CN108472656A - 具有雷达辅助的磨损测量的粉碎机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉碎机，例如像轧碎机(10)、磨碎机等，其中待粉碎的材料被引导通过形成在施加在粉碎机(10)的组成部分上的至少一个耐磨层(12)以及对应面(35)之间的间隙(22)，所述间隙的延展随着至少一个耐磨层(12)的不断磨损而变化，所述粉碎机的特征在于，为了确定出现在耐磨层(12)上的磨损和/或为了确定耐磨层(12)和对应面(35)之间的间隙(22)的相应有效的延展，配设了朝着所属的对应面(35)定向的雷达天线(23)，其中雷达天线(23)包括天线区域(25)以及随着耐磨层(12)的磨损而相应地缩短的磨损部件(26)，所述磨损部件至少配属于耐磨层(12)的、为允许的磨损而设置的区域。

Description

具有雷达辅助的磨损测量的粉碎机

技术领域

本发明涉及一种粉碎机，如轧碎机、磨碎机等，其中待粉碎的材料被引导通过形成在施加在粉碎机的组成部分上的至少一个耐磨层/磨削层/磨层以及对应面之间的间隙，所述间隙的延展尺寸随着至少一个耐磨层的不断磨损而变化。这种粉碎机尤其用于粉碎原材料，所谓的矿物，以及在此尤其用在采矿或水泥工业中。

背景技术

就可以作为本发明的应用例子的回旋轧碎机而言，在DE19853900 A1中已知了这种回旋轧碎机。回旋轧碎机由外部的轧碎机壳体组成，该轧碎机壳体在内侧内衬了由耐磨层组成的破碎颚(破碎壳)。在回旋轧碎机的被破碎颚包围出的粉碎空间中，布置了支承破碎锥体的轴，由驱动装置使该轴处于摆动运动中，其中在锥形的破碎锥体的下端部上，在同样施加在其外侧的耐磨层和壳体侧的、形成了破碎颚的耐磨层之间形成了一间隙，该间隙确定了待由回旋轧碎机粉碎的材料的最终粒度。在这种粉碎的框架中，在破碎颚和破碎锥体的耐磨层处出现了持续的磨损，这种磨损使得需要间隔一段时间就更换相应的耐磨层，其中在回旋轧碎机的工作中，在耐磨层的使用寿命期间也出现了破碎间隙的尺寸的变化。

在前述DE 198 53 900 A1中，也为这种回旋轧碎机给出了一种用于调节破碎间隙的方法，为了执行这种方法，在壳体的内部布置了传感器，该传感器具有内窥镜以及设计为与电视摄像机连接的内诊镜，以及借助于该传感器通过电视摄像机检测破碎间隙的区域并使之在显示屏上可见。基于比较相应测得的破碎间隙的值以及在回旋轧碎机的全新状态下确定的值可以确定相应出现的磨损。已知的回旋轧碎机和用于其的方法的缺点在于，由内窥镜、内诊镜、电视摄像机和显示屏组成的测量单元花费大且在其应用中会使用困难。在此尤其费力的是，为了执行测量，相应地使传感器移入到壳体的内部并在那里分别如此定位，使得能够执行具有可比较的值的可重复的测量。同时缺点还在于，必须中断待粉碎材料的材料流并完全排空轧碎机。因此，对执行每次测量来说，相应的准备时间必不可少。

