CN113814026B - 智能控温型液压破碎锤 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能控温型液压破碎锤，其在现有的破碎锤结构基础上增加了冷却换热系统，其主要由储液模块、温度采集模块和液氮存储模块构成，通过判断采集到的液压介质的温度信息可对温度升至标准限值以上的液压介质进行及时的温控处理，温度超过限定值，主控制器即控制液氮存储模块输出液氮，液氮通入储液模块中的液氮管路中对工作过程中温度激增的液压介质进行高效热疏散，保证液压介质的温度控制在合理范围内，避免对液压环境产生诸多不利影响，进而可保证各组件正常稳定运行。

Description

智能控温型液压破碎锤

技术领域

本发明属于工程机械制造技术领域，具体涉及一种智能控温型液压破碎锤。

背景技术

液压破碎锤是于上世纪60 年代发展起来的新型液压冲击机械，以液压泵为动力源，油液压力为动力，活塞往复运动输出冲击机械，利用高速运动冲击凿岩钎杆进行矿石、混凝土等固体的破碎作业，在工程领域与采矿界得到了较为广泛的应用。中国专利CN208363167 U公开了一种现有技术中常用的液压破碎锤结构，其主要包括壳体、前缸体、中缸体、后缸体，所述中缸体内滑动连接有活塞，前缸体内设有钎杆，后缸体内构成有氮气室，中缸体上设有蓄能器，中缸体内设有换向阀总成，中缸体上开设有和换向阀总成连通的进油孔和出油孔，该液压破碎锤的结构合理简单，实用性强，成本低，活塞活动稳定。

但是，值得注意的一点是，工作模式下的液压破碎锤长时间处于高速、高压、高强度的冲击状态，液压破碎锤在工作过程中由于高压、高冲击形成的热量，只依靠挖掘机本身自带的液压冷却系统进行降温散热难以得到彻底有效地解决；随着工作时间的延长，液压油的温度会在短时间内快速升高，但是液压传动中油液温度一般应保持在30℃-50℃范围内，最高不应超过60℃，否则将对液压环境产生许多不良影响，具体表现在以下几个方面：

（1）油温升高使油的粘度降低，元件及系统内油的泄漏量将增多，会使油泵容积效率降低，还会使节流孔或阀口油流量增大，使工作组件的运动速度发生变化，影响工作的稳定性，降低工作精度；

（2）油的粘度降低，相对运动表面间的油膜将变薄，这会增加液压元件的机械磨损；

（3）油温升高使油液的氧化加快，导致油液变质，降低油液的使用寿命；

（4）油温升高使设备发生热变形，影响加工精度，液压元件热变形后，配合间隙减小，增加磨损，甚至于产生卡滞，使动作失灵；

（5）使密封装置加快老化变质（现有破碎锤的密封材料的耐热性为90℃），丧失密封性能。

以上这些情况均会大大缩短液压破碎锤的使用寿命，因此，有必要对现有的液压破碎锤进行进一步的改进以解决工作过程中液压油温过高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能控温型液压破碎锤，可对工作过程中温度激增的液压介质的温度进行实时监测，一旦超过限定值可利用液氮对其进行快速降温，保证液压介质的温度被控制在合理范围内，避免对液压环境产生诸多不利影响。

