CN114001063A - 一种物料汽爆控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料汽爆控制装置及控制方法，物料汽爆控制装置包括汽爆缸、缸盖以及驱动气缸；汽爆缸上设有缸口，在缸口与缸盖之间设有电磁装置，电磁装置采用电磁控制的方式使缸盖具有锁定状态和解锁状态；锁定状态下，缸盖吸合在缸口处并将缸口密封；解锁状态下，缸盖从缸口释放；驱动气缸为具有多级联动结构的气缸。本发明通过巧妙的增设电磁装置，依靠电磁铁的吸力吸附缸盖使其密封汽爆缸，从而大大降低了对动力缸驱动力的要求；这样使得动力缸单独采用气缸具有可行性，解决了目前汽爆设备关键性的难题。

Description

一种物料汽爆控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及物料提质加工领域，特别涉及一种物料汽爆控制装置及物料汽爆的控制方法。

背景技术

汽爆，即蒸汽爆破，是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。现有的汽爆设备在汽爆时的模式通常为：在汽爆缸内放入待汽爆的物料，并用缸盖密封汽爆缸，将缸内气压加压到设定的压力值时，驱使缸盖瞬间离开缸口实现缸内的压力突然释放，产生热喷放效果，汽爆缸瞬间泄压后完成汽爆；而决定汽爆过程中的关键在于：一是需要足够大的推力确保缸盖能够密封好汽爆缸；二是缸盖离开汽爆缸的速度，速度越快，汽爆效果越好；一般采用动力缸来驱动控制缸盖，缸盖在气爆缸内气压的作用下离开缸口，在汽爆完成以后，缸盖在动力缸的作用下复位。这就导致动力缸需要既有足够大的驱动力以及有良好的泄压能力。

如果动力缸采用气缸时，气缸可以快速泄压达到缸盖瞬间脱离汽爆缸的需求，但是当汽爆缸缸内设定压力较大时，为了能够密封住汽爆缸，则需要气缸配备足够大的驱动力，通常的做法是加长气缸的长度，这样导致气缸托举缸盖封闭缸口时，所需的气缸运动行程长，从而使得气缸在工作时充气过程久，效率低，并且需要来回充气，十分耗能。如果动力缸采用油缸时，油缸能够提供足够的驱动力使缸盖密封汽爆缸；不过需要配用特殊结构的泄压阀，这种特殊结构的泄压阀可以使油缸在泄压时能够带动活塞杆快速驱动缸盖离开汽爆缸，从而达到气缸活塞杆的移动速度；但是这种特殊结构的泄压阀造价成本高且不易维修，很难应用到实际生产中。

从上述可以看出，如果单靠动力缸的作用来控制缸盖密封和缸盖快速脱离汽爆缸，需要动力缸同时满足具有较大的驱动力且能够快速泄压，这种动力缸的造价成本往往较高，很难投入到实际的加工生产中，且结构复杂，不易维修。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中所存在的不足，提供一种结构简单、利用电磁装置作用于缸盖以辅助控制汽爆作业，以及采用多级驱动气缸承接缸盖的物料汽爆控制装置；通过在汽爆缸缸口与缸盖之间设有电磁装置，电磁装置能够提供磁力使缸盖吸合在缸口上以密封汽爆缸，且可以控制磁力的大小使得缸口在不同汽爆环境下都能良好的密封汽爆缸；以及采用电磁控制的方式，使得缸盖从缸口释放时缸盖能够更快的从缸口脱离；在密封缸盖时节省了驱动气缸所需要配置的驱动力，降低了对驱动气缸的动力要求，大大节省成本，解决了目前汽爆设备的关键性难题；且驱动气缸为包括初级气缸和末级气缸的多级气缸，驱动气缸在汽爆作业时对缸盖进行缓冲和泄压，能有效承接飞速运动的缸盖；汽爆完成后，能驱动缸盖使其复位；该装置在保证汽爆效果的同时，使得整体汽爆装置能够投入到实际加工生产中。