此外，由US 3 944 146 A已知了在回旋轧碎机中使用超声波技术以用于控制破碎间隙以及用于确定出现在内侧耐磨层上的磨损。测量系统包括两个超声波头，其中一个布置在轧碎机壳体中的破碎间隙的区域中施加在其上的耐磨层之外以及另一个布置在轧碎机壳体下支脚的区域中，其中为后一个超声波头配设布置在液压缸装置的活塞上的、用于在轧碎机壳体中调整轧碎机锥体的反射面。两个超声波头与超声波测量单元以及与显示信号图的示波器连接。布置在破碎间隙的区域中的超声波头用于直接确定耐磨层的相应的厚度以及在耐磨层的外部面上反射由超声波头发射的信号并将运行时间与对全新状态的耐磨层来说适用的运行时间相比较。就由该超声波头发射的声波在穿过耐磨层之后入射到破碎锥体的相对的面上而言，由此可推导出破碎间隙的尺寸大小。因为这种破碎间隙确定在回旋轧碎机的运行期间由于材料通过破碎间隙而不可行，所以为了连续的监控破碎间隙，根据US 3 944 146 A建议了，布置在轧碎机壳体的支脚处的第二超声波测量系统，其中在两个超声波测量装置的结果的基础上，以数学方式确定在回旋轧碎机的运行期间破碎间隙的大小并由此对其进行监控。已知的回旋轧碎机的缺点主要在于，在粉碎机中，以及尤其在轧碎机中使用超声波测量技术是有问题的，因为超声波被在破碎过程中出现的运行-和粉碎噪声干扰，就此所用的频率被由于噪声而导致的噪音叠加。

发明内容

本发明的目的在于，如此构造前述类型的粉碎机，即借助于构造更简单的测量系统在没有明显的准备时间的情况下能够准确确定磨损和间隙，以及给出一种用于确定出现的磨损和相应存在的间隙的分析方法。

该目的的实现方案以及本发明的有利的设计方案和改进方案由权利要求的内容得出，权利要求置于该说明书之后。

本发明的基本构思在于，为了确定出现在耐磨层上的磨损和/或为了确定耐磨层和对应面之间的间隙的相应有效的延展尺寸，布置了雷达天线，其中雷达天线包括天线区域以及随着耐磨层的磨损而相应地缩短的磨损部件，所述磨损部件至少配属于耐磨层的、为允许的磨损而设置的区域。

因此，本发明实现了，在确定磨损时使用雷达技术，鲁棒的、精确的和高效的测量仪器可供该雷达技术使用。本发明的独特之处在于，使用位置固定地嵌入由磨损材料制成的耐磨层之中的雷达天线，其延展尺寸随着耐磨层的不断的磨损而缩短，从而在任何时间且在任意运行状态中在考虑在每次材料更换时出现的雷达辐射(εR值)的反射的情况下实现了直接确定耐磨层的剩余厚度以及通过确定雷达天线的相应的位于耐磨层的外部磨损面中的端部和粉碎机的对置的对应面之间的距离实现了确定耐磨层和对应面之间的间隙。附加地，也可以基于测得的值确定出现在对应面上的磨损，只要在该对应面上施加了耐磨层。在此，雷达天线包括一天线区域，该天线区域具有本身已知的构成以及设置在其上的磨损部件，该磨损部件的长度设计为至少和耐磨层的一部段的延展尺寸或厚度相同，该部段在耐磨层的必要的更换之前以允许的方式用于磨损。这表示，根据本发明的雷达天线的磨损部件也可以具有比耐磨层的允许的磨损区域的厚度更大的长度，即也可以在施加在粉碎机的相应的组成部分上的耐磨层的整个厚度上延伸。一般说来，术语“待配属于雷达天线的测量瓣区”理解为从雷达天线发出的雷达波的传播区域。

在此，本发明的优点在于，没有用于执行测量的、特殊的准备时间，因为雷达测量技术的各个组成部分固定地构造在粉碎机上。因此，本发明与由US 3 944 146 A已知的超声波测量技术相比实现了明显更快以及在连续的运行中也可以执行的测量，其中在测量的时间点测量区域没有待粉碎的材料的可能性也可能较高。此外，与使用超声波相比，使用雷达天线也允许了聚焦的测量射束以及更整齐的传播特性。

