風(fēng)動(dòng)力清掃器的設(shè)計(jì)與現(xiàn)場應(yīng)用

張俊平

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司 西山煤電公司 屯蘭選煤廠，山西 古交 030206)

清掃器是帶式輸送機(jī)一個(gè)非常重要的輔助設(shè)備，廣泛用于煤炭生產(chǎn)企業(yè)。其作用是在輸送機(jī)作業(yè)過程中，清除粘附在帶面的煤塵、煤漿等雜物，避免這些雜物粘附在承載托輥、滾筒表面，以降低膠帶跑偏、滾筒串軸及滾筒包膠層撕裂等事故發(fā)生的幾率。因此，清掃器可以有效延長膠帶、托輥、滾筒的使用壽命，保證選煤生產(chǎn)順利開展。

屯蘭選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)共有32臺帶式帶輸送機(jī)，分別擔(dān)負(fù)著原煤貯存與產(chǎn)品配裝運(yùn)輸任務(wù)。這些帶式輸送機(jī)的膠帶大多采用刮板式合金清掃器和橡膠清掃器，存在膠帶工作面磨損快、使用壽命短的問題，導(dǎo)致帶式輸送機(jī)安全隱患大，維護(hù)、檢修成本高。目前，國內(nèi)已有對超聲波、熱氣流射線、磁力等清掃技術(shù)進(jìn)行的研究，但是限于使用位置和生產(chǎn)成本的制約，這些新型清掃裝置均不能使用[1]。因此，尋求防止帶式輸送機(jī)膠帶和運(yùn)輸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)部件臟污的新清掃方法和清掃裝置具有重要的意義。

1 常見的膠帶清掃器

通過對比國內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢，膠帶清掃器可分為刮板式、刷式、振動(dòng)式、螺旋式等[2]。每種清掃器都有自身的優(yōu)勢，但均對粘性很大的物料清掃效果不理想。

(1)刮板式清掃器結(jié)構(gòu)非常簡單，制造和使用均很方便，一般采用硬質(zhì)合金或橡膠制造刮刀。但其清掃下來的物料堆積在清掃板和彈性體上，如果不能及時(shí)清除，則會(huì)影響彈性體的壓緊作用，進(jìn)而影響清掃效果。如果彈性體使用時(shí)間過長，則會(huì)產(chǎn)生橡膠老化、彈性減退、開膠、脫落等現(xiàn)象，致使清掃器喪失清掃功能。此外，該裝置沒有偏移讓刀功能，在遇到大塊或膠帶接頭等突出物時(shí)，硬質(zhì)合金刮刀很容易割傷膠帶[3]。

(2)刷式清掃器主要結(jié)構(gòu)部件為轉(zhuǎn)刷，它由滾子和線束組成，可采用主動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)，也可選用單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置[4]。線束一般采用尼龍線制成，可沿滾子軸向排列，也可呈螺旋線排列。當(dāng)線束按螺旋線形排列時(shí)，可以減輕被清掃物對轉(zhuǎn)刷的污染，并有利于清掃物的排出。

(3)螺旋式清掃器的轉(zhuǎn)動(dòng)部分為螺旋狀刮刀，可在惡劣條件下工作，且清掃效果很好。但清掃過程中存在部分粘結(jié)物遺漏問題，且刮刀制造工藝較為復(fù)雜[5]。

(4)振動(dòng)式清掃器主要適用于寒冷地區(qū)物料冰凍在輸送帶上的情況。為了增強(qiáng)振動(dòng)效果，其支座上安裝有專用振動(dòng)器，振動(dòng)頻率與膠帶的自振頻率相同，能夠強(qiáng)化清掃效果[6]。

2 風(fēng)動(dòng)力清掃器的設(shè)計(jì)

選煤廠帶式輸送機(jī)輸送的物料(如煤粉等)具有粘性，卸料過程中部分粘附在膠帶表面的物料容易附著在空載段的下托輥上，這些積聚的粘性物料容易腐蝕托輥軸承，輕則引起托輥軸承徑向載荷增大，導(dǎo)致其磨損加快，甚至造成托輥停轉(zhuǎn)，直至報(bào)廢；重則致使下側(cè)膠帶打滑和跑偏，進(jìn)而使膠帶故障率增加[7]。

2.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)常見膠帶清掃器性能，結(jié)合屯蘭選煤廠生產(chǎn)需要，設(shè)計(jì)出一種風(fēng)動(dòng)力清掃器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 風(fēng)動(dòng)力清掃器結(jié)構(gòu)示意圖

該清掃器由兩根并聯(lián)的導(dǎo)氣管組成，導(dǎo)氣管自身預(yù)留有許多切向風(fēng)嘴；切向風(fēng)嘴由兩片彈性板組成，布置在膠帶下方。當(dāng)氣流通過風(fēng)嘴噴出時(shí)，在空氣動(dòng)力效應(yīng)下，彈性板產(chǎn)生高頻振動(dòng)，膠帶表面的粘結(jié)物隨氣流被抽風(fēng)機(jī)抽起。該裝置對水分較少的粉狀物料和細(xì)粒濕煤清掃效果較好，但被清掃段需要設(shè)置密封和除塵裝置[8]。

