專利名稱：小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及是一種小直徑易拆裝可限速的連體雙螺旋輸放裝置，它是一種散狀物料的豎直下放輸送裝置，特別是適用于無煙煤礦井，井上下煤倉內為減少塊炭損失的下放輸送裝置。
背景技術：
隨著采煤機械化程度提高，生產第一線回采工作面機組生產能力幾十倍的提高與井上、下運輸、洗選能力的限制不協調，只有用建立各級煤倉的辦法來解決產、運、加工能力不配套的矛盾。一個現代化大型礦井一般要經過四級煤倉(采區煤倉、井底煤倉、井口煤倉、選煤廠塊炭倉)的儲裝才能運出礦井，煤倉高度一般在13-80M，大大超過塊炭自身破碎的勢能高度，因此回采工作面第一線生產出50％的塊炭大部分在裝入煤倉時跌落損失掉了。對無煙煤礦井經濟損失巨大，特別是原生煤炭就比較軟的礦尤為嚴重，如無煙煤礦井，同是綜合機械化采煤、晉城煤硬、陽泉煤軟，晉城銷煤塊率是30％，經過煤倉改造后銷煤含塊率提高到45％，以此相比陽煤集團每年就多損失4億元。
為了解放這一問題，各國的煤炭界作了大量工作，如俄羅斯50年代在塊炭倉中使用了直徑為3.2M、降角為35度的大直徑螺旋溜子。德國在70年代開鑿了倉壁溜子，就是在煤倉壁上開鑿了深0.5M、高1.3-0.8M的壁龕，倉壁溜放降角35度，下泄角35度。我國陽煤集團改造俄式溜子，螺旋溜子的直徑縮小到2.1M，屬中等直徑，降角由28度降到22度。這些螺旋溜子并沒有大量推廣使用的原因，是俄式溜子直徑太大，受力大，在儲料倉垮倉時會被散料的動壓沖垮。德國溜子施工難度大。由于煤倉實際直徑多在5M-10M，要求溜放速度大，一般初速度要在8.5m/S以上，而軟煤的自身動能破碎速度只有4m/S，因此保塊效果有限。原陽煤設計室的螺旋溜子采用了與俄羅斯相同的結構，斷面由8.14M2降到3.46M2，結構強度夠，但倉內不通風，散料十分潮濕，原聯結件的螺栓全部銹死，溜槽磨漏后必須在倉內焊接，施工困難；又因為焊渣落入煤倉的殘余沼氣中引燃沼氣不安全被迫停用。目前，塊炭倉由單一煤倉改為統倉，由一端沿溜煤坡移動供煤，此種作法減少了摔塊問題，但塊炭在溜下13-17M高坡時塊炭滾圓成塊蛋，含粉下限率在15-20％居高不下，所以無煙煤保塊問題仍是一個突出的問題。

發明內容
本實用新型的目的提供一種小直徑易拆裝可限速的連體雙螺旋輸放裝置，以滿足軟塊煤在較低線速度下溜放的問題。為適用現代化礦井中煤倉的溜放，必須解決以下5個問題(1)盡量縮小螺旋溜槽的直徑、(2)整個裝備要有高的強度、(3)煤在溜槽中不滯留、(4)有限速的辦法、(5)易拆裝。這些問題是互相關聯又相互矛盾的，如小直徑容易達到高強度，可以在高溜放導角下不超過規定的線速度，同時又能不滯留，但與運量有矛盾，如在大運量下必須加大直徑，煤礦中最高輸放量三噸底卸坑，卸載量可達1萬噸/小時，此時必須用大直徑螺旋而加大直徑，在相同的角速度下必然加大線速度，因而在必須在加大直徑時又必須有一套實用的限速方法，為了解決上述問題，歷經四年的艱苦開發，進行了大量的理論推導研究，制造了10種試驗儀器，耗資20余萬元，才完成了上述研究任務。
