专利名称：可在主闸端延伸的铠装工作面输送带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制链板式输送带的位置并用于检测和调整链式输送带的 刮链的张力的机构。
背景技术：
输送带、例如铠装工作面输送带为集成的长壁系统的部分，该长壁系统还包括截 煤机和顶面支撑件。由于长壁系统一次从矿块中除去一条(棱)矿物质，因此，输送带上的 负荷随着切割机沿着输送带移动而改变。输送带逐渐前进一棱，以便自身复位以用于下一 次切割。通过输送带每端的链轮所驱动的连续链条和链板组件沿着输送带的顶道拖拽待 开采矿物质。更具体而言，带有连接链条的链板并间隔开的链条为普通链条。在递送端，矿 物质被卸到邻近输送带上，而连续链条进入其延续到回程端的底道，其中，回程端卷筒或者 链轮使得链条反向。铠装工作面输送带通常以固定总长(链轮中心)运行，但它们更通常地装配有可 延伸回程端框架。可延伸回程端框架的作用在于拉紧正常工作期间产生的松链。输送系统 的诸多部件的负载和复位变化导致了链条张力的改变。为确保不产生松弛链条，往往自动 控制可延伸回程端框架的移动，从而维持固定链条张力。这样的反复动作造成组成整个输送系统的许多部件的复位。由于对这些系统而 言，没有可用的直接操纵结构，因此，将设备与煤柱保持在一条线上是非常困难的。操作人 员必须凭借他们的经验调整输送带与煤柱的相对位置来减小设备逐渐侧滑的趋势。这必然 导致只能通过操作人员的校正动作才能让输送带转向而与煤柱成几度的角度正面滑行。这 做起来非常缓慢，而且也难以度量。在某些运行条件下，链条链板组件中两根链条的其中一根可能会在顶道上断裂。 此时，余下的链条能与断裂的链条一同进入回程圈。底道中的更小张力可由单链承受，该单 链延续至回程端，然后延伸到回程端链轮上方。如果在顶道上没有识别到断裂的链条，则后 果是造成第二根链条发生故障，这在第二根链条接近递送区域时极易发生。随后会损坏相 联设备。因此，必须用较长的停工时间来维修故障。断裂链条的目测鉴定是可能的，但由于 链条被输送的矿物质覆盖而变得不太可能。另外，对于大多数的安装问题，安全要求禁止操 作人员邻近输送带的回程端，这进一步减少了人工检测的机会。美国专利第5，131，528号的图1示出了现有技术链板式输送带。图1以简单形式 示出了了解输送设备环境必需的各种输送带元件。输送设备或者组件由标号10总体示出， 并包括由虚线局部示出的可弯曲输送带16的跨度分开的传动卷筒/链轮12和空转/导向 卷筒/链轮14。如图所示，输送带16包括双传送链条18以及附接至双链条18的多个间隔 开的链板20，在输送带组件的运行期间，链板20沿着下层输送溜槽21推动混合料，例如原 煤。输送带组件10通常与矿井壁并排定位，其中，开采原料的接缝用以将原料输送至一端。 然后将原料输送至辅助输送带以进一步处理。
卷筒/链轮12适当地联接至输送带驱动马达22。马达22的运行使得链轮与双链 条18啮合，从而令输送带16前进。形成输送带组件10的“拼接框架”第一部分的一对侧 壁24用于可转动地支撑卷筒/链轮12。侧壁24被示为与形成上述框架第二部分的第二对 侧壁26伸缩啮合，并与侧壁24 —同包括上述拼接框架。由标号48总体示出的伸缩接头允 许框架部分可相对于彼此移动。空转卷筒/链轮14适当地安装用于在侧壁26之间转动。从而，在邻近的侧壁24 和26之间的接头48处的相对移动使得卷筒/链轮12和14之间的跨矩因此而改变。双传 送链18可根据调节支撑卷筒/链轮相对于彼此移动的方向而具有增大或减小的张力。为 实现此相对移动，组件10具有一对液压缸28和30形式的张紧装置，液压缸各自安装在邻 近的侧壁26上并与其固定。其他实施例(未示出)中，可只使用单个液压缸。这些缸具有 活塞32和34，每个活塞以任意已知和方便的方式可操作地联接至侧壁24。活塞32和34的移动使得以侧壁24为代表的输送带16的第一部分相对于第二部 分和侧壁26纵向移动，从而按要求令链条18松驰或者张紧。活塞32和34的移动控制受 如图1中数字40总体所示的传统液压拉伸控制电路的影响。如上所述，一定量地拉紧传送链18适当而有效地操作输送带组件10是必不可少。 张力过小可能会导致传送链使得链轮齿往上缩，最终在恶劣条件下脱离。