CN105793685B - 用于测量链力的测力单元和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测力单元(200)，其用于测量施加于地下采矿应用中所使用的链索的单个链节上的力。测力单元(200)可以包括：壳体(240)，所述壳体(240)具有被配置为与第一链节腿接触的第一端和被配置为与第二链节腿接触的第二端；和距离测量设备，所述距离测量设备容纳在壳体(240)内并且被配置为测量第一链节腿与第二链节腿之间的实际距离。距离测量设备可以包括被配置为与第一链节腿接触的第一单元部分(210)和被配置为与第二链节腿(264)接触的第二单元部分(220)。

Description

用于测量链力的测力单元和系统

技术领域

本发明通常涉及用于测量地下采矿应用中所使用的链索的链力，特别是用于测量链索的单个链节的力的测力单元和系统。本发明进一步涉及一种用于测量链索中至少一个链节的力的方法，该链索包含多个相互接合的链节。此外，本发明涉及一种安装工具，其用于将测力单元安装到链节中。

背景技术

为了监测地下采矿中所使用的(例如)链式刮板输送机或采矿犁的链索的链力，有必要确定或测量链索上的力，并且优选地，测量每个链节处的链力。

例如，US 2011/0024268A1公开了一种特别用于采矿的抽提设备，和用于控制抽提设备的方法。抽提设备有两个驱动站和一个在其链轮之间延伸的驱动链。为了检测悬链或输送设备的输送链或犁设备的犁链的磨损，提供了用于检测驱动链的至少一个链状况的磁性传感器单元。每个传感器单元包括由静态或动态磁场发生器构成的发射器，以及作为检测器的检测器场，该检测器场设置有多个磁场检测器。检测器和发射器被设置在通道的一侧，以用于待扫描的驱动链的运行。

进一步地，DE 199 05 461 B4公开了一种用于连续获取链式刮板输送机的链索的链力的测力设备。公开了测量两个链节腿的距离变化，该距离变化表示施加至每个链节的力。

EP 0 003 682 A2公开了一种适于放置在起重机的负载和起重索之间的负载指示设备。负载指示设备包括高抗拉强度钢的环形构件和放置在环形构件的部分之间的电位移传感器。

US 4,283,942 A公开了与链路一起使用的负载测量设备，包括用于横跨安装在链路上的负载单元。

本发明至少部分地旨在改善或克服现有系统的一个或多个方面的问题。

发明内容

根据本发明的一方面，公开了一种测力单元，其用于测量地下采矿应用中所使用的链索的单个链节的力。链索可包含多个相互接合的链节。每个链节可具有第一链节腿和与所述第一链节腿相对的第二链节腿。所公开的测力单元可包括壳体，所述壳体具有配置为与所述第一链节腿接触的第一端和配置为与所述第二链节腿接触的第二端。所述壳体可弹性变形，这样可能会引起第一链节腿和第二链节腿的距离变化。测力单元可进一步包括容纳在壳体内的距离测量设备，其被配置为测量第一链节腿和第二链节腿之间的实际距离。距离测量设备可包括第一单元部分和一个第二单元部分，第一单元部分被配置为与第一链节腿接触，第二单元部分被配置为与第二链节腿接触。由于施加至链索的力引起的第一链节腿和第二链节腿之间的距离变化，第一单元部分和第二单元部分可以相对彼此移动，使得第一链节腿和第二链节腿之间的实际距离可被测量。

根据本发明的另一方面，用于测量地下采矿应用中所使用的抽提设备或犁设备的链索的链力的链力测量系统可包括本发明的至少一个测力单元，被配置为接收来自至少一个测力单元的信号的至少一个信号接收单元，和与至少一个信号接收单元通信并被配置为处理至少一个信号接收单元所提供的信号以推导出链力的控制单元。至少一个测力单元被安装至链索的链节。

根据本发明的另一个方面，用于开采煤，矿物，硬岩等的抽提设备可包括包含第一链轮的第一驱动站，与第一驱动站间隔开并包含第二链轮的第二驱动站，包含多个相互接合的链节并以上滑道和下滑道的形式围绕所述第一链轮和第二链轮运行的至少一个链索，和本发明的链力测量系统。

根据本发明另一方面，公开了用于测定链索中至少一个链节的力的方法，该链索包含多个相互接合的链节。每个链节可具有第一链节腿和与第一链节腿相对的第二链节腿。该方法可包括将第一链节腿和与第二链节腿之间的距离变化转换为联结至第一链节腿的移动的磁体与联结至第二链节腿的移动的磁场传感器之间的相对移动，测量由该磁体引起的磁场，以及基于所测量的磁场推导出链节处的力。

在一些实施例中，测力单元可进一步包括设于第一单元部分处的磁体以及设于第二单元部分处并配置成检测由磁体引起的磁场的磁场感应器。由于第一单元部分与第二单元部分之间的相对移动，磁体可相对磁场感应器移动，因而引起所测磁场的变化。

在本发明的含义中，链节可包括第一链节腿和与第一链节腿相对的第二链节腿。第一和第二链节腿通常为直线部分，其基本平行彼此地运行并通过弯曲部分相互连接。因此，链节可具有中心具有自由部分并且示例性公开的测力单元可安装和嵌合在其中的椭圆环状。

