CN105312145B - 无级可变自动行程液压破碎机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无级可变自动行程液压破碎机系统，其通过使用振动传感器检测当凿子破碎诸如基岩的物体时产生的振动频率，能够减小在发生怠速打击的情况下所体现的冲击能量，如果振动频率没有超过预设频率则根据短行程操作，如果振动频率超过预设频率则自动将短行程转换为长行程。破碎机系统包括振动传感器，其配置为检测当凿子破碎岩石时产生的振动；发送器，其设置有振动传感器且配置为发送振动传感器产生的信号；接收器，其配置为接收从发送器发送的信号；以及无级可变自动行程液压破碎机，其由接收器的接收微控制单元(MCU)控制。
Description
技术领域
本发明涉及无级可变自动行程液压破碎机系统，更具体地，涉及通过经由振动传感器检测当凿子破碎诸如基岩的物体时产生的振动频率或数量，能够减小在发生怠速打击的情况下所体现的冲击能量，如果振动频率或数量没有超过预设频率或预设数量则根据短行程操作，如果振动频率或数量超过预设频率或预设数量则自动将短行程转换为长行程。
背景技术
一般来说，液压破碎机用于破碎岩石。这种液压破碎机包括壳体和蓄压器，壳体具有由分配阀控制的往复活塞以及缸膛。当液压破碎机操作时，蓄压器被初步加压至预加载压力，以防止液压破碎机被流体空洞和压力梯度损坏且增加了液压破碎机的性能，并将打击从活塞传递给凿子。从而，提供有活塞动能的凿子尖端破碎岩石。
在岩石由软物质组成的情况下，岩石破碎后剩余的能量施加至液压破碎机的各部件。
因此，施加的动能大于破碎岩石所需要的能量的工序是不期望的，因为由于岩石破碎后剩余的能量而形成高的应力发生在液压破碎机上。由此，为所有的操作情况施加动能的快速改变延长液压破碎机的寿命，同时是用于最佳的材料破碎所需的重要的必要条件。
但是，常规的液压破碎机驱动在所提供的液压压力达到高于或等于蓄压器的预加载压力的水平之前被驱动，或在所提供的液压压力减小到蓄压器的预加载压力以下之后被连续地驱动。即，蓄压器无法精确地操作。具体来说，蓄压器无法吸收不期望的压力梯度，无法防止液压流体中的空洞，无法在活塞的操作行程期间增加流体流。因此，存在冲击机构的某些部分被损坏的严重风险。
为解决此问题，提出了第10-1285062号韩国专利。
前述专利包括具有缸膛11、前工作腔23和后工作腔18的壳体10、连续地连接至前工作腔23的液压流体供应通路26和连接至后工作腔18的排放通路33、在缸膛11中往复导向以将锤打击传递给附接至壳体10的作业器具14的锤活塞12、预加载至一定压力水平的蓄压器27以及用于将后工作腔18交替地连接至排放通路33和供应通路26以由此使锤活塞12往复的分配阀30，其中顺序阀34设置在排放通路33中以将后工作腔18中的压力保持在这样的水平：所产生的向前指向的力将在供应通路26中的压力水平处于蓄压器27的预加载压力水平以下时防止活塞12在缸膛11中向后移动。从而，减小了根据怠速打击的冲击能量。
但是，前述专利仍然具有无法充分地减小根据怠速打击所体现的冲击能量的问题。
现有技术文件
专利文件
[专利文件1]主题为“液压冲击机构”的第10-1285062号韩国专利(2013年7月4日登记)。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种无级可变自动行程液压破碎机系统，其中振动传感器检测当凿子破碎岩石时产生的振动，并将所检测的振动转换为信号，计数器计数与所产生的信号对应的振动的频率或数量，从而根据预定时间内计数的振动的频率或数量，活塞的行程可以自动地从短行程调节为长行程，反之亦然。
为了实现以上目的，根据本发明的方面，提供一种无级可变自动行程液压破碎机系统，其包括振动传感器，该振动传感器配置为检测当凿子破碎岩石时产生的振动；发送器，其设置有振动传感器且配置为发送振动传感器产生的信号；接收器，其配置为接收从发送器发送的信号；以及无级可变自动行程液压破碎机，其由接收器的接收微控制单元(MCU)控制。
如上所述，在根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统中，根据凿子打击的数量，活塞在短行程和长行程之间自由地转换。由此，由于行程的转换，提高了工作效率。
进一步，由于行程在怠速打击的情况下缩短，减小了剩余的冲击能量，并增加了液压破碎机的寿命。
附图说明
本发明的上述以及其他特征将参照附图以及其具体的示例性实施例予以描述，其中：
图1为示意性图示了常规的液压冲击机构的示意图；
