一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统及方法与流程

1.本发明属于铁屑分离技术领域，更具体地，涉及一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统及方法。


背景技术：

2.火车钢轨是轨道交通的主要部件。钢轨与列车的车轮直接接触，其质量的好坏直接影响到行车的安全性和平稳性，影响乘客乘车的舒适度。在运行过程中，钢轨长期处于一种“恶劣的环境”中。由于列车的动力作用、自然环境和钢轨本身质量等原因，钢轨经常会发生伤损情况，如裂纹、磨耗等现象，造成钢轨使用寿命减少，养护工作量增加、养护成本增加，甚至严重影响行车安全。因此要及时对钢轨伤损进行消除或修复，以消除安全隐患，提高乘客乘车的舒适度。
3.常用的修复措施有钢轨涂油、钢轨打磨等，但由于钢轨打磨的高效性，其在轨道交通广泛应用。钢轨打磨是线路修理工作的重要内容，是钢轨病害预防和治理的有效手段，通过打磨可以改善铁轨接触关系，预防和延缓接触疲劳、磨耗等钢轨病害的产生，修复或减轻轨面病害，降低钢轨折断的风险，延长轨道设备使用寿命和维修周期。钢轨打磨车在钢轨打磨过程中起到了一个很重要的作用。高压磨料水射流技术由于其具有加工效率高，结构简单，方便控制等优点，在切割，钻孔等方面应用广泛，故将高压磨料射流技术运用到钢轨打磨中具有较好的应用前景。针对铁轨打磨这一特殊工况，传统的磨料射流装置由于缺少磨料循环系统，会使得钢轨打磨过程中磨料消耗量剧增，这无疑极大增加了成本，而传统的废液收集装置只能将废液回收而无法将其循环利用。
4.基于上述缺陷和不足，本领域亟需提出一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统，可以将回收的废液中的铁屑进行分离，将磨料和水送入循环系统，实现磨料和水的循环利用，降低成本。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统，其中结合铁屑自身的特征及高压水射流钢轨打磨磨料废液特点，相应设计了一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统，并对其关键组件如铁屑初筛装置、铁屑细分装置和磨料分离装置的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的通过电磁原理吸附铁屑，通过电磁滚筒的初筛和电磁滤网的细分，有效去除了钢轨打磨废液中的铁屑，避免了铁屑通过循环系统进入高压泵导致的管路故障。
6.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统，包括铁屑初筛装置，通过连接装置与所述铁屑初筛装置连接的铁屑细分装置以及磨料分离装置，其中，
7.所述铁屑初筛装置包括电磁滚筒模块，该电磁滚筒模块用于输入磨料废液，并通过产生电磁场以吸附磨料废液中的铁屑，从而对铁屑进行初筛；
8.所述铁屑细分装置包括电磁铁屑细分模块、第一转动连杆模块以及铁屑收集桶，所述电磁铁屑细分模块包括关于所述第一转动连杆模块对称布置的左电磁滤网和右电磁滤网，所述左电磁滤网放置于所述电磁滚筒模块出料口处时，所述右电磁滤网位于所述铁屑收集桶上，所述左电磁滤网用于对经由电磁滚筒模块出料口流出的磨料废液中的铁屑进行吸附，并过滤废液和磨料，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，收集电磁滚筒模块吸附的铁屑，然后在所述第一转动连杆模块的驱动下与右电磁滤网交换位置，以将收集的铁屑放入至所述铁屑收集桶中；
