用于采矿业中的传送带的接头监视系统

摘要

用于采矿业中的传送带的接头监视系统(10)包括驱动滑轮(16)、第一滑轮(22)、可选的第二滑轮(24)、具有至少一个接头(14)的传送带(12)和用于在传送带(12)的操作期间确定至少两个滑轮的相应圆周速度的装置(26,28)，所述至少两个滑轮中的一个是第一滑轮(22)，并且另一个是驱动滑轮(16)或可选的第二滑轮(24)。评估单元(34)至少基于在一定的时间跨度上对滑轮的圆周速度的差异的分析而持续地确定描述传送带(12)的当前定位在至少两个滑轮之间的相应区段的刚度的值。在刚度的值下降到某一极限之下时，预见到评估单元(34)提供报警信号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采矿业中的传送带的接头监视系统，其包括用于驱动传送带的驱动滑轮、第一滑轮和可选的第二滑轮以及具有至少一个接头的传送带，传送带围绕第一滑轮的圆周的一部分，围绕驱动滑轮的圆周的一部分，并且如果适用的话围绕可选的第二滑轮的圆周的一部分而被引导，其中相对于传送带的指定运动方向，第一滑轮定位在前面，并且可选的第二滑轮定位在驱动滑轮的后面。

背景技术

已经知晓由于制造和运输原因，具有几公里长度的坑洞采矿传送器通常由若干区段组成，区段通过接头连接在一起。接头强度依赖于制造品质，并且受到橡胶和钢索状况的影响。另外，由于其尺寸原因，接头必须在现场制造，这也增加了品质的波动。因为接头是传送器的天然弱点，所以接头健康度的监视对于避免传送器的意外停机是很有意义的。

若干种监视接头强度的系统在市场上是已经可获得的。那些已知的方案原则上基于专用的传感器。某些方案利用硫化到带中的标记，通过合适的传感器观察它们的相对位置，并因而检测接头的伸长。其它方案采用钢索的磁性来检测传送器结构中的异常。现有的方案在运输铁矿或包含铁的铜矿时是相当易于出错的。进一步地，现有系统需要大的劳动强度。

基于这种技术状态，本发明的目的是提供一种用于采矿业中的传送带的接头监视系统，其一方面不太敏感，另一方面需要较低的劳动强度。本发明的目的还有提供一种用于接头监视的相应的方法。

发明内容

这个问题通过一种前述类型的用于采矿业中的传送带的接头监视系统来解决。其特征在于，

·用于在传送带操作期间确定至少两个滑轮的相应圆周速度的装置，至少两个滑轮中的一个是第一滑轮，并且另一个是驱动滑轮或可选的第二滑轮，

·评估单元，其中滑轮的圆周速度的相应的确定的值可提供给它，

·其中预见到评估单元至少基于在一定的时间跨度上对滑轮的圆周速度的差异的分析而持续地确定描述传送带的当前定位在所述至少两个滑轮之间的相应区段的刚度的值。

·其中预见到评估单元在刚度的值下降到某一极限之下时，提供报警信号。

本发明的基本思想是基于接头在磨损时会伸长，并且其刚度会减少的假设基础之上的。因而磨损的接头的弹性高于情况良好的接头的弹性。同没有接头的传送带区段相比，接头区段可具有更高但也可更低的弹性，这具体依赖于接头是如何制造的。但无论如何，磨损的接头都具有比情况良好的相应的接头更高的弹性。并且正是这种效应被本发明用于检测磨损的接头。出于本专利申请的解释目的，假定情况良好的接头具有与没有接头的传送带区段相同的弹性。但另一方面，如果情况良好的接头例如具有比没有接头的传送带区段更低的弹性，本发明当然也是可行的。

因而，当在传送带上施加力时，磨损的接头的伸长将相对高于情况良好的相应的接头的伸长或没有接头的传送带区段的伸长

在传送带的操作期间，相对于传送带的指定运动方向，驱动滑轮在定位于驱动滑轮之前的传送带的区段上施加牵引力。这种牵引力并不施加于定位在驱动滑轮之后的传送带区段上。由于在驱动滑轮之前和之后的传送带上的不同作用力的原因，传送带的当前围绕驱动滑轮的圆周的一部分定位的相应的区段将在围绕圆周传送时被缩短。

因而同驱动滑轮之后的没有施加牵引力的区段相比，传送带的运动速度在驱动滑轮之前的被施加牵引力的区段上将会较高。假定沿着传送带整个长度上具有均匀的弹性和恒定的牵引力，那么在驱动滑轮之前和驱动滑轮之后的传送器区段之间将存在恒定的速度差。

