CN103608114A

CN103608114A - 混杂物料指示

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Publication number: CN103608114A
Application number: CN201280029825.5A
Authority: CN
Inventors: 克斯坦丁·别洛采尔科夫斯基; 米克海尔·希尔肯
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: EP2535112A1; WO2012171775A2; WO2012171775A3; BR112013032459A2; CA2838427A1; AU2012269251A1; CN103608114B; EP2535112B1; RU2592555C2; RU2014101350A; US20140117127A1; ZA201309223B; US9149812B2; CL2013003624A1

Abstract

一种用于检测惯性圆锥破碎机内的混杂物料的方法，该惯性圆锥破碎机包括外破碎壳体和内破碎壳体，所述外破碎壳体和内破碎壳体在其间形成破碎腔，内破碎壳体被支撑在破碎头上，所述破碎头被可旋转地连接到布置成由驱动轴旋转的不平衡衬套，所述不平衡衬套设有不平衡配重，用于当不平衡衬套被旋转时使不平衡衬套倾斜，使得当不平衡衬套被驱动轴旋转并被不平衡配重倾斜时，破碎头的中心轴线(S)将绕回转轴线(G)回转，由此内破碎壳体接近外破碎壳体，以破碎破碎腔中的材料，该方法包括：测量破碎头的位置和运动中的至少一个；基于所述测量而获得回转值，所述回转值指示回转轴线(G)相对于参考线(C)的倾斜度(β)、破碎头的中心轴线的回转运动的形状、破碎头的中心轴线(S)的回转运动的幅度(α)以及破碎头(16)的中心轴线(S)相对于参考线(C)的倾斜度(i)中的至少一个；将所述回转值与回转参考值进行对比；并且基于所述对比而确定是否发出指示破碎机中存在混杂物料的混杂物料警报信号。

Description

混杂物料指示

技术领域

本发明涉及一种惯性圆锥破碎机，该惯性圆锥破碎机包括外破碎壳体和内破碎壳体，内破碎壳体和外破碎壳体在之间形成有破碎腔，内破碎壳体被支撑在破碎头上，所述破碎头被可旋转地连接到被布置成通过驱动轴来旋转的不平衡衬套，该不平衡衬套设有不平衡配重，用于当不平衡衬套被旋转时使该不平衡衬套倾斜，使得当不平衡衬套被驱动轴旋转并被不平衡配重倾斜时，破碎头的中心轴线将绕回转轴线回转，由此内破碎壳体接近外破碎壳体，以将破碎腔中的材料破碎。本发明还涉及用于检测这种惯性圆锥破碎机中的混杂物料的方法。

背景技术

可以利用惯性圆锥破碎机将诸如石头、矿石等材料有效地破碎成更小的尺寸。可以在EP2116307中找到惯性圆锥破碎机的示例。在这样的惯性圆锥破碎机中，材料在被安装在框架中的外破碎壳体和被安装在破碎头上的内破碎壳体之间被破碎。破碎头被安装在破碎头轴上。不平衡配重被布置在环绕破碎头轴的圆筒形套筒状的不平衡衬套上。该圆筒形套筒经由驱动轴连接到皮带轮。马达可操作用以使皮带轮旋转，并因此使圆筒形套筒旋转。这样的旋转导致不平衡配重旋转并且摆动到侧面，从而致使破碎轴、破碎头和内破碎壳体回转并且使被供给至破碎腔的材料破碎，所述破碎腔形成在内破碎壳体和外破碎壳体之间。

可能发生的是，混杂物料，例如从上游设备掉落下来的金属部件进入破碎机。这样的混杂物料将不会被破碎机破碎。而是，混杂物料可能损坏或阻塞破碎机，或在不被注意的情况下通过破碎机，并且对下游设备造成损坏。

发明内容

本发明的目的是解决或者至少减轻上面提到的部分或全部问题。为此，提供了一种用于检测惯性圆锥破碎机中的混杂物料的方法，所述惯性圆锥破碎机包括外破碎壳体和内破碎壳体，所述外破碎壳体和所述内破碎壳体在所述内破碎壳体和所述外破碎壳体之间形成破碎腔，所述内破碎壳体被支撑在破碎头上，所述破碎头被可旋转地连接到被布置成由驱动轴旋转的不平衡衬套，所述不平衡衬套设有不平衡配重，所述不平衡配重用于当不平衡衬套被旋转时使所述不平衡衬套倾斜，使得当所述不平衡衬套被驱动轴旋转并被不平衡配重倾斜时，破碎头的中心轴线将绕回转轴线回转，由此所述内破碎壳体接近所述外破碎壳体，以破碎所述破碎腔中的材料，所述方法包括

测量所述破碎头的位置和运动中的至少一个；

基于所述测量来获得回转值，所述回转值指示回转轴线相对于参考线的倾斜度、破碎头的中心轴线的回转运动的形状、破碎头的中心轴线的回转运动的幅度以及破碎头的中心轴线相对于参考线的倾斜度中的至少一个；

将所述回转值与回转参考值进行对比；以及

基于所述对比来确定是否发出指示破碎机中存在混杂物料的混杂物料警报信号。该方法允许在混杂物料通过破碎腔时对其进行检测，从而可以采取用于处理混杂物料的适当措施。

根据一个实施例，获得所述回转值包括：对来自传感器的信号进行低通滤波；和/或形成从传感器获得的数值的平均值。从而，可以从所述回转值清除由待被破碎的材料或破碎头的旋转而引起的任何波动。

根据一个实施例，所述回转参考值是基于先前获得的回转值来确定的。所述方法从而将允许检测破碎头的回转行为的任何表面上动机不明的变化，而无需详细地先验了解预期的行为，所述变化指示潜在的混杂物料事件。