9.所述磨料分离装置包括磨料滤网模块、第二转动连杆模块以及磨料收集桶，所述磨料滤网模块包括关于所述第二转动连杆模块对称布置的左磨料筛和右磨料筛，所述左磨料筛放置于所述电磁滚筒模块出料口下方时，所述右磨料筛位于所述磨料收集桶上，所述左磨料筛用于对经由所述左电磁滤网或右电磁滤网的废液和磨料中的磨料进行回收，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，所述第二转动连杆模块驱动所述左磨料筛和右磨料筛交换位置，以将收集的磨料放入至所述磨料收集桶中。
10.作为进一步优选的，所述铁屑初筛装置还包括控制阀，所述电磁滚筒模块包括滚筒外壳、电磁滚筒以及滚筒电机，所述滚筒电机与所述控制阀通信连接，所述电磁滚筒活动设于所述滚筒外壳内，且该电磁滚筒与所述滚筒电机的动力输出轴固定连接。
11.作为进一步优选的，所述电磁滚筒的底部设有多个锥形出料口，每个锥形出料口底部均设有截止阀。
12.作为进一步优选的，所述第一转动连杆模块包括第一转动盘、第一转动电机、两个第二转动电机，所述第一转动电机的动力输出轴与第一转动盘固定连接，两个所述第二转动电机均设于所述第一转动盘上，其中，一个所述第二转动电机的动力输出轴与所述左电磁滤网固定连接，另一所述第二转动电机的动力输出轴与所述右电磁滤网固定连接；
13.所述第一转动电机用于驱动所述第一转动盘绕竖直转轴转动，两个所述第二转动电机用于驱动左电磁滤网或右电磁滤网绕水平轴翻转运动。
14.作为进一步优选的，所述第二转动连杆模块包括第二转动盘、第三转动电机、两个第四转动电机，所述第三转动电机的动力输出轴与第二转动盘固定连接，两个所述第四转动电机均设置与所述第二转动盘上，其中，一个所述第四转动电机的动力输出轴与所述左磨料筛固定连接，另一个所述第四转动电机的动力输出轴与所述右磨料筛固定连接；
15.所述第三转动电机用于驱动所述第二转动盘绕竖直转轴转动，两个所述第四转动电机用于驱动所述左磨料筛或右磨料筛绕水平轴翻转运动。
16.作为进一步优选的，还包括第一连接杆和第二连接杆；
17.所述第一连接杆一端与电磁滚筒模块连接，另一端与第一转动连杆模块连接；
18.所述电磁滚筒模块底部还设有废液回收模块，所述第二连接杆一端与废液回收模块连接，另一端与第二转动连杆模块连接。
19.作为进一步优选的，所述废液回收模块包括排水管、废液沉淀池、排液管以及渣浆泵，所述排水管用于排出经由左磨料筛或右磨料筛的废液，并将该废液导入至废液沉淀池中进行沉淀，所述排液管用于排出所述废液沉淀池中沉淀后指定高度的液体，所述渣浆泵用于将所述废液沉淀池中的沉淀抽吸至所述电磁滚筒模块中。
20.按照本发明的另一个方面，还提供了一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离方法，包
括以下步骤：
21.s1向电磁滚筒模块用于输入磨料废液，给所述电磁滚筒模块通电，以使得电磁滚筒模块带动磨料废液转动，并通过产生电磁场以吸附磨料废液中的铁屑，从而对铁屑进行初筛；
22.s2对铁屑初筛完毕后，对左电磁滤网通电，将磨料废液按照指定流速输送至左电磁滤网上，所述左电磁滤网用于对经由电磁滚筒模块出料口流出的磨料废液中的铁屑进行吸附，并过滤废液和磨料；
23.s3待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，给所述电磁滚筒模块断电，使得电磁滚筒模块吸附的铁屑掉落在并吸附左电磁滤网上，然后在第一转动连杆模块的驱动下与右电磁滤网交换位置，以将收集的铁屑放入至所述铁屑收集桶中；
24.s4左磨料筛用于对经由所述左电磁滤网的废液和磨料中的磨料进行回收，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，第二转动连杆模块驱动所述左磨料筛和右磨料筛交换位置，以将收集的磨料放入至所述磨料收集桶中。
25.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
