ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТЕР С ТЕНЗОДАТЧИКАМИ
VERTICAL CONVEYOR WITH LOAD CELLS

Настоящее изобретение относится к вертикальному транспортеру для перемещения насыпного продукта. Использование данного изобретения, в частности, позволяет выявлять различные аварийные состояния транспортного средства, например, избыточное или недостаточное натяжение, а также растягивание, что приводит к перекосу или проскальзыванию.
Вертикальные транспортеры или ленточные нории предпочтительно применяются для перемещения насыпных продуктов, большей частью в вертикальном направлении. Они могут использоваться как для загрузки, так и для разгрузки, т.е. для заполнения и опорожнения емкости. Для этого на конвейерной ленте или на цепи размещают ковши, которые являются транспортным средством, причем направление движения конвейерной ленты или цепи изменяется посредством барабанов или цепных зубчатых колес. Конвейерная лента или цепь натягивается между отклоняющими точками, а при транспортировании приводится в движение по меньшей мере одно из отклоняющих устройств. В зависимости от скорости транспортирования по транспортной ветви можно выделить разгрузку под действием силы тяжести, центробежную разгрузку и сочетание обоих видов.
Под действием различных факторов во время работы системы может изменяться натяжение конвейерной ленты или происходить перекос конвейерной ленты, что может вызвать повреждение машины. В обычных машинах это выявляется, например, по разнице частоты вращения отклоняющих устройств, что может указывать на слабое натяжение конвейерной ленты или на ее повреждение, например, разрыв; также для этого могут использоваться индуктивные датчики схода ленты, датчики давления или датчики температуры.
В патенте DE 2011 3181 U1 предлагается устройство контроля (прямолинейного или перекошенного) движения транспортерной ленты нории с использованием нескольких индуктивных бесконтактных датчиков. В патенте WO 2007/059639 A1 описывается устройство, определяющее скорость и перекос ременной ленты с помощью датчиков.
В патенте JP S60 228314 A предлагается способ автоматического контроля натяжения конвейерной ленты на основании контроля крутящего момента двигателя. В патентах JP S60 228313 A и JP S60 228312 A описывается способ выявления перекоса конвейерной ленты с помощью датчика, установленного в корпусе.
Однако эти способы, отражающие современный уровень развития техники, не подходят для выявления постепенных изменений эксплуатационных параметров, и поэтому часто своевременное реагирование при их использовании невозможно.
Поэтому задача настоящего изобретения - своевременное выявление ненадлежащего натяжения конвейерной ленты и/или ее перекоса и предупреждение повреждений машины или ее длительного простоя. Эта задача решается с помощью признаков описывающего изобретение независимого пункта формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления.
Изобретение относится, в частности, к вертикальному транспортеру для перемещения насыпного продукта посредством конвейерной ленты, которая движется по замкнутой траектории между двумя расположенными на одной вертикали и находящимися на расстоянии друг от друга концевыми барабанами, и на которой установлены устройства для приема насыпного продукта, и к приводному блоку, предназначенному для вращения одного из концевых барабанов, приводящих в движение конвейерную ленту. Кроме того, вертикальный транспортер содержит натяжное устройство для регулировки расстояния между концевыми барабанами по вертикали, причем один из концевых барабанов является натяжным барабаном, который укреплен на натяжном устройстве, позволяющем изменять положение натяжного барабана в вертикальном направлении. Натяжное устройство содержит по меньшей мере один тензодатчик для измерения усилия, действующего на натяжной барабан.
Варианты осуществления изобретения предпочтительно могут иметь следующие признаки.
Устройства для приема насыпного продукта предпочтительно содержат чаши, ковши и/или черпаки, и/или конвейерная лента является лентой, изготовленной из ткани, пластмассы или стали, или цепью, изготовленной из круглых или плоских звеньев.
Вертикальный транспортер может содержать головку нории, в которой расположен концевой барабан, приводимый в движение приводным блоком, башмак нории, в котором расположен натяжной барабан, а также расположенную между головкой нории и башмаком нории трубу нории, по которой проводится конвейерная лента в вертикальном направлении.