根据一个实施例，基于回转轴线的倾斜度超过参考倾斜度和/或破碎头的回转运动的幅度超过参考幅度而发出所述混杂物料警报信号。这两种条件相当容易检测，并且是发生混杂物料事件的相当强的指标。

发出混杂物料警报信号可以用于触发用以补救破碎腔中存在混杂物料的影响的动作。因此，根据一个实施例，所述方法包括：基于所述混杂物料警报信号降低驱动轴的RPM和/或经由驱动轴所传输的功率。根据另一个实施例，所述方法包括：基于所述混杂物料警报信号向操作员发出可听的、可视的和/或可感知的混杂物料警报信号。根据又一个实施例，所述方法包括：基于所述混杂物料警报信号启动混杂物料移除程序，以便在破碎腔的下游将混杂物料从已破碎的材料流分离。

根据一个实施例，所述方法包括：基于所述回转值确定混杂物料在破碎腔中的位置。这便于通过任何自动手段移除混杂物料。所述方法还可以包括：向操作员指示所述位置，使得操作员可以人工地移除混杂物料或采取任何其它适当的措施来移除混杂物料。

根据一个实施例，所述方法包括

获得指示经由驱动轴传输到破碎头的功率的功率值；和

将所述功率值与功率参考值进行对比，其中，确定是否发出混杂物料警报信号的所述确定还基于所述功率值与功率参考值的所述对比。破碎腔中存在混杂物料也影响破碎机的功率消耗；因此，功率消耗能够用作一个辅助的指标，以增加混杂物料检测的可靠性。根据一个实施例，可以基于先前获得的功率值来确定功率参考值。因此，功率消耗的突然减小假定不是由于流动到破碎机中的待被破碎的材料流的减少或破碎机的RPM的降低而造成的，则功率消耗的突然减小可以指示已经发生了混杂物料事件。

根据一个实施例，所述回转值指示破碎头的中心轴线的倾斜度。当破碎机处于运转中时，所述倾斜度可用于获得混杂物料指示。替代地或作为附助指示，当破碎头处于停工时，倾斜度的单个数值可以用于确定破碎腔中存在混杂物料。由此，可以避免在其中有混杂物料的已停止的破碎机任何意外的重新启动。

根据本发明的另一个方面，提供了一种惯性圆锥破碎机，所述惯性圆锥破碎机包括外破碎壳体和内破碎壳体，所述外破碎壳体和所述内破碎壳体在所述内破碎壳体和所述外破碎壳体之间形成破碎腔，所述内破碎壳体被支撑在破碎头上，所述破碎头被可旋转地连接到布置成由驱动轴旋转的不平衡衬套，所述不平衡衬套设有不平衡配重，所述不平衡配重用于在所述不平衡衬套被旋转时使所述不平衡衬套倾斜，使得当所述不平衡衬套被驱动轴旋转并被所述不平衡配重倾斜时，所述破碎头的中心轴线将绕回转轴线回转，由此所述内破碎壳体接近所述外破碎壳体，以破碎破碎腔中的材料，所述破碎机进还包括传感器和控制器，所述传感器用于检测破碎头的位置和运动中的至少一个，所述控制器被构造用以根据在上文中描述的任何方法来获得回转值并确定是否发出混杂物料警报信号。这种破碎机能够检测破碎腔中存在混杂物料。

根据一个实施例，所述惯性圆锥破碎机包括功率传感器，所述功率传感器用于获得指示经由驱动轴传输到破碎头的功率的功率值，其中，所述控制器被构造用以：获得指示经由驱动轴传输到破碎头的功率的功率值；和将所述功率值与功率参考值进行对比，其中，确定是否发出混杂物料警报信号的所述确定还基于所述功率值与功率参考值的所述对比。

根据一个实施例，所述惯性圆锥破碎机还包括：用于接近破碎腔的多个舱口，所述舱口中的每一个舱口均允许通过所述舱口移除混杂物料；以及用于将混杂物料的位置指示给操作员以附助所述操作员选择用来打开的正确的舱口的装置。

附图说明

下面将参照附图更加详细地描述本发明，其中：

图1是惯性圆锥破碎机的横截面的示意性侧视图。

图2是惯性圆锥破碎机的破碎头和破碎头传动部件的示意性侧视图。

图3a-e是如在图1的箭头III-III方向所看到的破碎机的横截面的示意性顶视图。

图4是表示惯性圆锥破碎机在破碎腔中的混杂物料的影响下的回转运动的示意性侧视图。

图5是示意用于检测混杂物料的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意根据本发明的一个实施例的惯性圆锥破碎机1。该惯性圆锥破碎机1包括破碎机框架2，破碎机1的各个部件被安装在该破碎机框架2中。破碎机框架2包括上框架部4和下框架部6。上框架部4具有碗的形状，并且设有与下框架部6的内螺纹10配合的外螺纹8。上框架部4在该上框架部4的内侧上支撑外破碎壳体12。外破碎壳体12是可以由例如锰钢制成的磨损部件。

下框架部6支撑内破碎壳体组件14。内破碎壳体组件14包括破碎头16，该破碎头16具有圆锥形的形状，并且支撑内破碎壳体18，该内破碎壳体18是可以由例如锰钢制成的磨损部件。破碎头16搁置在球面轴承20上，该球面轴承20被支撑在下框架部6的内筒部22上。

破碎头16被安装在破碎头轴24上。在破碎头轴24的下端处，破碎头轴24被具有圆筒形套筒状的不平衡衬套26环绕。该不平衡衬套26设有内圆筒形轴承28，该内圆筒形轴承28使得不平衡衬套26能够相对于破碎头轴24绕破碎头轴24和破碎头16的中心轴线S旋转。回转传感器反射盘27从不平衡衬套26径向延展并且环绕不平衡衬套26，回转传感器反射盘27的功能将在下文中更加详细地描述。

不平衡配重30被安装在不平衡衬套26的一侧上。在不平衡衬套26的下端，该不平衡衬套26经由万向接头34连接到竖直传动轴32的上端。另一个万向接头36将竖直传动轴32的下端连接到驱动轴38，驱动轴38被轴颈安装在驱动轴轴承40中。驱动轴38的旋转运动因此能够经由竖直传动轴32从驱动轴38传递至不平衡衬套26，同时允许不平衡衬套26和竖直传动轴32在破碎机操作期间从竖直参考轴C移位。

皮带轮42在驱动轴轴承40下方安装在驱动轴38上。电动马达44经由皮带41而连接至皮带轮42。根据一个替代实施例，马达可以直接连接到驱动轴38。

破碎机1悬置在缓冲45上，以减轻在破碎动作期间发生的振动。

外破碎壳体12和内破碎壳体18在外破碎壳体12和内破碎壳体18之间形成破碎腔48，待被破碎的材料被供应至该破碎腔48。可以借助于螺纹8、10，通过转动上框架部4，使得壳体12、18之间的竖直距离得以调节，来调节破碎腔48的排出开口，并且因此调节破碎容量。

当破碎机1在操作中时，借助于马达44来使驱动轴38旋转。驱动轴38的旋转导致不平衡衬套26旋转，并且作为该旋转的效果，不平衡衬套26响应于不平衡配重30受到的离心力而沿不平衡配重30的方向向外摆动，从而使不平衡配重30进一步移位远离竖直参考轴线C。由于竖直传动轴32的万向接头34、36的柔性，并且由于套筒状的不平衡衬套26可以在破碎头轴24上沿圆筒形轴承28的轴向方向稍微滑动的事实，允许不平衡配重30的和不平衡配重30所附接的不平衡衬套26的这样的移位。不平衡衬套26的旋转和摆动的组合导致破碎头轴24的倾斜，并且使破碎头轴24和破碎头16的中心轴线S绕竖直参考轴线C回转，使得材料在外破碎壳体12和内破碎壳体18之间的破碎腔48中被破碎。因此，在正常的操作条件下，该回转轴线G与竖直参考轴线C重合，而破碎头16和破碎头轴24将绕回转轴线G回转。在图1中，破碎机1被示出为不运转的，即，处于非回转状态，并且破碎头轴24和破碎头16的中心轴线S与竖直参考轴线C重合。

控制系统46被构造用以控制破碎机1的操作。控制系统46被连接到马达44，以控制马达44的功率和/或RPM。用于驱动马达44的频率转换器47被连接在电源供应线路和马达44之间。频率转换器47被构造用以测量马达44为使驱动轴38旋转所消耗的电功率，并因此作为功率传感器。频率转换器47还被构造用以测量马达44的旋转频率(RPM)。控制系统46接收频率转换器47的读数。此外，控制系统46被连接至回转传感器50，并且从回转传感器50接收读数，该回转传感器50检测回转传感器反射盘27的位置或运动。作为示例，回转传感器50可以包括三个独立的传感元件，该三个独立的传感元件被分散地安装在回转传感器反射盘27下方的水平面中，用于以在EP2116307中详细描述的方式检测离回转传感器反射盘27的三个竖直距离。从而，可以获得回转传感器反射盘27的倾斜度，以及破碎头中心轴线S的方向的完全确定。在图1的截面中示意了传感器50的用于测量两个相应的距离D_a、D_b的两个传感元件50a、50b；第三传感器在该截面中不可见。事实上，如果已知对破碎头16或破碎头轴24的运动的额外约束，则由两个传感器50a、50b获得的两个距离D_a、D_b足够用于获得破碎头中心轴S线的方向。球面轴承20限制破碎头16的运动的自由度，并且从而形成这样的约束。

传感器50可以被构造用来以上面描述方式获得中心轴线S的方向。可替代地，传感器50可以包括用于检测离回转传感器反射盘27上的一个单个点的距离Da的仅仅一个单个传感元件50a。由此，可以获得回转传感器反射盘27上的该特定部分的竖直运动的幅度A_Da，所述竖直运动的幅度A_Da代表回转幅度在通过所述点和传感元件50a的竖直线上的投影。

为了非接触地检测离回转传感器反射盘的距离D_a、D_b，回转传感器50可以例如包括雷达、超声波收发器和/或光学收发器。回转传感器50还可以，或者作为替代，通过与回转传感器反射盘27机械接触来操作。

在替代实施例中，回转传感器50可以被构造用以检测不平衡衬套26的其它部分、破碎头16或与其连接的任何部件的绝对或相对位置。

在又一替代实施例中，回转传感器50可以被构造用以例如借助于加速度计或多普勒雷达来检测不平衡衬套26、破碎头16或与其连接的任何部件的运动。

下框架部6的侧壁中的两个舱口7a、7b每个均允许从下面接近破碎腔48的至少对应的部分48a、48b。每个舱口7a-b均与对应的灯9a、9b相关联。所述灯9a、9b被连接到控制系统46。

