CN109946113B - 一种无皮带式火车全自动机械化采样系统 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种无皮带式火车全自动机械化采样系统，包括作业平台、采样机构和一体化制样单元。作业平台位于火车轨道上方，全密封式一体化制样单元包括由上至下依次设置的给料机、破碎机、定质量缩分机和留样桶，采样机构用于从火车车厢中采集物料并输送至给料机，将物料均匀、连续地送至破碎机，破碎机将物料进行破碎并输送至定质量缩分机，定质量缩分机将物料缩分为样品和弃料，样品留存至留样桶，弃料经弃料返排单元输送至车厢处，通过弃料返排单元可以替代人工对弃料进行定时处理，提高了操作效率。

Description

一种无皮带式火车全自动机械化采样系统

技术领域

本发明涉及大宗物料质量检测技术领域，尤其涉及一种无皮带式火车全自动机械化采样系统。

背景技术

机械化采样机为一种机械装置，其能够从一批物料中获得一个试验结果以代表整批被采样物料的试样。采样机的种类很多，不同的行业、不同的场所采用采样机的结构形式也不同。电厂、矿山、码头、集运站等通常通过火车进行大宗矿物运输，用于对火车的车厢运输的固态矿物进行采样的火车机械化采样系统就是其中的一种，该系统集采样、破碎、缩分、集料、弃料等单元于一体、结构合理、运行可靠并且操作方便，被广泛应用于煤炭、焦炭及钢铁等固体矿物的铁路运输领域，可完成对铁路运输的大宗固体矿物物料在入厂卸车或出厂装车时进行样品采集和初级样品制备，为下一步实验室制样提供满足相应国家标准规定重量的并具有代表性的样品。因此，采样样品的代表性是决定火车机械化采样系统的核心指标。

从功能划分情况看，火车机械化采样系统主要分为采样单元和样品处理单元。采样单元的主要功能是根据自控程序的设定，在火车的车厢指定的水平和深度位置采取预定重量的样品；样品处理单元的主要功能是将采样单元采集的样品按照国标的要求经过破碎、缩分等流程并制备成具有一定粒度和重量的留存样品供实验室使用，并将剩余样品通过一定方式返回到指定位置。

采样单元包括钻取式采样头及采样头的移动和升降装置。现有的样品处理单元包括破碎机、缩分皮带机和刮扫缩分器，破碎机多采用卧式带筛板的破碎机。通过钻取式采样机提取矿样后，矿样落入给料机的接料斗内，然后由密闭式给料皮带输送机输送进入破碎机(破碎机通常位于密闭式给料皮带输送机的中间位置)，由破碎机完成对矿样的破碎作业，破碎的矿样进入缩分皮带机，缩分皮带机在运输的同时进行初次缩分，并由缩分皮带机运输至刮扫缩分器，然后由刮扫缩分器对破碎的矿样进行再次缩分和留样，多余的矿样则通过缩分皮带机继续运送至余料处理系统，并由余料处理系统返排回火车的车厢或直接排回矿场。物料在整个制样环节中全部由皮带驱动进行流转。

以煤炭或焦炭为例，现有技术中的火车机械化采样系统在实际使用过程中还存在以下问题：

1)、在样品的制取过程中，通常需要提取多个子样品，而现有火车机械化采样系统的给料机若集聚多个子样品的物料，特别是物料水分较大的情况下，容易造成的物料积块，影响后续样品的采集精度。

2)、卧式带筛板的破碎方式，在长时间使用后，筛板的网眼容易堵塞，影响后续制样精度。

3)、采用皮带作为物料输送方式，容易造成不同批次的样品残留和混杂。

4)、卧式带筛板的破碎方式，将颗粒度大于筛网网眼的物料筛除，在一定程度上影响后续样品的代表性。

5)、缩分皮带机进行缩分时，通过刮板将高于皮带上表面设置高度的物料刮除，仅保留设置高度以下的物料，但该缩分方式容易导致缩分不均匀，造成整个系统偏倚较大。

6)、物料在整个制样环节中全部由皮带驱动进行流转，输送距离较长，物料中的水分损失较大。

7)、现有刮扫缩分器缩分后的样品通常收集在留样桶中，但是缩分后的弃料通常堆积在刮扫缩分器旁边，当弃料较多时，将需要人工搬运至别处。

因此，亟需一种无皮带式火车全自动机械化采样系统以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种无皮带式火车全自动机械化采样系统，以解决现有技术中刮扫缩分器缩分后的弃料需要人工搬运的问题。

