CN110022998B - 探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及筛分装置(1)中的探测系统，该筛分装置用于筛分物料，例如集料、矿石或类似物，所述探测系统包括至少一个筛板(2)，所述至少一个筛板(2)具有包括一个或多个筛分模块(4)的筛分表面。该系统包括布置在筛分装置(2)的至少一个筛板之处或附近的传感器(5)。此传感器(5)被布置成使其能够探测离开至少一个筛板的物体的存在。本发明还涉及用于在筛分装置中探测物体的方法以及上述探测系统的应用。

Description

探测系统

技术领域

本发明涉及探测筛分装置(screening device，筛选装置)中的物体的探测系统和方法。

背景技术

现代用于介质(media)筛分的筛分装置通常包括筛板支架和设置在筛板支架中的筛分模块。与之前几代相比，这些筛装置(screen)有若干优点，因为单个筛分模块在磨损或破裂时可以被更换。

筛分模块应具有尽可能大的有效表面(作用表面)，并且有效表面的尺寸通常受到筛分模块刚性的限制。这是因为强度较低的筛分模块需要将支撑部段布置为间距较短，这导致筛分模块的死表面数量增加。但无论如何，使整个筛分表面由一单个筛分模块构成并将支撑点数量减至最小并不是一种方便的替代方案。这种方法当然会提供最大数量的有效表面，但代价是操作成本高昂，因为即便在局部磨损的情况下也将必须更换整个筛板(screen deck，筛面)。

因此，期望有一种具有大的有效表面和高稳定性的筛分器，在该筛分器中将能容易地更换多个单独的筛分模块。

因为上述类型的筛装置在使用过程中受到相当大的力，必须将筛分模块锁定在框架的适当位置，以防止它们松动。实现这一点的传统方法是通过使用锤子将锁定元件敲入设置在筛板支架中的某种套筒中，或者通过将筛分模块螺接到筛板支架上。

这类筛装置的一个问题是，在使用过程中筛分模块始终存在从筛板支架上脱离的风险。当这种情况发生时，尽可能快地探测到并更换脱离的筛分模块对于筛分装置的持续运行至关重要。否则，被筛分产品的品质将受损，并且还可以想到的是，脱离的筛分元件可能导致筛分装置或筛分装置下游的其他设备的故障。此外，筛分装置中使用的衬里元件(liner element，内衬元件)也可能脱离并导致筛分装置下游出问题。专利文献DE-19837466公开了筛分装置中的探测系统，其包括用于探测筛分装置中的扰动的传感器

发明内容

本发明的目的是提供对上述技术及现有技术的改进。更具体地说，本发明的一目的是提供一种改进的探测系统和方法，用以探测筛分装置中的物体。

根据第一方面，从下文对多个实施例的描述中显而易见的这些和其他目的和/或优点全部或至少部分地是通过用于筛分物料(例如集料、矿石或类似物)的筛分装置中的探测系统来实现的，该筛分装置包括至少一个筛板，所述至少一个筛板具有包括一个或多个筛分模块的筛分表面。该系统包括布置在筛分装置的所述至少一个筛板的排出口(discharge，排出部)处或排出口附近的传感器。传感器被布置成使其能够探测存在于所述至少一个筛板的排出口附近的物体。此外，所述传感器包括超声波传感器。

该方案的有利之处在于，能够监控离开筛板的物料，从而可探测到任何异物。实质上，探测系统将被用于探测是否有任何筛分模块、衬里元件或类似物已从其在筛分装置中的位置脱离。由于筛分模块例如由不同的材料制成，并且通常与在筛分装置中被筛分的物料相比尺寸更大，所以当其通过传感器所覆盖的区域时，其能被探测系统探测到。一旦在筛分装置中的物质流(massflow，质量流)中探测到筛分模块、衬里元件或类似物，则可以关停筛分装置，从而可以重新装接或更换这些异物。

