专利名称：一种摆臂升降式防冻液喷洒装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种防冻液喷洒装置，用于双车道运煤列车的防冻液喷洒，属于 机械设计与控制技术领域，具体涉及一种能将防冻液从喷嘴处近距离地均勻喷洒到运煤列 车车厢五个内表面的摆臂升降式防冻液喷洒装置。
背景技术：
我国北方冬季天气寒冷，铁路运输的煤炭和矿粉等货物在车内易冻结，煤运冻车 问题给矿、路、港等部门均带来巨大的经济损失。主要损失形式有冻车残煤随车流失、冻车 残煤往返运输造成运力浪费、清理冻车残煤所用资金、冻车引起滞留时间加长，造成铁路车 辆正常周转、装卸能力下降，影响运输效率的发挥，同时也使货主和铁路的效益因运输效率 的降低而受到直接影响。解决冻结的根本出路是降低煤的水分，控制煤的水分主要依靠脱水、干燥过程。由 于干燥车间投资费用较大，一般占选煤厂总投资的10% -20%左右，因而大部分选煤厂没 有干燥车间。选煤厂的干燥脱水在国内还没有引起足够的重视，使用亦不普遍。国内外曾 采用许多方法解决冻煤卸车问题，如振动、敲击、爆破、解冻库、磁脉冲振动等方法，而这些 方法劳动强度大，成本高，效率低，未能从根本上解决冻煤卸车问题。鉴于以上种种情况，现 在依然以喷洒防冻液为解决冻煤卸车问题的主要手段。选煤厂外运煤炭主要以配煤为主，配煤的冻结情况与煤的外在水分、颗粒组成有 很大关系。以粘底和微结块作为煤炭冻结的初始标志，其中术煤的粘底、结块现象比较严 重，洗煤块的冻底现象经常发生，而混煤的冻结情况完全是由末煤和洗煤块的配合形式决 定的。冻车的最初形式是粘底，继而是挂壁、结块。结块是难以卸车的主要原因，这种现象 主要发生在外界温度较低时。铁路运煤车中煤的水分是自上而下增加的，所以在车厢内煤 的冻结情况是自上而下加深的。挂壁现象也是自上而下逐渐增加的。因此，为防止粘底和 挂壁，防冻液的主要喷洒部位是车底和车帮的下半部分，而且必须均勻。侧壁的上半部分喷 洒量可相对较少，尤其是车帮靠上部分冻结的机率较少，喷洒量可减少。目前，对防冻液的喷洒方式主要有两种人工喷洒和自动喷洒。人工喷洒防冻液很 简单，即防冻液由泵输送，经喷枪呈雾状喷出，操作者手持喷枪对装煤前的空车厢底部及侧 壁喷洒防冻液，并在装煤过程中对煤层喷洒，其效果很不理想，主要原因是喷洒很不均勻， 喷不到的地方仍会冻结，达不到运煤车防冻的要求，而且工人劳动条件恶劣，劳动强度大， 作业时间长。一些选煤厂也设计使用了简易喷洒系统，即通过简易管道采用静压力或液压泵进 行手工操作每当有车厢进入时，人工手动打开截止阀开始喷液；当车厢驶出时，人工手动 关闭截止阀停止喷液。由于一列火车有很多车厢，并且一天要装多列火车，所以工作量非常 大，而且极易造成防冻液的浪费。还有一些选煤厂设计了自动喷洒系统，增加了自动控制部分，利用几个光电传感 器，来测定车厢位置，并对喷液进行控制，以达到节省人工的目的，效果虽然好于人工喷洒，但仍然存在不足之处一方面，其喷头不能自动变换角度，不能保证车厢内壁的均勻喷洒。 另一方面，由于该自动喷洒系统需满足国家标准GB146. 2-83中对铁路基本建筑限界的规 定，以确保机车车辆通过时安全的需要，而由此导致喷洒装置距离轨道面高度太高，仍然造 成车厢内壁的喷洒效果不均勻，影响防冻效果，若加大喷洒流量则严重浪费防冻液和增加 成本。
