开采系统的液压组件 |
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| 申请号 | CN201610139855.1 | 申请日 | 2016-03-11 | 公开(公告)号 | CN105971974A | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 卡特彼勒环球矿业欧洲有限公司; | 发明人 | J·哈塞尔; J·蒂舍特; | ||||
| 摘要 | 一种用于开采系统(100)的液压组件(10)包括用于控制液压 流体 向开采系统的液压 致动器 (9、11)的供应的至少一个控制 阀 (2)。至少一个 温度 传感器 (12)与所述至少一个 控制阀 (2)相关联，并且探测所述至少一个控制阀(2)的温度。控制单元(6)接收 环境温度 和由所述至少一个温度传感器(12)测量的温度，并且在温差超过预定的 阈值 时，判定在至少一个控制阀(2)中已经发生渗漏。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于开采系统(100)的液压组件(10)，包括: 至少一个控制阀(2)，用于控制液压流体向开采系统(100)的液压致动器(9、11)的供应； 与所述至少一个控制阀(2)相关联的至少一个温度传感器(12)，该至少一个温度传感器构造成测量该至少一个控制阀(2)的温度;和 与所述至少一个温度传感器(12)通信的控制单元(6、20)，该控制单元构造成: 接收由所述至少一个温度传感器(12)测量的温度； 基于接收到的温度产生输出信号;和 输出该输出信号。 |
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| 说明书全文 | 开采系统的液压组件技术领域背景技术[0002]在地下开采(采矿)系统中，各种液压组件例如被用于控制在地下长壁开采中使用的顶板支护(roof support)的掩护支架(shield)的液压功能件。例如，地下自进式顶板支护系统可以包括多个电动液压阀块，各阀块设置有多个液压控制阀。各控制阀由安装在阀块上的致动器控制。在全部掩护支架的阀块中通常使用具有相同配置的控制阀和致动器，使得在发生故障的情况下，能够容易替换控制阀或致动器。控制阀可以控制形成自进式顶板支护系统的掩护支架的液压部件的缸体或支柱中的液压。 [0003]所披露的系统和方法至少部分地目标在于改善已知的系统。 发明内容[0004] —方面，本发明涉及一种用于开采系统的液压组件。该液压组件包括用于控制液压流体向开采系统的液压致动器的供应的至少一个控制阀。至少一个温度传感器与至少一个控制阀相关联，并且构造成测量该至少一个控制阀的温度。控制单元与该至少一个温度传感器通信。控制单元构造成接收由该至少一个温度传感器测量的温度，并基于接收到的温度产生输出信号，和输出该输出信号。 [0005]另一方面，本发明涉及一种探测开采系统的液压控制阀中的渗漏的方法。该方法包括探测与控制阀相关联的温度，探测环境温度，并将与控制阀相关联的温度与环境温度进行比较以确定温差。该方法还包括当该温差大于预定的第一阈值时，判定控制阀中已经发生渗漏。 附图说明[0007]图1示出根据一个示例性实施例的用于开采系统的液压组件的示意性原理概述图；和 [0008]图2示出用于开采系统的液压组件的另一个示例性实施例的示意性原理概述图。 具体实施方式[0009]下文是本发明的示例性实施例的详细描述。本文所述的示例性实施例意在表明本发明的原理，使那些本领域的普通技术人员能够在多种不同的环境中和出于多种不同的应用来实施和使用本发明。因此，这些示例性实施例不意在并且不应当被认为是对保护范围的限制性描述。相反，该保护范围应当由随附的权利要求限定。 [0010]本发明可以部分地基于在地下开采中所使用的电动液压组件的控制阀中可能发生渗漏/泄漏这一认识。例如，这种渗漏可能发生在安装在阀块中的多个控制阀的一个中，所述阀块用于控制在地下开采中所使用的自进式顶板支护系统的液压功能件。通常通过探测当在控制阀中发生渗漏时所产生的噪声来识别这些渗漏。这些渗漏可能导致液压系统中的压降，该压降可能影响该系统的操作。从长远来看，个别的液压功能件可能失效，液压系统的部件甚至可能被损坏。尽管可以通过探测由于渗漏而产生的噪声来探测渗漏的发生，但是很难精确地识别哪个控制阀存在渗漏。通常，使用金属探伤器识别正在发生渗漏的控制阀。可选择地，可以对全部控制阀进行压差或流量测量。然而，这需要使用昂贵的传感器，并且仅能在该系统不使用时进行这些测量。另外，这些测量组件将影响液压回路，因为它们一直存在于该液压系统中。 [0011]因此，本发明可以部分地基于这样的认识:使用普通的温度传感器可允许通过探测控制阀附近的温升一一该温升由于在液压流体经过控制阀的故障部分时的摩擦而产生一一来探测渗漏。温度传感器的使用性价比高，并且不影响液压回路的操作。 [0012]本发明还可以部分地基于这样的认识:在使用电动控制阀的情况下，可以使用与控制阀相关联的阀控制单元来评估来自于温度传感器的信号。具体地，可以使用用于传送用于致动控制阀的电动液压致动器的控制信号的信号线来将由温度传感器探测到的温度传送至与不同控制阀连接的中央控制单元。环境温度传感器可以连接至该中央控制单元，该环境温度传感器探测环境温度，并且不受液压系统中的温度的影响。中央控制单元可以将各液压控制阀的温度与环境温度进行比较，尽管小温差可能是正常的，但是当由与一个控制阀相关联的温度传感器所探测到的温度与环境温度之间的温差超过预定阈值时，中央控制单元可以判定在该控制阀中已经发生渗漏。具体地，可以通过控制单元连续地监测各控制阀的温度，温差的增大可以表明在控制阀中开始发生渗漏。 [0013]另外，本发明可以基于这样的认识:连接至液压系统的全部控制阀的中央控制单元可以向外部(例如，向中央监测系统)传达关于在控制阀中发生的任何渗漏的信息。例如，这种中央监测系统可以构造成监测完整的开采系统，例如在长壁开采应用中使用的多个掩护支架。以这种方式，可以提早确定系统中发生的渗漏，并可取得必要的备用零件，并可对系统安排修理。 [0014]现在参见附图，图1示出用于开采系统100的液压组件10的一个示例性实施例的示意性原理概述图。开采系统100例如可以是用于典型的地下自进式顶板支护系统的掩护支架。液压组件10用于控制与自进式顶板支护系统相关联的液压功能件，例如图1中示意性示出的掩护支架的液压提升支柱9、11。 [0015] 液压组件10包括配置有总共8个液压控制阀2的阀块I。各液压控制阀2可以容纳在合适的接收孔中，并且可以致动与开采系统100相关联的不同功能件。控制阀2彼此相同，并且被成组地布置在阀块I中。致动器3与各控制阀2相关联。致动器可被例如布置在阀块I上，并且可以安装在该阀块I上。各致动器3包括外壳4，在该外壳4中布置有构造成用于致动相关联的控制阀2的电磁体或压电元件(未示出)。致动器3也构造成彼此相同，并且经由信号线5 (例如经由总线)连接至电子控制单元6。另外，致动器3连接至电源(未示出)。控制单元6构造成提供控制信号，以根据相关联的液压功能件的期望运动来致动多个控制阀2。分别与液压提升支柱9、11相关联的传感器7、8也经由信号线5将信号传送至控制单元6。以这种方式，可以通过控制单元6确定提升支柱9、11的状态。 [0016] 液压组件10还包括多个温度传感器12。各温度传感器12与多个液压控制阀2中的一个相关联，并且构造成测量相关联的控制阀的温度。温度传感器12可以是任何已知的温度传感器，例如是PT100类型的温度传感器。在图1所示的示例性实施例中，各温度传感器12安装在阀块I上，并且经由阀块I的材料(例如金属等)热联接至相关联的控制阀2。