传感器可被放置在重要的(战略性的)位置上，使得其将会覆盖靠近筛板的排出口之预定区域，并且优选不与筛分装置直接接触，以避免受筛分装置振动的影响。因此，传感器可以被布置在至少一个筛板的排出口处或该排出口附近，或者被布置在一个或多个筛板下游布置的漏斗处或漏斗附近。在另一个优选实施例中，传感器可以被布置在独立于筛分装置的支撑结构上。当然，如合适的话，传感器也可以被装接到筛分装置的侧壁上。

此外，传感器可以被布置成在大致垂直于来自上述一个或多个筛板的物质流的方向上传输信号，或者在大致平行于来自上述一个或多个筛板的物质流的方向上传输信号。尽管第一种变型通常是优选的，但是后一种也是可以构想到的，从而能够基于可用空间和信号强度来决定布置方式。

根据本发明的一个实施例，所述传感器被布置成探测存在于与上述至少一个筛板的排出口相邻的预定区域以外的物体。该预定区域可至少部分地由弹道轨迹所限定。已认识到的是，任何离开筛板的排出口的物体，无论是分选出的物料(如砾石或矿石)，还是一脱离的筛分模块，都将沿循可被限定为一弹道轨迹的路径。此外，已确定的是，异物(例如筛分模块和衬里元件)将沿循比分选出的物料更宽的路径，或者至少由于这些异物的尺寸而使其从分选出的物料的路径中突出。因此，筛分模块和衬里元件将至少从分选出的物料、例如砾石或矿石材料的流中突出。通过布置一个或多个传感器，使得直接位于已筛分的物料的这种弹道轨迹之外的区域被覆盖，所述一个或多个传感器将能够确定物质流中存在异物(例如衬里元件或筛分模块)。

根据本发明的一个实施例，弹道轨迹在至少一个筛板的排出口端部处或附近具有起点。

根据本发明的一个实施例，所述传感器为测距仪。因为到传感器的相对侧的壁的距离是已知的，并且可以被限定为X，所以可以使用简单的测距仪。因此，如果测距仪识别出距离d<X的一个或多个物体，这可以被当做物质流中存在异物的指示。

根据本发明的一个实施例，所述传感器为超声波传感器。该超声波传感器可以例如是压电类型或呈电容式转换器(capacitive transducer，电容传感器)的形式。该超声波传感器可以是测距仪。超声波传感器的使用可优于现有技术的解决方案，例如光学传感器或照相机，因为它可在较宽的条件范围内操作。具体而言，筛分器内和筛分器附近经常存在的灰尘和肮脏的环境可能会将光学信号衰减到光学传感器可能无法提供精确测量数据的程度。此外，超声波探测器可以提供高精度，并且与许多替代的传感器类型相比，超声波探测耐用且对水分不太敏感。它们也相当廉价。超声传感器的另一个优点是，它们允许通过以不同方式对超声信号进行后处理，例如通过应用滤波器、调整采样率等，来调整探测系统的灵敏度，以探测脱离的筛分模块。因此，包括这种超声波传感器的探测系统可以比其他探测系统更灵活。这样可允许为筛分器的不同实施例(例如，不同的尺寸等)上的探测器系统和/或为特定筛分器上的不同种类的筛分物料使用相同类型的硬件配置。

根据本发明的一个实施例，传感器被布置在独立于筛分装置的结构上。可以设置一单独的结构来防止筛分装置中发生的所有或至少大部分的振动，这些振动可能对一个或多个传感器以及探测系统的其他部件的寿命和精度有损害。

根据本发明的一个实施例，探测系统还包括连接到传感器上的控制单元，该控制单元被布置成基于来自传感器的信息来操作筛分装置。通过在探测系统中设置控制单元，可以实现当在物质流中探测到异物时调整筛分设备的操作。例如，作为对探测到这种异物的响应，筛分过程可以被停止。

根据本发明的一个实施例，控制单元被布置为用以区分来自传感器的因被筛分的物料(例如岩石、铁矿石、集料等)而产生的信号与来自传感器的因异物(例如脱离的筛分模块或衬里元件)而产生的信号。确定分选出的物料的弹道轨迹可能包含一定程度的不确定性，并且为了避免忽略异物，一个或多个传感器可以被布置成使得测量范围与分选出的物料所经过的区域之间存在一定的重叠。因此，所述一个或多个传感器有时可能会探测到分选出的物料，而不仅仅是异物。因此，优选地，控制单元能够区分出分选出的物料和异物。