相反，过大的张 力可能会导致输送带部件受到过大的应力，从而增大输送设备各个部件出现机械故障的风险。Weigel等人的美国专利第7，117，989号中的图2示出了一种用于控制输送带的刮 链上的张力的现有技术机构。图2示出了可张紧回程部位，标记为51，其形成链板式输送带 的辅助驱动器，且可由驱动器(未示出)驱动的辐条链轮52位于该可张紧回程部位上。所有通道部分70和机架51，且其中，位于它们之间的任何适用中间或者过渡通道 具有顶道54A和底道54B。在顶道54A中，待输送的原料(例如煤)通过链板20输送至主 驱动器，而在底道内，链板返回至辅助驱动器。顶道内不断变化的负载条件致使输送带16 的顶道和底道部分中的张力改变。为了检测输送带16的张力，总体由60标示的传感器位于形成辅助驱动器的回程 部位51的框架上。该传感器具有带有弧形滑动面61的滑动本体或传感器本体62，该弧形 滑动面与轴63联接，从而不能翻转，所述轴倾斜到达链式输送带的机架51的顶道54A中用 于链板式输送带16的输送槽和回程槽上方。轴63支撑在轴承座64中，其中一个轴承座在 回程部位51的后侧面示意性示出。传感器本体62的重量使其滑动面61直接与测量区域 中链板20的顶表面或者垂直链节57的顶表面接触。同时，支撑在轴承座64中而能旋转的 轴63形成测量轴，而且通过轴编码器65可检测测量轴63的相对位置，并因此可检测与测 量轴牢固联接的传感器本体62的相对位置或者旋转位置，此外，通过信号线71将检测结果 输送至计算控制单元72。计算控制单元72根据轴编码器65的测量信号，随后通过信号线 75起动回程部位51的张紧驱动器55。链板式输送带16在回程部位51的顶道54A中的大范围区域(以下称之为测量区 域)内以及双箭头标示的点67与68之间的延伸部分内具有上下滑动间隙。换言之，在沿 着顶道54A的轨迹处于点67与点68之间，输送带16基本上能在垂直方向上，亦即垂直于 顶道73、74的底部自由移动。
在所示的实施例中，刮链以最佳张力行进，亦即，测量区域中的一些链节与顶道74 的底部略微脱离。另一方面，当链条摇晃时，测量区域内以及机架区域内的链节57、58和链 板59在每点都与回程部位51的顶道73或74的底部接触，而传感器本体62最大程度地向 下偏转。此状态由计算控制装置72检测，且张紧驱动器延伸。如果链板式输送带16的张 力增大，则垂直和水平链节57、58与链板式输送带16的链板59可在测量区域内一同移动 得更高，且由于不存在限制导向以及现有的上下滑动间隙(67或68)，使得传感器本体62顺 时针旋转，并将轴编码器65所检测的且作为测量信号的偏转传输至计算控制装置72。如果 链条达到对应于张紧链条张力的预设张力，则由于传感器本体62的更大偏转由轴编码器 65直接检测到上述情况，然后，计算控制装置72在某些情况下通过闭环控制算法经由信号 线75起动张紧驱动器55，张力调整液压缸56因此而退回，借此减小链板式输送带16上的 张力。用于监控链条张力的其他机构包括美国专利No. 5，505，293以及美国专利 No. 4，657，131。
发明内容
本发明以上述代表性长壁输送带作为切入点，其中，递送端固定，而回程端具有伸 缩滑动架。本发明的主要目的是提供一种用于检测和调整刮链张力的装置，该装置可靠而 简单地确定张力。本发明的另一目的是提供一种可靠地感测链条张力同时不会对链条路径 产生不利影响的装置。本发明还提供了 一种随着断裂链条离开回程链轮并进入输送带顶道而对该断裂 链条进行识别的装置。在检测时，链条能通过铠装工作面输送带控制系统自动停止，从而避 免进一步破坏的可能性，并警告操作人员需要维修链条。本发明的另一主要目的是提供滑动架，该滑动架位于输送带两端，并用于使得在 维持良好的链条张力和控制力的同时能将输送带末端独立地调整到煤柱的每端。使得运送回程端框架具有伸缩部分而通过允许操作人员快速调整输送带两端的 位置解决了正面滑行的问题，从而弥补了正面滑行的影响。这对常用端部递送输送系统尤 其关键，其中，必须维持长壁递送输送带与辅助横向输送带(光束分段装载机)之间的正确 关系。此问题在两根长壁输送带并行操作(通常为次级崩落开采或者用于采煤的长壁开采 的情况)时变得更关键。