图2示意在破碎机1的正常操作期间的破碎头16和破碎头轴24的中心轴线S绕回转轴线G的回转运动。为清楚起见，仅示意性地示出旋转部件。当驱动轴38使竖直传动轴32和不平衡衬套26旋转时，不平衡配重30使不平衡衬套26径向向外摆动，从而使破碎头轴24和破碎头16的中心轴线S以倾斜角度i相对于竖直参考轴线C倾斜。当倾斜的中心轴线S被驱动轴38旋转时，其将遵循绕回转轴线G的回转运动，中心轴线S从而作为产生在顶点33处相遇的两个圆锥的母线。由破碎头16的中心轴线S和回转轴线G在顶点33处形成的角度α将根据不平衡配重30(图1)的质量、不平衡配重30旋转的RPM，以及待被破碎的材料的类型和量而变化。驱动轴38旋转得越快，则不平衡衬套26将使破碎头轴24和破碎头16的中心轴线S倾斜得越多。在图2中示意的正常操作条件下，破碎头16相对于竖直轴线C的瞬时倾斜度i与回转运动的顶点角度α一致。事情并不总是这样的，如下面将进一步描述的那样。

在沿图1中的线III-III截取的图3a的横截面中，示意性地示出了破碎机1的正常操作条件。为清楚起见，破碎头轴24、破碎头16以及内破碎壳体18被示意为一个整体单元16。一对交叉的虚线被添加到图中，以辅助看到外破碎壳体12的几何中心，在外破碎壳体12的几何中心处示意竖直参考线C，并且破碎头16绕外破碎壳体12的几何中心回转。该交叉的虚线限定在图3a的平面中的极坐标系，其中极点与外破碎壳体12的几何中心重合，并且具有如图3a中示出的坐标系的四个象限，扇区0-90°限定第一象限；扇区90-180°限定第二象限；扇区180-270°限定第三象限；并且扇区270-360°限定第四象限。中心轴线S的极坐标的角度分量由

表示，并且为简洁起见，该坐标系被定向成使得在无混杂物料的操作条件下，破碎头16的中心轴线S将沿正的角度方向移动。

在这样的正常操作条件下，待被破碎的材料37存在于破碎腔48中。虽然在图3a中仅示出一层相当薄的待被破碎的材料37，但是应理解的是，在操作期间，破碎腔48可以或多或少地完全填充待被破碎的材料。

当驱动轴38(图1)使不平衡衬套26旋转从而使破碎头16回转时，破碎头16将抵靠着存在于破碎腔48中的待被破碎的材料37滚动。当破碎头16在离外破碎壳体12的外周一定距离处抵靠着待被破碎的材料37滚动时，破碎头16的中心轴线S将遵循绕回转轴线G的圆形路径，而破碎头16绕破碎头16的中心轴线S旋转。在图3a的正常操作条件下，回转轴线G与竖直参考轴线C重合。在完整的一次回转期间，破碎头16的中心轴线S以均匀的速度，并且以离竖直参考轴线C固定的距离，行进0-360°，即，在极坐标系的象限之间行进。

在操作期间，回转传感器50(图1)检测破碎头16的中心轴线S相对于竖直参考轴线C的瞬时倾斜度i，并且控制系统基于所述测量来计算回转轴线G的方向和回转的幅度A_α。破碎头中心轴线S、回转轴线G和竖直参考轴线C可以被表示为空间中的矢量。在该示例中，回转轴线G被限定为破碎头中心轴线S在整个回转期间的时间平均方向。在该实例中，回转的幅度A_α被计算为破碎头中心轴线S相对于回转轴线G的倾斜角度α(图2)在整个回转上的时间平均。替代地，该倾斜角度α可以被直接用作幅度的量度，而无需平均。在所示意的横截面处，倾斜角度α(图2)对应于破碎头中心轴线S和回转轴线G之间的径向距离R。因此，R或R的时间平均值同样可以被用作幅度的量度。

现转向图3b，尺寸相对适中的不可破碎的混杂物料块52，诸如来自挖掘机的挖掘齿，已经从破碎机1上游的设备进入破碎腔48。再次，可破碎的材料37也存在于破碎腔48中。虽然为简洁起见可破碎的材料37在破碎腔48中的分布被示意为类似于图3a的分布，但是应理解的是，混杂物料52附近的可破碎材料37的部分可以被混杂物料52挡住而不被破碎。该混杂物料块52与待破碎的材料37的不同之处在于，混杂物料52将不屈服于破碎头16，而是将使回转的破碎头16偏转，从而约束其运动。图3b的卵形虚线示意了破碎头16的中心轴线S的约束路径。由该混杂物料块52引起的约束导致回转轴线G以角度β相对于竖直参考轴线C倾斜，这在下面将参照图4进一步描述。如在图3b中能够看到的，混杂物料52在破碎腔48中的存在还导致破碎头轴线S绕回转轴线G的回转运动的形状发生改变，从而形成非圆形的母线。在图3b的特定示例中，破碎头16的中心轴线S“跳过（skip）”第四象限，并且遵循被约束于象限1-3的路径；事实上，其避开由从大约220度至大约50度的角度区间限定的整个扇区。此外，混杂物料块52导致回转运动的幅度A_α改变，所述幅度A_α通过使角度α(图2)时间平均化而形成，所述角度α在图3b的平面中由径向距离R表示。

