CN107074454A - 管道带取向监测 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于随着管状输送带前进通过输送系统而探测所述输送带的纵向裂口和监测所述输送带的带取向的方法，其中所述管状输送带具有宽度、长度、纵向中心线、第一纵向边缘、相反的第二纵向边缘、以及承载区域，其中在使用期间，所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘重叠以形成重叠区域，这将带形成为管状形状，其中在带的整个长度上，所述承载区域均匀地布置在带纵向中心线附近；所述方法包括通过探测埋设在所述管状输送带中的多个等间隔布置的导磁元件的位置，来监测所述中心线的位置，其中所述导磁元件横跨所述管状输送带的所述承载区域的宽度。

Description

管道带取向监测

本申请要求2014年9月5日提交的美国临时专利申请No.62/046,461的优先权。美国临时专利申请No.62/046,461的教导以引用的方式全部并入本文。

背景技术

管道输送器(也被称为管输送器)是载有所输送的材料并且在加载之后被机械手段闭合成管的结构的输送带，其中该机械手段通过重叠带的边缘迫使输送带成为封闭的管。在被闭合成管的形式之后，所输送的材料被保护而免受外部元件影响，并且被包含在管内，以便于防止所输送的材料的损失。在任何情况下，用于输送器的多个支撑和引导组件沿着输送路径布置，以便在沿着输送器的路径的不同点处根据需要打开和闭合输送器。每个组件包括在操作时接触并保持管道输送带的多个支撑和引导辊。

管状带主要用于散装材料在相对有限的空间中通过水平和竖直弯曲部输送的情况。由于管道带输送器对不同地形条件的特殊适应能力，管道带输送器系统也用于将材料输送超过1千米的距离。管道带所提供的优点包括：保护所传送的材料免受环境(雨、风等)影响，并且保护环境免受从输送带掉落的材料(来自发电厂的灰、生石膏等)的影响。在某些情况下，管道带还保护所输送的材料不被出现在材料输送通过的区域中的雇员和第三方偷窃。

管道输送带在某些操作条件下容易跑偏或扭曲。带可能因不均匀的负载、通过弯曲部时不均匀的引导或其他不良的对准系统而扭曲。支撑和引导辊优选地设计成在管道带行进通过输送系统时提供无故障和低维护的操作。所述辊基于输送系统行进的路线被单独地对准。所述辊的功能受到变化的气候和温度条件、磨损以及设计缺陷的影响。例如，水汽降低辊与输送带之间的摩擦，这导致非最佳的引导。如果管道输送带未对准或者发生扭曲，例如当管道输送带在排出鼓上运行时，输送带可能折叠或甚至从鼓的一侧脱出。

许多管道带包括使管道带变强和提高耐用性的金属加强件。这些加强件可导致带的重叠部分变得比带的其余部分更重，这是由于存在一者叠于另一者之上的两个加强区域。这种顶部加重的设计在带遇到水平或竖直弯曲部时可导致带的旋转。管道带的这种旋转可导致潜在的带损坏以及所输送的材料的损失。因此，应当避免管道输送带的不期望的旋转，并且应尽快校正问题，以限制、防止或最小化系统的损坏和材料的损失。

在现有技术中披露的一些技术强制地在突入管道带的截面中的指辊上引导输送带。这种引导方法受到输送带可能被指辊损坏的实质性缺点的困扰。因此，这种方法不能代表对于与管道输送带在输送系统内不期望的旋转相关的前述问题的完全满意或永久的解决方案。

基于这些原因，需要这样一种系统：能够在管道带行进通过输送系统时针对不期望的旋转监测管道带的取向，以便在发生实质性损坏或材料损失之前，校正与不希望的旋转有关的问题。还期望的是，针对诸如裂口和撕裂等其他类型的带损坏监测这种管道带，以便使损坏最小化。

美国专利6,702,103公开了一种用于监测管状带输送系统的装置，其包括：输送带，其由弹性材料构成，特别是埋设有系杆的弹性材料，通过将该输送带的纵向边缘重叠为形成重叠区域来闭合该输送带，从而形成管状带；其他系统部分，即，驱动鼓、导轮、支撑辊、导向辊、支撑结构和可选的其他部件。该创新性装置的特征在于：用于监测管状带的重叠量的装置设置有光电系统。在与期望的输送带重叠量存在偏差的情况下，光电系统借助引导辊启动对位置的校正。如果在一定时期内未采取校正措施，则管状带输送系统自动地断开。

美国专利6,712,199描述了一种用于控制和监测输送带的装置，该输送带由橡胶或橡胶类塑料材料制成，并且优选地埋设有加强件。通过重叠输送带的纵向边缘，可将带闭合，使得带形成在所有侧都由惰轮支撑的管状输送带。该装置还包括至少以下部件：至少一个可探测的元件，其与输送带一体化并且显著地采用布置成彼此在纵向和/或横向上相距一定距离的若干元件的形式；以及至少一个扫描单元，利用所述扫描单元，可通过探测一个或多个元件而以非接触方式确定带的精确位置。可供用于该发明的该装置的特征在于：可探测元件是感应环路和/或应答器、金属颗粒或永磁体。扫描单元有利地构造成形成探测器链的若干探测元件的系统。

美国专利8,157,085公开了一种用于监测输送带的装置，其中传感器能容易地固定在主体上而无需使用任何特殊固定装置，并且能够以高的精度探测输送带的性质。该用于监测输送带的装置包括埋设在环状运行的输送带中的被检测体，以及在机体中与被检测体相对设置的传感器。传感器通过探测由于输送带的性状的变化导致的被检测体的变化来探测输送带的性状的变化。传感器固定于支撑中空辊的轴，从而使得传感器自身不可转动，该中空辊用于在机体上可转动地沿输送方向引导输送带。

美国专利5,161,675教导了一种包括输送带的管状带输送系统，输送带具有横截面闭合的、曲线的管状构造，且包括重叠边缘部分的区域。用于输送器的多个支撑和引导组件沿着输送路径布置。每个组件包括被保持在横截面闭合的输送带周围且与输送带具有接触关系的多个支撑和引导辊。在每个组件中，一个辊与横截面闭合的输送带在边缘重叠处接合。输送路径的每个长度部分中的闭合管状构造具有椭圆形的截面。支撑和引导辊迫使输送带成为截面呈椭圆形的闭合管状构造。每个组件的第一支撑和引导辊能够被设置在重叠的边缘部分所在的区域上。

发明内容

本发明的方法用于随着管道带行进通过输送系统而有效地监测和探测管道带的取向的偏差，诸如不期望的旋转等。在常规操作期间，管道带被机械地折叠成管道形状，管道带在带的顶部具有重叠部分，并且在带的底部、重叠部分的正下方具有承载部分。从该理想位置起的任何偏差都可能对输送系统和由输送系统传送的材料造成重大风险。本发明的目的在于，通过准确和有效地探测管道带的旋转，以及通过监测帘线损坏和接头变形探测织物管道带中的纵向撕裂和钢缆带中的横向劣化，来满足上述需要。

本发明的方法对于织物帘线加强的管道带及钢帘线加强的管道带都是有效的。本发明的不同实施例利用这样的管道带：其包含多个裂口探测插入件(rip detectioninserts,)、或导磁元件、或生成射频信号的识别标签。在操作期间，以一定间隔测量这些插入件或装置的位置，以便监测带的位置，并且这对于通过例如将任何损坏事件或带的非正常旋转通知给操作员来快速发出警报是有用的。

本发明更具体地公开了一种用于随着管状输送带前进通过输送系统而探测所述输送带的纵向裂口和监测所述输送带的带取向的方法，其中所述管状输送带具有宽度、长度、纵向中心线、第一纵向边缘、相反的第二纵向边缘、以及承载区域，其中在使用期间，所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘重叠以形成重叠区域，从而将所述带形成为具有限定直径的管状形状，其中在所述带的整个长度上，所述承载区域大致布置在所述带的所述纵向中心线附近；所述方法包括通过探测埋设在所述管状输送带中的多个等间隔布置的导磁元件的位置和完整性，来监测所述中心线的位置，其中所述导磁元件横跨(situatedacross)所述管状输送带的所述承载区域的宽度。

附图说明

图1是本发明的裂口探测插入件的示意性剖视图，示出了其中的多个裂口探测丝，其中裂口探测插入件未遭受带损坏。

图2示了图1所示的裂口探测插入件的磁场图像(在带没有损坏的情况下)。

图3是处于良好取向的管输送带的剖视图，其中重叠区域位于顶部。

图4是处于不恰当取向的管输送带的剖视图，其中重叠区域位于底部。

图5绘出了传感器阵列、管道输送带。

图6绘出了传感器阵列、管道输送带和惰轮。

具体实施方式

本发明的管道输送带具有弹性体，具有位于顶面的负载运输表面或在弹性体内侧卷曲的内表面。这些带还可以包括裂口插入件，这些裂口插入件沿着管道输送带的长度递增地间隔开(spaced incrementally)，以便在带处于管的形式时监测带。在本发明的另一实施例中，管道带可包括钢加强元件，钢加强元件用作带内的导磁材料，以便在常规操作期间监测带相对于其正常位置的旋转。

本发明的管状输送带具有宽度、长度、纵向中心线、第一纵向边缘和相反的第二纵向边缘、以及承载区域。在使用期间，所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘能够重叠以形成重叠区域，这将带形成为管状形状。在带的整个长度上，承载区域均匀地布置在带纵向中心线附近。在本发明的实践中，通过探测埋设在带中的多个等间隔布置的导磁元件来监测中心线的位置。这些导磁元件横跨(situated across)管状输送带的承载区域的宽度。

弹性体通常包括典型地在管道输送带内纵向延伸的加强钢缆或织物层。根据本发明的可被监测的输送带也可以可选地包含常规的感应带损坏传感器回路，该感应带损坏传感器回路包括嵌入式转换器元件。在任何情况下，常规的裂口探测系统可以与本发明的方法和系统协同使用。事实上，用于这种裂口探测系统的导磁材料可用于附加的目的：用作探测根据本发明的带的非期望旋转的导磁材料。在美国专利4,621,727、美国专利4,854,446和美国专利6,715,602中描述了这种裂口探测系统。美国专利4,621,727、美国专利4,854,446、美国专利6,715,602的内容以引用的方式并入本文，以用于公开能与本发明结合使用的常规裂口探测和辨识系统。

在本发明的一个实施例中，使用具有如图1所描绘的裂口探测插入件的管道带。图1示出了裂口探测插入件中的多个裂口探测丝，其中，裂口探测插入件尚未遭受带的损坏。这些裂口探测插入件沿管道输送带的纵向长度而间隔开。裂口探测插入件包含多个由诸如铁磁性材料等导磁材料构成的裂口探测丝。例如，裂口探测丝可以为镀铜的钢帘线(steeltire cords)。有利的是，裂口探测丝为具有0.1mm至大约0.6mm范围内的直径的钢丝，并且优选地，钢丝具有在0.2mm至大约0.4mm范围内的直径。同样有利的是，钢丝被缠绕成包含2根到大约12根，甚至大约18根钢丝的丝束。裂口探测丝可以是具有或不具有螺旋缠绕的多种不同结构的帘线(tire cord)。可使用的结构的一些代表示例包括2x，3x，4x，5x，6x，7x，8x，11x，12x，1+2，1+3，1+4，1+5，1+6，1+7，1+8，2+1，2+2，2+7，2+8，2+9，2+10，3+1，3+2，3+3，和3+9。在美国专利6,247,514中提供了能够在本发明的实践中有利地用作裂口探测丝的包含多至12根钢丝的钢帘线的更详细的描述。美国专利6,247,514的教导以引用方式并入本文，用于描述包含上至12根钢丝的合适钢帘线的目的。

裂口探测丝典型地以与垂直于输送带的纵向的方向成15°至75°的偏角α排列在裂口探测插入件中。裂口探测丝更典型地以30°至60°的偏角α排列在裂口探测插入件中，并且更优选地以40°至50°的偏角α排列在裂口探测插入件中。在本发明的本实施例中，裂口探测丝11和12横跨带的宽度递增地间隔开，在图3中，裂口探测丝11具有恰当的取向，而在图4中，裂口探测丝12具有不恰当的取向。通常，单个裂口探测丝不会延伸横跨超过输送带宽度的大约70％。大多数情况下，单个裂口探测丝不会延伸横跨超过输送带宽度的大约50％。更典型地，单个裂口探测丝不会延伸横跨超过输送带宽度的大约40％甚至30％。

图5至图6示出了本发明的一个实施例，描绘了将传感器阵列3保持在位的多个固定件1。管道输送带4示出为处于折叠、管状位置，并且穿过传感器阵列3。管道输送带的中心线通常也是管道带的承载区域的中心，并且在输送系统中监测带的点处，该中心线作为下述函数而受到监测：中心线的旋转角度相对于带的横截面的最低竖直位置的函数。通常，在常规操作中，当管道输送带处于理想取向时，该中心线将处于这样的取向：基本上位于管道输送带的重叠区域的正下方。带包含多个等间隔的导磁元件，各导磁元件位于中心点并且跨越承载区域的长度。随着带穿过传感器阵列3，使用磁性元件来探测带的承载区域的中心线。安装于传感器阵列3的中央处理单元2监测管道输送带4的取向，并且当带位于可接受的操作位置范围以外(如图4所示)或者未朝向理想位置(理想位置如图3所示)时警告操作者。图6示出了与图5相同的内容，并且还附加地示出了多个惰轮5的位置，惰轮5引导管道输送带通过传感器阵列3和通过整个输送系统。

在这里，为了教导可用于与本发明协同使用以探测诸如撕裂和裂口等带损坏的带和系统的目的，将美国专利8,069,975、美国专利7,894,934、美国专利7,810,634、美国专利7,740,128和美国专利7,740,130以引用的方式并入本文。为了教导可作为与本发明协同的导磁材料的诸如钢帘线和裂口探测插入件等导磁材料，以便随着管道带行进穿过本发明的输送系统而监测管道带的取向的目的，将美国专利8,069,975、美国专利7,894,934、美国专利7,810,634、美国专利7,740,128和美国专利7,740,130也以引用的方式并入本文。

虽然为了阐述本主题发明的目的，已经示出了特定代表性实施例以及细节，但对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不背离本主题发明的范围的情况下可以作出各种改变和修改。

Claims (17)

1.一种用于随着管状输送带前进通过输送系统而探测所述输送带的纵向裂口和监测所述输送带的带取向的方法，其中所述管状输送带具有宽度、长度、纵向中心线、第一纵向边缘、相反的第二纵向边缘、以及承载区域，其中在使用期间，所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘重叠以形成重叠区域，从而将所述带形成为具有限定直径的管状形状，其中在所述带的整个长度上，所述承载区域大致布置在所述带的所述纵向中心线附近；所述方法包括通过探测埋设在所述管状输送带中的多个等间隔布置的导磁元件的位置和完整性，来监测所述中心线的位置，其中所述导磁元件横跨所述管状输送带的所述承载区域的宽度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述管状输送带由织物加强件加强，并且具有内表面和外表面。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述管状输送带具有内表面、加强层和外表面，所述加强层由埋设在其中的导磁金属帘线加强。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述导磁金属帘线被监测，以探测帘线损坏和/或接头完整性。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，使用具有控制单元的脉冲装置，通过多个磁性参考点来监测所述管状输送带，作为带位置的函数，所述控制单元与带监测器通信，所述带监测器可操作为评估损坏事件以及探测该损坏事件相对于所述多个磁性参考点中的一个磁性参考点的位置，所述多个磁性参考点包括多个接头中的单个接头或更多个接头。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制单元还可操作为确定损坏事件是否为关键性损坏事件，并且其中所述系统还包括：适当的警报器，其设置为响应对所述损坏事件的识别；以及显示器，其将推荐的行动和所述损坏事件的位置通知给所述监测系统的操作员。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述导磁元件是沿所述管状输送带的所述纵向长度间隔开的裂口探测插入件，其中所述裂口探测插入件包含多个裂口探测丝，所述多个裂口探测丝由导磁材料构成且在所述输送带的宽度上能够被磁性地成像。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述裂口探测插入件沿所述输送带的所述纵向长度间隔开，其中所述裂口探测插入件包含由导磁材料构成的多个裂口探测丝，所述裂口探测插入件以与垂直于所述带的纵向的方向成15°至75°的偏角排列在所述裂口探测插入件中，其中所述裂口探测丝横跨所述带的宽度递增地间隔开，并且其中单个裂口探测丝不延伸横跨超过所述带的宽度的大约70％。

9.根据权利要求7所述的方法，其中监测与多个所述裂口监测插入件相关联的磁场的图像，作为带位置相对于磁变化的函数，所述磁变化与由损坏的裂口探测丝导致的新磁极的产生相关联。

10.根据权利要求8所述的方法，其中在探测到偏离细分成所述磁图像中的多个子面板片段的情况下，触发报警。

11.根据权利要求8所述的方法，其中损坏的裂口插入件丝的局部区域能够被过滤掉，以便使用所述裂口探测插入件的未损坏区域来继续监测。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用所述导磁元件的位置来确定所述管状输送带的取向。

13.根据权利要求1所述的方法，其中监测所述中心线的位置，作为所述中心线相对于安装在输送系统上的传感器阵列上的固定点的旋转角度的函数，其中所述管状输送带在所述固定点处被监测。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述中心线的位置相对于所述输送系统中的所述管状输送带被监测处的点处的固定位置超出预定角度时，发出警报。

15.根据权利要求13所述的方法，其中在所述中心线的位置从所述带在所述输送系统中所述管状输送带被监测处的点处的横截面的固定位置起偏离超出预定角度时，发出警报。

16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中监测所述中心线的位置，作为所述中心线相对于所述带在所述输送系统中所述管状输送带被监测处的点处的横截面的最低竖直位置的旋转角度的函数。

17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中随着所述管状输送带移过所述输送系统，利用转速表、脉冲装置或编码器监测所述管状输送带的移动，其中传感器阵列与所述磁体纵向地间隔开，并且所述传感器阵列构造为测量至少一个帘线的磁场，并且所述方法还包括操作所述控制单元，以基于所测量的所述至少一个帘线的磁场来识别所述损坏事件。