本发明公开的技术方案如下：一种智能控温型液压破碎锤，包括外壳、前缸体、中缸体和后缸体，前缸体、中缸体和后缸体设在外壳内部，中缸体内滑动连接有活塞杆，前缸体内设有凿岩钎杆，前缸体、中缸体及后缸体通过螺栓贯穿连接，后缸体内设有氮气室，在中缸体内设有前、后油腔，在中缸体上还设有换向阀以及连通换向阀和前、后油腔的进油孔道和出油孔道，换向阀包括置于中缸体内的阀槽、阀芯、阀套及阀盖，阀芯置于阀槽内且和阀槽滑动连接，阀套套于阀芯外，阀盖密封阀槽；在换向阀与液压系统之间的连接管路上设有冷却换热系统，其包括储液模块、温度采集模块和液氮存储模块；储液模块一端的介质出口和介质进口分别与液压系统的进油口和出油口连接、另一端上的油液出口和油液进口与换向阀上相应的接口进行连接，在储液模块的介质进、出口处分别设有温度传感器，温度传感器与温度采集模块电性连接以实时采集储液模块中液压介质的温度信息，温度采集模块与主控制器电性连接；液氮存储模块通过控制阀组件与储液模块中的液氮管路相连通，控制阀组件与主控制器电性连接；任一温度传感器监测到液压介质的温度超过系统设定最高限值时，温度信息反馈到主控制器，主控制器操控控制阀组件打开，液氮存储模块中的液氮通过管道流至储液模块中的液氮管路中。

进一步地，在液氮管路末端设有自动排气阀。

进一步地，液氮存储模块中设有液氮缺液监测模块，液氮缺液监测模块与主控制器电性连接，主控制器连接有故障报警模块，液氮缺液监测模块监测到液氮存储模块中的液氮液面低于设定值时，即将缺液信息反馈至主控制器，主控制器控制故障报警模块显示相应的故障代码，并通过蜂鸣器进行报警。

进一步地，在氮气室上设有氮气压力监测模块，氮气压力监测模块与主控制器电性连接，氮气压力监测模块监测到氮气室中的氮气压力低于最低下限值后，将压力信息反馈至主控制器，主控制器控制故障报警模块显示故障代码，并通过蜂鸣器进行报警。

进一步地，在中缸体外设有蓄能器连通前油腔。

进一步地，液氮管路呈螺旋盘绕状。

进一步地，在前缸体的注脂口外设有自动加注润滑脂系统，所述自动加注润滑脂系统包括润滑脂存储模块和添加执行模块，添加执行模块与主控制器相连，润滑脂存储模块的出脂口与前缸体上的注脂口间通过出脂通道连通，添加执行模块设在出脂通道中，主控制器控制添加执行模块定时执行加脂操作。

进一步地，所述自动加注润滑脂系统包括脂容量监测模块，脂容量监测模块与主控制器相连，脂容量监测模块设在润滑脂存储模块中，当润滑脂存储模块中的润滑脂液面低于设定值时，脂容量监测模块将信息传递给主控制器，主控制器控制故障报警模块显示故障代码并通过蜂鸣器进行警示。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1.本申请公开的智能控温型液压破碎锤在现有的破碎锤结构基础上增加了冷却换热系统，其主要由储液模块、温度采集模块和液氮存储模块构成，通过判断采集到的温度信息可对温度升至标准限值上的液压介质进行及时处理，主控制器控制液氮存储模块输出液氮，液氮通入储液模块中的液氮管路中对工作过程中温度激增的液压介质进行高效热疏散，进而可保证各组件正常稳定运行；

2.本申请通过设计自动加注润滑脂系统可实现润滑脂的定时添加操作，相比于人工手动添加的方式而言，不仅便捷性有明显提升，且可避免漏加忘加的情况发生，保证凿岩钎杆工作过程的流畅性，有助于保障破碎锤的使用寿命；

3.本申请公开的自动加注润滑脂系统中包括脂容量监测模块，其可用于监测润滑脂存储模块中的脂容量，当润滑脂含量低于设定值时，主控制器会及时做出警示，提示操作人员添加润滑脂，避免出现润滑脂缺乏影响凿岩钎杆使用灵活性的问题；

4.本申请通过在氮气室上设置氮气压力监测模块，可保证氮气室中的氮气不会出现低于设计压力的情况，工作人员可在收到警示信息时及时补充氮气，可保证工作过程中液压破碎锤的工作效率不会出现明显下降的情况。

