变径轮式物料输送装置和方法.pdf

本发明涉及物料输送，具体提供一种变径轮式物料输送装置和方法。本发明旨在解决现有物料输送装置无法同时对物料进行输送和压缩、占地面积大、密封性差及物料输送方向和倾角受限等问题。为此，该变径轮式物料输送装置包括容器和至少一个作业轮，作业轮上设置有至少一个伸缩齿杆，当作业轮旋转时伸缩齿杆能够伸缩，使得伸缩齿杆的端部能够与容器的内表面滑动接触并因此将该容器的空间分成两部分，处于伸长状态并且位于其中一侧的伸缩齿杆在旋转时将该侧的物料带动到另一侧。通过使用本发明的变径轮式物料输送装置可同时对物料进行输送和压缩、占地少、密封性好并且物料输送方向和倾角不受限。

1.  一种变径轮式物料输送装置，其特征在于包括容器和至少一个能够旋转的作业轮，所述作业轮上设置有至少一个伸缩齿杆，当所述作业轮旋转时，所述伸缩齿杆能够伸长或缩短从而与所述容器的内表面滑动接触并因此将该容器的内部空间分成待输送物料侧和物料输送目的侧，处于伸长状态并且位于待输送物料侧的伸缩齿杆在旋转时带动该待输送物料侧的物料到达物料输送目的侧。

2.  根据权利要求1所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于，所述容器是侧围封闭壳体，该侧围封闭壳体在所述待输送物料侧设置有入口并且在所述物料输送目的侧设置有出口，所述作业轮通过转轴安装在所述侧围封闭壳体内并且能够绕所述转轴旋转。

3.  根据权利要求2所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于还包括气源，所述作业轮上设置有至少一对气体通道和伸缩齿杆容纳槽，所述伸缩齿杆容纳槽包括伸缩齿杆容纳孔，所述气体通道与所述伸缩齿杆容纳孔彼此连通，使得气体能够从所述气源通过所述气体通道进入所述伸缩齿杆容纳孔来驱动所述伸缩齿杆使其伸长，并且使得气体能够从所述伸缩齿杆容纳孔通过所述气体通道返回所述气源或排入大气来使所述伸缩齿杆缩回。

4.  根据权利要求3所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于还包括分别与所述气源连通的压气管和抽气管，所述气源是气泵，所述作业轮的端部安装有分流法兰，所述分流法兰设置有两个半圆环形凹槽，所述两个半圆环形凹槽中的一个与所述压气管连通并且另一个与所述抽气管连通；随着所述作业轮的旋转，所述气体通道能够与所述两个半圆环形凹槽中的一个连通并借此实现与所述压气管的连通，或者能够与所述两个半圆环形凹槽中的另一个连通并借此实现与所述抽气管的连通。

5.  根据权利要求4所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于，所述伸缩齿杆的端部由铁质或磁性材料制成，所述壳体的外表面上设置有磁体，其位置与所述伸缩齿杆的端部接触所述壳体的内表面的位置相对应，以便帮助实现所述伸缩齿杆的伸长；并且/或者
所述作业轮的端面上设置有环形台阶，用于限制所述伸缩齿杆的运动行程的部件安装在该环形台阶上。

6.  根据权利要求3至5中任一项所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于设置有两个所述作业轮，并且在所述作业轮的接触部位所述伸缩齿杆缩短并容纳在所述伸缩齿杆容纳槽内；从所述待输送物料侧观察，所述两个作业轮的旋转方向是彼此背离的并且分别朝向邻近自身的壳体旋转。

7.  根据权利要求6所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于，所述物料输送目的侧在所述两个作业轮之间并且紧邻所述两个作业轮的滚动接触部位处设置有刮板。

8.  根据权利要求3所述的变径轮式物料输送装置，其特征在于，所述气源是气泵，在所述壳体外部所述转轴的一端处设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮用于将其他动力装置提供的动力传送到所述转轴来驱动所述作业轮旋转。

9.  一种物料输送方法，其特征在于包括下述步骤：
通过使作业轮旋转并且使作业轮的伸缩齿杆伸长来将物料从容器的一侧运送到容器的另一侧。

10.  根据权利要求9所述的物料输送方法，其特征在于还包括下述步骤：
在物料从容器的所述一侧运送到容器的所述另一侧之后，使所述伸缩齿杆缩回从而避免已经输送到所述另一侧的物料被带回所述一侧。

