岩石破碎装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种岩石破碎装置(8)，并且涉及监测岩石破碎装置(8)的工具(9)的状态的方法。该岩石破碎装置包括：框架(8’)；工具(9)；用于在所述工具(9)中产生应力波的装置(5)；测量装置(15)，其用于测量在所述工具中传播的所述应力波；以及至少一个计算单元(16)，其用于基于所测得的应力波来监测所述工具的状态。所述至少一个计算单元(16)被配置用以基于至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的传播时间以及相同的所述反射的应力波分量的至少一个附加特性来确定所述工具的状态。

Rock crusher

【技术实现步骤摘要】
岩石破碎装置
本专利技术涉及一种岩石破碎装置和一种监测岩石破碎装置的工具的状态的方法。
技术介绍
可以通过由冲击式岩钻机器在岩石中钻孔来进行岩石破碎。替代地是，岩石可能由破碎锤破碎。在本文上下文中，术语“岩石”应广义地理解为还涵盖巨石、岩石材料、地壳以及其它相对较硬的材料。岩钻机器和破碎锤包括冲击装置，该冲击装置直接地或通过柄部向工具施加冲击脉冲，并且由此产生在工具中行进的应力波。冲击装置对工具或柄部的冲击在工具中提供压缩应力波，其中，该压缩应力波传播到工具的最外的端部。当压缩应力波到达工具的最外的端部时，由于波的影响，工具会穿透到岩石中。由冲击装置产生的压缩应力波的其中一些能量作为反射波被反射回来，该反射波在工具中沿相反方向(即，朝向冲击装置)传播。根据情况，反射的波可仅包括压缩应力波或拉伸应力波。然而，反射的波通常既包括拉伸应力波分量也包括压缩应力波分量。例如，可以测量在工具中行进的应力波，并且可以将测量结果用于控制岩石破碎装置，如US4,671,366中所描述的那样。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种新型岩石破碎装置和一种监测岩石破碎装置的工具的状态的方法。本专利技术由独立权利要求的特征来表征。本专利技术基于这样一种构思，即：通过测量在工具中传播的应力波来监测岩石破碎装置的工具的状态。在本专利技术中，应力波产生于工具中，该应力波在工具中传播。测量在工具中传播的应力波，并且通过确定应力波的关于形成工具的各部分的至少一个反射的应力波分量的传播时间，来识别所述至少一个反射的应力波分量，该至少一个反射的应力波响应于工具中的不连续部、工具的端部或工具中的横截面面积的变化点而出现。除了传播时间之外，还确定相应的所述至少一个反射的应力波分量的至少一个附加特性，并且基于所述至少一个反射的应力波分量的传播时间和相同的所述至少一个反射的应力波分量的所述至少一个附加特性来确定工具的状态。本专利技术的一个优点在于：可关于形成岩石破碎装置的工具的各部分来监测该工具的状态。从属权利要求中公开了本专利技术的一些实施例。附图说明下面参照附图，将通过优选实施例来对本专利技术进行更详细地描述，附图中：图1示意性地示出了岩钻机和其中的岩钻机器的侧视图；图2示意性地示出了在钻岩中出现的应力波；图3示意性地示出了图1中所示的岩钻机器的工具的侧视图；图4示意性地示出了指示在岩钻机器的操作期间反射的应力波分量的能量幅值的曲线图；图5示意性地示出了指示在工具未损坏以及工具中即将发生损坏的两种情形下在岩钻机器的操作期间的图4的反射的应力波分量的幅值的曲线图；以及图6单独示意性地示出了图5的曲线图。为了清楚起见，附图以简化的方式示出了所公开的解决方案的一些实施例。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。具体实施方式可以通过由岩钻机器在岩石中钻孔来进行岩石破碎。替代地是，岩石可能由破碎锤破碎。在本文上下文中，术语“岩石”应广义地理解为还涵盖巨石、岩石材料、地壳以及其它相对较硬的材料。岩钻机器和破碎锤包括冲击机构，该冲击机构直接地或通过适配器(例如，钻柄)向工具提供冲击脉冲。冲击脉冲产生应力波，该应力波在工具中传播。当应力波到达工具的面向待钻岩石的端部时，由于波的影响，工具穿透到岩石中。应力波的其中一些能量作为反射波被反射回来，该反射波在工具中沿相反方向(即，朝向冲击机构)传播。根据情况，反射的应力波可仅包括压缩应力波或拉伸应力波。然而，反射的应力波通常既包括拉伸应力波分量也包括压缩应力波分量。图1示意性地示出了岩钻机1的显著简化侧视图。岩钻机1包括可移动运载体2和吊臂3，进给梁4在该吊臂的端部处，该进给梁4设置有岩钻机器8，该岩钻机器具有框架8'、冲击机构5以及旋转机构6。图1的岩钻机1还包括工具9，该工具的近侧端部9'联接到岩钻机器8，并且该工具的远侧端部9”朝向待钻的岩石12定向。工具9的近侧端部9'在图1中由虚线示意性地示出。图1的岩钻机1的工具9包括钻杆10a、10b、10c、10d或钻茎10a、10b、10c、10d或钻管10a、10b、10c、10d、钻柄17以及钻头11，该钻柄在工具9的近侧端部9'处，并且该钻头在工具9的远侧端部9”处。钻头11可设置有球齿(button)11a，但是其它钻头结构也是可能的。相互连接的钻杆、钻茎或钻管形成钻柱。在图1的实施例中，以及在图3中，钻柱、钻柄17以及钻头11形成岩钻机器8的工具9，并且钻杆、钻茎或钻管、钻柄17以及钻头11是工具9的各部分。在利用分段钻杆进行钻进(也称为长孔钻进)时，根据待钻的孔的深度，多个钻杆附连在钻头11和岩钻机器8之间。为了之后在本说明书中简单起见，假设工具9包括钻杆10a-10d、钻柄17以及钻头11，但是根据工具9的实际实施方式，工具9也可包括钻茎或钻管来替代钻杆。在图1的实施例中，还公开了引导支承件13，该引导支承件附连到进给梁4，用以支承工具9。此外，图1的岩钻机1还包括进给机构7，该进给机构设置到进给梁4，岩钻机器8相对于该进给梁可移动地设置。在钻进期间，进给机构7设置用以在进给梁4上向前推动岩钻机器8，并且由此将钻头11推动抵靠于岩石12。图1示出了岩钻机1，相对于岩钻机器8的结构，该岩钻机比实际上小得多。为了清楚起见，图1的岩钻机1仅具有一个吊臂3、进给梁4、岩钻机器8以及进给机构7，但显然岩钻机可设置有多个吊臂3、岩钻机器8以及进给机构7，所述多个吊臂具有进给梁4。另外，显然，岩钻机器8通常包括冲洗装置，以防止钻头11被堵塞。为清楚起见，图1中未示出冲洗装置。岩钻机器8可以是液压操作的，但也可以是气动或电动操作的。岩钻机器还可以具有除上文所解释之外的结构。例如，在潜孔钻孔中，冲击机构位于岩钻机器中且在钻孔的底部处靠近于钻头，该钻头通过钻杆连接到位于钻孔上方的旋转机构。冲击机构5可设置有冲击活塞，该冲击活塞在压力介质的影响下往复运动，并直接地或通过工具9和冲击活塞之间的中间件(例如，钻柄或其它类型的适配器)撞击工具。当然，具有不同结构的冲击结构也是可能的。因此，冲击机构5的操作也可以基于电磁或液压的使用，而无需任何机械往复冲击活塞，并且在本文上下文下，术语冲击机构也指代基于这些特征的冲击机构。由冲击机构5产生的应力波沿着钻柄17和钻杆10a至10d朝向处在工具9的远侧端部9”处的钻头11输送。当应力波与钻头11相遇时，钻头11及其球齿11a撞击待钻的岩石12，由此致使岩石12产生强烈的应力，由于该强烈的应力，会在岩石12中形成裂缝。通常，应力波中的被施加在岩石12上或作用在岩石上的部分反射回到工具9并且沿着工具9朝向冲击机构5反射回来。在钻进期间，旋转机构6将连续的旋转力输送到工具9，由此致使钻头11的球齿11a将它们在冲击和撞击之后的位置在下一次撞击时改变为岩石12上的一个新的点。在破碎锤(该破碎锤提供岩石破碎装置的另一示例)中，通常仅存在冲击装置(例如，冲击活塞)以及非旋转工具(例如，凿子)，并且由冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测岩石破碎装置(8)的工具(9)的状态的方法，所述方法包括：/n产生应力波，所述应力波在所述工具(9)中传播，/n测量在所述工具(9)中传播的所述应力波，/n其特征在于，/n所述方法包括：通过确定所述应力波的关于形成所述工具(9)的各部分(10a、10b、10c、10d、11、17)的至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的传播时间，来识别所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)，所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)响应于所述工具(9)中的不连续部、所述工具(9)的端部或者所述工具(9)中的横截面面积的变化点而出现，/n除了所述传播时间之外，确定相应的所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的至少一个附加特性，其中，所述至少一个附加特性是所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的能量、所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的衰减、所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的幅值、所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的形状中的至少一个特性及以上特性的任何相互关系，/n基于所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述传播时间和相同的所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性，确定所述工具(9)的状态，/n监测所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性在时间上的变化，以及/n响应于在所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性中出现的多个意外变化，控制所述岩石破碎装置(8)的操作。/n...