本发明提供一种无皮带式火车全自动机械化采样系统，该无皮带式火车全自动机械化采样系统包括：

作业平台，其上设有位于火车的轨道上方的滑轨，所述滑轨的延伸方向垂直于所述轨道的延伸方向；

采样机构，其用于从滑动位于所述滑轨上的火车的车厢中采集物料；

一体化制样单元，包括由上至下依次设置的给料机、破碎机、定质量缩分机和留样桶，所述给料机用于将物料输送至所述破碎机，所述破碎机用于将所述物料破碎并将破碎后的所述物料输送至所述定质量缩分机，所述定质量缩分机用于将破碎后的物料缩分为样品和弃料，并将所述样品输送至所述留样桶，将所述弃料输送至弃料返排单元，所述弃料返排单元用于将所述弃料输送至所述车厢内。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述采样机构包括机架、转动设置于所述机架上且滑动设置于所述滑轨上的滑轮、活动设置于所述机架上的采样器、用以驱动所述机架沿所述滑轨滑动的水平驱动机构以及驱动所述采样器沿竖直方向运动的垂直驱动机构，所述采样器用于从所述车厢中采集物料。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述采样器包括：

料筒，滑动设置于所述机架上，所述垂直驱动机构与所述料筒传动连接；

旋转驱动件，与所述料筒固接；

采样头，安装在所述料筒底部一端，且所述采样头呈锥形；

螺杆，穿设于所述料筒内且所述螺杆底部的一端邻近所述采样头，所述旋转驱动件与所述螺杆传动连接。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述给料机包括料仓、第一旋转轴、第一驱动装置、给料部；所述料仓的内部设有空腔，所述空腔的两端分别设有第一进料口和第一出料口，所述采样机构能够将物料输送至所述料仓，所述第一旋转轴穿设于所述第一出料口，所述给料部的第一端与所述第一旋转轴固接，所述给料部的第二端与所述料仓的内壁贴合，所述第一驱动装置用于驱动所述第一旋转轴转动，所述给料部转动时，能够驱动物料从所述第一出料口流出；所述第一出料口与所述破碎机连接。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述破碎机包括：

壳体，其内部设有破碎腔，所述破碎腔的上下两端分别设有第二进料口和第二出料口，所述第二进料口与所述第一出料口通过溜槽或溜管连接，所述第二出料口与所述定质量缩分机通过溜槽或溜管连接；

破碎单元，至少两个所述破碎单元沿竖直方向间隔设置，所述破碎单元用于对物料进行破碎，所述破碎单元与所述破碎腔的内壁之间的间距可调节；

第二驱动装置，用于驱动所述破碎单元转动。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述破碎机还包括与所述壳体转动连接的第二旋转轴，所述第二驱动装置用于驱动所述第二旋转轴转动；

所述破碎单元包括固定安装在所述第二旋转轴上的锤盘和均布于所述锤盘上的多个锤片，所述锤片用于对所述物料进行破碎。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述定质量缩分机包括：

箱体，其上设有缩分腔，所述缩分腔的顶端和底端分别设有第三进料口和排料口，所述第三进料口与所述破碎机连接；

第三驱动装置，安装在所述箱体上；

缩分部，位于所述缩分腔中，所述缩分部与所述缩分腔的内壁设有间隙，所述缩分部上设有开窗，所述开窗具有与所述第三进料口在竖直方向上完全重叠的第一位置和与所述第三进料口在竖直方向上完全不重叠的第二位置，所述第三驱动装置能够驱动所述缩分部在所述第一位置和所述第二位置之间转动；

留样管，其位于所述第三进料口的正下方且位于所述开窗下方，所述留样管与所述留样桶连接。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述定质量缩分机还包括弃料管，所述弃料管的顶端与所述排料口连通，所述弃料管的底端与所述弃料返排单元连接，所述留样管穿设于所述弃料管，所述留样管的底端与所述留样桶连接。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，无皮带式火车全自动机械化采样系统还包括自动灌装机构，所述自动灌装机构包括：

转盘，沿所述转盘的周向，所述转盘上均布有多个灌装位，所述灌装位用于放置所述留样桶；

旋转驱动装置，用于驱动所述转盘转动，其中一个所述灌装位位于所述留样管的正下方；

顶升机构，其安装于所述转盘，每一个所述灌装位的下方均设有顶升机构，所述顶升机构能够驱动所述留样桶沿竖直方向升降，所述留样管的下端呈喇叭口状，并且所述留样管的开口由上至下逐渐增大，所述留样桶顶部开口的边缘能够与所述留样管的内表面贴合。

作为无皮带式火车全自动机械化采样系统的优选方案，所述弃料返排单元包括水平输料器、多斗提升机和旋转卸料器，所述弃料管与所述水平输料器的入料口通过管路连接，所述水平输料器能够将所述物料输送至所述多斗提升机，所述多斗提升机能够将所述弃料输送至所述旋转卸料器，所述旋转卸料器能够将所述弃料输送至所述车厢内。

本发明的有益效果为：

1)、定质量缩分机缩分后的弃料通过弃料返排单元输送至车厢内，可以替代人工对弃料进行定时处理，提高了操作效率。

2)、采用无皮带式采制一体化设计方案，有效解决了以往设备使用过程中漏煤、粘煤、堵煤及残留混料等问题，最大限度降低了煤样的水分损失，保证了整个采样系统的精密度和整体偏倚符合国标要求，可实现一个采样单元内全部子样采集完成后一次性从上到下给料、破碎、缩分、留样等工作，也可以在一个采样单元内对单个子样进行连续破碎、缩分后完成留样。