发明内容本实用新型为一种摆臂升降式防冻液喷洒装置的目的在于，克服上述现有技术中 的不足之处，提供一种结构既紧凑又简单，能够垂直旋转转向架及旋转喷嘴，使得喷嘴与所 喷洒运煤列车的顶部距离大大缩短，从而实现对车厢内壁五个表面近距离地均勻喷洒，并 通过该喷洒装置的技术方案。本实用新型的技术方案为一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，是由支架、驱动减速 机构、回转机构、上限位架、下限位架、多方位喷头转向机构和控制系统组成；其特征在于 所述驱动减速机构是由水平安装在平台上的蜗杆减速器、凸缘联轴器和驱动轴组成，在平 台上还设有回转机构、上限位架、下限位架、多方位喷头转向机构，在支架的一侧设有控制 系统。所述支架是由多个槽钢和钢板通过焊接拼装构成的平台，在该平台上用螺栓固定 有左轴承座、右轴承座、蜗杆减速器、上限位架和下限位架，左轴承座内安装有端盖和内圈 单挡边圆柱滚子轴承，右轴承座内安装有透盖和内圈单挡边圆柱滚子轴承，两轴承座设置 同一水平轴线的轴孔，在透盖上固定有位置盘，位置盘上安装有工作位位置传感器和非工 作位位置传感器。所述工作位与非工作位形成一定角度的夹角，夹角范围在20° -360°之间。所述支架可以呈三角状、四边形状、圆形、五边形状、六边形状中的一种。所述驱动减速机构是由水平安装在三角平台上的蜗杆减速器、凸缘联轴器和驱动 轴组成，其驱动轴是支撑在左轴承座和右轴承座上，轴端通过单圆头平键与凸缘联轴器的 一侧连接，凸缘联轴器的另一侧也通过单圆头平键与蜗杆减速器连接。所述回转机构是由槽钢和转动架组成，转动架是将主轴套筒的两侧焊接左右两个 腹板，并在主轴套筒上铣键槽，通过圆头平键与驱动轴连接，两个腹板的顶端焊接有支撑 板，支撑板与槽钢通过螺栓连接结合成一体，在槽钢的顶部通过螺栓连接有3个管卡子，用 来固定导液管，在槽钢前端的底部打定位安装孔，将多方位喷头转向机构吊装在槽钢底部。所述多方位喷头转向机构是由左调心轴承座、右调心轴承座、摆线针轮减速机、位 置传感器和转动轴组成，其转动轴是支撑在左调心轴承座和右调心轴承座上，在转动轴上 由信号盘座、内六角螺钉、和圆母固定有信号盘，位置传感器支架安装在槽钢底部靠近信号 盘的位置，在位置传感器支架上安装有两个位置传感器，同时在转动轴上间隔250 300mm 依次安装有多组喷嘴座，且每组嘴座由两个呈一定夹角的扁平扇形喷嘴构成，其夹角范围 在30° -120°，其喷射角度为10° 60°的扇形角度。所述安装的多组喷嘴座范围可以在2至16之间。所述控制系统通过可编程序控制器PLC控制，实现防冻液自动恒压喷洒控制、多 方位旋转喷洒控制和转向架的垂直旋转控制，系统配置监测监控工业计算机，具有以太网远程控制接口，能实现喷洒装置的运行状态与参数控制，并可经网络传给监控中心主机。本实用新型具有以下优点(1)实现铁路运煤车的全自动防冻液喷洒能自动识别车厢、车头，当行进中的车 厢进入喷洒区后开始喷洒，当车厢离开喷洒区后停止喷洒，车厢间的挂钩空档和机车车头 通过时不喷液。(2)对车厢进行喷洒的喷嘴可以随转动轴的转动而摆动喷嘴喷洒方位由位置传 感器来检测，从而使车厢前后内壁表面和底面得到均勻喷洒。(3)喷嘴喷洒出的防冻液体形成扇形立面，喷射角度(即扇形角度)及覆盖面可通 过改变喷嘴V型槽角度而改变。喷嘴不易堵塞。(4)采用了旋转升降机构，在确保火车头安全通过的同时，使得喷嘴与所喷洒运煤 列车车厢顶部距离大大缩短，在喷洒作业过程中，车厢前、后、左、右、底五个内表面可以得 到近距离均勻地喷洒，避免了防冻液的浪费，节约了成本。(5)拆卸、安装方便、转动灵活本实用新型中的所有活动部位均可方便地拆卸， 满足维修更换的需要。采用圆柱滚子轴承和调心球轴承的组合机构，使得转动灵活。
图1为本摆臂升降式防冻液喷洒装置的主视图；图2为本摆臂升降式防冻液喷洒装置的左视图；图3为本摆臂升降式防冻液喷洒装置转动架的主视图；图4为本摆臂升降式防冻液喷洒装置的多方位喷头转向机构上的位移传感机构 主视图；图中标号为1.三角支架、2.上限位架、3.下限位架、4.左轴承座、5.右轴承座、6.蜗杆减速 器、7.端盖、8.内圈单挡边圆柱滚子轴承、9.透盖、10.内圈单挡边圆柱滚子轴承11.位置 盘、12.工作位位置传感器、13.非工作位位置传感器、14.凸缘联轴器、15.驱动轴、16.槽 钢、17.转动架、18.主轴套筒、19.圆头平键、20.支撑板、21管卡子、22.导液管、23.左调心 轴承座、24.右调心轴承座、25.摆线针轮减速机、26.位置传感器、27.转动轴、28.信号盘 座、29.内六角螺钉、30.圆母、31.信号盘、32.位置传感器支架、33.第一组喷嘴座、34.第 二组喷嘴座、35.第三组喷嘴座、36.第四组喷嘴座、37.第五组喷嘴座
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明。图1为为本摆臂升降式防冻液喷洒装置的主视图；实施例1为如图1和图2所示的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，由三角支架1、 驱动减速机构、回转机构、上限位架2、下限位架3、多方位喷头转向机构和控制系统组成； 三角支架是由多个槽钢和钢板通过焊接拼装构成的一个三角平台，在这个三角平台上用螺栓固定有左轴承座4、右轴承座5、蜗杆减速器6、上限位架2和下限位架3，左轴承座4内安 装有端盖7和内圈单挡边圆柱滚子轴承8，右轴承座5内安装有透盖9和内圈单挡边圆柱滚 子轴承10，两轴承座设置同一水平轴线的轴孔，在透盖9上固定有位置盘11，位置盘11上 安装有工作位位置传感器12和非工作位位置传感器13，工作位与非工作位成90°垂直； 驱动减速机构是由水平安装在三角平台上的蜗杆减速器6、凸缘联轴器14和驱动轴15组 成，其驱动轴15是支撑在左轴承座4和右轴承座5上，轴端通过单圆头平键与凸缘联轴器 14的一侧连接，凸缘联轴器14的另一侧也通过单圆头平键与蜗杆减速器6连接；所述回转 机构是由槽钢16和转动架17组成，转动架17是将主轴套筒18的两侧焊接左右两个腹板， 并在主轴套筒18上铣键槽，通过圆头平键19与驱动轴15连接，当驱动轴15转动时通过圆 头平键19带动转动架17垂直转动，转动位置由位置盘上的两个位置传感器控制，从而实现 转动架垂直旋转。两个腹板的顶端焊接有支撑板20，支撑板20与槽钢16通过螺栓连接结 合成一体，在槽钢16的顶部通过螺栓连接有3个管卡子21，用来固定导液管22，在槽钢16 前端的底部打定位安装孔，将多方位喷头转向机构吊装在槽钢16底部。如图3和图4所示所述多方位喷头转向机构是由左调心轴承座23、右调心轴承 座24、摆线针轮减速机25、位置传感器26和转动轴27组成，其转动轴27是支撑在左调心 轴承座23和右调心轴承座24上，在转动轴27上由信号盘座28、内六角螺钉29、和圆母30 固定有信号盘31，位置传感器支架32安装在槽钢16底部靠近信号盘31的位置，在位置传 感器支架32上安装有两个位置传感器26，同时在转动轴27上间隔250 300mm依次安装 有5组喷嘴座，从左到右依次为第一组喷嘴座33、第二组喷嘴座34、第三组喷嘴座35、第 四组喷嘴座36和第五组喷嘴座37，每组喷嘴座由两个成90°的扁平扇形喷嘴构成，其喷射 角度为25°，当摆线针轮减速机25带动转动轴27旋转时，其上面安装的5组喷嘴座的喷嘴 可以跟随转动轴27的转动而前后摆动，转动轴27的旋转位置由位移传感机构上的2个位 置传感器26检测，位置传感器26的安装位置与过转动轴27的竖直面对称，进而实现对车 厢前后内壁5个表面进行防冻均勻的喷洒；控制系统通过可编程序控制器PLC控制，实现防 冻液自动恒压喷洒控制、多方位旋转喷洒控制和转向架的垂直旋转控制，系统配置监测监 控工业计算机，具有以太网远程控制接口，能实现喷洒装置的运行状态与参数控制，并可经 网络传给监控中心主机。