在此，本发明不仅可以用于示例性考虑的回旋轧碎机，而且也可以用于其他轧碎机类型，例如像颚式轧碎机或者辊式轧碎机以及用于其它粉碎机，像磨碎机等，只要在这些粉碎机中重要的是检测壳体内衬的磨损状态或者确定壳体内衬和粉碎工具之间存在的间隙的宽度。

对此必须考虑的是，由于插入了连接到天线区域的额外的磨损部件而导致的雷达波的歪曲测量结果的反射或损失，根据本发明的实施例规定了，与天线区域的锥形构造相比，雷达天线的磨损部件具有沿朝对应面的方向略微扩张的锥度并如此设计，使得在雷达波穿过磨损部件时保持天线方向性并阻止较高的波型，即和基本波型不同的波型。在此，磨损部件优选由和耐磨层一样的相对耐磨的材料制成，然而该材料具有对雷达来说合适的介电特性。在此，具有相应的特性的陶瓷可作为优选的材料。

根据本发明的实施例，雷达天线的天线区域设计为喇叭形天线，其中优选使用填充了具有合适的介电特性的材料，例如合适的陶瓷的喇叭形天线。这种喇叭形天线在雷达技术中是已知的。此外，相对于在雷达技术中扩张敞开的喇叭形天线—当用在粉碎机中时该喇叭形天线容易被不同硬度的破碎材料混入—来说，使用填充的喇叭形天线是有利的。

具体地可以规定，天线区域和磨损部件的各个组件分别彼此粘合、焊接或者硬化在一起。

备选地可以规定，天线区域和磨损部件的各个组件相对彼此可活动地布置。必要时，该实施方案考虑到了这种情况，即在粉碎机的运行中会加热雷达天线的组件，其中要考虑材料的不同的膨胀系数。具体地，例如能够设置组件在中间接片(Zwischensteg)上的滑动支承或者在复合系统的框架内的布置，该复合系统实现了层滑动以及由不同的材料组成。

根据本发明的实施例规定了，雷达天线安置在嵌入到耐磨层中的、随着耐磨层的磨蚀而磨损的保护管中。

根据本发明的实施例规定了，雷达天线借助于连接在其上的波导(Wellenleiter)连接到雷达传感器上，其中可以规定，雷达传感器布置在粉碎机的粉碎空间之外。

就粉碎机具有厚壁的壳体或者相应的雷达天线仅可布置在壳体的这种厚壁的区域中而言，可以规定，在形成在雷达天线上的凸缘和雷达传感器之间布置了波导延长部。作为额外的波导延长部尤其可以使用由现有技术已知的波导管。

就在波导延长部和雷达天线的天线区域之间存在两个不同的介质之间的雷达波的过渡而言，为了产生雷达波的相应柔和的过渡可以规定，设置由适合于防反射的过渡材料制成的过渡区域。

根据本发明的实施例规定了，雷达天线完全嵌入到耐磨层中。然而可选地也可以规定，如此相对于耐磨层分配雷达天线，使得雷达天线布置在耐磨层的自由端部上直接与该耐磨层相邻，即例如在耐磨层的下部端部处。

最后可以根据本发明的实施例规定，在耐磨层中和/或壳体部件上布置管道状的凹部用于容纳雷达天线和/或波导延长部，从而在制造时在工厂方面对应用根据本发明的雷达天线来说使粉碎机的相应的组成部分准备好。必要时嵌入在耐磨层中的雷达天线尤其可以在浇铸耐磨层时内置或嵌入。同时也可以考虑，同样把雷达传感器安置在相应的凹部中。

就根据前述特征设计的粉碎机而言，为内置在粉碎机的结构中的雷达天线的雷达波的运行时间提供相应的测量值，为了鉴于确定出现在耐磨层处的磨损而分析该测量值，规定了，在分析单元中确定输入到由天线区域和磨损部件组成的雷达天线中的雷达波在其入射到天线区域中和其从磨损部件出射之间的运行时间差，以及将在粉碎机的全新状态下预定的、保持不变的天线区域的长度和承受磨损的磨损部件的长度相比较，以及由此确定耐磨层在测量的时间点相应出现的磨损。

