CN1044797C - 自动吊斗式提升机 - Google Patents
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Abstract
一种L型斗式提升机，包括一垂直布置的套筒，一个连续的牵引装置，上面固定着料斗，还包括一个与套筒相垂直的可活动的斗式提升机支架，它具有一个基本上垂直布置的部分和一个基本上水平布置的部分，该斗式提升机至少具有一个用于张紧和/或平衡牵引装置的水平工作缸和至少一个用于固定斗式提升机支架的垂直工作缸，其中垂直和水平工作缸经压力油管相互连接在一起，该斗式提升机支架在操作中可以以非常大的补偿行程被动适应船舶的移动。
Description
本发明涉及一种L形自动斗式提升机，特别是作为船用卸货机，包括一个连续的牵引装置，上面固定着料斗，还包括一个斗式提升机支架，它具有一个基本上垂直布置的部分和一个基本上水平布置的部分，该斗式提升机至少具有一个用于张紧和/或平衡牵引装置的水平工作缸，和至少一个用于固定斗式提升机支架的垂直工作缸。
以上所述的这种特别是用于轮船卸货的斗式输送机公开在欧洲专利说明书EP0236845A1中。这种输送机具有一个上部可绕垂直轴线转动的部分，其下端装在一个可以摆动的部件上。斗式输送机的两个部分在摆动区的摆出一侧有导轨支撑，在下端经一个导向辊支承，从而能在所谓的深层工作。为了提供卸货能力，可摆出部分的下端有一个可移动的在摆出方向上突出的支架，它与摆动部分的下端相连，可在任何摆动位置上使悬臂维持或调整到水平状态。摆动部分是由两个连杆组成的平行连杆机构，其上部与液压工作缸相连。牵引装置的张紧例如也可以通过液压工作缸组成的张紧装置完成，该装置通过一个控制机构操纵运行。根据斗式输送机的高度和水平悬臂的位置不同，牵引装置的张紧度经过测量，由一个控制回路进行调整。该装置的动作由于有时间延迟，所以可能会造成斗式输送机的损坏。
德国专利说明书4100852A1公开了一种船用卸货机，包括一个基本上可在垂直范围内移动的悬臂，其下端和一个基本沿水平方向布置的部分连在一起。斗式输送机的链条在垂直和水平区间由导向机构引导移动。为了相对于垂直部分将水平部分提升，在垂直部分上还设置了一个升降机构，该输送机的链条长度变化是通过水平部分上的平衡机构补偿的。为此人们使用了一些诸如距离测量器，压力测量器，应变测量电阻等传感器，通过控制或调节回路操纵有关的液压工作缸，实现链条的张紧。
这个系统的缺点是，无法避免新调整状态的测量和反应(链条张紧度的跟踪调节)之间的时间延迟的产生。此外，所使用的控制系统非常复杂而且难以实现。
在轮船卸货中，需要悬臂相对于斗式提升机支架产生垂直和摆动运动，该运动要求提升机支架相对于物料的位置调节要尽可能没有时间延迟。而且还要考虑斗式提升机的挖掘力和牵引装置的张紧力要尽可能保持恒定，以实现最佳的输送效率。
本发明的任务是，改进以上所述的斗式提升机，其提升机支架的运动不需要复杂的技术措施即可和船舶的运动相协调，不会低于或超过所要求的张紧力和挖掘力。
以上任务的解决方案是通过以下特征实现的：垂直和水平工作缸经压力油路相互连接在一起，使得无需主动型控制回路，即可实现与斗式提升机支架的下降相结合的垂直液压工作缸部分驶出以及水平液压工作缸部分相应驶入的动作，相反，也可以实现与斗式提升机支架的上升相结合的垂直液压工作缸部分驶入以及水平液压工作缸部分相应驶出的动作。该方案体现的本发明的优点是，无需进行距离和/或压力测量，调整机构的相应动作是按照被动适应方式进行的。由于合成垂直力使提升机支架对船内的物料产生一个向下的运动，造成垂直工作缸的活塞杆伸出。所必须的纵向平衡通过水平工作缸活塞杆的缩回以及与水平部分连接的工作缸的活塞杆缩回实现。反之，当船舶做上升运动时，垂直工作缸活塞杆被推入，造成液压油将水平工作缸的活塞杆压出。物料和提升机支架之间的牵引装置的张紧力和挖掘力在操作期间可以保持不变。提升机支架自动适应船舶的运动，使斗式提升机实现最佳的输送效率。原则上，以上所述的关于两个独立系统的运动过程相互协调的原理以及相关系统的作用力对任意系统的作用保持恒定的原理，可以有条件地适用，即待控制系统的质量和运动系统的质量相比较非常小，而较大质量的运动具有较小的加速度和延迟。
