堆积矿石采样装置设计

朱东岳

(内蒙古科技大学，内蒙古 包头 014010)

目前，从堆积矿石中采样，我们一般使用的采样装置其结构都是采用一个圆柱形的筒套，套在一个螺旋钻外面，之所以选择螺旋钻结构是因为螺旋钻形状的原因，使得其阻力较小，但是在采样过程中需要将圆柱筒插入矿石堆，这个过程阻力很大，要想深入矿石堆采样比较费力。而且这种采样装置，每插入一次只能实现一个部位的采样，不能实现多位置同时采样，如果测验或者测试需要样本丰富时，只能进行多次操作，耗时较长。采样完成后，由于矿石堆积挤压，在拔出采样装置时，往往会受到阻碍难以拔出，此时需要操作钻头反转，进而拔出采样装置，反转过程中可能造成采集的样本丢失，如果样本丢失需要再次采集，工作效率低下。为了解决以上问题，笔者专门研究了一种新的堆积矿石采样装置。

1 技术方案

新型堆积矿石采样装置，底座上固定一个支架，支架的首端和尾端分别固定连接板和支撑环，支撑环左侧安装有一个电机，支撑环内部安装有转动的锥形钻头。电机输出的旋转通过齿轮组传递给锥形钻头，钻头的结构也比较特殊，侧面开了螺旋槽，钻头上有和母线方向一致的凹槽均匀分布，但是凹槽的长短是不一样的，套管嵌在凹槽内，套管内转动连接螺旋钻，另一个起运输作用的电机安装在螺旋钻的后侧的安装架上，样本盒位于底座前面，支撑环的下面。

进一步优化设计方案，增加了两个液压缸，A液压缸安装在支架顶端，另一端和连接板固定，B液压缸与A液压缸转动连接，在支撑环的后面安装防护用的罩壳，下面连接和样本盒位置对应的引流管，锥形钻头的靠前位置开有轴向的采样槽。

2 堆积矿石采样装置结构的设计

在技术方案基础上优化设计，得到堆积矿石采样装置结构，如图1、图2所示。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

本新型堆积矿石采样装置中的动力电机6输出旋转通过齿轮驱动锥形钻头5，这里采用齿轮传动是因为相比较摩擦或链条传动，采样装置需要更高的稳定性，并且要更大的力矩。螺旋钻10由运输电机11直接驱动，少了中间环节，效率更高。

在采样时，锥形钻头5阻力小，可以深入堆积矿石，同时利用侧壁上的螺旋槽7把障碍排出。螺旋钻10在套管9的配合下进行采样，凹槽8长度是不一样的，所以采样时可以同时采集多个不同深度的样本，本装置在设计时凹槽数量为3个，所以配合的套管和螺旋钻也是3个，套管9的开口位置也有3个，实现多点采集。采样时，首先锥形钻头5深入矿石堆，矿石样本通过套管9的开口进入套管，螺旋钻10在运输电机驱动下把进入套管的矿石样本运输到套管后端，矿石样本再经过罩壳16收集后进入引流管17落到样本盒13里面。

在采样过程中，锥形钻头5、套管9和螺旋钻是由不同电机驱动，所以是相互独立的，锥形钻头5旋转并不影响套管9和螺旋钻10的采样工作，这样更加有利于样本采集。

采集样本完成后，由于装置深入到堆积矿石中，在矿石挤压下，锥形钻头5并不容易拔出，有时候需要反转钻头，当钻头反转时螺旋钻也可以正常采集样本。拔出锥形钻头后，采样槽18中也采集了一定数量的矿石样本，但是没有安排运输装置，我们可以采取敲击等方法把样本倒出，样本在采样槽中是按高低顺序堆积的，有必要的话我们也可以了解矿石堆积的一些信息。

本新型堆积矿石采样装置中，A液压缸14和B液压缸15的工作与连接都是很成熟的应用，其工作状态与应用于挖掘机上的液压系统相似。通过A液压缸14调节矿石采样装置的前后位置，B液压缸15的作用是调节矿石采样装置角度。

3 结论

①本采样装置使用的锥形结构，可以减小阻力，使得采样装置可以深入到矿石堆的内部。在锥形钻头的内部设置独立驱动的采样套管和运输的螺旋钻，采样工作和锥形钻头工作状态无关，提高了工作效率。利用凹槽的长短不一致，可以实现深度不同的多样本采集，一次采集多个样本，样本更丰富，也是提高了采样效率。运输电机驱动的螺旋钻可以随时把采集的样本输送到外面，实现了样本的实时观察，节省时间。②液压缸提供动力技术成熟，操作简单，承受力大，还不容易损坏，能够实现对装置的支持作用，安全又可靠。③增加了保护的罩壳，主要是保护样本，其次可以收集样本，减少飞溅损失，把矿石样本通过引流管送入样本盒中，提高了采样的效率。④采样槽也能够采集一定量的样本，进一步增加样本数量，由于样本在槽中是分层的，我们通过样本的分层可以了解矿石堆积的结构。