通过以下的说明和附图，本发明的其它特征和方面将显而易见。

附图说明

图1示意性地示出了一种链式刮板输送机形式的用于地下采矿的抽提设备；

图2示意性地示出了用于图1的抽提设备的驱动站的驱动架，驱动架具有示例性公开的测力系统；

图3示出了用于图1的链式刮板输送机或图2的抽提设备中的链索的示例性实施例；

图4示出了图3的整个链索的示例性剖视图；

图5示出了示例性公开的测力单元的透视图；

图6示出了图5所示的测力单元的剖视图；

图7示出了图5所示的具有壳体的测力单元的剖视图；

图8示出了图5所示的测力单元的示例性壳体；

图9示出了使用安装工具将测力单元装入链节的第一安装步骤；

图10示出了将测力单元装入链节的第二安装步骤；

图11示出了将测力单元装入链节的第三安装步骤；

图12示出了用于将公开的测力单元装入链节的示例性公开的安装工具；以及

图13示出了图12的安装工具的支撑元件的详细视图。

具体实施方式

下文是本发明的示例性实施例的详细说明。本文描述的并在附图中示出的示例性实施例意在教导本发明的原理，使得本领域技术人员能够在不同的环境中针对不同的应用实施和使用本发明。因此，示例性实施例不旨在用来，并且不应视为限制本专利保护范围。而是，本专利保护范围应当由所附的权利要求书限定。

本发明可以至少部分地基于这样的认识：提供可安装到链索的链节上并可从链索的链节上拆卸的测力单元可针对测量所述链力提供更好的灵活性和准确性。在一些实施例中，测力单元可至少部分地夹持在链节的第一链节腿与链节的第二链节腿之间。具体地，测力单元可包括容纳用于测量第一和第二链节腿之间的距离的距离测量设备的壳体，和封装在壳体和距离测量设备之间的自由空间内的封装材料。所述壳体和所述封装材料可足够柔软以允许第一和第二链节腿之间的相对移动，但也可足够有力以抵挡恶劣环境，其具体体现在地下采矿应用中。

本发明可以至少部分地基于这样的认识：测量联结至第一链节腿的移动的磁体与联结至第二链节腿的移动的磁场传感器之间的相对移动的磁场变化可提高精确测定各个链节的力的可靠性。另外，可以测定第一链节腿和第二链节腿之间的距离变化，其可用于表示链节的力。

本发明还可以至少部分地基于这样的认识：提供具有测力单元的至少一个链节可提供用于指示各个链节处的力，以及因此指示，围绕两个驱动链轮的作为环形链索运行的链索(尤其地下采矿应用所使用的)的每个位置处的链力的信息。因此，也许有可能尽早确定异常链条负载状况，比如(例如)，悬链，过度链条磨损或过度链条负载。

本发明还可以至少部分地基于这样的认识：具有所公开的测力单元可以为所公开的测力系统提供更大的灵活性。因此，可以增加装配有所公开的测力单元的链节的数量，用于增加链负载条件的精确度和分辨率。因此，可以持续地、优选实时地测量和监控链负载条件，并且因此用以调整(例如)链张紧装置或者抽提设备或犁设备的操作。

现参考附图，其中所示内容仅用于说明本发明的优选和替换实施例的目的，而不用于限定相同内容的目的。图1以示意图的方式示出了用于地下采矿的抽提设备10，诸如，输送设备。抽提设备10以本身已知的方式包括第一驱动站1和第二驱动站4，第一驱动站1具有示意性示出的驱动马达2和链轮3，在输送设备10的另一端，第二驱动站4具有链轮5和相关的驱动马达6。驱动马达2和6原则上可以采取适用于预期目的的任何形式并构造成同步马达、频率转换器马达或类似物，并且包括齿轮、调节装置、过载离合器和类似物。

在两个链轮3和5之间，环状刮板链索7沿箭头F所指的输送方向循环，其中，已使用合适的抽提工具从地下长壁抽提出的材料沿驱动站1的方向通过夹带剂而在上滑道7A上进行运输，这在该情况下形成主驱动。链轮3、5上循环的驱动链7的上滑道在图1中用7A来表示，并且驱动链7的返回滑道或空载滑道由参考数字7B来表示。在地下输送机的情况下，朝着上滑道7A运行方向的驱动提供更大的驱动力，这就是为什么悬链的危险主要发生在驱动站1的链轮3下游的下滑道7B中，但是也发生在驱动站4的链轮5下游的下滑道7A中。

为了对链索7中不同的张力条件进行补偿，为驱动站4分配了液压张紧装置8，通过该装置可以改变驱动站1、4的链轮3、5之间的间隔。张紧装置根据液压控制装置20的控制信号而延伸或缩回，由线路9示出。

在抽提设备10的情况下，链索7采用了具有彼此接合的水平链节250和垂直链节260的双中心链的形式(参见图3和图4)，并且夹带剂(刮板)以给定间隔固定在其上。

抽提设备10还包括控制单元30。还可以通过分别由信号线35、36所表示的信号线将驱动马达2和6的现速提供至控制单元30。控制单元30可以产生提供至液压控制器20的控制信号，以通过信号线9引起液压张紧装置8的延伸和缩回，并且改变链轮5在辅助驱动4上的位置，从而使悬链张紧移出。与此同时，控制单元30也可以对驱动马达2、6发出控制信号，从而通过改变驱动马达2、6的相应转速来防止出现悬链或防止过度的链条张紧。