继而提供了一种物料汽爆的控制方法，通过该方法使用上述物料汽爆控制装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种物料汽爆控制装置，包括用于汽爆物料的汽爆缸，用于密封汽爆缸的缸盖以及作用于缸盖的驱动气缸；所述的汽爆缸上至少设有一个缸口，在所述的缸口与缸盖之间设有电磁装置，所述的电磁装置采用电磁控制的方式使缸盖具有锁定状态和解锁状态；锁定状态下，缸盖吸合在缸口处并将缸口密封；解锁状态下，缸盖从缸口释放；所述的驱动气缸为具有多级联动结构的气缸，该驱动气缸至少包括一个初级气缸和一个末级气缸，所述的末级气缸直接或间接作用于初级气缸；所述初级气缸内设有与缸盖连接的第一活塞组件，第一活塞组件将初级气缸的内腔体分为相对靠近缸盖的第一腔体与相对远离缸盖的第二腔体，第一腔体、第二腔体内预设的气压配置为在汽爆作业缸盖与缸口间产生相对位移时第一活塞组件避免撞击初级气缸的两端盖；还包括有与初级气缸联动的第二活塞组件，所述的第二活塞组件位于末级气缸内，第二活塞组件将末级气缸的内腔体分为相对靠近缸盖的第三腔体与相对远离缸盖的第四腔体，第四腔体配置为在汽爆作业时泄气使缸盖远离缸口，以及汽爆完成后充气使缸盖朝缸口移动复位。采用电磁装置控制缸盖密封汽爆缸，降低动力缸的动力需求；且动力缸采用多级气缸，能够有效的承接住缸盖。

作为优选，所述的驱动气缸为一嵌套在一起的两级气缸，所述的末级气缸直接作用于初级气缸。采用双级气缸，使驱动气缸既能有好的缓冲泄压能力；又能节省驱动气缸的加工成本。

作为优选，所述的初级气缸的缸筒位于末级气缸内，在初级气缸远离缸盖端的端面上设有第二活塞，所述的初级气缸和第二活塞形成第二活塞组件。使初级气缸既是第一活塞组件的缸筒，又是第二活塞组件的活塞杆，通过能够减小驱动气缸的长度，使驱动气缸的占用空间更小。

作为优选，所述的第一活塞组件包括第一活塞和活塞杆，所述的活塞杆的一端与第一活塞连接，活塞杆的另一端穿出第一腔体与缸盖连接固定。活塞杆与缸盖连接，使得缸盖能直接作用于第一活塞组件，驱动气缸的反应速度更快。

作为优选，在所述的初级气缸上配置有气压调节瓶，所述的气压调节瓶与第一腔体连通，在所述的气压调节瓶和第二腔体内分别预先留有预设压力的气体；使第一腔体内的气体压力、第二腔体内的气体压力两者平衡。通过气压调节瓶使得第一、第二腔体内的气体压力平衡，且汽爆过程中，第一、第二腔体均封闭，使得在缸盖作用下，第一活塞组件在初级气缸内运动以起到缓冲效果。

作为优选，在所述的末级气缸上配置有充气调节瓶，所述充气调节瓶与第四腔体连通，所述的充气调节瓶配置为对第四腔体内进行充气及泄气；且在所述的充气调节瓶内充入并保留有预设压力的气体。充气调节瓶内保留有预设压力的气体，避免泄气后，第二活塞组件与末级气缸撞击。

作为优选，所述的充气调节瓶为一气泵，汽爆作业时，所述的第二活塞组件远离缸口移动使第四腔体内的气体部分排入气泵中；汽爆完成后，气泵将第四腔体排入至其内的气体重新充入至第四腔体内并驱动第二活塞组件反向移动。充气调节瓶采用气泵，结构简单，能有效降低成本。

作为优选，所述的充气调节瓶包括一气压瓶和气泵；所述的气压瓶一端与第四腔体连通，气压瓶的另一端与气泵连通；在气压瓶内充入并保留有预设压力的气体；汽爆作业时，所述的第二活塞组件远离缸口移动使第四腔体内的气体部分排入气压瓶中；汽爆完成后，气泵对气压瓶内充气，将第四腔体排入至气压瓶内的气体重新充入至第四腔体内并驱动第二活塞组件反向移动。

作为优选，所述的充气调节瓶与第四腔体之间设有排气管和进气管，在所述的进气管和排气管上设有进气开关和排气开关；对第四腔体内充气时，所述的进气开关打开，排气开关关闭；对第四腔体内泄气时，所述的进气开关关闭，排气开关打开。通过进气、排气管，能分开控制对第四腔体的泄气与放气过程。

作为优选，汽爆缸及驱动气缸整体竖直设置，汽爆缸的上下两端均设有缸口。只有一端的缸口对物料进行汽爆时，物料都向同一方向汽爆，物料内部存在空隙且相互之间挤压，得到的物料更加粉碎；两端的缸口同时进行汽爆工作时，可以缩短生产时间且得到的物料相对完整。

