УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ МАТЕРИАЛОВ С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБОЙ В СБОРЕ Российский патент 2011 года по МПК G01N1/02 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к устройствам для отбора проб.

Уровень техники.

Пробы материалов получают различными способами с помощью различных приспособлений. В частности много различных типов устройств для отбора проб угля использовалось ранее. Одно из типичных устройств для отбора проб угля описано в патенте США №5413004 под названием «методы и инструменты для отбора проб угля», выданном 9 мая 1995, описание которого упоминается в этом документе. В то время как многочисленные устройства для отбора проб материалов производятся и используются для добывания проб различных материалов, ни одно из прежних устройств не было произведено или использовано изобретателями в изобретении, описанном далее.

Раскрытие изобретения.

Задачей изобретения является конструктивное выполнение устройства, обеспечивающего улучшение условий отбора проб за счет измельчения отбираемого материала, что способствует его перемещению по трубе. Это приводит к увеличению скорости отбора проб в сравнении с использованием известных устройств.

Согласно изобретению устройство для отбора проб материалов, содержит:

шнек, имеющий лопасть шнека и ось шнека, шнек предназначен для извлечения материала из контейнера для получения первичной пробы материала;

первый мотор, механически связанный с осью шнека, первый мотор предназначен для вращения шнека; и

вращающуюся трубу в сборе, которая состоит из

внешней трубы, предназначенной для размещения как минимум части шнека, внешняя труба позволяет шнеку вращаться внутри внешней трубы, внешняя труба имеет нижнюю часть, нижняя часть предназначена для вращения, и

второго мотора, механически связанного с нижней частью внешней трубы, второй мотор предназначен для вращения нижней части внешней трубы.

Предпочтительно, внешняя труба имеет верхнюю часть, причем верхняя часть выполнена неподвижной.

Внешняя труба может иметь наконечник долота, который располагается на нижнем конце нижней части внешней трубы, наконечник долота имеет нижний край и, по крайней мере, один зуб, где, по крайней мере, один зуб выступает ниже нижнего края, при этом, по крайней мере, один зуб облегчает движение устройства через материал.

Наконечник долота может являться неотъемлемой частью нижней части внешней трубы.

Предпочтительно, наконечник долота имеет прерывистый компонент, в котором наконечник долота гибко прикрепляется к нижней части внешней трубы.

Второй мотор предназначен для вращения нижней части внешней трубы в различных направлениях.

Первый мотор предназначен для вращения шнека в первом направлении, второй мотор предназначен для вращение нижней части внешней трубы во втором направлении, где первое направление полностью противоположно второму, а вращение шнека в первом направлении и вращение нижней части внешней трубы по второму направлению происходит одновременно. При этом второй мотор предназначен для осуществления вращения нижней части трубы в первом направлении.

В устройстве вращающаяся труба в сборе состоит из:

первого редуктора, механически связанного со вторым мотором; и

поворотного подшипника, связанного с периферийным редуктором, периферийный редуктор механически связан с первым редуктором, поворотный подшипник механически связан с нижней частью внешней трубы, где вращение производится вторым мотором, который соединяет нижнюю часть внешней трубы через первый редуктор, периферийный редуктор и поворотный подшипник.

Предложено также устройство, в котором первичная проба материала поднимается шнеком по внешней трубе, в котором внешняя труба имеет отверстие, через которое двигается первичная проба материала, при этом в устройство также входят:

встроенный сепаратор для материала, предназначенный для деления первичной пробы материала, полученной через отверстия внешней трубы, сепаратор для материала имеет первое окно, через которое проходит часть упомянутой выше первичной пробы, при этом образуется вторичная проба материала, которая из-за силы тяжести автоматически проходит через первое окно; сепаратор для материала имеет второе окно, связанное со спусковым желобом, открывающимся в нижней части, через которое, используя силу тяжести, автоматически проходит оставшаяся часть первичной пробы материала;

дробилка для материала, предназначенная для измельчения вторичной пробы материала, проходящей через первое окно, до размера, достаточного для анализов, при этом образуется дробленая проба материала; дробилка для материала имеет как минимум одно выходное отверстие; и

коллектор для материала, предназначенный для сбора для анализов измельченного материала пробы, полученного как минимум из одного отверстия дробилки для материала.

Другим вариантом является устройство для отбора проб, содержащее:

шнек, имеющий лопасть шнека и ось шнека, причем шнек предназначен для извлечения угля из контейнера и выполнен с возможностью вращения; и

вращающейся трубы в сборе, состоящей из внешней трубы, предназначенной для размещения лопасти шнека и как минимум части оси шнека, внешняя труба предназначена для размещения как минимум части шнека, внешняя труба позволяет шнеку вращаться внутри внешней трубы, внешняя труба имеет нижнюю часть, нижняя часть выполнена с возможностью вращения;

шнек и нижняя часть внешней трубы вращаются одновременно в противоположных направлениях.

Целесообразно, чтобы внешняя труба имела верхнюю часть, которая выполнена неподвижной.

Предпочтительно, чтобы шнек и нижняя часть внешней трубы были выполнены с возможностью вращения в одном и том же направлении.

Устройство может быть выполнено следующим образом:

шнек вращается независимо от нижней части внешней трубы, шнек может вращаться, в то время как нижняя часть внешней трубы остается неподвижной и нижняя часть внешней трубы может вращаться пока шнек остается неподвижным;

внешняя поверхность трубы имеет форму протяженного цилиндра;

внешняя труба имеет наружную поверхность, имеющую внешние элементы по всей поверхности для облегчения движения устройства через уголь;

внешние элементы выбираются из группы, состоящей из зубьев, спиралей, выступов и утолщений;

внешняя труба имеет наконечник долота, установленного в нижнем конце нижней части внешней трубы; наконечник долота имеет внешнюю поверхность и множество внутренних элементов, касающихся внешней поверхности наконечника долота, связанных с облегчением движения устройства через уголь;

элементы устройства могут быть выбраны из группы, состоящей из зубьев, спиралей, выступов и утолщений.