抽提设备10还包括测力系统，该测力系统包括至少一个测力单元200、至少一个信号接收单元300以及控制单元30，参考图5-图10对测力单元200进行了详细描述。至少一个测力单元200安装在链索7、107的链节250、260中，用于在抽提设备10的操作过程中测量各个链节250、260处的力。由测力单元200测量的信号被发送至至少一个信号接收单元300。至少一个信号接收单元300被定位在链轮3和5之间的全长之上。在一个示例性实施例中，至少一个信号接收单元300可设在链轮3处，并且至少一个信号接收单元300可设在链轮5处。此外，至少一个信号接收单元300可设在被配置为保持地下长壁打开的至少一个遮避支撑元件处。

由于通常为金属的上滑道和下滑道7A、7B，通常为金属的链节250、260以及所抽提的矿物(诸如，例如，煤)，每个测力单元200的发射范围例如可以限定为约10m。因此，可能需要提供多个信号接收单元300，用于接收从至少一个测力单元200经过相应的接收单元300的信号。每个接收单元300例如经由线路37、38、39、40、41和42与控制单元30通信，并且配置为将接收到的信号传输至控制单元30以供处理。

现参考图2，示出了用于地下采矿的犁设备110。抽提犁160来回移动，通过犁链索107从一个驱动站101逆转至另一个104，或反之亦然，如图2中双头箭头所指，链索107大体上为环状，并且包括互连的垂直和水平链节250和260(参见图3和4)。驱动站101具有驱动马达(图2中未明确示出)和用于犁链索107的链轮103，而驱动站104具有链轮105和张紧装置108。根据犁160移动的方向，两个驱动中的一个驱动形成主驱动而另一个驱动形成相应的辅助驱动。

犁链索107再一次形成上滑道107A和下滑道107B，上滑道107A和下滑道107B根据犁160移动的方向R形成牵引或返回滑道。由于在提取犁160正在移动的方向R上每个链轮103的向外滑道或返回滑道内可能会发生悬链和/或链条张力过度，所以在犁设备110中，尤其在犁链索107的链节250中，需设有至少一个示例性公开的测力单元200，图5至图10将对测力单元200进行更详细的描述。与输送链索7相反，犁链索107是是单链索。

尽管在图2中未明确描述，但犁设备110还设有示例性测力系统，因此至少一个信号接收单元300位于链轮103、105之间的犁设备110处。所述至少一个信号接收单元300中的每一个可配置为将所述至少一个测力单元200所接收的信号传送到控制单元130，控制单元130可处理用于推导犁链索107在每个链节250、260处的力的数据。

控制单元130能够产生控制信号，该控制信号被提供至液压控制系统120以经由信号线109引起液压张力装置108的延伸或收缩，并且改变链轮105在辅助驱动104上的位置，以张紧悬链离开其原位置，或者在链索107太松弛时最小化链条张力。

图3示例性地示出了链索，链索可用作输送链索7或犁链索107。通常，输送链索7和犁链索107都包括可替换地设置的水平链节250和垂直链节260，水平链节250和垂直链节260相互接合。

现在参照图4，图中示出了示例性链索的示例性剖视图。如图4所示，每个垂直链节260包括第一链节腿262和与第一链节腿262相对的第二链节腿264。类似地，每个水平链节250也包括第一链节腿252和第二链节腿，其在图4中剖开示出。第一链节腿262和第二链节腿264彼此大致平行地延伸。

在初始状态下，例如，在抽提设备10或犁设备110操作之前链索7、107无应力的状态下，第一链节腿262与第二链节腿264由初始距离L间隔开。初始距离L可用作参考距离，用于测定在抽提设备10或犁设备110操作期间第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离变化。

第一链节腿262和第二链节腿264经由弯曲部分266和弯曲部分268相互连接，从而形成椭圆环形链节260。所述第一链节腿262和第二链节腿264中的每一个都包括圆形横截面。然而，在可选实施例中，第一链节腿262和/或第二链节腿264可包括其它任何适合的横截面形状，比如，例如矩形横截面或椭圆形横截面。

现在参阅图5，图中示出了示例性公开的测力单元200的透视图。仅仅出于简化的目的，图5示出了测力单元200，而并没有示出壳体240，参照图7和图8，将对其进行更详细地描绘和描述。然而，壳体240被认为是示例性公开的测力单元200的一部分。

测力单元200包括距离测量设备，该距离测量设备具有第一单元部分210和与第一单元部分210相对的第二单元部分220。如图5所示，第一单元部分210在其外端包括第一接触表面212，第一接触表面212配置为接触第一链节腿262的内表面，并且第二单元部分220在其与第一单元部分210的外端相对的外端包括第二接触表面222，第二接触表面222配置为接触第二链节腿264的内表面。因此，第一接触表面212和第二接触表面222之间的距离基本上与第一链节腿262和第二链节腿264之间的实际距离相对应(参见图4)。

由于第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离因纵向施加至链索7、107的力而变化，所以第一单元部分210和第二单元部分220相对于彼此移动。因此，第一接触表面212和第二接触表面222之间的距离依据第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离而不断变化，下文将进行更详细地描述。

由于第一链节腿262和第二链节腿264包括圆形横截面，所以第一接触表面212和第二接触表面222包括弯曲形状，用于大体上分别与第一链节腿262和第二链节腿264相匹配。

图6示出了图5所示的测力单元200的剖视图。磁体214，例如永久磁体，设置在第一单元部分210处。磁体214从第一接触表面212向第二接触表面222延伸。优选地，如图6所描绘地，磁体214至少部分地集成在第一单元部分210中。如图6所示，磁体214可以是条形永久磁体。

第二单元部分220包括凹部224，凹部224配置为至少部分地自由容纳磁体214。优选地，凹部224为圆柱形孔，用于至少部分地自由容纳条形磁体214，当第一单元部分210和第二单元部分220由于第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离变化而相对于彼此移动时，磁体214可以被允许在凹部224内移动。

磁场传感器226设置在第二单元部分220处。磁场传感器226能够检测磁体214产生和引起的磁场。因此，磁场传感器226优选地设置在凹部224附近，并因此设置在磁体214附近。磁场传感器226与印刷电路板228相连通，其中印刷电路板228包括，例如，处理器和/或用于处理并至少暂时地存储磁场传感器226测得的数据的存储器。

磁场传感器226感测到的磁场取决于磁体214相对于磁场传感器226的相对位置。具体地，磁场传感器226可为巨磁阻传感器，其被配置为产生表示相应的磁场的模拟电压信号。随后，模拟电压信号被提供至模拟-数字转换器(未示出)，其将模拟电压信号处理成数字磁场信号。

在一些实施例中，加速度传感器(未在附图中明确示出)可设置在第二单元部分220处，例如，设置在印刷电路板228处。加速度传感器可检测链节250和260的加速度，并可提供表示加速度的信号。根据表示感测到的链节250、260的加速度的信号，可推导出链索7、107的振荡和振动。而且，在推导链力时，还可考虑表示相应的链节250和260的加速度的信号。

在一些实施例中，最好为链节250、260配备测力单元200，犁160在其位置上连接至链索170。在这种情况下，当加速度传感器设置在印刷电路板处时，可检测到犁160的振动。随后，根据检测到的犁160的振动，可确定犁160提取的是煤还是硬岩，抑或是其他矿物。因此，犁160的操作可依据确定的提取材料进行调整，因为用适用于提取煤的犁160来提取，例如，硬岩，是不可取的。

另外，温度传感器(也未在附图中明确示出)可设置在印刷电路板228处，以检测相应的链节250、260的温度。温度传感器可提供表示链节250、260的温度的信号。在推导链力时，还可考虑表示相应的链节250、260的温度的信号。

如在图6中进一步描绘的那样，发射单元229，比如，例如，天线，也设置在第二部分220处，并与磁场传感器226和/或印刷电路板228相连通。发射单元229被配置为将磁场传感器226和/或印刷电路板228所提供的数据和信号无线发射至至少一个远距离设置的接收单元300(在图1中示出)。另外，发射单元229还分别发射加速度传感器和/或温度传感器所提供的加速度信号和/或温度信号。

同时，也意在实时地检测和发射相应的信号，使得控制单元30、130可实时地推导出相应的链索7、107的负载条件。这使得能够基于所接收到的来自于至少一个测力单元200的信号实时地调整抽提设备10和/或犁设备110的操作。

为了给磁场传感器226、具有可选地设置的电气设备的印刷电路板228和/或发射单元229提供电力，电力供应器230，例如，蓄电池，设置在第二单元部分220处。

现参照图7，一同示出了图6的测力单元200和壳体240。具体地，测力单元200包括壳体240、距离测量设备和封装在自由空间内的封装材料246，其中自由空间设置在壳体240与距离测量设备之间。图7中的距离测量设备包括第一单元部分210和第二单元部分220，其可基于磁体214引起的、由磁场传感器226测得的磁场对第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离进行测量。第一单元部分210和第二单元部分220设置在壳体240的自由空间内，封装材料246(于图7中示出为虚线部分)封装在第一单元部分210和第二单元部分220与壳体240之间的自由空间内。封装材料246可为弹性双组分封装材料。例如，封装材料246可包括约50至约100Shore-A的硬度。壳体240可为整体铸造部件。在其他一些实施例中，壳体240可为两件式部件，或可由多个彼此相连接的部件组成。

在一些实施例中，封装材料246的硬度可大体上对应于壳体240的硬度，优选地，其可具有弹性、抗震性、耐磨性和抗撕裂性，并且具有高的封装温度。例如，壳体240和/或封装材料246可由弹性体材料组成，比如，例如，丁腈橡胶、丁二烯丁腈橡胶和聚氨酯橡胶。壳体240和封装材料246可弹性变形。另外，壳体240和封装材料246都可以很柔软，足以允许第一链节腿262和第二链节腿264之间的相对移动，但是其也可很牢固，足以在地下采矿机械的操作期间牢固地保持安装在链节250、260内，使得测力单元200不会从链节250、260中掉出来。封装材料246可被配置为在壳体240内相对地设定第一单元部分210和第二单元部分220的位置。

进一步参考图8，可以看出，壳体240包括第一开口242，通过该开口，第一接触表面212至少部分地延伸以与第一链节腿262进行接触。与第一开口242相对，提供了第二开口(未在图8中明确地示出)，通过该开口，第二接触表面222至少部分地延伸以与第二链节腿264进行接触。通过封装材料246，保证了第一单元部分210和第二单元部分220无法不经意地从壳体240中掉出来，并且第一接触表面212和第二接触表面222相对于壳体240进行定位，使得第一接触表面212和第二接触表面222可分别与第一链节腿262和第二链节腿264进行接触。

在下文中，更详细地描述了示例性公开的测力单元200的示例性制造过程。首先，第一单元210和第二单元220定位在自由空间内，其中该自由空间设置在壳体240中。特别地，第一单元部分210通过第一开口242插入到壳体中，第二单元部分220通过第二开口插入到壳体中。在此状态下，磁体214至少部分地定位在凹部224内，并且完整的电气设备，例如电力供应器230和相应的电线，也放置并定位在壳体240内。

然后，封装材料246首先通过第一开口242从上面封装入壳体240与第一单元部分210和第二单元部分220之间的自由空间内。随后，封装材料246通过第二开口从下方封装入壳体240与第一单元部分210和第二单元部分220之间的自由空间内，使得第一接触表面212与第一开口242处的壳体240的弯曲外表面相齐平，且第二接触表面222与第二开口处的壳体240的弯曲外表面相齐平。

为了将测力单元200安装至链节250、260上以及从链节250和260拆卸测力单元200，壳体240包括凹部244，其中装配元件245可放置入凹部244中，以填充凹部244。因此，凹部244的形状和装配元件245的形状大体上彼此匹配。由于凹部244，形成了壳体唇缘243，其在装配元件245被拆卸时可至少部分地具有弹性。在图8中，凹部244和装配元件245示出为楔形形状。然而，两者还意在设置成任何其他合适的相互匹配的形状。

在其他实施例中，装配元件245可包括壳体唇缘243。在这种情况下，壳体240能够轻易地设置在链节250、260内，以及然后，为了将壳体240固定至链节上，装配元件245可固定至相应的部分上。

参照图9～11，更加详细地描述了测力单元200的安装和拆卸过程。参照图9，为了将测力单元200安装入，例如，垂直链节260中，先将测力单元200定位，使得第一单元部分210的第一接触表面212和壳体240的第一端部(其不包括凹部244)与第一链节腿262的内表面进行接触。在此状态下，壳体240的第二端部(其包括凹部244)位于链节260的外部。

然后，通过提供并沿逆时针方向旋转特定安装工具400，壳体唇缘243可折叠起来，并可允许第二单元部分220进入第一链节腿262与第二链节腿264之间的部分。特别地，壳体唇缘243可折叠入凹部244中。随后，从图10中能够看出，由于壳体唇缘243具有弹性，因此壳体唇缘243可折叠至其初始状态。接着，测力单元200完全安装入第一链节腿262与第二链节腿264之间的链节260中。

最后，就图11而言，为了防止测力单元200从链节260中掉出来，特别地，为了防止壳体唇缘243被再次折叠入凹部244中，装配元件245通过，例如，胶合、焊接或钎焊，安装入凹部244中。换言之，装配元件245被配置为回填凹部244，并因此加强壳体240。

在安装状态中，测力单元200，尤其是第一单元部分210和第二单元部分220，由第一链节腿262和第二链节腿264支撑和保持。在一些实施例中，测力单元200至少部分地夹持在第一链节腿262与第二链节腿264之间。

在一些实施例中，例如，在链索7、107的预应力状态中，磁体214相对于磁场传感器226的相对位置可限定初始磁场，其可作为用于计算和推导磁体214在凹部224内相对于磁场传感器226的移动所引起的磁场变化的基础。可选地，在链索7、107处于无应力状态时，例如，在链索7、107不被张紧装置8、108张紧时，初始磁场可由磁体214相对于磁场传感器226的位置限定。

参照图12，更加详细地说明了安装工具400的示例性实施例。安装工具400包括第一支撑元件410和与第一支撑元件410间隔开的第二支撑元件420。如图12所示，第一支撑元件410接合水平链节250，并且第二支撑元件420接合另一水平、垂直链节250。第一支撑元件410和第二支撑元件420通过肘杆铰接的原理优选地夹持至水平链节250上。在一些实施例中，安装工具400可仅仅包括一个被配置为接合相邻的链节的支撑元件。

参照图13，详细示出了第一支撑元件410与水平链节250的具体连接。该第一支撑元件410包括配置为接合第一链节腿252的第一接合部412，和配置为接合第二链节腿254的第二接合部414。通过旋转第一支撑元件410的杆，第一和第二接合部412、414接合该第一和第二链节腿252、254。

包括旋转元件462和例如螺栓464的锁定装置460分别设置在第一和第二支撑元件410、420处。第一和第二接合部412、414分别与第一和第二链节腿252、254接合后，螺栓464与设置在第二接合部412处的锁定表面416接触。因此，第一和第二接合部412、414的旋转被锁定，并且第一支撑元件410被连接至链节250。类似地，第二接合元件的连接被执行。

第一和第二支撑元件410、420通过由第一和第二支撑元件410、420旋转支撑的轴430连接彼此。杆440连接至轴430，其具有可被操作人员用手(例如)抓握的第一端442，和连接至按压元件450的第二端444。

如图12所示，杆440居中地置于第一和第二支撑元件410、420之间，使得示例性公开的测力单元200可以安装在与邻近水平链节250接合并连接有第一和第二支撑元件410、420的垂直链节260上。

通过旋转杆440，对按压元件450施加力矩，以将测力单元200压入垂直链节260的第一和第二链节腿262、264之间的自由部分内。

在一些实施例中，安装工具400可以包括将测力单元200装入链节250、260的液压、气动和/或电子设备。在这样的实施例中，例如，代替设置杆440，液压、气动和/或电子设备可以支撑在轴430处，以将测力单元压入链节250、260。

工业实用性

在下文中，设置在抽提设备10或犁设备处的示例性公开的测力单元200和示例性公开的测力系统的操作如图1至12所述。

首先，多个测力单元200安装在输送链索7和/或犁链索107的单独水平和/或垂直链节250、260上。例如，一个测力单元200可以安装在每一，或每第五、第十、或第二十的水平和/或垂直链节250、260上。此外，从图1中能够看出，多个信号接收单元300可以位于链轮3和5之间。其也旨在在每第五、第十、或第二十米处具有信号接收单元300，用于接收由多个测力单元200发射的信号。信号接收单元300的数量也可以取决于测力单元200的数量以及测力单元200的发射范围和链力是否能被实时测量。假如链力不能被实时测量，其可足以预存储相应测力单元200处的测量数据，以及发射信号至设置在如驱动站1、4处的信号接收单元300。

然后，在链索7、107处于无应力状态下，磁场传感器226测量第一初始磁场MF01，其对应于链索7、107的无力状态并且形成随后计算的基础。随后，通过张紧装置8、108张紧链索7、107后，磁场传感器226测量第二初始磁场MF02，其对应于链索7、107的预应力状态。优选地，当装备有示例性公开的测力单元200的链节250、260相对于驱动方向F(例如，见图1)被置于主驱动链轮3的正前方时，第二初始磁场MF02被测量。

第一初始磁场MF01和第二初始磁场MF02限定了图中的直线，其中，X轴表示磁场且Y轴表示在相应链节250、260处的力。因此，磁场与链节250、260处的力成正比。

磁场传感器226连续测量由磁体214所引起的磁场，基于第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离变化，磁体214相对于磁场传感器226移动。

关于图4，当施加纵向力与链索7、107上时，可以减小弯曲部分266、286之间的距离，其导致了第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离变化。特别地，可以减少第一链节腿262和第二链节腿264之间的距离L。

因此，磁体214可以相对于磁场传感器226移动，磁场传感器226又可以检测磁场。随后，磁场传感器226将表示磁场的信号提供至印刷电路板228处的处理器。特别地，基于先前操作产生的图，设在印刷电路板228处的处理器可以处理信号，例如，计算相应链节250、260上的力，链节250、260对应于测量的磁场。

然后，处理器可以将表示磁场的信号提供至发射单元229，而发射单元229又可以将这些信号发送至多个最接近相应天线229的信号接收单元300，即，其在发射单元300的发射范围内。当信号由相应的信号接收单元300接收时，可以将信号提供至控制单元30，以进一步处理该信号。

可选地，在少量信号接收单元300的情况下或者在信号接收单元300暂时不在测力单元200的发射范围内的情况下，印刷电路板228处的处理器至少可暂时将处理的信号存储在存储器中。随后，当多个信号接收单元300的任何一个又处于测力单元200的发射范围内时，存储在存储器中的信号被发送至可用信号接收单元300。

在某些其他实施例中，测力单元200可配置为将表示磁场传感器226测量的磁场的信号直接发送至可用信号接收单元300。在这种情况下，多个信号接收单元300和控制单元30中至少一个处理接收到的信号，用于推导出相应链节250、260处的力的大小。这可以减小测力单元200处所使用的电力，因为在这种情况下测力单元200不需要处理器。

控制单元30被配置为处理从每个测力单元200接收到的信号。其要求和意图是根据表示由磁场传感器226感测的磁场的信号，控制单元30推导出第一和第二链节腿262、264之间的距离变化。控制单元30可推导和计算第一和第二链节腿262、264之间的距离变化，准确率达到，例如，大约0.01毫米至大约0.001毫米。

随后，根据表示出现在链节250、260处的磁场的信号，控制单元30可推导出相应链节250、260处的力的大小。根据配备有所公开的测力单元200的多个链节250、260处的多个推导出的负载状况，控制单元30可推导出整个链索7、107的负载状况。例如，在50个测力单元200对称地布置在所述链索7、107处的情况下，控制单元30可以能够推导出相应链节位置处的50个力的大小，接着可提供指示整个链索7、107的负载状况的输出。