图1是现有技术卸料端链板式输送带配置的平面图。图2是用于检测和张紧刮链的现有技术张力传感器的示意性图。图3是改进的张力传感器的平面图。图4是图3中所示张力传感器的可替代实施例的透视图。图5是图4中所示安装于输送带回程端的张力传感器的透视图。图6是图4和图5的张力传感器中所使用的测压元件的透视图。图7是链条、两个张力传感器以及张力控制器的示意性俯视图。图8是输送带以及次级或者辅助输送带的俯视图。
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图9是图8所示输送带和辅助输送带的侧视图。图10是双输送带系统的俯视图。在详细说明本公开的一个实施例之前，应理解的是本公开的应用不限于以下所述 或者附图所示的构造细节和部件配置。本公开可以是其他实施例而且可以以多种方式实践 或者实施。此外，应了解的是，本文所使用的措辞和术语出于描述目的，而不应将其看作是 限制。“包括”和“包含”的使用以及本文所使用的变型是指囊括后面列举的项、其等同物以 及补充项。“由...组成”的使用以及本文所使用的变型是指只囊括后面列举的项及其等同 物。此外，还应理解的是，术语，如“向前”、“向后”、“向左”、“向右”、“向上”以及“向下”等 为便利性词语，而不应将其看作是限定性术语。
具体实施例方式图3示出了图2所示张力感测装置60的改进形式。通常，为最好地利用尾板端或 回程端或回程部位51的长度，防磨条101安装用于将输送带16向下导向至走道或轨道54A 水平面。图3的张紧装置或者张力传感器104包括耐磨条101，该耐磨条包括接触输送带 16顶表面的耐磨板108。耐磨板108由耐磨条支撑件112支撑，且耐磨板108通过位于一端的销钉116以 及另一端的负载感测销钉120连接至耐磨条支撑件112。耐磨板108啮合输送带16的顶表 面，并改变输送带16的移动路径或路线。此接触以及输送带16的方向变化致使将作用力 施加到耐磨板108上。将耐磨板108连接至耐磨条支撑件112的负载感测销钉120感测此 作用力。然后，来自负载感测针120的输出用于确定输送带16的张力，并调整该张力，如果 需要，使用任意常用的链条张紧装置，例如图1的接头48、活塞32和34以及电路。张力传感器的可替代优选实施例124在图4中示出。图4中，测压元件128位于 耐磨板132与耐磨条支撑件136之间。图6所示的测压元件128为圆筒，其包括经过该圆 筒的多个间隔开的通道130。测量测压元件128上的压力的负载传感器(未示出)位于上 述通道内。通过将测压元件128安置在耐磨板132与耐磨条支撑件136之间，测压元件128 响应由输送带16施加给耐磨板132的作用力。为实现冗余，如图4示出的优选实施例所示， 两个间隔开的测压元件128安置在耐磨板132与耐磨条支撑件136之间。更具体而言，耐 磨条支撑件136包括容纳测压元件128的腔138，而耐磨板132通过螺钉140连接至耐磨条 支撑件136。图5示出了安装在输送设备10上而位于回程端51的负载传感器124的透视图。 如图所示，容纳测压元件128的腔138可由固定至耐磨条支撑件36的板142形成。这实现 了能从邻近的输送设备10容易地够到测压元件128，而不需要大量拆卸输送带部件。因此， 实现了在需要时，张力传感器124的容易取放和维修。本公开的图7还示出了将两个上述张力传感器设置在输送设备10上。更具体而 言，在此实施例中，输送带16包括两根间隔开的链条18、相连并间隔开但位于两根链条18 之间的链板或链板20。每个输送带链板20具有第一端和第二端。每个链板端与各个邻接 链条间隔开。张力传感器，例如图2、图3和图4所示的张力传感器设置在各个耐磨条中用 于两根传送链18中的每一根。每个张力传感器124通过电线154电连接至比较器158。在优选实施例中，如图7所示，输送带接触张力传感器124的部分为链板20的末端或末梢。在未示出的其他实施例中，可将张力传感器124安置在每根链条上方代替链板 末梢。链板20的末梢只间断地接触耐磨条。结果，张力传感器124只产生间歇性信号。为免除瞬态负载钉，并允许偶然错过链板20，张力传感器汇集了读完大约20个链 板的滚动平均值。随着每个链板末梢尚且以恒定的链条张力沿负载传感器通过，信号也因 系统的变化几何形状而改变。张力传感器124随着每个链板20经过耐磨板132记录信号 峰值。如果滚动平均峰值读数过低，则张紧装置移动接头48而拉伸链条，反之亦然。通过 利用传感器下面的链板停止输送带、将临时负载转换器安装至链条本身，然后移动接头48 以张紧静电导链形成需要的峰值信号来初始化张紧装置。当链条处于所需的张力时，张力 传感器124存储该信号，且该信号为输送带运行时张力传感器124所保持的信号值。以上概述为传感器信号管理系统的简化形式，且适用于在采煤周期过程中稳定链 条的负载增大或者减小。张力传感器124像在截煤机停止切割时还必须处理特殊事件，例 如起动整个输送带或者输送带的迅速卸料。收集滚动平均信号不能足够快地响应处理这些 事件，从而必须事先采取行动。例如，链轮在负载输送带启动防止产生松弛链条之前延伸而 明显拉伸链条。如果发生链条断裂的情况，两根链条18的张力将不同。通过比较装置(比较器 158)来比较张力传感器124的输出，且在出现明显差异的情况下，可停止输送设备10的运 行，以便能维修断裂的链条。在优选实施例中，张力传感器124设置为邻近输送设备回程端 的顶道。如果需要辅助传感器或者需要在输送设备中的其他位置感测张力，则可使用其他 位置的其他张力传感器124。使用两个张力传感器124也是有益的，这样可以平均来自张力 传感器124的输出，从而产生更精确的整体输送带张力指示。比较器158形成诸如图1的 接头48、活塞32和34以及电路之类的链条张紧系统的一部分。如图8所示，辅助或者次级输送带200位于输送设备210的一端。输送带16上的 原料离开输送带，并被泵送到辅助输送带200上。在输送设备210的运行期间，输送设备 210的位置可相对于辅助输送带200的位置移动。目前，操作人员必须做各种调整，以尝试 适应此类移动。这会导致难以保持输送带运行。为了适应输送设备210相对于辅助输送带200的某些移动，本公开的改进方案是 输送设备框架适应两端的滑动。一端的滑动调整输送带16的张力，而另一端的滑动适应输 送设备210相对于辅助输送带200的移动。如果输送设备210相对于辅助输送带200移动， 则操作人员可移动邻近辅助输送带200的输送带210的滑动端。还能利用如下所述的输送 带16的张紧端51上的张紧装置来促使输送带210的滑动端移动。只有在这种情况下，滑 动才不会影响输送带16的张力，但会影响输送设备210的末端相对于辅助输送带200的位 置。在输送带的该端产生移动时，链条张力就会改变，从而通过自动张紧装置来调整输送设 备210的另一端，以使得输送带16恢复到适当的张力。邻近辅助输送带200的输送带210 的滑动端的移动极大地克服了最大工作链条张力(这些张力随着顶部链条到达框架以及 由于主间设备的普通大尺寸和重量而产生的较大滑动摩擦力而最大)。更具体而言，传动卷筒/链轮312适当地联接至输送带驱动马达322。马达322的 运行致使与双链条18啮合的链轮让输送带16行进。更确切地说，如图8和图11所示，除横 跨位于回程端51的接头48的液压活塞32和34以外，形成输送设备主闸端的“拼接框架” 第一部分的一对侧壁324还用于可转动地支撑卷筒/链轮312。侧壁324被示为与形成上
7述框架第二部分的第二对侧壁326伸缩啮合，并与侧壁324 —同包括上述拼接框架。由标 号348总体示出的伸缩接头允许框架部分可相对于彼此移动。从而，在邻近侧壁324和326之间的接头348处的相对移动使得卷筒/链轮312和 14之间的跨矩因此而改变。双传送16可根据调节支撑卷筒/链轮相对彼此的移动方向而 具有增大或减小的张力。为实现此相对运动，输送带组件310具有一对液压缸328和330， 液压缸各自安装在邻近侧壁326上并与其固定。这些缸具有活塞332和334，每个活塞以任 意已知而方便的方式可操作地联接至侧壁324。输送设备相对于辅助输送带的位置还在图9中示出。如果需要，可用杆352将输 送设备实际地连接至辅助输送带，而代替操作人员校正输送设备的位置。在此情况下，用一 些张紧装置(例如上述张紧装置)来保持输送带此端的张力。但为了适应辅助输送带和主 输送带改变位置情况下的一些移动，必须将液压蓄能器(未示出)或者一些安全阀(未示 出)设置在液压张紧装置中，以允许输送设备210在此滑动端移动。在通过辅助输送带200 的移动来调整输送设备210的此端时，张力随即通过回程端51得到校正，如上所述。输送设备相对于辅助输送带移动的问题与使用一对输送设备的情况密切相关。如 图IOA和图IOB所示，已知的是使用邻近采煤工作面的一个输送带以及顶架后面的第二输 送设备来采集随着长壁行进而从长壁顶表面掉下的煤。在这种情况下，一同使用双滑动架 端与两个输送设备。另外，可调节框架滑片48和348以使得输送带末端与煤柱的两缘对齐，并在此调 整过程中同时移动回程端框架和递送端框架以保持适当的链条张力。由于回程端框架到煤 柱的位置在大多数情况下并不那么关键，因此，这不是正常需求或者操作方式。因此，本公开的此方面具有以下好处。递送端框架滑动模式的手动或自动控制实 现了原料从可延伸长壁铠装工作面输送带到横梁转载输送带最佳卸量的精确调整。由于输送带总长改变，又因为调整递送端滑动架模块将改变链条张力，从而调整 必定有小量增加，并慢慢发挥作用给予自动链条张紧系统以时间反应。始终都是控制和保 持正确链条张力的自动链条张紧系统，而非递送端框架模块的调整。根据所附权利要求，本公开的其他各种特征和优点将是显而易见的。
权利要求
一种输送设备，包括无端输送带；框架，所述框架具有相邻的第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分能相对于彼此移动，所述框架还具有与所述第二部分相邻的第三部分，所述第三部分能相对于所述第二部分移动；回程链轮，所述回程链轮安装在所述框架的所述第一部分上，用于支撑并驱动所述输送带的一端；驱动链轮，所述驱动链轮安装在所述框架的所述第三部分上，用于支撑所述输送带的另一端；以及第一张紧装置，所述第一张紧装置安装在所述框架上并横跨所述框架的所述第一部分和所述第二部分，以移动所述第一部分和所述第二部分，从而使得所述驱动链轮和所述回程链轮相对于彼此移动。
2.根据权利要求1所述的输送设备，其中所述输送设备还包括与所述输送带的一端邻 近的辅助输送带，位于所述输送带的所述一端处的所述框架附接至所述辅助输送带并能与 所述辅助输送带一同移动。
3.根据权利要求1所述的输送设备，其中所述第三框架部分相对于所述第二框架部分 自由移动。
4.根据权利要求1所述的输送设备，其中在所述框架上安装有第二张紧装置，并且所 述第二张紧装置横跨所述框架的所述第二部分和所述第三部分，以移动所述第二部分和所 述第三部分，从而使得所述驱动链轮和所述回程链轮相对于彼此移动。
5.一种输送设备，包括无端输送带；框架，所述框架具有相邻的第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分能相 对于彼此移动，所述框架还具有与所述第二部分相邻的第三部分，所述第三部分能相对于 所述第二部分自由移动；回程链轮，所述回程链轮安装在所述框架的所述第一部分上，用于支撑并驱动所述输 送带的一端；驱动链轮，所述驱动链轮安装在所述框架的所述第三部分上，用于支撑所述输送带的另一端；第一张紧装置，所述第一张紧装置安装在所述框架上并横跨所述框架的所述第一部分 和所述第二部分，以移动所述第一部分和所述第二部分，从而使得所述驱动链轮和所述回 程链轮相对于彼此移动；与所述输送带的一端邻近的辅助输送带，位于所述输送带的所述一端处的所述框架附 接至所述辅助输送带并能与所述辅助输送带一同移动；以及第二张紧装置，所述第二张紧装置安装在所述框架上并横跨所述框架的所述第二部分 和所述第三部分，以移动所述第二部分和所述第三部分，从而使得所述驱动链轮和所述回 程链轮相对于彼此移动。
全文摘要
可在主闸端延伸的铠装工作面输送带。提供了一种用于检测并调整刮链的张力的装置。所述装置随着断裂链条离开回程链轮并进入输送带顶道而对所述断裂链条进行识别。在检测时，所述链条能通过铠装工作面输送带控制系统自动停止，从而避免进一步损坏的可能性，并警告操作人员需要维修链条。该装置还提供了一种输送带，该输送带在两端具有滑动架，从而在维持良好的链条张力和控制力的同时能将输送带末端独立地调整到煤柱的每端。
文档编号B65G23/44GK101934920SQ20101016767
公开日2011年1月5日 申请日期2010年4月26日 优先权日2009年4月28日
发明者罗纳德·P·瓦齐 申请人:乔伊·姆·特拉华公司