CN113272067A - 监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于粉碎设备中的液压系统的监控系统，该粉碎设备包含至少一个加压式蓄积器。监控系统包括至少一个压力传感器和控制单元，其中，压力传感器连接至控制单元。压力传感器被设置为测量至少一个蓄积器中的压力，而且其中，控制单元被配置为确定蓄积器中的压力处于预定范围之外，并且其中，控制单元还被配置为对压力调节系统进行控制，该压力调节系统被设置为恢复加压式蓄积器中的压力。

Description

监控系统

技术领域

本发明涉及粉碎装备(comminution equipment)，尤其涉及用于这种装备的液压系统、以及用于这种液压系统的监控系统。

背景技术

当例如破碎(crushing)或磨碎(grinding)岩石、矿石、水泥熟料(cementclinker，水泥溶渣)和其它硬质材料时，会使用辊式破碎机、回旋破碎机、圆锥破碎机以及其它不同类型的破碎机。事实上这些破碎机的共同点在于，它们会采用液压系统来支撑进行实际破碎的部件，并且通常会被设置成在装备中保持合适的破碎间隙且实现所需的破碎力。由于此类装备中存在的力，在例如夹杂金属到达破碎机的情况下，蓄积器通常被用作过载保护部，蓄积器被用来在破碎机中吸收所发生的冲击负载。这种蓄积器通常被分成两个腔室，一个腔室填充有液压液体，而另一个腔室填充有加压气体(诸如氮)。这两个腔室典型地借助囊体(bladder)、活塞或类似物而分开，以使得液压液体通过气体而被加压，但不会混合气体与液体两者。因此，当过载事件(诸如夹杂金属)发生时，蓄积器能够对此进行补偿，并能够避免对装备造成损坏。由于蓄积器必须保持特定压力以按设计发挥作用，并由于随时间过去总会发生泄漏，所以蓄积器的气体腔室需要不时被重新填充。这通常是手动完成的，并且一次一个地重新填充蓄积器。

发明内容

本发明的一个目的是克服或至少减轻与蓄积器的重新填充相关的问题。例如，通常要求员工确定每一个蓄积器中的压力，并基于此信息来决定是否需要进行重新填充。这通常是通过手动并基于员工的主动性来完成的。这造成了此工作有时会被长时间遗忘或推迟的风险，而这又会导致装备中的主要部件(例如圆锥破碎机的附接至缸中的活塞的杆件、主框架或调节环)潜在地发生灾难性故障的风险。

一个特定目的是提供一种用于粉碎设备中的液压系统的监控系统，该粉碎设备包括至少一个加压式蓄积器。该监控系统包括至少一个压力传感器，压力传感器被设置为测量至少一个蓄积器处的压力且连接至控制单元，控制单元被配置为确定蓄积器中的压力是否处于预定范围之外，而且控制单元还被配置为控制压力调节系统，压力调节系统被设置为在需要时恢复蓄积器中的压力。这种结构的优点是，蓄积器中的压力能够被监控并且甚至自动地被重新填充。

根据监控系统的实施例，加压式蓄积器包括容纳液压液体的第一腔室以及容纳加压气体的第二腔室。第一腔室通过液压动力单元(例如泵)来加压，而第二腔室具有储存压力，并且这两个腔室相对于彼此保持压力并处于平衡状态。

根据监控系统的实施例，每个蓄积器的第二腔室连接至加压气体源。

根据监控系统的实施例，控制单元被配置为持续地监控蓄积器中的压力。通过持续地监控第二腔室中的压力，可以实现例如立即地检测到压力降或压力尖峰(spike)并能够采取必要的动作。

根据监控系统的实施例，压力传感器被设置为测量所述第二腔室中的气体压力。与针对液压液体中的压力进行的测量相比，针对气体压力的测量的优点是，能够获得更加可靠和精确的测量。液压液体回路更容易出现突然的尖峰并且没有可用的预读值。在液压系统中始终存在变化，而这并不一定源于夹杂事件(tramp event)。借助本发明的系统，提供了更精确的测量。如果气体腔室中的压力改变，则必定存在夹杂事件，且由此可以避免或至少减少误报。此外，本系统不受或至少较少地受到环境条件(诸如环境温度)的影响。