根据本发明的一个实施例，控制单元被设置成通过应用一个或多个预定阈值来区分来自传感器的因被筛分的物料产生的信号与来自传感器的因异物(例如脱离的筛分模块或衬里元件)产生的信号。控制单元可以是可编程逻辑控制器(PLC)，其通常可被描述为工业数字计算机，该计算机被加固并适于对制造过程进行控制。PLC和/或一个或多个传感器可由外部电源供电。这种外部电源例如可以是电池或基于太阳能电池的系统，但也可以是电网。测量数据可通过以太网线缆传输，例如使用MODBUS协议。

根据本发明的一个实施例，阈值是基于物体出现在传感器范围内的时间。由于衬里元件或筛分模块通常将具有较大尺寸，并且由与所分选的物料不同的材料所制成，因此它将在上述一个或多个传感器的范围内存在更长的时间，或者至少其存在的时长不同于分选出的物料颗粒的时长。因此，可以根据物体出现在传感器范围内的时间来确定阈值。例如，控制单元还可以被编程为具有不同的阈值，该阈值随后可被用于确定物质流中是否存在异物。这些阈值水平还可以(或者备选地)基于尺寸或基于所探测到的物体的构成材料。换句话说，控制单元可被布置成通过应用预定的阈值来区分来自传感器的由所筛分的物料导致的信号与来自传感器的由异物(例如移位的筛分模块或衬里元件)导致的信号。不同的物料反射声波的方式不同，并且不同尺寸的物体反射声波的方式也不同。因此，例如可以将由例如橡胶覆盖的金属制成的筛分模块与待筛分的砾石颗粒区分开来。根据本发明的一些或所有的传感器能够确定被测量物体的面积，并且由于例如筛分模块在大多数情况下将具有比待筛分物料的颗粒更大的表面，因此将有可能基于上述一个或多个传感器所探测到的物体面积来确定异物的存在。这些阈值可以单独使用，也可以与一个或多个其他阈值结合使用。

根据第二方面，这些和其他目的全部或至少部分是通过一种用于在包括一个或多个筛板的筛分装置中探测物体的方法来实现。该方法包括从传感器传递与来自一个或多个筛板的物质流相关的信号，所述传感器被布置成使其能够探测离开所述至少一个筛板的物体。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括以下步骤：

-限定与所述至少一个筛板的排出口邻近的区域，在该区域内，可以推测的是在(已筛分的物料)离开所述至少一个筛板之后将会存在已筛分的物料的物质流；

-将所述传感器布置为使其能够探测所述区域以外的任何物体；

-限定阈值；

-通过应用所述阈值，确定所述物质流中是否存在异物。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括以下步骤：

-提供控制单元，其被布置为接收来自传感器的信号；以及

-基于由所述控制单元从所述传感器接收的信号与所述阈值的比较，确定物质流中是否存在异物，例如脱离的筛分模块或衬里元件。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括以下步骤：

-基于由所述控制单元从所述传感器接收的信号与所述阈值的所述比较的结果，控制所述筛分装置的操作参数。

根据第三方面，这些和其他目的，是通过在包括一个或多个筛板的筛分装置中使用根据上述特征的探测系统，以便探测存在于一个或多个筛板上或附近的物体，而全部或至少部分地实现。

本发明的第二和第三方面的效果和特征在很大程度上与上文结合本发明概念的第一方面所描述的类似。与本发明的第一方面相关地提及的实施例在很大程度上与本发明的第二和第三方面兼容。

本发明的其他目的、特征和优点将通过以下详细的公开、所附权利要求以及附图而显现。应注意的是，本发明涉及所有可能的特征之组合。

一般而言，权利要求中使用的所有术语应根据其在技术领域中的普通含义来解释，除非这里另有明确定义。若非另有明确说明，对冠词“一(a)/一个(an)/该(the)(元件、器件、部件、装置、步骤等)”的所有引用均应被开放地解释为指代所述元件、部件、装置、器件、步骤等等的至少一个实例。