实施例2为如图3和图4所示在转动轴27上间隔280mm依次安装有5组喷嘴 座；其喷射角度为扇形角度，角度为30°，其它同实施方式1。实施例3为如图3和图4所示在转动轴27上间隔300mm依次安装有5组喷嘴 座；其喷射角度为扇形角度，角度为35°，其它同实施方式1。摆臂升降式防冻液喷洒装置，其工作过程是当运煤列车车厢驶入喷洒装置时，摆 臂旋转下降到水平工作位置，由3组红外对射光电开关中的2组开关来检测车厢进入或离 开，其反馈的信号通过电缆使PLC发出指令，控制多方位喷头转向机构上的步进电动机的 运行；并同时打开或关闭喷嘴上的电磁阀，使防冻液开始或停止喷洒，喷洒的同时由转动轴 上的位置传感器来控制转动轴转动的角度，从而使转动轴带动喷嘴在一定角度范围内对车 厢五个内表面进行全方位均勻的喷洒。喷洒的过程中既可进行大面积的喷洒，又可节约防 冻液喷洒量，使用压力变送器来检测液流系统压力，其反馈信号通过PLC控制水泵上的电 动机变频调速，改变水泵的转速、达到调节液流系统压力。当另外1组红外对射光电开关检测到火车头驶入时，其反馈信号通过PLC控制多方位喷头转向机构上的电动机和喷嘴上的 电磁阀关闭，同时控制驱动减速机构上的电动机开启，使其带动回转机构在垂直方向0° 90°范围内旋转，并通过位置盘上的位置传感器和上、下限位架，实现转动架垂直转动极限 位置的控制，保证火车头能安全顺利通过。该防冻液喷洒装置可对PLC利用组态软件进行 过程模拟仿真，以良好的人机界面实时进行远程控制，使操作人员远离喷洒现场，减轻操作 人员的劳动强度，改善劳动环境，节省防冻液用量，节约成本，成为确保人身和运输安全的 一种用于双车道运煤列车的摆臂升降式防冻液喷洒装置的技术方案。本实用新型具有以下优点(6)实现铁路运煤车的全自动防冻液喷洒能自动识别车厢、车头，当行进中的车 厢进入喷洒区后开始喷洒，当车厢离开喷洒区后停止喷洒，车厢间的挂钩空档和机车车头 通过时不喷液。(7)对车厢进行喷洒的喷嘴可以随转动轴的转动而摆动喷嘴喷洒方位由位置传 感器来检测，从而使车厢前后内壁表面和底面得到均勻喷洒。(8)喷嘴喷洒出的防冻液体形成扇形立面，喷射角度(即扇形角度)及覆盖面可通 过改变喷嘴V型槽角度而改变。喷嘴不易堵塞。(9)采用了旋转升降机构，在确保火车头安全通过的同时，使得喷嘴与所喷洒运煤 列车车厢顶部距离大大缩短，在喷洒作业过程中，车厢前、后、左、右、底五个内表面可以得 到近距离均勻地喷洒，避免了防冻液的浪费，节约了成本。(10)拆卸、安装方便、转动灵活本实用新型中的所有活动部位均可方便地拆卸， 满足维修更换的需要。采用圆柱滚子轴承和调心球轴承的组合机构，使得转动灵活。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，是由支架、驱动减速机构、回转机构、上限位架、下限位架、多方位喷头转向机构和控制系统组成；其特征在于所述驱动减速机构是由水平安装在平台上的蜗杆减速器、凸缘联轴器和驱动轴组成，在平台上还设有回转机构、上限位架、下限位架、多方位喷头转向机构，在支架的一侧设有控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述支架是 由多个槽钢和钢板通过焊接拼装构成的平台，在该平台上用螺栓固定有左轴承座、右轴承 座、蜗杆减速器、上限位架和下限位架，左轴承座内安装有端盖和内圈单挡边圆柱滚子轴 承，右轴承座内安装有透盖和内圈单挡边圆柱滚子轴承，两轴承座设置同一水平轴线的轴 孔，在透盖上固定有位置盘，位置盘上安装有工作位位置传感器和非工作位位置传感器。
