0　概　述　　
　　目前，国内研制的火车煤自动取样器，为了解决取深样的问题，较多的装置采用了螺旋取样器。

1　自动取样装置的基本要求　　
　　取样就是在车箱中某点取一个煤样，称为子样。
1．1　对子样的要求
　　a．数量。每批煤（指同一个矿点，在同一列车中，下同），不管车箱多少，子样不少于18个，同一个车箱中子样不得少于3个；
　　b．位置。选定“三点法”、“五点法”、“交叉法”和“18点法”等。
　　c．重量。子样的重量与煤中的颗粒大小有关，对应颗粒大小／（mm）＜25，＜50，＜100，＞100（大颗粒占5％以上），子样重量分别为1，2，4，5kg。
　　按目前我国供应原煤的情况，因各矿差异很大，一般取每个子样重4～5 kg较为宜。
　　d．深度。标准煤样规定取样深度为煤层表面400 mm以下取一个子样。为抽查各矿的装车情况，需抽检任何煤层的煤样，一般最深不超过1．8 m。
　　e．工具。工具宽度大于煤中最大颗粒的2．5～3倍，根据这一标准计算，最大工具不小于250 mm×300 mm。因此，研制的取样器，圆形直径不小于250 mm；方形不小于250 mm×250 mm。
1．2　对取样器的要求
　　a．所设计的取样器应能顺利通过煤层，取到指定煤样，在数量、重量、位置、深度（任意值）等方面，符合“GB475”标准。
　　b．在取出煤样的过程中，不发生混样、窜样和丢样。混样即煤样和弃煤混合；窜样即2个子样特别是2个车箱、2个不同矿点煤样之间窜杂在一起；丢样即被指定点取出的煤样，在输送过程中丢失；
　　c．在规定取某点样的过程中，不发生移位（即被迫提出取样头换一个位置或发生偏斜避开取样器头部所压的“四大块”），能处理煤样中的“四大块”以及大煤块，并能如实取出煤样而不发生“丢样”，确保取样的真实性。

2　螺旋式取样器结构、取样机理剖析　　
　　螺旋式取样器是螺旋输送机的一种特殊工况。
我们知道，螺旋输送机一般输送干燥、不粘结的物料，并可作搅拌机使用，当输送粘结性、含水量大的原煤时，其叶片、轴的粘煤现象严重。因此，在电力生产的输煤系统中，几乎没有用螺旋输送机作为单纯的输煤设备的，但垂直设置的特种螺旋机，能钻入煤中的任意深度，能将煤提升到一定的高度。因此，有的装置中，又选择垂直螺旋作为燃煤取样头。图1所示是一个螺旋取样器简图。
　　图1中，当螺旋转动时，靠自重或液压推杆、齿条传动等装置，使螺旋取样头钻入煤中，在螺旋叶片和外壳的组合作用下，使煤在管中提升，当提升弃煤到弃煤孔时，打开弃煤门，使煤落回到车箱；提升煤样时，关弃煤门、开煤样门，使煤样导入集煤样斗中。虽说各厂生产的样机，放弃煤和煤样的方法、设置的位置、设门的多少不一样，但基本原理和要达到的目的相同。为了抽查车箱底层煤样，如果最大深度为1．8 m的话，则螺旋的长度在2 m以上，这么长的垂直螺旋，在运行中将会产生下列现象:

