传送带损伤感应器的制作方法

专利名称:传送带损伤感应器的制作方法
本发明是关于在传送带上安装传导感应器线圈的一种方法。这些感应线圈是用来监测传送带在运行中出现的损伤和撕裂的。运送象金属矿石、碎块金属、这些有锋利边角的零散块体材料的重型传送带受到皮带纵向撕裂或划破这个始终存在的问题的影响。当被运物体的一个锋利边角经传送系统楔在传送带的骨架处时，传送带就会划破，产生撕裂。如果传送带不很快停下来，带上划破的口子就会沿皮带长度方向扩展到很长很长。这样长的破口就会损坏传送带，给本来耐用的带子造成损失并需要相当长的时间停工进行更换。为了使传送带撕裂或破口的纵向长度减到最小程度，要在传送带上按带体纵向间隔横向装配传导体列阵。多种电磁脉冲馈送到传导体列阵中，并且这个系统还配有一个用来测定传导体列阵连续性的监测器。如果在这些横向排列的列阵一处连续性受到扰动，那么与这个监测器耦连的停机设备就会中断传送带的运动，从而减轻已经发生撕裂的程度。
为了能使这些损伤监测系统正常准确地发挥作用，在传送带正常的运行期间，传送带上的导体列阵必须保持它们原有的设计形状和电气性能。如果在传送带的常规运行期间这些导体列阵损坏改变了列阵理想电磁特性，那么这套损伤监测系统在传送机没有发生重大破损的情况下会过早地发生作用。已推荐几种不同形式的导线，在传送带正常运行中，这些导线有随着传送带的正常挠曲而挠曲这样一种所要求的特性。这些在先推荐并使用的感应器列阵都遇到了挠曲疲劳断裂这个问题。如果感应器列阵发生这种予料不到的断裂，那么更换这些组件是极为困难和消耗时间的，因为它嵌埋在传送带的弹性橡胶骨架内部。
本发明提供在传送带弹性橡胶体内嵌埋感应器列阵的简单而又有效的方法。列阵中的导线在弹性橡胶内可以自由移动而不致被拉长、磨损或折断导体，在运行中该导线能随传送带弯曲而不致损坏。这种方法极大地延长了列阵的工作寿命，保证了长期运行中导体列阵中的电磁连续性。
这项发明的另一个方面是提出了在现场更换传送带体内损坏的或有故障的导体列阵的一种简单方法。这项发明更进一步的优点是可以使用截面很小的导线，可以使用比较薄的、编织增强的传送带材料。本发明的这些和其它目的，优点和益处会随着对下面的逐点说明及附图进行的描述而变得及更为明显。
本发明的一个宗旨是内嵌有用于损伤监测器的导线的增强的传送带。所述传送带是由下列部分组成的(a).弹性橡胶体，上面有一层载荷面，下面有一层皮带轮接合面。两面都平行于传送带的运动方向。
(b).在该弹性橡胶体内，有多层增强层坚固地铺展在传送带整个面积上。
(c).在弹性橡胶体内有许多由低摩擦系数材料构成的护套(envelopes)，它们沿传送带驱动方向间隔开来，在弹性橡胶体内的护套内，每个护套都形成一个空隙(a void area)。
(d).成形导线位于所述护套内，这样在增强传送带运行期间该导线可以在护套的空隙内自由滑动。
本发明的另一宗旨是在传送带损伤监测系统中使用前面提到的这种传送带，它包括传送带本身，悬吊传送带的装置，驱动传送带的装置，监测电信号的装置和控制驱动的装置。
本发明由于在弹性橡胶体内提供了一个非常平滑的空隙直接环包着这一多股导线，从而提高了感应器线圈或列阵的挠曲疲劳寿命。这一空隙由低摩擦系数材料构成或称之为高平滑表面的护套所围成。在正常的挠曲和传送带的运动过程中空隙及环包着它的护套能让导线在护套的范围内有移动的余地。在重型传送带的工作当中，带子通过整个的传送系统，传送带骨架要连续不断地挠曲。输运带的两边缘在它装载运送过程中会下塌凹陷。在传送系统上料和卸料两端，皮带将会展平，在传送机上返回的途中它会被拉展成平面状态。由于传送带形态的交替变化，任何嵌埋的导线都会被挠曲并不可避免地产生金属疲劳。本发明的光滑的护套使导线可以自由地在护套内滑动并消除了或至少大大减少了导线在使用必定经受的疲劳挠曲的次数，这样就大大改善了导体列阵或感应器线圈的使用寿命，并且大大地提高了损伤监测系统的可靠性。