3)、给料部旋转时能够将与其接触的物料从料仓侧壁处的物料向第一出料口的方向刮动，物料可以从第一出料口中流出，保证了料仓内的物料不会积块，给料部连续转动时，料仓中物料逐层减少，能够保证出料的连续性、均匀性及稳定性。

4)、破碎机通过从上至下间隔设置的多个破碎单元对物料进行破碎，通过使破碎单元与破碎腔的内壁之间的间距可调节，可以制取不同颗粒度的样品，并且无需设置筛板，通过在壳体内壁上设置第二吹扫装置，第二吹扫装置可以对破碎后残留在破碎腔内壁以及破碎单元上表面上的物料残留进行自动清理，降低了操作人员的劳动强度，提高了清理效率。

5)、可以根据所破碎物料的总质量和所需样品的质量计算出缩分系数以及缩分口的开度，通过调节缩分出料口的开口大小，缩分出所需质量的样品。对于同一批次的不同质量的物料进行缩分时，可以满足不同质量的物料均以相同的切割次数进行切割，从而使所得到的样品代表性一致。具有设计结构简单、缩分均匀，切割速度可调，缩分比稳定性较好，可以保证缩分的均匀性和代表性。

6)、给料机、破碎机和定质量缩分机以及定质量缩分机和留样桶均通过溜管或溜槽连接，可有效提高物料在装置件的传输效率，并可有效防止物料水分散失，保证所制取样品的代表性。

附图说明

图1为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中给料机的结构示意图；

图3为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中破碎机的结构示意图；

图4为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中定质量缩分机的结构示意图；

图5为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中弃料返排单元的结构示意图。

图中：

1、作业平台；11、滑轨；12、轨道；13、车厢；

2、采样机构；21、机架；22滑轮；23、采样器；

100、一体化制样单元；3、给料机；4、破碎机；5、定质量缩分机；

31、料仓；311、侧壁；3111、空腔；3112、第一进料口；312、底板；3121、第一出料口；

32、第一旋转轴；33、给料部；34、出料管；

41、壳体；411、第二进料口；412、第二出料口；413、破碎腔；42、第二旋转轴；43、破碎单元；431、锤盘；432、锤片；

51、箱体；511、缩分腔；512、第三进料口；513、排料口；

52、第三驱动装置；521、第五电机；522、第一传动组件；

53、留样管；54、弃料管；

6、弃料返排单元；61、水平输料器；611、外壳；612、第六电机；62、多斗提升机；63、旋转卸料器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中给料机的结构示意图；图3为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中破碎机的结构示意图；图4为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中定质量缩分机的结构示意图；图5为本发明实施例中无皮带式火车全自动机械化采样系统中弃料返排单元的结构示意图。如图1～5所示，本实施例提供一种无皮带式火车全自动机械化采样系统，该无皮带式火车全自动机械化采样系统包括作业平台1、采样机构2和一体化制样单元100。

作业平台1为钢制桁架结构，本实施例中，作业平台1横跨于火车轨道12上方，作业平台1上设有滑轨11，其中滑轨11位于火车的轨道12的上方，且同样横跨于轨道12，轨道12的延伸方向和滑轨11的延伸方向垂直。

采样机构2用于从火车的车厢13中采集物料，火车的车厢13位于轨道12上。具体地，采样机构2包括机架21、滑轮22、采样器23、水平驱动机构和垂直驱动机构，其中，滑轮22转动设置于机架21上且滑动设置于滑轨11上，采样器23活动设置于机架21上且采样器23用于从火车的车厢13中采集物料，水平驱动机构能够驱动机架21沿滑轨11的延伸方向滑动，垂直驱动机构能够驱动采样器23沿竖直方向运动。本实施例中，通过设置水平驱动机构和垂直驱动机构并配合车厢13自身沿轨道12运动，可以使采样器23在相互垂直的三个方向上取料，采样器23的采集范围覆盖整个车厢13。

采样器23包括料筒、旋转驱动件、采样头以及螺杆，料筒滑动设置于机架21上，垂直驱动机构与料筒传动连接，垂直驱动机构能驱动料筒沿竖直方向运动，旋转驱动件与料筒固接，并且与螺杆传动连接，采样头安装在料筒底部的一端且采样头呈锥形，便于采样器23采样时，采样器23能够顺利的插入物料内；螺杆穿设于料筒内且螺杆底部的一端邻近采样头。本实施例中，旋转驱动件为电机，在其他实施例中，旋转驱动件也可以为液压马达，通过旋转驱动件驱动螺杆转动，随着螺杆转动，螺杆能够将物料逐渐挤压进入料筒内。

本实施例中，垂直驱动机构包括第一电机，与第一电机的输出轴传动连接的第一主动轮，以及与第一主动轮啮合的齿条。齿条和料筒固接，第一电机固装在机架21上，第一主动轮转动安装于机架21上，从而第一电机转动时，通过齿条带动料筒以及固装于料筒上的旋转驱动件沿竖直方向升降。本实施例中，料筒上还固装有两根沿竖直方向延伸的导柱，两根导柱滑动穿设于机架21上，通过设置导柱保证料筒升降时方向稳定。