因此，控制系统46可以基于以下来检测混杂物料的存在：

基于破碎头中心轴线S的回转运动的形状改变为非圆形形状，例如通过对比在破碎头16的回转运动的一个完整回转期间检测到的角度α的最高值与所述角度的最低值；或

基于回转轴线G的方向偏离竖直参考轴线C的方向；或

基于回转轴线G相对于竖直参考轴线C的倾斜角度β(图4)的数值超过参考倾斜数值；或

基于破碎头16的中心轴线S遵循如在图3b的平面极坐标中所看到的路径，所述路径跳过由一段角度区间限定的扇形角度、整个象限、或如将参照图3c示意的甚至多个象限；或

基于回转幅度A_α超过（pass）特定操作条件所预期的参考幅度；或

基于以上选项的任何选项的组合。结合多个以上指标的检测方法给出最可靠的混杂物料指示。

已经发生混杂物料事件的额外附助指标是，旋转驱动轴38(图1)所需的功率临时减小。这是由于混杂物料52挡住了混杂物料块52附近的待被破碎的材料，使之未被破碎头16破碎。由此，经由待被破碎的材料，破碎头16和外破碎壳体12之间的滚动摩擦被减小，这减小了马达44的功率消耗。对于被设计用以在各种数值的RPM下运行的破碎机，用RPM来衡量的功率减小，即商P_M/F_M的减小，P_M代表功率并且F_M代表马达44的RPM，该减小形成了用于附助的混杂物料指示甚至更加准确的标准。

转向图3c，一大块不可破碎的混杂物料52存在于破碎腔48中。再次，被示意为沿着外破碎壳体12的一层的可破碎材料37同样存在于破碎腔48中。与图3b的情形相比，图3c的混杂物料块52甚至进一步约束破碎头16的运动，使得破碎头16的变形路径几乎已经退化成一条曲线，该曲线被完全约束于图3c的坐标系的第二象限。附接到破碎头16的中心轴线S的弯曲箭头大致示意中心轴线S的约束路径。由大块的混杂物料52引起的约束导致破碎头16将可破碎材料37挤压远离外破碎壳体12的内壁，该内壁与混杂物料52相对置，使得破碎头16的中心轴线S的倾斜度i(图2)增加。

由混杂物料块52引起的约束还导致仍然被限定为破碎头16的中心轴线S的平均方向的回转轴线G相对于竖直参考轴线C倾斜，并且导致顶点角度α的平均值减小。

因此，控制系统46不仅可以基于在上文中参照图3b讨论的那些混杂物料指标，而且还可以基于以下来检测混杂物料52的存在：

基于瞬时或平均破碎头倾斜度i的增加；或

基于平均顶点角度α的减小；或

基于以上指标的任意组合，以及与参照图3b讨论的那些指标中的任意指标的任意组合。所有的以上指标可以与由类似于上面参照图3b已经描述的那样由功率减小所提供的附助指标组合，以增加指示的准确度。

图3d示意当破碎机1已被停止并且破碎头16已处于静止时的图3b的混杂物料情形。由于破碎机可以在其内有或没有可破碎材料的情况下停止，所以图3d的破碎机被示意为没有任何这样的材料。破碎头16倚靠在混杂物料块52上，使得混杂物料52将破碎头16的中心轴线S维持在相对于中心轴线S的预期静止位置的倾斜度下。由于不平衡配重并且由于破碎腔48中的任何待被破碎的材料的特性，破碎头16的中心轴线S可以被预期静止在由虚线圆圈P限定的预期停止区域中的任何地方。

图3e示意在多个小的不可破碎的混杂物料块52进入破碎腔48的情况下的破碎头16的回转。由于物料块52将通常围绕破碎头16相对均匀地分布在破碎腔48中，所以将不发生回转轴线的倾斜；混杂事件将仅通过以下来检测：测量破碎头16的回转运动的幅度Aα(在横截面中示意为径向距离R)，可能地是与破碎机1的功率消耗的降低的检测组合。

图4是示意破碎头的中心轴线S绕回转轴线G的运动的侧视图，所述回转轴线G以角度β相对于竖直参考轴线C倾斜。这对应于图3b和3c的情形，其中，回转轴线G被混杂物料块52倾斜。再次，破碎头16的中心轴线S相对于竖直参考轴线C的倾斜度由i表示。为清楚起见，在图4中省略了所有实体部件。

现在参照图5，现在将描述用于检测图1-4的破碎机1中的混杂物料的方法。

在步骤110中，通过控制系统46获得例如由破碎机1的回转轴线G的方向表示的回转值V。这可以通过例如利用传感器50在选定的采样时间间隔内测量多个破碎头轴线S相对于参考轴线C的方向的数值来实现。将以这种方式获得的各个空间矢量相加，以获得对应于回转轴线G的方向的平均方向。优选地，至少在一个完整回转中采集至少五个采样，用于获得回转轴线G的精确方向。在较简单的实施方式中，可以通过仅平均化两个数值，例如在由至少超过驱动轴38的一个旋转周期的长度的滑动时间窗口所限定的时段期间的破碎头16的中心轴线S的倾斜度i的最小值和最大值，来获得回转轴线G的倾斜度β的幅度的粗略估计。

在步骤112中，将回转值V与回转参考值VR进行对比，在该示例中，回转值V由回转轴线G的方向表示。作为示例，回转参考值VR可以被表示为竖直参考轴线C的方向，但本领域技术人员可以选择适于特定类型的回转值V的任何参考轴线或者任何其它类型的回转参考值。

在步骤114中，控制系统46基于在步骤112执行的对比来确定是否发出指示在破碎机1中存在混杂物料52的混杂物料警报信号。作为示例，取决于破碎机1的设计以及应当被检测到的混杂物料52的类型和尺寸，如果回转轴线G和竖直参考轴线C之间的角度β(图4)超过3°，则可以发出混杂物料警报信号。替代地，控制系统46可以确定存在某种理由怀疑混杂事件，但没有足够的理由来发出混杂物料警报信号。在这种情况下，控制系统可以继续获得混杂物料的辅助指示，例如通过用幅度角度α的时间平均值来表示回转值，并且在步骤110-112之后将其与参考回转值进行对比。如果根据两种表示，即回转轴线G的方向和角度幅度α的回转值都指示很可能的混杂事件，则可以在步骤114中以更大的可靠性发出混杂物料警报信号。