Способ отбора проб согласно изобретению включает следующие этапы:

- использование устройства для отбора проб, состоящее из:

шнека, предназначенного для извлечения материала из контейнера и выполненного с возможностью вращения; и

вращающейся трубы в сборе, при этом вращающаяся труба в сборе состоит из:

внешней трубы для размещения как минимум части шнека, и позволяющей шнеку вращаться внутри внешней трубы, где внешняя труба состоит из:

верхней части, выполненной неподвижной и

нижней части, выполненной с возможностью вращения;

- одновременное вращение шнека в первом направлении и вращение нижней части внешней трубы во втором направлении, причем первое направление противоположно второму; и

- погружение пробоотборочного устройства в материал с помощью вращения шнека и внешней трубы;

- извлечение пробы материала из материала, при этом проба поднимается шнеком вверх по внешней трубе.

Краткое описание чертежей.

Настоящее изобретение будет более понятно из следующего описания вместе с сопутствующими чертежами. Чертежи и последующее детальное описание предназначены только для пояснения и не предназначены для ограничения области применения изобретения, как указано в дальнейшем в приложенных пунктах.

Фиг.1 - вид сбоку устройства для отбора проб материалов;

Фиг.2 - вид сбоку устройства, изображенного на фиг.1, с убранной нижней частью внешней трубы, для показа шнека;

Фиг.3 - вид сверху устройства, изображенного на фиг.1;

Фиг.3а - поперечное сечение вида сбоку устройства, изображенного на фиг.1, взятого по линии 3А-3А на фиг.3;

Фиг.4 - вид сбоку верхней секции устройства, изображенного на фиг.1;

Фиг.5 - вид в перспективе самой верхней секции устройства, изображенного на фиг.1;

Фиг.6 - вид в перспективе самой нижней секции устройства, изображенного на фиг.1;

Фиг.7 - вид в перспективе альтернативных модификаций пробоотборника со сменным наконечником долота;

Фиг.8а - вид в перспективе нижнего кольца наконечника долота, изображенного на фиг.7;

Фиг.8b - вид спереди нижнего кольца наконечника долота, изображенного на фиг.7;

Фиг.9 - вид в перспективе на прицеп в сборе, который включает в себя гидравлический подъемник стрелы, поддерживающий устройство, изображенное на фиг.1;

Фиг.10 - частично уменьшенный вид сверху устройства для отбора проб угля, изображенного на фиг.1, с убранной верхней частью сепараторного узла для изображения внутренних компонентов сепараторного узла.

Осуществление изобретения.

Следующее описание некоторых примеров изобретения не должно быть использовано для ограничения области применения настоящего изобретения. Другие примеры, характеристики, аспекты, модификации и преимущества изобретения станут очевидными для специалистов, сведущих в определенной области техники, из нижеследующего описания, которое путем иллюстрирования рассматривает один из наилучших способов выполнения изобретения. При исполнении изобретение допускает другие различные и очевидные особенности, не выходящие за пределы изобретения. Соответственно чертежи и описание должны быть рассмотрены как изображение сущности изобретения без ограничений.

Как показано на фиг.1-6 и 9-10 пробоотборник 10 представляет собой извлекающее материал устройство, вращающееся внутри внешней трубы 20. На иллюстрированном примере извлекающее материал устройство включает в себя вертикальный лопастной шнек 12, но будет оценено по достоинству также применение другого подходящего конвейерного устройства. Пробоотборник 10 может быть использован для получения пробы любого подходящего материала, включая, но, не ограничивая, углем, калием, железной рудой, зерном, гравием и другими видами твердых и гранулированных материалов, имеющих плотность, в основном схожую с гравием или углем. В данной модификации шнек 12 имеет шнековую лопасть 15, которая может быть рассмотрена как виток шнека, шнековую ось 18 и наконечник шнека 12, расположенный в нижней части шнека 12. Как показано на фиг.6, наконечник шнека 14 включает в себя зубья 16, имеющие форму, облегчающую движение шнека 12 через материал, который должен быть отобран. Зубья 16 могут содержать карбид или любой другой подходящий материал. Зубья 16 могут иметь любую подходящую форму, количество и конфигурацию. Зубья 16 могут быть съемными и вставлены в наконечник шнека 14, таким образом, зубья 16 могут быть заменены, однако, это не является обязательным. Зубья 16 могут быть прикреплены к наконечнику шнека 14 с помощью одной или больше крепежных деталей, включая, но, не ограничиваясь, зажимным кольцом и болтом, сваркой или любым другим подходящим способом или приспособлением.

На иллюстрированном примере внешняя труба 20 является частью вращающейся трубы в сборе 120. Как показано, вращающая труба в сборе 120 состоит из внешней трубы 20, мотор-редуктора внешней трубы 50, редуктора 52, поворотного подшипника 54 и наконечника долота 60. Как показано, внешняя труба 20 - это однородная неразрывная по всей длине и окружности внешняя труба 20, хотя это не является обязательным. В этом примере, внешняя труба 20 состоит из верхней части 22 и нижней части 24, и вращающаяся труба в сборе 120 создана таким образом, чтобы вращение нижней части 24 внешней трубы 20 было возможно в одном или нескольких направлениях. Верхняя часть 22 и нижняя часть 24 могут быть сделаны как из одного и того же, так и из различных материалов. Только для примера, верхняя часть 22 и нижняя часть 24 могут быть сделаны из металла, включая, но, не ограничиваясь, сталью или любым другим подходящим жестким материалом. Если предусмотрено осуществление вращения нижней части 24 внешней трубы 20 в разные стороны, пробоотборник 10 может в дальнейшем иметь управляющее устройство (не показано), что позволит пользователю контролировать направление вращения. На иллюстрированном примере, длина нижней части 24 больше, чем верхней части 22, хотя любые другие подходящие размеры могут быть использованы. Это факт, что в альтернативных модификациях (не показаны), верхняя часть 22 может быть убрана. В данной модификации поворотный подшипник 54 и мотор-редуктор внешней трубы 50 могут менять конфигурацию и расположение, так при расположении поворотного подшипника 54 примыкающим к горизонтальной полке 28 сепараторного узла 30 (описано ниже) убирается верхняя часть 22.

Вращающаяся труба в сборе 120 может иметь конфигурацию, позволяющую нижней части 24 внешней трубы 20 вращаться независимо от шнека 12. В результате нижняя часть 24 и шнек 12 могут вращаться одновременно в одном и том же или в разных направлениях. Дополнительно, нижняя часть 24 может вращаться, в то время как шнек 12 остается неподвижным, или шнек 12 может вращаться, в то время как нижняя часть 24 остается неподвижной. Как изображено, вращающаяся труба в сборе 120 создана так, чтобы позволять нижней части вращаться, в то время как верхняя часть 22 остается зафиксированной и не вращается. Отдельные части вращающейся трубы в сборе 120 и их взаимосвязь будут детальнее описаны ниже. Вращающаяся труба в сборе 120 изображена на фиг.1-6 и 9-10 и описана ниже в соединении с пробоотборником, похожим на устройство для отбора проб угля, описанным в патенте США №5413004. Однако будет оценено по достоинству специалистами, сведущими в определенной области знаний, то, что вращающаяся труба в сборе может быть также использована в соединении с другими видами устройств для отбора проб.

Как показано, воронкообразный сепараторный узел 30 соединен с верхним концом верхней части 22 внешней трубы 20. В данном случае лопасть шнека заканчивается в сепараторном узле 30, однако ось шнека продолжена дальше вверх в вертикальном направлении к приводу шнека 42. На иллюстрированном примере ось шнека 18 приводится в движение мотором шнека 40. Мотор шнека может обеспечивать вращение шнека 12 как в одном, так и в нескольких направлениях. Если предусмотрено вращение шнека 12 в нескольких направлениях, пробоотборник 10 может в дальнейшем иметь устройство (не показано), позволяющее пользователю управлять направлением вращения. Мотор шнека 40 может быть электрическим, гидравлическим, или пневматическим, двигателем внутреннего сгорания, или любым другим подходящего типа мотором или устройством. В одном из исполнений мотор шнека 40 имеет мощность 65 лошадиных сил, и частоту вращения 1050 оборотов в минуту. Конечно, могут быть также использованы другие подходящие моторы различной мощности и частоты вращения. Как показано на фиг.3, мотор шнека 40 подсоединен к коробке передач 44, и выход коробки передач подсоединен к приводу шнека 42. Коробка передач 44 представляет собой коробку передач планетарного редуктора или любое другое подходящее устройство. В одном из исполнений шнек 12 вращается со скоростью в диапазоне от 140 до 160 оборотов в минуту, однако, это не является обязательным.

На иллюстрированном примере нижняя часть 24 внешней трубы 20 может вращаться, в то время как верхняя часть 22 остается неподвижной. Как показано, вращающаяся труба в сборе 120 включает в себя мотор трубы 50, установленный в верхней части 22, предназначенный для вращения нижней части 24 внешней трубы 20. Мотор трубы 50 может быть электрическим или гидравлическим, пневматическим мотором, двигателем внутреннего сгорания или любым другим подходящего типа мотором или устройством. В одном из исполнений мотор трубы 50 (380 Вт, 50 Гц), является электрическим мотором, имеющим 12,5 лошадиных сил и предназначенным для вращения со скоростью 217 оборотов в минуту. Конечно, другие подходящие моторы различной мощности частоты вращения могут быть использованы, включая, но не ограничиваясь 480 вольтным электрическим мотором. В данном примере, мотор трубы 50 механически связан с редуктором 52, таким образом, мотор трубы предназначен для вращения редуктора 52. Редуктор 52 может представлять собой 22-зубчатую передачу или любой другой походящий редуктор или устройство. Редуктор 52 механически связан с поворотным подшипником 54, соединенным с нижней частью 24. Как показано, поворотный подшипник 54 установлен вокруг нижней части 24. Поворотный подшипник может включать в себя кольцевой зубчатый редуктор, созданный для сцепки с редуктором 52. В одном из примеров, поворотный подшипник 54 имеет 101 зуб по всей окружности. Соответственно, когда мотор трубы 50 начинает вращение, то он приводит в действие редуктор 52, поворотный подшипник 54 и нижнюю часть 24. Другими словами, вращение мотора трубы 50 связано с нижней частью 24 через редуктор 52 и поворотный подшипник 54. Применение других подходящих структур вместо или в соединении с поворотным подшипником, включая, но не ограничиваясь большим количеством роликов, и роликовых подшипников будет предпочтительным. В одном из исполнений, нижняя часть 24 сделана так, чтобы вращаться со скоростью 60 оборотов в минуту, однако это не является рекомендацией. Конечно, показаны только эти элементы, но любой другой подходящий элемент, конфигурация или техника могут быть использованы для вращения нижней части 24.

Как показано и описано выше, вращение нижней части 24 осуществляется независимо от шнека 12. Таким образом, нижняя часть 24 одновременно может вращаться отдельно от шнека 12 в том же направлении или эти две части могут вращаться одновременно в разных направлениях. Дополнительно к существующему, может быть создано устройство, контролирующее направление вращения нижней части 24 и шнека 12, использующее различные источники питания для этих двух компонентов, что может также обеспечить способность независимого вращения с разной скоростью каждой части. Например, в одном случае, мотор трубы вращает нижнюю часть 24 со скоростью 60 оборотов в минуту, в то время как мотор 40 шнека вращает шнек 12 со скоростью в диапазоне от 120 до 160 оборотов в минуту. Конечно, нижняя часть 24 и шнек 12 могут вращаться одинаково или с другой подходящей частотой вращения. Пробоотборник 10 может быть также создан так, чтобы или нижняя часть 24, или шнек 12 вращались, в то время как другая часть оставалась неподвижной.