图2为根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统的示意性配置的框图；
图3为图2的振动传感器的详细配置的示意图；
图4A和4B图示了图3的振动传感器的工作状态；
图5为用于发送由振动传感器检测到的信号的发送器的配置框图；
图6为用于接收由振动传感器检测到的信号的接收器的配置框图；以及
图7图示了根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统的液压冲击机构。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更详细地描述根据本发明的实施例的无级可变自动行程液压破碎机系统。当已知功能和构造的详细描述确定为不必要地模糊本发明的主题时，该部分将省略。如下文将要描述的技术术语为考虑到其在本发明中的功能而限定的术语，它们可以根据客户、操作者或使用者等的意图或惯例而改变，从而这些术语应基于此说明书的整体内容而限定。
在整个附图中，相同的附图标记用于指示相同的部件。
图2为根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统的示意性配置框图。图3为图2的振动传感器的详细配置的示意图。图4A和4B图示了图3的振动传感器的工作状态。图5为用于发送由振动传感器检测到的信号的发送器的配置框图。图6为用于接收由振动传感器检测到的信号的接收器的配置框图。图7图示了根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统的液压冲击机构。
如图2-7所示，根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统包括振动传感器110，其检测凿子308击碎岩石时产生的振动；发送器100，其设置有振动传感器110并发送由振动传感器110产生的信号；接收器200，其接收由发送器100发送的信号并设置有接收微控制单元(MCU)240；以及无级可变自动行程液压破碎机300，其设置有由接收器200的接收MCU240控制的液压冲击机构。
这里，发送器100由振动传感器110、发送信号处理器120、发送天线130以及发送MCU140组成。发送信号处理器120用于将振动传感器110产生的信号处理成发送信号，发送天线130用于发送由发送信号处理器120处理的发送信号，发送MCU140用于控制发送信号处理器120的操作以及发送天线130的操作。
在以此方式配置的发送器100的操作中，由振动传感器110产生的信号在发送信号处理器120处被处理成发送信号，发送天线130将处理过的发送信号发送至下文将要描述的接收器200。此时，发送MCU140控制发送信号处理器120以及发送天线130的操作。以此方式所控制的情况经由发送天线130发送到接收器200(下文将描述)。发送器100安装在附件上，且通过电池或太阳能电池操作。
进一步，振动传感器110由金属形成的壳体111、形成在壳体111的上端处的突出部112、安装在突出部112下方且给电子元件设置有预定操作点的一对铁磁偏置元件113、覆盖壳体111的上部分的金属盖114、安装在金属盖114下方并调节磁球体117和金属盖114之间的磁场的陶瓷绝缘体115、穿过金属盖114和陶瓷绝缘体115以容置在壳体111中的金属电极116以及与金属电极116接触或分离从而产生信号并具有磁性的磁球体117组成。
当通过凿子308的操作产生振动时，以此方式配置的振动传感器110以如下方式产生信号：通过金属盖114和磁球体117之间的磁场而附接至安装在金属盖114下方的陶瓷绝缘体115的磁球体117通过振动从陶瓷绝缘体115脱离，并与容置在壳体111中的金属电极116接触。也就是，当磁球体117连接至金属电极116时，产生信号。当磁球体117从金属电极116断开连接时，没有信号产生。因此，磁球体117根据由凿子308的操作引起的振动而连接至金属电极116或与金属电极断开连接，从而作用为以一定间隔产生信号的开关。从而，可以测量无级可变自动行程液压破碎机300的活塞302的工作行程的频率或数量。以此方式产生的信号在发送MCU140的控制下经由发送器100的发送信号处理器120通过发送天线130发送到接收器200。