本实施例中，水平驱动机构包括第二电机，与第二电机的输出轴传动连接的第二主动轮，与第二主动轮间隔设置的第一从动轮，以及同时套设在第二主动轮和第一从动轮上的皮带，第二主动轮和第一从动轮均转动设置在作业平台1上，第二电机固装于作业平台1上，皮带与机架21固接，第二电机转动时，通过皮带带动采样器23沿滑轨11运动。本实施例中，第二电机采用变频控制，第二电机可实现平稳地启动、运行和停止，保证机架21带动采样器23能够准确地停止在其运行范围内的任意位置，需要注意的是，该第二电机需要保证在最大风速时，可沿逆风向驱动机架21正常运动。

采样头的开口尺寸由被采集物料的最大标称粒度决定，采样头的开口尺寸通常为最大标称粒度的三倍及三倍以上。本实施例中，采样机构2尤其适合离地面高度1.25m以上的火车的车厢13。为了防止第一电机发生故障，第一主动轮上还转动设有摇把，摇把远离第一主动轮的中心，从而当采样头下潜至车厢13后，第一电机发生故障并导致采样头无法自动提升时，可手动转动摇把带动采样头提升，不影响火车的正常通行。

一体化制样单元100设置于火车轨道12一侧，驱动连接包括由上至下依次设置的给料机3、破碎机4、定质量缩分机5和留样桶，给料机3用于将物料均匀且连续地输送至破碎机4，破碎机4用于将物料破碎并将破碎后的物料输送至定质量缩分机5，定质量缩分机5用于将破碎后的物料定质量缩分，即定质量缩分机5能够将物料缩分为样品和弃料，并且，定质量缩分机5将样品输送至留样桶，进而可以将样品留存，将弃料输送至弃料返排单元6，并通过弃料返排单元6将弃料输送至弃料存放处。

具体地，给料机3包括料仓31、第一旋转轴32、第一驱动装置和给料部33。料仓31的内部设有空腔3111，空腔3111的上端和下端分别设有第一进料口3112和第一出料口3121，采样机构2能够将物料输送至料仓31，第一旋转轴32穿设于第一出料口3121。给料部33的第一端与第一旋转轴32固接，给料部33的第二端与料仓31的内壁贴合，并且给料部33的第二端能够相对料仓31的内壁滑动，当然，给料部33的第二端与料仓31的内壁也可以设有间隙。给料部33位于空腔3111的底部，第一驱动装置用于驱动第一旋转轴32转动，从而第一旋转轴32带动给料部33转动，给料部33转动时，能够驱动物料向第一出料口3121移动。本实施例中，第一出料口3121的轴线以及第一旋转轴32的轴线重合。当给料部33旋转时能够将与其接触的物料从料仓31的内壁处向第一出料口3121的方向刮动，物料可以从第一出料口3121中流出，保证了料仓31内的物料不会堆积，且保证了出料的均匀性，随着给料部33连续转动，料仓31内的物料将逐层减少，能够保证出料的连续性以及稳定性，从而保障了后续制样环节不积料、堵料，保障了所制取样品的代表性。

给料机3还包括第一吹扫装置，第一吹扫装置通过管路与外界高压气源连接，第一吹扫装置用于对空腔3111的内壁存留的物料以及给料部33表面残留的物料进行清扫，可防止物料处理完毕后，空腔3111的表面残留有物料。避免不同批次的物料混样，且可有效改善工作环境，并降低了操作人员的劳动负荷，提高了作业效率。管路上可以设置电磁阀，或手控阀，从而第一吹扫装置可以通过人工控制启停，也可以通过控制器控制启停。

料仓31包括环形的侧壁311和与侧壁311底部一端连接的底板312，侧壁311顶端的开口构成第一进料口3112，底板312上设有第一出料口3121。

第一驱动装置包括第三电机以及传动组件，第三电机通过传动组件与第一旋转轴32连接，并带动第一旋转轴32转动。本实施例通过控制第三电机的转动速度，进而控制给料部33的转动速度，实现对物料下落速度控制。

给料机3通过溜槽或溜管给破碎机4供料。具体地，给料机3还包括出料管34，出料管34顶部的一端与底板312连接并与第一出料口3121连通，出料管34套设在第一旋转轴32上，并且出料管34沿竖直方向延伸或者倾斜设置，通过出料管34将流出第一出料口3121的物料导入破碎机4中。通过设置出料管34可以使物料靠自重滑落至破碎机4中，结构简单，物料传输更快，能够有效防止物料长时间暴露于空气中导致水分散失并影响样品代表性的问题，需要注意的是，出料管34的内表面应当尽量光滑，从而物料流通顺畅并且不易粘附，容易清扫。

