[发明专利]三批次煤炭装载系统和方法

说明书

本发明总的来说涉及一种用于将煤碳或其他颗粒材料装载到运动列车的火车车厢中的精确装载系统，特别涉及一种多批次系统和方法，它能够以更小的设备成本也就是更廉价地获得可接受的高装载率。

出于经济原因，很希望将火车车厢精确地装载到与各个车厢的各自最大承重能力非常接近的目标重量。火车车厢超载是不希望的，因为这可能造成设备损坏。而未满载也是不希望的，因为火车车厢的能力没有充分发挥出来，可能导致经济上的浪费。

如Campbell等人的美国专利第4,629,392所述，用于向火车车厢装载煤碳的一般已知装载系统包括一个位于相对较小的称重仓上方的相对较大的缓冲仓。缓冲仓下方是一个受控的加料门，用于从缓冲仓向称重仓装载多批煤碳。称重仓被装载单元机械支撑，这样就能检测称重仓和其中包含的煤碳的重量。称重仓下方是一个受控的卸料门，用于当火车车厢经过时，通过装载斜槽将煤碳从称重仓排出到火车车厢内。缓冲仓由一个传输系统供应，所述传输系统基本上以与运动列车的连续火车车厢的平均装载速率相应的传输速率连续运行，同时列车则穿过装载系统的下方，所述运动列车在诸如每小时1/2英里到1英里(0.8km/hr到1.6km/hr)的速度下运行。

在已知的一般煤碳装载系统工作过程中，加料门打开以从缓冲仓向称重仓装载一批煤碳，所述煤碳的重量等于要装载到各个火车车厢中的装载煤碳的目标重量，从而形成一批称重煤碳。然后，随着火车车厢到达称重仓和装载斜槽下方的适当位置，卸料门打开，开始从称重仓向火车车厢倾卸那批称重的煤碳。理想的是，煤碳连续流进火车车厢，从前部到后部将每一火车车厢均匀充满。

作为例子，已知的一般装载系统在每小时6,000吨(每小时5,400公吨)的速率下对移动的列车装载。为了对具有120吨(109公吨)的承载能力的火车车厢装载，可以采用130吨(118公吨)的称重仓和300吨(272公吨)的缓冲仓。这样，当火车车厢通过装载系统下方时，缓冲仓的承载能力足以以连续批次的煤碳可靠和快速地加满称重仓，而从不变空。向缓冲仓供应煤碳的传送带在列车装载时连续运行，并在每小时诸如6,000吨(每小时5,400公吨)的速率下传送煤碳。

为了减小缓冲仓和称重仓的储存能力及其尺寸和费用，以前已经采用了两批次和四批次装载系统。在两批次系统中，随着每一火车车厢经过装载系统下方，第一批煤碳从称重仓中倾卸。在称重仓卸空后而煤碳还从卸载斜槽流出时，称重仓从缓冲仓再次装载，以形成第二批次。接着第二批次倾卸到相同的火车车厢中。加到特定重量的第二批次煤碳的装载精度决定了火车车厢的装载精度。在四批次系统中，随着每一火车车厢经过装载系统下方，除了最初的批次以外，称重仓重新装载3次。加到特定重量的第四批次煤碳的装载精度决定了火车车厢的装载精度。

但是，已知的多批次煤碳装载系统遇到了大大降低装载率的问题。例如，两批次系统可具有在每小时3,000吨(每小时2,700公吨)速率下的装载能力，而四批次系统仅具有在每小时2,000吨(每小时1,800公吨)速率下的装载能力。多批次系统受多种因素的限制，包括以连续的批次加满称重仓而不会中断从卸载斜槽流入每一火车车厢中的连续煤碳流的所需时间的限制。

这样，就需要装载系统能够在列车以一恒定速率移动时均匀地在每一火车车厢中装载全部需要量的煤碳。这一需要特别限制了多批次装载系统，该系统必须能够在流入火车车厢的煤碳流中不产生间隙的情况下形成和称量连续批次的煤碳。对于两批次系统，很难在火车车厢移动时根据所需批量的大小足够快地形成第二批次煤碳，以避免在流入火车车厢的煤碳流中产生间隙，这是因为第二批次要非常精确地建立。通常，对于多批次装载系统，随着最终批次的尺寸增加，装载率以及列车速度降低，因为需要更多的时间精确地形成所述批量，这将在下文描述。但是，对于四批次系统的限制是列车速度不可能恒定，因为较少的第一批次煤碳足以填满火车车厢的前部，这就可能在第二批的煤碳的形成和卸料时，必须使列车放慢或停下。

因此，为了减少所需设备的尺寸和费用，就需要有一个装载系统，它能够实现多批次装载，并能够获得与单批次系统接近的装载速率。

本发明的实施例采用了三批次方法。有些意外的是，在快速、精确火车车厢装载系统的详细动力检测期间，发现通过选用适当批量以及货舱尺寸，采用本发明的三批次系统能够获得明显高于两批次或四批次系统的装载率，甚至接近于单批次系统，但是与单批次系统或两批次系统相比，设备的费用更低。在构成经济有效的三批次装载系统时要考虑选择货舱尺寸和多种因素，下文将详细描述。