CN102536928A - 一种气液三室液压系统过压缓冲平衡装置 - Google Patents

Abstract

一种矿山物料破碎装备液压系统用过压缓冲平衡装置，其特征在于平衡装置中设有缓冲平衡缸，主要由缸体、气液隔离活塞、浮动活塞、节流调节杆等部件组成，气液隔离活塞和浮动活塞在缸体内，将缸体分隔出三个空间，其中气液隔离活塞和缸体一端形成一液室，该液室与主液压油缸油路相接，节流调节杆一端与气液隔离活塞固定连接，另一端与浮动活塞上的锥形孔配合，形成气体I室，缸体另一端与浮动活塞形成气体II室，气室I和高压气源管道相通。使用该平衡装置可以改变气室膨胀率，吸收破碎装备的冲击压力，自动调节排料口尺寸，避免破碎设备冲击损坏。

Description

一种气液三室液压系统过压缓冲平衡装置

技术领域

本发明属于矿山机械设备所用液压设备技术领域，特别涉及一种矿山物料破碎装备液压系统用过压缓冲平衡装置。

背景技术

矿石自矿山开采出来以后，加工破碎成合适的块儿度成了矿石加工的第一道工序，由于矿石大小不均，首先经常使用的就是旋回式破碎机这种大型或超大型破碎机械装备，将矿石初破到≤200mm的粒度。破碎时利用破碎锥在破碎机壳体内锥腔中的旋回运动，破碎锥对物料产生很大的挤压、劈裂和弯曲作用，使各种硬度的矿石或岩石块儿径发生很大变化，得到破碎，利于后续的中间破碎与加工。该种设备相比鄂式破碎机等其他破碎设备具有生产效率高、工作较平稳、能耗较低，产品粒度较均匀等优点，是各大型矿山选矿厂普遍首选的一段粗碎主体设备。

目前，国产旋回破碎机的设计和生产都有很大发展，但在规格、产量、整机的可靠性和主要部件的可靠性等方面，与国外同类型产品还存在一定的差距。尤其是如何平衡主轴过载力，有效调整破碎机排矿口和处理“过铁”保护问题，一直没有比较理想的解决方案，致使设备损坏，停机修理的事故时有发生，影响了整个生产线的作业效率，已经引起研究人员的普遍关注。这里所说的排矿口是指破碎锥和锥腔口边沿的耐磨钢板之间所形成的空隙，料块儿某一一维直径只要小于该空隙就有可能被排除，进入下一工序，如果大于该空隙将会被卡，进一步受到挤压破碎，调节排料口就是要设法让前述的缝隙的最大值由单一的固定刚性尺寸变得可以调整，即遇有尺寸较大且具特殊硬度的岩石或铁块儿等异物时可以通过一种装置释放液体油压，让排料口适度扩大，使这种异物也尽可能地从排矿口得以通过，以此尽量避免破碎设备损坏和停车。

发明内容

为提高国产旋回破碎机的可靠性，本发明提供一种用于大型旋回破碎机的新型缓冲平衡装置，利用充氮双气室来缓冲平衡主液压油缸的过载力，解决破碎机排矿口调整和出现“过铁”时的保护问题，提高旋回破碎机的运转效率和工作可靠性。

根据本发明的矿山物料破碎装备液压系统用过压缓冲平衡装置，设有液压油源(1)、液压油截止阀(2)、一次压力表(3)、单向节流阀(7)、主液压油缸(9)，安全阀(10)和管路(23)，其特征在于该装置中还设有缓冲平衡缸(4)，气体截止阀(5)，高压气源(6)和二次压力表(8)；其中缓冲平衡缸(4)是由螺母(11)、缸头(12)、连接螺栓(13)、浮动活塞(14)、节流调节杆(15)、缸筒(16)、气液隔离活塞(17)、导向带(18)、气液隔离活塞密封圈(19)、缸底(20)、节流调节杆头(21)、浮动活塞密封圈(22)和管路(23)组装而成，安装时将液压油源(1)通过管路依次将液压油截止阀(2)、单向节流阀(7)、主液压油缸(9)串联在一起，组成主油路，一次压力表(3)和缓冲平衡缸(4)的缸底(20)一侧的管路并联在连通液压油截止阀(2)和单向节流阀(7)的管路(23)上，缓冲平衡缸(4)的缸头(12)一侧通过管路(23)同气体截止阀(5)、高压气源(6)依次串联在同一管路上，二次压力表(8)和安全阀(10)均并联在处于单向节流阀(7)和主液压油缸(9)之间的主油路上，缓冲平衡缸(4)的缸筒(16)坐在缸底(20)之上，节流调节杆(15)的一端固定在气液隔离活塞(17)上，另一端对准浮动活塞(14)，节流调节杆头(21)穿过浮动活塞(14)的锥形孔，通过螺纹和节流调节杆(15)相接，然后将其装入缸筒(16)之中，再将缸头(12)盖到缸筒(16)之上，并通过螺母(11)及连接螺栓(13)将缸头(12)和缸底(20)封闭固定在缸筒(16)的两端，气液隔离活塞(17)和浮动活塞(14)上装有导向带(18)，气液隔离活塞(17)镶嵌有气液隔离活塞密封圈(19)，浮动活塞(14)镶嵌有浮动活塞密封圈(22)。