变径轮式物料输送装置和方法
技术领域
本发明涉及物料输送，具体提供一种物料输送装置和方法。
背景技术
纯固体物料以及固体含量很大(因此不适于使用泵输送)的泥浆物料的输送装置主要有以下几种：带式输送机、斗式提升机和螺旋输送机。带式输送机可用于块状物料、粉状物料、泥浆物料和整件物品的水平或倾斜方向的输送，但是其缺点在于不能实现密封输送，因此不能输送易氧化、有毒、有异味的物料以及易产生粉尘的轻质粉状物料。另外，带式输送机还有下述缺点：倾斜输送的斜度小和只能作直线输送，在要改变输送方向的工况中需几台输送机联合实现输送。斗式提升机主要用于垂直连续输送松散物料，其优点是结构简单、占地面积小、提升高度大、密封性好以及不易产生粉尘等。但是斗式提升机的缺点是其料斗和牵引件易磨损，对过载太敏感。螺旋输送机主要用来输送粉状或粒状物料，有时也用于输送泥浆。螺旋输送机构造简单、密封性好(因此可以输送易氧化、有毒、有异味物料或者易挥发或产生分成的物料)、操作安全方便并且便于改变加料口和卸料口的位置，其缺点是输送过程中物料易被粉碎、输送机零部件磨损太快、动力消耗较大、输送长度较小、输送能力较低以及倾斜输送时倾角小。因为这几种物料输送装置存在上述缺点，所以需要一种既可以用于输送又可以用于压缩、占地面积小、密封性好并且输送方向和倾角不受限制的物料输送装置及方法来解决上述问题。
发明内容
为了解决前述问题，本发明提供了一种变径轮式物料输送装置。上述变径轮式物料输送装置包括容器和至少一个能够旋转的作业轮，所述作业轮上设置有至少一个伸缩齿杆，当所述作业轮旋转时，所述伸缩齿杆能够伸长或缩短从而与所述容器的内表面滑动接触并因 此将该容器的内部空间分成待输送物料侧和物料输送目的侧，处于伸长状态并且位于待输送物料侧的伸缩齿杆在旋转时带动该待输送物料侧的物料到达物料输送目的侧。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述容器是侧围封闭壳体，该侧围封闭壳体在所述待输送物料侧设置有入口并且在所述物料输送目的侧设置有出口，所述作业轮通过转轴安装在所述侧围封闭壳体内并且能够绕所述转轴旋转。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述变径轮式物料输送装置还包括气源，所述作业轮上设置有至少一对气体通道和伸缩齿杆容纳槽，所述伸缩齿杆容纳槽包括伸缩齿杆容纳孔，所述气体通道与所述伸缩齿杆容纳孔彼此连通，使得气体能够从所述气源通过所述气体通道进入所述伸缩齿杆容纳孔来驱动所述伸缩齿杆使其伸长，并且使得气体能够从所述伸缩齿杆容纳孔通过所述气体通道返回所述气源或排入大气来使所述伸缩齿杆缩回。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述变径轮式物料输送装置还包括分别与所述气源连通的压气管和抽气管，所述气源是气泵，所述作业轮的端部安装有分流法兰，所述分流法兰设置有两个半圆环形凹槽，所述两个半圆环形凹槽中的一个与所述压气管连通并且另一个与所述抽气管连通；随着所述作业轮的旋转，所述气体通道能够与所述两个半圆环形凹槽中的一个连通并借此实现与所述压气管的连通或者能够与所述两个半圆环形凹槽中的另一个连通并借此实现与所述抽气管的连通。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述伸缩齿杆的端部由铁质或磁性材料制成，所述壳体的外表面上设置有磁体，其位置与所述伸缩齿杆的端部接触所述壳体的内表面的位置相对应，以便帮助实现所述伸缩齿杆的伸长；并且/或者所述作业轮的端面上设置有环形台阶，用于限制所述伸缩齿杆的运动行程的部件安装在该环形台阶上。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述变径轮式物料输送装置设置有两个所述作业轮，并且在所述作业轮的接触部位所述伸缩齿杆缩短并容纳在所述伸缩齿杆容纳槽内；从所述待 输送物料侧观察，所述两个作业轮的旋转方向是彼此背离的并且分别朝向邻近自身的壳体旋转。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述物料输送目的侧在所述两个作业轮之间并且紧邻所述两个作业轮的滚动接触部位处设置有刮板。