附图说明

图1是实施例一公开的智能控温型液压破碎锤的外部结构示意图；

图2是实施例一公开的智能控温型液压破碎锤的内部结构示意图；

图3是实施例二公开的智能控温型液压破碎锤的内部结构示意图；

其中，1-外壳，2-前缸体，3-中缸体，4-后缸体，5-活塞杆，6-凿岩钎杆，7-氮气室，8-换向阀，9-液压系统，10-储液模块，11-温度采集模块，12-液氮存储模块，13-温度传感器，14-主控制器，15-控制阀组件，16-液氮管路，17-自动排气阀，18-液氮缺液监测模块，19-故障报警模块，20-蜂鸣器，21-蓄能器，22-氮气压力监测模块，23-自动加注润滑脂系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例一

本实施例公开一种智能控温型液压破碎锤，液压破碎锤包括外壳1、前缸体2、中缸体3和后缸体4，外壳1用于与工程车的动臂连接，前缸体2、中缸体3和后缸体4设在外壳1内部，中缸体3内滑动连接有活塞杆5，前缸体2内设有凿岩钎杆6，前缸体2、中缸体3及后缸体4通过螺栓贯穿连接，后缸体4内设有氮气室7，在中缸体3内设有前、后油腔，在中缸体3上还设有换向阀8以及连通换向阀8和前、后油腔的进油孔道和出油孔道，换向阀8包括置于中缸体3内的阀槽、阀芯、阀套及阀盖，阀芯置于阀槽内且和阀槽滑动连接，阀套套于阀芯外，阀盖密封阀槽。

为增强防尘密封效果，在活塞杆5前部从前向后依次设有防尘密封圈、主密封圈和储能密封圈，在活塞杆5的后部从前向后依次设有活塞密封保持器、STEP密封圈和气密封圈。

使用时，外壳1和工程车的动臂连接，换向阀8和高压供油源即液压系统9连接，后油腔充油时，油压作用在活塞杆5的后段，在氮气室7内压缩氮气的共同作用下，活塞杆5前移撞击凿岩钎杆6，当前油腔充油时，活塞杆5则复位，同时压缩氮气，活塞杆5往复动作，使凿岩钎杆6进行破碎工作。

活塞杆5在做往复锤击运动时，产生大量的能量，一部分能量通过凿岩钎杆6传递至需破碎的岩体，一部分能量通过活塞杆5转化为热能；换向阀8中的阀芯、阀盖在作业过程中经历反复摩擦也产生热量；与此同时，活塞杆5在压缩、释放液压介质的过程中也会产生大量的热能。运行过程中，各部分结构产生的热量一部分进入液压系统中现有的冷却设备中进行冷却，一部分通过中缸体3向空气中传播，但是实际使用时发现，仅依靠这两种途径进行热疏散的效果是有限的，伴随着工作时间的延长，所积聚的热量激增，液压介质的温度还是一直在逐步升高，最终将导致各部件出现故障，具体表现在活塞杆5前端的各密封圈失效导致前端液压介质泄漏、活塞杆5后端的密封结构也因为温度过高产生密封失效现象，导致氮气室7与中缸体3因密封失效而出现气液混合现象，最终致使设备产生故障；换向阀8的阀芯、阀盖由于高温的影响导致阀芯产生形变，进而出现工作卡顿、频率不稳定、拉伤等现象严重，还有一些其他不利影响在此不一一列明。

为了对液压介质进行有效降温，在换向阀8与液压系统9之间的连接管路上增设有冷却换热系统，所述冷却换热系统包括储液模块10、温度采集模块11和液氮存储模块12，储液模块10一端的介质出口和介质进口分别通过管路与液压系统9的进油口和出油口连接、另一端上的介质出口和介质进口通过管路与换向阀8上相应的接口进行连接，在储液模块10的油液出口和油液进口处分别设置有温度传感器13，温度传感器13与温度采集模块11电性连接，温度采集模块11与主控制器14电性连接，液氮存储模块12通过控制阀组件15与储液模块10中的液氮管路16相连通，控制阀组件15与主控制器14电性连接。

通过温度传感器13获取储液模块10中液压介质的实时温度，并将温度信息反馈至温度采集模块11，温度采集模块11将温度信息整理后反馈至主控制器14，由主控制器14对获取的温度信息进行判断，当任一温度传感器13监测到油液介质温度超过系统设定温度范围最高限值时，由主控制器14操控控制阀组件15打开，使得液氮存储模块12中的液氮能通过管道流至液氮管路16中给储液模块10提供液体氮气以降低液压油温度，液氮管路16选用导热性能好的材料制成，一旦液压介质的温度达到标准范围内，则由主控制器14控制控制阀组件15闭合以停止向储液模块10中提供冷却介质。

为增大液氮与储液模块10中高温液压介质的接触面积，液氮管路16呈螺旋盘绕状。

流入液氮管路16中的液氮在热传导过程中吸收大量热量而变成气态的氮气，体积膨胀需要及时放气才能保证使用安全，因此，在液氮管路16末端设有自动排气阀。

使用过程中，液氮存储模块12中的液氮处于消耗状态，如不及时补充更换将影响设备的正常运行，因此，液氮存储模块12中还设有液氮缺液监测模块18，具体可以是在液氮存储模块12中设置一个液面传感器，液氮缺液监测模块18与主控制器14电性连接，主控制器14还连接有故障报警模块19，故障报警模块19具体可以是一个故障报警显示屏，液面传感器监测到液氮存储模块12中的液氮液面低于设定值时，即将缺液信息反馈至主控制器14，主控制器14控制故障报警显示屏显示相应的故障代码，并通过蜂鸣器20提醒工作人员及时更换液氮。当然液氮缺液监测模块18和故障报警模块19的实现形式不限于以上列举到的情况，其他能够实现相同功能的装置均可等同适用。

本实施例中，在中缸体3外设有蓄能器21连通前油腔，在前油腔的充放油过程中可以蓄能，使活塞杆5的动作的能效更高。

工作时，氮气室7中的氮气或多或少会出现损耗，一旦氮气室7中的氮气低于设计压力时，液压破碎锤的工作效率会明显下降，为了能实时监测氮气室7中的氮气压力，本实施例中在氮气室上设有氮气压力监测模块22，氮气压力监测模块22与主控制器电性连接，该模块可通过气体压力传感器实现，当氮气压力监测模块22监测到氮气室7中的氮气压力低于标准值最低下限值后，将压力信息反馈至主控制器14，主控制器14控制故障报警模块19显示故障代码，并通过蜂鸣器20提醒操作人员及时充注氮气，保证设备稳定运行，消除故障后，工作人员可通过故障报警显示屏上的一键还原功能键消除故障报警信息。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，在现有系统结构的基础上还增设了自动加注润滑脂系统23。

正常情况下，液压破碎锤在工作时，需要定期向前缸体2和凿岩钎杆6之间加注润滑脂以却确保前缸体2及凿岩钎杆6之间的润滑性，传统的加注方法为人工定期从注脂口加注润滑脂，该方法不仅不便捷，靠人工手动添加还存在遗忘漏加的情况，是否能在规定时间内准时添加不能保证，缺少润滑脂会导致前缸体2和凿岩钎杆6之间磨损过大，降低钎杆和破碎锤的整体使用寿命，因此，本实施例中增设了自动加注润滑脂系统23。

所述自动加注润滑脂系统23包括润滑脂存储模块、脂容量监测模块和添加执行模块，脂容量监测模块和添加执行模块均与主控制器相连，润滑脂存储模块用于存储润滑脂，润滑脂存储模块的出脂口与前缸体2上的注脂口间通过出脂通道连通。

添加执行模块设在出脂通道中，主控制器14控制添加执行模块定时执行加脂操作，具体地，添加执行模块可以是在出脂通道内设置一个电子单向阀，由主控制器14控制阀门的定时开启以向前缸体2中添加润滑脂。当然，添加执行模块的具体实现形式是不做限制的，只要能实现定时加样功能即可，本实施例中只是以电子单向阀为例进行执行过程的具体说明。

