CN105917075B - 用于开采机器的液缸均衡系统 - Google Patents

Abstract

一种开采机器，其包括机架、第一液缸、第二液缸、阀门和控制系统。所述第一液缸在第一端附近支撑在机架上。所述第二液缸在第二端附近支撑在机架上。当阀门位于第一位置时，该阀门允许所述第一液缸和第二液缸之间的流体连通。当阀门位于第二位置时，该阀门阻止所述第一液缸和第二液缸之间的流体连通。所述控制系统包括探测第一液缸中的流体量的第一传感器、探测第二液缸中的流体量的第二传感器，以及控制器。当第一液缸中的流体量与第二液缸中的流体量的差值超过预定的阈值时，控制器使阀门移动至所述第一位置。

Description

用于开采机器的液缸均衡系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年1月21日在先提交的、序列号为61/929,749的未决美国临时申请的优先权，其全部内容通过援引而并入本文。

背景技术

本发明涉及开采机器领域。更具体地，本发明涉及用于移动开采机器的流体均衡系统。

传统的长壁采矿机包括机架和安装在机架两端的一对切割组件。每个切割组件包括用于接合矿壁的切割滚筒。当机架穿过矿体时，切割滚筒从矿面上切割物料。在一些实施例中，物料沉落在输送机上并被送离矿面。矿的地面可能是不平的，因此当机架相对于矿面前进或者后退时，机架可能是倾斜的或者位于斜坡上。

发明内容

一方面，所述开采机器包括机架、第一液缸、第二液缸、阀门和控制系统。该机架包括第一端、第二端以及至少一个切割组件。所述第一液缸在所述第一端附近支撑在机架上。所述第二液缸在所述第二端附近支撑在机架上。所述阀门可以在第一位置和第二位置之间移动。当阀门位于所述第一位置时，该阀门允许所述第一液缸和第二液缸之间的流体连通。当阀门位于所述第二位置时，该阀门阻止所述第一液缸和第二液缸之间的流体连通。所述控制系统包括第一传感器、第二传感器以及控制器。该第一传感器探测第一液缸中的流体量，该第二传感器探测第二液缸中的流体量。当第一液缸中的流体量和第二液缸中的流体量的差值超过预定的阈值时，该控制器使阀门移动至所述第一位置。

在另一个实施例中，流体均衡系统均衡支撑在移动开采机器上的至少两个液缸中的流体量。该流体均衡系统包括阀门、第一传感器、第二传感器和控制器。该阀门可以在第一位置和第二位置之间移动。该阀门被配置成：当所述阀门位于所述第一位置时，阀门允许所述液缸之间的流体连通，且该阀门被配置成：当阀门位于第二位置时，阀门阻止所述液缸之间的流体连通。第一传感器被配置成产生指示所述第一液缸中流体量的第一信号。第二传感器被配置成产生指示所述第二液缸中流体量的第二信号。所述控制器比较所述第一信号和第二信号且计算第一液缸中流体量和第二液缸中流体量之间的差值。当该差值超过预定的阈值时，该控制器使阀门移动至所述第一位置。

在又一个实施例中，一种均衡支撑在移动开采机器上的第一液缸和第二液缸之间液位的方法包括：提供能够在第一位置和第二位置之间移动的阀门，从而当所述阀门位于第一位置时，所述阀门允许所述第一液缸和所述第二液缸之间的流体连通，当所述阀门位于第二位置时，所述阀门阻止第一液缸和第二液缸之间的流体连通；产生指示第一液缸中容纳的流体量的第一信号；产生指示第二液缸中容纳的流体量的第二信号；比较所述第一信号和第二信号，以计算第一液缸中流体量和第二液缸中流体量之间的差值；比较所计算的差值和预定的阈值；以及当所计算的差值超过预定的阈值时，使所述阀门移动至第一位置，以允许所述第一液缸和第二液缸之间的流体连通。

通过考虑具体实施方式和附图，本发明的其它方面将变得更加清楚。

附图描述

图1是开采机器的立体视图；

图2是图1的开采机器的一部分以及矿面的后视立体图；

图3是图1的开采机器以及矿面的后向端视图；

图4是流体均衡系统的示意图。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，应当理解，本发明的应用不限于下文阐述的或者附图示出的结构以及部件配置的细节。本发明可以有其他实施例，可以多种方式来实施或者实现。此外，还应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述目的，不应当被理解为是限制性的。文中使用的“包括”，“包含”或者“具有”及其多种变形表示涵盖了其后列出的项目及其等同项、以及额外的项。除非另行指明或者限定，术语“安装”，“连接”，“支撑”和“联接”及其多种变形是宽泛地使用的，其涵盖了直接以及间接的安装、连接、支撑和联接。