破碎机4包括壳体41、破碎单元43和第二驱动装置，壳体41的内部设有破碎腔413，破碎腔413的上下两端分别设有第二进料口411和第二出料口412，第二进料口411与给料机3通过出料管34连接，第二出料口412与定质量缩分机5同样通过溜槽或溜管连接；至少两个破碎单元43沿竖直方向间隔设置，破碎单元43与破碎腔413的内壁之间设有间隙，并且间隙的大小可调节。第二驱动装置用于驱动破碎单元43转动，在第二驱动装置的驱动下，破碎单元43转动，物料沿破碎单元43和碎腔413的内壁之间的间隙向下掉落，对于颗粒度大于间隙的物料，在破碎单元43和破碎腔413的内壁的挤压下破碎。

破碎机4还包括与壳体41转动连接且部分位于破碎腔413中的第二旋转轴42，第二驱动装置用于驱动第二旋转轴42转动；破碎单元43包括固定安装在第二旋转轴42上的锤盘431和均布于锤盘431上的多个锤片432，锤盘431的旋转轴线和第二旋转轴42的轴线重合，锤片432与破碎腔413的内壁之间的间距可调节，对于颗粒度大于间隙的物料，在锤片432和破碎腔413的内壁的挤压下破碎。

第二驱动装置包括第四电机，与第四电机的输出轴固定连接的第三主动轮，与第二旋转轴42顶部一端固定连接的第二从动轮，以及连接第三主动轮和第二从动轮的皮带或者链条。

破碎机4还包括第二吹扫装置，第二吹扫装置设置在壳体41上并且通过管路与外界高压气源连接，可用于对破碎腔413内残留的物料进行吹扫。管路上可以设置电磁阀或者手控阀，通过电磁阀或者手控阀控制第二吹扫装置启停。通过第二吹扫装置能够将破碎腔413内壁上以及破碎单元43表面残留的物料尘屑吹扫干净，避免不同批次的物料混样，且可有效改善工作环境，并降低了操作人员的劳动负荷，提高了作业效率。

定质量缩分机5包括箱体51、第三驱动装置52、缩分部和留样管53。箱体51上设有缩分腔511，箱体51的顶部和底部分别设有与缩分腔511连通的第三进料口512和排料口513，第三进料口512与定质量缩分机5连接；第三驱动装置52安装在箱体51上；缩分部位于缩分腔511中，且用于对物料进行缩分，缩分部与缩分腔511的内壁设有间隙，第三驱动装置52与缩分部固定连接，缩分部上设有开窗，缩分部具有使开窗能够与第三进料口512在竖直方向上完全重叠的第一位置，和完全不重叠的第二位置，第三驱动装置52驱动缩分部在第一位置和第二位置之间转动。本实施例中，第三驱动装置52可驱动缩分部沿同一方向连续转动。缩分部顶部的一端与第三驱动装置52连接，缩分部底部的一端靠近靠近箱体51。留样管53顶部的开口位于缩分腔511中且位于第三进料口512的正下方，留样管53则与留样桶连接，缩分后的样品通过留样管53流入到留样桶内。缩分部为现有技术，在此对其具体结构不再赘述。

定质量缩分机5还包括弃料管54，弃料管54的顶端与排料口513连通，留样管53穿设于弃料管54，弃料管54的底端与弃料返排单元6连接。

本实施例中，经破碎机4破碎的物料从第三进料口512经溜槽或溜管进入到缩分腔511内，缩分部在第三驱动装置52的驱动下旋转，每当开窗转过第三进料口512的下方时，进入缩分腔511的物料能够经开窗落入到留样管53顶端的开口中，并可以经留样管53导入到集料桶中，完成一次样品切割过程。当开窗转动到和第三进料口512没有重叠时，物料落入到缩分部的上表面，并经缩分部和缩分腔511内壁的间隙落入到下方的排料口513，然后经弃料管54顶端的开口被弃料管54排出。

该定质量缩分机5还包括第三吹扫装置，第三吹扫装置安装在箱体51上，第三吹扫装置通过管路与外界高压气源连接，用于向缩分腔511中吹入吹扫气。通过第三吹扫装置将缩分腔511内以及缩分部表面上残存的物料残留吹扫干净，避免不同批次的物料混样，且可有效改善工作环境，并降低了操作人员的劳动负荷，提高了作业效率。该管路上同样可以设置电磁阀或手动阀，从而可以实现对第三吹扫装置的自动控制或手动控制。

第三驱动装置52包括第五电机521以及与第五电机521的输出轴连接的第一传动组件522，第一传动组件522与缩分部连接。第五电机521通过第一传动组件522驱动缩分部旋转，第一传动组件522可以是带传动组件，也可以为链传动组件，还可以是齿轮传动组件，本实施例中第一传动组件522为齿轮传动组件。

本实施例中，弃料返排单元6包括水平输料器61、多斗提升机62和旋转卸料器63，弃料管54与水平输料器61的入料口通过管路连接，水平输料器61能够将物料输送至多斗提升机62，多斗提升机62能够将弃料输送至旋转卸料器63，旋转卸料器63能够将物料输送返回至车厢13内。

