CN205989988U - 一种用于采矿系统的输送机 - Google Patents
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Abstract
一种用于采矿系统的输送机,包括:链轮;包括第一部分和第二部分的扭矩限制装置,当超过所述扭矩限制装置的扭矩极限时,所述第一部分和第二部分能够彼此相对转动;驱动机构,所述驱动机构通过所述扭矩限制装置被耦接至所述链轮,所述驱动机构可操作以驱动所述链轮;第一传感器,所述第一传感器可操作而产生与所述扭矩限制装置的第一部分的位置有关的第一信号;第二传感器,所述第二传感器可操作而产生与所述扭矩限制装置的第二部分的位置有关的第二信号;以及包括处理器和存储器的控制器。所述控制器可操作而接收来自第一传感器的第一信号和来自第二传感器的第二信号并产生控制输送机操作的控制信号。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及具有扭矩限制装置的输送机,比如具有扭矩限制装置的刮板输送机(“AFC”)或者皮带卸料机(“BSL”)。
背景技术
除了其他之外,长壁采矿系统包括诸如AFC或BSL的输送机,用于将挖掘的物料(比如煤)从物料被挖掘的区域传送到处理区域(例如,粉碎、储存等)。输送机可包括第一链轮和第二链轮,围绕所述第一链轮和第二链轮设有链条。所述链条被一个或多个驱动机构(例如,主门马达,尾门马达等)所驱动,并且所述链条围绕链轮的运动使得输送机传送挖掘的物料。输送机可以包括连接于驱动机构和链轮之间的扭矩限制装置。该扭矩限制装置阻止过大的(例如,潜在破坏性的)扭矩作用于链轮或链条。
扭矩限制装置主要被设计为,使旋转设备与突然冲击相关的、异常的冲击载荷隔绝,以减少在此情况下链条失效的可能性。扭矩限制装置包括能够连接至链轮的外套筒和能够连接至齿轮箱或传动装置的内轴。外套筒通过液压被锁定在内轴上。当超过预设的扭矩值时,作用于外套筒的压力不足以维持来自于内轴的驱动。因此,外套筒滑动,这允许内轴在即使传送带链条已经停止的情况下继续旋转。由于电磁扭矩,由驱动机构、联轴器和齿轮箱等产生的惯性扭矩,内轴和齿轮箱继续旋转。
实用新型内容
在某个实施例中,本实用新型提供了用于采矿系统的输送机,该输送机包括链轮、扭矩限制装置、驱动机构、第一传感器、第二传感器以及控制器。扭矩限制装置包括第一部分和第二部分。当超过扭矩限制装置的扭矩极限时,第一部分和第二部分能够彼此相对转动。驱动机构通过扭矩限制装置联接至链轮,并可被操作而驱动所述链轮。第一传感器可被操作而产生与扭矩限制装置的第一部分的位置有关的第一信号。第二传感器可被操作而产生与扭矩限制装置的第二部分的位置有关的第二信号。控制器包括处理器和存储器。所述控制器可被操作而接收来自第一传感器的第一信号,基于所述第一信号确定关于扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值,接收来自第二传感器的第二信号,基于所述第二信号确定关于扭矩限制装置的第二部分的位置的第二数值,确定扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值和第二部分的位置的第二数值之间的差值,基于所述差值确定扭矩限制装置的第一部分和第二部分之间的滑移量,以及基于扭矩限制装置的第一部分和第二部分之间的滑移量来产生用于控制输送机操作的控制信号。
在另一个实施例中,本实用新型提供了一种控制采矿系统的输送机操作的方法。该方法包括接收来自第一传感器的与扭矩限制装置的第一部分的位置有关的第一信号,基于所述第一信号确定关于扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值,接收来自第二传感器的与扭矩限制装置的第二部分的位置有关的第二信号,以及基于所述第二信号确定关于扭矩限制装置的第二部分的位置的第二数值。该方法还包括确定扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值和第二部分的位置的第二数值之间的差值,基于所述差值确定扭矩限制装置的第一部分和第二部分之间的滑移量,并且基于扭矩限制装置的第一部分和第二部分之间的滑移量来产生用于控制输送机操作的控制信号。
在又一个实施例中,本实用新型提供了一种控制采矿系统的输送机操作的方法。该方法包括基于第一传感器信号确定与扭矩限制装置的第一部分的位置有关的第一数值,基于第二传感器信号确定与扭矩限制装置的第二部分的位置有关的第二数值,基于扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值和扭矩限制装置的第二部分的位置的第二数值之间的差值,确定扭矩限制装置的第一部分和第二部分之间的滑移量,以及基于扭矩限制装置的第一部分和第二部分之间的滑移量来产生用于控制输送机操作的控制信号。
在本实用新型的任何实施例被详细解释之前,可以理解的是,本实用新型的应用并不局限于在如下结合附图描述和阐释的部件配置和布置的细节。本实用新型可具有其他实施例,并且可以不同的方式被实践或实施。而且,可以理解的是,在此使用的措辞和术语是为了描述目的,而不应当被认为是限制的。使用“包括”、“包含”或者“具有”及其变形意在包括其后所列的项目及其等同物,还包括附加的项目。除非另有规定或限制,术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变形被广义地使用,并且包含直接及非直接的安装、连接、支撑以及耦接。
此外,需要理解的是,本实用新型可以包括硬件、软件以及电子部件或模块。为了讨论的目的,所述电子部件或模块可能被阐述或描述为似乎部件中的大多数都仅在硬件中实施。然而,基于对该详细描述的阅读,一个本领域的普通技术人员会认识到在至少一个实施例中,本实用新型的基于电子的方面可以在软件中实施(例如,存储在永久的计算机可读介质中),所述软件可以被一个或多个处理单元实施,例如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”)。照此,需要注意,可以利用多个基于硬件和软件的设备,以及多个不同结构的部件来实施本实用新型。例如,在说明书中描述的“服务器”和“计算装置”可以包括一个或多个处理单元、一个或多个计算机可读介质模块、一个或多个输入/输出接口,以及各种连接所述部件的连接件(例如,系统总线)。
本实用新型的其他方面在考虑详细描述和附图的情况下会变得更显而易见。
附图说明
图1展示了包括端架的链式输送机的部分视图。
图2展示了根据本实用新型一个实施例的链式输送机的控制器。
图3展示了一个扭矩限制装置。
图4展示了另一个扭矩限制装置的剖视图。
图5展示了根据本实用新型一个实施例的滑动检测系统。
图6展示了根据本实用新型另一个实施例的滑动检测系统。
图7是根据本实用新型一个实施例的用于检测滑动的流程图。
具体实施方式
在此描述的本实用新型涉及采矿系统中的输送机的控制。所述输送机包括,比如刮板输送机(“AFCs”)、皮带卸料机(“BSLs”)。为了说明的目的,在此关于包括AFCs的实施例描述本实用新型。AFCs包括链轮、链条、一个或多个驱动机构(比如马达)、一个或多个液压缸,以及控制器。扭矩限制装置连接于驱动机构和链轮之间。扭矩限制装置包括外套筒和内轴。外套筒通过液压锁定在内轴上。当超过预设的扭矩值时,作用于外套筒的压力不足以维持来自于内轴的驱动,外套筒相对于内轴滑动。控制器可操作为或设置为识别或检测扭矩限制装置上的滑动的存在。通过使用第一传感器和第二传感器检测滑动。第一传感器被用于监测扭矩限制装置外套筒的转动。第二传感器被用于检测扭矩限制装置内轴的转动。所述传感器例如为接近传感器。在外套筒和内轴转动时,位于外套筒和内轴上的标靶被第一传感器和第二传感器检测到。各标靶检测之间的时间量被用于计算外套筒和内轴之间的相对转动。如果位于外套筒和内轴上各标靶检测之间的时间量不同,则扭矩限制装置中就发生了滑动。
