用於對液壓油洩漏進行檢測的方法和設備的製作方法

2023-10-24 12:11:17

專利名稱：用於對液壓油洩漏進行檢測的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據獨立權利要求前序部分的用於對工作車輛(諸如例如採礦裝載機或採礦卡車)的液壓系統中的洩漏進行檢測的方法和設備。
背景技術：
用於例如礦業的工作車輛通常包括由液壓系統控制的各種工作裝置，諸如鏟鬥、 平臺/箱或者缸(cylinder)。這些液壓系統包含液壓液(通常是油)，液壓液可能開始洩 漏，因此具有能夠觀察是否發生了這種情況的監督系統是重要的。根據EP 1436511已知一種用於對鑿巖鑽機(rock-drilling rig)中液壓油洩漏 進行限制的方法。該方法限制洩漏而不妨礙使用液壓油的車輛中的各種活動。就在鑽孔 或定位開始之前，讀出油箱中的油液位並將該值存儲在監督系統中。此後可以以指定的時 間間隔再讀取幾次(例如五次)該液位。所得到的值隨後用作計算體積變化率的基礎。然 而，利用這種監督系統難以在車輛處於操作中並因而處於運動中時(即當車輛正在移動或 車輛的重要部分諸如平臺/箱或鏟鬥正被操縱時)檢測到連續洩漏。已知的解決方案的弊端是只在晚期階段才檢測到洩漏，在晚期階段已經有相當量 的油漏到了周圍，有害地影響了環境。

發明內容
用於檢測液壓油洩漏的已知方法的問題是任何洩漏都較晚才被檢測到並且當車 輛正在操作中(即當它正在移動或它的重要部分諸如平臺/箱或鏟鬥正在被操縱)時難以 檢測到洩漏。本發明的目的是提出解決這些問題的設備和方法。根據第一方面，本發明涉及一種用於對工作車輛(諸如採礦裝載機(常被稱作 LHD (裝載拖運傾卸)車輛))或者用於從礦井運走爆破出來的材料的採礦卡車)的液壓系 統中的洩漏進行檢測的設備。這樣的液壓系統包括用於液壓油的油箱和液壓工作裝置(諸 如用於操縱工作車輛上的例如鏟鬥或平臺/箱的液壓缸)。這些液壓工作裝置能夠通過液 壓油以及將液壓工作裝置連接至油箱以及對液壓油增壓的泵的導管來起作用，並且用於檢 測洩漏的設備包括監督系統和液位傳感器，液位傳感器被布置在油箱中以將反映代表油箱 中的液壓油體積的各個液壓油位的信號發送至監督系統。監督系統適於利用這些信號計算 體積變化率，並且液位傳感器適於在車輛處於動態中(即，當車輛例如沿著採礦隧道移動 或者車輛的任何工作裝置正在被使用中時)的整個時間內能夠連續或者以規則的短時間 間隔進行操作。根據第二方面，本發明涉及用於對工作車輛(諸如採礦裝載機(常被稱作LHD車 輛)或者用於從礦井運走爆破出來的材料的採礦卡車)的液壓系統中的洩漏進行檢測的方 法。這樣的液壓系統包括用於液壓油的油箱和液壓工作裝置(諸如操縱例如工作車輛上 的鏟鬥或平臺/箱的液壓缸)。這些液壓工作裝置可以通過液壓油和將液壓工作裝置連接 至油箱和用於對液壓油增壓的泵的導管起作用，用於檢測洩漏的方法包括以下步驟連續地或以規則的短時間間隔估計油箱中的液壓油體積的當前值並且創建液壓油體積在一定的時段期間上的測量值集合。該方法根據所創建的該時段期間的測量值集合來計算液壓油 的體積變化率的值，並將該體積變化率與一定的閾值進行比較以檢測液壓系統中的任何洩 漏，並且當車輛處於動態中(即，當車輛例如沿著採礦隧道移動或者車輛的任何工作裝置 正在被使用中時)執行該方法步驟。因而解決了即使當車輛處於操作中並因而處於運動中時(即，當它正在移動或它 的重要部分諸如平臺/箱或鏟鬥正在被操縱時)也能實現可靠檢測的問題。本發明也可以 在早期階段檢測洩漏。這樣降低了液壓油溢出成本並且保護了環境。