На показанном примере внешняя труба 20 связана с наконечником долота 60, расположенным в самом низу нижней части 24. Как показано, наконечник долота 60 связан с верхним кольцом 61а и нижним кольцом 61b. Верхнее кольцо 61а и нижнее кольцо 61b могут быть соединены разъемным или гибким соединением друг к другу, используя подходящее устройство или метод. Верхнее кольцо 61 может входить в нижнюю часть 24, но это не является обязательным. Как альтернатива, наконечник долота 60 может быть связан с одной частью конструкции или наконечник долота может быть связан с тремя и более частями конструкции. Верхнее кольцо 61а и нижнее кольцо 61b могут быть сделаны из одного и того же материала, хотя это не является обязательным. Наконечник долота 60 может быть сделан как из такого же материала, что и верхняя часть 22 и нижняя часть 24, или из другого материала. Например, только наконечник долота сделан из металла, включая, но, не ограничиваясь, сталью или любым другим походящим материалом. Наконечник долота 60 может состоять из нескольких частей постоянных или прикрепляемых к нижней части 24 через любое подходящее соединение, включая, но, не ограничиваясь, через сварку, зажимы, кольцо долота и фланец.

Как альтернатива, наконечник долота 60 может быть составной частью внешней трубы 20. Как показано на фиг.6, наконечник долота 60 содержит множество зубьев 62 расположенных вдоль окружности нижнего конца 64 наконечника долота 60. Зубья 62 созданы для удобства движения пробоотборника 10 через материал путем разрезания препятствий в материале. Зубья 62 могут быть сделаны из карбида или другого подходящего материала. Съемные зубья 62 могут быть установлены по окружности нижнего кольца 64 наконечника долота 60 так, чтобы их можно было заменить, однако, это не является обязательным. В таком применении зубья 62 могут быть установлены в отверстия (не показано) и содержать пружинное стопорное кольцо, которое увеличивает ввод в отверстие, таким образом, осуществляя разъемное соединение зубьев 62 к наконечнику долота 60. Как альтернатива, зубья 62 могут быть прикреплены к наконечнику долота 60, используя одно или больше креплений, включая, но не ограничиваясь болтом, сваркой, любым другим подходящим для крепления способом или устройством. Зубья 62 могут быть любой подходящей формы и размеров, наконечник долота 60 может имеет любое подходящее количество и любую подходящую конфигурацию зубьев 62. В приведенном примере наконечник долота 60 имеет толщину, которая больше толщины нижней части 24. Увеличение толщины наконечника долота 60 может привести к увеличению прочности внешней трубы 20. В альтернативном примере (не показано), наконечник долота 60 имеет толщину, равную или меньше чем толщина нижней части 24. В данном случае, уменьшение толщины наконечника долота 60 возможно при использовании материалов, которые обеспечат прочность и долговечность.

В альтернативном варианте наконечник долота 60 может иметь одну или больше конструктивных особенностей на внутренней поверхности 66 наконечника долота 60, предназначенных для дробления и облегчения движения пробоотборника 10 через материал. Эти конструктивные особенности могут быть связаны с наконечником долота 60 и могут включать, но не ограничиваться, зубья, спирали, выступы, утолщения, или иметь любые другие конструктивные особенности. Конечно, данные особенности не являются обязательными. Кстати на фиг.7, 8а и 8b изображен наконечника долота 260, вставленный в нижний конец нижней части 224, где наконечник долота 260 расположен вокруг шнека 214, подобный шнек 14 описан выше. Как показано, наконечник долота 260 включает множество зубьев 216, расположенных по окружности внешней поверхности 266 нижнего кольца 261. В изображенном примере зубья 216 похожи на зубья 16, описанные выше. Конечно, зубья 216 могут быть любой формы, количества и конфигурации. Зубья 16 могут быть сделаны из карбида или любого другого подходящего материала. Зубья 16 могут быть вставлены в нижнее кольцо 261, таким образом, чтобы зубья 16 могли бы быть заменены, однако это не является обязательным. Зубья 16 могут быть присоединены к нижнему кольцу 261, используя одно или больше креплений, включая, но не ограничиваясь пружинным стопорным кольцом и болтом, сваркой или любым другим подходящим для соединения методом или устройством.

В то время как работа пробоотборника 10 будет описана ниже вместе с описанием получения образцов угля в контейнер, было бы оценено по достоинству применение пробоотборника для получения проб любого подходящего твердого или гранулированного материала. Материал может быть помещен в любой подходящий контейнер, размещенный на свободно стоящей насыпи или штабеле, расположенном на земле или породном формировании, или в любом ином подходящем месте. Во время работы пробоотборник 10 опускается в контейнер с углем (не показан), такой как обычный загруженный углем вагон (грузовик). Пробоотборник 10 может отбирать пробы угля из железнодорожных вагонов (хопперов) или барж, или любого другого типа контейнеров, содержащих уголь. Как уже упоминалось, термин «уголь» означает уголь и его примеси, которые могут содержать большое количество породы в пробах «угля».