26.1.本发明根据铁粉的性质以及待回收磨料的特点，为磨料废液提供涡轮动力，使得磨料废液中的铁屑和磨料在液体中实现分离，同时提供磁场环境，使得铁屑能充分被电磁滚筒吸附，完成铁屑的粗分。对于未分开的磨料和铁屑，本发明中通过设置电磁过滤网，使得磨料过滤的过程中，与铁屑进一步分离，完成铁屑的细分。更具体的，在本发明中，滚筒外壳的口底部设有多个锥形出料口，每个锥形出料口底部均设有截止阀，截止阀通过控制器控制，以精准控制磨料废液的流速，同时，使得磨料废液能够均匀落在电磁滤网上，使得电磁滤网能够充分吸附铁屑。
27.2.本发明通过电磁原理吸附铁屑，通过电磁滚筒的初筛和电磁滤网的细分，有效去除了钢轨打磨废液中的铁屑，避免了铁屑通过循环系统进入高压泵导致的管路故障。同时，本发明中，每次通入一次磨料废液，即进行一次初筛和细分，以提高铁屑的收集率。同时通过可置换的电磁滤网，可大大提高系统的工作效率。
28.3.本发明中，并将废液导入至废液沉淀池中进行沉淀，排液管用于排出所述废液沉淀池中沉淀后指定高度的液体，渣浆泵用于将所述废液沉淀池中的沉淀抽吸至电磁滚筒模块中，以参与下次铁屑回收循环。
29.4.本发明方法，通过产生电磁场以吸附磨料废液中的铁屑，从而对铁屑进行初筛，将磨料废液按照指定流速输送至电磁滤网上，电磁滤网对经由电磁滚筒模块出料口流出的磨料废液中的铁屑进行吸附，并过滤废液和磨料，同时，底部的磨料筛对废液和磨料中的磨料进行回收，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，给电磁滚筒模块断电，使得电磁滚筒模块吸附的铁屑掉落在并吸附电磁滤网上，在第一转动连杆模块的驱动下，两个电磁滤网交换位置，实现铁屑的回收，该方法每次通入一次磨料废液，即进行一次初筛和细分，以提高铁屑的收集率。同时通过可置换的电磁滤网，可大大提高系统的工作效率。
附图说明
30.图1是本发明实施例涉及的一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统的结构示意
图；
31.图2是图1中涉及的铁屑细分装置的结构示意图；
32.图3是图1中涉及的铁屑初筛装置的结构示意图；
33.图4是图1中涉及的磨料分离装置的结构示意图。
34.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-铁屑初筛装置、2-第一连接杆、3-铁屑细分装置、4-磨料分离装置、5-第一转动电机、6-第一转动盘、7-左电磁滤网、8-铁屑收集桶、9-右电磁滤网、10-控制阀、11-滚筒电机、12-滚筒外壳、13-电磁滚筒、14-左磨料筛、15-第二转动盘、16-旋转电机、17-第二连接杆、18-右磨料筛、19-排水管、20-磨料收集桶。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种高压水射流钢轨打磨铁屑分离系统，包括铁屑初筛装置1，通过连接装置2与所述铁屑初筛装置1连接的铁屑细分装置3以及磨料分离装置4，其中，所述铁屑初筛装置1包括电磁滚筒模块，该电磁滚筒模块用于输入磨料废液，并通过产生电磁场以吸附磨料废液中的铁屑，从而对铁屑进行初筛；所述铁屑细分装置3包括电磁铁屑细分模块、第一转动连杆模块以及铁屑收集桶8，所述电磁铁屑细分模块包括关于所述第一转动连杆模块对称布置的左电磁滤网7和右电磁滤网9，所述左电磁滤网7放置于所述电磁滚筒模块出料口处时，所述右电磁滤网9位于所述铁屑收集桶8上，所述左电磁滤网7用于对经由电磁滚筒模块出料口流出的磨料废液中的铁屑进行吸附，并过滤废液和磨料，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，收集电磁滚筒模块吸附的铁屑，然后在所述第一转动连杆模块的驱动下与右电磁滤网9交换位置，以将收集的铁屑放入至所述铁屑收集桶8中；所述磨料分离装置4包括磨料滤网模块、第二转动连杆模块以及磨料收集桶20，所述磨料滤网模块包括关于所述第二转动连杆模块对称布置的左磨料筛14和右磨料筛18，所述左磨料筛14放置于所述电磁滚筒模块出料口下方时，所述右磨料筛18位于所述磨料收集桶20上，所述左磨料筛14用于对经由所述左电磁滤网7或右电磁滤网9的废液和磨料中的磨料进行回收，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，所述第二转动连杆模块驱动所述左磨料筛14和右磨料筛18交换位置，以将收集的磨料放入至所述磨料收集桶20中。
