煤粉取样器的设计方案、工作过程及原理分析 

       煤粉取样器的设计方案、工作过程及原理分析，设计开发1种用于煤炭样品取样的煤粉取样器，介绍了该煤粉取样器设计开发的总体方案、工作过程及原理。煤粉取样器由把手、支撑杆、取样管组成，其中支撑杆上安装有通过钢丝绳传动的主动轮、从动轮、横向调节杆，支撑杆的两端分别与把手和取样管连接。煤粉取样器设备能够与现有的手工工具进行配合完成煤粉压实、冰冻后的样口采集，且体积小、便于携带、使用方便，能够节省煤炭采集的时间及降低劳动强度。
      在煤炭的抽样检测中，对于煤粉需要进行不同程度的采样，以便对不同区域的煤炭质量进行综合评定。在现有的煤炭检测过程中，通常采用人工挖掘的方式进行煤炭的采样，而煤粉在堆积一定程度后会压实、冰冻，铁锹、镐头等作业方式费时费力且劳动强度大，遇到压实、冰冻的煤粉往往不能进行有效的煤炭样品采集，大型采集设备又比较笨重，不能够与现有的工具进行配合完成采样。以下结合采样机或采样装置的相关研究及其在实际应用中所遇问题的相关探讨，以设计开发新型设备，目的在于提供1种煤粉取样器，其能够与现有的手工工具进行配合完成煤粉压实、冰冻后的样品采集，且体积小、便于携带、使用方便，能够节省煤炭采集的时间及降低劳动强度。
1煤粉取样器总体方案
      为达到上述目的，设备总体设计方案如下：设备由把手、支撑杆、取样管三大部分组成，其中支撑杆的两端分别与把手和取样管连接。
      (1)支撑杆上安装有均通过铰接轴固定在支撑杆上的主动轮、从动轮和横向调节杆，其中主动轮通过一级钢丝绳与从动轮连接，从动轮的铰接轴上安装有绞轮；横向调节杆的一端安装有通过铰接轴铰接的连杆，连杆的末端与滑动块铰接；绞轮通过二级钢丝绳与横向调节杆的两端固定连接；滑动块套于支撑杆上并可沿着支撑杆上下运动，滑动块通过连接螺栓与活塞连接，活塞位于取样管的内部并与取样管的内壁接触；活塞在连接螺栓的带动下沿取样管的内壁上下运动；活塞的下表面安装有超声波换能器；主动轮上安装有驱动摇杆；横向调节杆的铰接轴两侧开有销轴孔；主动轮的轮体直径大于从动轮的轮体直径，从动轮的轮体直径大于与之处于同一铰接轴的绞轮的轮体直径。
      (2)取样管由互相卡合的两侧壳体组成并通过卡箍固定，取样管的底端为倾斜设置的切口形状，该切口形状与水平方向的夹角为锐角。
2设计开发
通过大量实验验证，终设计的煤粉取样器如图1所示。
1-把手；
2-主动轮；
3-驱动摇杆，
4-一级钢丝绳；5-从动轮；
6-绞轮；
7-二级钢丝绳；8-横向调节杆；
9-连杆；
10-滑动块；
11-连接螺栓；
12-卡箍；
13-取样管；
14-超声波换能器；15-活塞；16-销轴孔；17-铰接轴；
18-支撑杆
      新型煤粉取样器，从上至下包括横向设置的把手1、支撑杆18、取样管13,其中把手1与支撑杆18固定连接，连接方式可选用焊接或过盈连接的轴套连接方式，支撑杆18的下方固定有取样管13,取样管13为互相卡合的两侧壳体，并由卡箍12固定成统一整体。支撑杆18上从上至下依次设置有轮体直径减小的主动轮2和从动轮5,主动轮2和从动轮5之间通过一级钢丝绳4连接，一级钢丝绳4的尾两端固定在主动轮2和从动轮5上并分别缠绕于两者的外表面。从动轮5的铰接轴17上还安装有绞轮6,绞轮6通过二级钢丝绳7与横向调节杆8的两端连接，二级钢丝绳7的尾两端分别固定在绞轮6和横向调节杆8上并缠绕于绞轮6上。横向调节杆8通过铰接轴17安装于支撑杆18上，在横向调节杆8的一端铰接有连杆9,连杆9的另一端铰接于滑动块10上，滑动块10活动设置于支撑杆18上并可沿着支撑杆18上下运动。滑动块10通过连接螺栓11与活塞15连接，活塞15位于取样管13的内部并可沿着取样管13的内壁上
