電磁管道運輸系統用輸送管道單元的製作方法
2023-12-05 03:45:01
專利名稱：電磁管道運輸系統用輸送管道單元的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於利用電磁管道對煤炭、礦石等物料進行運輸的技術領域， 具體的涉及一種能夠在保證運礦車平穩運行、易於控制的電磁管道運輸系統用 輸送管道。
背景技術：
根據世界煤炭研究所估計，煤炭費用的70%為運輸費用。每年全世界從礦山 運到集散地的卡車運輸費用估計至少為80億美元。我國是最大產煤國，每年煤 炭生產產量約為20億噸，佔全球煤產量的五分之二。由於中國石油資源匱乏， 佔一次能源消費比重高達2/3以上的煤炭是中國能源的基礎，而工業布局與煤炭 資源的錯位，又要求北煤南運、西煤東運。另外中國煤炭運輸主要依靠鐵路、 公路、沿海和內河水運。鐵路是煤炭運輸的最主要方式，中國現有鐵路總長為 7.66萬公裡，是煤炭運輸最主要的通道，承擔了 75%的煤炭總運量，儘管煤炭 運量已佔鐵路貨運量的45%以上，仍然不能滿足煤炭運輸需求，而鐵路線路的增 長不可能在短期有所突破，因此這一矛盾難以迅速解決；公路運煤則以短距離 運輸為主，近幾年隨著鐵路運力的緊張，公路運煤量呈快速增加的勢頭。貨車 作為內陸煤炭運輸的主要工具，需要大量的柴油燃料，隨著石油供求關係的制 約，也成為能源經濟發展的制約。
綜上所述，目前中國煤炭運輸技術、承載量以及運輸管理對經濟社會的 影響主要有四個方面 一是成本增加造成電力成本增加；二是運力不足制約 了產煤區生產能力發揮，容易造成短期煤炭供應緊張；三是煤炭運輸安全管 理任務緊迫，四是汙染嚴重。開發高效、經濟、節能和環保型煤炭交通運輸 工具，大幅提升煤炭運輸能力，已經成為加快我國能源建設、促進國民經濟 快速增長的必須條件。
可見，目前運輸方式中，採用卡車運輸煤炭將使用大量昂貴的柴油燃料， 不但能效低，價格昂貴，而且會對當地造成汙染。卡車還要對卡車以及公路基 礎設施進行大量的維護。採用鐵軌運輸煤炭在多山地區要求建立迂迴路線，並
且在路軌附近500米之內具有不可開採礦山的限制，從而大大地限制了煤炭的 開採量。採用水煤炭泥漿管道運輸煤炭通常會產生嚴重的環境問題，因為不但 要泵取運送地域的地下水，還要在運送終點處理泥漿水。其它可能的運礦車管 道，例如氣動管道，相對於電磁管道，具有高能耗要求以及有限的生產量。
稀土永磁直線同步電機輸運管道技術及其產業化，是近年來國際交通運 輸產業前沿技術之一，是交通運輸產業中高技術領域裡具有前瞻性、先導性和 探索性的重大技術，是未來交通運輸產業高技術更新換代和新興產業發展的一 個重要基礎，是國家交通運輸產業高技術創新能力的一種體現。上世紀90年代， 美國磁懸浮飛機技術公司在進行磁懸浮飛機(Magplane)研發時，同時開展了 磁管道運輸系統的研發，並於2000年在美國佛羅裡達州IMC-Global磷礦建造了 一條275公尺，直徑為61公分的磷礦磁管道運輸示範線，磁管道運輸示範線用 以和傳統交通工具在投資成本、運行成本、環境影響、能源消耗等方面進行比 較評估。該次管道運輸系統採用前後各裝設的4個定向滑行輪的運礦車，並採 用玻璃鋼纖維管作為輸送管道，輸送管道外設置線性直流電機線圈，運礦車通 過定向滑行輪架在輸送管道移動，實現物料的輸送。由於該磁管道輸送系統僅 為實驗評估項目，而且在輸送管道和運礦車的設計上尚存在諸多缺陷，因此無 法達到商業化應用的需要，而且可操作性差。
該處於研發階段的運礦車採用滾動滑行的方式在輸送管道內運行，車體重 量和運載物料的重量由運礦車前、後端設置的滑輪組件承擔，這使得輸送管道 內壁所承受的壓力和摩擦力較大，極容易造成輸送管道和定向滑行輪的損壞， 從而影響整個輸送系統的運行。同時由於採用該電磁管道進行輸送的是顆粒物 料，即使運礦車封閉性能良好，仍然無法避免物料的撒落，撒落的物料為集中 在輸送管道的底部，而輸送管道底部位置正是運礦車的前後滑行輪的最大壓力 接觸面，撒落的物料對運礦車的運行產生較大的阻力，這一方面致使需要的線 性同步電機線圈提供更大的推力，另一方面過多的撒落物料會導致運礦車發生 停車故障，還會對輸送管道和運礦車造成損壞。