在一些实施方式中，磁场传感器226还记录了表示感测到磁场的每个信号的时间。随后，根据操作开始时间、链索速度、链轮3、5之间的距离以及链轮3、5的直径，依据记录的时间，控制单元30可以进一步确定每个装配有示例性公开的测力单元200的链节250、260的位置。这还使得控制单元30更好地依据相应位置来评价链索负载状况。

举例来说，如果多个链节250、260处测定的至少一个负载状况超过相应位置的预定力阈值，抽提设备10可因为链索7、107的高撕裂风险而停止工作。可选地，张紧装置8、108可以被控制为至少部分地消除链索7、107的张力。

相反地，如果相应链节250、260处测定的至少一个具体的负载状况处于相应位置的预定力阈值之下时，可以确定的是链索7、107悬挂在相应链节位置，并且因此将信号提供至张紧装置8、108，以便重新张紧链索7、107。

其它方面

对本发明的其它方面将在下文进行描述。该些方面包括结合以上说明和图1到13在本文中已描述的特征。

根据一个其他方面，测力单元用于测量施加至地下采矿应用中所使用的、围绕两个驱动链轮运行的环形链索的单个链节的力，其中链索包括多个相互接合的链节，每个链节具有第一链节腿和与所述第一链节腿相反的第二链节腿，所述测力单元包括：

具有配置成与第一链节腿接触的第一端和配置成与第二链节腿接触的第二端的壳体，所述壳体至少部分地夹持在第一链节腿和第二链节腿之间，所述壳体可弹性变形，使得第一链节腿和第二链节腿之间的距离可能发生改变；以及

容纳在所述壳体内并配置成测量所述第一链节腿和第二链节腿之间的距离的距离测量设备，所述距离测量设备包括配置成与第一链节腿接触的第一单元部分和配置成与第二链节腿接触的第二单元部分。

其中，由于第一链节腿和第二链节腿之间的距离是由施加至链索的力引起的，所以第一单元部分和第二单元部分相对彼此移动，使得第一链节腿和第二链节腿之间的实际距离可被测量。

根据另一其他方面，用于将测力单元安装至地下采矿应用中所使用的、包括多个相互接合的链节的链索的第一链节上的安装工具可包括：

第一支撑元件，其配置成与接合第一链节的第二链节接合；

第二支撑元件，其配置成与接合第一链节的第三链节接合；

由所述第一和第二支撑元件可转动地支承的轴；以及

附接至所述轴的杆，所述杆配置为围绕所述轴转动时向测力设备施加力，从而将所述测力设备装配至所述第一链节内。

在一个实施例中，第一支撑元件包括配置成与第一链节腿接触并匹配的第一接合部分，以及配置成与第二链节腿接触并匹配的第二接合部分。

在一些根据以上方面的实施例中，安装工具还包括设置于第一和第二接合部分处的锁定装置，所述锁定装置被配置成将第一和第二锁定部分锁定在接合位置，其中所述第一和第二接合部分分别与所述第一链节的第一和第二链节腿接触并匹配。

在一些实施例中，所述杆包括配置成由操作者握持的第一端和包括按压元件的第二端，按压元件被配置成与所述测力单元接触并将测力单元压入所述链节。

根据一个其他方面，测力单元用于测量施加至地下采矿应用中所使用的链索的各个链节上的力，所述链索包括多个相互接合的链节，每个链节具有第一链节腿和与第一链节腿相对的第二链节腿，所述测力单元(200)包括：

第一单元部分，其配置成与第一链节腿接触；

设置于第一单元部分的磁体；

第二单元部分，其配置成与第二链节腿接触；以及

磁场传感器，其设置于第二单元部分处并配置成检测由所述磁体产生的磁场；

其中，由于施加至链索上的力导致第一链节腿和第二链节腿之间的距离改变，所以第一单元部分相对于第二单元部分移动，使得所述磁体相对于磁场传感器移动，导致检测到的磁场发生变化。

根据一个其他方面，壳体配置成容纳用于测量第一链节腿和第二链节腿之间的距离的距离测量单元，其包括：

第一端，其配置成与第一链节腿接触；

第二端，其配置成与第二链节腿接触；以及

自由空间，其位于第一和第二端之间并配置成容纳距离测量设备，

其中，所述壳体可弹性变形，这样可能会引起第一链节腿和第二链节腿之间的距离变化。

在一些实施例中，所述壳体是一体成形的壳体。在可选实施例中，所述壳体可以是双组分壳体或多组分壳体。

在一些实施例中，所述壳体的第一端可以包括用于与第一链节腿匹配的弯曲表面和/或所述壳体的第二端可以包括用于与第二链节腿匹配的弯曲表面，使得所述壳体被支撑和安全地定位在链节内。

尽管本文中描述了本发明的优选实施例，但在不背离以下权利要求的范围的情况下可以做出任何改进和修改。

Claims (15)

1.一种用于测量在地下采矿应用中使用的施加到链索(7、107)的单个链节(250、260)上的力的测力单元(200)，所述链索(7、107)包括多个相互接合的链节(250、260)，每个链节(250、260)具有第一链节腿(262)和与所述第一链节腿(262)相对的第二链节腿(264)，所述测力单元(200)包括：

壳体(240)，其具有配置成与所述第一链节腿(262)接触的第一端和配置成与所述第二链节腿(264)接触的第二端，所述壳体(240)可以弹性变形并且设置成被压入在第一链节腿(262)和第二链节腿(264)之间，使得所述第一链节腿(262)和所述第二链节腿(264)之间的距离能够发生变化；以及

