专利名称：旋转采样头式火车箱自动采样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种采样装置。特别涉及的是一种对火车箱运煤进行顶部采样的装置。
传统的火车箱顶部采样均为人工进行，人工采样的缺点一是劳动强度太大，二是采样过程中有许多人为的因素造成采样的结果误差大，所采煤样的科学性、准确性差。为减少人为误差，提高煤样的代表性，《煤炭科学技术》1989年6期以“M122-1型采制样联合机组”为题，披露了一种煤样采集装置，该装置综合桥式起重机吊运物件的方式、挖掘机铲挖土方的动作原理，煤矿平车器的升降机构这三者的特点，设计出其主要构成包括门型框、可沿门型框立柱上下滑动的起落架、装设在起落架上的行走小车以及连接在行走小车下方的采样铲以及控制各部分动作的电控系统的采样装置，其采样铲的传动原理为电机通过减速器、园盘和推杆推动煤铲铲卸煤样，行走小车由另一电机驱动，可带着采样铲沿起落架左右移动，起落架由铰车带动上提下放，起落架上按车箱采点横向位置安有限位器，以此来保证按点采到煤样。采样时操作人员只需按国标规定的每车点数和点位，在操作台上选定采样程序操作电钮，采样铲便会自动从各点采到煤样，完成取样。这种采样装置的最大不足之处在于其采样铲的结构特点和运动形式一是不能摒去表面浮煤，达不到GB475-83中规定的测量采样须深入煤层深度0.4米以下的要求;二是对采点位置的大煤块、矸石等不能切割处理，不论是整块排开或整块收进均会影响所取样品的代表性，且准确到位困难。
本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足而提供一种能有效可靠地采集到所采样点煤层深度0.4米以下的煤样的旋转采样头式火车箱自动采样装置。
实现本发明目的的旋转采样头式火车箱自动采样装置包括行走式桥架、可在桥架上横向运动的行走小车、与该行走小车相连接的可升降采样头以及操纵各部分动作的电控液压传动系统，所述的采样头为一可开合的旋转式采样头，通过一升降油缸与行走小车相接，其组成包括基座、设置在基座上的油马达、设置在基座中的与油马达转动轴连接的齿轮以及与该齿轮相啮合的内齿圈，内齿圈的外园与基座内壁之间设有一转动轴承，下端固接有一个中间套，在中间套内基座的下端固接有一个开合液压缸，其开合液压缸的外壁与中间套内壁之间设有转动轴承，在中间套的下端固接有一个旋转套，旋转套中设置有一个旋转壳体，通过压力轴与开合液压缸的活塞杆相连接，在旋转套本体的设置旋转壳体的下方开有窗，下端铰接有数块可收拢呈闭合状的割煤板，在旋转套的外壁上，对应于割煤板设置有一由传动杆、导向件以及铰接在传动杆与割煤板之间的扛杆构成的割煤板开合传动机构，该传动机构通过传动块与旋转壳体相连接。
装置工作时，行走式桥架在煤场卸煤机轨道上运行，带动行走小车连同采样头完成沿火车箱轴向(长度)方向的运行定位，行走小车在桥架上的横向移动完成沿车箱横向(宽度)方向的运动定位，即将采样头置于在采样点位置的上方，此时割煤板处于开启状态，操作开关使压力油进入油马达使其旋转，并通过齿轮和内齿圈带动中间套及旋转套、割煤板一同旋转，同时压力油也进入升降油缸，其活塞杆作用于基座带动整个采样头下降，在此过程中，旋转的割板“钻”进煤层直到要求深度，割煤板随着钻进对其所遇到的大煤块、矸石等在进行切割打碎的同时也将采样点范围内的煤样保留在原处。“钻”达取样深度后，使油马达停转、升降油缸活塞杆停止下行、启动开合油缸工作，开合油缸的活塞杆下行，通过与之固接的旋转壳体带动割煤板开合驱动机构的传动杆下行，驱动扛杆使割煤板合拢，将采样点的煤样抓取在旋转套的下端。然后使油马达旋转带动旋转套旋转，同时升降油缸带动带动整个采样头上升，在旋转套的窗口离开煤面后，其旋转套内上部的表层浮煤在离心力的作用下从窗口抛出，而窗口下部封闭部分内的煤样，即所要求的采样点煤样则保留在旋转套中，送至制样部分。适当设计窗口底边的高度，则可保证所保留的煤样的重量达到要求标准。
本发明的采样装置结构紧凑，动作灵活，可靠性高，能满足不同煤种、不同批量、不同采样方式、不同规格的车箱布点要求，且采样到位精度高，特别是能有效地摒去表面浮煤而采集到国标要求的0.4米以下的煤样。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的结构示意2为图1的A向局部视3为采样头的结构示意图如图1所示，本发明的采样装置由行走式桥架1、设置在桥架横向钢轨33上的行走小车2，连接在行走小车下方的可升降的采样头3以及电控液压传动系统4组成。其中，桥架1，行走小车2可沿用常见的行车结构形式，为更适应采样要求的特殊性，如采样点的布点特性对行走小车位移要求及频繁换向，在本实施例中采用了带轮小车，并将其放置在架设在桥架1上的横向轨道33上，并用三个行程分别为2300mm、1150mm、575mm的一号缸5、二号缸6、三号缸7、利用其活塞杆在缸体两端到位组合来驱动行走小车横向移动，使其移动距离和误差易于达到国标的要求，同时也利于配备如可编程序控制器(PC)一类的可由输出点直接带动各种电液阀的专为在工业环境下应用而设计的数学运算操作的电子系统控制设备。其三个油缸的设置为三号油缸7固定在桥架端梁上，其活塞杆与架在二号移动架8上的二号油缸6的缸尾法兰铰接，二号油缸的活塞杆通过一号移动架9与一号油缸5连接，一号油缸的活塞杆41与行走小车车身铰接，一号、二号移动架均安装在横向轨道33上，且装有滚轮和侧轮，即能保障油缸定向又能随相应的油缸动作而移动。采样头与行走小车之间通过一设置在小车车身中间的升降油缸10相连接，通过升降油缸完成采样头的上、下运动。采样头的构成如图3所示，包括带有一个与升降油缸的活塞杆11相连接的采样头提升环12的基座13、设置在基座13上的油马达14和与油马达转动轴连接的齿轮15以及与齿轮15相啮合的内齿圈16，内齿圈的外园与基座内壁之间设置有一转动轴承17，且下端面上固接有一个中间套18，在该中间套18内的基座的下端面上固接有一个开合液压缸19，其外壁与中间套内壁之间设有一转动轴承20，在中间套的下端固接有一个筒状旋转套21，旋转壳体22水平设置在旋转套中，通过压力轴承23与开合油缸的活塞杆24相连接，随着活塞杆的上下运动，旋转壳也随之在旋转套中上下运动;在旋转套本体的下部位置，开有数个底边等高的窗口25，其底边开启高度以其下端封团部分的容积能达到国标要求的煤样重量为宜。设置在旋转套下端的割煤板26在本实施例中为三块呈均布状态的爪形割煤板，通过铰链27与旋转套本体下端铰接;驱动该割煤板开合的传动机构由传动杆28、杠杆29和传动块30构成，其中，传动杆28套装在旋转套外壁上设置的导向槽31中，下端与杠杆铰接，上端与传动块30固接，传动块30穿过旋转套本体上对应于导向槽31设置的导向槽孔32与旋转壳体22固接，杠杆29的另一端与割煤板铰接;当开合油缸活塞杆24下行时，驱动旋转壳22带动传动块30下行，操纵杠杆29使割煤板26合拢，将要求深度处的煤样抓取在旋转套中，完成取样。操作升降油缸使其带动采样头上升，油马达旋转，随着旋转套脱离煤面，其套内上部分的浮煤在离心力的作用下从窗口抛出，下部封闭段中的要求点的煤样则保留在旋转套中，通过行走小车运至制样部分的接料斗上方，操作开合油缸使其带动开合驱动机构上行打开割煤板，卸下煤样。在本实施例中，制样部分40设置在桥架下方，且可随桥架一同运动，以方便卸样。卸煤时尚可旋转、急停旋转套，使煤样在惯性及重力的双重作用下下落，这种卸料方式卸料彻底，且不受煤样水分限制。