在本发明的改进方案中，可以确定间隙的相应的大小(宽度)，只要额外地确定了雷达波在其从雷达天线的磨损部件出射直至入射到对应面之间的运行时间并且定义为用于存在于耐磨层和对应面之间的间隙的扩展的程度。

当存在用于在耐磨层处出现的磨损的以及间隙的膨胀的值时，也可以确定在对应面的区域中，即例如在形成破碎锥体的耐磨层处出现的磨损，这通过如下方式实现：使在测量的时间点在耐磨层处出现的磨损包括在测量的时间点有效的间隙的大小在内与在粉碎机的全新状态下预定的、用于耐磨层和间隙的尺寸相比较并由此确定在破碎锥体的形成对应面的耐磨层处出现的磨损。

附图说明

在附图中描述了本发明的实施例，下面说明这些实施例。附视图出：

图1以透视视图出设计为回旋轧碎机的粉碎机，

图2以放大视视图出了其中内置了雷达天线的、回旋轧碎机的壳体区域的一部分，

图3示出图2的对象的另一种变换的实施方案，

图4以放大视视图出了根据图2或3的雷达天线。

具体实施方式

下面根据设计为回旋轧碎机的粉碎机进一步阐释本发明，图1对应于前述DE 19853 900 A1中的相应的视图。回旋轧碎机10包括壳体11，该壳体的内侧设有称为破碎颚的耐磨层12。在壳体11的内部空间中布置了形成朝向耐磨层12的对应面35的破碎锥体13，该破碎锥体搁置在壳体底部14上且被驱动装置15驱动。破碎锥体13在其外侧上配设了耐磨层20，其外侧形成了对应面35。就相应地具有相反的锥度的耐磨层12和具有耐磨层20的破碎锥体13在其最窄的位置处形成了破碎间隙而言，该破碎间隙处于凸缘区域16的高度处，该凸缘区域16由算作上部壳体部件的上部凸缘部件17以及算作下部壳体部件的下部凸缘部件18形成。

图2以放大的视图示出了局部截面图，该局部截面涉及凸缘区域16的一平面，以及因此在图2中能看到上部凸缘部件17和下部凸缘部件18。还可以看出，安置在壳体11的内侧上的耐磨层12在存在部分的填料21的中间层的情况下施加到壳体11上；同样情况适用于把耐磨层20安置到破碎锥体13上。在破碎锥体13的耐磨层20以及壳体11的耐磨层12之间的最窄的位置处把间隙22定义为破碎间隙。

在图2中示出的实施例中，在下文中仍将对其结构进行描述的雷达天线23直接布置在耐磨层12下方，其中在下部凸缘部件18中以及壳体11的连接的部件中设置了孔24，雷达天线23能够被推动经过该孔直至示出的位置中。为此可以规定，在耐磨层中和/或在相应的壳体中已经准备好了管道状的凹部，所述凹部用于容纳雷达天线和/或连接管。就雷达天线23连接到未进一步示出的且由雷达技术已知的波导，尤其是波导管而言，波导延伸经过孔24直至朝着壳体11外部，以及在此连接到在合适的位置处安置的、以36标示的雷达传感器。

在图3中示出的实施例中，在上部凸缘部件17中形成了相应的孔24用于容纳或者说通过雷达天线23，这表示，雷达天线23在此布置在耐磨层12内部且完全嵌入该耐磨层中。由于配设的壳体区域或上部凸缘部件17的较大的延展，在此规定，在雷达天线23的端部和在此未进一步示出的波导之间插入额外的波导延长部31，其前端部与雷达天线23耦联，以及在其后端部以未进一步示出的耦合方式连接了与雷达传感器连接的波导。