另外現有的輸送管道多為現場根據輸送地形條件進行安裝製作， 一段輸送 管道的長度長短不一，這使得輸送管道在維修或處理事故時很難進行快捷的處 理，同時輸送管道在事後進行對接安裝非常麻煩，而且安裝精度較差，很難實 現低成本高效率的商業化運營。再者，由於該輸送管道內沒有運礦車旋轉方向 的限位機構，運礦車在輸送管道內會發生無法預測的旋轉，影響運礦車的運行 穩定性和可操控性。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種運行穩定性和可靠性能高、消耗的電磁力小， 能夠保證運礦車的運行平穩，易於實現運礦車的良好控制，運送過程幾乎不受 撒落物料影響的電磁管道運輸系統用輸送管道。它可以採用工廠化製造和生產， 並保證現場安裝或維修後安裝的精準性，能夠滿足時速快、運行平穩，易於實 現自動控制且成本低的商業化運行條件的要求。解決了現有電磁管道運輸系統 無法適用於低成本和高效的商業化運營，且輸送管道容易損壞和難於維修的問 題。
為實現上述發明目的，本實用新型採用的技術方案如下-
一種電磁管道運輸系統用輸送管道單元，包括筒形輸送管道主體，其特徵 在於所述輸送管道內壁設置運礦車的車輪懸掛軌道，其內壁還設置線性同步電 機繞組線圈，所述輸送管道內壁左右兩側固定設置滑軌。
具體的講，所述輸送管道的主體為一段平直筒形管體，所述管體的兩端分
別設置相互配合的對接埠，所述輸送管道的長度為3-8米。
所述車輪懸掛軌道為平放的工字形鋼梁，鋼梁的縱梁兩側的下端橫梁形成 運礦車的懸掛車輪運行軌道。
所述工字形鋼梁的上端面設置有固定螺栓孔，固定螺栓孔沿工字形鋼梁的 長度方向分布設置，所述工字形鋼梁通過該固定螺栓孔與輸送管道的內壁固定。
所述輸送管道的車輪懸掛軌道的左右兩側內壁下方分別對稱固定滑軌，所 述兩滑軌為沿輸送管道壁延伸的金屬杆。
所述車輪懸掛軌道和滑軌均沿輸送管道的長度方向延伸設置，所述滑軌與 車輪懸掛軌道間的位置在輸送管道的長度方向上保持一致。
所述輸送管道內壁還設置線性同步電機繞組線圈，該線性同步電機繞組線 圈為固定設置在輸送管道內壁的三相線圈繞組，所述同步電機繞組線圈包括兩 沿輸送管道長度方向設置的非金屬支撐管，三相線圈繞組纏繞在兩非金屬支撐 管間，每相線圈繞組為單根電纜來回多次繞制結構，非金屬支撐管起到支撐繞 組防止線圈過度彎曲的作用，每相線圈繞組的兩端頭穿過輸送管道壁並位於輸 送管道外部；所述兩非金屬支撐管間的線圈繞組與輸送管道內壁間設置有沿輸 送管道程度方向放置的非金屬支撐梁。
所述線性同步電機繞組線圈外包覆有表面光滑的殼體，線性同步電機繞組 線圈位於該殼體和輸送管道內壁之間。
所述線性同步電機繞組線圈間隔一定距離分布在輸送管道的內壁間，所述
車輪懸掛系統與線性同步電機繞組線圈沿輸送管道內壁相對設置，所述滑軌由 位於車輪懸掛系統左右兩側的兩道滑軌組成，兩道滑軌與車輪懸掛系統和線性 同步電機繞組線圈間的位置固定。
所述輸送管道主體為沙石水泥管或者高分子複合材料管體，所述輸送管道 外設置線性同步電機繞組線圈的接線盒。
該電磁管道運輸系統用輸送管道單元採用車輪懸掛軌道，可將運礦車通過 車輪組件懸掛在輸送管道內，實現低摩擦係數和可操控性運行，運礦車不再由 輸送管道的底部進行支撐，而是通過運礦車兩端上部設置的懸掛車輪，將整個 運礦車懸掛在輸送管道內。通過在車輪懸掛軌道兩側的輸送管道內壁分別設置 滑軌，可以更好的控制運礦車在彎道或者高速運行下的掌控性能，使運礦車的 整體浮行在輸送管道的底部上方，不再與運輸管道的底部接觸，這樣即使輸送 管道內存在一些撒落物料，也不會對整個物料的運送造成任何不利影響，有力 保證了該運輸系統的良好運行。
輸送管道單元採用模塊化設計，其主體為一定長度的平直筒形，其兩端分 別設置相互配合的對接埠，這樣可以實現輸送管道單元的工廠化生生產，保 證車輪懸掛軌道和滑軌安裝的精準度和連續順暢對接，另外在現場使用過程中 需要拆開輸送管道對運礦車和輸送管道進行處理時更加方便快捷。該輸送管道 單元所採用的車輪懸掛軌道最佳採用工字形鋼梁，工字形鋼梁沿輸送管道長度 方向固定設置，其縱梁兩側的下端橫梁形成運礦車的懸掛車輪運行軌道能夠保 證運礦車車輪懸掛的穩定性。在對於彎曲的輸送管道線路進行安裝時，可將多
