耐磨衬板。内附两块不同孔径的高强度金属筛板，分别与两个出料口相连，能实现两种不同粒度的破碎功能，每种粒度样品出料量可调，筛板孔径可选标准孔径，亦可根据用户需要配置或更换，且其安装及更换方便易行。
如图1所示，初级给料机6连接在样品破碎机5上。初级给料机采用螺旋给料输送机，整体防尘密封，其进料口与出料口均通过法兰全密封连接，其正向出料口与破碎机采用一体化设计和连接，给料机能对煤流进行控制，使煤样均匀地送入破碎机。
如图1所示，弃煤螺旋给料机7与斗式提升机8相连接，用以将弃料煤样提升后装运。弃煤螺旋给料机采用埋刮板式给料机，通过量为5TPH。刮板和所有相关的输料器部件安装在碳钢给料机内，具有密封装置，使之具有防尘功能。弃煤螺旋给料机采用双出料口，可由可编程控制器按设计的程序控制电动打推杆进行开启，并可根据需要对出口处的弃料煤样进行喷雾处理，防止在煤样下落过程中的煤粉飞扬，避免其污染现场工作环境。装置出料口占用空间小，可在原皮带栈桥内布置而不需打穿栈桥顶。
如图1所示，斗式提升机8固定在弃煤螺旋给料机7的侧边。
电控器9由工控微机、可编程控制器、辅助继电器、动力开关、限位开关、光电编码器、传感器所组成，工控微机通过通信接口与可编程控制器相连，可编程控制器通过辅助继电器与动力开关相接。左转台极限限位开关、转台零位限位开关和转台右极限限位开关设置在转台12的下部，用以控制转台的旋转。光电编码器安装在中臂销轴18上，下臂左极限限位开关、下臂零位限位开关和下臂右极限限位开关设置在中臂销轴18的侧部，用以控制下臂的动作。光电编码器安装在上臂销轴19上，中臂左极限限位开关、中臂零位限位开关和中臂右极限限位开关设置在上臂销轴19的侧部，用以控制中臂的动作。上臂伸极限限位开关、上臂零位限位开关和上臂缩极限限位开关设置在上臂16的头部，用以控制上臂的动作。各限位开关和各光电编码器与可编程控制器的输入接点相连接；传感器包括车厢位置传感器、物料位置传感器和煤面高度传感器。上位工控微机内安装有先进的工控组态软件组成，系统工作状态可由上位机通过组态画面进行显示，也可通过控制室仪表盘上的指示灯进行显示，并且能对系统进行实时监控、数据采集、设定采样方案、历史记录存档、报表和打印。可编程控制器构成自动控制系统，配合电气控制柜、现场操作箱、液压站操作箱对各机构进行控制。它可以执行上位机发出的指令，也可以独立完成自动采样过程。系统设有自动/手动转换开关，在手动状态下，可人工启动系统的各设备，并可通过就地控制箱，实现对现场设备的就地启动、维护控制；在自动状态下，系统由可编程控制器内部程序控制，设备依照预先设定的连锁关系运行，一旦出现故障，故障设备所有的上级设备立即停止运行，而且下级的所有设备继续运行来清扫系统。
控制室内的电气包括可编程控制器柜、变频器、控制台、接线柜。总电源开关、操作按钮、指示灯等安装在控制台面板上，空气开关以及控制台输入输出接线端子装在控制台内部。总电源空气开关、断路器、检测电机电流的电流断电器、控制电源变压器、各路电机保护用自动开关、辅助继电器及控制柜输入输出接线端子均布置在控制柜内。传感器包括检测升降机行程开关、旋转角度、物料位置、车厢位置、煤面传感器等几十种并安装在固定位置。
本实用新型的工作原理是运煤火车在指定位置停止或缓慢行进时，首先根据程序约定，启动液压站和制样系统；然后系统根据生产工艺要求，通过光电、红外传感器的检测，控制液压系统动作，整个动作可独立、可联动(根据工艺状态而定)，来驱动螺旋采样头采样。整个过程类似一个机械手，可任意点、方向、位置进行定位。具体过程如下开始对预先设定的采样点进行定位，液压系统驱动螺旋采样头进入车厢采样，螺旋采样头钻入运煤车厢的同时，煤样被提升并在螺旋采样头上部进行1∶2缩分，大约30kg的样品煤进入料斗存储，螺旋采样头继续正转，液压悬臂将螺旋采样头提起并牵引到卸料口，打开料斗门，样品煤被卸到接料口中，并经初级螺旋给料机传送到制样系统。样品煤经过除铁器由初级给料机均匀送入破碎机，自动破碎，破碎后的煤样进入缩分器缩分，最终样品进入样品收集器，完成制样功能，余煤经弃煤螺旋给料机返回车厢。