Во время работы пробоотборник 10 опускается в контейнер, содержащий уголь, до тех пор, пока наконечник шнека 14 не достигнет верхней части угля в контейнере. Как показано, шнек 12 вращается, уголь достается из контейнера и двигается вверх по внешней трубе 20 в направлении стрелок 5. Пробоотборник 10 опускается через большинство вертикальных слоев угля, содержащихся в контейнере. При погружении пробоотборника 10 в материал он может столкнуться с преградой, находящейся в материале. Нижняя часть 24 внешней трубы 20 вращается для облегчения движения пробоотборника 10 через материал и любую преграду. Одновременное вращение нижней части 24 и шнека 12, особенно, когда нижняя часть 24 и шнек 12 вращаются в противоположных направлениях, производит разрушающее воздействие при перемещении, таким образом, помогая пробоотборнику 10 пройти сквозь материал и любую существующую в нем преграду, а также предотвратить закупоривание материала, который может заблокировать внешнюю трубу 20. Только для примера, нижняя часть 24 вращается по направлению часовой стрелки, в то время как шнек 12 вращается одновременно в направлении против часовой стрелки. Как вариант, только один шнек 12 и нижняя часть 24 могут вращаться. В этом случае, вся буровая проба будет отобрана из угля, находящегося в контейнере.

Как показано на фиг.1, уголь извлекается в направлении вверх, указанном стрелками 5, он размещается наружными стенками 26 внешней трубы 20. Вращение нижней части 24 в противоположном направлении, чем вращение шнека 12, облегчает движение материала вверх по внешней трубе с помощью силы трения между шнеком 12 и нижней частью 24. Как показано, наружная стенка 26 по всей длине верхней части 22 и нижней части 24, а также наконечник долота 60 имеют в основном гладкую внешнюю поверхность. Как альтернативный пример (не показан), внешняя стенка может иметь внешние характерные особенности, такие как зубцы, спирали, выступы, утолщения или любые другие подходящие внешние характерные особенности, присоединенные или встроенные в наружную стенку 26. Характерные особенности могут быть расположены вдоль наконечника долота 60, вдоль ограниченной секции нижней части 24 или вдоль всей длины нижней части 24. Характерные особенности могут облегчить движение пробоотборника через материал. Конечно, эти характеристики не являются обязательными.

В иллюстрированном примере рядом с верхней лопастью шнека 15, верхним концом наружной стенки 26 установлена горизонтальная полка 28, которая выступает приблизительно на угол в 90 градусов к наружной стенке 12, формируя круглую горизонтальную часть. Открытый верхний конец 21 внешней трубы 20 и горизонтальная полка 28 обеспечивают вывод извлеченного угля, двигающегося вверх по внешней трубе 20. Эта часть пробоотборника 10 окружена стеной конусной формы 70 сепараторного узла 30. Как показано на фиг.10, в горизонтальной полке 28 расположены три окна 72а, 72b, 72с. Кусочки угля поднимаются вверх по шнеку 12, направляемые верхним концом 21 на горизонтальную полку 28 и затем проходят через отверстия 72а, 72b, 72с. Изображенный вариант имеет три отверстия, но было бы оценено по достоинству специалистами применение любого другого количества отверстий любой подходящей конфигурации, размера и формы.

Как показано на фигурах, сепараторный узел 30 имеет первый внешний ствол 32 и второй внешний ствол 36. В данном примере, окно 72а выходит на первый внешний ствол 32 и окно 72b выходит на второй внешний ствол 36. Первый внешний ствол 32 имеет воронкообразную секцию 33, созданную для сопровождения падения частиц угля через окно 72а в направлении внешнего отверстия 34 и спускного желоба 35. Спускной желоб 35 может быть создан для направления кусков из внешней трубы 20, также как и кусков угля, выходящих из сепараторного узла 30. Подобно иллюстрированному примеру второй внешний ствол включает воронкообразную секцию 37, созданную для направления кусков, прошедших через окно 72b к внешнему отверстию 38 и спускному желобу 39. Спускной желоб 39 может быть, создан для направления кусков из внешней трубы 20, также как и кусков угля, выходящих из сепараторного узла 30.

Как показано на фиг.10, вращающийся рычаг 74 прикреплен к оси шнека 18 таким образом, чтобы при вращении мотора 40, шнек 12 и вращающийся рычаг 74 вращались с одинаковой скоростью. В данном варианте, продольная брус-штанга (не показана) прикрепляется к внешнему диаметру части вращающегося рычага 74. Продольная брус-штанга может быть сделана из гибкого материала, такого как резина или любого другого подходящего материала. При вращении шнека 12 нераздробленные куски угля, которые двигаются вверх по внешней трубе 20, выталкиваются на горизонтальную полку 28. Нет необходимости, чтобы такие куски выталкивались с полки 28 немедленно, однако, когда продольная брус-штанга касается таких кусков угля, она их выталкивает с полки 28 через одно из окон 72а, 72b, 72с. Куски угля, проходящие через окно 72а, попадают из-за силы тяжести во внешний ствол 32, затем проходят через воронкообразную секцию 33, пока не упадут через внешнее отверстие 34 и из сепараторной секции - через спусковой желоб 39. Таким же образом окна 72а и 72b, первый внешний ствол 32 и второй внешний ствол 36 действуют для разгрузки или возврата отобранного угля назад в контейнер, если это необходимо. Как альтернатива, такие неиспользованные куски угля могут быть захвачены и перемещены в другое место через своеобразный конвейер в виде шланга, спускного желоба, салазок или с использованием любого другого подходящего метода и устройства с последующим хранением на новом месте.