根据监控系统的实施例，控制单元被配置为确定所述第二腔室中的压力处于预定范围之外。通过限定预设范围(压力应被保持在预设范围该内)，使得蓄积器系统的功能能够被确保，从而能够避免因蓄积器中的压力损失而导致故障。

根据监控系统的实施例，气体包括氮。氮是一种经过充分验证的用于此种应用的气体。

根据监控系统的实施例，控制单元被配置为对压力调节系统进行控制，压力调节系统被设置为恢复所述第二腔室中的压力。通过将控制单元连接至用于第二腔室(亦即包含加压气体的腔室)的重新填充系统，能够实现蓄积器的自动、或至少半自动的重新填充。可以将控制单元配置为，若压力降至预定阈值之下，则自动地重新填充第二腔室中的加压气体。还可将控制单元配置为，当第二腔室中的压力降至预定阈值之下时发出警报或类似信息，以使得员工能够被报警并启动第二腔室的重新填充。

根据监控系统的实施例，每个蓄积器的第二腔室经由歧管连接至加压气体源。歧管允许使用紧凑的阀门单元，借此，所有的蓄积器均可被连接至中央加压气体源，加压气体例如为氮。歧管也可被用来将相应的第二腔室彼此连接，例如用以在多个第二腔室中获得压力平衡。

根据监控系统的实施例，歧管包括螺线管阀(solenoid valve，电磁阀)，这些螺线管阀被设置为受到控制单元的控制。螺线管阀的方便之处在于，其允许以强度相对较弱的信号来控制涉及强力(high force，高力)的多种装置。也可应用其它阀，例如球阀。

根据监控系统的实施例，控制单元被配置为以预定时间间隔确定至少一个蓄积器中的压力。以预定时间间隔来控制压力，消除了员工疏忽或遗忘的风险。

根据监控系统的实施例，控制单元被配置为持续地确定至少一个蓄积器中的压力。持续监控允许实现最高的安全性，并且能够在压力改变发生时立即检测到该压力改变。

根据监控系统的实施例，控制单元被配置为基于来自所述压力传感器的信息确定夹杂事件的发生。

根据本发明的第二方案，提供了一种粉碎设备，其包括根据本文中所述实施例的监控系统。

根据本发明的第三方案，提供了一种监控粉碎设备中的液压系统的方法，该粉碎设备具有根据本文中所述实施例的监控系统，所述方法包括以下步骤：

a：在粉碎设备的液压系统的蓄积器处设置压力传感器；

b：将来自压力传感器的输出传送至控制单元；

c：使用控制单元对压力调节系统进行控制，该压力调节系统被设置为恢复至少一个加压式蓄积器中的压力。

根据本发明的第三方案的实施例，所述方法包括以下步骤：

d：基于上述输出，确定夹杂事件的发生。

根据本发明的第四方案，提供了一种根据本文所述实施例的监控系统的应用。

本发明的其它目的、特征和优点将通过以下详尽的公开、通过所附权利要求以及附图而显现。应注意的是，本发明涉及各个特征的所有可能的组合。

一般地说，除非本文中明确定义，否则权利要求中使用的所有术语均应根据其在本技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则所有对“一(a/an)/该[元件、器件、部件、装置、步骤等等]的引用均应被开放式地解读为指的是所述元件、器件、部件、装置、步骤等等的至少一个实例。

当在本文中使用时，术语“包括”及该术语的各变体并不意在排除其它添加物、部件、整体或步骤。

附图说明

以下将参照附图更详细地说明本发明，附图中：

图1示出了所公开的发明的示意性结构。

具体实施方式

以下将参考附图详细地说明本发明，附图示出本发明的示例性实施例。然而，本发明可通过许多不同方式来实施，并不应被解释为仅限于本文提出的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整地公开，并将本发明的范围充分传达至本领域熟练技术人员。相同的参考符号自始至终指代相同的元件。