在上述变径轮式物料输送装置的优选实施方式中，所述气源是气泵，在所述壳体外部所述转轴的一端处设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮用于将其他动力装置提供的动力传送到所述转轴来驱动所述作业轮旋转。
根据本发明的另一方面，提供一种物料输送方法，该方法包括下述步骤：通过使作业轮旋转并且使作业轮的伸缩齿杆伸长来将物料从容器的一侧运送到容器的另一侧。
在上述物料输送方法的优选实施方式中，所述物料输送方法还包括下述步骤：在物料从容器的所述一侧运送到容器的所述另一侧之后，使所述伸缩齿杆缩回从而避免已经输送到所述另一侧的物料被带回所述一侧。
由于采用了上述结构或操作步骤，本发明的变径轮式物料输送装置及方法能够产生下列技术效果：既可对物料进行输送又可对物料进行压缩、占地面积小、密封性好并且物料的输送方向和倾角不受限制。
附图说明
图1是根据本发明的变径轮式物料输送装置的立体示意图。
图2是根据本发明的变径轮式物料输送装置的剖视示意图。
图3是根据本发明的变径轮式物料输送装置的作业轮的本体部分的立体示意图。
图4是根据本发明的变径轮式物料输送装置的分流法兰的立体示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的变径轮式物料输送装置的立体示意图。如图1所示，该装置包括容器1和两个能够旋转的作业轮5。虽然图示的容器1是侧围封闭的，但是也可以使用非封闭的容器1来帮助实现本发明。备选地，根据本发明的变径轮式物料输送装置可以包括任意数量的可旋转作业轮5，例如包括1个、3个、4个、5个或6个作业轮5，但最优选的数量是两个。作业轮5上设置有至少一个伸缩齿杆6。伸缩齿杆6能够随着作业轮5的旋转而伸长或缩短；使得伸缩齿杆6的端部与作业轮5的旋转中心线之间的距离随之变长或变短。更具体地，伸缩齿杆6伸长时其端部与作业轮5的旋转中心线之间的距离变长，伸缩齿杆6缩短时其端部与作业轮5的旋转中心线之间的距离变短。如将在图2中更清楚地示出的，每个处于伸长状态的伸缩齿杆6的端部在旋转过程期间靠近容器1时都能够与容器1的内表面(优选密封性地)滑动接触并且因此将该容器的空间分成待输送物料侧和物料输送目的侧。处于伸长状态并且位于待输送物料侧的伸缩齿杆6在其旋转时将该侧的物料带动经过伸缩齿杆6与容器1的内表面接触的区域并最终到达物料输送目的侧，因此可以将物料进行压缩和传送。应当指出，本发明所称的密封性滑动接触是指，两个部件相对于彼此滑动接触时物料通过该接触部泄漏的几率很低。优选地，容器1是在待输送物料侧设置有入口并且在物料输送目的侧设置有出口的侧围封闭壳体，作业轮5可以连续不断地将从该入口输送来的物料传送到物料输送目的侧并且还可以继续推动物料流出该出口。
具体地，如在图2和3中更清楚地示出的，作业轮5上设置有至少一对气体通道52和伸缩齿杆容纳槽53。此处，一对气体通道52和伸缩齿杆容纳槽53是指一个气体通道52和一个伸缩齿杆容纳槽53。也就是说，气体通道52与伸缩齿杆容纳槽53数量相等并且成对设置。例如，每个作业轮5上可设置任意数量的通道52和槽53，包括但不限于1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个，但最优选的是8个。此外，成对设置的通道52和槽53彼此连通。