CN103375584A - 用于控制液力耦合器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是在带式输送设备或者链式输送设备中用于控制液力耦合器的方法，其中该液力耦合器包括能通过入口填充工作介质的和能通过出口将工作介质排空的工作腔，该方法具有以下步骤：-通过间隔地开启设置在入口中的进入阀并且由经过入口导入的工作介质挤压处于该工作腔中的工作介质，至少在额定运行状态下，以工作腔的、预定的时间上恒定的填充度使该液力耦合器运行，并且为了冷却在工作腔中的工作介质，将该工作介质以预定的间隔更换；-取决于计算出的或者测定的、在工作腔中、在出口中和/或在入口中的工作介质温度，在该液力耦合器运行期间动态地调节在该进入阀的开启之间的持续时间，在该持续时间期间该进入阀保持关闭。

Description

用于控制液力耦合器的方法

技术领域

本发明涉及一种特别是在带式输送设备或者链式输送设备中用于控制液力耦合器的方法，例如其应用在用于采矿业的输送设备中，例如在驱动电机和驱动轮或者驱动轴之间的传动系中的工作面链式传送带。

背景技术

在采矿业的输送设备中应用了适宜的液力耦合器，以便能无磨损地运送输送带或者输送链。在此典型地为每个带或者链使用多个电机、特别是电动机，以便驱动该带或者链。例如一个第一电机或多个第一电机设置在头部区域中和一个第二电机或多个第二电机设置在尾部区域中，这些电机分别通过一个或多个液力耦合器驱动该带的或该链的驱动轮或驱动轴。

通常液力耦合器一直利用完全填充的工作腔运行，也就是说，即在每个耦合器的接通状态下将工作介质的最大的可能的量注入到工作腔中，以便在那里形成液力循环流动，以用于将功率从驱动轮传输到从动轮。在这个功率传输时，工作腔中的工作介质由于流体摩擦而发热。这要求，即在工作腔中的工作介质时不时地必须被“新的”更冷的工作介质取代，这由开启在入口中的通向工作腔的进入阀实现。

通常在液力耦合器的工作腔中实现更换工作介质，特别是在采矿业的应用中，在该应用中，通常通过调节自由选择的、预定了间隔的节拍时间，未提供或仅提供很少的用于说明边界条件的信号量，在该间隔中开启和关闭进入阀。因此特别是可以在进入阀的开启之间预定持续时间，在该持续时间期间该进入阀保持关闭。这个持续时间由此说明了时间间隔，该时间间隔在关闭该进入阀之后流逝，在该进入阀重新开启之前。

在液力耦合器的工作腔中特别是在采矿业的传动系中对于工作介质的更换，缺点在于迄今为止不准确的时间上的预定，即，不期望地将工作介质、例如水加热至高于55°C或者60°C在实践中通常导致在液力耦合器的轴承中的轴承损坏。因为通常工作介质的不期望的加热未被察觉地保持，这样的轴承损坏大多数直到其已经相对前进很远并且可能已经使其它的组件也受到损害时才显现出来。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种特别是在带式输送设备或者链式输送设备中用于控制液力耦合器的方法，利用该方法安全地阻止了在液力耦合器的工作腔中的工作介质的不允许的加热。在不同的边界条件下和为了提供信号量，该方法应该也有利地灵活地应用在采矿业中。

根据本发明的目的通过具有权利要求1所述步骤的方法来实现。在从属权利要求中给出本发明的有利的和特别适宜的设计方案。

根据本发明的、用于控制具有（能通过入口填充工作介质的和能通过出口将工作介质排空的）工作腔的液力耦合器的方法提出，即通过间隔地开启设置在入口中的进入阀并且由经过入口导入的工作介质挤压处于工作腔中的工作介质，至少在额定运行状态下，以工作腔的、预定的时间上恒定的填充度使液力耦合器运行，并且为了冷却在工作腔中的工作介质，将工作介质以预定的间隔更换。

根据本发明，现在取决于计算出的或者测定的、在工作腔中、在出口中和/或在入口中的工作介质温度，在液力耦合器的运行期间动态地调节在进入阀的开启之间的持续时间，在该持续时间期间该进入阀保持关闭。

由此根据本发明，在进入阀的开启之间的持续时间（也就是说，在关闭进入阀之后的时间间隔，直到该进入阀重新打开）动态地变化，匹配于工作介质的计算出的或者测定的温度。

根据一个实施方式，利用温度传感器测定在液力耦合器的出口中的工作介质的温度，并且由此自行计算出在入口中向液力耦合器的或者是向工作腔的或者在工作腔中的工作介质温度。随后，取决于该计算出的温度，在液力耦合器的运行期间动态地调节在进入阀的开启之间的持续时间，在该持续时间期间进入阀保持关闭。