浮动活塞(14)靠近节流调节杆(15)一侧外立面有一角度α＝3-15°的向内倒角，浮动活塞(14)内开设可以让节流调节杆头(21)穿过的是一锥度β＝30-45°的锥形孔。

本发明的有益效果：旋回式圆锥破碎机的工作平稳性和设备精度调整的操作性一直是国内设备未能有效解决的难题。

缓冲平衡缸装置的成功应用将取得如下积极效果：

(1)将大幅提高物料破碎的生产效率，明显降低设备停车率，支持企业连续化生产作业。

(2)可以避免主液压油缸的压力过大或上升过快，造成动锥和破碎腔边缘损坏，保证了设备的完好率，减少维修费用和时间。

(3)破碎设备的平稳运行，有利于提高产品质量，节约能源，进而提高企业的竞争力，同时带来产品附加值及成品率，降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例的设备液压系统原理图；

图2是本发明实施例的气液三室液压系统过压缓冲平衡缸结构示意图；

图3是本发明实施例的浮动活塞结构示意图；

图3中d₁为节流调节杆直径，d₂为浮动活塞锥形孔的最小直径，d₃为节流调节杆头直径。

图中：1为液压油源，2为液压油截止阀，3为一次压力表，4为缓冲平衡缸，5为气体截止阀，6为高压气源，7为单向节流阀，8为二次压力表，9为主液压油缸，10为安全阀，11为螺母，12为连接螺栓，13为缸头，14为浮动活塞，15为节流调节杆，16为缸筒，17为气液隔离活塞，18为导向带，19为气液隔离活塞密封圈，20为缸底，21为节流调节杆头，22为浮动活塞密封圈，23为管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本发明公开的是一种矿山物料破碎装备液压系统用过压缓冲平衡装置。

本发明的缓冲平衡装置由如附图1、附图2和图3所示。由图可见本装置主要由液压油源1、液压油截止阀2、缓冲平衡缸4、气体截止阀5、高压气源6、单向节流阀7、主液压油缸9、安全阀10以及管路23组成。所述缓冲平衡杠4由螺母11、缸头12、连接螺栓13、浮动活塞14、节流调节杆15、缸筒16、气液隔离活塞17、导向带18、缸底20、节流调节杆头21和管路23组成；其中气液隔离活塞17和浮动活塞14安装在缸筒16内，将缸筒16分隔出三个密闭空间，其中气液隔离活塞17和缸底20形成一液室，该液室与连接主液压油缸9的管路23相接，节流调节杆15一端与气液隔离活塞17固定连接，另一端对准浮动活塞14上的锥形孔，节流调节杆头21穿过浮动活塞14上的锥形孔后通过螺纹和节流调节杆15旋接，使得气液隔离活塞17和浮动活塞14之间形成了气体I室，浮动活塞14另一侧与缸头13形成了气体II室，气体II室通过管路23可与高压气源6相通。高压气源6向缓冲平衡缸4气室内充入氮气，充气压力达到P₁时关闭气体截止阀5，进入工作状态。

在破碎机开动之前首先对主液压油缸9实施充油作业，其次序是：打开液压油截止阀2，接通液压油源1向主液压油缸9中供油，当供油达到一定工作压力时，气液隔离活塞17镶嵌有气液隔离活塞密封圈19，浮动活塞14镶嵌有浮动活塞密封圈22，螺母11、连接螺栓12将缓冲平衡缸4的缸头13和缸底20封闭固定在缸筒16上，使之成为一体，推动破碎机的破碎关键部件动锥开始上升；当动锥至工作位置后即可关闭液压油截止阀2，同时切断液压油源1供油，此时破碎机液压系统的压力保持在P₁左右。破碎机开动之后，由于破碎机动锥挤压落入破碎腔内的矿石进而承接负载，系统油压升高到P₂(P₁＜P₂)，矿石在动锥的挤压下破碎排出排矿口，动锥变成空载，油压又回到了P₁，破碎机回到了正常的工作状态。而当超硬物体或铁块儿等非破碎物落入破碎腔时，非破碎物不能如普通矿石那样瞬间被动锥所挤碎，造成破碎力持续加大，即动锥负荷加大，随之而来的是系统油压上升至P₃(P₂＜P₃)，此时主液压油缸内油液必将朝着系统压力低的方向流动，即经单向节流阀排入并联管路上缓冲平衡缸4的液室内，此时缓冲平衡缸4中各室的油压及气压均在持续升高，主液压油缸9带动主轴及破碎机动锥下降，排矿口增大，非破碎物顺着排矿口即可排出；非破碎物排除之后，动锥负荷为零，主液压油缸9油压将由最高时的P₃瞬间降至P₁左右，此时气体I室和气体II室的气体压力高于主液压油缸9中的油压，高压气体推动节流调节杆头21、节流调节杆15和气液隔离活塞17移动，并向气液隔离活塞17所在一侧膨胀扩散，气液隔离活塞17液室内的油液经单向节流阀7进入主液压油缸9，带动动锥比较缓慢的复位，如此过程，可以避免动锥过载、压力冲击，造成设备的损坏和停车。如果非破碎物尺寸过大不能通过排矿口排除时，即系统负载过大，导致系统压力升高，系统油压＞P₃，达到了设备安全的临界值，此时系统安全阀10就会自动开启卸压并通过压力传感器的作用使设备自动停机。