各温度传感器12经由信号线5与控制单元6连通。控制单元6构造成接收各温度传感器12探测到的温度，并基于接收到的探测结果产生输出信号。 [0017] 优选地，控制单元6与环境温度传感器22通信，该环境温度传感器22布置在不受液压系统中的温度影响的位置，例如布置在远离阀块I和控制阀2的位置。控制单元6构造成从环境温度传感器22获取环境温度，并且将该环境温度与通过温度传感器12测量到的温度进行比较。基于该比较而产生的输出信号被输出到与控制单元6通信的监测系统24。 [0018]在图1所示的示例中，控制单元6构造成将从多个温度传感器12中的一个接收到的温度与环境温度进行比较，并且当温差大于预定的第一阈值时判定在相关联的控制阀2中已经发生渗漏。附加地或作为替代方案，控制单元6可以构造成定期地将由各温度传感器12测量到的温度与环境温度进行比较，并且在控制阀的温度和环境温度之间的温差随时间的平均增长大于预定的第二阈值时，判定在控制阀2中已经发生渗漏。可以根据与开采系统100相关的不同的工作条件、系统参数和/或环境参数来设定或调整第一阈值和/或第二阈值。例如，可以根据环境温度、所使用的液压流体的类型、液压压力等，通过操作员设定或自动设定第一和/或第二阈值。 [0019]控制单元6可以将识别至少一个控制阀2中的液压渗漏的输出信号输出到监测系统24。例如，控制单元6可以将识别所述至少一个控制阀2存在渗漏的信息传送至渗漏监测系统24。该信息可以包括例如存在渗漏的所述至少一个控制阀2的位置、该至少一个控制阀的类型或序列号或任何其它适当的标识符。操作员可以使用监测系统24来识别在液压组件10中发生的任何渗漏。例如，监测系统24可以构造成包括用于表明哪个液压控制阀2已经发生渗漏的显示器等的计算机或计算机系统。在一些实施例中，渗漏监测系统24可以是自动化系统，该自动化系统自动且定期地从控制单元6请求信息，并判断在液压组件10中是否已经发生渗漏。 [0020]现在参见图2，示出根据本发明的液压组件10的另一示例性实施例。以与图1所示的实施例类似的方式构造图2所示的实施例，并且通过同样的附图标记表示同样的元件。 [0021]图2所示的实施例与图1所示的实施例的不同之处在于，各温度传感器12经由导热连接件26直接热联接至相关联的控制阀2。连接件26具有比形成阀块I的材料更高的导热性。例如，导热元件26可以包括诸如铜或铝的金属，或可以是将温度传感器12连接至控制阀2的导热膏。 [0022]另外，在图2所示的实施例中，各致动器3均包括致动器控制单元20，该致动器控制单元20构造成控制相关联的控制阀2的致动。电源34与各致动器3相关联，并且构造成向致动器控制单元20、致动器3和温度传感器12中的至少一个供应电力。另外，控制阀环境温度传感器32与各致动器3相关联，并且构造成确定致动器3附近的环境温度。控制阀环境温度传感器32布置在不受相关联的控制阀2的温度影响的位置，并且也可以由电源34供应动力。[0023 ] 在图2所示的实施例中，控制阀2、温度传感器12、致动器3、致动器控制单元20和控制阀环境温度传感器32集成在控制阀组件28中，该控制阀组件28构造成被安装在开采系统100中，优选地，在阀块I中。以这种方式，控制阀组件28可以容易地被更换，或可以改装至已有的开采系统100。 [0024]在图2所示的实施例中，与各控制阀2相关联的控制单元20构造成接收由相关联的温度传感器12探测到的控制阀2的温度。另外，控制单元20构造成从控制阀环境温度传感器32接收相关联的控制阀2的致动器3附近的环境温度。控制单元20构造成以上文关于图1所示的实施例描述的方式来判断在相关联的控制阀2中是否已经发生渗漏。致动器控制单元20经由信号线5将判断结果输出到控制单元6。控制单元6也以上述方式与渗漏监测系统24通信。 [0025]容易理解，对图1和2所示的示例性系统的多种变型是可能的。 [0026]例如，尽管之前描述了温度传感器12与各控制阀2相关联，但是在其它实施例中，对于两个或多个控制阀2可以使用一个温度传感器12。以这种方式，控制单元6和渗漏监测系统24可以确定在两个或多个控制阀2的组中已经发生渗漏。温度传感器12又可以经由阀块I的材料或经由对应的连接件26热联接到这两个或多个控制阀2。 [0027]另外，在一些实施例中，不同的部件可以作为一个单元被例如安装在阀块I中。例如，控制阀2和相关联的温度传感器12可以构造成可更换的单元，或者控制阀2、致动器3和温度传感器12可以构造成可更换的单元，或者控制阀2、致动器3、温度传感器12、致动器控制单元20、控制阀环境温度传感器32和电源34的任何其它组合可以构造成待被安装在例如开采系统100中的可更换的单元，以对已有的系统进行改装。在一些实施例中，电源34可以被省略，可以通过其它方式将动力供应到各致动器3中。另外，控制阀环境温度传感器32可以被省略，可以通过控制单元6探测环境温度。但在其它的实施例中，控制单元6可以不与温度传感器22通信，而是可以从开采系统100的不同子系统接收环境温度。 [0028]尽管上文将控制阀2描述成电气致动阀，例如螺线管阀或其它电磁阀，但是在其它实施例中，控制阀2可以是液压致动阀，例如止回阀或泄压阀，或可以是机械致动阀。在这些实施例中，致动器控制单元20可以被省略。同样，电源34和控制阀环境温度传感器32也可以被省略。 [0029] 在一些实施例中，控制单元6和/或控制单元20可以构造成基于环境温度和控制阀的温度之间的温差来判断在控制阀2中发生的渗漏的程度。在这些实施例中，控制单元6和/或控制单元20可以构造成将表明该渗漏程度的信号输出到渗漏监测系统24。 [0030] 工业适用性 [0031]从上述说明中将容易地理解本文公开的系统和方法的工业适用性。一个示例性应用是在开采系统中的使用，例如在地下开采系统的自进式顶板支护系统中的使用。具体地，包括控制阀2、相关联的温度传感器12和可选择地其它部件的单元可以构造成被安装在开采系统中。以这种方式，还可以使用本发明的渗漏探测系统改装已有的系统。另外，可以理解，所公开的液压组件和渗漏探测系统还可以在其它应用场合中使用，以探测用于控制液压系统的液压功能件的液压控制阀中的渗漏。 [0032]本文所公开的示例性液压组件可以用于以下列方式判断多个液压控制阀2中的一个液压控制阀发生渗漏。 [0033]可以使用相关联的温度传感器12探测各控制阀2的温度。另外，通过环境温度传感器22(或通过与各控制阀2相关联的控制阀环境温度传感器32)探测不受控制阀2温度的影响的环境温度。将该环境温度与控制阀2的温度进行比较，当由相关联的温度传感器测量的温度和环境温度之间的温差大于预定的第一阈值时，判定在至少一个控制阀2中已经发生渗漏。可选择地或附加地，定期地比较这些温度，当温差的平均增长大于预定的第二阈值时，判定已经发生渗漏。该判定结果和，可选择地，表明哪个控制阀2存在渗漏(如果有的话)的信息被传送到渗漏监测系统24，并且在该渗漏监测系统24中它可以被显示给操作员，以允许更换该有缺陷的控制阀。 [0034]可以理解，上文的描述提供了所公开的系统和方法的示例。然而，可以考虑，对本发明的其它实施方式在细节上可以与上文的示例不同。对本发明或其示例的全部介绍意在表明在该处所讨论的具体示例，而不意在暗示一般意义上对本发明的范围的任何限制。本文描述的全部方法可以按照任何适当的顺序进行，除非在本文中以其它方式表明或通过上下文清晰否定。 [0036]尽管本文已经描述了本发明的优选实施例，但是在不背离下列权利要求的范围的情况下，可以并入改进或修改。 |
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