图1示出本发明可以被如何组织的示意性结构。在图中示出了三个蓄积器100。蓄积器的数量无关紧要，这是因为不同的破碎装备会需要不同数量的蓄积器100。这些蓄积器是作为破碎装备的液压系统104的一部分被提供的。每个蓄积器包括容纳液压液体的第一腔室102以及容纳加压气体(例如氮)的第二腔室101。这两个腔室例如借助囊体、活塞或隔膜、或者它们的组合而被分隔开。蓄积器被设置为用于补偿和吸收突然并且通常过大的负载突增(load burst)。这类负载突增例如会在所谓“夹杂事件”期间(亦即当不能破碎的物体(例如金属块)进入破碎装备时)发生。当上述物体例如进入圆锥破碎机时，液压系统不得不处理突然和大幅的负载突增。这种负载突增被第二腔室101中的加压气体所吸收，其作用非常像冲击吸收器。液压系统104中的油将被迫使流向第二腔室，从而减少气体可用的体积，并因此增大第二腔室101中的压力。在夹杂事件结束时，第二腔室101中的压力将迫使液压油返回和流出蓄积器，直到实现压力平衡为止。清楚的是，存在一定压力范围(在该压力范围内该系统将按设计工作)，并且若忽视对液压系统中压力的监控会带来高风险，这是因为过低压力会导致例如圆锥破碎机的主要部件发生灾难性故障。因此本发明建议，压力传感器103被安装至每个蓄积器100，例如被安装在每个第二腔室101处，并且这些传感器103连接至控制单元300。此控制单元300进一步连接至阀门装置400，并且还可连接至加压气体源500。压力传感器103向控制单元300提供输出。这种输出可以持续地进行或仅根据控制单元300的请求而间歇地进行。控制单元300还连接至阀门装置400，该阀门装置被设置为将每个第二腔室101连接至加压气体源500。控制单元300评估来自压力传感器103的输出，且确定每个蓄积器中的压力是否处于预定范围内。如果一个或多个第二腔室101中的压力处于预定范围(已确定在该预定范围内装备会按设计工作并满足加诸其上的要求)之外，则控制单元300可自动地致动阀门装置400中的一个或多个阀，以使得所讨论的(一个或多个)第二腔室中的压力能够被恢复。在一个实施例中，阀门装置400可包括歧管或歧管块(manifoldblock，歧管集成块)，其包括所有所需的阀和连接件。被用在这种歧管或歧管块中的阀可包括螺线管阀。螺线管阀的优点在于，其能够利用微弱的信号来控制高压或者特高压(veryhigh pressure)。在一个实施例中，蓄积器100的第二腔室101、阀门装置400以及气体源500可通过永久管道来连接，从而当需要重新填充第二腔室101时，减少或完全免除与将这些部件联接在一起有关的工作。在一个实施例中，控制单元300可具有半自动功能，且借助消息、闪光、声音或任何其它适当方式来警告员工成员：需要进行一个或多个第二腔室101的重新填充。随后员工将执行接下来的步骤并确保其完成。

另外，可以存在布置成与每个第二腔室连接的球阀105、或其它适当类型的阀。这些阀105可被用来隔离各个蓄积器，以例如用于维护、或为了排放或其它目的。这些阀105可被设置在阀门装置400的上游或下游，这取决于阀门装置400是如何被构造的。在任何情况下，阀105应当仅影响指定蓄积器的第二腔室101，而不影响任何其它蓄积器的第二腔室。此外，通过打开所有的阀105并将其连接至螺线管阀，可以产生自动化系统。控制阀106也可被设置在阀门装置400之前，用以确定泄漏点。如果管线(所述管线有时可能很长)中存在断裂，则可以发出警报。可以设置阀107，该阀在发生压力损失时关闭。其它方案也是可设想的并被应用而产生类似结果。