如本文所使用的术语“包括”和该术语的变型并非旨在排除其他加入、组成、整体或步骤(的特征)。

附图说明

参照附图，通过以下对本发明实施例的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述及其他目的、特征和优点，在附图中相同的附图标记可以用于标示相似的元件，其中：

图1a和图1b是根据本发明一示例性实施例的配备有探测系统的筛分装置的立体图。

图2是图1a、图1b中的筛分装置的俯视图。

图3是根据本发明另一示例性实施例的配备有探测系统的筛分装置的俯视图。

图4是根据本发明一示例性实施例的配备有探测系统的筛分装置的一部分的放大侧视图。

具体实施方式

图1a、图1b和图4示出了包括三个筛板2的筛分装置1，每个筛板由多个筛分模块3组成。每个筛分模块3具有一个有孔部分。有孔部分具有用于接纳和承载要筛分的物料的第一上表面、与第一表面相对的第二下表面和周向表面。这些孔从第一表面延伸到第二表面。筛分装置1配备有探测系统4，该探测系统在这里包括三个传感器5。根据该示例性实施例，这些传感器5是超声波类型的测距仪，且被布置成使得它们能够探测存在于相应筛板2的排出口6附近的物体。在该实施例中(也参见图2)，每个传感器5被装接到布置在筛板2下游的侧壁上。传感器5被连接到控制单元7上，并被布置成沿一方向传输信号，该方向大致垂直于来自筛板2的物质流。每个传感器5被布置成使得，当分选出的物料离开筛板的排出口6时，这些传感器各自的测量范围处于分选出的物料的弹道轨迹A之外，但是仍然处于脱离的筛分模块3(或类似物)的至少一部分(在离开筛板2的排出口之后)将存在的区域内。该轨迹可以通过经验性实验来确定，或者考虑例如筛分装置的工作参数(振幅；频率等)、待分选的物料的性质和可能的异物的性质(例如筛分设备中使用的筛分模块和衬里元件)而预先计算出。然而，为了避免错过物质流中的任何异物，而且还可能(且可能为优选)的是，布置传感器5，使得它们的测量范围与已筛分的物料的弹道轨迹A有一定的重叠。因此，控制单元7优选地被布置成通过应用预定的阈值而将来自传感器5的由已筛分的物料所产生的信号与来自传感器5的由异物(例如脱离的筛分模块或衬里元件)而导致的信号区分开。阈值可以例如基于待筛分的物料的材料类型或尺寸。这样一来，由于筛分模块3是由不同的材料制成以及/或者尺寸大于在筛分装置1中被筛分的物料，所以当其通过由传感器5覆盖的区域时，它们可以被探测系统4探测到。一旦筛分模块3或类似物被探测到，则筛分装置1就能被停止以进行维护。该阈值还可以基于物体存在于传感器5的范围内的时间。由于衬里元件或筛分模块3通常会具有较大的尺寸并且由不同于已分选的物料的材料制成，因此其将在一个或多个传感器的范围内存在较长的时间，或者至少其时长与已分选的物料的颗粒的时长不同。因此，可以根据物体出现在传感器(感测)范围内的时间来确定阈值。例如，控制单元7还可以被编程为具有不同的阈值，此后该阈值可以用于确定物质流中是否存在异物。阈值水平也因此或可选地可以基于所存在的物体的尺寸或材料。换句话说，控制单元7可以被设置成通过应用预定阈值来区分来自传感器5的由要筛分的物料所产生的信号与来自传感器的因异物而产生的信号，所述异物例如为脱离的筛分模块3或衬里元件。不同的材料对声波的反射不同，并且不同尺寸的物体对声波的反射也不同。因此，例如可以将例如由橡胶覆盖的金属制成的筛分模块与所要筛分的砾石颗粒区分开。根据本发明的一些或所有传感器5能够确定被探测到的物体的面积，并且由于例如筛分模块在大多数情况下会具有比要筛分的物料的颗粒更大的表面，因此将有可能基于由一个或多个传感器探测到的物体面积来确定异物的存在。这些阈值可以单独使用，也可以与一个或多个其他阈值结合使用。还可以将控制单元布置为使其综合考虑多个传感器5的读数。例如，由两个或更多个传感器5进行的异物探测很可能比由单个传感器5获得的读数更可靠。