2.2 實(shí)施方案

以寬度1 000 mm的膠帶風(fēng)動(dòng)力清掃器為例，詳細(xì)說明其實(shí)施方案：①截取長度為800 mm、φ20 mm的無縫鋼管一段(具體長度根據(jù)需要確定)，并沿軸向均勻鉆出20個(gè)φ2 mm的圓形氣嘴；②為帶式輸送機(jī)的機(jī)架安裝清掃管固定支架，為了方便調(diào)節(jié)吹風(fēng)角度，選用頂絲固定方式；③在清掃管與導(dǎo)風(fēng)管連接處安裝操作閥，便于裝置啟停與調(diào)節(jié)風(fēng)量；④在清掃器的落料點(diǎn)安裝集料槽，并將粘性物料引至料倉；⑤調(diào)整氣嘴與膠帶的夾角，以30 ℃為宜，以保證氣流對粘附物料的吹落效果；⑥采用功率為1.10 kW、風(fēng)量為1 500 L/min的空氣壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)作為風(fēng)動(dòng)力清掃器的供風(fēng)設(shè)備；⑦通過φ25 mm的無縫鋼管引入吹風(fēng)。風(fēng)動(dòng)力清掃器安裝在帶式輸送機(jī)的卸料滾筒與下膠帶切點(diǎn)的下側(cè)，具體位置如圖2所示。

圖2 風(fēng)動(dòng)力清掃器安裝示意圖

氣嘴數(shù)量需要根據(jù)鋼管長度確定，以氣嘴φ2 mm、進(jìn)風(fēng)管道φ20 mm為例，按照出風(fēng)管的截面面積不大于進(jìn)風(fēng)管的截面面積計(jì)算，氣嘴數(shù)量為100個(gè)。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的刮刀清掃器相比，風(fēng)動(dòng)力清掃器有以下技術(shù)特點(diǎn)：①無需刮刀裝置，且沒有高強(qiáng)度的部件直接與膠帶接觸，能夠避免膠帶快速磨損和對其造成直接傷害，從而延長膠帶的使用壽命，有利于降低維護(hù)和檢修成本；②下膠帶在與托輥接觸處打滑、下膠帶跑偏的事故減少，為正常生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供了保障；③下膠帶表面的粘性物料能夠被有效清除，下托輥軸端處沒有粘附物料，可以延長其使用壽命；④徹底消除了膠帶下方的散落積料，工人作業(yè)環(huán)境得到改善，且勞動(dòng)強(qiáng)度降低。

3 應(yīng)用效果

在風(fēng)動(dòng)力清掃器投入運(yùn)行后，能夠?qū)δz帶工作面實(shí)時(shí)清掃，之前更換清掃器刮刀所需的材料投入得以節(jié)省，且徹底避免了膠帶被割傷事故的發(fā)生，同時(shí)粘性物料積聚并腐蝕托輥軸承的現(xiàn)象降低。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在風(fēng)動(dòng)力清掃器投入運(yùn)行后，托輥使用壽命延長1.50倍以上；由粘性物料引發(fā)的下膠帶打滑、跑偏問題大大減少，膠帶損壞事故大幅降低。

以一部寬度為1 m、長度為75 m的煤泥帶式輸送機(jī)為例，每年可節(jié)約膠帶維修費(fèi)用2萬元，而單臺風(fēng)動(dòng)力清掃器的材料、安裝成本為2萬元，性價(jià)比很高。對于有條件采用風(fēng)源共享方式的帶式輸送機(jī)風(fēng)動(dòng)力清掃器，可省去專用風(fēng)源設(shè)備的采購?fù)度?，產(chǎn)出效益更加可觀[9]。

4 結(jié)語

選煤廠選用的膠帶清掃器常存在選型不合理、安裝不正確及維護(hù)力度不夠等問題，導(dǎo)致清掃器清理效果不佳。生產(chǎn)實(shí)踐中要結(jié)合粘附物料和運(yùn)輸設(shè)備的特點(diǎn)，將多種清掃器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，進(jìn)而選擇合理的清掃裝置。特別是運(yùn)輸濕粘的細(xì)粒煤時(shí)，要充分考慮物料的粘濕特點(diǎn)，選擇合適的清掃裝置，并做好清掃裝置的日常維護(hù)與保養(yǎng)工作，以保證帶式輸送機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境衛(wèi)生、人員健康。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王云玲.特殊條件下皮帶機(jī)使用反臂清煤器的實(shí)際應(yīng)用[J].山西煤炭，2008，28(1):35-36.

[2] 毛 君.煤礦固定機(jī)械及運(yùn)輸設(shè)備[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

[3] 閻榮合，董慧鑫，沈黃健.沈黃建帶式輸送機(jī)用新型納米高分子清掃器[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2004 (8):38-39.

[4] 王曉鳴，趙健澤.采煤概論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[5] 譚慶昌，趙洪志.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6] 曹玉平,閻祥安.液壓傳動(dòng)與控制[M].天津:天津大學(xué)出版社,2003.

[7] 張文芳,段志強(qiáng),邊會(huì)杰.帶式輸送機(jī)防跑偏輥及清掃器的使用與研究[J]. 河北煤炭,2002(5):9-10.

[8] 閆 捷.清掃裝置在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用[J].科技信息,2008(27):334.

[9] 楊鵬民.國外帶式輸送機(jī)輸送帶清掃裝置[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2005,33(8):7-10.