根平直筒形輸送管道單元對接，如果輸送管道的長度在6米左右，其對接角度 可為5度左右，實現輸送管道的平穩彎曲。
另外輸送管道內的車輪懸掛軌道、兩個滑軌和線性同步電機繞組線圈的相 對設置位置最好是固定的，這樣可以採用永磁體陣列與車輪和滑輪間位置固定 的運礦車，保證運礦車運行過程中永磁體陣列與線性同步電機繞組線圈間的高 效驅動， 一般輸送管道的車輪懸掛軌道位於輸送管道內壁的頂部，兩個滑軌對 稱設置在輸送管道內壁的左右兩側，線性同步電機繞組線圈設置在輸送管道內 壁的底部，在彎道或者需要解決運礦車運行離心力的情況下，可以按最佳的運 礦車懸掛位置進行設置，在該情況下三者之間的相對位置仍然保持不變。
本實用新型的有益效果在於，該電磁管道運輸系統用輸送管道單元運行穩 定性和可靠性能高、消耗的電磁力小，能夠保證運礦車的運行平穩，易於實現 運礦車的良好控制，運送過程幾乎不受撒落物料影響。它可以採用工廠化製造
和生產，並保證現場安裝或維修後安裝的精準性，能夠滿足時速快、運行平穩， 易於實現自動控制且成本低的商業化運行條件的要求。解決了現有電磁管道運 輸系統無法適用於低成本和高效的商業化運營，且輸送管道容易損壞和難於維 修的問題。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的闡述。
圖1是本實用新型中輸送管道的主體結構示意圖； 圖2是
圖1的A^A向結構剖視圖。
具體實施方式
如
圖1和圖2所示，該電磁管道運輸系統用輸送管道單元的主體為一段平 直筒形管體l，管體的兩端分別設置相互配合的對接埠3和3'，輸送管道的長 度為6.25米。輸送管道主體為沙石水泥管結構，輸送管道外壁設置線性同步電 機繞組線圈的接線盒ll。
輸送管道內壁的頂部設置運礦車的車輪懸掛軌道4，輸送管道內壁左右兩側 固定設置滑軌6。車輪懸掛軌道為平放的工字形鋼梁，鋼梁的縱梁兩側的下端橫 梁5形成運礦車的懸掛車輪運行軌道，工字形鋼梁的上端面設置有固定螺栓孔， 固定螺栓孔沿工字形鋼梁的長度方向分布設置，工字形鋼梁通過該固定螺栓孔 與輸送管道的內壁用螺栓2固定。輸送管道的車輪懸掛軌道的左右兩側內壁上 分別對稱固定滑軌，所述兩滑軌為沿輸送管道壁延伸的金屬杆。車輪懸掛軌道 和滑軌均沿輸送管道的長度方向延伸設置。
輸送管道內壁的底部設置線性同步電機繞組線圈，該線性同步電機繞組線 圈為固定設置在輸送管道內壁的三相線圈繞組，同步電機繞組線圈包括兩沿輸 送管道長度方向設置的非金屬支撐管8，三相線圈繞組纏繞在兩非金屬支撐管 間，每相線圈繞組為單根電纜7來回多次繞制結構，每相線圈繞組的兩端頭穿 過輸送管道壁並位於輸送管道外部；兩非金屬支撐管的線圈繞組與輸送管道內 壁間設置有沿輸送管道長度方向放置的非金屬支撐梁9。線性同步電機繞組線圈 外包覆有表面光滑的殼體10，線性同步電機繞組線圈位於該殼體和輸送管道內 壁之間。線性同步電機繞組線圈間隔一定距離分布在輸送管道的內壁間，車輪 懸掛系統與線性同步電機繞組線圈沿輸送管道內壁相對設置，滑軌由位於車輪 懸掛系統左右兩側的兩道滑軌組成，兩道滑軌與車輪懸掛系統和線性同步電機
繞組線圈間的位置固定。
該輸送管道在運輸作業過程中，可能會存在線性同步電機繞組線圈的熱擴
散問題，經過實驗表明，在平坦或者5度、IO左右坡度情況下，線性同步電機 繞組線圈可採用鋁導線，在30度左右坡度情況下，線性同步電機繞組線圈需要 採用銅導線來保證線圈處於合理的運行溫度。在運礦車的物料運載艙直徑為60 釐米，裝載量為270公斤左右的情況下，每相線圈繞組的單根導線繞制和迴繞5 次組成一個單相線圈，單相線圈繞組在非金屬圓管上的繞制長度為6米。三相 制線圈繞組是在該6米繞制長度內分別繞制形成的。通過在輸送管道壁上開設 小孔將三項繞組線圈的斷頭連接到輸送管道外部以保證線性同步電機繞組線圈 的電連接的穩定性，並降低維護難度，同時該設計可以實現防爆功能，因為在 運輸煤炭時，管道內的空氣含有大量的煤屑粉塵。
經實驗表明，該輸送管道能夠滿足運礦車高到60公裡/小時時速的平穩運 行，運行噪音低，摩擦係數小，並滿足電磁管道物料輸送的各項商業化運營要 求。