在以上参照步骤110-114描述的示例中，将回转轴线G的方向与竖直参考轴线C的方向进行对比。一种替代方式是将回转轴线G的方向与回转轴线G的先前确定的方向进行对比。回转轴线G的方向的突然、快速改变指示潜在的混杂物料事件。因此，以上描述的方法可以包括任选步骤116(虚线示出)，其中回转参考值VR采取先前获得的回转值V的数值。

根据实施例，该实施例提供了基于多个混杂指示的组合的混杂物料检测的示例，根据以下方法获得了在执行的复杂性和混杂物料指示的可靠性之间的良好平衡，其中：

使用方法步骤110-112获得第一混杂物料指示，其中，第一混杂物料指示标准（criterion）是基于平均倾斜度i(图2)的数值|i|n相对于先前测量的平均倾斜度|i|n-1增加超过25%。通过以本领域技术人员公知的方式连续地对倾斜度i取样并且在滑动时间窗口内对所取样的数值求平均值，可以获得平均倾斜度的数值。平均倾斜度|i|n代表第一回转值V1，而先前的数值|i|n-1代表回转参考值VR1。在将V1与VR1进行对比后，VR1可以被赋予V1的数值，如参照步骤116所说明的那样。

再次使用方法步骤110-112获得第二混杂物料指示标准，其中，所述第二混杂物料指示标准是基于在一个整个回转期间破碎头的中心轴线S在图3a-e的极坐标系中所经过的总角度区间下降至低于预定数值，例如180度，或换言之，破碎头16的中心轴线S跳过的角度区间超过例如180度。跳过的角度区间

可以例如通过连续地对角度的接连值进行采样，并且形成

模（modulo）360°来获得。跳开的角度区间

代表第二回转值V2，而其相应的回转参考值VR2具有180度的数值。

基于商P_M/F_M的采样值P_M,n/F_M,n相对于P_M,n-1/F_M,n-1的先前测量减小超过25%来获得第三混杂物料指示标准。商P_M,n/F_M,n代表功率数值，并且P_M,n-1/F_M,n-1代表功率参考值。

如果所有的三个标准均被满足，则控制器46确定存在怀疑的混杂物料事件，并且启动计时器，同时重复地继续获得V1、V2和P_M,n/F_M,n，并且分别将它们与VR1、VR2和P_M,n-1/F_M,n-1进行对比。在所有的三个混杂物料指示标准在预定时间区间期间保持被满足的情况下，控制器46确定存在已证实的混杂事件，并且使用方法步骤114发出混杂物料警报信号。

很明显，代替将平均倾斜度|i|n与先前获得的平均倾斜度|i|n-1进行对比，平均倾斜度|i|n可以与预定值进行对比。类似地，代替将功率值P_M,n/F_M,n与先前的功率值P_M,n-1/F_M,n-1进行对比，功率值P_M,n/F_M,n同样可以与预定值进行对比。

对于相对于参考轴线的回转轴线G的方向；相对于参考形状的回转运动的形状；破碎头16的中心轴线S跳过的角度区间(参照图3b-c)；或破碎头16的中心轴线S的倾斜度i的了解还允许确定混杂物料块52在破碎腔48中的位置，这是因为混杂物料52将破碎头16推动远离其预期位置，在没有混杂物料存在于破碎腔48中时，破碎头16处于其预期位置。因此，所述方法可以可选地包括基于回转值V来确定混杂物料在破碎腔48中的位置。作为示例，查看图3b，回转轴线G进入到第二象限中的偏移指示了混杂物料块52位于第四象限中。类似地，破碎头16的中心轴线S跳过从大约220°至大约50°的角度区间(参照图3b的极坐标)提供相同的信息。该位置可以指示给操作员，使操作员可轻易地定位并从破碎机1移除混杂物料块52。

在图5的方法的又一实施例中，回转值V被表示为破碎头16的中心轴线S的回转运动的幅度ADa。

在所述又一实施例中，在步骤110中，代表回转传感器反射盘27的一部分的竖直运动的幅度ADa可以通过在破碎头16绕回转轴线G的回转运动的一次完整回转期间测量多个距离Da(图1)的数值来获得。可以通过形成ADa=Max(Da)-Min(Da)来计算ADa，其中，Max(Da)和Min(Da)分别代表在所述回转期间Da的测量值的最大值和最小值。

在步骤112中，将由幅度ADa表示的回转值V与回转参考值VR进行对比，回转参考值VR可以由参考幅度AR表示。作为示例，可以基于破碎机1的当前载荷条件从包括多个参考幅度AR1至ARn的表格中选择参考幅度AR，每个参考幅度AR1至ARn对应于破碎机1的一个特定的载荷条件，并且代表在该特定载荷条件下的预期幅度。如果幅度ADa下降至低于当前载荷条件所预期的参考幅度AR，则发出混杂物料警报信号。

再次返回参照图3c，根据图5的方法的又一实施例，还可以在破碎机1已停止以及处于停工时检测混杂物料。根据该实施例，在方法步骤110-114中，基于破碎头16的中心轴线S相对于其处于其预期静止位置P时的预期倾斜度或方向的倾斜度i(图2)或方向来确定混杂物料的存在。因此，当破碎机1处于停工时，回转值V由倾斜度i表示。虽然由倾斜度i代表的回转值V是破碎机处于停工时确定的，但是倾斜度i代表在破碎机1被重新启动的情况下将发生的破碎机的回转行为。