37.本发明中，通过控制器对各个电设备进行协调控制，如本发明中可通过plc对各电设备进行控制，如，通过进液量的大小、流速等来控制各部件的协调动作。plc跟铁屑初筛装置1、铁屑细分装置3以及磨料分离装置4均通信连接，如导线连接、电信号连接均可。同时plc控制箱内还设置有蓄电池，以对各用电部件进行供电。本发明中，根据铁粉的性质以及待回收磨料的特点，为磨料废液提供涡轮动力，使得磨料废液中的铁屑和磨料在液体中实现分离，同时提供磁场环境，使得铁屑能充分被电磁滚筒13吸附，完成铁屑的粗分。对于未分开的磨料和铁屑，本发明中通过设置电磁过滤网，使得磨料过滤的过程中，与铁屑进一步分离，完成铁屑的细分。更具体的，在本发明中，滚筒外壳12的口底部设有多个锥形出料口，
每个锥形出料口底部均设有截止阀，截止阀通过控制器控制，以精准控制磨料废液的流速，同时，使得磨料废液能够均匀落在电磁滤网上，使得电磁滤网能够充分吸附铁屑。
38.在本发明的一个实施例中，所述铁屑初筛装置1还包括控制阀10，所述电磁滚筒模块包括滚筒外壳12、电磁滚筒13以及滚筒电机11，所述滚筒电机11与所述控制阀10通信连接，所述电磁滚筒13活动设于所述滚筒外壳12内，且该电磁滚筒13与所述滚筒电机11的动力输出轴固定连接。更具体的，本发明中，滚筒电机11固定设置在滚筒外壳12上，电磁滚筒13包括铁芯、导线、主轴、主磁极以及副磁极，主轴贯穿铁芯并与铁芯连接，主磁极设于铁芯上，导线分别缠绕在主磁极和副磁极上，并与控制阀10形成闭合回路，主轴则与滚筒电机11连接。上述仅为本发明的一个具体实施例，其他电磁滚筒也适用于本发明。
39.在本发明的一个实施例中，第一转动电机5输出轴安装在第一转动盘6中心的孔内，左电磁滤网7通过末端的转轴安装在第一转动盘6左侧，左电磁滤网7上表面与第一转动盘6上表面平行，右电磁滤网9通过的转轴安装在第一转动盘6右侧，右电磁滤网9上表面与第一转动盘6上表面平行，在右电磁滤网9下方同轴安装有铁屑收集桶8用于收集分离出的铁屑。更具体的，所述第一转动连杆模块包括第一转动盘6、第一转动电机、两个第二转动电机，所述第一转动电机的动力输出轴与第一转动盘6固定连接，两个所述第二转动电机均设于所述第一转动盘6上，其中，一个所述第二转动电机的动力输出轴与所述左电磁滤网7固定连接，另一所述第二转动电机的动力输出轴与所述右电磁滤网9固定连接；所述第一转动电机用于驱动所述第一转动盘6绕竖直转轴转动，两个所述第二转动电机用于驱动左电磁滤网7或右电磁滤网9绕水平轴翻转运动。本发明中，每次通入一次磨料废液，即进行一次初筛和细分，以提高铁屑的收集率。同时通过可置换的电磁滤网，可大大提高系统的工作效率。
40.在本发明的一个实施例中，旋转电机16和排水管19颈部通过第二连接杆17连接为一个整体，第二连接杆17左端固定在旋转电机16大端的中部，右端固定在排水管19的直管段中部，在旋转电机16的输出端安装有第二转动盘15，在第二转动盘15左右两端分别通过销连接有左磨料筛14和右磨料筛18，右磨料筛18位于排水管19上方，且左、右磨料筛上表面与第二转动盘15上表面均保持水平。
41.在本发明的一个实施例中，所述第二转动连杆模块包括第二转动盘15、第三转动电机、两个第四转动电机，所述第三转动电机的动力输出轴与第二转动盘15固定连接，两个所述第四转动电机均设置与所述第二转动盘15上，其中，一个所述第四转动电机的动力输出轴与所述左磨料筛14固定连接，另一个所述第四转动电机的动力输出轴与所述右磨料筛18固定连接；所述第三转动电机用于驱动所述第二转动盘15绕竖直转轴转动，两个所述第四转动电机用于驱动所述左磨料筛14或右磨料筛18绕水平轴翻转运动。