图1展示了长壁输送机100的一部分。输送机100包括返回端105,在返回端105和长壁采矿系统的卸料部分之间运动的传送元件或链条110,以及邻近返回端105的传感器组件115。驱动机构,比如可变速马达,驱动链条110。返回端105包括架体120、安装于架体120上的链轮或卷绕轴125,以及至少一个液压缸(图中未示出)。基于液压缸的伸展和收缩,架体120相对于卸料部分运动。链条110在卸料部分和返回端105之间沿着卷绕轴125做连续环形运动。链条110包括安装于链条110上的多个刮板构件或刮板条130,并且所述多个刮板构件或刮板条130以第一距离在链条110的行程方向135上被间隔开。
图2展示了与输送机100关联的控制器200。该控制器300被连接或耦接于各种附加模块或部件,比如用户界面模块205、一个或多个指示器210、供能模块215、一个或多个传感器220、一个或多个液压缸225、驱动机构或马达参数模块230、数据存储或数据库235、第一驱动机构和驱动器240(例如,与主门关联),以及第二驱动机构和驱动器245(例如,与尾门关联)。在某些实施例中,第一驱动机构和驱动器240包括第一马达和第一马达驱动器,而第二驱动机构和驱动器245包括第二马达和第二马达驱动器。在某些实施例中,第一马达和第一马达驱动器240以及第二马达和第二马达驱动器245均包括开关设备组件。在此描述的本实用新型的各实施例关于驱动机构和驱动器是马达和马达驱动器的情况说明的。一个或多个传感器220例如是设置为测量或检测第一链轮和/或第二链轮的特征(比如,链轮转动位置、链轮转动速度、链轮转动加速度等)的转速计、设置为测量或检测扭矩限制装置和/或链条的特征(比如,链条位置、链条速度、链条加速度等)的近距离传感器、输送机100内的设置为测量或检测电气特征(比如,电流、电压、功率因数、扭矩、速度、输入功率、输出功率等)的功率传感器、负荷传感器等等。控制器200包括硬件和软件的组合,并且除了其他方面之外,控制器200可以被编程、设置和/或可操作来控制输送机100的操作,控制一个或多个液压缸225的位置,激活一个或多个指示器210(例如液晶显示器“LCD”),监控输送机100的运行等等。
在某些实施例中,控制器200包括多个电气和电子部件,所述电气和电子部件为控制器200和/或输送机100内的部件和模块提供能源、运行控制和保护。例如,除了其他部件以外,该控制器200包括处理单元250(比如,微处理器,微控制器,或者其他适合的可编程设备)、存储器255、输入单元260、和输出单元265。除了其他部件以外,处理单元250包括控制单元270,算术逻辑单元275(“ALU”),以及多个寄存器280(如图2所示的一组寄存器),并且使用已知的计算机体系结构实施,比如改进的哈佛机构、冯诺依曼结构等等。处理单元250、存储器255、输入单元260,和输出单元265,以及各种连接至控制器200的模块,通过一个或多个控制和/或数据总线(例如,公共总线285)连接。为说明目的,控制和/或数据总线被大致显示于图2中。鉴于在此描述的本实用新型,本领域技术人员可知将一个或多个控制和/或数据总线用于各种模块和部件之间的互连和通信。在某些实施例中,控制器200部分地或全部地在半导体芯片上执行,控制器200是现场可编程门阵列(“FPGA”),是专用集成电路(“ASIC”)等等。
存储器255例如包括程序储存区和数据储存区。程序储存区和数据储存区可以包括不同类型的存储器的组合,诸如只读存储器("ROM")、随机存取存储器("RAM")(例如动态RAM["DRAM"]、同步DRAM["SDRAM"]等)、电可擦可编程只读存储器("EEPROM")、闪存、硬盘、SD卡或其它合适的磁性、光学、物理或电子存储器装置或其他数据结构。处理单元250被连接到存储器255,并且执行可存储在存储器255的RAM(例如在执行期间)、存储器255的ROM(例如在基本永久基础上)、或诸如其它存储器或磁盘的另一永久性计算机可读介质中的软件指令。包括在输送机100实施中的软件和指令可以被储存在控制器200的存储器255中。所述软件例如包括固件、一个或多个应用程序、程序数据、筛选程序、规则、一个或多个程序模块以及其它可执行指令。其中,控制器200被构造成从存储器取回,并且执行涉及本文描述的控制程序和方法的指令。在其它结构中,控制器200包括另外的、更少的或不同的部件。
驱动机构或马达参数模块230连接至或关联于耦接到第一链轮和/或第二链轮的马达和驱动器240、245。参数模块230被设置为接收与马达240、245的一个或多个参数(比如,电流、电压、功率因数、扭矩、速度、输入功率、输出功率等)相关联的信号。在某些实施例中,参数模块230接收涉及马达参数的信号。在其他实施例中,参数模块230包括或连接于测量马达参数的一个或多个传感器220。
马达240、245通过从控制器200接收的控制信号而被控制。马达240、245还被耦接于齿轮减速箱或变速器,以将马达的旋转速度降低至适于链轮和输送机100的旋转速度。在一些实施例中,控制器200被设置为自主地使用传感器220和一个或多个存储程序或模块来控制马达240、245和输送机100。在其他实施例中,控制器200被设置为基于手动输入和自动控制的组合来控制马达和输送机100。一个或多个液压缸225也接收来自于控制器200的控制信号,并基于来自于控制器200的控制信号选择性地伸展和收缩返回端架体105(比如,改变第一链轮、第二链轮等的位置)。控制器200还监控马达和一个或多个液压缸225,以便确定相关特征。例如,控制器200可以监控或检测一个或多个马达的电气特征,一个或多个液压缸225的位置(比如,一个或多个液压缸的伸展)等等。尽管仅显示了一个控制器200,但在其他构造中,控制器200可以被分成多个控制器。例如,控制器200可以被分成综合控制单元(“CCU”)、可编程控制单元(“PCU”)等。CCU可以被放置于防爆外壳内并且提供对输送机系统的控制。PCU是本质安全系统,其可与CCU对接,除了其他方面以外,以便停止、禁止、失效输送机100的运行等。
用户界面模块205被用于控制或监控输送机100或采矿系统。例如,用户界面模块205可操地耦接至控制器200,以控制输送机的速度,一个或多个马达的速度等等。用户界面模块205可以包括为达到对输送机100的期望控制和监控水平所需的数字和模拟的输入或输出设备的组合。例如,用户界面模块205包括显示器和输入装置,诸如触摸屏显示器、一个或多个旋钮、拨号盘、开关、按钮等。显示器例如是液晶显示器("LCD")、发光二极管("LED")显示器、有机LED("OLED")显示器、电致发光显示器("ELD")、表面传导电子发射显示器("SED")、场致发射显示器("FED")、薄膜晶体管("TFT")LCD等。在其他的结构中,显示器是超级主动矩阵OLED(“AMOLED”)显示器。用户界面模块205还可以被配置为实时或大致实时地显示与输送机100的相关联的状况或数据。例如,用户界面模块205被配置为显示所测量的输送机100的电气特征、输送机100的状态、链条张力、故障状况(例如,松链,零张力链等)、输送机上的已挖掘物料的数量等等。在某些实施例中,结合一个或多个指示器210(例如LEDs)来控制用户界面模块205,以提供输送机100的状态或状况的可视指示。
图3展示了包括外套筒305和内轴310的示例性的扭矩限制装置300。当达到扭矩限制装置300的扭矩极限时,外套筒305和内轴310可操作而彼此相对旋转。图4展示了另一个扭矩限制装置400的剖视图。如图4所示,扭矩限制装置400包括外套筒405和内轴410。与扭矩限制装置300类似,当达到扭矩限制装置400的扭矩极限时,扭矩限制装置400的外套筒405和内轴410可操作而彼此相对旋转。在某些实施例中,与输送机100一起使用的扭矩限制装置类似于宾夕法尼亚州约克郡的福伊特驱动公司(Voith Turbo Inc.)所出售的那些扭矩限制装置。
图5展示了包括类型化的扭矩限制装置505的滑动检测系统500。扭矩限制装置505包括外套筒或第一部分510,以及内轴或第二部分515。当达到扭矩限制装置505的扭矩极限时,外套筒510和内轴515可操作而彼此相对旋转。滑动检测系统500还包括第一传感器520A、第二传感器520B、第一标靶525A,以及第二标靶525B。第一传感器520A和第二传感器520B例如是分别检测第一标靶525A和第二标靶525B是否存在的近距离传感器。传感器520A和520B产生提供给控制器200的输出信号。使用来自于传感器520A和520B的输出信号,控制器200计算或确定外套筒510的角位移和内轴515的角位移。基于传感器520A和520B检测标靶525A和525B之间的时间量,控制器计算或确定外套筒510和内轴515之间的滑移量。在某些实施例中,当标靶被检测到,传感器520A和520B向控制器200输出信号。在其他实施例中,传感器520A和520B在输送机100的操作过程中持续地或本质上持续地向控制器200输出信号,控制器200评估这些信号,以确定什么时候标靶被探测到。图5的系统500被显示为包括一个用于外套筒510的传感器和标靶,以及一个用于内轴515的传感器和标靶。在其他实施例中,系统500可以包括附加传感器和/或附加标靶。例如,图6显示的系统500包括第三传感器520C和第四传感器520D,以及第三标靶525C和第四标靶525D。控制器200接收来自于各个传感器的信号,并单独地基于每个传感器或者基于传感器的组合来确定外套筒510或内轴515的角位移。
图7中提供的流程600用于识别或检测扭矩限制装置中滑动是否存在,并基于检测到的滑动相应地执行控制操作。在此关于流程600描述的各种步骤均可以被同时执行、并行执行,或者以与所显示的执行连续方式不同的顺序来执行。流程600还可以比所示示例性实施例更少的步骤执行。
流程600开始于检测第一标靶525A的位置(步骤605)。例如,传感器520A位于输送机100的固定位置上。标靶525A被置于扭矩限制装置505的外套筒510上。随着外套筒510旋转,传感器520A在标靶525A经过传感器520A时检测标靶525A的存在。当传感器520A第二次检测到525A的存在时,控制器200能够确定外套筒510完成了全程转动(也就是,360度的转动)。类似的,在步骤610,第二标靶525B的位置被检测。在第一标靶525A和第二标靶525B的位置均被检测到以后,控制器200确定与输送机100关联的输入速度。输送机100的输入速度可被用于确定在扭矩限制装置505中是否发生了滑动。输送机100的输入速度还能够被用于确定输送机100是否在运行,以及期望扭矩限制装置505的输入侧以什么样的速度转动。
在步骤620,确定或计算与外套筒510关联的第一角位移。第一角位移的计算或确定基于第一传感器520A检测到标靶525A经过第一传感器520A的次数,以及标靶被第一传感器520A检测到的时刻之间的时间量。例如,可以关于外套筒510的固定位置,诸如标靶525A的位置,外套筒510的上死点(“TDC”)位置,外套筒510的起动位置等来测量第一角位移。第一角位移可以用角度、弧度,米(例如,弧长)等来表示。在步骤625,确定或计算与内轴515关联的第二角位移。基于第二传感器520B检测到标靶525B经过第二传感器520B的次数,以及标靶被第二传感器520B检测到的时刻之间的时间量,来计算和确定第二角位移。例如,可以关于内轴515的固定位置,诸如标靶525B的位置,内轴515的上死点位置,内轴515的起动位置等测量第二角位移。第二角位移可以用角度、弧度,米(例如,弧长)等来表示。
在确定第一角位移和第二角位移之后,控制器200确定或计算外套筒510和内轴515之间的滑移量(步骤630)。该滑移量可以用角度、弧度、米(例如,弧长),转速等来表示。滑移量与阈值(比如零)相比较(步骤635),以确定被检测到的或计算的滑动指示扭矩过大的情况。如果在步骤635检测到的或计算的滑移量小于阈值,流程600返回到步骤605。然而,如果在步骤635被检测到的或计算的滑移量大于阈值,控制器200将基于滑动完成或执行控制操作(步骤640)。在某些实施例中,控制操作是关闭输送机100。关闭输送机100例如包括去除驱动马达或促动器的动力、降低驱动马达或促动器的速度、降低来自于驱动马达或促动器的作用力等。在其他实施例中,控制操作包括生成信号,以向用户或操作人员提供存在滑移或者滑移量的指示。例如,控制器200可操作或配置为产生用于视觉指示器(比如,LED、LCD等)的驱动信号、用于听觉指示器(例如,扬声器等)的驱动信号,以及用于触觉指示器(例如,马达)的驱动信号等。滑动存在的指示通知用户或操作人员,应当执行或已经执行了纠正操作(比如,关闭输送机等)。
因此,除其他事项之外,本实用新型主要提供了用于识别或检测在扭矩限制装置中存在滑动并相应地基于被检测的滑动来执行控制动作的系统、方法、装置、非临时性计算机可读介质。本实用新型的各种特征和优势如权利要求所述。
Claims (9)
1.一种用于采矿系统的输送机,其特征在于,所述输送机包括:
链轮;
包括第一部分和第二部分的扭矩限制装置,当超过所述扭矩限制装置的扭矩极限时,所述第一部分和第二部分能够彼此相对转动;
驱动机构,所述驱动机构通过所述扭矩限制装置被耦接至所述链轮,所述驱动机构可操作以驱动所述链轮;
第一传感器,所述第一传感器可操作以产生与所述扭矩限制装置的第一部分的位置有关的第一信号;
第二传感器,所述第二传感器可操作以产生与所述扭矩限制装置的第二部分的位置有关的第二信号;以及
包括处理器和存储器的控制器,所述控制器可操作以:
接收来自所述第一传感器的第一信号,
基于所述第一信号确定关于所述扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值,
接收来自所述第二传感器的第二信号,
基于所述第二信号确定关于所述扭矩限制装置的第二部分的位置的第二数值,
确定所述扭矩限制装置的第一部分的位置的第一数值和所述扭矩限制装置的第二部分的位置的第二数值之间的差值,
基于所述差值确定所述扭矩限制装置的第一部分与第二部分之间的滑移量,以及
基于所述扭矩限制装置的第一部分与第二部分之间的滑移量来产生用于控制所述输送机操作的控制信号。
2.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述第一传感器和第二传感器为近距离传感器。
3.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述扭矩限制装置的第一部分的位置是所述扭矩限制装置的第一部分的角位移,所述扭矩限制装置的第二部分的位置是所述扭矩限制装置的第二部分的角位移。
4.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述控制器进一步可操作以将所述扭矩限制装置的第一部分与第二部分之间的滑移量与阈值进行比较。
5.根据权利要求4所述的输送机,其特征在于,当所述扭矩限制装置的第一部分与第二部分之间的滑移量大于所述阈值时,产生控制信号。
6.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述控制信号可操作以从所述驱动机构去除动力。
7.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述控制信号产生所述扭矩限制装置的第一部分与第二部分之间的滑移量的可视指示。
8.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述输送机进一步包括位于所述扭矩限制装置的第一部分上且与所述第一传感器相关联的第一标靶,以及位于所述扭矩限制装置的第二部分上且与所述第二传感器相关联的第二标靶。
9.根据权利要求1所述的输送机,其特征在于,所述输送机为刮板输送机。
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