在图4中具体示出了雷达天线23的结构。相应地，雷达天线23包括形成了天线视图的中间部分的天线区域25和在视图中在左侧安置在其上的磨损部件26。在天线区域25的右外端部上布置了连接件30，该连接件用于未进一步示出的、形式为波导管的、具有圆形横截面的波导。在天线区域25和连接件30之间布置了另一个过渡区域33。雷达天线23的天线区域25由在雷达技术中已知的、利用具有合适的介电特性的材料填充的喇叭形天线形成，该喇叭形天线具有用于雷达波的、横截面朝磨损部件26的方向锥形地扩大的传播区域27。相对于天线部件25的传播区域27的锥度，磨损部件26仅仍在其壁部28具有微小的锥度并且同样被具有合适的介电特性的、耐磨的材料29填充。为此，可以使用合适的陶瓷。因此还应该确保，从天线区域25传播的雷达波在通过磨损部件26时不受到歪曲、减弱或消除测量结果的影响或反射。过渡区域33包含在雷达技术中已知的防反射结构，这种防反射结构负责波传播从连接件30至天线区域25中的软过渡。雷达天线23的结构由外部保护管32包围，该保护管可以设计为金属管。该保护管和雷达天线23的磨损部件26一样，在耐磨层12的不断磨损中同样经历了相应的磨蚀。

对例如设计为脉冲雷达的雷达传感器来说，根据雷达天线23的结构或布置得到了雷达波的直至分别在边界层出现的反射的可分配的运行时间。因此在波导管直接连接到雷达天线23的天线区域25上时，可以确定雷达波从雷达传感器通过空气填充的波导管直至入射到天线区域25中的运行时间以及其直至从雷达天线出射在磨损部件26的前端面处进入介质空气中的运行时间。该在脉冲雷达处可直接测量的运行时间差是一种用于雷达天线23或磨损部件26的在测量时间点保留的长度的量度，以及通过与在磨损时也保持不变的天线区域25以及磨损部件26的、在粉碎机的全新状态下预定的长度的比较可以确定耐磨层12的相应现有存在的材料强度，以及确定在此期间出现的磨损。

从雷达天线23出来的雷达波在越过在测量时间点存在的间隙22之后入射到作为对应面的、位于破碎锥体13上的耐磨层20上以及由该耐磨层反射，就此而言，同样确定了雷达波直至从雷达天线23出射的运行时间和直至入射到破碎锥体13处的对应面35上的运行时间之间的运行时间差，并且由该运行时间差可以直接推导出间隙22的延展尺寸，同样期望该延展尺寸作为监控参量。

此外，由此本发明除了在优选施加在粉碎机的内壁上的耐磨层12的磨损测量之外还实现了施加在破碎锥体13的外侧上的耐磨层20或者是出现在其上的磨损的强度确定。由于了解了出现在耐磨层12处的磨损以及在测量时间点得到的间隙22的大小，所以能够实现关于在耐磨层12处的磨损的逆算，只要存在适用于粉碎机的全新状态的耐磨层12和间隙22的尺寸以及基于耐磨层12的厚度或者间隙22的大小在测量时间点出现的变化同样实现了计算出现在破碎锥体13的耐磨层20处的变化。

就使用调频的雷达而言，与在脉冲雷达中的运行时间差别类似，适用相应可检测的频率差别，该频率差允许了相应的分析。

在前述说明书、权利要求、摘要和附图中公开的该文献的主题的特征既可以单独的，也能够以彼此任意的组合，这些对实现本发明来说在其不同的实施方案中都是重要的。

Claims (17)