控制单元300也可直接地连接至气体源，以控制对阀门装置400的加压气体供应。这样做是为了进一步增加安全度。在另一实施例中，气体源始终朝向阀门装置400开放，并且只要一个或多个第二腔室的阀被打开，就将进行重新填充。

在本发明的另一实施例中，第二腔室101中的压力传感器可被用来检测夹杂事件。用于检测夹杂事件的当前方案通常采用振动传感器，包括被设置在装备上的加速度计。这些加速度计测量振动水平，并且在这些加速度计的输出中检测夹杂事件。然而，加速度计易于受到所有种类的振动的影响(甚至发自相邻破碎装备的振动的影响)，因此难以高度准确地确定夹杂事件。因此，目前的方案仅是半可靠的(semi-reliable)。本发明代之以在第二腔室101中使用压力传感器103。对第二腔室101中的气体压力的实时且持续的监控将取代利用加速度计来监控系统夹杂。随夹杂事件发生，蓄积器内气体压力中将会出现相应的尖峰。已证明，这样读取将会与工厂内任何其它来源的背景噪声隔离开，这意味着这会是对于夹杂事件的发生和严重程度更精准的测量。收集数据和监控破碎机运行的不断努力将大幅受益于可用数据的准确性的提高。

本领域技术人员会认识到，对本文所述实施例可进行多种修改，而不脱离随附权利要求限定的本发明范围。例如在本文中，圆锥破碎机被用作示例。然而，本发明可应用于其上的装备的类型不重要。在许多类型的装备(例如颚式破碎机、回旋破碎机、高压辊式破碎机、高压磨碎辊)中，情况是相同或至少非常相似的，并且本文所述优点也相应地适用。

Claims (15)

1.监控系统，用于粉碎设备中的液压系统，所述粉碎设备包括至少一个加压式蓄积器，其中，所述加压式蓄积器包括：第一腔室，容纳液压液体；以及第二腔室，容纳加压气体，其中，所述监控系统包括至少一个压力传感器以及控制单元，其中，所述压力传感器连接至所述控制单元，所述压力传感器被设置为测量所述至少一个蓄积器中的压力，并且其中，所述控制单元被配置为确定所述蓄积器中的压力处于预定范围之外，并且其中，所述控制单元还被配置为对压力调节系统进行控制，所述压力调节系统被设置为恢复所述加压式蓄积器中的压力，其中，所述压力传感器被设置为测量所述第二腔室中的气体压力。

2.根据权利要求1所述的监控系统，其中，每个蓄积器的所述第二腔室连接至加压气体源。

3.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所述控制单元被配置为持续地监控所述蓄积器中的压力。

4.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所述控制单元被配置为确定所述第二腔室中的压力处于预定范围之外。

5.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所述气体包括氮。

6.根据权利要求3所述的监控系统，其中，所述控制单元被配置为对压力调节系统进行控制，所述压力调节系统被设置为恢复所述第二腔室中的压力。

7.根据权利要求1所述的监控系统，其中，每个蓄积器的第二腔室经由歧管块连接至加压气体源。

8.根据权利要求7所述的监控系统，其中，所述歧管块包括螺线管阀。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的监控系统，其中，所述控制单元被配置为以预定时间间隔确定所述至少一个蓄积器中的压力。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的监控系统，其中，所述控制单元被配置为持续地确定所述至少一个蓄积器中的压力。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的监控系统，其中，所述控制单元被配置为基于来自所述压力传感器的信息确定夹杂事件的发生。

12.粉碎设备，包括根据权利要求1至11中任一项所述的监控系统。

13.监控粉碎设备中的液压系统的方法，所述粉碎设备具有根据权利要求1至11中任一项所述的监控系统，所述方法包括以下步骤：

a：在所述粉碎设备的液压系统的蓄积器处设置压力传感器；

b：将来自所述压力传感器的输出传送至控制单元；

c：使用所述控制单元对压力调节系统进行控制，所述压力调节系统被设置为恢复所述压力。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：

d：基于所述输出，确定夹杂事件的发生。

15.根据权利要求1至11中任一项所述的监控系统在粉碎设备中的应用。

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