权利要求1.一种火车随动采制样装置，其特征在于由液压旋臂(1)、螺旋采样头(2)、样品收集器(3)、缩分器(4)、样品破碎机(5)、初级给料机(6)、弃煤螺旋给料机(7)、斗式提升机(8)、电控器(9)、控制室(101)、液压工作站(102)所构成；控制室(101)设置在运行有火车车厢的铁轨旁，电控器(9)固定在控制室(101)内，液压工作站(102)安装在控制室(101)的一侧边，液压旋臂(1)设置在控制室(101)旁的近铁轨侧，螺旋采样头(2)的上部连接在液压旋臂(1)的头部，螺旋采样头(2)的下部对应于火车车厢内的采样矿物，样品收集器(3)设置在螺旋采样头(2)下部的侧面位置，缩分器(4)设置在样品收集器(3)的上部空间，样品破碎机(5)安装在缩分器(4)的上部位置，初级给料机(6)连接在样品破碎机(5)上，弃煤螺旋给料机(7)与斗式提升机(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的火车随动采制样装置，其特征在于所述的液压旋臂(1)由回转机构(11)、转台(12)、下臂(13)、中臂(14)、中臂液压缸(15)、上臂(16)、上臂液压缸(17)、中臂销轴(18)、上臂销轴(19)、液压系统(10)和伸缩液压缸(110)所构成；转台(12)设置在回转机构(11)上，液压系统(10)固定在转台(12)的一侧，下臂(13)支撑在转台(12)的另一侧，中臂(14)的底部与下臂(13)的顶部通过中臂销轴(18)轴接在一起，所述的上臂(16)分为前上臂和后上臂两部分，前上臂套接在后上臂内，后上臂的底部与中臂(14)的顶部通过上臂销轴(19)活动连接，中臂液压缸(15)的下端与液压系统(10)相连，上端与中臂(14)轴接，上臂液压缸(17)的下端与中臂(14)相连，上端与上臂(16)轴接，伸缩液压缸(110)设置在上臂(16)的后上臂上，并与其前上臂活动连接。
3.根据权利要求1所述的火车随动采制样装置，其特征在于所述的螺旋采样头(2)由螺旋转杆(21)、螺旋套筒(22)、安装裙板(23)、减速电机(24)、油马达(25)、吊座(26)、料斗支座(27)、料斗门轴(28)、料斗门(29)所构成；螺旋套筒(22)安装在螺旋转杆(21)的外部，安装裙板(23)螺接在螺旋套筒(23)的中上端，减速电机(24)固定在螺旋套筒(22)内并与螺旋转杆(21)固接在一起，油马达(25)与减速电机(24)相固定，吊座(26)固定在螺旋套筒(23)的顶部，料斗支座(27)安装在安装裙板(23)的上端部，料斗门(29)通过料斗门轴(28)与料斗支座(27)轴接。
4.根据权利要求1或2或3所述的火车随动采制样装置，其特征在于所述的电控器(9)由工控微机、可编程控制器、辅助继电器、动力开关、限位开关、光电编码器、传感器所组成，工控微机通过通信接口与可编程控制器相连，可编程控制器通过辅助继电器与动力开关相接；一左转台极限限位开关、转台零位限位开关和转台右极限限位开关设置在转台(12)的下部；一光电编码器安装在中臂销轴(18)上，一下臂左极限限位开关、下臂零位限位开关和下臂右极限限位开关设置在中臂销轴(18)的侧部；一光电编码器安装在上臂销轴(19)上，一中臂左极限限位开关、中臂零位限位开关和中臂右极限限位开关设置在上臂销轴(19)的侧部；一上臂伸极限限位开关、上臂零位限位开关和上臂缩极限限位开关设置在上臂(16)的头部；所述的各限位开关和各光电编码器与可编程控制器的输入接点相连接；所述的传感器包括车厢位置传感器、物料位置传感器和煤面高度传感器。
5.根据权利要求1或2所述的火车随动采制样装置，其特征在于所述的中臂液压缸(15)和上臂液压缸(17)上设有锁定阀。
专利摘要本实用新型涉及一种火车随动采制样装置，由多节液压旋臂、螺旋采样头、样品收集器、缩分器、样品破碎机、初级螺旋给料机、弃煤螺旋给料机、控制室所构成。控制室和液压旋臂设置在铁路道边，控制室内安装有工控微机、可编程控制器和开关设备，螺旋采样头通过液压旋臂对煤样进行任意点、方向、位置的随动采样，煤样经初级螺旋给料机送入破碎机破碎，经缩分器缩分后送入样品收集器，余煤经弃煤螺旋给料机返回车厢。各控制环节设有限位开关和多种传感器。可在恶劣的工矿下完成作业，并与用户的计算机互联，实现自动控制和数据共享。其采样速度快、随动性能好、保护功能强、对环境污染小、设备成本低。可广泛应用于煤样和各种矿样的随动采样和制样。
文档编号G01N1/04GK2697626SQ20032012942
公开日2005年5月4日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年12月22日
发明者张意坤 申请人:北京通尼科技有限公司