距离测量设备，其容纳在所述壳体(240)内并配置成测量所述第一链节腿(262)和所述第二链节腿(264)之间的实际距离，所述距离测量设备包括配置成与所述第一链节腿(262)接触的第一单元部分(210)和配置成与所述第二链节腿(264)接触的第二单元部分(220)，

其中，由于施加至所述链索(7、107)上的力引起所述第一链节腿(262)和所述第二链节腿(264)之间的距离改变，所以所述第一单元部分(210)和所述第二单元部分(220)相对彼此移动并且所述壳体(240)弹性变形，使得可以测量所述第一链节腿(262)和所述第二链节腿(264)之间的实际距离。

2.根据权利要求1所述的测力单元(200)，其进一步包括灌封材料(246)，其灌封在所述壳体(240)与位于所述壳体(240)内的所述第一单元部分(210)和所述第二单元部分(220)之间的自由空间内。

3.根据前述权利要求中任一项所述的测力单元(200)，其进一步包括：

磁体(214)，其设置于所述第一单元部分(210)处；以及

磁场传感器(226)，其设置于所述第二单元部分(220)处并配置成检测由所述磁体(214)引起的磁场，

其中，由于所述第一单元部分(210)和所述第二单元部分(220)之间的相对移动，所以所述磁体(214)相对于所述磁场传感器(226)移动，导致检测到的磁场发生变化。

4.根据权利要求3所述的测力单元(200)，其中，所述第二单元部分(220)包括凹部(224)，所述凹部(224)被配置成至少部分地容纳所述磁体(214)。

5.根据权利要求1所述的测力单元(200)，其进一步包括处理器，所述处理器被配置成接收和处理所述距离测量设备所提供的信号。

6.根据权利要求5所述的测力单元(200)，其进一步包括存储器，所述存储器被配置成至少临时地存储由所述处理器处理的数据。

7.根据权利要求1所述的测力单元(200)，其进一步包括电力供应器(230)，所述电力供应器(230)被配置成向所述距离测量设备提供电力。

8.根据权利要求1所述的测力单元(200)，其进一步包括发射单元(229)，所述发射单元(229)被配置为将所述距离测量设备所提供的信号发射至相对于所述测力单元(200)远距离设置的信号接收单元(300)。

9.根据权利要求2所述的测力单元(200)，其中，所述壳体和/或所述灌封材料(246)由弹性体材料组成。

10.根据权利要求1所述的测力单元(200)，其中，所述壳体(240)包括凹部(244)，所述凹部(244)被配置为当所述测力单元(200)被安装到所述链节(250、260)时容纳与所述凹部(244)匹配的填充元件(245)。

11.根据权利要求1所述的测力单元(200)，其进一步包括：

加速度传感器，其被配置为检测所述链节(250、260)的加速度；和/或

温度传感器，其被配置为检测所述链节(250、260)的温度。

12.一种用于测量在地下采矿应用中使用的抽提设备(10)或犁设备(110)的链索(7、107)的链力的链力测量系统，所述链力测量系统包括：

至少一个前述权利要求中任一项所述的测力单元(200)，至少一个所述测力单元(200)被安装至所述链索(7、107)的链节(250、260)；

至少一个信号接收单元(300)，其被配置为接收来自所述至少一个测力单元(200)的信号；和

控制单元(30)，其与所述至少一个信号接收单元(300)通信并且被配置为处理所述至少一个信号接收单元(300)所提供的所述信号以推导所述链力。

13.一种用于地下采矿的抽提设备(10、110)，其包括：

第一驱动站(1)，其包括第一链轮(3)；

第二驱动站(4)，其与所述第一驱动站(1)分隔开并且包括第二链轮(5)；

至少一个链索(7、107)，其包括彼此接合并且以上滑道(7A、107A)和下滑道(7B、107B)的形式绕所述第一链轮(3)和所述第二链轮(5)延伸的多个链节(250、260)；和

权利要求12所述的链力测量系统。

14.根据权利要求13所述的抽提设备(10、110)，其进一步包括张紧装置(8、108)，所述张紧装置(8、108)通过依据所述推导的链力改变所述第一链轮(3)与所述第二链轮(5)之间的所述距离将所述至少一个链索(7、107)张紧。

15.一种用于确定包括彼此接合的多个链节(250、260)的链索(7、107)的至少一个链节(250、260)的力的方法，其中，每个链节(250、260)具有第一链节腿(262)和与所述第一链节腿(262)相对的第二链节腿(264)，所述方法包括：

通过将权利要求3和引用权利要求3的权利要求中任一项所述的测力单元(200)的壳体压入在第一链节腿(262)和第二链节腿(264)之间来安装所述测力单元(200)；

将所述第一链节腿(262)与所述第二链节腿(264)之间的距离变化转换为跟所述第一链节腿(262)相关联的所述移动的磁铁(214)与跟所述第二链节腿(264)的所述移动相关联的磁场传感器(226)之间的相对移动；

测量由所述磁铁(214)引起的磁场；

基于所述测量的磁场，推导所述链节(250、260)处的力。