优选地，每个伸缩齿杆容纳槽53中设置一个伸缩齿杆6，伸缩齿杆6容纳在伸缩齿杆容纳槽53内并且在受到驱动时可以部分伸出该容纳槽53。如图1所示，变径轮式物料输送装置还包括气源9、压气管8和抽气管10，并且优选地气源9可以是气泵。每个伸缩齿杆容纳槽53上设置有至少 一个伸缩齿杆容纳孔54。气源9能够通过气体通道52传送气体到伸缩齿杆容纳孔54来驱动容纳在该槽53内的伸缩齿杆6从而使其伸长并伸出作业轮5的侧面，并且气源9还能够通过气体通道52从容纳孔54将气体抽吸回到该气源9。备选地，气体在完成对伸缩齿杆6的驱动后可以通过气体通道52以及消声器(可以选择性地设置)排入大气或者回到气源9。这样一来，不但提高了物料输送装置运行所需的能耗，还使该装置得到了一定程度的简化。随着气体返回到气源9或者被排入大气，伸缩齿杆9返回到其收缩状态，即容纳在伸缩齿杆容纳槽53内。容易理解的是，可以使用其他适当的流体替代气体来实现伸缩齿杆9的伸长和缩短，也可以使用原理完全不同的其他方式来实现该目的。这些方式例如包括但不限于电机传动、连杆传动和齿轮传动，这些传动方式都未背离本发明的原理，因此也将落入本发明的保护范围之内。如图1所示，根据本发明的变径轮式物料输送装置还包括磁体2、驱动齿轮3和分流法兰7；当然，这些零部件都是可选择性设置的并且/或者可被替代的。磁体2设置在壳体1的外表面上，在与伸缩齿杆6的端部接触该壳体1的内表面的位置对应的位置处，以便磁体2对伸缩齿杆6的端部施加磁力来帮助伸缩齿杆6的伸长。当然，伸缩齿杆6至少部分地(特别是其端部)必须由铁质材料或磁性材料制成。本发明所述的磁体2例如可以是电磁铁。作业轮5还设置有转轴4。转轴4贯穿作业轮5的轴孔51，使得作业轮5能够围绕该转轴4旋转。驱动齿轮3安装在壳体1的外部，位于转轴4的一端，并且用于将其他动力装置(附图中未示出)提供的动力传送到转轴4来驱动作业轮5的运行。
图2是根据本发明的变径轮式物料输送装置的剖视示意图。如图2所示，两个作业轮5彼此滚动接触并且在其滚动接触部位伸缩齿杆6缩短并容纳在伸缩齿杆容纳槽53内。并且，在待输送物料侧的水平大箭头表示从侧围封闭壳体1的入口运送来的物料的运送方向，两个小箭头分别表示两个作业轮5的旋转方向。可以从图2中清楚地看到的是，该附图上部的作业轮5逆时针旋转并且该附图下部的作业轮5顺时针旋转。也就是说，在待输送物料侧观察到的两个作业轮5的旋转方向是彼此背离的并且分别朝向邻近于其本身的壳体1旋转。容易理解的是，在待输送物料侧两个作业轮5附近的物料将被作 业轮5以及其上设置并且当前处于伸长状态的伸缩齿杆6沿着图示的小箭头方向带动，并且随着作业轮5的旋转而被带动到紧邻壳体1的内表面处并容纳在作业轮5、伸缩齿杆6及壳体1的内表面之间形成的空间之中，旋转经过该位置并最终到达物料输送目的侧。在物料输送目的侧在两个作业轮5之间并且紧邻这两个作业轮5的滚动接触部位设置有刮板11。在伸缩齿杆6从待输送物料侧旋转经过齿杆6的端部与壳体1的内表面接触的部位到达物料输送目的侧之后，与该伸缩齿杆6相对应的气体通道52和伸缩齿杆容纳孔54中的气体随即被抽吸回到气源9从而也帮助将伸缩齿杆6重新抽吸回到其对应容纳槽53中，或者该气体被排出到大气并且伸缩齿杆6随后在刮板11的挤压下返回到其对应容纳槽53中。优选地，想要实现伸缩齿杆6在其容纳槽53内无迟滞地轻松滑动就须将两者设计并加工成彼此小间隙配合并且接触表面的粗糙度较小。另外，相应地，刮板11接近于作业轮5的部位的形状和大小设置成能够将跟随作业轮5旋转过来的伸缩齿杆6压迫回到其对应容纳槽53中并且将附着在作业轮5和伸缩齿杆6上的物料清除掉。当然，刮板11与两个作业轮5可以设置成彼此接触也可以设置成彼此不接触，并且在两者彼此接触的情形中接触表面应当耐磨并且粗糙度较小。