在典型的操作条件下，破碎机1在被停止时填充可破碎材料。随着破碎机的旋转逐渐降低，破碎头16的逐渐减小的行程允许可破碎材料在破碎腔48中停留。因此，对于在其中有可破碎材料的圆锥破碎机1而言，破碎头16的中心轴线S的预期静止位置被定位成在圆圈P内相对靠近竖直参考轴线C。由此，回转参考值VR由圆圈P表示。因此，破碎头16的中心轴线S在圆圈P之外的任何倾斜度指示了混杂物料存在于破碎腔48中的可能性。

如果破碎机在其停止移动时是空的，则当破碎头16静止搁置到球面轴承20上时，不平衡配重30(图1)将导致破碎头16稍微倾斜。这在图3c中被示出为沿着绕竖直参考轴线C的圆形虚线P′的一组预期静止位置；根据不平衡配重的定向，当破碎机停止移动时，破碎头16的中心轴线S可以停在任意预期静止位置P′处。在这些情况下，回转参考值VR由这一组所有可能的破碎头倾斜度表示，其将破碎头16的中心轴线S放置在沿着圆圈P′的任何位置。如果在破碎机为空的时，破碎头16的中心轴线S静止在不与任何预期静止位置P′重合的倾斜度i处，则这同样指示混杂物料存在于破碎腔48中的可能性。根据不平衡配重的重量和轴向偏移，圆圈P′的半径可以大于或小于圆圈P的半径。

再次返回参照图1，在破碎腔48中检测到混杂物料，并且破碎机在其中有可破碎材料的情况下被停止的事件中，当破碎头16静止时，倾斜的方向指示混杂物料在破碎腔48中的位置。作为示例，如果破碎头16的中心轴S线相对于竖直参考轴线C向右倾斜，则这是混杂物料处于破碎腔48的右部48b的指示。控制系统46被构造用以基于来自回转传感器50的破碎头倾斜度信号来确定混杂物料的位置。在已经确定位置之后，控制系统通过点亮与右舱口7b相关联的右灯9b来将该位置指示给操作员。由此，操作员知道她应在寻找右舱口7b后面寻找混杂物料。很明显，除灯以外的其它指示装置同样可以用于使操作员识别舱口7。虽然在图1的截面中仅两个舱口7a、7b是可见的，但是应理解的是，破碎机1可以围绕其外周设有更大数量的舱口7，并且每个舱口均可以与用于指示其后面存在混杂物的装置相关联。优选地，破碎机1配备有沿其外周分布的介于两个和十个之间的舱口。

在用于检测混杂物料的方法中，除在以上参照图5详细描述的方法实施例中使用的那些之外的其它测量同样可以被用作代表破碎头16的位置或回转运动的回转值V。作为示例，因为破碎头中心轴线S的非圆形回转可以作为破碎腔48中存在混杂物料52的指标，所以可以使用代表回转运动的形状的回转值V。

以上任何方法可以相互组合，和/或与作为附加指标的功率监测组合，从而增加混杂物料检测的可靠性。

在已经检测到破碎腔48中存在混杂物料52之后，可以采取纠正措施。作为示例，警报信号可以通知到操作员，使得操作员可以对其作出响应，和/或控制系统46可以自动地降低RPM和/或由驱动轴38传输的功率，以最小化损坏破碎机1的风险。混杂物料警报信号还可以被发送至任何下游设备，使得下游设备可以采取必要的措施，以自动地从已破碎的材料流移除混杂物料52，例如通过分流选取的一部分材料流。此外，混杂物料警报信号可以发送至任何上游设备，以降低或停止将待被破碎的材料到破碎机1的供给。

应理解的是，在所附权利要求书的保护范围内，上述实施例的众多变型例是可能的。例如，上面已经描述了使用回转传感器反射盘27。然而，破碎头16的运动或位置可以基于对破碎头16的其它部分、破碎头轴24或与其连接的任何装置的检测来测量。可以使用其它类型的传感器来代替反射盘，诸如加速度计、照相机或者任何其它用于检测破碎头16的位置或运动的适当装置。

上面已经描述了万向接头类型的柔性接头34、36。然而，惯性圆锥破碎机的破碎头可以经由其它类型的柔性接头来驱动。

在上文中已经描述了惯性圆锥破碎机1具有附接到不平衡衬套26的不平衡配重30。在其它的惯性圆锥破碎机设计中，不平衡配重可以具有另外的位置，而不是在上文中详细描述的破碎机1中；例如，通过对破碎机的其它部分进行适当的和相应的改变，不平衡配重可以位于例如破碎头轴24和/或竖直传动轴32上，在这些情况下，在所附权利要求书的技术特征的含义中，这些轴将会是不平衡衬套。

上面已经详细描述了距离和角度R、α、i、A_α和ADa如何可以被用作破碎头16的中心轴线S的回转运动的幅度的量度。如将被本领域技术人员所理解的那样，指示破碎头16的回转运动的幅度的其它量度同样可以被用作幅度的指示，由此形成回转值，基于该回转值可以执行混杂物料检测。

也已经描述了静止时的倾斜度、回转幅度、回转轴线G的方向、跳过的角度

以及破碎头16的回转运动的形状的不同量度如何可以被用作回转值。同样，基于破碎头的位置或运动的其它量度也可以用于检测混杂物料，所述其它量度形成或使得能够确定指示回转轴线的倾斜度、回转运动形状、回转运动的幅度以及破碎头的倾斜度中的至少一个的回转值。

在上文中，已经描述了如何可以借助于频率转换器来获得破碎功率和马达RPM。作为替代，破碎机可以设有独立的功率和/或频率传感设备，例如仅用于测定功率消耗的功率传感器，或根本不带有这样的传感装置。