Ось вращения натяжного барабана может быть укреплена на корпусе вертикального транспортера с помощью каретки, причем вертикальное положение каретки можно регулировать посредством шпинделя, расположенного между корпусом и кареткой, а между шпинделем и кареткой установлен тензодатчик, который измеряет усилие, оказываемое кареткой на корпус.
Для крепления оси вращения на каждом из двух концов оси вращения натяжного барабана может быть установлено по одной каретке, причем каждая из двух кареток крепится к корпусу на шпинделях, посредством которых вертикальное положение каждого из двух концов оси вращения можно регулировать независимо от другого конца в плоскости, перпендикулярной оси вращения.
Между каждым из двух шпинделей и соответствующей кареткой может быть расположено по одному тензодатчику.
Кроме того, изобретение относится к способу определения натяжения конвейерной ленты в вертикальном транспортере, как описано выше, причем натяжение конвейерной ленты определяется исходя из усилия, измеряемого тензодатчиком, и при этом натяжение конвейерной ленты, в частности, определяется на основании относительного отклонения измеряемого тензодатчиком усилия от начального значения.
Кроме того, изобретение относится к способу определения перекоса конвейерной ленты в вертикальном транспортере, как описано выше, причем наличие перекоса определяется на основании усилия, измеренного в двух тензодатчиках. Наличие перекоса, в частности, можно определять по разности между усилиями, измеренными в двух тензодатчиках.
Измеренное усилие можно определять одним из описанных выше способов, а по результатам измерения расчетным путем получать информацию о натяжении конвейерной ленты и/или ее перекосе.
Кроме того, измеренное усилие может быть растягивающим усилием или сжимающим усилием.
Информацию о натяжении конвейерной ленты и/или ее перекосе предпочтительно можно отображать в графическом виде на компьютере и/или в смартфоне.
Кроме того, компьютер и/или смартфон можно настроить так, чтобы при отклонении натяжения конвейерной ленты от заданного значения на пороговую величину выдавался сигнал аварии.
Ниже изобретение поясняется с использованием следующих графических материалов. На графических материалах изображено следующее:
Фиг. 1a–1c - схематически разделенные внешние виды вертикального транспортера,
Фиг. 2 - схематическое изображение примера данного изобретения,
Фиг. 3 - схематическое изображение примера данного изобретения,
Фиг. 4a, 4b - схематическое изображение перекоса конвейерной ленты, и
Фиг. 5 - временная диаграмма состояния конвейерной ленты.
Устройство и принцип действия вертикальных транспортеров известны и подробно здесь не описываются. Поэтому описываются лишь элементы, необходимые для данного изобретения. Одинаковые или подобные элементы на фигурах снабжены одинаковыми номерами позиций.
Принципиальное устройство вертикального транспортера поясняется на примере Фиг. 1. Здесь на Фиг. 1a показаны два вида головки нории, повернутые на 90° относительно друг друга, на Фиг. 1b - два вида средней части вертикального транспортера, повернутые на 90° относительно друг друга, и на Фиг. 1c - два вида башмака нории, повернутые на 90° относительно друг друга.
Как правило, вертикальные транспортеры содержат корпус, заключающий в себе вертикальный транспортер, и изначально используются для перемещения насыпного продукта по вертикали. При этом их можно использовать как для заполнения, так и для опорожнения емкости. Для этого на конвейерной ленте или цепи - т. н. тяговом органе 9 - крепятся устройства для приема насыпного продукта - транспортные средства 91, в частности, чаши, ковши и/или черпаки. Тяговый орган 9 может быть изготовлен в виде ленты из ткани, пластмассы или стали или в виде цепи из круглых или плоских звеньев. Дли изменения направления движения конвейерной ленты или цепи, а также для их натяжения, предусмотрены отклоняющие устройства 4, установленные на расстоянии друг от друга. Они могут быть выполнены в виде концевых барабанов - в случае конвейерной ленты - или в виде цепных зубчатых колес - в случае цепи. Далее изобретение описывается на примере конвейерной ленты с ковшами в качестве транспортных средств и с барабанами, изменяющими направление ее движения, но не ограничивается этим примером.
