一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗论文和设计-祝启斌

全文摘要

一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，包括双曲线漏斗和类椭圆锥形漏斗，双曲线漏斗设置在类椭圆锥形漏斗的上方，双曲线漏斗的下端与类椭圆锥形漏斗的上端连通，类椭圆锥形漏斗的下部由圆形逐渐向矩形过渡，类椭圆锥形漏斗的壁面角度不小于上部漏斗部分的壁面角度的最大值，通过双曲线漏斗和类椭圆锥形漏斗的结构设计，能有效避免类椭圆形双曲线煤仓漏斗内部藏煤情况的发生，进一步保证煤仓放煤作业的正常进行，总之本实用新型具有放煤效率高、煤仓放煤干净和煤仓漏斗不容易堵塞的优点。

主设计要求

1.一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：包括双曲线漏斗和类椭圆锥形漏斗，双曲线漏斗设置在类椭圆锥形漏斗的上方，双曲线漏斗的下端与类椭圆锥形漏斗的上端连通，类椭圆锥形漏斗的下部由圆形逐渐向矩形过渡，所述的类椭圆锥形漏斗的壁面角度不小于上部漏斗部分的壁面角度的最大值。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的双曲线漏斗的双曲线满足公式：

其中：x—双曲线漏斗上任意高度y处的截面半径，mm；

d_{0<\/sub>—双曲线漏斗下口直径，mm；}

k_{1<\/sub>—双曲线漏斗形状系数，k1=1；}

C—等截面收缩率；

y—双曲线漏斗下口至双曲线漏斗上任意一点的高度，mm；

h—双曲线漏斗高度，mm；

D—双曲线漏斗上口直径，mm；

a_{0<\/sub>—双曲线初始角，为x=D\/2时的双曲线漏斗的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角，a_{0<\/sub>为50°～55°；}}

a—双曲线漏斗上任意高度y处，双曲线漏斗的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角。

3.根据权利要求2所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的D为5000mm，d_{0<\/sub>为2160mm，a_{0<\/sub>为50°，对应的h为2500mm。}}

4.根据权利要求3所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的y为0 mm，x为1080 mm，a为78°30 ^{’<\/sup>50^{”<\/sup>。}}

5.根据权利要求3所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的y为500mm，x为1278 mm，a为66°47 ^{’<\/sup>21^{”,<\/sup>。}}

6.根据权利要求3所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的y为1000mm，x为1511 mm，a为63°6 ^{’<\/sup>24^{”<\/sup>。}}

7.根据权利要求3所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的y为1500mm，x为1787 mm，a为59°2 ^{’<\/sup>32^{”,<\/sup>。}}

8.根据权利要求3所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的y为2000mm，x为2114 mm，a为54°38 ^{’<\/sup>44^{”<\/sup>。}}

9.根据权利要求3所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的类椭圆锥形漏斗下端矩形开口的左右长度为1650 mm，类椭圆锥形漏斗下端矩形开口的左右长度为1250 mm，类椭圆锥形漏斗的高度为1255 mm。

10.根据权利要求1所述的一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，其特征在于：所述的双曲线漏斗上口直径与煤仓的净直径相同，双曲线漏斗的上端与煤仓的底部连通。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿开采设备技术领域，尤其涉及一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗。

