监测磨损组件的状况的装置、方法和系统制造方法及图纸

监测磨损组件的状况的装置、方法和系统，包括用于监测磨损组件的状况的传感器系统，该传感器系统包括：具有封闭底端的外壳底部；位于外壳底部内侧的至少一个电池；介于至少一个电池与至少一个传感器组件之间的至少一个缓冲元件；位于至少一个传感器组件上方一定距离处的至少一个金属盘形天线；被配置为将金属盘形天线结合到传感器组件的至少一个金属连接器元件；以及适于被装配在至少一个金属盘形天线之上的外壳顶部，其中外壳顶部适于与外壳底部实质连接在一起。部实质连接在一起。部实质连接在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监测磨损组件的状况的装置、方法和系统


[0001]本专利技术总体上涉及监测系统，并且更具体地涉及用于确定接合地面的工具组件和工具的状况的监测系统。尽管将特别参考确定采矿或推土机械上的地面接合工具组件的状况来描述本专利技术，但是应当理解，本专利技术不一定限于该应用。

技术介绍

[0002]在操作过程中，所有的推土或挖掘采矿机械在与地面直接接触的机械表面上都会受到严重的冲击和磨损。为避免不得不不断更换或翻新整个机械，推土或挖掘采矿机械(例如，面铲、拉铲、前端装载机和挖掘机)通常装配有可更换的地面接合工具(GET)，该GET旨在吸收对磨损最大的机械部件的这种直接冲击的大部分(通常在推土或挖掘采矿机械的铲斗挖掘边缘处或周围)。这样，机器上的大部分磨损发生在GET上，并且因此只需更换GET即可轻松翻新推土或挖掘采矿机械。
[0003]基本有两种类型的GET被用于推土或挖掘采矿机械的铲斗。第一种类型的GET旨在破碎地面，并且通常采用从推土或挖掘采矿机械的挖掘边缘伸出的一系列尖状突起或“齿”的形式。在一些推土或挖掘采矿机械中，齿被直接焊接到铲斗的挖掘边缘上或被铸造为挖掘边缘的一部分。在其他系统中，这些类型的GET被机械附接到铲斗的挖掘边缘，通常通过使用通常称为“适配器”的另一组件。由于这些GET直接负责挖掘和破碎地面，因此它们比挖掘边缘的齿间部分受到更大的冲击(因此，磨损更大)。
[0004]通常称为“护罩”的另一种GET保护推土或挖掘采矿机械的齿间的铲斗的挖掘边缘。与适配器和齿一样，护罩被直接焊接或铸造到挖掘边缘上，或以其他方式被机械附接到铲斗唇缘。由于护罩不直接负责挖掘地下，因此它们的磨损比齿少。
[0005]在挖掘和推土作业期间，GET硬件(特别是齿)上的磨损组件会逐渐磨损并且需要定期更换，以保持有效的挖掘作业并且保护铲斗(和适配器，如果使用)免受损坏。随着GET磨损组件的磨损，切削刃的穿透减少，挖掘相同数量的材料所需要的能量增加。因此，确定GET磨损组件何时接近其使用寿命并且了解进行更换的最佳时间非常重要。
[0006]挖掘机和推土机械通常需要沿着铲斗的底部和侧边缘的多个GET磨损组件。在采矿作业中，“停机时间”可能对企业造成重大开支，因此确定何时(以及多久)检查和更换GET磨损组件非常重要。过早更换GET磨损组件(例如，齿)可能对企业意味着额外费用，因为这些组件的使用寿命没有用尽。然而，太晚更换GET磨损组件会使挖掘机的铲斗(以及铲斗上的适配器)受到损坏。与GET磨损组件不同，挖掘机的铲斗并非设计为常规(即，牺牲)磨损组件，因此维修或更换铲斗的“停机时间”对于连续采矿作业来说可能是重要并且昂贵的。
[0007]在其他情况下，在挖掘操作的挖掘和装载循环期间，齿和适配器可能会断裂和脱落，因此会“污染”矿石。GET组件通常由硬化合金钢制成，重达数百公斤，使其成为采矿作业中最严重的杂质金属危害中的一个，特别是在下游加工作业中。它们有可能造成严重的工作场所危害，这可能会因设备损坏、工厂停工和/或矿石浪费而导致重大生产损失。
[0008]通常，如果检测到GET组件的破损，则推土或挖掘采矿机械(包括相关联的运输卡
车)立即停止生产并且检查挖掘面。如果无法轻易找到丢失的GET组件(或该GET的碎片)，则会从可疑位置移除几勺矿石(在采矿作业的情况下)，并且所有运载矿石的出境运输卡车都将重新安排路线以将它们的负载倾倒在“隔离”储存区。
[0009]然而，如果在破损后的相对较短的时间内没有检测到或发现破损的GET组件，则存在更大的风险，即破损的GET或GET碎片可能被输送到非设计为加工这种坚硬的材料的矿石破碎机，如果它试图加工(即，压碎)GET或GET碎片，通常会遭受重大(通常是灾难性的)机械损坏。例如，如果其中一个GET齿从推土或挖掘采矿机械的铲斗中脱落，可能会堵塞破碎机，造成严重损坏，并且使破碎机一次停止服务和运行数小时或数天(取决于机械损坏的程度)。
[0010]此外，从破碎机移除卡住的GET齿或损坏的GET碎片的过程是非常危险的过程，如果不正确执行，可能导致人员受伤甚至死亡。不经意间进入破碎机的GET齿或碎片也有可能由于例如破碎机的颚部施加在其上的巨大机械力而以极快的速度被弹射出去，这反过来又对附近的人员和设备构成重大危险。
[0011]在GET磨损组件丢失、损坏或完全磨损的情况下继续运行的推土或挖掘采矿机会显著增加机器的其他部件(例如，铲子的铲斗唇缘)破损或加速磨损/损坏的风险，导致昂贵的设备维修和延长停机时间。
[0012]磨损的GET磨损组件(即，磨损超过其使用寿命的GET磨损组件)的更换依赖于确定磨损程度和更换时机的有效方法。同样，破碎或分离的GET组件是一个严重的安全问题，再加上能源浪费、生产损失和设备损坏，它们每年都会对全球采矿业造成巨大的运营成本。考虑到直接和间接成本，这个问题对全球采矿业造成的总成本每年可以以数十亿美元来衡量。用于确定磨损组件的状况和更换时间的现有方法主要基于两种方法。应用最广泛的方法是目视确认方法。然而，它是一个极易受到“人为错误”影响的系统，因此不被认为是一种有效的解决方案。
[0013]已经在采矿业中用于监测磨损组件状况的另一种方法涉及使用卡尺或框架来检查磨损组件相对于测量工具的磨损程度。该系统并未普遍用于采矿业，因为它特定于所使用的GET磨损组件，并且采矿作业通常在其挖掘机和推土机械车队中使用不同设计的GET。
[0014]正是在这种背景下开发了本专利技术。
[0015]在本说明书中，当文件、行为或知识项被提及或讨论时，该引用或讨论并不承认该文件、行为或知识项或其任何组合在优先权日是可公开获取的，为公众所知的，公知常识的一部分；或已知与解决本说明书所涉及的任何问题的尝试相关。
[0016]在整个本说明书中，词语“包括(comprise)”或诸如“包括有”或“包含的”等变体将被理解为暗示包括所陈述的元素、整体或步骤、或一组元素、整体或步骤，但是不排除任何其他元素、整体或步骤、或一组元素、整体或步骤。