根据本发明的一个实施方式提出，附加地取决于液力耦合器的从动转速，设置在进入阀的开启之间的持续时间。附加地或者可替换地也考虑由电动机消耗的、电动机的电动机电流作为输入量，取决于该输入量调节在进入阀的开启之间的持续时间，借助于电动机驱动液力耦合器。

特别有利的是，即取决于工作介质的所谓的温度，计算出用于在进入阀的开启之间的最大允许的持续时间的第一值，并且取决于液力耦合器的从动转速和/或取决于电动机电流，计算出第二值和在评估这两个量时特别是计算出用于进入阀的开启之间的持续时间的最大允许的持续时间的第三值，并且现在将最小的计算出的值设定为持续时间。换言之，计算出进入阀的开启之间的最大允许的持续时间和由此通过三种不同的方法计算出进入阀的节拍时间，以便实现最大的可靠性，调节从这三种不同的方法中得出的最小节拍间歇。根据这个描述在每个节拍中实现进入阀的开启。

在这些方法的彼此大的偏差的情况下可以发出故障信息，并且特别是该控制转入受保护的运行模式中，在该运行模式中保持持久地开启进入阀或者以预定的恒定的时间上的间隔开启和关闭进入阀，以便安全地排除工作介质的过热情况。也可能的是，如果在该最大允许的持续时间内仅有一个值与另外两个值相偏差，则从其它的下面的控制步骤中排除这个值。

附加地或者可替换地那么也可以实现将有针对性的控制转换至受保护的运行模式中，当一个传感器或多个传感器的传感器故障被测定时，在额定运行状态下将这个/这些传感器的信号用于控制液力耦合器。

一个有利的实施方式提出，尽管根据本发明的变体取决于工作介质温度，将进入阀的开启之间的持续时间（在该持续时间期间该进入阀保持关闭）限制在预定的最大值上。最迟在相应于最大值的持续时间结束之后，在关闭该进入阀之后将该进入阀再次开启。

此外可能的是，为该进入阀的开启时间和/或关闭时间预定至少一个最小值，并且该进入阀至少在相应于至少一个最小值的时间内保持开启和/或关闭。能为该开启时间和为该关闭时间预定一个和同一个最小值。然而也可能的是，在此预定不同的最小值。

根据一种实施方式，附加地取决于节流孔板的位置，调节在进入阀的开启之间的持续时间，为了减小液力耦合器的转矩能将该节流孔板引入工作腔中的工作介质循环回路中。根据在液力工作介质循环回路中节流孔板的没入深度和由此或多或少强烈的、对工作介质循环回路的干扰，这种节流孔板可以没入工作介质循环回路流动中，以便减少由液力耦合器的初级轮（驱动器）传输至液力耦合器的次级轮（从动器）上的转矩。

此外可能的是，附加地取决于工作介质的、在进入阀开启时流经液力耦合器的体积流量，调节在进入阀的开启之间的持续时间。例如可以由时间间隔计算出经过液力耦合器的工作介质的体积流量，该时间间隔从该进入阀的开启开始算起，直到利用定位在出口中的温度传感器测定预定的温度差或者大于该预定的温度差的温度差。

一个有利的实施方式提出，即，利用在入口中定位的压力传感器监控在进入阀开启时调节的、经过液力耦合器的工作介质的体积流量，其中，在液力耦合器起动运行时和/或在进入阀每次开启时，利用压力传感器测定和存储用于在入口中的工作介质的额定压力的参考值，并且将下面测定的压力值与该额定压力进行比较。以这种方式例如可能的是，在控制液力耦合器时首先从符合标准地调节的预定的、例如每分钟120升的填充体积流量出发，并且在该液力耦合器起动时，针对负载由电动机电流梯度确定实际的当前的填充体积流量，并且相应于这种确定为了进行控制而调整该填充体积流量值。可以将利用在入口中的压力传感器测定的、所属的压力值分配给这个经过调整的填充体积流量。如果随后在进入阀开启时在入口中的、当前测定的压力小于之前分配给确定的填充体积流量的压力值，则该填充体积流量的值为了进行这种控制而被再次重置为标准值。在这个实施例中，对于该填充体积流量应该作为标准值而选择的那个值存在于具有安全性的每个运行状态下。

根据一种实施方式，在工作腔中的工作介质的工作介质温度最大设定为55-60°C。例如考虑水作为工作介质。

液力耦合器可以包括制动压力泵，借助于该制动压力泵将工作介质从工作腔中或者是同轴地相邻于该工作腔和与该工作腔以工作介质导通连接的副腔中除去，其中，该工作介质的制动压力被充分利用。

一个实施方式提出，即该耦合器具有排空孔，通过这些排空孔将工作介质从工作腔排空入副腔中。另一个实施方式提出，即替代排空孔或者除了这些排空孔之外还设置溢流边缘。

特别有利的是，即液力耦合器设计为所谓的双循环耦合器，其具有两个在驱动功率传输方面平行连接的工作腔。

液力耦合器可以在出口中设有或者没有阀。

有利的是，即该耦合器在结构上这样设计，即工作介质、特别是水自动地一直保留在工作腔中，直到在入口中的填充阀开启并且仅在这时才发生水更换。

根据一个实施方式，在入口中的工作介质温度由利用温度传感器查明的、在出口中的温度值由此计算出，即在进入阀的开启之后首先等待，直到在出口中在温度传感器上出现稳定状态（Beharrung），也就是说，即在温度传感器上所测量的温度在预定的时间间隔之内最大以预定的温度差波动。例如当在温度传感器上的温度每分钟增加或者减小不高于2°C时，则这可以视为稳定状态。该入口温度（也就是说在入口中朝向工作腔的温度）则可以由出口温度（也就是说在出口中的温度）和取决于损耗功率的或取决于滑动的量热的温度升高在循环回路中计算出。详细地说，由出口温度扣除在工作腔中的工作介质的液力循环回路中的量热的温度升高得出入口温度。

如果在干扰情况下利用在出口中的温度传感器不能测量工作介质温度或者应该不存在用于计算量热的温度升高的量值，那么能为该入口温度预定总值，其中，控制然后特别是转入受保护的运行模式中。

液力耦合器的滑转可以由驱动发电机的、特别是电动机的驱动转速和由液力耦合器的次级侧的测定的从动转速中计算出。

如果液力耦合器的转矩借助于可引入该工作介质循环回路中的节流板孔可变化，那么可以取决于节流板孔的位置由滑转中计算出该液力耦合器的λ值（Lambda-Wert）。由λ值可以在考虑液力耦合器的结构尺寸的情况下，例如在考虑叶片组的所谓的轮廓直径和循环数以及工作介质的密度的情况下，可以再次计算出当前利用液力耦合器传输的转矩。由此则可以在考虑转速和滑转的情况下推断出液力耦合器中的损耗功率。

由在工作腔中的工作介质的允许的加热、也就是说由在工作腔中的工作介质的最大允许的温度和在入口中的工作介质的温度之间的温度差，由工作介质的和损耗功率的热容量能确定必要的、以每秒几升为单位的冷却体积流量。现在取决于在入口中的实际的工作介质流量、必要的冷却体积流量和持续时间（进入阀经过该持续时间在其开启之后保持开启），得到该最大允许的、在进入阀的开启之间的持续时间（在该持续时间期间，进入阀保持关闭）。

附图说明

在下面根据图1中示出的实施例示范性地对本发明进行描述。

具体实施方式

在图1中示出带式输送设备，例如如同其应用在采矿业中那样。传送带1通过链2驱动。链2再次在输送带的头部3的和输送带的尾部4的区域中通过分别一个固有的传动系5.1，5.2驱动。

在每个传动系5.1，5.2中设置有在这里是电动机形式的驱动电机6。每个驱动电机6通过液力耦合器7驱动用于链2的驱动轮8。每个传动系5.1，5.2也可以设置多个电机和/或液力耦合器。

每个液力耦合器7通过入口9填充工作介质和通过出口10将工作介质排空，替代在此示出的工作腔8，该耦合液力器也可以设计有两个平行的工作腔。工作介质、例如水被从工作介质储存容器11中提供，其在此仅示范性地作为容器示出。然而也可能的是，替代在此示出的闭合的循环回路，设置用于工作介质的开放的循环回路。也要考虑的是，即，在工作介质储存容器11上的接口仅示范性地示出。

在入口9中设置进入阀12。在出口10中设置用于工作介质的温度传感器13。

取决于节流板孔14在工作腔8中的位置可以改变液力耦合器7的转矩传输。

设置有控制装置15，该控制装置与驱动电机6、用于节流板孔14的位置传感器和/或用于该节流板孔的控制器，与温度传感器13和与进入阀12相连接。此外，液力传感器7的和/或入口9中的压力传感器18的从动侧（或者驱动侧）上的转速传感器17的信号也可以被输送给控制装置15。

控制装置15可以与其它的控制装置（在此例如用16示出）相连接。也可能的是，即不同于在此示出的视图，每个液力耦合器7设置一个固有的控制装置，该控制装置例如与控制装置15和/或控制装置16相连接。