В иллюстрированном примере, окно 72с выходит в дробилку 90, таким образом продольная брус-штанга (не показана) может толкать куски угля с горизонтальной полки 28 через окно 72с в верхнюю часть дробилки 90. Как показано, дробилка 90 приводится в действие мотором дробилки 92, расположенным в верхней части пробоотборника 10. Мотор дробилки 92 может быть электрическим, гидравлическим, или пневматическим, двигателем внутреннего сгорания, или любым другим подходящего типа мотором или устройством. Внешний выступ мотора дробилки 92 может быть подключен к первому шкиву, служащему для передачи вращения вторичному шкиву с помощью ременной передачи. В альтернативном примере (не показано), мотор дробилки 92 может быть непосредственно подсоединен к выступу дробилки 90, таким образом, исключается ремень и шкив, изображенные на фигуре и описанные выше. В одном из примеров, мотор дробилки 92 является электрическим мотором, имеет напряжение 380 вольт, мощность в 10 лошадиных сил и частоту вращения 1500 оборотов в минуту, хотя любой другой подходящего размера мотор может быть использован, включая, но не ограничиваясь 40 вольтным электрическим мотором. Дробилка 90 может иметь любой подходящий стандартный для дробления угля прибор. Как пример, дробилка 90 состоит из дробилки, описанной в патенте США 7360725.

В данном примере куски угля попадают в дробилку 90 и постоянно измельчаются до меньшего размера частиц, до того момента, когда размер частиц станет достаточно мал, чтобы пройти через отверстия в днище 94 дробилки 90. Размер отверстий в днище 94 могут быть 3/8 дюйма (или 10 мм) в диаметре, таким образом, уголь должен быть измельчен до размера частиц меньше чем 3/8 дюйма (около 10 мм) в диаметре для того, чтобы они могли выйти из дробилки через отверстия в днище 94. Конечно, отверстия в днище 94 могут быть любого другого подходящего размера и формы. В изображенном варианте, дробилка соединяется со спускным желобом дробилки 96, расположенным ниже днища 94 и предназначенным для возврата раздробленного угля назад в контейнер или в пробоотборочный узел 100.

Как показано, раздробленный уголь в основном падает через спусковой желоб дробилки 96 и возвращается в контейнер через отверстия в днище 94, пока не попадет в пробоотборочный узел 1000. В данном примере пробоотборочный узел 100 имеет ось 102, поворотный длинный рычаг 104, приемник пробы 106. Приемник пробы 106 может быть подвижным по оси 102, так чтобы приемник 106 мог двигаться, пересекая отверстия спускового желоба дробилки 96 между исходными точками на противоположной стороне спускного желоба дробилки 96. Пробоотборочный узел 100 может быть создан таким образом, что когда приемник пробы 106 размещается в одной или двух исходных позициях, в этом случае приемник пробы 106 не получает дробленные куски угля, так как они падают через спусковой желоб дробилки 96 и возвращаются в контейнер. Приемник пробы 106 может получать только дробленные частицы угля, потому что приемник пробы 106 двигается между исходными позициями, или другими словами в то время как приемник для пробы 106 находится в движении в промежуточных позициях (фиг.1, 5 и 9). В показанном примере мотор поворотного рычага 108 обеспечивает движение пробоотборочного узла 100 с помощью рычажной передачи 110. Мотор поворотного рычага 108 может быть электрическим, гидравлическим или пневматическим, двигателем внутреннего сгорания или любым другим подходящего типа мотором или устройством. В одном из примеров мотор поворотного рычага 108 является электрическим мотором, имеющим напряжение 220 вольт, мощность 0,5 лошадиных сил с частотой вращения 1425 оборотов в минуту, хотя любой другой подходящий мотор может быть использован. Как показано мотор поворотного рычага 108 управляет червячным редуктором 112, имеющим диапазон передачи 40:1. Применение любого другого подходящего устройства для управления движением пробоотборочного узла 100, включая, но не ограничиваясь линейным приводным механизмом, будет предпочтительным.

В одном из вариантов пробоотборник 10 во время работы извлекает уголь из полностью загруженного вагона, например, значительное количество угля будет поднято по внешней трубе 20 и попадет в сепараторный узел 30. Если весь этот уголь должен быть измельчен в короткое время, как это обычно необходимо при добыче угля, для большинства пробоотборников в таком случае необходимы дробилки большой мощности. Однако в показанном примере пробоотборник 10 дробит только уголь, изъятый из вагона. Только для примера, около 16,67% угля поднимается вверх по трубе и собирается в сепараторном узле 30 и может упасть в дробилку 90, пока оставшиеся около 83,33% угля может быть возвращен в контейнер или штабель, из которого он был изъят. Следовательно, дробилке 90 необходимо дробить только небольшое количество угля в определенный период, и более мелкая дробилка может быть использована, таким образом требуется мощность в 10 лошадиных сил или меньше.

В описанном примере может быть получен измельченный образец угля, который все равно больше, чем необходимо для лабораторных анализов. Таким образом, пробоотборочный узел 100 может быть оборудован для захвата только меньшей окончательной пробы из большего количества раздробленного угля, который падает через отверстия в днище дробилки 94. В одном из примеров пробоотборочный узел 100 осуществляет постоянное движение приемника проб 106. Другими словами, приемник проб 106 постоянно движется назад и вперед через днище дробилки 94 между исходными позициями. В этом случае постоянное движение приемника проб 106 приводит к тому, что приемник проб 106 соберет 1/3 дробленного угля из дробилки 90, попавшего через отверстия в днище дробилки 94. В альтернативном примере, пробоотборочный узел 100 может быть снабжен таймером или другим подходящим устройством для установления различной частоты забора приемником проб 106. Количество времени нахождения приемника проб 106 в одной из исходных позиций может быть различным. Количество угля, собранного приемником проб 106, может быть различным, как и различным может быть время нахождения приемника проб 106 в одной из исходных позиций, таким образом, увеличивая количество времени нахождения приемника проб 106 в одной из исходных позиций можно сократить количество угля, собранного приемником 106.

В одном из режимов работы, пробоотборочный узел 100 удерживает приемник проб 106 в одной из исходных позиций приблизительно три секунды, затем он забирает или «срезает» находящееся под днищем дробилки 94 во время движения приемника проб 106 через среднюю позицию с интервалом в одну секунду или меньше для сбора. Таким образом, отбор частиц угля осуществляется во время всей работы шнека, поэтому проба угля собирается случайным образом от начала до конца.