进一步，接收器200由接收天线210、接收信号处理器220、接收控制器230、发光二极管(LED)250、计数器260以及接收MCU240组成。接收天线210接收由发送器100的发送天线130发送的发送信号，接收信号处理器220将接收天线210接收的发送信号处理成接收信号，接收控制器230将由接收信号处理器220处理的信号发送至接收MCU240，发光二极管(LED)250发光以通知无级可变自动行程液压破碎机300的操作者由接收控制器230接收的情况，计数器260计数在接收MCU240控制下的振动传感器110的振动，接收MCU240控制接收天线210、接收信号处理器220、接收控制器230、LED250和计数器260的操作，且控制无级可变自动行程液压破碎机300的液压冲击机构。
在以此方式配置的接收器200中，接收器200的接收天线210接收通过发送器100的发送天线130发送的发送信号，接收信号处理器220将接收到的发送信号处理成接收信号。接收控制器230将处理过的接收信号发送至接收MCU240，接收MCU240使用从LED250所发的光来通知无级可变自动行程液压破碎机300的操作者该情况。从而，操作者意识到工作行程的当前状态。接收器200安装在小室(未示出)，其提供电力并操作。
在下文中，将详细描述无级可变自动行程液压破碎机300的液压冲击机构。
无级可变自动行程液压破碎机300设置有中空的气缸301和活塞302，活塞302容置在气缸301中且在气缸301中轴向往复。活塞302设置有后导向件304和前导向件305，周向凹陷部303使后导向件304和前导向件305彼此分离。指向周向凹陷部303外侧的第一活塞面302a和第二活塞面302b分别限定后气缸腔306和前气缸腔307。这里，第一活塞面302a具有比第二活塞面302b更小的面积。活塞302沿向前行程方向的移动由图7中示出的向下的箭头指示。
振动传感器110安装在气缸301的外部的一侧上。诸如凿子的作业机构位于气缸301的外部且安装在活塞302的端部上。当进行正常操作时，即，当凿子308没有击穿待破碎的岩石时，活塞302呈现典型的冲击位置。
用于活塞302移动转换的控制器包括在控制阀309中可移动的控制柱塞309a。控制柱塞309a设置有小控制柱塞面309b和大控制柱塞面309c。小控制柱塞面309b连续地受到由复位导管310带来的工作压力。工作压力由液压泵311产生。第一活塞面302a还连续地受到由与复位导管310连通的压力导管312带来的工作压力。压力导管312的出口312a设置在气缸301处，使得其总是位于前气缸腔307中。
控制柱塞309a的大控制柱塞面309c通过转换导管313连接至气缸301，使得在正常的操作状态中出口313a通过周向凹陷部303连接至减压回流导管317。
控制阀309的一侧通过控制导管314连接至压力导管312，且控制阀309的另一侧通过回流导管315连接至水箱316。控制阀309连接至减压回流导管317，该减压回流导管317的出口317a通过周向凹陷部303连接至回流导管315。因此，减压回流导管317的出口317a和转换导管313的出口313a远离彼此的距离短于周向凹陷部303的轴向长度。
进一步，控制阀309通过交替压力导管318连接至后气缸腔306。第二活塞面302b适于受到能够通过交替压力导管318提供给后气缸腔306的工作压力。
控制阀309可以呈现两种阀位置。即，第二活塞面302b可以呈现返回行程位置(右侧)和工作行程位置(左侧)，在返回行程位置处，压力经过交替压力导管318和回流导管315减小，在工作行程位置处，工作压力通过压力导管312、连接至压力导管312的控制导管314以及交替压力导管318(左侧)施加到后气缸腔306。由于此操作，活塞302抵抗施加至第一活塞面302a的复位力沿向下的箭头方向引导工作行程。
同时，根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机300包括呈现长行程位置和短行程位置的行程阀319。
行程阀319由通过流量控制阀320施加的压力决定，流量控制阀320诸如在接收MCU240的控制下操作的电磁比例减压(EPPR)阀或电磁阀。
行程阀319的输入侧通过行程控制压力导管321连接至压力导管312，且行程阀319的输出侧通过附加导管322连接至用于控制阀309的转换导管313。
如所示，当流量控制阀320在接收MCU240的控制下打开时，大量的流量通过液压泵311供给至行程阀319，且活塞302在短行程下操作。当流量控制阀320在接收MCU240的控制下闭合时，通过液压泵311供给的流量中断，活塞302在长行程下操作。
这里，附图标记323表示安装在行程阀319的上表面319a的弹簧。弹簧323根据液压压力的变化提供机械复位功能。
现在，将描述前述的根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统的操作。
首先，认为，根据无级可变自动行程液压破碎机300的型号，当安装在小室中的接收器200的接收MCU在预定时间内从振动传感器110接收到预定次数的信号时，例如18次或更少时，将活塞302设定为在短行程下操作。
当凿子208在无级可变自动行程液压破碎机300被激活开始工作后没有击穿待破碎的岩石时，活塞的行程为长，由此附接至安装在附件上的发送器100的振动传感器110产生的信号没有在预定时间内超过预定次数。在发送MCU140的控制下，此情形经由发送信号处理器120通过发送天线130发送至接收器200的接收天线210。通过接收器200的接收天线210接收的情况通过接收信号处理器220以及接收控制器230发送至接收MCU240，接收信号处理器220用于将该情况处理成接收信号，接收控制器230用于将所接收的信号发送至接收MCU240。根据此情况，接收MCU240将信号发送给流量控制阀320，使得流量控制阀320打开，且大量的流量从液压泵311供给至行程阀319并使得行程阀319的下侧加压。从而，由于行程阀319的下侧的面积变得大于行程阀319的上侧的面积，因此行程阀319转换为打开位置(第一位置)，活塞302继续在短行程下操作。
相反，当凿子208在无级可变自动行程液压破碎机300被激活开始工作后击穿待破碎的岩石时，活塞的行程为短，由此从附接至安装在附件上的发送器100的振动传感器110产生的信号在预定时间内超过预定次数。在发送MCU140的控制下，此情形经由发送信号处理器120通过发送天线130发送至接收器200的接收天线210。通过接收器200的接收天线210接收的情况通过接收信号处理器220以及接收控制器230发送至接收MCU240，接收信号处理器220用于将该情况处理成接收信号，接收控制器230用于将所接收的信号发送至接收MCU240。根据此情况，接收MCU240将信号发送给流量控制阀320，使得流量控制阀320闭合，且没有流量从液压泵311供给至行程阀319，且行程阀319的下侧没有加压。从而，由于行程阀319的上侧的面积变得大于行程阀319的下侧的面积，因此，行程阀319转换为闭合位置(第二位置)，活塞302继续在长行程下操作。
如上所述，在根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统中，接收器200的计数器260计数附接至附件的振动传感器110在预定时间内发送的信号。如果所计数的信号没有超过预定数量，则活塞302在短行程下操作。相反，如果所计数的信号超过预定数量，则活塞302在长行程下操作。根据所计数的信号，短行程自动转换至长行程，反之亦然。
在根据本发明的无级可变自动行程液压破碎机系统中，根据凿子打击的数量，活塞在短行程和长行程之间自由地转换。由此，由于行程的转换，提高了工作效率。进一步，由于行程在发生怠速打击的情况下缩短，因此减小了剩余的冲击能量，提高了液压破碎机的寿命。
虽然为说明目的已公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离如在所附权利要求中公开的本发明的范围和主旨的情况下可以做出各种变型、补充和替换。所公开的实施例应该理解并非出于限制目的而是出于描述目的。本发明的范围并非示出在上述说明书中而是在权利要求书中，在与权利要求等同的范围内的所有不同都将并入本发明中。
Claims (4)
1.无级可变自动行程液压破碎机系统，包括：
振动传感器(110)，其配置为检测当凿子(308)破碎岩石时产生的振动，其中当检测到所述振动时所述振动传感器(110)产生信号；
发送器(100)，其设置有所述振动传感器(110)且配置为将所述信号处理成发送信号并发送所述发送信号；
接收器(200)，其配置为接收从所述发送器(100)发送的所述发送信号；以及
无级可变自动行程液压破碎机(300)，其由所述接收器(200)的接收微控制单元(MCU)(240)控制且包括：
气缸(301)；
活塞(302)，其容置在所述气缸(301)中，以在所述气缸(301)中轴向往复，且设置有第一活塞面(302a)、第二活塞面(302b)以及位于所述第一活塞面(302a)和所述第二活塞面(302b)之间的周向凹陷部(303)，第一活塞面(302a)指向为使得所施加的压力沿返回行程方向作用；第二活塞面(302b)指向为使得所施加的压力沿工作行程方向作用；