此外，应当理解，本发明的实施例可以包括硬件、软件和电子元件或者模块，为论述目的，其被示出和描述成好像这些元件的大部分仅仅是在硬件中实施的。然而，本领域技术人员基于对具体实施例的理解将认识到：在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以实现在软件中(例如，存储在非易失计算机可读介质上)，该软件可由一个或者多个处理单元，例如微处理器和/或专用集成电路(ASIC)，来执行。因此，应当注意，可以使用多个基于硬件和软件的器件、以及多个不同的结构部件来实现本发明。例如，说明书中描述的“服务器”和“计算器件”可以包括一个或者多个处理单元、一个或者多个计算机可读介质模块、一个或者多个输入/输出界面以及连接所述部件的多种连接装置(例如，系统总线)。

图1示出了一种开采机器，例如长壁采矿机10，其包括底盘或者机架14以及一对切割组件18。机架14包括第一端20、第二端22、在第一端20和第二端22之间延伸的本体轴线24。第一切割组件18a联接到机架14的第一端20，第二切割组件18b联接到第二端22。

每个切割组件18包括动臂26和切割滚筒30。动臂26可枢转地联接至机架14，且可旋转地支撑切割滚筒30。每个滚筒30联接到一个动臂26的端部，且可围绕滚筒轴线46旋转，该滚筒轴线46大体上垂直于动臂26。切割滚筒30包括大体上为圆柱形的、具有叶片38和截齿42的本体，所述截齿42沿着滚筒30的前端和叶片38的边缘布置。在示出的实施例中，叶片38沿着滚筒本体的边缘以盘旋或螺旋的方式延伸。在一些实施例中，切割组件18也可以包括导引装置，其用于使切割的物料向着物料处理机构例如工祖输送机48(图3)偏离。

如图2和3所示，机架14配置成沿着将要开采的物料壁或者矿面50而在第一方向54和第二方向58上行驶或者移动。在示出的实施例中，机架14包括驱动链轮组件60，驱动链轮组件60接合齿条62以形成齿条-齿轮连接。齿条62联接到工祖输送机48，并且当机架14沿着面50完成预定的通行量时，朝向矿面50前进。驱动链轮组件60的旋转沿着齿条60驱动机架14。

参考图2，每个滚筒30配置成接合矿面50，从而截齿42从矿面50切割物料。当切割滚筒30旋转时，叶片38朝滚筒30的后端运载从矿面50切下的物料，并在该后端将切割物料沉落在机架14下方的工祖输送机48上。当机架14在第一方向54上移动时，第一切割组件18a位于引导位置，第二切割组件18b(图3)位于跟随位置。在一个实施例中，第一切割组件18a被抬高，以从矿面50的上部切割物料，例如煤矿，同时第二切割组件18b位于较低的位置，以从矿面50的下部切割物料。

在一个实施例中，每个切割组件18均是液压驱动的，机架14支撑一对液缸64(图2)，所述液缸用于提供加压流体而驱动切割组件18。在示出的实施例中，第一液缸64a被定位成邻近机架14的第一端20，第二液缸64b被定位成邻近机架14的第二端22。在一些矿中，矿面50是横向倾斜的。结果是，当机架14从矿面50的一侧移动到另一侧时，在至少一部分移动过程中，机架14可能位于斜面上，从而机架14的本体轴线24相对于水平面68形成横向角66。

图4示出控制系统70，其用于均衡第一液缸64a和第二液缸64b之间的液位。系统70包括主控制器86、机架角度传感器90、第一传感器94、第二传感器98、以及与第一液缸64a和第二液缸64b流体连通的阀门102。在示出的实施例中，阀门102是电操作的阀门(例如，电磁阀)。在其他实施例中，可以使用其他类型的阀门。