脂容量监测模块具体可以是通过在润滑脂存储模块中设置润滑脂液面传感器来实现，将润滑脂液面传感器设在润滑脂存储模块中用于监测脂容量，当润滑脂液面低于设定值时，脂容量监测模块将信息传递给主控制器14，主控制器14控制故障报警模块19显示故障代码并通过蜂鸣器20进行警示，提示操作人员添加润滑脂，润滑脂添加完成后操作人员可点击故障报警显示屏上的一键还原功能键消除故障报警信息。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能控温型液压破碎锤，包括外壳、前缸体、中缸体和后缸体，前缸体、中缸体和后缸体设在外壳内部，中缸体内滑动连接有活塞杆，前缸体内设有凿岩钎杆，前缸体、中缸体及后缸体通过螺栓贯穿连接，后缸体内设有氮气室，在中缸体内设有前、后油腔，在中缸体上还设有换向阀以及连通换向阀和前、后油腔的进油孔道和出油孔道，换向阀包括置于中缸体内的阀槽、阀芯、阀套及阀盖，阀芯置于阀槽内且和阀槽滑动连接，阀套套于阀芯外，阀盖密封阀槽；

其特征在于，

在换向阀与液压系统之间的连接管路上设有冷却换热系统，其包括储液模块、温度采集模块和液氮存储模块；

储液模块一端的介质出口和介质进口分别与液压系统的进油口和出油口连接、另一端上的油液出口和油液进口与换向阀上相应的接口进行连接，在储液模块的介质进、出口处分别设有温度传感器，温度传感器与温度采集模块电性连接以实时采集储液模块中液压介质的温度信息，温度采集模块与主控制器电性连接；

液氮存储模块通过控制阀组件与储液模块中的液氮管路相连通，控制阀组件与主控制器电性连接；

任一温度传感器监测到液压介质温度超过系统设定最高限值时，信息反馈到主控制器，主控制器操控控制阀组件打开，液氮存储模块中的液氮通过管道流至储液模块中的液氮管路中；

在氮气室上设有氮气压力监测模块，氮气压力监测模块与主控制器电性连接，氮气压力监测模块监测到氮气室中的氮气压力低于最低下限值后，将压力信息反馈至主控制器，主控制器控制故障报警模块显示故障代码，并通过蜂鸣器进行报警；

在液氮管路末端设有自动排气阀； 液氮存储模块中设有液氮缺液监测模块，液氮缺液监测模块与主控制器电性连接，主控制器连接有故障报警模块，液氮缺液监测模块监测到液氮存储模块中的液氮液面低于设定值时，即将缺液信息反馈至主控制器，主控制器控制故障报警模块显示相应的故障代码，并通过蜂鸣器进行报警；

液氮管路呈螺旋盘绕状。

2.如权利要求1所述的一种智能控温型液压破碎锤，其特征在于，在中缸体外设有蓄能器连通前油腔。

3.如权利要求1所述的一种智能控温型液压破碎锤，其特征在于，在前缸体的注脂口外设有自动加注润滑脂系统，所述自动加注润滑脂系统包括润滑脂存储模块和添加执行模块，添加执行模块与主控制器相连，润滑脂存储模块的出脂口与前缸体上的注脂口间通过出脂通道连通，添加执行模块设在出脂通道中，主控制器控制添加执行模块定时执行加脂操作。

4.如权利要求3所述的一种智能控温型液压破碎锤，其特征在于，所述自动加注润滑脂系统包括脂容量监测模块，脂容量监测模块与主控制器相连，脂容量监测模块设在润滑脂存储模块中，当润滑脂存储模块中的润滑脂液面低于设定值时，脂容量监测模块将信息传递给主控制器，主控制器控制故障报警模块显示故障代码并通过蜂鸣器进行警示。

Images