护套材料必须能够在传送带制成和固化处理之后，在弹性橡胶体内提供空隙。作为这项要求的结果，是护套必须在经受了硫化加热之后仍能保持平整状态，因为大多数重型传送带是由硫化橡胶聚合物制成，如天然橡胶、SPR、聚丁二烯、聚氯丁二烯。当然，在本发明中，聚乙烯氯化物或氨基甲酸乙酯传送带材料也认为是本发明范围内的弹性橡胶材料。本发明中制造护套所选用的低摩擦系数材料是合成热塑树脂，这种材料在传送带制造过程所使用的硫化或固化处理的温度下不变形，通常硫化温度范围是125-200℃。所选护套材料适用性的筛选试验是把这样的一片材料放在一般水平位置上，一端固定另一端为自由端。这片材料应该加温到这种专用传送带产品的硫化温度，保持这个温度约30分钟，冷却，然后检验一下在这样的温度烘烤下，该片材料是否出现了永久性的变形。软化点高于规定温度范围的热塑树脂将是制造本发明的护套一种合适的备选材料。认为适用的热塑树脂有代表性的例子包括聚酯和共聚多酯;聚丙烯酸酯;聚碳酸酯;聚酰胺-聚酰亚胺;尼龙;聚丙烯的聚氨基甲酸(乙)酯;腈树酯;硅和碳氟合成树酯，例如三氟氯乙烯树脂(CTFE)，EFTE，氟化乙丙烯(FEP)，聚四氟乙烯(PTFE)，和聚氟乙烯(PVF)。特别适于选用的材料是双轴定向聚乙烯对二苯(PET)，这种材料是由3M公司经销，使用商标是“MylarTM”。由要求低温或室温制造的弹性橡胶制成的传送带，象一些氨基甲酸乙酯和聚氯乙烯(PVC)皮带，可使用其它具有低软化点或低变形温度的热塑树脂。代表性的材料包括聚乙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，乙酸脂，苯乙烯块状聚合物和聚丁二烯或异戊(间)二烯，腈橡胶是混合成的，其中主要的成分是PVC。
这个护套应该具有与损伤感应器系统线圈形状或列阵要求的形状相对应的形状。在传送带里形成的空隙应比导线宽大。护套是由相应的光滑的热塑材料片成型的，材料的边是用胶或是加热软化的方法粘到一起的。当然制成这种护套的其它方法包括挤压侧面形成中空也可以使用。护套的外表面可以粘到传送带弹性橡胶体上或也可以不粘。
任何合适的导线都可以用来制成所要求的列阵。已知有多种这样的导线，包括硬线，编织多股软辫线，扁平辫线。扁平形状是特别可取的辫线的一个品种，由于辫线结构上的卷曲性，使它能够内在地改善吸收来自纵向的压力的能力。由于横断面缩小，扁平辫线特别适合选用。对相当薄的传送带来讲，减少断面的导线特别有用。一种已知的导线结构是多股扁平辫线，这种线用来绕成线圈，然后压扁制成一个线形的导线，它实际上是一个被压扁的多层重叠的螺线管。这种结构能够增强导线抵抗纵向展伸运动中断裂的能力。这种线圈结构的缺点是它的断面是导线直径的4到5倍。
在传送带弹性橡胶体内选用的任何合适的导线可以制成任意所需要的形状。除去已知的复杂多边形外，线圈还包括变形的8字型和其它多种形状的环形。导线最适合选用高延展性、相对低张力的金属线，如黄铜线。
本发明适用于任何类型的增强橡胶传送带。典型地损伤监测系统被用于钢丝强力橡胶传送带上，就如采矿的场合，在那种场合，传送系统工作强度大，需要钢丝增强传送带。这种发明也可以用于织物增强传送带。这种传送带上一般不装损伤监测，它们不容易嵌入相当薄截面的织物增强传送带里。
图1是传送带损伤监测系统的简化透视图。
图2是图1上传送带的横剖视图，沿2-2线剖开，包括本发明的带有护套的感应器列阵。
图3是图1和图2传送带局部顶视图，该图是剥去皮带外层，展示了传送带体内护套的嵌置及本发明使用的导线情况。
图4是图3中取沿4-4线走向剖开的导线的一条支路局部放大的横剖视图。
图5是本发明的护套与导线的另外一种嵌入方法的结构放大透视图。
图6是本发明实施例的钢丝增强传送带的平面图，部分外层剥去后展示了这种传送带的结构层。
图7、8、9是本发明的成形导线列阵几种变换形状的示意图。实际形状应按具体情况设计，以求与系统配合一致。
在图1中，示有一个传送带损伤监测系统10。传送带11上布有多条嵌入皮带30的感应器12，它们如箭头14所示的皮带运动方向呈横向排列。感应器12是用于传送带损伤监测系统的闭合导线回环的简化示意图。美国专利3，742，477和美国专利3，831，161和3，922，661以及3，731，113都述及与本发明可一起使用的多种感应器的实施例。传送带损伤监测系统使用这种感应器12，目的在于根据所使用的不同型式的监测系统来产生电场或磁场。当感应环经过监测器16上方时，通过存在其间的感应耦合，感应器12常常被用于传递或产生一个监测信号。美国专利3，742，477和3，831，161说明了在这样的系统中所使用的监测电路。监测器16提供一个信号给控制组件18，而组件18能够关断这套传送系统的动力装置。在图1中，控制组件是与图中所示的驱动许多皮带轮22的马达20相连的，这些皮带轮支撑着传送带12。当然，控制组件可以是手动系统，监测器只提供传送带破损的指示，而该控制可由一个操作人员执行，他能根据需要使这系统停止运转。对一位有熟练技能的人来讲，很清楚，控制组件18可根据对损伤感应线圈12的监视，按程序自动地使这一系统停止运转。监测组件16依据来自靠近运动着的感应器12的一个选择信号发生器24提供的正负反馈信号运行。
本发明目的在于把感应器12装入传送带30的方法，以使感应器不是由于在系统中被严重破损或撕裂而是在正常运行中损坏的，可能性减到最小。
监测组件16可以是任何一种已知的监测器，包括透过皮带测量环形线圈的电阻值，透过皮带测量磁通量，透过皮带测量电容变化或介质场的变化，或测量电磁场的变化。上述的这些方法都是已知的并已在传送带损伤监测系统中应用了。任何一种监测组件都使用横贯皮带的导线，为使监测系统工作可靠，必须防止导线因疲劳而折断。感应器12可以伸到横跨整个皮带(宽度)，这样它们就与传送带边缘26相接，线圈也可以与边缘26有一间隔距离，这要取决于损伤监测系统所使用的监测器的类型。监测器实际上可以接触到传送带边缘或者移出一个空气隙距离。
图2显示了按照本发明制造出的传送带30的垂直剖面图。图3显示了传送带30沿3-3剖线恰好在导线40上方的水平位置剖开的上视图。
图4显示沿图3中4-4线剖开截面的局部放大。传送带30包括嵌在弹性橡胶体34内的三层编织网层32。弹性橡胶体是由常规的橡胶聚合物聚合成的，这些聚合物在加热加压下经过混合、硫化作用，形成传送带最终的弹性橡胶体34。传送带30包括上面一层载荷面36和下面一层皮带轮支撑面38。
图3剖视图显示了裸露在外的成形导线40，它是由放置在护套46形成的空隙44中的一条多股编织铜线构成的一条偏平电缆42组成的。变形的8字形成形导线40是一种用于电感负反馈系统的特殊形式。图4局部放大图可很好地显示护套46的制作方法。在制作护套46时，几层低摩擦系数材料48被加热粘接在一起。这种特殊用途的材料48厚度为0.13毫米，采用的是双轴定向聚乙烯对二苯聚脂。这种材料由3M公司制造，用的是“MylarTM”商标。与导线40外形轮廓精确一致的一对平面模片是从聚脂薄片上切割下来的。这些平面模片50放置在导线40外围，侧面由聚脂片52隔开，聚脂片加热粘接，在护套46两平层表面之间形成一个空隙44，在传送带30运行期间，空隙中的导线40可以自由地由一边滑向另一边。任何密封边缘形成护套的适当方法都属于本发明的意图。热密封是粘接聚乙烯对二苯简单、方便的方法。在图2的实例中，护套46及其中的导线42位于编织网层32之间。护套46可以使列阵中交插的各点两组导线之间绝缘。对于所使用的特殊类型损伤监测系统，导线42在连接处能互相接触，并且这连接的导线就处于一个护套之中。当在传送带中全部嵌设封有成形导线40的护套46组成的列阵时的安装工作，希望靠保护性弹性胶体把列阵边缘与传送带边缘54和56之间隔开一段距离。在其它需要一个贯穿整幅传送带宽度的导线的系统中，这条导线实际可以靠近传送带边缘54和56，并从靠近边缘的护套46中穿出。在图4所示的实例中扁平的导线电缆42是由96股34号镀锡铜线编成。