Это гарантирует представительность пробы, полученной шнеком 12 и собранной для лабораторных анализов. Приемник проб 106 может осуществлять как минимум шесть «вторичных» срезов от каждого погружения шнека 12 в угольный контейнер. Таким образом, правильное количество измельченного угля может быть собрано в приемнике проб 106 в конце процедуры добычи.

В дополнение к отбору проб, осуществляемому пробоотборочным узлом 100 случайным образом, конструкция продольной брус-штанги (не показана) и окон 72а, 72b, 72с может защитить от случайной или преднамеренной системной ошибки оператора системы, в результате которой куски угля попадают в дробилку 90. Приемлемая представительная проба извлеченного пробоотборочным устройством 10 материала может быть получена в приемнике проб 106.

В иллюстрированном примере приемник проб 106 имеет выпускное отверстие 114, расположенное в днище приемника проб 106. В одном из примеров шланг (не показан) может быть присоединен к выпускному отверстию 114. Шланг может быть присоединен к принимающему мешку (не показан) или любому другому контейнеру внутри кабины оператора 142 в различных вариантах расположения. Шланг убирает частицы, собранные внутри приемника 106, в приемный мешок. В одном из примеров шланг использует силу тяжести для перемещения частиц из приемника 106 в приемную сумку без использования вакуума. В другом примере вакуумный источник (не показан) может быть использован для перемещения частиц угля из приемника пробы 106 в и через шланг, хотя это и не является обязательным. В еще одном варианте давление воздуха может быть использовано для перемещения частиц из приемника пробы 106 в приемный мешок. В этом случае проба угля переходит из приемника пробы 106 в приемный мешок без использования конвейерного механизма любого типа. Однако, это понятно, что различного типа приемники для, проб могут быть использованы и что размельченный уголь может быть убран из крепежного приспособления для проб с помощью конвейера, желоба или иным конвейерным способом помимо шланга, использующего силу тяжести, давление воздуха или вакуум.

Как показано на фиг.9 пробоотборник 10 может быть навесной конструкцией, поддерживаемой стрелой в сборе 130 и не требовать какой-либо башенного типа опоры или каркаса, как в существующих пробоотборниках. Фиг.9 изображает прицеп 140, который состоит из кабины оператора 142 и подъемного механизма 144. Подъемный механизм 144 содержит гидравлический подъемник или любое другое подходящее устройство. В изображенном варианте подъемный механизм 144 работает от стрелы в сборе 130, которая состоит из рукава стрелы 132. Рукав стрелы 132 может иметь любой подходящий радиус работы, включая, но не ограничиваясь радиусом в двадцать два фута (22′=6,7 м) и тридцатифутовым радиусом (30′=3,05 м) или любым иным желаемым радиусом работы, включая радиус меньше чем двадцать два фута или большим чем тридцать футов. В данном примере, рукав стрелы 132 соединен с пробоотборником 10 через двухстержневой шарнир 134. Используя стрелу в сборе 130 и подъемный механизм 144 в соединении, пробоотборник 10 может двигаться в вертикальном направлении для того, чтобы подняться выше вагона с углем, а затем опуститься в уголь, загруженный в вагон. В дополнение, рукав стрелы 132 может двигаться в горизонтальном направлении по двадцатидвухфутовому (6,7 м) радиусу, так чтобы из прицепа 140 можно было достать различные точки в вагоне угля.

Это понятно, что устройство для отбора проб может быть установлено на постоянной основе, например такой как строение, или установлено на двигающемся приспособлении. Пробоотборник 10 может быть также смонтирован на бетонных опорах.

Имея изображенные и описанные варианты применения настоящего изобретения, дальнейшая адаптация метода и описанной здесь системы может быть осуществлена с помощью внесения подходящих изменений, используя обычные знания без выхода за границы настоящего изобретения. Некоторые из таких потенциальных изменений были упомянуты, другие являются частью существующих знаний. Например, образцы, модификации, геометрические объекты, материалы, размеры, соотношения, стадии и иное, подобное обсужденному выше, показано, но не является обязательным. Соответственно границы настоящего изобретения должны быть рассмотрены в условиях, что следующие требования понятны и не ограничивают детали структуры и работы, изображенные и описанные в спецификации и чертежах.

Группа изобретений относится к вариантам устройства для отбора проб материалов и способу отбора проб. Устройство содержит шнек, имеющий лопасть шнека и ось шнека. Шнек предназначен для извлечения материала из контейнера для получения первичной пробы материала. Устройство также содержит первый мотор, механически связанный с осью шнека, предназначенный для вращения шнека, и вращающуюся трубу в сборе. Вращающаяся труба состоит из внешней трубы, предназначенной для размещения как минимум части шнека. Внешняя труба позволяет шнеку вращаться внутри внешней трубы и имеет нижнюю часть, предназначенную для вращения. Устройство включает также второй мотор, механически связанный с нижней частью внешней трубы и предназначенный для вращения нижней части внешней трубы. Способ заключается в том, что осуществляют одновременное вращение шнека в первом направлении и вращение нижней части внешней трубы во втором направлении, причем первое направление противоположно второму. Затем производят погружение пробоотборочного устройства в материал с помощью вращения шнека и внешней трубы и извлечение пробы материала из материала. При этом проба поднимается шнеком вверх по внешней трубе. Достигаемый при этом технический результат заключается в увеличении скорости отбора проб. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для отбора проб материалов, содержащее:
шнек, имеющий лопасть шнека и ось шнека, шнек предназначен для извлечения материала из контейнера для получения первичной пробы материала;
первый мотор, механически связанный с осью шнека, первый мотор предназначен для вращения шнека; и
вращающуюся трубу в сборе, которая состоит из внешней трубы, предназначенной для размещения как минимум части шнека, внешняя труба позволяет шнеку вращаться внутри внешней трубы, внешняя труба имеет нижнюю часть, нижняя часть предназначена для вращения, и второго мотора, механически связанного с нижней частью внешней трубы, второй мотор предназначен для вращения нижней части внешней трубы.