Конвейерная лента 9 движется по замкнутой траектории между двумя расположенными на одной вертикали концевыми барабанами 4, 41, 42, причем по меньшей мере один из концевых барабанов 4, 41, 42 связан с приводным блоком 5, предназначенным для вращения концевого барабана 4, приводящего в движение конвейерную ленту 9. При этом концевые барабаны 4, 41, 42 установлены с возможностью вращения вокруг оси 3 (вращения). Кроме того, предусмотрено натяжное устройство 1 для регулировки расстояния между концевыми барабанами 4, 41, 42 по вертикали. При этом концевой барабан 4, который укреплен на натяжном устройстве 1, является натяжным барабаном 42. С его помощью можно изменять положение натяжного барабана 42 в вертикальном направлении. Иначе говоря, натяжение конвейерной ленты можно регулировать, изменяя расстояние между концевыми барабанами 4, 41, 42. Другое отклоняющее устройство 4, которое приводится в движение приводным блоком 5, также можно назвать приводным барабаном 41 или ведущим колесом.
Вертикальный транспортер предпочтительно содержит головку 6 нории, в которой расположен концевой барабан 41, приводимый в движение приводным блоком 5, и башмак 7 нории, в котором расположен натяжной барабан 42. При этом головка нории расположена на верхнем конце вертикали, т.е. на выпускном участке по направлению транспортирования, а башмак нории - на нижнем конце вертикали, т. е. на заборном участке. Между головкой нории и башмаком нории расположена труба нории, по которой проводится конвейерная лента в вертикальном направлении. Также целесообразно разместить приводной блок 5 и приводной барабан 41 возле башмака 7 нории, а натяжное устройство 1 и натяжной барабан 42 - возле головки 6 нории.
Опорожнение может происходить под действием силы тяжести, путем центробежной разгрузки или при сочетании обоих видов. Этот процесс изначально можно регулировать скоростью транспортирования. Тогда можно в соответствии с этим подобрать выпускное отверстие 61, которое обычно расположено возле головки 6 нории в направлении транспортирования.
В обычных вертикальных транспортерах натяжение отклоняющих устройств осуществляет обученный персонал. Как правило, в машине установлены датчики перекоса конвейерной ленты, которые выявляют перекос ленты, например, индуктивным способом или с помощью датчика температуры, а также датчики частоты вращения, которые выявляют проскальзывание из-за слишком слабого натяжения конвейерной ленты. Однако эти системы оповещения при определенных условиях срабатывают слишком поздно, по меньшей мере лишь после превышения пороговой величины, что требует трудоемкой повторной калибровки. Чтобы это предотвратить, в соответствии с изобретением в вертикальных транспортерах используется натяжное устройство, которое может заблаговременно и непрерывно передавать информацию о состоянии конвейерной ленты.
На Фиг. 2 показан подробный вид натяжного устройства 1 согласно примеру данного изобретения. Натяжное устройство содержит шпиндель или резьбовой шток 11, а также каретку 12. Также может быть предусмотрена консоль, которая накручивается на каретку или крепится иначе. Далее используется общее название «каретка», однако его не следует понимать как ограничивающее название. На каретке 12 расположен фланцевый подшипник 13, который направляет ось 3 натяжного барабана 42 (не показан). Кроме того, каретку 12 можно перемещать по вертикали. Могут быть предусмотрены одна или несколько регулировочных гаек, которые при вращении резьбового штока перемещаются по вертикали. При этом резьбовой шток предпочтительно не вращается. Как альтернатива, резьбовой шток 11 может вращаться, благодаря чему можно изменять вертикальное положение каретки 12 и соответственно - натяжного барабана 42. Это положение можно затем фиксировать регулировочными гайками и контргайками. Такие натяжные устройства 1 расположены по одному возле обеих стенок корпуса, чтобы иметь возможность натягивать натяжной барабан 42 с обеих сторон и например, выравнивать перекос конвейерной ленты. Вместо обычного жесткого соединения между резьбовым штоком 11 и кареткой 12 в этом месте установлен тензодатчик 2, который воспринимает возникающее сжимающее усилие или действующий на него вес. Таким образом, тензодатчик 2 измеряет усилие, которое оказывает каретка 12 на корпус вертикального транспортера. Тензодатчик 2 предпочтительно фиксируется винтами, так что приложение силы происходит лишь по вертикали, через резьбовые отверстия. Конкретный тип тензодатчика, т.е. диапазон измерения, максимальное воспринимаемое усилие, геометрическую форму и т. д. можно выбирать в зависимости от типа машины, например, в зависимости от высоты и производительности вертикального транспортера.