3.根据权利要求2所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述工作位 与非工作位形成一定角度的夹角，夹角范围在20° -360°之间。
4.根据权利要求1所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述支架可 以呈三角状、四边形状、圆形、五边形状、六边形状中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述驱动减 速机构是由水平安装在三角平台上的蜗杆减速器、凸缘联轴器和驱动轴组成，其驱动轴是 支撑在左轴承座和右轴承座上，轴端通过单圆头平键与凸缘联轴器的一侧连接，凸缘联轴 器的另一侧也通过单圆头平键与蜗杆减速器连接。
6.根据权利要求1所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述回转机 构是由槽钢和转动架组成，转动架是将主轴套筒的两侧焊接左右两个腹板，并在主轴套筒 上设有铣键槽，通过圆头平键与驱动轴连接，两个腹板的顶端焊接有支撑板，支撑板与槽钢 通过螺栓连接结合成一体，在槽钢的顶部通过螺栓连接有3个管卡子，用来固定导液管，在 槽钢前端的底部打定位安装孔，将多方位喷头转向机构吊装在槽钢底部。
7.根据权利要求1所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述多方位 喷头转向机构是由左调心轴承座、右调心轴承座、摆线针轮减速机、位置传感器和转动轴组 成，其转动轴是支撑在左调心轴承座和右调心轴承座上，在转动轴上由信号盘座、内六角螺 钉、和圆母固定有信号盘，位置传感器支架安装在槽钢底部靠近信号盘的位置，在位置传感 器支架上安装有两个位置传感器，同时在转动轴上间隔250 300mm依次安装有多组喷嘴 座，且每组嘴座由两个呈一定夹角的扁平扇形喷嘴构成，其夹角范围在30° -120°，其喷 射角度为10° 60°的扇形角度。
8.根据权利要求7所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述安装的 多组喷嘴座范围可以在2至16之间。
9.根据权利要求1所述的一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，其特征在于所述控制系 统通过可编程序控制器PLC控制，实现防冻液自动恒压喷洒控制、多方位旋转喷洒控制和 转向架的垂直旋转控制，系统配置监测监控工业计算机，具有以太网远程控制接口，能实现 喷洒装置的运行状态与参数控制，并可经网络传给监控中心主机。
专利摘要一种摆臂升降式防冻液喷洒装置，属于机械设计与控制技术领域，其特征为由支架1、驱动减速机构、回转机构、上限位架2、下限位架3、多方位喷头转向机构和控制系统组成，在平台上用螺栓固定有轴承座4和5、蜗杆减速器6、左轴承座4内安装有端盖7和内圈单挡边圆柱滚子轴承8，右轴承座5内安装有透盖9和内圈单挡边圆柱滚子轴承10，驱动减速机构是由水平安装在三角平台上的蜗杆减速器6、凸缘联轴器14和驱动轴15组成，凸缘联轴器14的另一侧也通过单圆头平键与蜗杆减速器6连接。在平台上还设有回转机构、上限位架、下限位架、多方位喷头转向机构，在支架的一侧设有控制系统。
文档编号B05B12/00GK201676770SQ20102012724
公开日2010年12月22日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者徐刚, 朱贵昕, 牛志刚, 胡燃明, 董志国, 郭建军 申请人:山西安瑞特科技有限公司