1.一种粉碎机，如轧碎机(10)、磨碎机等，其中待粉碎的材料被引导通过形成在施加在粉碎机(10)的组成部分上的至少一个耐磨层(12)与对应面(35)之间的间隙(22)，所述间隙的尺寸随着所述至少一个耐磨层(12)的不断磨损而变化，其特征在于，为了确定出现在耐磨层(12)上的磨损和/或为了确定耐磨层(12)和对应面(35)之间的间隙(22)的相应有效的延展，配设了朝所属的对应面(35)定向的雷达天线(23)，其中，该雷达天线(23)包括天线区域(25)以及随着耐磨层(12)的磨损而相应缩短的磨损部件(26)，所述磨损部件至少配属于耐磨层(12)的、为允许的磨损而设置的区域。

2.根据权利要求1所述的粉碎机，其特征在于，与天线区域(25)的锥形构造相比，雷达天线(23)的磨损部件(26)具有沿朝着对应面的方向略微扩展的锥度以及如此设计，使得当雷达波通过磨损部件(26)时，天线方向性得到保持并阻止了更高的波型。

3.根据权利要求2所述的粉碎机，其特征在于，磨损部件(26)设计为由与耐磨层(12)类似相对耐磨的材料制成，然而所述磨损部件的材料具有适合于雷达的介电特性。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的粉碎机，其特征在于，雷达天线(23)的天线区域(25)设计为喇叭形天线。

5.根据权利要求4所述的粉碎机，其特征在于，所述喇叭形天线是填充了具有合适的介电特性的材料的喇叭形天线。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的粉碎机，其特征在于，雷达天线(23)的天线区域(25)和/或磨损部件(26)的各个组件分别彼此粘合、焊接或者硬化在一起。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的粉碎机，其特征在于，所述雷达天线(23)的天线区域(25)和/或磨损部件(26)的各个组件以能相对彼此运动的方式布置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的粉碎机，其特征在于，雷达天线(23)被安置在嵌入到耐磨层(12)中的、随着耐磨层(12)的磨蚀而磨损的保护管(32)中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的粉碎机，其特征在于，所述雷达天线(23)借助于连接在其上的波导连接到雷达传感器上。

10.根据权利要求9所述的粉碎机，其特征在于，所述雷达传感器布置在粉碎机的粉碎空间之外。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的粉碎机，其特征在于，在厚壁的壳体(11)中，在形成在雷达天线上的凸缘和雷达传感器之间连接了波导延长部(31)。

12.根据权利要求11所述的粉碎机，其特征在于，为了产生雷达波在从波导至雷达天线的天线区域(25)的过渡处的两种不同材料之间柔和的过渡，布置了由适合的过渡材料制成的且用于防反射的过渡区域(33)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的粉碎机，其特征在于，所述雷达天线(23)完全嵌入到耐磨层(12)中。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的粉碎机，其特征在于，在耐磨层(12)中和/或在壳体部件中布置了管道状的凹部用于容纳雷达天线(23)和/或波导延长部(31)和/或雷达传感器。

15.一种用于运行根据权利要求1至13中任一项所述的粉碎机的方法，其中在分析单元中确定输入到由天线区域(25)和磨损部件(26)组成的雷达天线(23)中的雷达波在雷达波入射到天线区域(25)中和雷达波从磨损部件(26)出射之间的运行时间差，并且与在粉碎机的全新状态下预定的、保持不变的天线区域(25)的长度和磨损部件(26)的长度相比较，来确定耐磨层(12)在测量的时间点相应出现的磨损。

16.根据权利要求15所述的方法，其中额外地确定雷达波在雷达波从雷达天线(23)的磨损部件(26)出射直至入射到对应面(35)之间的运行时间并且定义为存在于耐磨层(12)和对应面(35)之间的间隙(22)的膨胀的程度。

17.根据权利要求15所述的方法，其中使在测量的时间点在耐磨层(12)处出现的磨损包括间隙(22)在测量的时间点的膨胀在内与在粉碎机的全新状态下预定的、用于耐磨层(12)和间隙(22)的尺寸相比较并由此确定在破碎锥体(13)的形成对应面(35)的耐磨层(12)处出现的磨损。