参看图5，图上面有一个护套60，它是由热塑树脂压挤形成的，里面装有线圈导线62。这一实例简明地表示在空隙64中装有导线的护套的另外一种制作方法。任何其它制作护套和导线列阵的方法都适用于本发明。
图6表示钢丝增强传送带70剥去表层面露出其结构的不同层次。传送带里嵌设有横向排列的护套72，而每个护套内都装有盘成一种适合形状的导线74。传送带弹性橡胶体76内嵌装着增强强度的钢丝78，钢丝的方向与箭头80所标明的传送带的运动方向相平行。这种重型传送带是能够长距离运载矿石或其它大块材料这类特重负荷。这种重型传送装置对由于锋利边角作用而产生的撕裂、划破，切割等损伤很敏感。锋利边角很可能被卡住而触到传送带，当带子运行时因为没有横向装置阻止锋利物体划破传送带的带体，所以很可能造成破口的不断延伸发展。在钢丝增强传送带上拼接上一段新带是件困难和费时的工作，在修理的部位进行搭接和硫化时，就得要求把整个传送系统停下来。图6所显示的是表层剥去的传送带;最好在皮带轮支撑面79和钢丝78之间装有导线74。因为在装料卸料期间，传送带的载料面由于滥用而易受损，所以把导线埋设在皮带支撑面的这种埋设法是恰当的。因为在装料卸料过程中，传送带载料面81常遭到过度使用，如果导线74埋设在载料的一面，它们就会由于遭到滥用导致导线断裂，从而使所需要的电磁连续性受到破坏。此发明另外一个实施例是对于护套内的导线可以使用相当薄的橡胶板嵌在皮带轮支撑面里，这些薄橡胶板既用来保护导线又可以把封入护套内的导线粘到传送带的表面。当嵌入传送带内的导线列阵在运行中受到损坏，为了使损伤监测系统能够保护整个传送带的完好，必须把一条更换的导线嵌入传送带内的情况下，这一实例特别有用。在传送带通过整个传送系统的过程中因皮带轮的作用而变形时，护套容许导线容易地滑动。
参看图7、8、9，它们显示的是变通形状的导线线圈84、86、88的示意图，导线90、92、94就嵌在按照本发明制造的护套96、97和98当中。根据本发明在护套中受到保护的导线可以是任何形状的，包括直线的，环式的，8字形和其它复杂的多边形式的，可以构成回路也可以不构成，要根据所用监测方式起作用时，需要闭路的还是需要开路来决择。
为了说明本发明，已经说明了一些代表性的实施例和细节，在不背离本发明的精神与范围的基础上，对任何本技术领域：
的技术人员可以进行多种变换和更改。
权利要求
1.一种增强传送带其特征在于内部含有一条用于损伤监测系统的导线，该传送带包括(a)弹性橡胶体，上面有一层载荷面，与之并行的下面有一层皮带轮接合面，每个面均沿传送带的运动方向一直延伸；(b)在该弹性橡胶体内有多层增强薄层；(c)在该弹性橡胶体内部有许多低摩擦系数材料构成的护套，它们沿着传送带运动方向间隔开来，每个护套都在弹性橡胶体内，形成了一个位于护套内的空隙；(d)所述的护套内部都有一定形状的导线，在增强传送带运行期间，导线可以在护套的空隙内自由滑动。
2.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的护套是由热塑材料构成的，在该传送带制作过程中不会变形。
3.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的护套是由下述有选择的材料构成的，包括聚酯，聚丙烯酸酯，合成树脂，聚酰胺-聚酰亚胺，尼龙，聚丙烯的-聚氯基甲酸(乙)酯，聚乙烯氯化物，和硅酮。