42.在本发明的一个实施例中，连接装置包括第一连接杆2和第二连接杆17；所述第一连接杆2一端与电磁滚筒模块连接，另一端与第一转动连杆模块连接；所述电磁滚筒模块底部还设有废液回收模块，所述第二连接杆17一端与废液回收模块连接，另一端与第二转动连杆模块连接。
43.在本发明的一个实施例中，所述废液回收模块包括排水管19、废液沉淀池、排液管以及渣浆泵，所述排水管19用于排出经由左磨料筛14或右磨料筛18的废液，并将该废液导入至废液沉淀池中进行沉淀，所述排液管用于排出所述废液沉淀池中沉淀后指定高度的液
体，所述渣浆泵用于将所述废液沉淀池中的沉淀抽吸至所述电磁滚筒模块中。
44.本发明中，废液经滚筒外壳12的进液管进入，其中的水、磨料和铁屑以相等的速度打在通电的电磁滚筒13内壁，其中水和磨料由于不具有磁性，故只有部分铁屑吸附在电磁滚筒内壁，完成铁屑初筛，未被吸附的铁屑和水、磨料一起落到左电磁滤网7上，此时铁屑被再次吸附，完成铁屑细分，而磨料和水通过左电磁滤网7落到右磨料筛18上，此时水可以通过滤网而磨料留在滤网上，此时完成磨料分离。当经过一段时间后，当电磁滚筒13内壁和左电磁滤网7、右磨料筛18上的铁屑和磨料达到一定质量后，控制阀10关闭，电磁滚筒13断电，使得其吸附的铁屑完全落在左电磁滤网7上，这时第一转动电机5带动第一转动盘6旋转180度，使左电磁滤网7位于铁屑收集桶8上方，此时电磁滤网7断电，第一转动盘6带动电磁滤网7翻转，将铁屑抖落到铁屑收集桶8内，完成铁屑收集。在第一转动电机5运动的同时，旋转电机16带动第二转动盘15在水平方向旋转180度，使得左右磨料筛位置互换，此时第二转动盘15带动右磨料筛18翻转，使得磨料落入磨料收集桶20中。本发明通过电磁原理吸附铁屑，通过电磁滚筒的初筛和电磁滤网的细分，有效去除了钢轨打磨废液中的铁屑，避免了铁屑通过循环系统进入高压泵导致的管路故障。
45.本发明系统的工作流程如下：
46.步骤一，向电磁滚筒模块用于输入磨料废液，给所述电磁滚筒模块通电，以使得电磁滚筒模块带动磨料废液转动，并通过产生电磁场以吸附磨料废液中的铁屑，从而对铁屑进行初筛。具体的，待磨料废液经滚筒外壳12的进液管进入，给导线通电，使得电磁滚筒13形成磁铁，同时滚筒电机11工作，以驱动电磁滚筒13转动，产生涡轮，磨料废液中的铁屑吸附至电磁滚筒13上，以此方式对铁屑进行初筛。
47.步骤二，对铁屑初筛完毕后，对左电磁滤网7通电，将磨料废液按照指定流速输送至左电磁滤网7上，所述左电磁滤网7用于对经由电磁滚筒模块出料口流出的磨料废液中的铁屑进行吸附，并过滤废液和磨料。具体的，电磁滚筒13继续通电，同时，滚筒电机11停止工作，对左电磁滤网7通电(如果右电磁滤网9放置于电磁滚筒13下方，则对电磁滚筒13进行通电)，将电磁滚筒13中的磨料废液按照指定的流速排出至左电磁滤网7上，左电磁滤网7用于对经由电磁滚筒模块出料口流出的磨料废液中的铁屑进行吸附，同时左电磁滤网7上设置有过滤孔，以过滤废液和磨料，未被电磁滚筒13吸附的铁屑再次被左电磁滤网7吸附。
48.步骤三，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，给所述电磁滚筒模块断电，使得电磁滚筒模块吸附的铁屑掉落在并吸附左电磁滤网7上，然后在第一转动连杆模块的驱动下与右电磁滤网9交换位置，所述左电磁滤网7断电，以将收集的铁屑放入至所述铁屑收集桶8中。
49.步骤四，左磨料筛14用于对经由所述左电磁滤网7的废液和磨料中的磨料进行回收，待电磁滚筒模块中磨料废液流尽后，第二转动连杆模块驱动所述左磨料筛14和右磨料筛18交换位置，以将收集的磨料放入至所述磨料收集桶20中。
50.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。