以下參考附圖來更具體地說明本發明，其中圖1示出了用於檢測液壓油洩漏的設備，圖2示出了用於檢測液壓油洩漏的方法的示意圖。
具體實施例方式圖1示出用於檢測液壓油洩露的設備。工作車輛中的液壓油油箱1具有用於測量 油液位4的液位傳感器2。導管7a和7b被連接在油箱1和車輛的工作裝置(諸如例如液 壓缸6)之間以使油能向缸6流通以及從缸6流通，這經由控制系統來控制。圖1是示意性 的，並不示出細節，諸如用於對來自油箱的液壓油進行增壓的泵以及用於控制油流動的閥。 液位傳感器2將信號20連續發送至監督系統5，監督系統利用在圖2中所示出且在以下所 描述的方法來分析這些信號以監控油箱中的當前體積並觀察其是否改變。監督系統5連接 至用戶接口 8，用戶接口 8可以以其最簡單的方式而採用警報燈和/或警報蜂鳴器的形式。 監督系統5還可以連接至車輛的控制系統或構成車輛的控制系統的一部分。無論在各個車輛中油箱的大小或幾何結構如何，該方法都可用。必須首先執行校 準以確定多個的測量值對應於油箱中多少的實際體積。校準表10基於這個校準被編制並 被存儲在監督系統5中。從液位傳感器2發送參考信號，例如以對應於在具體油箱中一定 體積的電壓的形式。通過例如在校準表10中接近參考信號的電壓值之間線性插值來計算 對應於該參考信號的液壓油體積。許多連續的體積值被存儲在監督系統5中。這些值代表 隨時間的油體積變化。此後從存儲的這些體積值通過求導計算出體積變化率13。用於估計液壓油箱中的體積的傳統方法的問題是當車輛處於操作中時，即，當車 輛正在移動或它的重要部分(諸如平臺/箱或鏟鬥)正在被操縱中因而油在油箱中飛濺 時，傳統方法不能提供可靠的值。因而在油箱1中有三個隔板(bulkheads)以抑制飛濺並 幫助進入的溫熱的油在它經由液壓泵返回到工作車輛的液壓系統之前與油箱中較冷的油 混合。根據本發明的方法使得甚至當車輛在操作中時也可以可靠地測量油箱中的體積。這 通過油箱中的液位傳感器連續地發送電壓信號20(例如每秒鐘二十個測量值)用於根據圖 2中的方法進行分析來實現。這可以通過，例如，監督單元每秒鐘二十次地讀取來自傳感器 2的信號來完成。通過測量的電壓值和體積之間的關係來對信號20和校準表10進行比較， 由此在監督單元中在插值計算之後獲得當前體積的值。體積信號21在第一低通濾波器11 中濾波。一種可替代的或補充的可能性是，測量值是從傳感器2直接低通濾波的。低通濾波後的體積信號22被保存一定時間，例如十秒。此後根據在時間間隔23中的測量值來計算偽微分(pseudo derivative) 13，S卩，測量體積值12的曲線的斜率。偽微分13因此給出 了油箱中在該時段上的體積變化率24。體積變化率24的值依照其次序在第二低通濾波器 14中被濾波。最後，執行低通濾波的體積變化率25和閾值的比較15。閾值是可設置的參 數30。如果該體積減少得比該閾值快，則警報16被發送至驅動器，例如以聲信號或光信號 的形式。這兩個不同的低通濾波步驟取決於車輛是處於動態還是靜態中來利用不同的參 數26，因而使濾波適應於車輛是處於操作中還是靜止不動。在動態中執行更嚴格的濾波。 當車輛正在移動或液壓缸處於運動中時，車輛處於動態中。要使車輛被認為已經回復到靜 態，它必須已經靜止不動並且液壓缸必須已處於它們在定時鎖(time lock)期間(S卩，由定 時器17調節的一定時間)的初始位置。定時鎖的長度是可設置的參數29，其可以適於普遍 的環境。定時器17使用車輛速度27的值和液壓缸28的位置來確定車輛的狀態是靜態還 是動態。車輛油箱中的體積還取決於液壓缸所處的位置。