具体地，水平输料器61包括外壳611，外壳611内设有通道，通道内设有螺杆，螺杆的一端与第六电机612连接，第六电机612驱动螺杆转动，水平输料器61的入料口位于通道的第一端并且与通道连通，从而弃料从其入料口进入到通道后，在第六电机612的驱动下，螺杆转动并将弃料推动至通道的第二端，外壳611位于通道的第二端的底部设有出料口。

多斗提升机62包括第四驱动装置，第四驱动装置包括沿竖直方向间隔设置的第四主动轮和第三从动轮，第四主动轮和第三从动轮通过链条连接，并且第四主动轮与第七电机驱动连接，链条与提升斗固接，从而链条可以带动提升斗沿竖直方向升降。可以理解的是，链条与提升斗枢接，从而提升斗通过最高点时，能够相对链条转动，并将物料卸载。本实施例中提升斗的数量为多个。优选地，多斗提升机62还包括罩壳，罩壳将第四驱动装置以及提升斗罩设于其内部，并且罩壳上设有溜槽，溜槽位于外壳611上的出料口的正下方，溜槽位于主动轮和从动轮之间，并且提升斗能够位于溜槽下方，从而弃料可以通过溜槽进入到提升斗内。

优选地，多斗提升机62还包括中转槽，中转槽和罩壳上的溜槽分别位于第四主动轮以及第三从动轮的两侧，并且中转槽靠近第四驱动装置的顶部。当提升斗通过最高点时，提升斗翻转，并且提升斗内的物料能够倒入到中转槽内。

旋转卸料器63包括旋转溜槽和第五驱动装置，第五驱动装置能够驱动旋转溜槽相对罩壳转动，旋转溜槽顶部的开口位于中转槽下方，并且旋转溜槽顶部的开口大于中转槽底部的开口，从而中转槽能够将弃料输送至旋转溜槽内。

第五驱动装置包括第八电机，安装在第八电机上的第五主动轮以及安装在旋转溜槽上的第四从动轮，第五主动轮和第四从动轮通过链传动组件或者带传动组件连接。第八电机安装在罩壳上，从而可以通过第八电机驱动旋转溜槽转动。可以理解的是，旋转溜槽顶部开口的中点与其转动的轴线重合，从而能够保证在其转动的过程中，弃料可以经中转槽流入到旋转溜槽内。

本实施例中，弃料存放处为火车的车厢13。当然也可以为远离火车的车厢13的其他位置。同时通过转动旋转溜槽，可以使弃料排放至用于取料的火车的车厢13之外的其他车厢内。

该无皮带式火车全自动机械化采样系统还包括自动灌装机构，自动灌装机构包括转盘、旋转驱动装置和顶升机构，转盘上设有多个灌装位，多个灌装位沿转盘的周向均布，灌装位用于放置留样桶；旋转驱动装置用于驱动转盘转动，在转盘转动的过程中，其中一个灌装位位于留样管53的正下方，也就是说，在转盘的转动过程中，总有一个灌装位能够位于留样管53的正下方，从而可通过留样管53向留样桶内灌装缩分后的物料，顶升机构安装在转盘上，顶升机构的数量和灌装位的数量相等，并且顶升机构和灌装位一一对应设置，顶升机构能够驱动留样桶沿竖直方向升降；如图4所示，留样管53倾斜设置，从而便于使样品和弃料间隔一定的空间，避免相互干涉，并且沿留样管53的延伸方向，留样管53的孔径保持一致。在其他实施例中，留样管53的下端呈喇叭口状，并且留样管53的开口由上至下逐渐增大，留样桶顶端的口径小于留样管53底端的口径，从而留样桶顶部开口的边缘能够与留样管53的内表面贴合，保证灌装时，物料不会泄露至留样桶外。本实施例中，旋转驱动装置优选为电机，当然也可以为液压马达等，顶升机构可以为气缸，也可以为电推杆等。通过设置自动灌装机构可实现对多个留样桶的自动灌装，可有效节省作业人力，并且留样桶和留样管53相互贴紧，能够有效防止物料水分丢失。

优选地，该无皮带式火车全自动机械化采样系统还包括自动封盖装置，沿转盘的转动方向，自动封盖装置和留样管53分别位于相邻的两个灌装位的正上方，并且自动封盖装置对应的灌装位位于留样管53对应的灌装位的下游。自动封盖装置为现有技术，对其具体结构在此不再赘述。通过设置自动封盖装置，能够实现自动作业，并在灌装完毕后自动对留样管53自动封口，避免水分散失。

该无皮带式火车全自动机械化采样系统的工作原理如下：

无皮带式火车全自动机械化采样系统的控制器从上位终端获取到达作业平台1下方的车厢13的车辆信息，车辆信息包括矿物信息以及采集方式。

具体地，矿物信息包括矿物的种类、矿物的重量、矿物的批次以及矿源地等信息，控制器根据矿物信息进而确定和该矿物信息相匹配的采样频率、单次采样量、制样采样次数以及备份采样数量；采样机构2按照采样频率进行采集物料，并且每次采集的物料重量等同于单次采样量，采样机构2采集物料的过程中，控制器还通过水平驱动机构驱动采样器23调整位于滑轨11上的位置，同时还通过调整车厢13相对作业平台1处于轨道12上的位置，使采样器23的采集范围覆盖整个车厢13。在制样采样次数的数量范围内，采样器23将采集的物料均运送至给料机3的料仓31内，在备份采样数量的范围内，将采样器23采集的物料人工留存，假如一体化制样单元100发生故障时，可通过其他途径对人工留存的物料进行制样化验。