權利要求1.一種電磁管道運輸系統用輸送管道單元，包括筒形輸送管道主體，其特徵在於所述輸送管道內壁設置運礦車的車輪懸掛軌道，所述輸送管道內壁左右兩側固定設置滑軌。
2. 根據權利要求l所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於所述輸送管道的主體為一段平直筒形管體，所述管體的兩端分別設置相互配合的對接埠，所述輸送管道的長度為3-8米。
3. 根據權利要求l所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述車輪懸掛軌道為平放的工字形鋼梁，鋼梁的縱梁兩側的下端橫梁形成運礦 車的懸掛車輪運行軌道。
4. 根據權利要求3所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述工字形鋼梁的上端面設置有固定螺栓孔，固定螺栓孔沿工字形鋼梁的長度 方向分布設置，所述工字形鋼梁通過該固定螺栓孔與輸送管道的內壁固定。
5. 根據權利要求l所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述輸送管道的車輪懸掛軌道的左右兩側內壁下方分別對稱固定滑軌，所述兩 滑軌為沿輸送管道壁延伸的金屬杆。
6. 根據權利要求l所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述車輪懸掛軌道和滑軌均沿輸送管道的長度方向延伸設置，所述滑軌與車輪 懸掛軌道間的位置在輸送管道的長度方向上保持一致。
7. 根據權利要求l所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述輸送管道內壁還設置線性同步電機繞組線圈，該線性同步電機繞組線圈為 固定設置在輸送管道內壁的三相線圈繞組，所述同步電機繞組線圈包括兩沿輸 送管道長度方向設置的非金屬支撐管，三相線圈繞組纏繞在兩非金屬支撐管間， 每相線圈繞組為單根電纜來回多次繞制結構，非金屬支撐管起到支撐繞組防止 線圈過度彎曲的作用，每相線圈繞組的兩端頭穿過輸送管道壁並位於輸送管道 外部；所述兩非金屬支撐管間的線圈繞組與輸送管道內壁間設置有沿輸送管道 程度方向放置的非金屬支撐梁。
8. 根據權利要求7所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述線性同步電機繞組線圈外包覆有表面光滑的殼體，線性同步電機繞組線圈 位於該殼體和輸送管道內壁之間。
9. 根據權利要求7所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在於 所述線性同步電機繞組線圈間隔一定距離分布在輸送管道的內壁間，所述車輪 懸掛系統與線性同步電機繞組線圈沿輸送管道內壁相對設置，所述滑軌由位於 車輪懸掛系統左右兩側的兩道滑軌組成，兩道滑軌與車輪懸掛系統和線性同步 電機繞組線圈間的位置固定。
10. 根據權利要求7所述的電磁管道運輸系統用輸送管道單元，其特徵在 於所述輸送管道主體為沙石水泥管或者高分子複合材料管體，所述輸送管道外 設置線性同步電機繞組線圈的接線盒。
專利摘要一種電磁管道運輸系統用輸送管道單元，包括筒形輸送管道主體，其特徵在於所述輸送管道內壁設置運礦車的車輪懸掛軌道，所述輸送管道內壁左右兩側固定設置滑軌。該電磁管道運輸系統用輸送管道單元運行穩定性和可靠性能高、消耗的電磁力小，能夠保證運礦車的運行平穩，易於實現運礦車的良好控制，運送過程幾乎不受撒落物料影響。它可以採用工廠化製造和生產，並保證現場安裝或維修後安裝的精準性，能夠滿足時速快、運行平穩，易於實現自動控制且成本低的商業化運行條件的要求。解決了現有電磁管道運輸系統無法適用於低成本和高效的商業化運營，且輸送管道容易損壞和難於維修的問題。
文檔編號E01B25/00GK201176338SQ20082010737
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月10日 優先權日2008年4月10日
發明者唐納德·布魯斯·蒙哥馬利, 方家榮, 杜賓生 申請人:內蒙古麥格磁投資管理有限公司