控制装置15设计用于实施根据本发明的方法并且由此通过进入阀12的开启时间或关闭时间的、动态地变化的节拍，限制液力耦合器7的在工作腔8中的工作介质的温度。

Claims (13)

1.一种特别是在带式输送设备或者链式输送设备中用于控制液力耦合器（7）的方法，其中，所述液力耦合器（7）包括能通过入口（9）填充工作介质的和能通过出口（10）将所述工作介质排空的工作腔（8），所述方法具有以下步骤：

1.1通过间隔地开启设置在所述入口（9）中的进入阀（12）并且由经过所述入口（9）导入的所述工作介质挤压处于所述工作腔（8）中的所述工作介质，至少在额定运行状态下，以所述工作腔（8）的、预定的时间上恒定的填充度使所述液力耦合器（7）运行，并且为了冷却在所述工作腔（8）中的所述工作介质，将所述工作介质以预定的间隔更换；

1.2取决于计算出的或者测定的、在所述工作腔（8）中、在所述出口（10）中和/或在所述入口（9）中的工作介质温度，在所述液力耦合器（7）运行期间动态地调节在所述进入阀（12）的所述开启之间的持续时间，在所述持续时间期间所述进入阀（12）保持关闭。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，取决于在所述入口（9）中或在所述工作腔（8）中的、由借助于温度传感器（13）测定的在所述出口（10）中的所述工作介质温度计算出的所述工作介质温度，调节在所述进入阀（12）的所述开启之间的所述持续时间。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，附加地取决于所述液力耦合器（7）的从动转速和/或由驱动所述液力耦合器（7）的电动机消耗的电动机电流，调节在所述进入阀（12）的所述开启之间的所述持续时间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，取决于所述工作介质的温度，计算出用于在所述进入阀（12）的所述开启之间的最大允许的所述持续时间的第一值，并且取决于所述液力耦合器（7）的所述从动转速和/或取决于所述电动机电流，计算出用于在所述进入阀（12）的所述开启之间的最大允许的所述持续时间的第二值和特别是第三值，并且将计算出的所述值中的最小值设定为所述持续时间。

5.根据权利要求4的所述方法，其特征在于，在所述值之间的偏差在预定的界限差之上时发出故障信息。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，为在所述进入阀（12）的所述开启之间的所述持续时间预定最大值，在所述持续时间期间所述进入阀（12）保持关闭，并且最迟在相应于所述最大值的持续时间结束之后，将所述进入阀（12）在预定的持续时间内开启。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为所述进入阀（12）的开启时间和/或关闭时间预定最小值，并且所述进入阀（12）至少在相应于所述最小值的时间内保持开启和/或关闭。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，附加地取决于节流孔板（14）的位置，调节在所述进入阀（12）的所述开启之间的所述持续时间，为了减小所述液力耦合器（7）的转矩能将所述节流孔板引入所述工作腔（8）中的工作介质循环回路中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，附加地取决于所述工作介质的、在所述进入阀（12）开启时流经所述液力耦合器（7）的体积流量，调节在所述进入阀（12）的所述开启之间的所述持续时间。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，由时间间隔计算出经过所述液力耦合器（7）的所述工作介质的所述体积流量，所述时间间隔从所述进入阀（12）的所述开启开始算起，直到利用定位在所述出口中的温度传感器（13）测定至少一个相对于在所述进入阀（12）的所述开启开始时或者在所述进入阀（12）的所述开启之前的值的预定的温度差。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，利用在所述入口（9）中的压力传感器（18）监控在所述进入阀（12）开启时调节的、经过所述液力耦合器（7）的所述工作介质的所述体积流量，其中，在所述液力耦合器（7）起动运行时和/或在所述进入阀（12）每次开启时，利用所述压力传感器（18）测定和存储用于在所述入口（9）中的所述工作介质的额定压力的参考值。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，取决于借助一个或者多个传感器（13，17，18）测定的信号控制所述液力耦合器（7），并且在一个或者预定的多个传感器（13，17，18）发生故障时，所述控制转入受保护的运行模式中，在所述运行模式中，保持持久地开启或者以预定的恒定的时间上的间隔开启和关闭所述进入阀（12）。

13.根据权利要求2至12中任一项所述的方法，其特征在于，在所述入口（9）中的所述工作介质温度由借助于所述温度传感器（13）测定的、在所述出口（10）中的所述工作介质温度由此计算出，即在所述进入阀（12）的所述开启之后首先等待，直到在所述出口（10）中在所述温度传感器（13）上出现稳定状态，并且由在所述出口（10）中的所述工作介质温度扣除在所述工作腔（8）中的所述工作介质的液力循环回路中的量热的温度升高计算出在所述入口（9）中的所述工作介质温度。