机架角度传感器90探测机架14的侧倾角度，或者机架14的本体轴线24相对于水平面68(图3)的角度66(图3)。机架角度传感器90产生代表测量到的机架角度66的信号，且将该信号传输至主控制器86。第一传感器94探测第一液缸64a中的流体量，第二传感器98探测第二液缸64b中的流体量。在一个实施例中，传感器94、98是模拟液位传感器。传感器94、98可以测量每个液缸64a、64b中包含的流体的高度。每个传感器94、98产生分别代表液缸64a、64b中的探测流体量的信号，且将该信号传输至主控制器86。在一些实施例中，来自传感器94、98的各个信号分别代表液缸64a、64b填充流体的比例或者百分比。主控制器86比较各个传感器94、98产生的信号。

在一个实施例中，当液缸64a或者64b的感应流体量低于预定液位时，主控制器86产生警报且使液泵(未示出)停止操纵与低液位的液缸64a或64b相关联的的切割组件18a或18b。在一些实施例中，用户根据多个因素定义或者设定该预定液位。控制器86确定机架角度传感器90探测的角度66在可接受的范围内，如果是这样，人机界面(HMI)显示屏110(图4)提示机器操作者启动“液缸液位均衡”功能。如果机架角度66不在允许的范围内，主控制器86不允许阀门102打开。在一个实施例中，机架角度66的允许范围为相对于水平面小于或者等于20度。由于多种因素，机架角度66的允许范围可能相对于水平面不对称，即，允许范围的负极限可能与正极限不同。在一些实施例中，主控制器86包括比较器，该比较器比较各个液缸64中的流体量的差值，如果该差值超过预定的阈值，主控制器86产生警报。在一些实施例中，当差值超过预定的阈值且机架角度66在允许的范围内时，主控制器86自动地启动阀门102。

如果机架角度传感器90探测到的角度66在可接受的范围内，主控制器86使阀门102移动至打开位置，以允许流体在液缸64a、64b之间流动。阀门102保持打开，直到各个传感器94、98探测的液位大体上彼此相等(即，第一液缸64a的液位和第二液缸64b的液位之间的差值小于预定的量)。当该条件满足时，主控制器86使阀门102断路，阀门102移动至关闭位置，以阻止液缸64a、64b之间的流动。

在采矿操作中，液缸64a、64b中的一个的流体可能耗尽，同时机器10又位于难以接近且远离流体源的位置(例如，矿面50的最远端)。在传统的开采机器上，这需要操作者运送流体容器至机器，并且重新填充耗尽的液缸，这很费时且麻烦。当一个液缸中的流体量变少时，控制系统70允许流体从一个液缸流到另一个液缸，从而将流体从充满(或者部分充满)的液缸转移至耗尽的或者低液位的液缸，而无需机器操作者手动重新填充低液位的液缸直至所需液位。

均衡液缸64使得机器10能连续运作，至少直到机器10位于方便维护机器10的矿区(例如，接近用于重新填充液缸64的流体源)。此外，在一个或者两个液缸64的流体是低液位的维护状态中，操作者可以充满液缸64中的一个，并使用液位均衡系统将流体转移至另一个液缸。通过仅充满一个液缸64，操作者减少了维护时间，并降低了在采矿环境或者液缸开口(未示出)附近的碎屑进入开口和污染流体的可能性。此外，通过感应机器机架14的横向角度66，控制系统70阻止阀门102在机器10位于斜面(图3)上时被打开，所述斜面会抑制液缸64之间的流体流动或者使均等地充满液缸64变得困难。

因此，本发明提供了用于移动开采机器的液缸均衡系统等。虽然参考一些优选的实施例详细描述了本发明，变化和改进仍存在于本发明所述的一个或者多个独立方面的范围和精神内。

Claims (18)

1.一种开采机器，包括：

机架，所述机架包括第一端、第二端以及至少一个切割组件；

第一液缸，所述第一液缸在所述第一端附近支撑在所述机架上；

第二液缸，所述第二液缸在所述第二端附近支撑在所述机架上；

阀门，所述阀门能够在第一位置和第二位置之间移动，当所述阀门位于所述第一位置时，所述阀门允许所述第一液缸和所述第二液缸之间的流体连通，当所述阀门位于所述第二位置时，所述阀门阻止所述第一液缸和所述第二液缸之间的流体连通；以及

控制系统，所述控制系统包括第一传感器、第二传感器以及控制器，所述第一传感器探测所述第一液缸中的流体量，所述第二传感器探测所述第二液缸中的流体量，当所述第一液缸中的流体量与所述第二液缸中的流体量之间的差值超过预定的阈值时，所述控制器使所述阀门移动至所述第一位置。