На Фиг. 3 показан подробный вид другого примера натяжного устройства 1 согласно данному изобретению; этот вид функционально соответствует устройству на Фиг. 2 и демонстрирует пример специальной монтажной ситуации натяжного устройства 1. Здесь фланцевый подшипник 13 перемещается по вертикали с помощью направляющей пластины и шин, установленных на корпусе. Здесь также установлен тензодатчик 2, который воспринимает возникающее усилие натяжного барабана относительно резьбового штока 11.
Теперь, если изменяется натяжение конвейерной ленты, например, вследствие усталости материала или перекоса, изменяется и усилие воздействия конвейерной ленты на натяжной барабан, а с ним и усилие, действующее на тензодатчик 2. Например, если натяжение конвейерной ленты - вследствие растягивания материала, усталости материала или разрывов - становится меньше или изменяется длина конвейерной ленты, то становится меньше и действующее на тензодатчик 2 усилие или вес. Таким образом, по изменению в измеренном усилии можно делать выводы о неправильной работе. При этом предпочтительно используются не абсолютные значения, а относительные отклонения, которые возникают в процессе работы после настройки и калибровки, проведенных обученным персоналом. Этот способ также позволяет выявлять избыточное или недостаточное натяжение конвейерной ленты.
Резьбовой шток 11 натяжного устройства 1 соединен с корпусом вертикального транспортера и перемещается в вертикальном направлении при вращении регулировочной гайки (регулировочных гаек) (или при вращении самого резьбового штока). Он служит для натяжения тягового органа 9 путем изменения вертикального расстояния между отклоняющими устройствами 4. Итак, согласно настоящему изобретению измеряется усилие одного из отклоняющих устройств 4 - натяжного барабана 42 - относительно резьбового штока 11 или в общем случае - относительно корпуса. Натяжной барабан 42 может вращаться вокруг оси 3. Ось 3 связана с кареткой 12 или с направляющей пластиной посредством подшипника. Иначе говоря, усилие каретки 12 или направляющей пластины измеряется относительно резьбового штока 11 или относительно корпуса.
Кроме того, по обеим сторонам натяжного барабана, т.е. на обоих натяжных устройствах 1, предпочтительно установлено по одному тензодатчику 2. Это в том числе позволяет выявлять разности между точками опоры и таким образом гарантированно обнаруживать перекос.
Такой перекос представлен на Фиг. 4b, при этом на Фиг. 4a показана правильная центровка. На Фиг. 4b неправильная настройка или изменение центровки в процессе работы привело к различию высоты между двумя боковыми подшипниками 13 и соответственно - к нарушению горизонтального выравнивания оси 3 и натяжного барабана 42. В результате конвейерная лента вертикального транспортера уже движется не по центру натяжного барабана 42. При этом также изменяется воспринимаемое усилие на подшипниках 13 и тензодатчиках по сравнению с правильным движением, показанным на Фиг. 4a. Поэтому со стороны, натянутой сильнее, возникает большее усилие, которое регистрируется тензодатчиками и может быть передано оператору.
На Фиг. 5 представлен пример временной диаграммы состояния конвейерной ленты. Значения определялись на основании многочисленных исследований и эмпирических данных из практического опыта. При этом оптимальное исходное состояние принято за 100%. На диаграмме по оси y («Состояние конвейерной ленты») имеются различные области, соответствующие определенным состояниям конвейерной ленты. Например, в верхней части находится область критического состояния конвейерной ленты, т. е. критически сильного натяжения, под ней расположена область слишком высокого натяжения или перекоса, в средней области - оптимальная рабочая область, под ней - область слишком слабого натяжения или перекоса конвейерной ленты, а внизу находится область критически слабого натяжения. Цифрой 1 обозначено исходное состояние, в котором конвейерная лента натянута оптимально и движется по центру. Со временем из-за усталости материала натяжение конвейерной ленты ослабевает и/или конвейерная лента движется уже не по центру; при этом усилие на тензодатчиках уменьшается (цифра 2). Как только нижняя пороговая величина (цифра 3) будет нарушена снизу, пользователь получает сообщение, и обслуживающий персонал подтянет конвейерную ленту (цифра 4). Если будет достигнута верхняя пороговая величина, т.е. натяжение конвейерной ленты станет слишком большим, пользователь тоже получит сообщение.