　
　　a．当煤的含水量在8％左右时，煤在叶片、轴以及叶片与轴的交接处粘煤严重，特别是无烟煤、贫瘦煤。这种粘煤现象，在输送中被煤中的“四大块”冲击而脱落，且又会粘上新煤，其粘煤——脱落——粘煤——脱落的反复变化过程，在时间上可能是瞬间，也可能粘结多天，它的粘结程度随煤中的水分变化而变化。粘煤和脱落的反复过程，在提升弃煤和煤样的过程中均会发生并毫无规律。螺旋取样器的最大问题是提升弃煤和煤样在同一根螺旋管中进行，因此上述粘煤脱落的现象，产生严重的混样、窜样，影响所取煤样的真实性。
　　b．水平安装的螺旋机，在输送颗粒大小不等的原煤中，虽说由于离心力和摩擦力不同，煤的大颗粒和粉状煤向前移动的速度并不相等，但相差不大；对于垂直安装的螺旋取样器来说，除上面的因素外，加上重力的作用，煤中的“四大块”提升得慢，而细颗粒煤提升较快，产生混样、丢样现象。由此可见，在接近放样时，弃煤中的“四大块”掺入到煤样中现象严重，而煤样中的“四大块”将丢失。以2 m长的螺旋取样器为例，其提升煤样和弃煤的比例为1∶16，因此，这种掺入、丢失的煤量不可能相等。不管是采用速度控制（转数）、重量控制（容积）还是人为判断，其实际收到的已不是原指定点100％的煤样，这种混样现象，严重影响了取样的精确性。有的螺旋取样器，采用类似分割法取样方式，即先将弃煤输送完，再旋转取样，然后单独提升煤样。表面上看起来可以避免“四大块”的混样，但这种先放完弃煤再取煤样的办法，全凭操作人员的视觉判断，特别在夜间，这种判断很难正确，实际和人工取样相同，存在很大的人为干扰因素，何况有的大颗粒，由于重力大往往离正常煤流还有一定距离，这在全密闭的圆管中，是无法判断的。因此，发生混样、丢样的可能性仍然很大。
　　c．在设计中螺旋叶片与外壳必须有一个间隙，水平安装的螺旋机其间隙为7～10 mm；垂直安装的间隙为3～5 mm。一个2 m长的螺旋取样器（管径为Φ273×10），按3～5 mm间隙计算，则间隙中可存煤量为4～7 kg，相对于5 kg煤样来说，其比例已达80％～140％。这部分煤在螺旋提升煤样、弃煤的过程中，对于有粘结性的湿煤，则煤粘结在管壁四周，碰到煤中“四大块”时又会脱落。对于干煤或粘结性差的煤，则煤中小于5 mm的颗粒煤会象下雨一样连续不断的掉落，当5 kg煤样从底部提升到2 m高时，其中含上面掉下来的弃煤量是可想而知的。当然，真正想要取的煤样，在提升过程中同样会发生这种下落现象，而产生丢样。
　　d．螺旋取样器的出样方式，不管采用什么方式出料，它的“死角堵煤”存在是不可避免的。当煤样孔比弃煤孔低或相等且开始排弃煤时，必须将放样门关闭，假如放样孔门的尺寸为150×200 mm，那么即使放样门能盖到螺旋管的管壁只剩壁厚10 mm的死角煤（全部为弃煤），其重量为0．3 kg，当打开放样门时，这部分弃煤也会全部混入煤样中，约占煤样的6％左右。实际上由于导煤的需要，所接的斜导煤管较长，开闭门的位置不可能安装到靠近螺旋管的外壁，必须有一个距离，因此，这部分死角煤的数量更大，它所占煤样的比例，远远超过10％。实际所取样的代表性较差。如果弃煤孔比煤　　样孔低，则会发生丢样，其丢样的比例与混样相同，23本文不作详述。
　　e．螺旋取样器应该将Φ250 mm直径范围内的煤样（含“四大块’）全部取出。但目前使用的螺旋取样器，头部如图2a，b，c三种形式，当螺旋钻入煤中时，其外壳是不转的，因此，很难达到这一要求。
　　图2a的结构：在螺旋头部装一横刀片，刀片本身对煤中的“四大块”破碎能力不大或没有破碎能力，只起一个喂料的作用，能进入螺旋中的最大颗粒（宽度方向）约80～85 mm（根据轴颈螺距确定），碰到“四大块”压在管壁中间时，则无法继续下钻，被迫移位或将“四大块”甩出Φ250 mm直径以外，挤入非取样区的煤中而形成丢样，变成好煤取出、杂质（四大块）丢掉的现象。
　　图2b的结构：取样头做成一个钻头型，且突出管壁口。钻头能将较松的块煤钻碎，钻碎后的小块煤在离心力的作用下，甩向四周煤中，并不一定能全部取出煤样，对其他杂物处理能力较差，碰到“四大块”压在管壁中间，同样会产生图2a的丢样、移位现象。能进入煤样的颗粒大小与上述相同。
　　图2c的结构：取样头做成钻头形，顶尖与管口平齐，虽说对块煤的处理能力比上述略好，但对其他杂物的处理能力和上述2种情况相同，其丢样、移位的现象不会改变。

3　结　论　　
　　综上所述，螺旋取样器的丢样、混样、窜样的可能性，远比其他取样器大，煤样的代表性、真实性也比前者差。这种弃煤和煤样在同一根长螺旋管中提升的取样器，严格的说，作为一个带计量性质的装置是不可取的。这种取样方案，是忽略了众多实际工况的一种误导。