实施中，节流调节杆直径d₁、浮动活塞锥形孔的最小直径d₂和节流调节杆头直径d₃之间的关系为d₁＞d₃＞d₂。

需要补充说明的是浮动活塞14的锥形孔径可按图3所示的锥角β进行加工，β角取值范围30°-45°，倒角角度α的取值范围为3°-15°，工作时当气体I室膨胀时，节流调节杆头21、节流调节杆15相对于浮动活塞14可轴向移动L长的距离，使浮动活塞14和节流调节杆头21之间形成的环形节流面积变大，气体I室中的气体扩散充入气体II室，气体膨胀容积加大，膨胀率减小，起到补偿作用，减缓动锥复位速度，保证设备工作平稳性。在本发明的优选实施例中，进行组装和制造时，可使α＝9°，β＝30°。

本发明的有益效果：旋回式圆锥破碎机的工作平稳性和设备精度调整的操作性一直是国内设备未能有效解决的难题。缓冲平衡缸装置的成功应用将取得如下积极效果：

(1)将大幅提高物料破碎的生产效率，明显降低设备停车率，支持企业连续化生产作业。

(2)可以避免主液压油缸9的压力过大或上升过快，造成动锥和破碎腔边缘损坏，保证了设备的完好率，减少维修费用和时间。

(3)破碎设备的平稳运行，有利于提高产品质量，节约能源，进而提高企业的竞争力，同时带来产品附加值及成品率，降低成本。

Claims (2)

1.一种矿山物料破碎装备液压系统用过压缓冲平衡装置，该装置设有液压油源(1)、液压油截止阀(2)、一次压力表(3)、单向节流阀(7)、主液压油缸(9)，安全阀(10)和管路(23)，其特征在于该装置中还设有缓冲平衡缸(4)，气体截止阀(5)，高压气源(6)和二次压力表(8)；其中缓冲平衡缸(4)是由螺母(11)、缸头(12)、连接螺栓(13)、浮动活塞(14)、节流调节杆(15)、缸筒(16)、气液隔离活塞(17)、导向带(18)、气液隔离活塞密封圈(19)、缸底(20)、节流调节杆头(21)、浮动活塞密封圈(22)和管路(23)组装而成，安装时将液压油源(1)通过管路依次将液压油截止阀(2)、单向节流阀(7)、主液压油缸(9)串联在一起，组成主油路，一次压力表(3)和缓冲平衡缸(4)的缸底(20)一侧的管路并联在连通液压油截止阀(2)和单向节流阀(7)的管路(23)上，缓冲平衡缸(4)的缸头(12)一侧通过管路(23)同气体截止阀(5)、高压气源(6)依次串联在同一管路上，二次压力表(8)和安全阀(10)均并联在处于单向节流阀(7)和主液压油缸(9)之间的主油路上，缓冲平衡缸(4)的缸筒(16)坐在缸底(20)之上，节流调节杆(15)的一端固定在气液隔离活塞(17)上，另一端对准浮动活塞(14)，节流调节杆头(21)穿过浮动活塞(14)的锥形孔，通过螺纹和节流调节杆(15)相接，然后将其装入缸筒(16)之中，再将缸头(12)盖到缸筒(16)之上，并通过螺母(11)及连接螺栓(13)将缸头(12)和缸底(20)封闭固定在缸筒(16)的两端，气液隔离活塞(17)和浮动活塞(14)上装有导向带(18)，气液隔离活塞(17)镶嵌有气液隔离活塞密封圈(19)，浮动活塞(14)镶嵌有浮动活塞密封圈(22)。

2.根据权利要求1所说的一种矿山物料破碎装备液压系统用过压缓冲平衡装置，其特征在于装置中的浮动活塞(14)靠近节流调节杆(15)一侧外立面有一角度α＝3°-15°的向内倒角，浮动活塞(14)内开设可以让节流调节杆头(21)穿过的是一锥度β＝30°-45°的锥形孔。

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