Значения можно настроить на заводе-изготовителе или определить в процессе монтажа в зависимости от характеристик машины. Кроме того, можно задать приемлемый диапазон относительных отклонений от начального значения после монтажа; выход за пределы этого диапазона сверху или снизу не допускается. В частности, при калибровке можно учитывать силу предварительного натяжения конвейерной ленты.
Как следует из Фиг. 5, устройство в соответствии с изобретением может обеспечивать непрерывный контроль состояния конвейерной ленты. Устройство может передавать значения по проводам или по беспроводной связи. Передача данных может осуществляться непрерывно, через определенные промежутки времени или по требованию оператора. Кроме того, устройство может быть включено в локальную сеть и/или может быть оборудовано устройством управления, осуществляющим анализ, и/или памятью. Значения можно анализировать, например, с помощью программного обеспечения и представлять в графическом виде на компьютере или в смартфоне. В этом случае используемый прибор может выдавать сигнал аварии при отклонении величины натяжения конвейерной ленты от заданного значения, т. е. при нарушении верхней или нижней пороговой величины. Таким образом также появляется возможность дистанционного контроля. Таким образом повреждения и неоправданно длительный простой машины можно предупреждать. Кроме того, можно прогнозировать оптимальный момент необходимой коррекции натяжения конвейерной ленты или ее замены.
При изменении конструкции вместо сжимающей нагрузки также можно измерять и анализировать растягивающую нагрузку. Помимо тензодатчиков, измеряющих сжимающую нагрузку или растягивающую нагрузку, также возможно применение тензодатчиков, способных измерять и растягивающую, и сжимающую нагрузку, а также датчиков силы, силоизмерительных колец и т.д. Кроме того, настоящее изобретение также можно комбинировать и с обычными системами, например, с датчиками частоты вращения и перекоса ленты, и внедрять его на существующих машинах. Изобретение также относится к соответствующему способу дополнительной оснастки машины. Сочетание различных датчиков позволяет повысить точность и достоверность анализа.
Несмотря на то, что изобретение изложено и подробно представлено с помощью фигур и соответствующего описания, это изложение и это подробное описание следует рассматривать в качестве иллюстрации и примера и не считать их ограничивающими изобретение. Разумеется, специалисты в данной области могут вносить изменения и коррективы, не выходя за рамки следующей формулы изобретения. В частности, изобретение также включает варианты исполнения с любой комбинацией признаков, которые упомянуты или показаны выше для различных аспектов и/или вариантов исполнения.
Изобретение также включает в себя отдельные признаки на фигурах, даже если они показаны на них в связи с другими признаками и/или не упомянуты выше.
В дальнейшем термин «включать в себя» и его производные не исключают другие элементы или этапы. Точно так же неопределенный артикль («ein», «eine») и его производные не исключает большое количество. Функции нескольких признаков, перечисленных в формуле изобретения, может выполнять один блок. Термины «по существу», «примерно», «приблизительно» и т.п. в связи со свойством или значением также определяют, в частности, в точности свойство или в точности значение. Все ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует понимать как ограничивающие объем формулы изобретения.
Список с номерами позиций
1 - Натяжное устройство
11 - Резьбовой шток/(натяжной) шпиндель
12 - Консоль/каретка
13 - Фланцевый подшипник
2 - Тензодатчик
3 - Ось (вращения)
4 - Отклоняющее устройство/концевой барабан/цепное зубчатое колесо
41 - Приводное отклоняющее устройство/приводной барабан/ведущее колесо
42 - Натяжное отклоняющее устройство/натяжной барабан/натяжное колесо
5 - Приводной блок
6 - Головка нории
61 - Выпускное отверстие
7 - Башмак нории
71 - Впускное отверстие
8 - Соединительные детали
9 - Тяговый орган/конвейерная лента/цепь
91 - Транспортные средства/ковши/чаши/черпаки/устройства для приема насыпного продукта