當缸6處於運動中時，油被使用 並且油箱中的體積變化。當缸6完全伸展至最外側回復位置時缸使用油最多，並且它越靠 近初始位置使用油越少。監督系統5接收關於缸6所處的位置的信息並用該信息來確定油 箱1中的額定體積。油箱中的油體積被缸6的運動所改變。該方法在計算獨立於缸運動的 額定體積變化率時將此考慮進去。這使得可以以一種意想不到的可以表示洩露的方式檢測 體積減少。在靜態下，不考慮缸的位置，這是因為它們不會變化。一種將缸的位置結合到額 定體積變化率計算中的可替換方式可以是使體積變化率的閾值隨著缸的位置而變化。根據本發明的方法，由此體積信號被低通濾波兩次，這兩次分別在計算偽微分之 前和之後，有效地濾除了信號中的幹擾。結果是，如果發生了洩漏，則表示油漏出的跡象可 以在早期階段被拾取。由於例如油箱中的飛濺而引起的信號中的幹擾(其導致偏差值)因 此對估計出的體積值有更小的影響，並且不會在體積變化率計算中引起誤導性的結果。車輛所在地點的狀況可能變化很大例如它可以是狹窄的採礦隧道或者地面以上 的開放空間。因此難以確定通用的措施來滿足液壓系統中出現洩漏時的工作車輛的多個不 同場景。在狹窄的採礦隧道中車輛能夠被駕駛離開比自動熄滅並靜止不動(這將使司機冒 著被封閉入礦井的風險或可能使另一車輛無法駛入該隧道)可能更重要。因此在液壓油的 任何洩漏中，司機只接收以信號(例如可以是聲信號或光信號)的形式的警報。不會自動 採取其它措施，並且是司機確定車輛應該前進還是立刻停止。描述的實施例只應當被視為本發明的可能形式的實例。在權利要求範圍內可以出 現其它形式。
權利要求
一種用於對諸如採礦裝載機或採礦卡車的工作車輛的液壓系統中的洩漏進行檢測的設備，該液壓系統包括·用於液壓油的油箱(1)，·諸如液壓缸(6)的液壓工作裝置，所述液壓工作裝置能通過所述液壓油起作用並且適於操縱所述工作車輛中的諸如鏟鬥或平臺/箱的裝置，·導管(7a，7b)，所述導管將所述液壓工作裝置(6)連接至所述油箱(1)，用於對洩漏進行檢測的設備包括·監督系統(5)，以及·液位傳感器(2)，所述液位傳感器被布置在所述油箱(1)中並為了發送信號的目的而連接至所述監督系統(5)並且適於為所述監督系統提供測量信號(20)，所述測量信號表示所述油箱中的當前液壓油體積，當所述車輛移動或所述車輛的工作裝置(6)中的任何工作裝置正被使用時，所述工作車輛還被稱為基本上處於動態中，而當所述車輛靜止不動並且所述車輛的工作裝置不是正被使用時，所述工作車輛還被稱為基本上處於靜態中，其特徵在於所述液位傳感器(2)適於當所述車輛處於動態中時連續或者以規則的短時間間隔進行操作，並且所述監督系統包括·校準表，具有對應於多個測量信號值的多個體積值，·計算算法，用於根據當前測量信號值計算當前體積值以及用於存儲由此計算出的一系列體積值，·用於根據存儲的所述體積值計算體積變化率並將所述體積變化率與一定閾值(15)進行比較以檢測所述液壓系統中的任何洩漏的裝置，·用於對來自所述液位傳感器(2)的信號和/或對由所述信號所引起的來自所述監督系統的計算的偏微分結果進行低通濾波的裝置(11，14)。
2.根據權利要求1所述的用於檢測洩漏的設備，其特徵在於所述監督系統(5)包括用 於計算額定體積變化率的裝置，該設備在所述動態中適於以與工作裝置的位置相關的方式 進行計算以及如果所述額定體積變化率超過一定閾值則發出警報，其中所述額定體積變化 率超過一定閾值表示在所述液壓系統中存在洩漏。
3.根據權利要求1或2所述的用於檢測洩漏的設備，其特徵在於所述用於低通濾波的 裝置(11，14)適於取決於所述車輛處於動態或靜態中而使用不同參數。