图3示出了配备有根据本发明另一示例性实施例的探测系统4的筛分装置1。在该实施例中，每个传感器5被装接到与筛板的排出口6相对的侧壁上。这里，传感器5在大致平行于来自筛板2的物质流的方向上传递信号，而不是大致垂直于来自筛板2的物质(流)。

图4示出了根据本发明的系统的细节。此处更详细地披露了物料流如何离开倾斜的筛板2，并且可以看出，筛分模块3已从筛板2脱离并跟随离开筛板2的物料流。由于其尺寸的原因，筛分模块3将至少部分地、且至少在一定时间期间从沿着轨迹A流动的物料流中突出(凸显)。如上文所述，筛分模块3的这种突出可以被传感器5探测到。在图4中，传感器如图1a、图1b和图2所示的那样被布置，即在与物质流的方向大体垂直的方向上传递(信号)。

本领域技术人员将认识到，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对这里描述的实施例进行多种修改。例如，传感器可以被布置在独立于筛分装置的支撑结构上。在另一实施例中，传感器被装接到筛分装置的侧壁上。超声波传感器可以是压电或电容转换器。除了超声波传感器外，合适的传感器包括激光、电波雷达、声纳、激光雷达。为此目的也可以使用摄影测量技术。摄影测量适用于需要探测和区分具有不同特性(尺寸、颜色、速度等)的元素的应用，这使得其在本发明中是有用的。不同类型传感器的组合也是可以构想到的。本领域技术人员还将认识到，尽管在图中仅示出了两条传送带，但是当然也可能、并且通常优选的是具有另外的传送带、容器、斜槽或类似物。例如，在图1a和图1b中，两个另外的传送带(或斜槽或容器)将是优选的，以便使得来自各个筛板的流保持彼此分离。也可以在最下面的筛板的下方布置一个或多个传感器5，以便能够探测从筛板落下的异物。通常，筛分模块和其他异物将与已筛分的物料一起沿着筛板运输，但是也不能排除其向下掉落的可能性，因而在此位置处的一个或多个传感器可能是有利的。即使该系统被阐示为包括三个传感器，但这并不是能够执行本发明所要求的。一个、两个或三个以上的传感器当然也是可以构想到的。

Claims (22)

1.一种筛分装置(1)中的探测系统(4)，所述筛分装置用于筛分物料，所述探测系统包括至少一个筛板(2)，所述至少一个筛板(2)具有筛分表面，所述探测系统包括布置在所述至少一个筛板(2)处或所述至少一个筛板附近的传感器(5)，其特征在于，所述传感器(5)被配置为能够探测离开所述至少一个筛板(2)的物体，并且其中，所述传感器(5)包括超声波传感器，其中，所述探测系统(4)还包括连接到所述传感器(5)的控制单元(7)，所述控制单元(7)被配置为通过应用一个或多个预定的阈值而对来自所述传感器(5)的由要筛分的材料所导致的信号和来自所述传感器(5)的由异物所导致的信号进行区分，其中，阈值是以物体存在于所述传感器(5)的范围内的时间为基础的。

2.根据权利要求1所述的探测系统，其中，所述异物为脱离的筛分模块(3)或衬里元件。

3.一种筛分装置(1)中的探测系统(4)，所述筛分装置用于筛分物料，所述探测系统包括至少一个筛板(2)，所述至少一个筛板(2)具有筛分表面，所述探测系统包括布置在所述至少一个筛板(2)处或所述至少一个筛板附近的传感器(5)，其特征在于，所述传感器(5)被配置为能够探测离开所述至少一个筛板(2)的物体，并且其中，所述传感器(5)包括超声波传感器，其中，所述传感器(5)被布置为探测存在于与所述至少一个筛板(2)的排出口邻近的预定区域之外的物体。

4.根据权利要求1所述的探测系统，其中，所述传感器(5)被布置为探测存在于与所述至少一个筛板(2)的排出口邻近的预定区域之外的物体。

5.根据权利要求3或4所述的探测系统，其中，所述预定区域至少部分由弹道轨迹(A)限定。

6.根据权利要求5所述的探测系统，其中，所述弹道轨迹(A)具有位于所述至少一个筛板(2)的排出端部处或所述排出端部附近的起点。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的探测系统，其中，所述传感器(5)是测距仪。

8.根据前述权利要求1至4中任一项所述的探测系统，其中，所述传感器(5)被布置在独立于所述筛分装置(1)的结构上。

9.根据权利要求3所述的探测系统，其中，所述探测系统(4)还包括连接到所述传感器(5)上的控制单元(7)。

10.根据权利要求1或9所述的探测系统，其中，所述控制单元(7)被配置成基于来自所述传感器(5)的信息来操作所述筛分装置(1)。

11.根据权利要求9所述的探测系统，其中，所述控制单元(7)被配置成基于来自所述传感器(5)的信息来操作所述筛分装置(1)，所述控制单元(7)被配置成对来自所述传感器(5)的由要筛分的物料所导致的信号与来自所述传感器(5)的由异物所导致的信号进行区分。

12.根据权利要求11所述的探测系统，其中，所述异物为脱离的筛分模块(3)或衬里元件。

13.根据权利要求11或12所述的探测系统，其中，所述控制单元(7)被布置成通过应用一个或多个预定的阈值而对来自所述传感器(5)的由要筛分的物料所导致的信号与来自所述传感器(5)的由异物所导致的信号进行区分。

14.根据权利要求13所述的探测系统，其中，阈值是以物体存在于所述传感器(5)的范围内的时间为基础的。

15.一种用于探测包括一个或多个筛板(2)的筛分装置(1)中的物体的方法，所述方法包括从传感器(5)传递与来自所述一个或多个筛板(2)的物质流相关的信号，其特征在于，所述方法包括将所述传感器(5)布置成能够探测离开所述一个或多个筛板(2)的物体的步骤，并且其中，所述传感器(5)包括超声波传感器，并且其中，所述探测系统(4)还包括连接到所述传感器(5)的控制单元(7)，所述控制单元(7)被配置为通过应用一个或多个预定的阈值而对来自所述传感器(5)的由要筛分的物料所导致的信号与来自所述传感器(5)的由异物所导致的信号进行区分，其中，阈值是以物体存在于所述传感器(5)的范围内的时间为基础的。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述异物为脱离的筛分模块(3)或衬里元件。

17.一种用于探测包括一个或多个筛板(2)的筛分装置(1)中的物体的方法，所述方法包括从传感器(5)传递与来自所述一个或多个筛板(2)的物质流相关的信号，其特征在于，所述方法包括将所述传感器(5)布置成能够探测离开所述一个或多个筛板(2)的物体的步骤，并且其中，所述传感器(5)包括超声波传感器，并且其中，所述方法包括如下步骤：定义与所述一个或多个筛板(2)的排出口邻近的区域，在该区域内能够推测的是在已筛分的物料离开所述一个或多个筛板(2)之后将存在已筛分的物料的物质流；将所述传感器(5)布置为能够探测存在于预定的所述区域之外的物体。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：

限定与所述一个或多个筛板(2)的排出口邻近的区域，在该区域内能够推测的是在已筛分的物料离开所述一个或多个筛板(2)之后将会形成已筛分的物料的物质流；将所述传感器(5)布置为能够探测预定的所述区域之外的任何物体。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括如下步骤：限定多个阈值；通过应用所述多个阈值，确定所述物质流中是否存在异物。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括以下步骤：提供控制单元(7)，所述控制单元被配置为接收来自所述传感器(5)的信号；以及基于将由所述控制单元(7)从所述传感器(5)接收的信号与所述阈值的比较，确定所述物质流中是否存在所述异物。

21.根据权利要求15或20所述的方法，还包括以下步骤：基于由所述控制单元(7)从所述传感器(5)接收的信号与所述阈值的比较的结果，控制所述筛分装置(1)的操作参数。

22.一种根据权利要求1至14中任一项所述的探测系统的应用，其被应用在包括一个或多个筛板(2)的筛分装置(1)中，以便探测存在于已筛分的物料的物质流中的异物。

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