背景技术

井底煤仓，主要用于井下煤炭的临时贮存，是井下煤炭运至地面过程中的重要中间环节，不仅能运输系统停止工作时保证井下采煤系统仍能正常运行，也能在井下采煤系统停止时，仍然通过运输系统向地面供煤，能起到缓和井下采煤系统和运输系统之间的矛盾的作用。其中直立底煤仓是一种最常用的井底煤仓，传统直立煤仓的底部一般设置有圆锥形的煤仓漏斗，横截面由上而下逐渐缩小，便于煤在煤仓漏斗口闸门打开的情况下能够在煤自重的作用下快速的通过闸门，完成整个放煤过程，但是传统的圆锥形煤仓漏斗在煤颗粒向下流动过程中，每下降一个微小的高度，圆锥形煤仓漏斗内部的煤颗粒为了适应截面收缩的变化就要重新排列，所以当圆锥形煤仓漏斗内部的煤颗粒越接近漏斗口，煤颗粒之间收到挤压力也就越大，同时也更容易发生错动，再加上煤的粘结作用，煤颗粒在向下流动的过程中所受到的摩擦阻力也急剧增大，当这种煤颗粒阻力增大到等于自重作用的垂直静压力时，就会发生煤流中断的现象，使煤形成拱形而导致堵塞煤仓漏斗的情况发生，所以传统的圆锥形煤仓漏斗逐渐被新的煤仓漏斗所代替。

针对传统圆锥形煤仓漏斗的缺点，一种改进了煤仓下口的结构的双曲线煤仓漏斗逐渐得到广泛应用，这种双曲线煤仓漏斗为等截面收缩率，漏斗截面收缩率并不随煤仓漏斗高度的变化而变化，所以煤仓漏斗壁上不同处的倾斜角都在不断的变化，越接近煤仓漏斗口处的煤仓漏斗壁倾角越大，这样的结构设计符合煤的流动规律，煤仓漏斗中煤颗粒向下流动时，截面积虽有所减少，但由于煤仓漏斗壁倾角增加，所以煤颗粒自上而下所受的阻力基本不变，即使煤颗粒到了出口处，所承受的阻力也不大，能够使得煤颗粒在煤仓漏斗中呈现均匀的整体流动，从而导致先入仓的煤优先排出，同时煤仓漏斗内壁也不会挂煤，因此减少了发生堵仓事故的概率，有效的起到了防止煤仓漏斗堵塞的作用。

但是随着煤矿开采技术的不断发展，逐渐发现双曲线煤仓漏斗在煤矿开采的许多方面也具备局限性，如图1和图2所示，首先双曲线煤仓漏斗的放煤口多为矩形，漏斗下口则是该矩形的外包圆，所以实际使用过程中，该矩形的外包圆和矩形的正下方之间存在一定空间的藏煤区域5，很容易使下落的煤颗粒堆积到藏煤区域5内，如果该区域堆积的储煤如果不采取特殊措施进行清理，将会永久藏于此处，不仅会导致仓内储煤放不干净，影响煤仓容积，而且该处藏煤长时间堆积于煤仓漏斗放煤口的上方，会使双曲线漏斗的截面收缩率变大，从而导致储煤向下流动的阻力增加，形成蓬煤，最终发生煤仓堵塞的眼中后果。

尤其是当煤仓采用双放煤口进行放煤时，双曲线煤仓漏斗的局限性被进一步放大，如图3所示，双放煤口的双曲线煤仓漏斗所形成的矩形藏煤区域5的长宽相比于单放煤口的矩形藏煤区域5的长宽较大，虽然其外包圆半径也较大，但两个矩形放煤口在外包圆内实际所占的面积比例却很小，会使煤仓下口产生非常大的永久藏煤区域5，从而严重影响双曲线煤仓漏斗的实际使用效率，很容易导致双曲线煤仓漏斗的堵塞，对煤仓的实际使用是非常不利的，所以急需一种新型双曲线煤仓漏斗，能够克服传统的双曲线煤仓漏斗所存在的问题，保证井底煤仓的正常运行。

实用新型内容

本实用新型提供一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，以解决现存的煤仓漏斗内部容易藏煤、煤仓放煤不干净和煤仓漏斗容易堵塞的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，包括双曲线漏斗和类椭圆锥形漏斗，双曲线漏斗设置在类椭圆锥形漏斗的上方，双曲线漏斗的下端与类椭圆锥形漏斗的上端连通，类椭圆锥形漏斗的下部由圆形逐渐向矩形过渡，类椭圆锥形漏斗的壁面角度不小于上部漏斗部分的壁面角度的最大值。

进一步的，双曲线漏斗的双曲线满足公式：

其中：x—双曲线漏斗上任意高度y处的截面半径，mm；

d_{0<\/sub>—双曲线漏斗下口直径，mm；}

k_{1<\/sub>—双曲线漏斗形状系数，k1＝1；}

C—等截面收缩率；

y—双曲线漏斗下口至双曲线漏斗上任意一点的高度，mm；

h—双曲线漏斗高度，mm；

D—双曲线漏斗上口直径，mm；

a_{0<\/sub>—双曲线初始角，为x＝D\/2时的双曲线漏斗的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角，a_{0<\/sub>为50°～55°。}}

进一步的，D为5000mm，d_{0<\/sub>为2160mm，a_{0<\/sub>为50°，对应的h为2500mm。}}

进一步的，y为0mm，x为1080mm，a_{0<\/sub>为78°30’50”。}

进一步的，y为500mm，x为1278mm，a_{0<\/sub>为66°47’21”。}

进一步的，y为1000mm，x为1511mm，a_{0<\/sub>为63°6’24”。}

进一步的，y为1500mm，x为1787mm，a_{0<\/sub>为59°2’32”。}

进一步的，y为2000mm，x为2114mm，a_{0<\/sub>为54°38’44”。}

进一步的，类椭圆锥形漏斗下端矩形开口的左右长度为1650mm，类椭圆锥形漏斗下端矩形开口的左右长度为1250mm，类椭圆锥形漏斗的高度为1255mm。

进一步的，双曲线漏斗上口直径与煤仓的净直径相同，双曲线漏斗的上端与煤仓的底部连通。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：采用双曲线漏斗与类椭圆锥形漏斗相结合的方法，使煤仓漏斗在放煤过程中不会产生藏煤区域，虽然下部类椭圆锥形漏斗没有采用等截面收缩率，但是由于下部类椭圆锥形漏斗部分的壁面角度不小于上部双曲线漏斗部分的壁面角度的最大值，因此尽可能的减小了漏斗壁面对储煤的支撑作用，另外由于上部双曲线漏斗部分不受藏煤的影响，对仓内储煤向上的支撑作用变小，促使上部储煤对类椭圆锥形漏斗部分储煤向下的压力变大，减小了类椭圆锥形漏斗部分形成蓬煤的可能性，从而达到避免煤仓发生堵仓的目的，总之本实用新型具有放煤效率高、煤仓放煤干净和煤仓漏斗不容易堵塞的优点。

附图说明

图1为传统双曲线煤仓漏斗的示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为传统双放煤口双曲线煤仓漏斗的结构示意图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为双曲线漏斗的计算简图。

图中：1、双曲线漏斗 2、类椭圆锥形漏斗 3、矩形开口 4、煤仓 5、藏煤区域。

具体实施方式

实施例：如图4至图6所示，一种类椭圆形双曲线煤仓漏斗，包括双曲线漏斗1和类椭圆锥形漏斗2，双曲线漏斗1设置在类椭圆形双曲线煤仓漏斗的上部，类椭圆锥形漏斗2设置在类椭圆形双曲线煤仓漏斗的下部，双曲线漏斗1与传统的双曲线煤仓漏斗结构相似，双曲线漏斗1的上端与煤仓4的底部连通，双曲线漏斗1的下端与类椭圆锥形漏斗2的上端连通，本实用新型中的双曲线漏斗1的上下截面均为圆形截面，煤仓4的上下截面也为圆形截面，双曲线漏斗1的上口直径与煤仓4的净直径相同，方便煤仓4内的煤进入双曲线漏斗1的内部。

双曲线漏斗1的双曲线满足公式：

其中：x—双曲线漏斗1上任意高度y处的截面半径，mm；

d_{0<\/sub>—双曲线漏斗1下口直径，mm；}

k_{1<\/sub>—双曲线漏斗1形状系数；}

C—等截面收缩率；

y—双曲线漏斗1下口至双曲线漏斗1上任意一点的高度，mm；

h—双曲线漏斗1高度，mm；

D—双曲线漏斗1上口直径，mm；

a_{0<\/sub>—双曲线初始角，为x＝D\/2时的双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角。}

a—双曲线漏斗1上任意高度y处，双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角。

本实用新型中的双曲线漏斗1为圆形的双曲线漏斗1，所以双曲线漏斗1形状系数的k_{1<\/sub>＝1，a_{0<\/sub>的取值一般在50°～55°内波动，本实施例中a_{0<\/sub>取值为50°。}}}

本实用新型的具体生产过程中，双曲线漏斗1通过以下数据进行制作：双曲线漏斗1上口直径D为2500，双曲线漏斗1下口直径d_{0<\/sub>为2160mm，双曲线漏斗1的高度h为2500；当在距离双曲线漏斗1下口高度y为0mm的位置，双曲线漏斗1的截面半径x为1080mm，双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角a为78°30’50”，当在距离双曲线漏斗1下口高度y为500mm的位置，双曲线漏斗1的截面半径x为1278mm，双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角a为66°47’21’，当在距离双曲线漏斗1下口高度y为1000mm的位置，双曲线漏斗1的截面半径x为1511mm，双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角a为63°6’24”，当在距离双曲线漏斗1下口高度y为1500mm的位置，双曲线漏斗1的截面半径x为1787mm，双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角a为59°2’32”，当在距离双曲线漏斗1下口高度y为2000mm的位置，双曲线漏斗1的截面半径x为2114mm，双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角a为54°38’44”。}

类椭圆锥形漏斗2的上口直径与双曲线漏斗1下口直径相同，类椭圆锥形漏斗2的下部由圆形逐渐向矩形过渡，对应的类椭圆锥形漏斗2的下端开口也为矩形开口3，类椭圆锥形漏斗2的壁面角度不小于上部漏斗部分的壁面角度的最大值，能够减小类椭圆锥形漏斗2的壁面对储煤的支撑作用，方便类椭圆锥形漏斗2内部储煤的下落，同时由于上部的双曲线漏斗1内部没有藏煤，也进一步增加了了上部储煤对类椭圆锥形漏斗2内部的储煤的压力，更降低了椭圆锥形漏斗部分形成蓬煤的可能性，从而最终达到避免煤仓4发生堵仓的目的。本实例中的类椭圆锥形漏斗2的上口直径为2160mm，类椭圆锥形漏斗2的下方矩形开口3的左右宽度为1650mm，类椭圆锥形漏斗2的下方矩形开口3的前后宽度为1250mm，类椭圆锥形漏斗2的高度为1255mm，在类椭圆锥形漏斗2上端开口处，类椭圆锥形漏斗2的侧壁面与水平面在左右方向上的夹角为78°30’50”，大于双曲线漏斗1的下端开口处双曲线漏斗1的侧壁曲线与水平面在左右方向上的夹角，能够有效促进双曲线漏斗1内的储煤通过类椭圆锥形漏斗2。

本实用新型在实施时，通过打开设置在煤仓4底部的放煤开关，煤仓4内的储煤从双曲线漏斗1的上方进入到双曲线漏斗1的内部，然后从双曲线漏斗1的下端进入到类椭圆锥形漏斗2的内部，最终从类椭圆锥形漏斗2的下端的矩形开口3处释放出来，放煤开关的结构以及与煤仓4底部的连接均为现有技术，在此不做过多的介绍，通过双曲线漏斗1和类椭圆锥形漏斗2的结构设计，有效的避免了类椭圆形双曲线煤仓漏斗内部藏煤情况的发生，进一步保证煤仓放煤作业的正常进行，总之本实用新型具有放煤效率高、煤仓放煤干净和煤仓漏斗不容易堵塞的优点。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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