如果磨损的接头经过驱动滑轮时，那么这个理论上的恒定的速度差将发生变化。由于其较高的弹性，这种磨损接头的长度在经过驱动滑轮时将比情况良好的接头长度发生更高程度的缩短。这将导致当磨损接头经过驱动滑轮时临时增加的速度差。这个差值根据本发明被用作检测接头磨损的基础。

另一方面，如果情况良好的接头具有比没有接头的传送带区段更低的弹性时，那么当情况良好的接头经过驱动滑轮时，速度差将升高。当接头磨损时，这个差值将更低。

用于确定驱动滑轮之前的传送带的速度的基础是设置在驱动滑轮之前的第一滑轮的圆周速度。在传送带和滑轮之间的滑差可假定不存在。

因而第一滑轮的旋转速度(其可利用例如分辨器来确定)与滑轮半径的乘积将产生代表第一滑轮的圆周速度的值。考虑到第一滑轮可为具有相当小直径的空转滑轮，所以可假定传送带有相当高的每单位长度的转数。因而甚至分辨器的平均分辨率将是足够用于精确确定第一滑轮的圆周速度的基础。

按照类似的方式，可选的第二滑轮的圆周速度可用作确定驱动滑轮之后的传送带速度的基础。在缺乏这种第二滑轮的情况下，驱动滑轮的圆周速度本身也可用作传送器速度的基础，其中必须假定一定量的滑差。这种滑差例如可按照经验性的方式来确定。

第一和可选的第二滑轮优选设置在驱动滑轮附近，例如在几米的距离内。因而确保在第一滑轮和第二滑轮(相应地，驱动滑轮)之间最大只有一个传送器接头，其长度可为例如几米。在速度差中确定的效应可被指定给预期相对应的传送器接头。因而可以按照容易且可靠的方式检测磨损的接头。

根据本发明的进一步的实施例，第一滑轮和/或可选的第二滑轮为另外的驱动滑轮。对于同一传送带使用若干个驱动滑轮是不鲜见的，从而增加可施加于其上的力。在驱动滑轮前后的传送带的速度差方面的所述效应还可以在这种格局中使用。

根据本发明的进一步的实施例，预见到驱动滑轮在传送带上施加具有额外激励份额的临时增加的扭矩。额外的激励扭矩例如可随时间以峰值、斜线上升或震荡的形式来应用。除此之外，预见到评估单元基于增加的扭矩，并基于对驱动滑轮(相应地，第一滑轮)的由此增加的圆周速度的分析而确定描述传送带的当前定位在驱动滑轮之前的相应的区段的刚度的值。

依赖于额外的激励扭矩，相应地依赖于所造成的施加于传送带上的额外的激发力，将发生相应的传送带区段的伸长。这种伸长与相应的传送带区段的弹性一样高。在磨损的接头当前刚好定位在驱动滑轮之前的情况下，伸长将强于传送带的其它区段。伸长本身可从第一滑轮和驱动滑轮的相应的圆周速度差中来确定。这是用于检测磨损接头的相应的准则。

根据本发明的另外的方面，预见到接头监视系统会将至少一个传送器接头当前是否至少部分地定位在两个滑轮之间的信息提供给评估单元。而且预见到接头监视系统只是在所述至少一个传送器接头当前至少部分地定位在两个滑轮之间的情况下才提供报警信号。这是可检测磨损的接头的前提。因而随之提高了接头监视系统的可靠性，因为只是在其可检测的时候才提供报警信号。

根据接头监视系统的另一变体，其包括张紧滑轮，张紧滑轮具有用于在传送带上施加恒定张力的张紧装置，其中在张紧滑轮的两侧，预见到相应的另外的滑轮，其中传送带围绕张紧滑轮的圆周的一部分，并围绕另外的滑轮的圆周的一部分而被引导，其中预见到用于测量张紧装置的相应往复运动和另外的滑轮的相应圆周速度的装置，其中往复运动和圆周速度的相应的测量值可提供给评估单元，并且其中预见到评估单元据此持续地确定描述传送带的当前定位在另外的滑轮之间的相应的区段的刚度的值。

同之前提到的本发明的实施例相当，张力在这种情况下是通过张紧装置(相应地，张紧滑轮)而施加于传送带上的。因为张紧滑轮不是驱动滑轮，所以张紧装置的力应用于当前定位在张紧滑轮和另外的滑轮之间的相邻传送带区段上。依赖于传送带的不同区段的弹性，张力实现不同传送带区段的相应的伸长。相应的传送带区段的弹性越高，其伸长越高，其中伸长在这种情况下通过张紧装置的往复运动来确定。另外的滑轮设置在例如离张紧滑轮几米的距离处。假定在传送带的整体长度上具有均匀的弹性，那么两个另外的滑轮之间将不会产生圆周速度的速度差。用于检测磨损接头的准则是发生张紧装置的往复运动，其中没有检测到另外的滑轮的圆周速度的差。

根据本发明的进一步的实施例，张紧装置被固定成使得没有往复运动将会发生，但相反产生了依赖于传送带弹性的可变力，其中预见到用于测量可变力的装置，并且其中预见到评估单元考虑可变力的相应测量值，而非往复运动的相应的测量值。用于检测磨损接头的可能的准则可为张力发生变化，其中没有检测到另外的滑轮的圆周速度的差。

根据本发明的进一步的实施例，传送带是通过钢索增强的。这是常见的用于采矿业的传送带类型，其具有足够高的机械稳定性，以用于满足必要的需求。相应的接头可通过沿着接头的长度，例如5m长度而硫化相邻传送带区段的钢索来实现。橡胶材料等可被预见用于将带齿的钢索连结在一起。这种传送带的相应的接头的机械特性良好地对应于本发明所基于的假设，即接头在磨损时会伸长，并且其刚度会减少。

本发明的目的还通过一种通过使用根据本发明的接头监视系统而监视采矿业中的传送带的接头的方法来实现，其包括以下步骤：

·在操作期间测量两个滑轮的相应的圆周速度，

·将相应的测量值提供给评估单元，

·至少在一定的时间跨度上持续地分析两个滑轮的圆周速度差，并据此推导出描述传送带的当前定位在两个滑轮之间的相对应的区段的刚度的值，

·在刚度的值下降到某一极限之下的情况下提供报警信号。

这种方法的相应的优点与之前提到的接头监视系统的优点相对应。

根据本发明的一个优选实施例，驱动滑轮临时在传送带上施加具有额外激励份额的增加的扭矩。同相对应的传送带伸长相对应的是，如果伸长超过某一极限可检测磨损的接头。当然当扭矩临时减少时可获得同等的效应。

根据本发明的方法的另一变体，考虑了驱动滑轮的扭矩，以确定描述相应的传送带区段的刚度的相应的值。因而扭矩和传送带区段的相应的伸长率之间的关系可进一步用作用于传送带接头的磨损的准则。

在从属权利要求中提到了本发明的进一步的有利实施例。

附图说明

现在将通过示例性实施例并参照附图进一步解释本发明，其中：

图1显示了一种用于传送带的示例性接头监视系统，

图2显示了传送带沿着其长度的速度和力的示例性关系，

图3显示了空转滑轮的圆周速度差随时间的示例性关系，且

图4显示了一种具有张紧装置的示例性传送带。

具体实施方式

图1以草图10显示了一种用于传送带的示例性接头监视系统。带有接头14的传送带12围绕第一滑轮22的圆周的一部分被引导，第一滑轮22在本例中为空转滑轮，其具有大约50cm的相当小的直径。接头14的长度总计例如4m，其中传送带12的宽度总计例如2m。传送带12的移动方向用箭头36来指示。在第一滑轮22之后，传送带12围绕驱动滑轮16的圆周的一部分被引导，旋转方向用箭头18来指示，而且直径达到例如2m。在经过驱动滑轮16之后，传送带12围绕第二滑轮24的圆周的一部分，然后围绕返回滑轮20被引导，返回滑轮20定位在例如2000m的相应的距离处。第一滑轮22和第二滑轮24至驱动滑轮16之间的距离总计几米，并且在其之间预见到另外的空转滑轮。因而建立了传送带12的闭合环路，其中在传送带的整个长度上实际上不是1个接头，而是将预见到例如10个接头。

预见到通过使用例如相应的分辨器而用于持续地确定第一滑轮22和第二滑轮24的圆周速度的装置26,28。确定的数据代表圆周速度，其通过数据连接件30,32而被持续地提供给评估单元34。评估单元可通过例如使用个人计算机来实现，个人计算机具有运行在其上面的相应的软件程序。

在传送带12具有均匀的弹性的情况下，第一滑轮22和第二滑轮24的圆周速度之间的恒定的速度差将会出现，因为传送带12将在围绕驱动滑轮16经过时由于相应的张力减小而被缩短。在磨损的接头经过第一滑轮22和第二滑轮24之间的区域的情况下，其将按照同情况良好的接头相比或同没有接头的传送带区段相比更强的方式进行缩短。在这种情况下，通常恒定的速度差将临时增加，这是用于接头磨损的准则。在这个示例中，预见到评估单元34提供报警信号，使得相应的接头可在不久的将来得到维护保养。还可在较长的时间跨度上观察相应的报警信号，例如超过传送带12的20个整圈。在例如20个整圈中的16个整圈中，对于同一接头给出报警信号的情况下，这个接头磨损的几率增加。在20个整圈中的2个整圈中给出报警信号的情况下，这可能也不排除相应接头磨损的准则。

图2以曲线图40显示了传送带44沿着其长度的示例性速度与力52的关系。驱动滑轮42设置在第一滑轮48和第二滑轮50之间，其旋转方向用箭头指示，其中出于图示的原因，滑轮42,48,50沿着一条线来显示。传送带44设置在滑轮42,48,50的圆周的相应的部分周围，其在该图中也是沿着一条线来显示的，而且其运动方向用箭头56来指示。

传送带包括接头，其标有标号46，其中其长度可包括例如5m。传送带44的总共三个区段被标上记号。第一区段57从第一滑轮延伸至驱动滑轮42的点，在这里，传送带44首先接触到驱动滑轮42的表面。第二区段58与围绕驱动滑轮42的圆周的与传送带44相接触的长度相对应。第三区段59从驱动滑轮42的圆周上的这个点延伸至第二滑轮50，其中传送带44在这个点不再与驱动滑轮42相接触。

在第一区段57中，传送带44的张力与传送带44本身的弹簧张力与驱动滑轮42的扭矩所施加的力之和相对应。在第三区段59中，传送带44的张力只与可由例如张紧装置来施加的弹簧张力相对应。在第二区段58中，传送带44的张力从第一区段57中的力降低至第三区段59中的力。由于传送带44(相应地，其接头46)的弹簧特性，张力的减少将导致传送带44在第三区段59中同第一区段57相比缩短了。因而传送带44在第三区段59中的运动速度随之减少。由于这个原因，同第三区段59相比，传送带44在第一区段57中的理论上恒定的运动速度差将会出现。

图3以曲线图60显示了空转滑轮的圆周速度差随时间的示例性关系，其假定弹性增加的磨损接头根据图2经过第一区段57、第二区段58和第三区段59。由于磨损接头增加的弹性，速度差将临时增加，这是用于检测接头磨损的准则。

图4以草图70显示了一种具有张紧装置78的示例性传送带72。这代表了用于传送带系统的第二末端的一个示例，第二末端定位在例如相距第一末端大约1000m的距离处，第一末端被一个或多个驱动滑轮驱动。预见到，张紧装置78将通过使用张紧滑轮76而在传送带72上施加一定的弹簧力。这个张力将作为最小的力而存在于包括接头74的传送带72的整个长度上。传送带围绕张紧滑轮的圆周和两个相邻的另外的滑轮80,82而被引导。

另外的滑轮的圆周速度通过装置86,88来确定，装置86,88被预见到用于提供相应的值给评估单元92。装置84被预见到用于确定张紧装置78的相应的往复运动90，并将相应的值提供给评估单元92。基于那些值，评估单元92确定在这两个另外的滑轮80,82之间经过的接头的磨损情况。准则是在确定往复运动90时，在这两个另外的滑轮80,82的圆周速度之间没有发生速度差。

标号列表

10用于传送带的示例性接头监视系统

12传送带

14传送带的接头

16驱动滑轮

18驱动滑轮的旋转方向

20返回滑轮

22第一滑轮

24第二滑轮

26用于测量第二滑轮的圆周速度的装置

28用于测量第一滑轮的圆周速度的装置

30第一数据连接件

32第二数据连接件

34评估单元

36传送带的移动方向

40传送带的沿着其长度的速度和力的示例性关系

42驱动滑轮

44传送带

46传送带的接头

48第一滑轮

50第二滑轮

52传送带的依赖于位置的速度和力

54在第一空转滑轮和第二空转滑轮之间的速度差

56传送带的移动方向

57传送带的第一区段

58传送带的第二区段

59传送带的第三区段

60速度差随时间的示例性关系

62速度差

70具有张紧装置的示例性传送带

72传送带

74传送带的接头

76张紧滑轮

78张紧装置

80另外的滑轮

82另外的滑轮

84用于测量往复运动的装置

86用于测量另外的滑轮的圆周速度的装置

88用于测量另外的滑轮的圆周速度的装置

90往复运动

92评估单元。