【技术特征摘要】
20180831 EP 18192024.01.一种监测岩石破碎装置(8)的工具(9)的状态的方法，所述方法包括：
产生应力波，所述应力波在所述工具(9)中传播，
测量在所述工具(9)中传播的所述应力波，
其特征在于，
所述方法包括：通过确定所述应力波的关于形成所述工具(9)的各部分(10a、10b、10c、10d、11、17)的至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的传播时间，来识别所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)，所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)响应于所述工具(9)中的不连续部、所述工具(9)的端部或者所述工具(9)中的横截面面积的变化点而出现，
除了所述传播时间之外，确定相应的所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的至少一个附加特性，其中，所述至少一个附加特性是所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的能量、所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的衰减、所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的幅值、所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的形状中的至少一个特性及以上特性的任何相互关系，
基于所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述传播时间和相同的所述至少一个反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性，确定所述工具(9)的状态，
监测所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性在时间上的变化，以及
响应于在所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性中出现的多个意外变化，控制所述岩石破碎装置(8)的操作。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述方法包括：基本上连续地计算所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性的数值，
将所述附加特性的至少一个最新的数值与同一附加特性的至少一个先前的数值相比较，以及
基于所述比较来确定所述工具(9)的状态。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述方法包括：基本上连续地计算所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性的数值，
将基于所述附加特性的至少一个最新的数值确定的第一数值与基于同一附加特性的至少一个先前的数值确定的第二数值相比较，以及
基于所述比较来确定所述工具的状态。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述方法包括：响应于所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性的多个意外变化，控制所述岩石破碎装置(8)的至少一个操作参数。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述方法包括：响应于在所述反射的应力波分量(RC1、RC2、RC3、RC4)的所述至少一个附加特性的多个意外变化，控制所述岩石破碎装置(8)，以停止操作。


6.一种岩石破碎装置(8)，包括：
框架(8’)；
工具(9)；
用于在所述工具...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕西·海迈莱伊宁，
申请(专利权)人：山特维克矿山工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI