CN102536931A - 耙料机用可反转液压驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的沉降槽耙料机液压驱动系统，包括沉降槽耙料机和用于驱动和控制所述沉降槽耙料机的液压系统，所述液压系统包括能够驱动沉降槽耙料机旋转的第一执行机构和能够提升或下降所述沉降槽耙料机的第二执行机构。其中，所述第一执行机构包括用于驱动所述沉降槽耙料机旋转的多点驱动式液压马达(9)。其中，根据沉降槽耙料机的工作状况，所述液压马达(9)可以在液压系统的控制下反转。

Description

耙料机用可反转液压驱动系统

技术领域

本发明涉及一种沉降槽耙料机用的可反转液压驱动及控制系统，尤其适用于煤化工工业。

背景技术

沉降槽耙料机是一种连续工作的浓缩和澄清设备，设备主体由驱动机、减速装置、主轴、耙臂以及提耙装置等组成，被广泛应用于煤炭、钢铁、化工、建材、水源、污水处理等含固料浆的浓缩和净化。

耙料机目前采用的驱动方式有两种：

第一种驱动方式包括电动机、减速器、联轴节等，属于机械传动模式。这种传动方式虽然效率高，但存在以下缺点：一、由于耙料机主轴的转速比电动机速度低得多，减速比大的摆线针轮减速器常应用于此种驱动模式中。该类减速器传动件强度低的弱点导致了设备过载时针齿或针套往往最先崩坏；二、机械传动模式一般采用扭矩传感器检测系统过载情况，这种监控方式往往由于检测环境恶劣、测点难以掌握而导致测量结果准确度不够。

第二种采用液压驱动方式，油泵连接有液压马达、液压缸、溢流阀及压力继电器，液压马达通过滤油器连接有单向阀，由液压马达减速机驱动回转支撑转动。虽然液压驱动模式解决了传统机械式过载监测装置易失效、不敏感等缺点，采用了液压式过载监控的方式，但仍存在以下设计缺点有待克服：一、驱动系统中仍包含减速机，并未从根本上解决减速机损坏频繁所带来的问题；二、现有液压回路的设计仅能实现耙料机的单向运转，不利于系统在设备轻度压耙时通过反转耙臂而自动脱离该不利工况；三、马达和液压缸采用同一油泵供油，提耙回路中串联节流阀以降低液压缸供油压力，这种设计既不利于耙料机运转/提耙功能的切换控制，又造成了能源的大量损耗。

总的说来，现有技术中的耙料机目前主要存在以下技术问题：

1、减速器易于因过载而损坏；

2、现有液压传动方式因缺少耙臂反转功能而增加了压耙故障的发生率；

3、现有液压传动方式的马达和液压缸采用同一油泵供油，因此不利于耙料机运转/提耙的切换控制，又造成了能源的大量损耗。

4、机械传动耙料机的PLC防爆控制柜造价高，现场摆放困难。

本发明提出了一种无减速机、并可使设备反向运转的液压驱动及控制系统，可以有效的避免现有两种驱动系统的弊端：一、使用低速大扭矩液压马达多点驱动耙料机，将系统从减速机强度偏低的短板中解放出来；二、创造性地提出一种使耙臂可实现反转运行的新思路，特别对于煤化工行业中如煤泥浆等相似物料的物理特性，该发明具有很好的适应性和实际推广意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可实现设备反向运转的液压驱动及控制系统。

本发明的沉降槽耙料机液压驱动系统，包括驱动沉降槽耙料机运转的液压执行机构、驱动所述液压执行原件的液压动力机构和用于操纵所述液压执行原件的液压控制机构。所述液压执行结构包括能够驱动沉降槽耙料机旋转的第一执行机构和能够提升或下降所述沉降槽耙料机的第二执行机构。其中，所述第一执行机构包括用于驱动所述沉降槽耙料机旋转的多点驱动式液压马达。

优选地，所述液压系统还包括能够控制所述液压马达反转的控制机构。

优选地，所述控制机构包括用于控制所述液压马达反转的三位四通电磁换向阀。

优选地，所述第二执行机构包括用于驱动所述沉降槽耙料机提升或下降的液压缸，并且该液压缸的驱动油泵与所述液压马达的驱动油泵为不同的油泵。

优选地，所述液压系统还包括压力变送器，用于检测第一执行机构中液压油的压力，并基于检测到的压力值驱动所述控制机构使沉降槽耙料机反转。

优选地，所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，还包括三位六通电磁换向阀(11)，用于所述第一执行机构和所述第二执行机构在不同工况下实现自动切换。

优选地，所述的沉降槽耙料机液压驱动系统还包括油箱液位开关(5)，在箱内液位不足时输出报警信号。

优选地，所述的沉降槽耙料机液压驱动系统通过油箱温度变送器(3)控制油箱电加热器(4)和油箱冷却器(16)的启闭，用于控制油箱内液压油的温度。

附图说明

图1是本发明的液压系统图。

图2是沉降槽耙料机的装配图。

附图标记列表如下：

1、液压马达驱动油泵，2、液压缸驱动油泵，3、油箱温度变送器，4、油箱电加热器，5、油箱液位开关，6、油泵出口压力变送器，7、油泵出口压力表，8、提耙液压缸，9、液压马达，10、三位四通电磁换向阀，11、三位六通电磁换向阀，12、电磁溢流阀，13、回油冷却器，14、双筒回油过滤器，15、空气滤清器，16、油箱冷却器，17、油箱，18、搅拌轴，19、拉杆，20、搅拌耙，21、桥架，22、副耙，23、回转装置。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1示出了本发明的液压系统图，其中液压驱动回路由以下主要元件组成：液压马达驱动油泵1(一用一备)、液压缸驱动油泵2、提耙液压缸8、液压马达(多点驱动)9、三位四通电磁换向阀10、三位六通电磁换向阀11、电磁溢流阀12、回油冷却器13、双筒回油过滤器14、油箱17。

回路的辅助元件包括：油箱温度变送器3、油箱电加热器4、油箱液位开关5、油泵出口压力变送器6、油泵出口压力表7、空气滤清器15、油箱冷却器16。

根据液压系统中各部件所具有的作用，可以将本发明的液压驱动系统主要分为以下几个部分：

1、动力机构：把电能转换成液体压力能的装置，本发明指液压油泵，为系统提供压力油液，图1中的液压马达驱动油泵1(一用一备)和液压缸驱动油泵2。

2、执行机构：把液体的压力能转换成机械能的装置，本发明指作直线运动的液压缸和作回转运动的液压马达，图1中的提耙液压缸8和液压马达(两点驱动)9。

3、控制机构：对液压系统中液体的压力、流量、流动方向进行控制和调节的装置，图1中的油箱温度变送器3、油箱液位开关5、油泵出口压力变送器6、油泵出口压力表7、三位四通电磁换向阀10、三位六通电磁换向阀11、电磁溢流阀12。这些元件的不同组合组成了能完成各种功能的液压系统。

4、辅助机构：指除以上3种装置以外的其他装置，图1中的油箱电加热器4、回油冷却器13、双筒回油过滤器14、空气滤清器15、油箱冷却器16、油箱17，它们对保证液压系统可靠和稳定的工作有重大作用。

5、工作介质：系统中传递能量的液体，即液压油。

本发明的液压系统的工作原理如下：

1、正常运转：如图1所示，液压马达驱动油泵1由电动机带动旋转后，从油箱中吸油，油液经过过滤器进入液压泵的吸油腔，并经过三位六通电磁换向阀11(左位)和三位四通电磁换向阀10(左位)进入液压马达9，马达在液压油的作用下驱动耙料机主轴正向转动。液压马达9的回油液流经三位四通电磁换向阀10(左位)、三位六通电磁换向阀11(左位)，并经过回油冷却器13冷却、双筒回油过滤器14过滤后流回油箱。

2、反转工况：实际运行中，由于工况变动等原因，当沉降槽底部的物料逐渐增多时，耙架的工作阻力会逐渐增大，液压系统的负荷也随之增加。当设备在上述1所述工况下运行时，如果检测到油泵出口压力变送器6输出信号高于设定值，则控制系统首先驱动三位四通电磁换向阀10动作，使液压马达9带动耙料机主轴反转以排除过载故障。具体的液压油通路如下：液压马达驱动油泵1输出液压油，流经三位六通电磁换向阀11(左位)和三位四通电磁换向阀10(右位)，反向进入液压马达9，马达在液压油的作用下驱动耙料机主轴反向转动。马达反转时的回油通路与正转时相同。之后，若压力变送器6输出信号恢复正常值，则通过三位四通电磁换向阀10将液压马达9转换至正转位置继续运行。

3、提耙工况：提耙装置与驱动装置采用相对独立的液压回路。当上述2所述的反转工况结束后，若油泵出口压力变送器6输出信号仍高于设定值，则控制系统发出信号，将三位六通电磁换向阀11切换到中位；同时停止液压马达驱动油泵1(此时主轴停止转动)、启动液压缸驱动油泵2，使提耙液压缸8带动耙架向上提升。液压油从液压缸驱动油泵2出口流经三位六通电磁换向阀11(中位)进入液压缸下缸体，将活塞顶升至指定位置。当耙料机提升至指定位置时，提耙限位开关输出信号，驱动三位六通电磁换向阀11动作，同时启动液压马达驱动油泵1恢复液压马达的供油，使设备继续运转。

4、降耙工况：当耙架提升至上限位开关时，提耙工况结束。将三位六通电磁换向阀11切换到右位，此时液压马达驱动油泵1恢复运行、液压缸驱动油泵2停止运行。随着设备运转，淤泥被不断地输送出槽体，耙架由于自重不断下降，同时液压缸内的油品也通过三位六通电磁换向阀11不断回流至油箱。当耙架降至下限位开关时，三位六通电磁换向阀11切换到左位，继续正常运转工况。

5、超压保护：当液压油泵出口压力超过限定值时，电磁溢流阀12动作，液压油将直接回流至油箱17。

6、辅助控制：当油箱温度变送器3监测到油箱17内的油液温度低于设定值时，控制系统将启动油箱电加热器4；当油箱17内的液位低于设定值时，油箱液位开关5输出报警信号提示添加油液。

图2示出了沉降槽耙料机的结构示意图。其中，液压马达9通过回转装置23驱动搅拌轴18旋转；液压缸8的活塞杆通过联轴器18与耙料机主轴相连，用于执行提耙和降耙的动作；拉杆19、搅拌耙20以及副耙22组成了耙料机的清扫总成，用于刮扫及输送槽底淤浆；整个耙料机装置安装在桥架21上。

本发明的沉降槽耙料机液压驱动系统具有如下优点：

1、直接使用低速大扭矩液压马达多点驱动耙料机主轴，取消了现有驱动方案中的主减速装置——摆线针轮减速机，因此避免了由于减速机损坏而导致耙料机的频繁检修。据统计，在耙料机的各部件中，摆线针轮减速机的检修率是最高的。

2、采用三位四通电磁换向阀10实现耙料机的反转，降低了提耙的频率，减少了压耙故障的发生率，使设备运转更加高效、稳定。根据煤化工装置现场运行的情况看来，耙料机的过载并不都是由物料处理量增加引起的，很多情况下是由于料浆粘性大、流动性差而导致的局部物料堆积所造成。这种故障只要耙架能够适当反转一段距离便可以排除，这就减少了设备的提耙次数，提高了设备的运行效率和稳定性。

3、采用不同的油泵为马达和液压缸分别供油，在油泵的出口通过三位六通电磁换向阀11实现油路的转换，这样既有利于控制也避免了能量在节流阀处的浪费。

4、采用三位六通电磁换向阀11及部分辅助元件实现设备运转和提升两种工况的自动切换。

5、耙料机的部分控制任务由液压系统实现，大大简化了设备的控制逻辑，同时考虑到防爆控制柜造价较高，因此可以取消现有驱动模式中的PLC控制模块，由煤气化装置的DCS统一监测并控制设备运行。

6、提耙时先切断液压马达的油路使主轴停止转动，改进了现有方案中在主轴转动同时提升耙架的运行模式。很大程度上减小了提耙过程中传动机构间所产生的附加扭矩，提高了提耙设计方案的可靠性。

7、液压泵站可以安装在距沉降槽较远的地方，适合在有防爆要求的场合使用。

8、整个液压系统是在密闭条件下运行，不受自然环境的影响，可以在多尘的场合使用。

虽然本发明已经结合附图作出了详细的说明，并给出了具体的实施方式，但应当理解，上述说明或具体实施方式仅仅是用于使本领域技术人员更好地理解本发明，而不是用于对本发明的保护范围加以限制。本发明的保护范围应当以权利要求书限定的技术方案为准。

Claims (9)

1.一种沉降槽耙料机液压驱动系统，其包括用于驱动和控制所述沉降槽耙料机运行的液压系统，所述液压系统包括能够驱动沉降槽耙料机正转或反转的第一执行机构和能够提升或下降所述沉降槽耙料机的第二执行机构。

2.根据权利要求1所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述第一执行机构包括用于驱动所述沉降槽耙料机旋转的多点驱动式液压马达(9)。

3.根据权利要求1所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述液压系统还包括能够控制所述液压马达(9)反转的控制机构。

4.根据权利要求3所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述控制机构包括用于控制所述液压马达(9)反转的三位四通电磁换向阀(10)。

5.根据权利要求3所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述控制机构还包括压力变送器(6)，用于检测第一执行机构中液压油的压力，并基于检测到的压力值驱动所述控制机构使沉降槽耙料机反转、提升或停机。

6.根据权利要求1所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述第二执行机构包括用于驱动所述沉降槽耙料机提升或下降的液压缸(8)，并且该液压缸的驱动油泵(2)与所述液压马达(9)的驱动油泵(1)为不同的油泵。

7.根据权利要求1所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述第一执行机构和所述第二执行机构使用三位六通电磁换向阀(11)实现不同工况下的自动切换。

8.根据权利要求1所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述液压系统还包括油箱液位开关(5)，在箱内液位不足时输出报警信号。

9.根据权利要求1所述的沉降槽耙料机液压驱动系统，其特征在于，所述液压系统通过油箱温度变送器(3)控制油箱电加热器(4)和油箱冷却器(16)的启闭，以控制液压油的温度。

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