新型定量煤炭放料裝置的設計開發

楊春茹，洪 偉,2,米 飛,張 渤,王鑫焱,趙秀宏

(1.秦皇島出入境檢驗檢疫局煤炭檢測技術中心，河北 秦皇島 066003;2.亞穩材料制備技術與科學國家重點實驗室(燕山大學)，河北 秦皇島 066004)

在以顆粒物或者粉末為原料的產品試驗研發檢驗過程中，計量裝置包括天平、精密稱量裝置等，但由于粉末的特殊性，露天稱量的計量裝置通常會伴隨著粉末狀原料的灑落、揚塵等問題，尤其當此種顆粒物或粉末物原料具有一定的毒性時，易對操作者造成一定的傷害[1-7]。結合煤炭放料裝置的相關技術研究[8-11]，以下設計研發1種新型定量煤炭放料裝置，其目的在于提供1種定量放料裝置并使其實現采用簡單高效的機械式稱量方法以避免露天稱量可能造成的粉末狀原料物品灑落或擴散的情況，從而保護操作人員的人身安全。

1 新型定量煤炭放料裝置的設計開發

項目設計的自動放料裝置總體如圖1所示，其中碎料器結構、活動擋板導向桿的連接分別如圖2和圖3所示。

1驅動電機；2變速箱；3進料箱；4螺旋送料器；5螺旋驅動軸；6螺旋驅動扇葉；7活動擋板；8圓形腔體；9放料器；10錐形口；11支撐板；12導向輥筒；13左側螺旋導向槽；14導向電機；15動力齒輪；16安裝支架；17導向輪；18導向桿；19右側螺旋導向槽；20驅動齒輪圖1 新型定量放料裝置結構示意圖

圖2 碎料器的結構示意圖

圖3 活動擋板7與導向桿18的連接示意圖

如圖1所示，新型定量放料裝置主要由進料箱(3)、螺旋送料器(4)、放料部分(7-10)和碎料器(圖2)組成。其中：①進料箱用于投放粉末或顆粒原料，進料箱底端與螺旋送料器連接。②螺旋送料器用于將進料箱中的物料輸送到放料裝置中，并將堆放的物料進行平攤。螺旋送料器由腔體、螺旋驅動軸(5)、螺旋驅動扇葉(6)組成，其中螺旋驅動扇葉末端與2個放料部分連接。③放料部分用于將輸送過來的物料定量放入預定的容器中。放料部分主要由球形腔體(8)、放料器(9)、導向機構組成(7，11-20)。其中，球形腔體是中間為球形的管子，呈兩端細中間粗的結構，中間粗的部分容納著放料器，下端出口為錐形口(10)，便于物料的灌裝。該設備有2個出料口，可同時灌裝一對平行樣品，顯著提高效率；放料器為球形腔體內可旋轉部分，其與球形腔體結合，可形成體積一定的空間，達到定量取料的效果；導向機構通過支撐板、導向輥筒、左右兩側螺旋導向槽、導向電機、動力齒輪、驅動齒輪、安裝支架、導向輪、導向桿幾個部分組合，控制活動擋板的打開與關閉。④碎料器用于破碎原料中較大粒度的組分，由若干碎料桿(21)、碎料擺錘(22)、碎料孔(24)、碎料錘鉸接座(25)幾部分組成，其位于螺旋驅動軸上。

2 新型放料裝置的工作過程及原理

研制此新型裝置的目的在于提供1種煤炭定量放料裝置。成袋的粉末或顆粒原料經過進料箱進入到螺旋送料器的內部，再由螺旋驅動扇葉將原料依次向前推進至出料裝置。進入到出料裝置圓形腔體內，經放料器錐形槽轉動至錐形口處，實現定量放料的目的。由于進料箱容積較大，因此可以一次投放較多物料，可提高分裝樣品的均一性，同時有效降低勞動強度。

螺旋送料器通過內部螺旋驅動軸帶動固定在其上的螺旋驅動扇葉將原料依次向前推進，且在向前推進的過程中實現物料的平攤。其中，驅動電機采用步進電機，通過設置步進電機的工作頻率來實現每次動作過程送料的前進距離，從而在初始送料階段對堆積的物料進行分散，避免對后續的放料裝置造成沖擊。

出料裝置通過放料器錐形槽轉動，并與圓形腔體的內壁接觸，當錐形槽轉動到下方時，將盛滿的物料傾倒于錐形口處實現定量放料的目的。需緩慢轉動裝置中的放料器及其上開有的錐形槽，由盛滿物料的錐形槽頂部緩慢排空至錐形槽物料的底部，并給予操作人員更換盛裝放料后器皿的時間。此外，由于在此裝置中設置的放料裝置為多個，有時可能需要1個或數個進行工作而其余放料裝置關閉的情況，因而要求在放料裝置的內部安裝有起到限制作用的機構。

導向機構通過控制放料入口處活動擋板的打開與關閉，以實現將物料送入預定放料容器的目的。具體過程如下：在導向電機運作下，通過動力齒輪帶動驅動齒輪轉動，隨即驅動齒輪帶動導向輥筒轉動。導向輥筒上的螺旋導向槽能夠帶動與之接觸的導向桿向左或向右運動，隨即使得與之鉸接的活動擋板打開或關閉。當導向輥筒的旋轉方向一定的情況時，不同螺旋方向設置的螺旋導向槽帶動導向桿的運動狀態不同，當兩者處于同一螺旋方向時，導向桿處于不同的運動狀態，可完成一個打開一個關閉的功能；當兩者處于相反的螺旋方向時，能夠使得導向桿同時完成相同的工作過程，即同時打開與關閉。同時，為了保證導向桿的運行平穩，在導向桿的底部安裝有導向輪，導向輪的下方與安裝支架的上表面接觸并可在上表面運動。

碎料裝置通過若干碎料干上鉸接相互交錯的碎料擺錘，使成塊的物料能夠在螺旋送料器向前運動的過程中破碎成較小顆粒，從而實現物料順利通過定量放料裝置的目的。其中，碎料擺錘的形狀直接決定著大塊顆粒物的碎料效率。本裝置中采用錐形結構的碎料擺錘，并且在該錐形結構的中部位置外表面開有擺錘凹形部，以用來增加碎料擺錘的表面積及利用曲線形狀切割結塊的顆粒物。同時，在碎料擺錘的中軸線上還開有碎料孔，碎料孔為通孔結構，能夠對攪碎的較小物料顆粒進行二次碎料，保證物料以合適的顆粒直徑進入到定量放料裝置中。

3 結 語

新型定量煤炭放料裝置具有以下優點：

(1)裝置采用一次放料可多次定量取料的方法，送料與取料過程均為密封空間內進行，避免露天稱量可能造成的粉末擴散的問題。由于放料器為圓柱形結構且其上開有一定深度的圓錐形凹槽，圓錐形凹槽內盛裝的原料體積相同，可實現簡單的機械計量。

(2)裝置能夠在使用過程中通過設置的碎料桿區域實現對大顆粒物料的碎料，使其能夠順利通過定量放料裝置進行定量分裝，保證分裝樣品重量的均一性，具有定量放料速度快、效率高、裝料精度高、操作簡便、環保無污染等特點。新型定量煤炭放料裝置自開發以來應用于多家煤炭檢測機構的樣品分裝工作，效果良好。經過適當改造，其還可用于干燥劑等粉料、粒料定量分裝領域，因此在今后一段時期內具有很好的推廣價值。