采集方式包括两种，第一种，将多个子样一次性采集完成，然后整体通过一体化制样单元100进行采样；第二种，将采集的每个子样分别通过一体化制样单元100进行采样。当为第一种时，采样器23将采集的制样采样次数的物料全部运送至料仓31后，一体化制样单元100的给料机3、破碎机4和定质量缩分机5依次对物料依次进行给料、破碎和定质量缩分作业，定质量缩分后的样品存入留样桶内，弃料则通过弃料返排单元6输送至弃料存放处。当为第二种时，在制样采集次数内，采样器23将采集的物料输送至料仓31内，一体化制样单元100对该次的物料进行制样，制样完成后，采样器23将下一批次的物料输送至料仓31内。一体化制样单元100在处理相邻两批物料之间，第一吹扫装置将空腔3111的内壁以及物料分散器34表面存留的物料进行清扫，通过第二吹扫装置将破碎腔413的内壁以及破碎单元43的表面残留的物料吹扫干净，通过第三吹扫装置将缩分腔511内以及缩分部表面上残存的物料残留吹扫干净。

一体化制样单元100采集样品的工作原理如下：

开始制样时，将定质量缩分机5、破碎机4和分料机3依次启动，制样完成后将第一吹扫装置、第二吹扫装置以及第三吹扫装置依次打开。

分料机3启动后，第一旋转轴32带动给料部33转动，给料部33将物料刮动到第一出料口3121，物料从第一出料口3121中经出料管34均匀流入到破碎腔413中，第二旋转轴42带动破碎单元43转动，通过破碎单元43上的锤片432与破碎腔413的内壁将物料挤压破碎，破碎后的物料无需通过筛板便直接从第二出料口412流入到定质量缩分机5，缩分后的样品通过留样管53流入到留样桶内并留存，缩分后的废弃物料则通过弃料管54流入弃料返排单元6，并通过弃料返排单元6将其输送至废料存放处。

需要注意的是，可以根据所破碎物料的总质量和所需样品的质量计算出缩分系数以及开窗的开度，控制开窗位于该开度，可以缩分出所需质量的样品。

该无皮带式火车全自动机械化采样系统采用无皮带式、采样和制样一体化设计方案，可有效解决了现有的火车全自动机械化采样系统中，在采样和制样过程中存在的漏煤、粘煤、堵煤及残留混料等问题，可最大限度地降低了煤样的水分损失，保证了整个采样系统的精密度和整体偏倚符合国标要求，可实现一个采样单元内全部子样采集完成后一次性从上到下给料、破碎、缩分、留样等工作，也可以在一个采样单元内对单个子样进行连续破碎、缩分后完成留样。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，包括：

作业平台（1），其上设有位于火车的轨道（12）上方的滑轨（11），所述滑轨（11）的延伸方向垂直于所述轨道（12）的延伸方向；

采样机构（2），其用于从滑动位于所述滑轨（11）上的火车的车厢（13）中采集物料；

一体化制样单元（100），包括由上至下依次设置的给料机（3）、破碎机（4）、定质量缩分机（5）和留样桶，所述给料机（3）用于将物料输送至所述破碎机（4），所述破碎机（4）用于将所述物料破碎并将破碎后的所述物料输送至所述定质量缩分机（5），所述定质量缩分机（5）用于将破碎后的物料缩分为样品和弃料，并将所述样品输送至所述留样桶，将所述弃料输送至弃料返排单元（6），所述弃料返排单元（6）用于将所述弃料输送至所述车厢（13）内；

所述弃料返排单元（6）包括水平输料器（61）、多斗提升机（62）和旋转卸料器（63），所述定质量缩分机（5）与所述水平输料器（61）的入料口通过管路连接，所述水平输料器（61）能够将所述弃料输送至所述多斗提升机（62），所述多斗提升机（62）能够将所述弃料输送至所述旋转卸料器（63），所述旋转卸料器（63）能够将所述弃料输送至所述车厢（13）内；

所述采样机构（2）包括机架（21）、转动设置于所述机架（21）上且滑动设置于所述滑轨（11）上的滑轮（22）、活动设置于所述机架（21）上的采样器（23）、用以驱动所述机架（21）沿所述滑轨（11）滑动的水平驱动机构以及驱动所述采样器（23）沿竖直方向运动的垂直驱动机构，所述采样器（23）用于从所述车厢（13）中采集物料；