為了實現上述目的，本實用新型采取了以下技術方案；一種小直徑易拆裝可限速的連體雙螺旋輸放裝置，由支撐架、集料器、螺旋溜槽構成。螺旋溜槽為連體雙螺旋溜槽，在滿足運輸量和溜放線速度的情況下，其螺旋尺寸即螺旋的外徑做到最小，實質上按運輸大小設計為系列產品。螺旋溜槽的正截面呈內上缺口長方形，螺旋體溜槽與支撐架之間由固定在支撐架上的導軌和固定在螺旋溜槽上的滑道聯接的。螺旋溜槽每個導程由1-4段溜槽構成，各段溜槽分別插裝在導軌上并互相對接。螺旋溜槽有效外徑為0.2-1.4M，螺旋內徑為外徑的±0.3倍。溜槽通過零點正截面的寬度及高度分別小于螺旋直徑的0.5倍及導程高度的0.5倍乘螺旋導角的余弦，螺旋導角α采用高導角。為滿足運輸量需要隨著螺旋溜子的外徑加大到線速度超過規定的速度時，在溜槽的內部安裝有限速阻力板限速；當溜放時的位態角超出溜槽的有效斷面時或為保持散料在某種限定形狀的溜槽內溜放時，可安裝有變向阻力板，以改變散料溜放時的位態角。在物料滲有雜物時，來物料與分料器之間還設置有害物料清除器。
以下分別具體描述具體方案連體雙螺旋溜槽是螺旋溜槽的底槽板聯成一體，溜槽底板的徑向線是以O點為圓心的一個對稱折線，也可以是過O點的直線，但空間利用率低，若散料與溜槽間動摩擦系數隨速度增加而降低時，螺旋溜放方向要逆地球自轉方向，以抵消地球自轉所產生的加速度效果。每一段螺旋溜槽要通過滑道固定在導軌上以利折裝，一般致少三條導軌以利于受力良好，在每一段螺旋與導軌間由固定卡固定，雙螺旋一般是一個螺旋工作一個備用。在條件好、如井上在不需要備用螺旋時可置單螺旋，單螺旋對面用結構件與滑道固定，單螺旋與結構件間用一個與螺旋內徑相同的豎向管相聯結。
支撐架是鋼結構的支撐架放在料倉中央，料倉一側或工業建筑層間，對大型井下煤倉支撐架是設在煤倉一側壁上的鋼筋混凝夾墻，夾墻間設置螺旋溜槽，夾墻上開觀察門及梯子間。以便了解溜放情況及吊裝螺旋，處理堵倉事故。溜放規定速度是物料在溜放過程中的最大線速度Vp，低于所輸放塊料自身破碎的動能速度。
高導角是螺旋導角α應大于散料與溜槽的靜摩擦角，對于主要使用對象無煙煤的螺旋導角45度(+10度、-9度)，它是本裝置的主要指標。要保證散料不在溜槽內滯溜，又要保證散料在規定的溜放速度內溜放，對較軟的塊煤，如規定溜放線速度是4m/S時，按不同用途的運量要求及特點可設計系列一套軟煤溜放螺旋導角。
物料的初速度發生器在是產生規定速度Vp的有一種垂向落差的集料筒，物料經過垂直向下運動由勢能轉變為動能，由調整垂直向下的高度而產生規定的初速度，在連體雙螺旋設施中，它的內部是帶有分料板的分料筒，該分料板可將物料向溜槽甲送料，還可以向溜槽乙送料，還可以按需要同時向雙螺旋的甲、乙溜槽送料。分料筒的垂直高度Hp＝K×VP2/2×g×m，其中K-1.2～1.5變向損失系數，g-9.806m/s2重力加速度，Vp-m/s溜放有效平均速度，(對軟煤為4m/s)，Vp應通過煤塊自由掉落摔塊試驗取得的。
導軌是安裝固定螺旋溜槽的起導向作用導軌。導軌有三條以上，可視螺旋直徑及螺旋受力大小而定，螺旋直徑在0.6M以下可以設三條導軌，螺旋直徑0.6M以上為四條導軌，直徑在1.4M以上為六條，導軌垂向布置以利于吊裝，在不適合垂向布置時還可以用橫向布置，此時溜槽是水平拉出、裝入。
限速阻力板設在溜槽內部邦板及底板上，與料流方向垂直，與邦板和底板呈90度～50度角，其高度是通過料流高度的1/2～1/4，為達到最大限速要求，每個導程設8～10塊，最大限度設計是在散料與溜槽磨擦阻力系數和散料自身內摩擦系數的比值，其控速效果是按比例降低在每個導程內設置的阻力板數。
變向阻力板，是在各溜槽內底幫設有導向阻力板和邊沿變向阻力板；溜槽內又分為導向阻力板和負導向阻力板，正導向阻力板和邊沿正變向阻力板，它的作用是將料流導向溜槽立邦一側，使料流視位態角變陡；用負導向阻力板和反變向阻力板時(也可不設邊沿變向阻力板)，它的作用是將料流導向溜槽內側，使料流料的視位態角變平緩，導向阻力板與料流方向的加角在50度-130度之間，50度-90度為正導向，90度-130度為負導向。邊沿變向阻力板是一個曲板，曲板末端與槽邊沿線呈30度-40度夾角。螺旋內徑為0.1～-0.3倍外徑的溜槽必須加有變向阻力板，變向阻力板末端要超過圓心點到不小于0.1倍外徑。
設有害物料清除器的作用是在接近原煤產地往往滲入一些有害物料，如木板及釬子等，會卡住溜槽。在來料皮帶的來料水平上設人字形撥料器將長條物撥斜，撥料器下設落料板，將長條物滑出集料器之外，在集料器之上還設篦條篩，可將特大塊分選出去。
該技術方案特點它是以0.2m為外圓半徑起點，為滿足運量需要不斷增大的螺旋半徑；用調整螺旋導角的辦法，既用高導角使散料不在倉內螺旋溜槽內不滯留，還要保證溜放速度在規定的范圍內；當螺旋半徑加大到超過規定的溜放速度時，用加裝阻力板的辦法調整溜放速度及位態角，形成一個滿足不同強度塊料保塊系列產品。
本實用新型小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置的實施，解決質地軟的無煙煤塊炭的輸放問題，填補了井上下軟煤煤倉，實施限速溜放的一項空白。對于硬無煙煤會效果更好。對其它煤種，由于減少了入倉摔碎程度，減少了煤矸混合程度，有利于篩選，降低洗選成本，提高了選煤質量。在工業層間建筑物中，使用本螺旋輸放裝置，除減少塊度損失外，還大大降低了洗選廠特有的巨大噪聲污染，保護了工人的健康。本專利的經濟效益也十分可觀，塊率致少提高10％增加收益，收益是投資的十倍。


圖1是連體雙螺旋安裝在立式儲料倉內的結構示意圖；圖2是連體雙螺旋在立式料倉中正在拆裝垂直剖面圖；圖3是連體雙螺旋在立式料倉中橫斷面布置圖；圖4是連體雙螺旋用水平導軌正在拆除其中一段螺旋的垂直剖面示意圖；圖5是連體雙螺旋用水平導軌正在拆除其中一段螺旋的水平剖面示意圖；圖6是連體雙螺旋用鋼支撐架時的水平剖面結構示意圖；圖7是單螺旋與導軌滑道結構示意圖；圖8是連體雙螺旋溜槽正截面示意圖；(a).(b).
圖9是連體雙螺旋溜槽用折線底板正截面示意圖；
圖10是在螺旋溜槽內設置正導向阻力板及邊沿變向阻力板溜槽各面展開示意圖；圖11是在螺旋溜槽內設負導向阻力板及邊沿反變向阻力板，溜槽各面展開示意圖；圖12是有害物料清除器垂直剖面示意圖；圖13是有害物料清除器俯視圖；
圖2和圖3是連體螺旋用豎向導軌在立式倉中，特別是井下煤倉的布置情況。由于井下潮濕，散料在煤倉內必須灑水裝倉，鋼結構件易銹，一般應采用倉壁一側用鋼筋混凝夾墻的典型布置方式。圖2表示螺旋正在吊裝，吊裝孔15設在連體螺旋的中上部，兩側是鋼筋混凝夾墻13夾墻設觀測門16。吊裝時，打開門拆除導軌上的固定卡21掛上吊釣22，吊鉤22設置在梯子間內，梯子間內有梯子23及通訊線17，水管線18，照明線19以便處理堵倉時用，梯子間外敷鋼板22及內置槽鋼25。
圖4、圖5表示導軌水平設置時，拆除其中一節螺旋表示可以進行更換檢修情況的示意圖。
圖6是連體雙螺旋體溜子采用鋼結構支撐架布置示意圖。用這種結構可以把螺旋安放在立式料倉中央，也可以安裝在工業建筑層間，還可以吊裝起來輸放，用于堆煤及裝車船。
圖7是單螺旋體與導軌間用鋼管作結構架相互聯結的結構示意圖。這種結構用于運量低，不需要及時切換備用螺旋溜子易于維修，同時需要時，即可改裝成雙螺旋體。
圖8是連體螺旋體正截面溜槽斷面圖。由于在平面圖上較難于表達螺旋溜槽的正截面取高導角α的(90-α)的截面，本圖中可以清楚的看到溜槽截面是內上缺角長方形。在本專利申請以前的螺旋體不是偏重于斜面溜放，因而直徑不敢縮小；或是偏重于螺旋運動因而外徑很大。如設在倉壁上的德國溜子，由于線速度Vp＝R×ω，ω是角速度。這樣雖有計算簡單的好處，線速度卻很大不適用軟料保塊。本專利申請的螺旋體的內徑可以是O，甚至小到-0.3R，(R螺旋外徑，螺旋直徑小是基于全螺旋運動計算和實踐，才開發出來)，進一步解釋的是，當螺旋內徑為O時，散料在螺旋內的溜放長度是一個導程高H，而有效外徑溜放長度是L L＝H/tgα，螺旋的底面展平正好是一個扇形，散料在螺旋內流動，實際是散料由內到外的二次螺旋運動。一般中心部分的散料不會一溜到底，因為中心部分摩擦損失小，速度高，徑向離心力大的原故，在一定條件下甚至處于近同一個角速度。經過全斷面設計，用變向阻力板或導向阻力板導流后，可以在較小的角速度差下溜放處于一種可控范圍，因而本專利申請的螺旋體直徑可以做的很小，斷面利用率很高，一般能達到60％以上，而以前的螺旋斷面利用度在20-30％，所以本專利申請能作到小直徑大輸放量。由于螺旋的外徑呈槽鋼形，能承受垮倉時幾千噸的沖擊力，因而能把螺旋設置上百米高的煤倉內，沿全高布置。
在圖8下面示表示限速阻力板27，它正沖料流對塊料邊角有一定摩削作用。圖中變向阻力板30，它是一種外張角小于40度的曲面板，對螺旋體內徑小于0.1R～-0.3R時螺旋體必須設置有變向阻力板，阻力板一端設在最小內徑處，曲面端要伸出0.1R。
圖9是連體雙螺旋溜槽用折線做底板正截面示意圖；用折線底板可增加溜槽有效斷面積，此時旋內徑必然為負值，必須要設邊沿變向阻力板，使散料不致甩出螺旋；圖中溜槽中細實線代表正常情況料流二次循環方向。
圖10是螺旋邦、底、內邦只考慮園弧部分的展開平面圖，溜槽內加裝正導向阻力板28及邊沿正變向阻力板31，后散料位態角變陡的情況，料流逆二次循環方向流動，對設置飽和阻力板限速效率一般為45％左右。
圖11是螺旋邦、底、內邦展開圖；虛線是展開后邦底內部之間的對應聯接線，螺旋內加裝負導向阻力板及邊沿反變向阻力板后料流順二次循環方向，散料位態角θ度平緩的情況，對設置負飽和阻力板后，其限速效率達55％。這種加阻力板方式很少用，它能將散塊料一定程度滾園，料流變成近水平槽形。
圖12及圖13是有害物料清除器的人字形撥料器2的俯視圖及正面視圖，其工作原理已有敘述(不再重復)，加裝人字形撥料器在煤礦只限第一級及第二級煤倉，一般第二級煤倉只加裝篦條篩及其配套物，不需再清除長條物。