控制阀(309)，控制柱塞(309a)位于所述控制阀(309)中且所述控制阀(309)设置有用于使所述控制柱塞(309a)移动到返回行程位置的小控制柱塞面(309b)以及用于使所述控制柱塞(309a)移动到工作行程位置的大控制柱塞面(309c)；
压力导管(312)，其通过连接至所述气缸(301)的前气缸腔(307)的第一出口(312a)提供工作压力；
交替压力导管(318)，所述交替压力导管(318)连接所述控制阀(309)和连接至所述气缸(301)的后气缸腔(306)的第二出口；
转换导管(313)，所述转换导管(313)具有连接至所述气缸(301)的第三出口(313a),所述第三出口(313a)位于连接至所述前气缸腔(307)的所述第一出口和连接至所述后气缸腔(306)的所述第二出口之间，并且所述转换导管(313)连接所述大控制柱塞面(309c)和所述第三出口(313a)；
减压回流导管(317)，其通过连接至所述气缸(301)的第四出口(317a)减小压力；
行程阀(319)，所述行程阀(319)的输入侧通过行程控制压力导管(321)连接至与液压泵(311)连接的压力导管(312)，所述行程阀(319)的输出侧通过附加导管(322)连接至用于所述控制阀(309)的转换导管(313)，所述行程阀(319)的下侧通过在所述接收微控制单元(MCU)(240)的控制下操作的流量控制阀(320)连接至液压泵；以及
弹簧(323)，其安装在所述行程阀(319)的上表面(319a)上，以根据液压压力的变化提供机械复位功能，并且
其中当所述流量控制阀(320)在接收微控制单元(MCU)(240)的控制下关闭且所述行程阀(319)断开所述行程控制压力导管(321)和所述附加导管(322)时，所述工作压力通过所述转换导管(313)的所述第三出口(313a)被提供至所述大控制柱塞面(309c)，从而所述活塞以长行程操作，并且
其中当所述流量控制阀(320)在接收微控制单元(MCU)(240)的控制下打开且所述行程阀(319)连接所述行程控制压力导管(321)和所述附加导管(322)时，所述工作压力通过所述行程阀(319)被提供至所述大控制柱塞面(309c)，从而所述活塞以短行程操作。
2.根据权利要求1所述的无级可变自动行程液压破碎机系统，其中所述发送器(100)包括：
所述振动传感器(110)；
发送信号处理器(120)，其用于将所述振动传感器(110)产生的所述信号处理成所述发送信号；
发送天线(130)，其用于发送由所述发送信号处理器(120)处理的所述发送信号；以及
发送MCU(140)，其用于控制所述发送信号处理器(120)的操作以及所述发送天线(130)的操作。
3.根据权利要求1所述的无级可变自动行程液压破碎机系统，其中所述振动传感器(110)包括：
由金属形成的壳体(111)；
形成在所述壳体(111)的上端处的突出部(112)；
安装在所述突出部(112)下方且给电子元件提供预定操作点的一对铁磁偏置元件(113)；
覆盖所述壳体(111)的上部分的金属盖(114)；
安装在所述金属盖(114)下方并调节磁球体(117)和所述金属盖(114)之间的磁场的陶瓷绝缘体(115)；
穿过所述金属盖(114)和所述陶瓷绝缘体(115)以被容置在所述壳体(111)中的金属电极(116)；以及
所述磁球体(117)，当所述磁球体(117)连接至所述金属电极(116)时产生所述信号。
4.根据权利要求1所述的无级可变自动行程液压破碎机系统，其中所述接收器(200)包括：
接收天线(210)，其接收由所述发送器(100)的发送天线(130)发送的所述发送信号；
接收信号处理器(220)，其将所述接收天线(210)接收的所述发送信号处理成接收信号；
接收控制器(230)，其将所述接收信号处理器(220)处理的所述接收信号发送至所述接收微控制单元(MCU)(240)；
发光二极管(LED)(250)，其发光以通知所述无级可变自动行程液压破碎机(300)的操作者由所述接收控制器(230)接收的情况；
计数器(260)，其根据所述接收信号计数在所述接收微控制单元(MCU)(240)的控制下的所述振动传感器(110)的振动的频率或数量；以及
接收微控制单元(MCU)(240)，其控制所述接收天线(210)、所述接收信号处理器(220)、所述接收控制器(230)、所述发光二极管(LED)(250)和所述计数器(260)的操作，且控制所述无级可变自动行程液压破碎机(300)的液压冲击机构。
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