尚可在采样头基座上套挂一可自由升降的煤面抵盘，并将一操纵升降油缸、油马达、开合油缸的限位开关与该煤面抵盘对应设计在基座上，如图3中所示的将煤面抵盘34设置在一套装在导向杆35上的套筒36的底端固接，导向杆35与基座13连接，在套筒上固接一凸轮杆37，限位开关38对应于凸轮杆设置在基座上，在采样头降至所要求的取样深度过程中，煤面抵盘将被煤面抵住而不随采样头下降，当采样头下降到设计深度时，基座上的限位开关与煤面抵盘的凸轮杆相触，从而关闭升降油缸、油马达，开启开合油缸，即停止采样头的下行运动和旋转套的转动，闭合割煤板完成取样，实现采样头深度的自动控制。随着采样头的回升，该煤面抵盘又在自重作用下逐步回落至起始位置。
还可在割煤板上设置割煤齿39，以进一步利于切割采样点处的煤块;采用可编程序控制器(PC)结合各部分外围元件做为本装置的电控系统，可使本装置具备高度的自动化。如已试制出的样机，除能满足国标474-83、475-83的各项标准外，还具有多种保护功能，如沿车箱长度、宽度方向的行程限定;采样头未提升到位，上述两方向不能运动等等，以保证不致发生碰撞、损坏车箱、采样头等，采样时间也可控制在3分钟内完成。
权利要求
1.一种旋转采样头式火车箱自动采样装置，包括行走式桥架、可在桥架上横向运动的行走小车、与该行走小车相连接的可物采样头以及操作各部分动作的电控液压系统，其特征在于所述的采样头为开合式旋转采样头，其构成包括采样头基座、设置在基座上的油马达，设置在基座中的与油马达转动轴连接的齿轮以及与该齿轮相啮合的内齿圈，内齿圈的外园与基座内壁之间设有一转动轴承，下端固接有一个中间套，在中间套内的基座的下端设置有一个开合油缸，其开合油缸的外壁与中间套内壁之间设有一转动轴承，在中间套的下端固接有一个旋转套，旋转套中设置有一个旋转壳体，通过压力轴承与开合液压缸的活塞杆相连接，在旋转套本体上的设置旋转壳体的下方开有窗，下端铰接有数块可收拢呈闭合状的割煤板，在旋转套的外壁上，对应于割煤板设置有一由传动杆、导向件以及铰接在传动杆与割煤板之间的杠杆构成的割煤板开合传动机构，该传动机构通过传动块与旋转壳体相连接。
2.如权利要求1所述自动采样装置，其特征在于所述的采样头基座上还设置有可相对于基座自行升降的煤面抵盘以及可随煤面抵盘的上升而触及的控制升降油缸、油马达、开合油缸工作的限位开关。
3.如权利要求1所述的自动采样装置，其特征在于所述的行走小车由三个行程分别为2300毫米、1150毫米、575毫米的油压缸组合驱动机构驱动。
全文摘要
本发明涉及一种在火车箱顶部进行取样作业的采样装置。主要由可沿车箱纵向行走的桥架、装置在桥架上的并可在桥架上横向移动的行走小车、设置在该小车上的可升降的采样头以及操纵各部分动作的电控液压传动系统所组成。通过特殊设计的带有一既可转动、又可合拢封闭的抓斗式割煤板的采样头，能有效地钻达国标要求取样煤层深度、摒去表面浮煤、满足不同煤种、不同批量、不同规格的车箱布点要求，采到具有代表性的煤样。且结构紧凑，可靠性高；运行维护方便。
文档编号G01N1/04GK1071009SQ9210826
公开日1993年4月14日 申请日期1992年9月2日 优先权日1992年9月2日
发明者李智愚, 彭颜铸, 刘福生, 王蔓林, 饶良普, 刘敬仁, 林子易, 龙光厚, 牟建林 申请人:四川电力科学试验研究所, 六枝矿务局总机厂