所述采样器（23）包括：

料筒，滑动设置于所述机架（21）上，所述垂直驱动机构与所述料筒传动连接；

旋转驱动件，与所述料筒固接；

采样头，安装在所述料筒底部一端，且所述采样头呈锥形；

螺杆，穿设于所述料筒内且所述螺杆底部的一端邻近所述采样头，所述旋转驱动件与所述螺杆传动连接；

所述水平输料器（61）包括外壳（611），所述外壳（611）内设有通道，通道内设有螺杆，螺杆的一端与第六电机（612）连接，所述第六电机（612）驱动螺杆转动，所述水平输料器（61）的入料口位于通道的第一端并且与通道连通，弃料从其入料口进入到通道后，在第六电机（612）的驱动下，螺杆转动并将弃料推动至通道的第二端，所述外壳（611）位于通道的第二端的底部设有出料口；

所述多斗提升机（62）包括第四驱动装置，所述第四驱动装置包括沿竖直方向间隔设置的第四主动轮和第三从动轮，第四主动轮和第三从动轮通过链条连接，并且第四主动轮与第七电机驱动连接，链条与提升斗固接，链条可以带动提升斗沿竖直方向升降，链条与提升斗枢接，提升斗通过最高点时能够相对链条转动，并将物料卸载。

2.根据权利要求1所述的无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，所述给料机（3）包括料仓（31）、第一旋转轴（32）、第一驱动装置、给料部（33）；所述料仓（31）的内部设有空腔（3111），所述空腔（3111）的两端分别设有第一进料口（3112）和第一出料口（3121），所述采样机构（2）能够将物料输送至所述料仓（31），所述第一旋转轴（32）穿设于所述第一出料口（3121），所述给料部（33）的第一端与所述第一旋转轴（32）固接，所述给料部（33）的第二端与所述料仓（31）的内壁贴合，所述第一驱动装置用于驱动所述第一旋转轴（32）转动，所述给料部（33）转动时，能够驱动物料从所述第一出料口（3121）流出；所述第一出料口（3121）与所述破碎机（4）连接。

3.根据权利要求2所述的无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，所述破碎机（4）包括：

壳体（41），其内部设有破碎腔（413），所述破碎腔（413）的上下两端分别设有第二进料口（411）和第二出料口（412），所述第二进料口（411）与所述第一出料口（3121）通过溜槽或溜管连接，所述第二出料口（412）与所述定质量缩分机（5）通过溜槽或溜管连接；

破碎单元（43），至少两个所述破碎单元（43）沿竖直方向间隔设置，所述破碎单元（43）用于对物料进行破碎，所述破碎单元（43）与所述破碎腔（413）的内壁之间的间距可调节；

第二驱动装置，用于驱动所述破碎单元（43）转动。

4.根据权利要求3所述的无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，

所述破碎机（4）还包括与所述壳体（41）转动连接的第二旋转轴（42），所述第二驱动装置用于驱动所述第二旋转轴（42）转动；

所述破碎单元（43）包括固定安装在所述第二旋转轴（42）上的锤盘（431）和均布于所述锤盘（431）上的多个锤片（432），所述锤片（432）用于对所述物料进行破碎。

5.根据权利要求1所述的无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，所述定质量缩分机（5）包括：

箱体（51），其上设有缩分腔（511），所述缩分腔（511）的顶端和底端分别设有第三进料口（512）和排料口（513），所述第三进料口（512）与所述破碎机（4）连接；

第三驱动装置（52），安装在所述箱体（51）上；

缩分部，位于所述缩分腔（511）中，所述缩分部与所述缩分腔（511）的内壁设有间隙，所述缩分部上设有开窗，所述开窗具有与所述第三进料口（512）在竖直方向上完全重叠的第一位置和与所述第三进料口（512）在竖直方向上完全不重叠的第二位置，所述第三驱动装置（52）能够驱动所述缩分部在所述第一位置和所述第二位置之间转动；

留样管（53），其位于所述第三进料口（512）的正下方且位于所述开窗下方，所述留样管（53）与所述留样桶连接。

6.根据权利要求5所述的无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，所述定质量缩分机（5）还包括弃料管（54），所述弃料管（54）的顶端与所述排料口（513）连通，所述弃料管（54）的底端与所述弃料返排单元（6）连接，所述留样管（53）穿设于所述弃料管（54），所述留样管（53）的底端与所述留样桶连接。

7.根据权利要求5所述的无皮带式火车全自动机械化采样系统，其特征在于，无皮带式火车全自动机械化采样系统还包括自动灌装机构，所述自动灌装机构包括：

转盘，沿所述转盘的周向，所述转盘上均布有多个灌装位，所述灌装位用于放置所述留样桶；

旋转驱动装置，用于驱动所述转盘转动，其中一个所述灌装位位于所述留样管（53）的正下方；

顶升机构，其安装于所述转盘，每一个所述灌装位的下方均设有顶升机构，所述顶升机构能够驱动所述留样桶沿竖直方向升降，所述留样管（53）的下端呈喇叭口状，并且所述留样管（53）的开口由上至下逐渐增大，所述留样桶顶部开口的边缘能够与所述留样管（53）的内表面贴合。