2. Устройство по п.1, в котором внешняя труба имеет верхнюю часть, причем верхняя часть выполнена неподвижной.

3. Устройство по п.1, в котором внешняя труба имеет наконечник долота, наконечник долота располагается на нижнем конце нижней части внешней трубы, наконечник долота имеет нижний край и, по крайней мере, один зуб, где, по крайней мере, один зуб выступает ниже нижнего края, при этом, по крайней мере, один зуб облегчает движение устройства через материал.

4. Устройство по п.3, в котором наконечник долота является неотъемлемой частью нижней части внешней трубы.

5. Устройство по п.3, в котором наконечник долота имеет прерывистый компонент, в котором наконечник долота гибко прикрепляется к нижней части внешней трубы.

6. Устройство по п.1, в котором второй мотор предназначен для вращения нижней части внешней трубы в различных направлениях.

7. Устройство по п.1, в котором первый мотор предназначен для вращения шнека в первом направлении, второй мотор предназначен для вращение нижней части внешней трубы во втором направлении, где первое направление полностью противоположно второму, а вращение шнека в первом направлении и вращение нижней части внешней трубы по второму направлению происходит одновременно.

8. Устройство по п.7, в котором второй мотор предназначен для осуществления вращения нижней части трубы в первом направлении.

9. Устройство по п.1, в котором вращающаяся труба в сборе состоит из: первого редуктора, механически связанного со вторым мотором; и поворотного подшипника, связанного с периферийным редуктором, периферийный редуктор механически связан с первым редуктором, поворотный подшипник механически связан с нижней частью внешней трубы, где вращение производится вторым мотором, который соединяет нижнюю часть внешней трубы через первый редуктор, периферийный редуктор и поворотный подшипник.

10. Устройство по п.1, в котором первичная проба материала поднимается шнеком по внешней трубе, в котором внешняя труба имеет отверстие, через которое двигается первичная проба материала, при этом в устройство также входят:
встроенный сепаратор для материала, предназначенный для деления первичной пробы материала, полученной через отверстия внешней трубы, сепаратор для материала имеет первое окно, через которое проходит часть упомянутой выше первичной пробы, при этом образуется вторичная проба материала, которая из-за силы тяжести автоматически проходит через первое окно; сепаратор для материала имеет второе окно, связанное со спусковым желобом, открывающимся в нижней части, через которое, используя силу тяжести, автоматически проходит оставшаяся часть первичной пробы материала;
дробилка для материала, предназначенная для измельчения вторичной пробы материала, проходящей через первое окно, до размера, достаточного для анализов, при этом образуется дробленая проба материала; дробилка для материала имеет как минимум одно выходное отверстие; и
коллектор для материала, предназначенный для сбора для анализов измельченного материала пробы, полученного как минимум из одного отверстия дробилки для материала.

11. Устройство для отбора проб, содержащее:
шнек, имеющий лопасть шнека и ось шнека, причем шнек предназначен для извлечения угля из контейнера и выполнен с возможностью вращения; и вращающейся трубы в сборе, состоящей из внешней трубы, предназначенной для размещения лопасти шнека и как минимум части оси шнека, внешняя труба предназначена для размещения как минимум части шнека, внешняя труба позволяет шнеку вращаться внутри внешней трубы, внешняя труба имеет нижнюю часть, нижняя часть выполнена с возможностью вращения; шнек и нижняя часть внешней трубы вращаются одновременно в противоположных направлениях.

12. Устройство по п.11, в котором внешняя труба имеет верхнюю часть, которая выполнена неподвижной.

13. Устройство по п.11, в котором шнек и нижняя часть внешней трубы выполнены с возможностью вращения в одном и том же направлении.

14. Устройство по п.11, в котором шнек вращается независимо от нижней части внешней трубы, шнек может вращаться, в то время как нижняя часть внешней трубы остается неподвижной и нижняя часть внешней трубы может вращаться пока шнек остается неподвижным.

15. Устройство по п.11, в котором внешняя поверхность трубы имеет форму протяженного цилиндра.

16. Устройство по п.11, в котором внешняя труба имеет наружную поверхность, имеющую внешние элементы по всей поверхности для облегчения движения устройства через уголь.

17. Устройство по п.16, в котором выбираются внешние элементы из группы, состоящей из зубьев, спиралей, выступов и утолщений.

18. Устройство по п.11, в котором внешняя труба имеет наконечник долота, установленного в нижнем конце нижней части внешней трубы; наконечник долота имеет внешнюю поверхность и множество внутренних элементов, касающихся внешней поверхности наконечника долота, связанных с облегчением движения устройства через уголь.

19. Устройство по п.18, элементы которого могут быть выбраны из группы, состоящей из зубьев, спиралей, выступов и утолщений.

20. Способ отбора проб, включающий следующие этапы:
- использование устройства для отбора проб, состоящее из:
шнека, предназначенного для извлечения материала из контейнера и выполненного с возможностью вращения; и
вращающейся трубы в сборе, при этом вращающаяся труба в сборе состоит из:
внешней трубы для размещения как минимум части шнека и позволяющей шнеку вращаться внутри внешней трубы, где внешняя труба состоит из:
верхней части, выполненной неподвижной, и
нижней части, выполненной с возможностью вращения;
- одновременное вращение шнека в первом направлении и вращение нижней части внешней трубы во втором направлении, причем первое направление противоположно второму; и
- погружение пробоотборочного устройства в материал с помощью вращения шнека и внешней трубы;
- извлечение пробы материала из материала, при этом проба поднимается шнеком вверх по внешней трубе.