4.根據上述權利要求中任一項所述的用於檢測洩漏的設備，其特徵在於所述用於低通 濾波的裝置(11，14)不僅適於對來自所述液位傳感器(2)的信號(20)和/或計算出的體 積信號(21)進行濾波還適於對計算出的體積變化率(24)進行濾波。
5.一種諸如採礦裝載機或採礦卡車的工作車輛，包括根據上述權利要求中任一項所述 的用於檢測洩露的設備。
6.一種用於對諸如採礦裝載機或採礦卡車的工作車輛的液壓系統中的洩漏進行檢測 的方法，該液壓系統包括 用於液壓油的油箱(1)， 諸如液壓缸(6)的液壓工作裝置，所述液壓工作裝置能通過所述液壓油起作用並且 適於操縱所述工作車輛中的諸如鏟鬥或平臺/箱的裝置， 導管(7a，7b)，所述導管將所述液壓工作裝置(6)連接至所述油箱(1)， 監督系統(5)，以及 液位傳感器(2)，所述液位傳感器被布置在所述油箱(1)中並為了發送信號的目的而 連接至所述監督系統(5)並且適於為所述監督系統提供測量信號(20)，所述測量信號(20) 表示所述油箱中的當前液壓油體積，當所述車輛移動或所述車輛的工作裝置(6)中的任何工作裝置正被使用時，所述工作 車輛還被稱為基本上處於動態中，而當所述車輛靜止不動並且所述車輛的工作裝置不是正 被使用時，所述工作車輛還被稱為基本上處於靜態中，其特徵在於所述液位傳感器(2)適於當所述車輛處於動態中時連續或者以規則的短 時間間隔進行操作，並且所述方法包括以下步驟 根據當前測量信號值和校準表來計算當前體積值，所述校準表包括對應於多個測量 信號值的多個體積值， 存儲一系列如此計算出的體積值， 根據存儲的所述體積值來計算體積變化率， 將所述體積變化率與一定的閾值(15)進行比較以檢測液壓系統中的任何洩漏， 對來自所述液位傳感器(2)的信號和/或對由所述信號所引起的來自所述監督系統 的計算的偏微分結果進行低通濾波(11，14)。
7.根據權利要求6所述的用於檢測洩漏的方法，其特徵在於使所述監督系統(5)計算 額定體積變化率，並且在所述動態中使所述監督系統計算與所述工作裝置的位置有關的所 述額定體積變化率，並且如果所述額定體積變化率超過了一定閾值則還使所述監督系統發 出警報，其中所述額定體積變化率超過一定閾值表示在所述液壓系統中存在洩漏。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特徵在於取決於所述車輛處於靜態或動態中而 使用不同的濾波常數來進行所述低通濾波(11，14)。
全文摘要
一種用於對工作車輛的液壓系統中的洩漏進行檢測的設備，該液壓系統包括用於液壓油的油箱(1)；諸如液壓缸(6)的液壓工作裝置，其能夠通過液壓油來起作用；以及將液壓工作裝置(6)連接至油箱(1)的導管(7a，7b)。用於檢測洩漏的該設備包括監督系統(5)和液位傳感器(2)，液位傳感器(2)被布置在油箱(1)中以向監督系統(5)發送信號以反映油箱中的當前液壓油體積。監督系統適於使用這些信號計算體積變化率，並且液位傳感器(2)適於當車輛處於動態中時(即當車輛在運動中或車輛的任何工作裝置(6)正在被使用時)連續或以規則的短時間間隔進行操作。本發明還包括包括用於檢測液壓系統中的洩漏的設備的工作車輛，以及用於檢測在這樣的系統中的洩漏的方法。
文檔編號G01M3/32GK101809425SQ200880108659
公開日2010年8月18日 申請日期2008年10月20日 優先權日2007年10月18日
發明者烏爾裡克·阿爾古林, 安德斯·杭內柳斯, 弗雷德裡克·格蘭 申請人:阿特拉斯·科普柯鑿巖設備有限公司