为了使提升机支架能够自动适应船舶的摆动，应当优先采用的一种结构是，垂直部分和水平部分之间以活节相连，两者可通过至少一个摆动工作缸绕水平轴线摆动。此外，由水平部分摆动的变化补偿链条长度的改变。
牵引装置最好由两根或者若干根连续链条组成。
根据本发明的另一种方案，利用垂直液压工作缸内的一个可关闭的泵，泵送额外的液压介质平衡斗式提升机的自重，或者在斗式提升机支架上作用一个附加的压力。通过该措施可以满足以下三个可能的条件，即斗式提升机支架的自重很大，所以需要施加一个拉力以防止料斗不至于受力过大或者装载过多。如果斗式提升机支架的自重过小，而必须通过垂直工作缸的活塞产生所要求的挖掘压力。
这个泵还可以根据压力的大小而打开和关闭。为了保证当泵关闭或截止时，垂直工作缸内的压力不至于下降，可在泵后装一个止回阀。
垂直液压工作缸的两侧最好设有活塞端点位置阻尼器。阻尼器可以是液压或机械端点阻尼器。例如最好在液压工作缸端部设置碟簧作为机械式端点阻尼器，它既可以装在工作缸内部，也可以装在外部。
在压力油管内设有蓄压器，它们和由活塞所分隔的垂直液压工作缸的空腔和/或水平液压工作缸的空腔和/或摆动工作缸的空腔连通，并向其供油，以实现高度的压力稳定。另一种稳定压力的方法是，设置限压阀，用于保持牵引装置张紧力或料斗挖掘力的恒定。例如当压力低于或高于规定数值的5％时，该限压阀即可截止。
根据本发明的下一个实例，垂直液压工作缸具有一个传感器，用于探测可预置的最大作用力，并起动整个斗式提升机的升程。当达到了最大作用力时，为了给支架卸载，整个提升机将被升起。
另一个问题产生于所谓的“清理”中，这是一个将船底剩余物料收集并输送出来的操作过程。该操作过程只需要较小的挖掘力。在欧洲专利说明书EP 0401406A1中描述的装置上采用了链条下部导向的方式解决此问题。该装置的链条和料斗以自由悬垂链的方式布置，而船舶运动可通过悬垂链的可缩性而补偿。这里的悬挂式链条的垂直运动，虽然不是主动的运动，但是该系统在正常运行时，因平衡船舶运动而施加的挖掘力过小，从而无法使用。此外，悬挂的链条难以驱动和导向，无法采用普通的链条传动机构。本发明则对“清理”工作方式提供了一种简单的方案。即从普通操作方式转换到“清理”操作方式时，采用了一个额外的或者附加的限压阀，它具有可变的不同的特性值，可以使用一个并行回路实现。
为了进行不同水平位置的卸料，还设置了额外的垂直和水平布置的液压工作缸，用于改变斗式提升机支架的卸料，同时还设有维持斗式提升机支架的状态，以及张紧和/或平衡牵引装置的液压工作缸。
下面对照附图所示的实施例对本发明做进一步的说明。
图1和图2表示一个斗式提升机局部的不同视图；
图3、4和5表示液压系统原理图；
图6表示图3所示“清理”工作方式的液压系统的局部视图；
图7表示“清理”工作方式局部液压系统的另一种实例，用于图4和图5所示的回路；
图8表示另一个“清理”工作方式的局部系统；
图9表示卸货方式改变的原理图；
图10和图11表示另一种实施例的侧视图和端面视图；
图12至图14表示图10和图11所示实例的液压系统原理图；
图15至图17表示图12所示“清理”工作方式的液压系统，其结构有所不同。
图1和图2所示的斗式提升机具有一个带滑道的套筒10和一个带有垂直部分70和水平部分11的提升机支架。料斗12由在水平部分11的示意性画出的链条13引导在垂直部分70和套筒10内运行。水平部分11以及垂直部分70内设有作为导向件的链轮14。为了保持提升机支架相对于套筒10的位置，设置了两个垂直液压工作缸15和16，该工作缸一方面支撑在垂直部分70的支座17上，另一方面支撑在套筒10的支座18和19上。为了适应链条长度以及保持张紧力恒定，在水平部分11上设置了液压工作缸20和21，该工作缸一方面支撑在支座22上，另一方面支撑在链轮14上。液压回路见图3至图5所示。
在图10和图11所示的实例中，和图1和图2所示的实例同样的部件，采用相同的编号，其中的提升机在支座18、19以及水平部分11之间还设置有摆动工作缸71和72，使水平部分11可以围绕活节73做相对于垂直部分70的转动。
如图3所示，斗式提升机具有较大的自重。为了尽量平衡该自重，以达到所需要的挖掘力，必须在斗式提升机支架上施加一个拉力，也就是说，垂直工作缸15下部的压力P1必须大于双作用工作缸的上中腔室的压力P0。为此设置了泵23，它可以施加相应的压力。该泵的控制应当在输出压力降到某个规定值，例如0.95P1时接通，而且在压力达到某个规定的数值，例如P1时关闭。在泵的输出口装有止回阀24，其作用是在泵关闭期间防止压力下降。限压阀25,33和34可以防止系统超过或低于压力P0和/或P1。工作缸15和20均在活塞侧由油管26连通。因此可以保证在垂直部分的链条缩短时(当垂直工作缸15内缩时)，通过相应加长水平部分11的长度而抵消。蓄压器27和28可以使液压油的压力基本保持恒定。在活塞201的另一侧的腔室内作用的压力P2=0。
如箭头29所示，支架即便在活塞15完成了平衡行程后也不至过度受力。在达到了相应的作用力后，支承料斗的行程机构获得一个信号，使斗式提升机向上运动，以便为支架卸载。该功能也可以由提升终点开关完成。
在本说明书中使用了以下符号：
Fa 作用力(-Fa1≤Fa≤Fa2)
F0 上部弹簧力
F1 下部弹簧力
FSP 链条张紧力
FC 垂直工作缸活塞杆的受力
FH 料斗的水平挖掘阻力
FV 料斗的挖掘力
W 支架自重
P0,P1,P2油压
A0,A1活塞的压力工作面
图4表示一种选择的液压回路，适用于支架自重需要较大的情况，以施加必要的挖掘力。在这种情况中，压力P0在工作缸15的上部要大于压力P1。泵23相应地位于工作缸的活塞侧，以产生压力P0。阀门32和31如图所示，用于限制管路压力。和图3所示部件具有相同编号的部件参见关于图3的说明。
根据图3和图4所示的管路图，压力P0实际上是由链条张紧力FSP决定的，而图5所示的管路则考虑到斗式提升机具有过小的自重的情况，此时对于实现足够的挖掘力往往是不够的。所以垂直液压工作缸15还需要产生额外的压力，以便和(过小的)支架自重一起合成必要的挖掘力。所需的压力通过泵23的压力P0作用在工作缸15的活塞侧而产生。链条的张紧力产生于工作缸20的活塞两侧作用的液压力P0A0和P2A1之间的压力差，其中的A0,A1代表相应的活塞工作面。阀32,31和35,36的作用是使压力P1和P2仅在压力值P1或P2的上下波动5％。蓄压器37至39的作用是进一步稳定管路内的压力P0,P1和P2。
在图3至图5中给出的液压系统适合于正常的操作。
对于“清理”操作方式需要使用较小的挖掘力。为了满足这一较小的作用力，图3所示管路的压力P1必须放大，通过另一个限压阀48可以产生更高的压力P1。图6表示通过通路切换阀40所实现的相应转换，其中额外的限压阀48将液压系统限制在允许压力上，以便在“清理”操作中保护系统。
以相应的方式还可以将图4和图5中的阀31和32用图7中的分管路代替，即从阀49和50转换到阀51和52，其中要注意条件P0＞P1，不能由于改变P1’的设定而被破坏。
所改变的压力P1’在图4和图5的系统中大于P0的情况，在图8中也得到考虑，其方式是泵23在油路中工作在最高油压下。
在图9所示的斗式提升机支架上，水平部分11的长度可以改变，即液压工作缸42和43可以伸出。为了在卸货变动时，补偿链条的长度，必须设置两个垂直工作缸44和45，该工作缸安装在垂直工作缸15的两侧。附加水平工作缸42和43的活塞腔和附加垂直工作缸44和45的活塞腔之间由管道53和54连通。
本发明所述装置的优点是，斗式提升机支架在操作中可以以非常大的补偿行程被动适应船舶的移动。在运动补偿期间，挖掘力实际上保持不变，使料斗实现最佳的输送效率。链条的张紧力可以进行精确的调整，从而能采用较轻的链条。液压系统无需采用复杂的结构便可根据不同重量的提升机支架改变，即将图3、图4和图5的液压回路结合在一起，通过转换装置工作。所述的液压回路的扩展，可以在全负荷物料挖掘和“清理”操作之间转换。所以能够省掉迄今为止为汇集物料而使用的装载机。
图12所示的管路系统基本对应于图3所示的管路。但是增加了(参见图10和图11)摆动工作缸71,72(压力P3)的作用，所以又设置了一个蓄压器75。工作缸71的工作和工作缸15类似，但区别是其水平部分11围绕活节73摆动时，链条长度的变化相对较小，所以可以通过蓄压器补偿。以相应的方式还有阀76,74，用于限制压力P3的波动最大不超过5％。同样的结构也见于图13和14所示的回路，其中的相同部件的编号和图4与图5中采用的相同。
图15、16和17所示的是所谓“清理”工作方式的实施例。为了达到较小的作用力，必须增加压力P1和P3，这可以通过限压阀48,78和80实现。图15所示的回路采用3个三通阀40,77和79实现转换，而且所有3个附加的限压阀均用于保护液压系统的较高压力P1和P3不至超压。
图16和17所示回路中的阀31,32和74,76的功能也可用相应的方式取代，即从阀49,50和77,79转换到阀51,52和78,80，同时维持图16中P0＞P1和图17中P0＜P1的条件。
Claims (14)
1．L型斗式提升机，特别是作为船用卸货机，包括一个连续的牵引装置(13)，上面固定着料斗(12)，还包括一个斗式提升机支架，它具有一个基本上垂直布置的部分(70)和一个基本上水平布置的部分(11)，该斗式提升机至少具有一个用于张紧和/或平衡牵引装置(13)的水平工作缸(20,21)和至少一个用于固定斗式提升机支架的垂直工作缸(15,16)，本发明的特征是，垂直和水平工作缸(15,16；20,21)经压力油管(26)相互连接在一起，使得无需主动型控制回路，即可实现与斗式提升机支架(11)的下降相结合的垂直液压工作缸部分驶出以及水平液压工作缸部分相应驶入的动作，相反，也可以实现与斗式提升机支架的上升相结合的垂直液压工作缸部分驶入以及水平液压工作缸部分相应驶出的动作。
2．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，垂直部分(70)和水平部分(11)之间以活节(73)相连，两者可通过至少一个摆动工作缸(71,72)绕水平轴线摆动。
3．如权利要求2所述的斗式提升机，其特征是，由水平部分(11)摆动的变化补偿链条长度的改变。
4．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，牵引装置由两根或者若干根连续链条(13)组成。
5．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，利用垂直液压工作缸(15,16)内的一个可关闭的泵(23)，泵送额外的液压介质平衡斗式提升机的自重，或者在斗式提升机支架(11)上作用一个附加的压力(P1)。
6．如权利要求5所述的斗式提升机，其特征是，可关闭的泵(23)后面连接一个止回阀(24)和/或泵(23)根据压力的大小而打开和关闭。
7．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，垂直液压工作缸(15,16)的两侧设有活塞的端点位置阻尼器(46,47)。
8．如权利要求7所述的斗式提升机，其特征是，阻尼器是液压或机械式端点阻尼器，最好在工作缸(15,16)的每一端设置碟簧(46,47)。
9．如权利要求2所述的斗式提升机，其特征是，在压力油管内设有蓄压器(27,28；37,38,39,75)，它们和由活塞所分隔的垂直液压工作缸(15,16)的空腔和/或水平液压工作缸(20,21)的空腔和/或摆动工作缸(71,72)的空腔连通，并向其供油。
10．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，设有限压阀(25,31-36,48,51,52,74,76,78,80)，用于保持压力稳定，即用于牵引装置(13)或料斗挖掘力的纵向平衡。
11．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，垂直液压工作缸(15,16)具有一个传感器，用于探测可预置的最大作用力(29)和/或斗式提升机支架的高度和/或起动整个斗式提升机(11)的升程。
12．如权利要求10所述的斗式提升机，其特征是，为了输送位于地面上的剩余物料(清理)，设置了一个至少切换到额外的或者附加的限压阀(48,51,52,78,80)的转换回路。
13．如权利要求1所述的斗式提升机，其特征是，还有垂直和水平布置的液压工作缸(42-45)，用于改变斗式提升机支架(11)的卸料，同时还维持斗式提升机支架(11)的状态，以及张紧和/或平衡液压工作缸(15,16,20,21)的牵引装置。
14．如权利要求13所述的斗式提升机，其特征是，所述的水平设置的液压工作缸(42,43)的活塞室和附加的垂直工作缸(44,45)的活塞室通过油管(53,54)连通。
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