技术实现思路

[0017]本公开涉及一种用于监测磨损组件的状况的传感器系统，该传感器系统包括：
[0018]具有封闭底端的外壳底部；
[0019]位于外壳底部内侧的至少一个电池；
[0020]介于至少一个电池与至少一个传感器组件之间的至少一个缓冲元件；
[0021]位于至少一个传感器组件上方一定距离处的至少一个金属盘形天线；
[0022]被配置为将金属盘形天线结合到传感器组件的至少一个金属连接器元件；以及
[0023]适于被装配在至少一个金属盘形天线之上的外壳顶部，其中外壳顶部适于与外壳底部实质连接在一起。
[0024]外壳顶部或外壳底部中的至少一者可以对射频电磁信号实质是透明的。更优选地，外壳顶部或外壳底部中的至少一者可以由塑料构成。更优选地，外壳顶部或外壳底部中的至少一者可以由聚醚酰亚胺塑料构成。
[0025]传感器系统还可以包括在外壳底部的底面上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测磨损组件的状况的传感器系统，包括：外壳底部，具有封闭底端；至少一个电池，位于所述外壳底部内侧；至少一个缓冲元件，介于所述至少一个电池与至少一个传感器组件之间；至少一个金属盘形天线，位于所述至少一个传感器组件上方一距离处；至少一个金属连接器元件，被配置为将所述金属盘形天线结合结合到所述传感器组件；以及外壳顶部，适于被装配在所述至少一个金属盘形天线之上，其中所述外壳顶部适于与所述外壳底部实质连接在一起。2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述外壳顶部或所述外壳底部中的至少一者对射频电磁信号实质是透明的。3.根据权利要求2所述的传感器系统，其中所述外壳顶部或所述外壳底部中的至少一者由塑料构成。4.根据权利要求3所述的传感器系统，其中所述外壳顶部或所述外壳底部中的至少一者由聚醚酰亚胺塑料构成。5.根据权利要求1所述的传感器系统，还包括在所述外壳底部的底面上的硅橡胶层。6.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个电池包括锂电芯电池。7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中所述至少一个电池包括锂电芯硬币电池，其中所述锂电芯硬币电池的直径基本符合所述外壳底部的内径。8.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个缓冲元件由低密度泡沫构成。9.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个传感器组件包括至少一个印刷电路板和至少一个温度传感器。10.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个传感器组件包括至少一个印刷电路板、至少一个温度传感器和至少一个加速度计。11.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个传感器组件包括至少一个印刷电路板、至少一个温度传感器和至少一个MEMS加速度计。12.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个传感器组件包括至少一个磁力计。13.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个传感器组件包括至少一个电容传感器。14.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个传感器组件包括至少一个压电麦克风。15.根据权利要求14所述的传感器系统，其中所述压电麦克风包括MEMS压电麦克风。16.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个金属盘形天线由铜铍合金构成。17.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个金属连接器元件由铜铍合金构成。18.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述至少一个金属连接器元件包括所述至少一个金属盘形天线的一部分的延伸部。
19.根据权利要求1所述的传感器系统，还包括可操作以从所述至少一个传感器组件无线地接收传感器数据的远程射频接收器。20.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器系统适于被装配到至少一个地面接合工具部分中的至少一个凹部中。21.根据权利要求20所述的传感器系统，其中所述至少一个凹部被定位成使得所述凹部靠近至少一个适配器，以用于：在所述至少一个适配器和所述至少一个地面接合工具连接时，支撑所述至少一个地面接合工具部分。22.根据权利要求20所述的传感器系统，其中所述至少一个凹部被定位成使得所述凹部开放到所述地面接合工具部分的内腔，并且使得所述凹部基本位于所述地面接合工具部分的中央。23.根据权利要求20所述的传感器系统，其中所述至少一个地面接合工具是齿。24.根据权利要求20所述的传感器系统，其中所述至少一个地面接合工具是唇罩。25.根据权利要求20所述的传感器系统，其中所述至少一个地面接合工具是侧杆。26.一种地面接合工具状况监测系统，包括：至少一个抗冲击传感器组件，至少包括温度传感器、加速度计、射频天线和电池；射频接收器，可操作以从所述至少一个抗冲击传感器组件无线地接收传感器数据；并且其中所述射频接收器被配置为量化至少一个地面接合工具部分中的磨损程度或磨损速率中的至少一项，所述射频接收器还被配置为输出以下中的至少一项：地面接合工具状况数据、或基于地面接合工具状况数据的至少一个通知或警报。27.根据权利要求26所述的地面接合工具磨损感测系统，其中所述至少一个抗冲击传感器组件包括根据权利要求1所述的传感器系统。28.根据权利要求26所述的地面接合工具磨损感测系统，其中所述至少一个抗冲击传感器组件在
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40至+170摄氏度之间的操作温度下起作用。29.根据权利要求26所述的地面接合工具磨损感测系统，其中所述至少一个抗冲击传感器组件在高达8g的平均重力下起作用。30.一种地面接合工具状况监测方法，包括：从位于至少一个地面接合工具部分内的至少一个抗冲击传感器接收射频传感器数据的指示，所述射频传感器数据至少包括温度和加速度计数据；处理所述射频传感器数据以计算地面接合工具状况数据，包括以下中的至少一项：计算所述至少一个地面接合工具部分中的至少一个磨损程度或计算所述至少一个地面接合工具部分中的至少一个磨损速率；以及呈现指示，所述指示用于指示以下中的至少一项：所述地面接合工具状况数据、或基于所述地面接合工具状况数据的至少一个通知或警报。31.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，其中所述射频传感器数据是从根据权利要求1所述的传感器系统接收的。32.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，其中所述至少一个磨损程度指示期望磨损状态或不期望磨损状态中的至少一项。33.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，其中所述加速度计数据至少包括所述地面接合工具部分的多个主动挖掘循环。
34.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，其中所述至少一个磨损程度指示温度上升速率RoR，所述RoR指示磨损的地面接合工具性能。35.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，其中处理所述射频传感器数据以计算地面接合工具状况数据包括：至少部分基于所述温度数据来确定所述地面接合工具的上升速率。36.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，其中处理所述射频传感器数据以计算地面接合工具状况数据包括：至少部分基于所述温度数据和所述加速度计数据来确定所述地面接合工具的上升速率。37.根据权利要求30所述的地面接合工具状况监测方法，所述方法还包括：从位于所述至少一个地面接合工具部分内的所述至少一个抗冲击传感器、向接收器发送所述射频传感器数据的指示，所述射频传感器数据至少包括温度和加速度计数据。38.根据权利要求11所述的传感器系统，其中所述至少一个温度传感器能够检测其中嵌入所述传感器系统的所述磨损组件的一个或多个热特性的变化。39.根据权利要求38所述的传感器系统，其中所述磨损组件的所述一个或多个热特性被用于推断其中嵌入所述传感器系统的所述磨损组件的所述磨损。40.根据权利要求39所述的传感器系统，其中所述传感器系统的所述磨损组件的所述一个或多个热特性被用于推断所述磨损组件的磨损速率百分比。41.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述系统还包括远程射频接收器，其中所述远程射频接收由所述传感器检测到的感测参数。42.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：核心科技有限公司，
类型：发明
国别省市：