图3是根据本发明的变径轮式物料输送装置的作业轮5的本体部分的立体示意图。如图3所示，作业轮5的本体部分的形状总体上为圆柱体。本体部分在两个端面上分别设置有一个环形台阶55，用于安装限制伸缩齿杆6的运动行程的部件，例如环形毂。本体部分上还设置有贯穿的轴孔51以及8个贯穿的气体通道52。轴孔51的旋转中心线与本体部分的旋转中心线(也称为本体部分圆柱体的母线)重合，气体通道52与本体部分的旋转中心线平行。圆柱的侧面上设置有8个伸缩齿杆容纳槽53，并且每个容纳槽53都具有侧翼部分(图3中较窄的缝隙)以及用于与该容纳槽53位置接近的一个气体通道52连通的容纳孔54(图3中的方孔54)。相应地，被容纳在伸缩齿杆容纳槽53内的伸缩齿杆6的形状与大小与该容纳槽53相匹配。伸缩齿杆6具有对应于容纳孔54的滑轨部分以及对应于容纳槽侧翼部分的翼部。伸缩齿杆6的滑轨部分截面积较小从而使得滑动时引起的摩擦力也较小并且其翼部的面积较大从而使得伸缩齿杆6在旋转时能够通过 其翼部带动较多的物料。另外，输送装置的环形台阶55上还可以设置定位部件，例如环形毂，该定位部件确保伸缩齿杆6从伸缩齿杆容纳槽53伸出一定长度之后停止继续伸长，从而使得伸缩齿杆6不至于脱出伸缩齿杆容纳槽53。优选地，8个气体通道52彼此对称均布设置并且8个伸缩齿杆容纳槽53彼此对称均布设置。如前文提及的，气体通道52与伸缩齿杆容纳槽53数量相等并且成对设置，它们的数量也可以是除8个之外的其他自然数。此外，如图3所示，作业轮5还包括光滑端面56。
图4是根据本发明的变径轮式物料输送装置的分流法兰7的立体示意图。如图4所示，分流法兰7大体上为圆盘形，在一个底面上设置有环形的外环面76以及相对于该外环面76凹下的内圆面75。将作业轮5本体部分的环形台阶插入由于内圆面75凹下而形成的凹部使两者相配合来实现对本体部分5的定位，并且插入后本体部分5的端面56与内圆面75彼此密封性滑动接触。内圆面75上设置有两个彼此对置的半圆环形凹槽72。本发明所称的半圆环形凹槽是指，该凹槽下凹部分具有环形形状但是并未形成首尾相连的整个凹环。一个半圆环形凹槽72凹下的半圆环形平面上中心位置处设置有一个圆形的第一通气孔73，另一个半圆环形凹槽72凹下的半圆环形平面上中心位置处设置有另一个圆形的第二通气孔74。气体从气源9经压气管8、第二通气孔74、半圆环形凹槽72进入气体通道52和伸缩齿杆容纳孔54来驱动伸缩齿杆6。完成驱动后的气体从伸缩齿杆容纳孔54经与其相对应的气体通道52、半圆环形凹槽72、第一通气孔73排出到抽气管10，之后经排气管10回到气源9或进入大气。优选地，两个半圆环形凹槽72的尺寸和位置都设置成无论作业轮5的本体部分是静止还是旋转都分别同时与本体部分上的至少一个气体通道52-优选地为3个相邻的气体通道52相连通，并且将这两个半圆形凹槽72间隔开的两个间隔部的尺寸和位置设置成无论本体部分是静止还是旋转都滑动地密封本体部分上的剩余气体通道52。优选地，两个半圆环形凹槽72的尺寸和位置都设置成无论作业轮5的本体部分是静止还是旋转都分别同时与本体部分5上的3个相邻的气体通道52相连通。从图4中还可以看到，在分流法兰7的中心位置处设置有贯穿的中心孔71，转轴4穿过中心孔71插入到作业轮5的本体部分的轴孔51。
本发明还公开了一种通过根据本发明的变径轮式物料输送装置来实现物料输送的方法。该方法包括下述步骤：通过使作业轮旋转并且使作业轮的伸缩齿杆伸长来将物料从容器的一侧运送到容器的另一侧。本发明的物料输送方法进一步包括下述步骤：通过使两个作业轮彼此反向滚动接触并且由伸缩齿杆的端部将物料从容器的一侧传送经过伸缩齿杆与壳体内表面接触的区域到达容器的另一侧，使得这两个作业轮彼此之间没有滑动摩擦并且彼此抵靠来消除从壳体的相应内表面传来的推力。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。