權利要求1.一種小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，由支撐架(11)、集料器(8)、螺旋溜槽(9)構成，其特征在于螺旋溜槽〔9〕為連體雙螺旋溜槽，該溜槽的正截面呈內上缺口長方形，螺旋溜槽與支撐架(11)之間由固定在支撐架上的導軌(10)和固定在螺旋溜槽(9)上的滑道(14)相聯接，螺旋溜槽每個導程由1-4段溜槽構成，并與螺旋溜槽的底槽板聯成一體，各段溜槽分別插裝在導軌上并互相對接，螺旋溜槽有效外徑為0.2-1.4m，螺旋內徑為外徑的±0.3倍，溜槽通過零點正截面的寬度及高度分別小于螺旋直徑的0.5倍及導程高度的0.5倍乘螺旋導角的余弦，螺旋導角α采用高導角；在雙螺旋體的溜槽內部安裝有限速阻力板(27)，物料與分料器之間設置有害物料清除器。
2.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于螺旋溜槽可設置單螺旋，單螺旋對面用結構件與滑道固定，單螺旋與結構件間用一個與螺旋內徑相同的豎向管相聯結。
3.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于所述的支撐架(11)是鋼結構的支撐架放在料倉中央，在在煤倉一側壁上的鋼筋混凝夾墻(13)，夾墻間設置支撐架，夾墻上開有觀察門(16)及外設梯子間(22)。
4.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于，螺旋導角α應大于散料與溜槽的靜摩擦角，無煙煤是螺旋導角是45度(+10度、-90度)，溜放線速度是4M/S。
5.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于在集料筒(8)內設有分料板，分料板控制向螺旋分料，分料筒體的垂直高度Hp＝KVP2/2gm，其中K-1.2～1.5變向損失系數，g-9.806m/s2重力加速度，Vp-m/s溜放有效平均速度。
6.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于安裝固定螺旋溜槽的起導向作用的導軌有三條以上，螺旋體的直徑在0.6M以下，可以設三條導軌；螺旋體的直徑0.6M以上，可設四條，螺旋體的直徑在1.4M以上可設六條，導軌垂向布置以利吊裝或者橫向布置以利于溜槽水平拉出、裝入。
7.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于限速阻力板(27)設在溜槽(9)內部邦板和底板上，與料流方向垂直設置，它與邦板和底板呈90度～50度角，其高度是通過料流高度的1/2～1/4，為實現最大限速要求每個導程設8～10塊。
8.根據權利要求6所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于雙螺旋溜槽內設有限速阻力板(27)可分為導向阻力板和邊沿變向阻力板；導向阻力板又可分為正導向阻力板(28)和邊沿正變向阻力板(31)以及負導向阻力板(29)和反變向阻力板(32)；內導向阻力板與料流方向角在50度-130度之間，其中50度-90度為正導向，90度-140度為負導向，邊沿變向阻力板是一個曲板，曲板末端與槽邊沿線呈30度-40度夾角，螺旋內徑為0.1--0.3倍外徑的溜槽時安裝有變向阻力板(30)，變向阻力板末端要超過圓心點到不小于0.1倍外徑。
9.根據權利要求1所述的小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置，其特征在于有害物料清除器包括有物料皮帶(1)的來料水平上設人字撥料器(2)，撥料器(2)下設有落料板(3)，在集料器(7)之上設有篦條篩(4)。
專利摘要一種小直徑易拆裝可限速連體雙螺旋輸放裝置,用于解決散料下放輸送問題,特別是在大型料倉內沿全高輸放散料,以減少塊料被摔碎。它由支撐架,螺旋溜槽及聯接導軌和滑道構成,在溜槽上設有分料器,螺旋溜槽為連體雙螺旋溜槽,螺旋溜槽與支撐架之間由固定在支撐架上的導軌和固定在螺旋溜槽上的滑道相聯接,在雙螺旋體的溜槽內部安裝有限速阻力板。該裝置的整體尺寸小輸放量大,易拆裝,可按軟塊料不摔碎的速度溜放,有一套滿足軟煤溜放不同運量要求,適合于煤礦、礦山、工業建筑間堆煤站及裝車船散料的輸放工作。
文檔編號B65G33/08GK2499370SQ01268258
公開日2002年7月10日 申請日期2001年10月18日 優先權日2001年10月18日
發明者吳秀山, 曾偉, 曾熙, 曾捷 申請人:曾昭仁