2.根据权利要求1所述的开采机器，其特征在于，其中所述第一传感器探测所述第一液缸中的液位，所述第二传感器探测所述第二液缸中的液位。

3.根据权利要求1所述的开采机器，其特征在于，其中所述机架限定在所述第一端和第二端之间延伸的机架轴线，所述控制系统还包括机架角度传感器，所述机架角度传感器探测所述机架轴线与水平面之间限定出的机架角度。

4.根据权利要求3所述的开采机器，其特征在于，其中，仅当探测到的机架角度在预定范围内时，所述控制器使所述阀门移动至所述第一位置。

5.根据权利要求4所述的开采机器，其特征在于，其中所述预定范围相对于水平面在零度到二十度之间。

6.根据权利要求1所述的开采机器，其特征在于，其中所述机架还包括联接到所述第一端的第一切割组件以及联接到所述第二端的第二切割组件，所述机架在大体平行于矿面的方向上移动。

7.根据权利要求1所述的开采机器，其特征在于，其中所述机架包括接合齿条的驱动链轮，其中所述驱动链轮的转动使得所述机架沿所述齿条移动。

8.根据权利要求1所述的开采机器，其特征在于，其中当所述第一液缸中的流体量与所述第二液缸中的流体量之间的差值超过预定的阈值时，所述控制器向用户发出警报，从而用户必须在所述控制器使所述阀门移动至所述第一位置之前允许所述控制器移动所述阀门。

9.一种流体均衡系统，其用于均衡支撑在移动开采机器上的至少两个液缸中的流体量，所述流体均衡系统包括：

阀门，所述阀门能够在第一位置和第二位置之间移动，所述阀门配置成：当所述阀门位于所述第一位置时，所述阀门允许所述液缸之间的流体连通；当所述阀门位于所述第二位置时，所述阀门阻止所述液缸之间的流体连通；以及

第一传感器，所述第一传感器被配置成产生指示第一液缸中流体量的第一信号；

第二传感器，所述第二传感器被配置成产生指示第二液缸中流体量的第二信号；

控制器，所述控制器比较所述第一信号和所述第二信号且计算所述第一液缸中流体量和所述第二液缸中流体量之间的差值，当所述差值超过预定的阈值时，所述控制器使所述阀门移动至所述第一位置。

10.根据权利要求9所述的流体均衡系统，其特征在于，其中所述第一传感器是液位传感器，所述第二传感器是液位传感器。

11.根据权利要求9所述的流体均衡系统，其特征在于，所述流体均衡系统还包括机架角度传感器，所述机架角度传感器被配置成产生指示所述开采机器机架相对于水平面的侧倾角度的信号。

12.根据权利要求11所述的流体均衡系统，其特征在于，其中，仅当探测到的侧倾角度在预定范围内时，所述控制器使所述阀门移动至所述第一位置。

13.根据权利要求9所述的流体均衡系统，其特征在于，其中所述控制器向用户发出警报，从而用户必须允许所述控制器使所述阀门移动至所述第一位置。

14.一种均衡第一液缸和第二液缸之间的液位的方法，所述第一液缸和所述第二液缸支撑在移动开采机器上，所述方法包括：

提供能够在第一位置和第二位置之间移动的阀门，从而当所述阀门位于所述第一位置时，所述阀门允许所述第一液缸和所述第二液缸之间的流体连通，当所述阀门位于所述第二位置时，所述阀门阻止所述第一液缸和所述第二液缸之间的流体连通；以及

产生指示所述第一液缸中容纳的流体量的第一信号；

产生指示所述第二液缸中容纳的流体量的第二信号；

比较所述第一信号和所述第二信号，以计算所述第一液缸中流体量和所述第二液缸中流体量之间的差值；

比较所计算的差值和预定的阈值；以及

当所计算的差值超过所述预定的阈值时，使所述阀门移动至所述第一位置，以允许所述第一液缸和所述第二液缸之间的流体连通。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其中，产生指示流体量的第一信号的步骤包括感应所述第一液缸中容纳的流体的液位，产生指示流体量的第二信号的步骤包括感应所述第二液缸中容纳的流体的液位。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括产生指示所述移动开采机器的机架相对于水平面的机架角度的第三信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在使所述阀门移动至所述第一位置之前，比较所述第三信号和机架角度的预定范围，如果感应到的机架角度在所述预定范围内，允许所述阀门移动至所述第一位置。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在使所述阀门移动至第一位置之前，请求用户允许控制器使所述阀门移动至所述第一位置。