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(yàn)檢疫局煤炭檢測技術(shù)中心，河北 秦皇島 066003;2.亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(燕山大學(xué))，河北 秦皇島 066004)

在以顆粒物或者粉末為原料的產(chǎn)品試驗(yàn)研發(fā)檢驗(yàn)過程中，計(jì)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(jì)量裝置通常會伴隨著粉末狀原料的灑落、揚(yáng)塵等問題，尤其當(dāng)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(jié)合煤炭放料裝置的相關(guān)技術(shù)研究[8-11]，以下設(shè)計(jì)研發(fā)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(shí)現(xiàn)采用簡單高效的機(jī)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(kuò)散的情況，從而保護(hù)操作人員的人身安全。

1 新型定量煤炭放料裝置的設(shè)計(jì)開發(fā)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的自動放料裝置總體如圖1所示，其中碎料器結(jié)構(gòu)、活動擋板導(dǎo)向桿的連接分別如圖2和圖3所示。

1驅(qū)動電機(jī)；2變速箱；3進(jìn)料箱；4螺旋送料器；5螺旋驅(qū)動軸；6螺旋驅(qū)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(dǎo)向輥筒；13左側(cè)螺旋導(dǎo)向槽；14導(dǎo)向電機(jī)；15動力齒輪；16安裝支架；17導(dǎo)向輪；18導(dǎo)向桿；19右側(cè)螺旋導(dǎo)向槽；20驅(qū)動齒輪圖1 新型定量放料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 碎料器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 活動擋板7與導(dǎo)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(jìn)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(jìn)料箱用于投放粉末或顆粒原料，進(jìn)料箱底端與螺旋送料器連接。②螺旋送料器用于將進(jìn)料箱中的物料輸送到放料裝置中，并將堆放的物料進(jìn)行平攤。螺旋送料器由腔體、螺旋驅(qū)動軸(5)、螺旋驅(qū)動扇葉(6)組成，其中螺旋驅(qū)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(yù)定的容器中。放料部分主要由球形腔體(8)、放料器(9)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成(7，11-20)。其中，球形腔體是中間為球形的管子，呈兩端細(xì)中間粗的結(jié)構(gòu)，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(shè)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(nèi)可旋轉(zhuǎn)部分，其與球形腔體結(jié)合，可形成體積一定的空間，達(dá)到定量取料的效果；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通過支撐板、導(dǎo)向輥筒、左右兩側(cè)螺旋導(dǎo)向槽、導(dǎo)向電機(jī)、動力齒輪、驅(qū)動齒輪、安裝支架、導(dǎo)向輪、導(dǎo)向桿幾個部分組合，控制活動擋板的打開與關(guān)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(qū)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(jīng)過進(jìn)料箱進(jìn)入到螺旋送料器的內(nèi)部，再由螺旋驅(qū)動扇葉將原料依次向前推進(jìn)至出料裝置。進(jìn)入到出料裝置圓形腔體內(nèi)，經(jīng)放料器錐形槽轉(zhuǎn)動至錐形口處，實(shí)現(xiàn)定量放料的目的。由于進(jìn)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(qiáng)度。

螺旋送料器通過內(nèi)部螺旋驅(qū)動軸帶動固定在其上的螺旋驅(qū)動扇葉將原料依次向前推進(jìn)，且在向前推進(jìn)的過程中實(shí)現(xiàn)物料的平攤。其中，驅(qū)動電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，通過設(shè)置步進(jìn)電機(jī)的工作頻率來實(shí)現(xiàn)每次動作過程送料的前進(jìn)距離，從而在初始送料階段對堆積的物料進(jìn)行分散，避免對后續(xù)的放料裝置造成沖擊。

出料裝置通過放料器錐形槽轉(zhuǎn)動，并與圓形腔體的內(nèi)壁接觸，當(dāng)錐形槽轉(zhuǎn)動到下方時，將盛滿的物料傾倒于錐形口處實(shí)現(xiàn)定量放料的目的。需緩慢轉(zhuǎn)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(shè)置的放料裝置為多個，有時可能需要1個或數(shù)個進(jìn)行工作而其余放料裝置關(guān)閉的情況，因而要求在放料裝置的內(nèi)部安裝有起到限制作用的機(jī)構(gòu)。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通過控制放料入口處活動擋板的打開與關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)將物料送入預(yù)定放料容器的目的。具體過程如下：在導(dǎo)向電機(jī)運(yùn)作下，通過動力齒輪帶動驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，隨即驅(qū)動齒輪帶動導(dǎo)向輥筒轉(zhuǎn)動。導(dǎo)向輥筒上的螺旋導(dǎo)向槽能夠帶動與之接觸的導(dǎo)向桿向左或向右運(yùn)動，隨即使得與之鉸接的活動擋板打開或關(guān)閉。當(dāng)導(dǎo)向輥筒的旋轉(zhuǎn)方向一定的情況時，不同螺旋方向設(shè)置的螺旋導(dǎo)向槽帶動導(dǎo)向桿的運(yùn)動狀態(tài)不同，當(dāng)兩者處于同一螺旋方向時，導(dǎo)向桿處于不同的運(yùn)動狀態(tài)，可完成一個打開一個關(guān)閉的功能；當(dāng)兩者處于相反的螺旋方向時，能夠使得導(dǎo)向桿同時完成相同的工作過程，即同時打開與關(guān)閉。同時，為了保證導(dǎo)向桿的運(yùn)行平穩(wěn)，在導(dǎo)向桿的底部安裝有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪的下方與安裝支架的上表面接觸并可在上表面運(yùn)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(yùn)動的過程中破碎成較小顆粒，從而實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)的碎料擺錘，并且在該錐形結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)，能夠?qū)囁榈妮^小物料顆粒進(jìn)行二次碎料，保證物料以合適的顆粒直徑進(jìn)入到定量放料裝置中。

3 結(jié) 語

新型定量煤炭放料裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(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(nèi)進(jìn)行，避免露天稱量可能造成的粉末擴(kuò)散的問題。由于放料器為圓柱形結(jié)構(gòu)且其上開有一定深度的圓錐形凹槽，圓錐形凹槽內(nèi)盛裝的原料體積相同，可實(shí)現(xiàn)簡單的機(jī)械計(jì)量。

(2)裝置能夠在使用過程中通過設(shè)置的碎料桿區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對大顆粒物料的碎料，使其能夠順利通過定量放料裝置進(jìn)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(huán)保無污染等特點(diǎn)。新型定量煤炭放料裝置自開發(fā)以來應(yīng)用于多家煤炭檢測機(jī)構(gòu)的樣品分裝工作，效果良好。經(jīng)過適當(dāng)改造，其還可用于干燥劑等粉料、粒料定量分裝領(lǐng)域，因此在今后一段時期內(nèi)具有很好的推廣價值。