下运动。在活塞15的底部安装有超声波换能器14。
3煤粉取样器工作过程及原理
      该研究目的在于提供1种煤粉取样器，以克服传统人工煤炭样品采集过程中存在的劳动强度大、采集效率低、无法与传统手工采集工具配合使用的问题。
      该设备提供的煤样采集装置，其主体部分包括可通过手持校正方向与主体状态的把手1、与把手1固定连接的支撑杆18、位于支撑杆18底端的取样管13。
      为了实现煤炭样品的采集，需要通过支撑杆18带动取样管13插入到煤粉中，且通过手摇驱动摇杆3带动主动轮2旋转。主动轮2的旋转作用带动与之连接并缠绕于主动轮2上的一级钢丝绳4,一级钢丝绳4随着主动轮2的旋转而逐渐缩短，带动末端与之连接的从动轮5。
从动轮5与绞轮6固定在同一铰接轴17上，因此，从动轮5的旋转能够带动绞轮6一同旋转。主动轮2、从动轮5及绞轮6的轮体直径为依次递减。绞轮6通过与之连接并缠绕于其轮体表面的二级钢丝绳7带动横向调节杆8的其中一端。设备中绞轮6为2个，分别通过二级钢丝绳7与横向调节杆8的两端连接，通过相反的缠绕方式能够保证当横向调节杆8一端的二级钢丝绳7收紧后另一端的二级钢丝绳7松弛，从而保证横向调节杆8能够通过连杆9带动滑动块10沿着支撑杆18上下运动。
      由于滑动块10通过连接螺栓11与活塞15相互连接，因此滑动块10的上下运动能够带动活塞15沿着取样管13的内壁上下运动。活塞15能够保证取样管13取样的平稳性和取出煤炭样品的顺利性，且通过调整活塞15的位置可实现煤炭取样量的多少，从而提高灵活性。
在实际使用中，煤粉在堆积一定时间后其煤炭内部会相互压实、冰冻，从而造成取样困难。如何实现通过实用新型的快速取样已成为需要解决的问题。该设备提供了1种辅助的解决方案，可以克服上述取样装置无法取样的问题。具体方式为采用备用电源，通过备用电源与导线连接，导线接于超声波产生器的接线处，利用超声波产生器产生超声波，进而再利用超声波换能器将产生的超声波转变为机械能。根据前述技术方案，设备中的超声波换能器位于取样管13的内部活塞15的底部，因此其能够带动取样管13产生一定的振动，将周围局部区域的煤粉震松并在该振动作用下实现取样管13的继续向下移动。选用不同的振子能够产生不同的振动频率。
      在该煤粉取样器设备中，采用的取样管13包括两部分，除顶端与支撑杆18连接的端盖部分，端盖上开有通孔能够允许支撑螺栓11穿过。同时，端盖和构成取样管13管体的部分又由两部分互相卡合的壳体来实现，如图1所示，该两部分互相卡合的壳体能够通过超声波换能器14实现分别振动以达到向下松动压实、冰冻的煤粉的作用。松动过程中取样管13中的煤炭量要多于正常超声波换能器14未工作前的容纳空间，所以超声波换能器14停止工作后，通过卡箍12紧固的取样管13能够夹紧其内部的煤炭量并实现随着操作人员对支撑杆18的提升而脱离煤粉。
      通过实际采样工作验证，与现有技术相比，该采样设备结构简单、体积小巧，能够与现有的手工工具如铁锹、镐头等配合使用完成煤炭样品的采集作业，减少因煤粉压实、冰冻时间过长造成煤粉样品采集难度，降低劳动强度，提高采集效率。