回转运动在本文的含义中不需要是圆形的，而是根据破碎机的设计和载荷，其可以是例如椭圆形的、卵形的，或者由于例如破碎腔48的形状设计或者由于在破碎腔中存在的任何混杂物料而施加的约束，其可以遵循任何其它类型的变形母线。

Claims

1.一种用于检测惯性圆锥破碎机中的混杂物料的方法，所述惯性圆锥破碎机包括外破碎壳体(12)和内破碎壳体(18)，所述外破碎壳体(12)和所述内破碎壳体(18)在所述内破碎壳体(12)和所述外破碎壳体(18)之间形成破碎腔(48)，所述内破碎壳体(18)被支撑在破碎头(16)上，所述破碎头(16)被可旋转地连接到不平衡衬套(26)，所述不平衡衬套(26)被布置成由驱动轴(38)旋转，所述不平衡衬套(26)设有不平衡配重(30)，所述不平衡配重(30)用于在所述不平衡衬套(26)被旋转时使所述不平衡衬套(26)倾斜，使得当所述不平衡衬套(26)被所述驱动轴(38)旋转并被所述不平衡配重(30)倾斜时，所述破碎头(16)的中心轴线(S)将绕回转轴线(G)回转，由此所述内破碎壳体(18)接近所述外破碎壳体(12)，以破碎所述破碎腔(48)中的材料，所述方法包括：

测量所述破碎头(16)的位置和运动中的至少一个；

基于所述测量来获得回转值，所述回转值指示所述回转轴线(G)相对于参考线(C)的倾斜度(β)、所述破碎头(16)的所述中心轴线(S)的回转运动的形状、所述破碎头(16)的所述中心轴线(S)的回转运动的幅度(α，R)以及所述破碎头(16)的所述中心轴线(S)相对于参考线(C)的倾斜度中的至少一个；

将所述回转值与回转参考值进行对比；以及

基于所述对比来确定是否发出指示所述破碎机中存在混杂物料的混杂物料警报信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述回转值包括：对来自传感器(50)的信号进行低通滤波；和/或形成从传感器(50)获得的数值的平均值。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述回转参考值是基于先前获得的回转值来确定的。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：基于所述混杂物料警报信号向操作员发出可听的、可视的或可感知的混杂物料警报信号。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：基于所述混杂物料警报信号来启动混杂物料移除程序，所述混杂物料移除程序用于在所述破碎腔(48)的下游将所述混杂物料从已破碎的材料流分离。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：基于所述回转值来确定所述混杂物料在所述破碎腔(48)中的位置。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，基于所述回转轴线(G)的倾斜度(β)超过参考倾斜度，并且/或者基于所述破碎头(16)的回转运动的幅度(α，R)超过参考幅度而发出所述混杂物料警报信号。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：基于所述混杂物料警报信号来降低所述驱动轴(38)的RPM和/或经由所述驱动轴(38)传输的功率。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述回转值指示所述破碎头(16)的所述中心轴线(S)的倾斜度(i)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：获得指示经由所述驱动轴(38)传输到所述破碎头(16)的功率的功率值；和

将所述功率值与功率参考值进行对比，其中，确定是否发布混杂物料警报信号的所述确定还基于所述功率值与所述功率参考值的所述对比。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述功率参考值是基于先前获得的功率值来确定的。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，基于所述破碎头(16)的平均倾斜度(|i|n)超过先前测量到的平均倾斜度(|i|n-i)、所述破碎头(16)的所述中心轴线(S)跳过一段扇区角度和功率值(P_M,n/F_M,n)下降至低于先前获得的功率值(P_M,n-i/F_M,n-i)来发出所述混杂物料警报信号。

13.一种惯性圆锥破碎机，所述惯性圆锥破碎机包括外破碎壳体(12)和内破碎壳体(18)，所述外破碎壳体(12)和所述内破碎壳体(18)在所述内破碎壳体(12)和外破碎壳体(18)之间形成破碎腔(48)，所述内破碎壳体(18)被支撑在破碎头(16)上，所述破碎头(16)被可旋转地连接到不平衡衬套(26)，所述不平衡衬套(26)被布置成由驱动轴(38)旋转，所述不平衡衬套(26)设有不平衡配重(30)，所述不平衡配重(30)用于当所述不平衡衬套(26)被旋转时使所述不平衡衬套(26)倾斜，使得当所述不平衡衬套(26)被所述驱动轴(38)旋转并被所述不平衡配重(30)倾斜时，所述破碎头(16)的中心轴线(S)将绕回转轴线(G)回转，由此所述内破碎壳体(18)接近所述外破碎壳体(12)，以破碎所述破碎腔(48)中的材料，所述破碎机还包括传感器(50)，所述传感器(50)用于感测所述破碎头(16)的位置和运动中的至少一个，所述破碎机的特征在于，其包括控制器(46)，所述控制器(46)被构造用以根据前述权利要求中的任一项所述的方法来获得回转值和确定是否发出混杂物料警报信号。

14.根据权利要求13所述的惯性圆锥破碎机，还包括功率传感器(47)，所述功率传感器(47)用于获得指示经由所述驱动轴(38)传输到所述破碎头(16)的功率的功率值，其中，所述控制器(46)被构造用以执行根据权利要求10-11中的任一项所述的方法。

15.根据权利要求13至14中的任一项所述的惯性圆锥破碎机，还包括用于接近所述破碎腔(48，48a-b)的多个舱口(7a-b)，所述舱口(7a-b)中的每一个舱口均允许通过所述舱口移除任何混杂物料；以及用于向操作员指示混杂物料的位置以辅助所述操作员选择用来打开的正确的舱口(7a-b)的装置(9a-b)。