風動力清掃器的設計與現場應用

張俊平

(山西焦煤集團有限責任公司 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一個非常重要的輔助設備，廣泛用于煤炭生產企業。其作用是在輸送機作業過程中，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，保證選煤生產順利開展。

屯蘭選煤廠生產系統共有32臺帶式帶輸送機，分別擔負著原煤貯存與產品配裝運輸任務。這些帶式輸送機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，導致帶式輸送機安全隱患大，維護、檢修成本高。目前，國內已有對超聲波、熱氣流射線、磁力等清掃技術進行的研究，但是限于使用位置和生產成本的制約，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膠帶和運輸機構結構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

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

(1)刮板式清掃器結構非常簡單，制造和使用均很方便，一般采用硬質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，如果不能及時清除，則會影響彈性體的壓緊作用，進而影響清掃效果。如果彈性體使用時間過長，則會產生橡膠老化、彈性減退、開膠、脫落等現象，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，硬質合金刮刀很容易割傷膠帶[3]。

(2)刷式清掃器主要結構部件為轉刷，它由滾子和線束組成，可采用主動滾筒驅動，也可選用單獨的驅動裝置[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。當線束按螺旋線形排列時，可以減輕被清掃物對轉刷的污染，并有利于清掃物的排出。

(3)螺旋式清掃器的轉動部分為螺旋狀刮刀，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物遺漏問題，且刮刀制造工藝較為復雜[5]。

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

2 風動力清掃器的設計

選煤廠帶式輸送機輸送的物料(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，導致其磨損加快，甚至造成托輥停轉，直至報廢；重則致使下側膠帶打滑和跑偏，進而使膠帶故障率增加[7]。

2.1 設計思路

根據常見膠帶清掃器性能，結合屯蘭選煤廠生產需要，設計出一種風動力清掃器，結構如圖1所示。

圖1 風動力清掃器結構示意圖

該清掃器由兩根并聯的導氣管組成，導氣管自身預留有許多切向風嘴；切向風嘴由兩片彈性板組成，布置在膠帶下方。當氣流通過風嘴噴出時，在空氣動力效應下，彈性板產生高頻振動，膠帶表面的粘結物隨氣流被抽風機抽起。該裝置對水分較少的粉狀物料和細粒濕煤清掃效果較好，但被清掃段需要設置密封和除塵裝置[8]。

2.2 實施方案

以寬度1 000 mm的膠帶風動力清掃器為例，詳細說明其實施方案：①截取長度為800 mm、φ20 mm的無縫鋼管一段(具體長度根據需要確定)，并沿軸向均勻鉆出20個φ2 mm的圓形氣嘴；②為帶式輸送機的機架安裝清掃管固定支架，為了方便調節吹風角度，選用頂絲固定方式；③在清掃管與導風管連接處安裝操作閥，便于裝置啟停與調節風量；④在清掃器的落料點安裝集料槽，并將粘性物料引至料倉；⑤調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、風量為1 500 L/min的空氣壓縮機或鼓風機作為風動力清掃器的供風設備；⑦通過φ25 mm的無縫鋼管引入吹風。風動力清掃器安裝在帶式輸送機的卸料滾筒與下膠帶切點的下側，具體位置如圖2所示。

圖2 風動力清掃器安裝示意圖

氣嘴數量需要根據鋼管長度確定，以氣嘴φ2 mm、進風管道φ20 mm為例，按照出風管的截面面積不大于進風管的截面面積計算，氣嘴數量為100個。

2.3 技術特點

與傳統的刮刀清掃器相比，風動力清掃器有以下技術特點：①無需刮刀裝置，且沒有高強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，為正常生產的順利進行提供了保障；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，工人作業環境得到改善，且勞動強度降低。

3 應用效果

在風動力清掃器投入運行后，能夠對膠帶工作面實時清掃，之前更換清掃器刮刀所需的材料投入得以節省，且徹底避免了膠帶被割傷事故的發生，同時粘性物料積聚并腐蝕托輥軸承的現象降低。經統計，在風動力清掃器投入運行后，托輥使用壽命延長1.50倍以上；由粘性物料引發的下膠帶打滑、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的煤泥帶式輸送機為例，每年可節約膠帶維修費用2萬元，而單臺風動力清掃器的材料、安裝成本為2萬元，性價比很高。對于有條件采用風源共享方式的帶式輸送機風動力清掃器，可省去專用風源設備的采購投入，產出效益更加可觀[9]。

4 結語

選煤廠選用的膠帶清掃器常存在選型不合理、安裝不正確及維護力度不夠等問題，導致清掃器清理效果不佳。生產實踐中要結合粘附物料和運輸設備的特點，將多種清掃器的優點結合，進而選擇合理的清掃裝置。特別是運輸濕粘的細粒煤時，要充分考慮物料的粘濕特點，選擇合適的清掃裝置，并做好清掃裝置的日常維護與保養工作，以保證帶式輸送機的安全、經濟運行和環境衛生、人員健康。

參考文獻：

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

[2] 毛 君.煤礦固定機械及運輸設備[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

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

[4] 王曉鳴，趙健澤.采煤概論[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

[5] 譚慶昌，趙洪志.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2004.

[6] 曹玉平,閻祥安.液壓傳動與控制[M].天津:天津大學出版社,2003.

[7] 張文芳,段志強,邊會杰.帶式輸送機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中的應用[J].科技信息,2008(27):334.

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