4.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的护套是至少由两片相对应的热塑树脂片形成的，两片材料的边用胶粘的方法紧密地粘合到一起，在该相对应的平面薄片之间形成了所述的空隙。
5.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的护套横截面是由低摩擦系数材料的挤压围成的。
6.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的空隙是一个大体上平面区域，平行于传送带与皮带轮接合的表面，在空隙里的导线在其护套内部能够自由地滑动。
7.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的导线是一条柔软的金属线。
8.根据权利要求
7的传送带，其特征在于所述的金属线是一条编织辫线。
9.根据权利要求
8的传送带，其特征在于所述的编织辫线按轴向透视法压缩外展，从而形成扁平的有最小厚度的扁平辫线。
10.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的导线呈松散的直线圈的形状。
11.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的成形导线具有复杂多边形的形状。
12.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的导线具有8字形闭环的形状。
13.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的增强层沿传送带运行方向至少包括一钢缆平面层并大体上展开到该传送带的整幅宽度，并且在该传送带内，所述的许多护套放置在钢缆平面层的一侧。
14.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的这些增强层是编织层，所说的护套就放置在两个相邻的编织层之间。
15.根据权利要求
1的传送带，其特征在于所述的增强层是编织层，许多护套被放置在所述的最外层编织层和相邻的皮带轮接合面，或传送带的载荷面之间。
16.一套传送带损伤监测系统特征在于包括传送带;传送带的承载装置;传送带驱动装置;检测传送带信号的装置和控制驱动设备的装置，该传送带具有(a)弹性橡胶体，该弹性橡胶体上面有一层载荷面和下面一层皮带轮接合面，两平面均平行于该传送带的运行方向;(b)数层增强层分布在所述的弹性橡胶体内，这些增强层大体扩展到复盖整个传送带幅宽。(c)低摩擦系数材料制成的护套放置在弹性橡胶体内并且沿传送带运行方向间隔开，在那里每个护套在所述的弹性橡胶体内形成一个位于护套内的空隙;(d)一种成形导线安放在每一所述的护套里，使得所述的导线在该增强传送带运行期间在该空隙中自由运动。
专利摘要
本文公开了一种改进的安装在传送带中的带有护套的导线。在传送带的骨架中由低摩擦系数材料的护套形成小的空隙，使得在工作中既使传送带弯曲也不影响导线的自由移动。这种移动可减小导线的破损和受力。传送带中上述导线构成的列阵沿传送带长度方向安置，与电子或电磁撕裂监测系统一同使用时，可监测长的货运传送带的撕裂，当导线列阵发生损伤时，传送系统停止运动，以使撕裂的纵向长度减到最小程度。
文档编号B65G43/02GK86104961SQ86104961
公开日1987年2月11日 申请日期1986年8月12日
发明者唐·史密斯·斯特雷德 申请人:固特异轮胎和橡胶公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan