CN203461661U - 一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，包括移动式机架，以及至少一个用于对钢丝绳进行抱合检测和脱离保护的漏磁检测单元，该漏磁检测单元安装在所述移动式机架上。本实用新型首先较传统的钢丝绳检测技术更好的解决了钢丝绳在高速运行时的跟随问题，适应绳子大幅度摆动的高效检测；同时，采用穿过式永磁磁化器对钢丝绳进行磁化相比于传统的磁轭式磁化器利用相对的N‐S磁极靴面将磁通直接导入钢丝绳的磁化方式而言，避免了探靴在检测过程中由于强磁力作用而发生剐蹭，且在探靴打开时由于过强的磁作用力导致磁化器与钢丝绳吸住而难以分开的问题，实现了矿井提升机钢丝绳在线高速高精检测。

Description

一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动化在线检测钢丝绳缺陷的技术，具体涉及一种利用穿过式永磁磁化的漏磁检测探头在线检测矿井提升机钢丝绳缺陷装置。

背景技术

矿井提升用钢丝绳作为地面和井下作业的交换途径，要承受较大的冲击载荷和频繁的划擦磨损，因此易于出现断丝、缩颈和大面积磨损等缺陷，传统的检测方法多是采用定期检测或者人工视检，这些方法存在着效率低、不能及时发现缺陷甚至是无法完成检测的问题，因此对这种钢丝绳进行在役自动化检测就显得尤为需要。

发明内容

本实用新型旨在提出一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，该装置基于永磁磁化具有磁能积高、体积小、惯性小、通用性强、造价低和无需额外电源的优点。

本实用新型提供的一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，该装置包括移动式机架，以及至少一个用于对钢丝绳进行抱合检测和脱离保护的漏磁检测单元，该漏磁检测单元安装在所述移动式机架上。

作为上述技术方案的改进，所述移动式机架包括移动式底座和安装在移动式底座上的至少一个摇臂举升机构，摇臂举升机构用于安装和举升漏磁检测单元，且摇臂举升机构摇臂举升机构和漏磁检测单元两者个数相等。

作为上述技术方案的进一步改进，摇臂举升机构包括摇臂尾座、摇臂、压簧、举升气缸、气缸尾座和转接板；摇臂固定在摇臂尾座上，并且连接漏磁检测单元的底座；压簧一端固定在漏磁检测组件的转接基座上，另一端固定在摇臂上；举升气缸连接摇臂和气缸尾座，而气缸尾座固定在转接板上，并能够沿着转接板上的直槽口进行调节。

本实用新型在提出一种漏磁检测单元的基础上，由摇臂机构辅助漏磁检测单元对钢丝绳多姿态的实时跟踪，并借助PLC自动控制检测流程。该装置具有实时性、高效性等特点，可以在毫不影响提升机作业、更换检修的情况下，自动的实现钢丝绳缺陷的检测，并且无需从端头穿送，从而套上待检测钢丝绳，能够远程控制探头自动卡住待检测体，特别能够实现完成高频摆动的摩擦式矿井提升机钢丝绳漏磁无损检测。

本实用新型提供的漏磁检测单元，它具有永磁磁化体积小、重量轻、无需额外能源、抗恶劣环境能力强等特点，能够适应钢丝绳的高频摆动，并且检测完成后无需退磁处理；针对不同直径钢丝绳的检测，更换探靴方便快捷等特点。能够实时的保证探靴对钢丝绳运行过程中的任意摆动进行跟踪，避免了探靴与钢丝绳之间可能出现的刮蹭，大大的提高了探靴的使用寿命和减小了卡壳的可能性，能够很好的保证设备运行的平稳性和安全性。

总之，本实用新型首先较传统的钢丝绳检测方法更好的解决了钢丝绳在高速运行时的跟随问题，适应绳子大幅度摆动的高效检测；同时，采用穿过式永磁磁化器对钢丝绳进行磁化相比于传统的磁轭式磁化器利用相对的N-S磁极靴面将磁通直接导入钢丝绳的磁化方式而言，避免了探靴在检测过程中由于强磁力作用而发生剐蹭，且在探靴打开时由于过强的磁作用力导致磁化器与钢丝绳吸住而难以分开的问题，实现了矿井提升机钢丝绳在线高速高精检测。

附图说明

图1是穿过式永磁磁化器；

图2是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件1/4剖视轴测结构示意图；

图3是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件快速更换探靴工艺方式；

图4是穿过式永磁磁化器全圆周磁化工作原理图；

图5是穿过式永磁磁化器全圆周磁化工作效果图；

图6是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件适应钢丝绳的剖分结构形式；

图7是封装后的钢丝绳在线漏磁检测组件；

图8是跟踪机构示意图(未安装漏磁检测组件)；

图9是钢丝绳在线漏磁检测单元总装示意图；

图10是跟踪机构工作原理示意图；

图11是漏磁检测单元初始工位；

图12是检测开始后钢丝绳进入漏磁检测单元；

图13是漏磁检测单元抱合对钢丝绳进行检测；

图14是移动式机架示意图；

图15是摇臂举升机构示意图；

图16是摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置安装示意图；

图17是摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置检测状态示意图。

具体实施方式

本实用新型原理是通过“释放”漏磁检测单元的自由度，并通过PLC控制漏磁检测单元的开合、控制移动式机架的进退，来实现检测过程的，即通过一套程式化的顺序来完成检测任务。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型提供一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，主要包括移动式机架和安装在机架上的至少1个漏磁检测单元，可以在毫不影响提升机作业、更换检修的情况下，自动的实现钢丝绳缺陷的检测。漏磁检测单元具有磁吸附破坏作用小，能保持恒定提离检测，自适应跟踪交变高幅摆动钢丝绳的在线检测等目的及优势。移动式机架用于安装和移动漏磁检测单元，以辅助漏磁检测单元完成对钢丝绳的抱合检测和脱离保护。

本实例以图1至图13所示的漏磁检测单元为例，说明漏磁检测单元的结构。漏磁检测单元包括漏磁检测组件和浮动跟踪机构。

所述漏磁检测组件包括穿过式永磁磁化器和探靴。

如图1所示，本实用新型实例提供的穿过式永磁磁化器包括第一、第二环形永磁体1、3，环形衔铁2。环形衔铁2夹在第一、第二环形永磁体1、3之间且同轴，三者通过自身的磁吸作用会牢牢的粘贴在一起，形成完整的穿过式永磁磁化器。为保证使用过程中保持同轴，衔铁2的两端与第一、第二环形永磁体1、3配合处可设置键合结构(如开“U”型止口，或者采用销轴方式、榫结构或其它各种方式)，第一环形永磁体1、环形衔铁2和第二环形永磁体3三者所形成的结构作为穿过式磁化器。

漏磁检测组件包括穿过式永磁磁化器和探靴6。探靴6原理与寻常探头相同，如图2、3所示，由骨架4和磁敏元件5组成，骨架4为环状，其外表面带有一圈凹槽，磁敏元件5(霍尔元件或者感应线圈等)均匀布置在该凹槽内。

探靴6同轴布置在衔铁2的内腔，通过螺钉与衔铁2连接，且可根据被检测对象外形尺寸制作不同规格的探靴进行直接快速更换。本实用新型是借鉴穿过式环形线圈磁化的特点，直接采用环形永磁体1、3和衔铁2所形成的结构作为磁化器，对放置于磁化器内腔的被检测体7进行轴向局部的全圆周整体磁化，磁化器内腔放置由骨架4和磁敏元件5形成的探靴6，即可实现检测功能构成。该探头磁化器磁作用力小，且可通用，只需快速更换内置的探靴6即可实现不同规格的被检测体7的快捷检测。

图3显示的是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件快速更换探靴工艺方式，共用同一磁化器，可以根据不同规格被检测体7的外形尺寸，快速的更换不同规格的内腔探靴6。

如图4所示，借鉴穿过式线圈的磁化方法，采用环形永磁体1、3和衔铁2所形成的结构作为磁化器，对放置其内腔的被检测体7实施轴向局部的全圆周整体磁化，激发出被检测体的缺陷漏磁场后，用探靴6加以拾取。

图5为穿过式永磁磁化器全圆周磁化工作效果图，与穿过式线圈磁化效果相同。

图6显示的是穿过式永磁磁化器漏磁检测组件适应细长无端头的剖分结构形式。工程中可将穿过式永磁磁化器剖分成两瓣或者多瓣，形成多个剖分组件，例如图中示出的两瓣剖分式结构中，就包含上半边永磁体1u、3u，上半边衔铁2u，上半边探靴6u，下半边永磁体1d、3d，下半边衔铁2d，下半边探靴6d，同时亦可以将各部分组件通过铰链或者其他连接方式组合起来，形成完整的穿过式漏磁检测组件，使得被检测体7可以卡套上去完成检测。

图7显示的是经过封装处理的漏磁检测组件示意图，其中9为封装探头的外壳，它不但能将永磁铁1u(或1d)和3u(或3d)、衔铁2u(或2d)、探靴6u(或6d)有效的保护起来，还能提供上述漏磁检测组件与其它安装部分连接的接口，且耐磨套8也能与它通过螺钉或者其他方式保持与漏磁检测组件同心固定。图8所示为本实用新型提供的一种浮动跟踪机构，该机构主要由六部分组成：底座10一方面提供了整个探头固定的基础，同时也提供了整个探头装置的对外接口；转接基座11，用来连接探头各部分并实现跟踪机构运动方向的叠加和转换；第一直线导轨12(H向，包含配套的滑块)，由它连接转接基座11和漏磁检测组件安装板13，可以满足整个探头H方向的自由移动需求；气缸14的两端分别连接漏磁检测组件安装板13的左右两部分，用来控制漏磁检测组件安装板13的相对运动；直线导轨15(V向，包含配套的滑块)，连接基座10和转接基座11，可以满足探头V方向的自由移动需求。

作为上述技术的改进，第一、第二直线导轨均可以由单根或多根平行布置的直线导轨或者其它直线机构构成。

浮动跟踪机构通过耐磨套与钢丝绳之间的小间隙配合来适应钢丝绳的抖动。耐磨套与上述磁化器同轴布置，通常耐磨套内径比磁敏探靴内径小2～5mm，且耐磨套与钢丝绳的提离距离应该保证钢丝绳正常工作状态下不会接触到上述探靴。上述磁化器、探靴通过封装并与耐磨套固连后，能够沿着两组相互垂直的导轨移动，从而不但使得探靴与钢丝绳之间始终保持固定的提离距离，实现钢丝绳的定量无损探伤，而且实现了探靴与钢丝绳之间零接触以及检测装置与钢丝绳之间的零挤压力。

图9给出了本实用新型提出的钢丝绳在线漏磁检测探头完整的示意图。图中1～9与图7中的1～9对应，其余部分则是图8所述的浮动跟踪机构。

图10给出了该探头适应钢丝绳振动原理的示意说明。图中H、V、L分别表示跟踪机构的H向运动、V向运动和钢丝绳的轴线方向。如果H向滑轨和V向滑轨(H、V为互相垂直的两个方向)所形成的可动区域平面S1与钢丝绳的轴线方向(L)垂直，并且钢丝绳的振动轨迹所形成的椭圆区域S2(垂直与轴线方向的椭圆)满足S2∈S1(S1的长边S1_L和S2的长轴S2_L之间需要满足S1_L≥S2_L，S1的短边S1_S和S2的短轴S2_S之间需要满足S1_S≥S2_S，当然，为了提高安全性和可靠性，在空间允许的条件下，上述所有“≥”全部取为“＞”)，上述条件下钢丝绳的任意抖动就完全可以由该跟踪机构去适应和跟随，如此便起到了保护探头，避免摩擦损耗以及提高设备安全性的作用。图11至图13给出了使用该发明探头检测钢丝绳的过程的示意说明，其中图11表示的是在不检测钢丝绳时，为了避免意外发生，整个探头与钢丝绳保持一定距离，同时为了在检测时钢丝绳能够“卡”入探头中，此处H方向的导轨长度S和气缸行程R之间需要满足S≤R的条件，由于永磁磁化器剖分后两部分组件之间是相互排斥的关系，在借助磁化器本身的强排斥力作用下，使得此时两个剖分式探头被可靠地定位在了探头基座的两侧。图12表示的是检测过程的第一个过程——通过任何方式(摇臂、平移、旋转)将探头移入待检测钢丝绳外围，使得两个漏磁检测组件的轴对称中心与钢丝绳重合；图13表示的是气缸14动作将漏磁检测组件合拢的过程，此过程中通过控制气缸的气压大小，使其既能克服磁化器本身的排斥力，实现工作中漏磁检测组件的合拢状态，又能在钢丝绳的挤压作用下做微小的张合浮动动作，起到了防止“卡壳”的作用。

如图14所示，本实用新型提供的移动式机架，包括移动式底座A和安装在移动式底座上的至少一个摇臂举升机构B。摇臂举升机构B用于安装和举升漏磁检测组件，且举升机构和漏磁检测组件两者个数相等。

摇臂举升机构B包括摇臂尾座16、摇臂17、压簧18、举升气缸19、气缸尾座20和转接板21。摇臂17固定在摇臂尾座16上，并且连接漏磁检测单元的底座10。压簧18一端固定在漏磁检测组件的转接基座11上，另一端固定在摇臂16上，从而将漏磁检测组件初始位置定在V向滑轨的中部，保证浮动跟踪机构在两个相对的方向具有相同的移动量。举升气缸19连接摇臂17和气缸尾座20，而气缸尾座20固定在转接板21上，并可沿着转接板21上的直槽口进行调节，通过调整气缸尾座20在转接板21上的位置，可以改变检测单元的仰角从而能够实现对不同倾斜角的钢丝绳的检测。

移动式底座A主要包括机箱22，推进气缸23和导轨24，机箱22内集成了各气缸的控制阀等相关部件，上面板与摇臂举升机构连接，底面装有滚轮。推进气缸23连接机箱22和导轨24，使得机箱能在导轨上前后移动。

图15显示的是摇臂举升机构和安装在其上的漏磁检测组件示意图，图中即显示了漏磁检测组件由摇臂举升机构推送的关系。

图16给出了该装置的安装示意图，图中钢丝绳7搭挂在摩擦式卷扬机滚筒29的绳槽里，且与地面有一定的安装角度(称为安装角)，地面导轨24安装在卷扬机滚筒29的正前方，安装时保证漏磁检测组件在举升气缸19和推进气缸23都缩回最短时与卷扬机滚筒29保持一定安全距离，保证钢丝绳的任意振动不会和检测装置的任意部分发生接触和干涉。通过调整摇臂尾座17和转接板21在机箱22上面板上的位置，使得在举升气缸19和推进气缸23都伸出时，漏磁检测单元与钢丝绳7保持同心。

图17现实的是该装置检测状态，此时气缸14动作，使得漏磁检测单元最终形成穿过式结构，对钢丝绳形成抱和的形式，在卷扬机滚筒驱动钢丝绳7移动的过程中，漏磁检测单元开始对钢丝绳进行360°全覆盖检测。

本实用新型提供的一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其检测步骤包括：

第1步、PLC(可编程控制器)控制气缸动作，将检测主机推到检测工位；

第2步、PLC控制探头收放机构使探头能够“卡”住钢丝绳；

第3步、摩擦式提升机开始工作，使得检测探头与钢丝绳之间相对运动，此时PLC控制信号采集、信号处理，将探头拾取到的信号经由显示系统显示出来；

第4步、检测结束，在PLC控制下，信号采集等作业结束，探头收回到初始装态，然后检测主机退回初始工位，完成一次作业。

本实用新型不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，该装置包括移动式机架，以及至少一个用于对钢丝绳进行抱合检测和脱离保护的漏磁检测单元，该漏磁检测单元安装在所述移动式机架上；所述漏磁检测单元包括漏磁检测组件和浮动跟踪机构； 

所述浮动跟踪机构包括底座、转接基座、第一直线导轨、安装板、气缸和第二直线导轨；第二直线导轨安装在底座上，转接基座通过滑块安装在第二直线导轨上，第一直线导轨安装在转接基座上，且第一直线导轨和第二直线导轨相互垂直布置；二块漏磁检测组件安装板通过滑块安装在第一直线导轨上，气缸的两端分别连接二块漏磁检测组件安装板上，以控制漏磁检测组件安装板的相对运动，以控制所述漏磁检测组件的开合。 

2.根据权利要求1所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，所述移动式机架包括移动式底座和安装在移动式底座上的至少一个摇臂举升机构，摇臂举升机构用于安装和举升漏磁检测单元，且摇臂举升机构摇臂举升机构和漏磁检测单元两者个数相等。 

3.根据权利要求2所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，摇臂举升机构包括摇臂尾座、摇臂、压簧、举升气缸、气缸尾座和转接板；摇臂固定在摇臂尾座上，并且连接漏磁检测单元的底座；压簧一端固定在漏磁检测组件的转接基座上，另一端固定在摇臂上；举升气缸连接摇臂和气缸尾座，而气缸尾座固定在转接板上，并能够沿着转接板上的直槽口进行调节。 

4.根据权利要求2所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其 特征在于，移动式底座主要包括机箱，推进气缸和导轨，机箱的上面板与摇臂举升机构连接，底面装有滚轮；推进气缸连接机箱和导轨，使得机箱能在导轨上前后移动。 

5.根据权利要求1中任一所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，所述漏磁检测组件包括穿过式永磁磁化器和探靴； 

所述永磁磁化器包括第一、第二环形永磁体，环形衔铁；环形衔铁夹在第一、第二环形永磁体之间，三者同轴并贴合形成穿过式永磁磁化器，且第一、第二环形永磁体和环形衔铁均由两瓣或者多瓣活动组合构成，以实现开合。 

6.根据权利要求5中任一所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，环形衔铁的两端与第一、第二环形永磁体配合处设置键合结构。 

7.根据权利要求5中任一所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，所述探靴同轴布置在衔铁的内腔，与衔铁之间可拆卸式连接。 

8.根据权利要求5中任一所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，所述探靴由骨架和磁敏元件组成，骨架为环状，其外表面带有一圈凹槽，磁敏元件均匀布置在该凹槽内。 

9.根据权利要求8中任一所述的摩擦式矿井提升机钢丝绳在线检测装置，其特征在于，所述凹槽内由密封胶封填保护磁敏元件；所述漏磁检测组件外安装有封装外壳；所述封装外壳两端固定有与所述漏磁检测组件同 心布置的耐磨套；所述耐磨套内径比磁敏探靴内径小2mm～5mm。 

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