作为优选，所述的电磁装置包括设置在缸口或者缸盖其中一个上的电磁铁，所述缸盖或者缸口的另一个为金属材质；所述的电磁铁通电使缸盖吸合在缸口上。通过电磁铁通电提供吸力使缸盖密封缸口，缸盖释放时，对电磁铁断电；操作方便、步骤简单。

作为优选，所述的电磁装置包括电磁铁和永磁铁，所述的电磁铁设在缸口或者缸盖其中一个上，所述的永磁铁设置在缸盖或者缸口的另一个；控制电磁铁的磁极方向，电磁铁与永磁铁之间对应产生吸力或者斥力；锁定状态下，电磁铁与永磁铁之间产生吸力；解锁状态下，电磁铁与永磁铁间之间产生斥力。电磁铁与永磁铁具有双重作用，通过电磁铁与永磁铁的吸力使缸盖有效密封汽爆缸；通过电磁铁与永磁铁的斥力使缸盖加速脱离缸口，使汽爆的效果更好。

一种物料汽爆的控制方法，包括准备、引爆、取料和复位四个阶段：

一：准备阶段，将物料放入汽爆缸内，控制电磁装置使缸盖处于锁定状态，缸盖将缸口封闭，对汽爆缸内充入水蒸气至预设压力；

二：引爆阶段，控制电磁装置使缸盖解锁，缸盖从缸口释放，第一活塞组件朝远离缸口端运动且同时作用于初级气缸，使初级气缸朝远离缸口端运动，第二活塞组件跟随初级气缸远离缸口移动；第一活塞组件挤压第二腔体内气体，第二活塞组件挤压第四腔体内气体并将第四腔体内气体部分排出；汽爆完成后，缸盖远离缸口，第一活塞组件回到初始停留位置，第二活塞组件移动至末级气缸内的远离缸口端；

三：取料阶段，将汽爆完成后的物料从汽爆缸内取出，并将新的物料放入至汽爆缸内；

四：复位阶段，对第四腔体内充气，在气压作用下第二活塞组件驱动初级气缸靠近缸口；控制电磁装置作用，使缸盖重新吸附在缸口上。

作为优选，在所述的初级气缸上配置一气压调节瓶，将所述的气压调节瓶与第一腔体连通；在准备阶段时，对所述的气压调节瓶内充气并达到预设压力值后，封闭气压调节瓶；同时从初级气缸的远离缸口端对第二腔体内充气并达到预设压力值后，封闭第二腔体；使第一腔体内的气体压力、第二腔体内的气体压力两者平衡。

作为优选，在所述的末级气缸上配置一充气调节瓶；在准备阶段时，将所述充气调节瓶与第四腔体连通，使得充气调节瓶可以对第四腔体进行充气及泄气；对所述的充气调节瓶内充气并达到预设压力值后，封闭该充气调节瓶。

作为优选，在所述的引爆阶段中，第一活塞组件相对初级气缸朝远离缸盖端运动使第二腔体容积减小，第二腔体内气压增大；第一腔体容积对应增大，第一腔体内气压减小；第一、第二腔体之间的气压差作用于第一活塞组件以减缓第一活塞组件的运动速度，避免第一活塞组件与初级气缸远离缸盖端撞击。

作为优选，当第一活塞组件在初级气缸内的运动行程为最大时，第一、第二腔体内的气压差再次作用于第一活塞组件，使第一活塞组件朝缸口移动复位至初始停留位置。

作为优选，在所述的引爆阶段中，第二活塞组件朝远离缸盖端运动过程中，第四腔体内体积减小，其压力增大；第三腔体内体积增大，第三腔体内形成负压；第三、第四腔体内之间的压力差作用于第二活塞组件以减缓第二活塞组件的运动速度，避免第二活塞与末级气缸的底部撞击。

作为优选，在复位阶段时，当缸盖移动至靠近缸口时，缸盖受到电磁装置的吸力，使得缸盖加速朝缸口移动，第一活塞组件相对初级气缸朝靠近缸口端移动，所述的第一腔体容积减小，第一腔体内气压增大；所述的第二腔体容积增大，第二腔体内气压减小；第一、第二腔体内的压力差作用于第一活塞组件以减缓第一活塞组件的运动速度，避免第一活塞组件与初级气缸靠近缸口端撞击。

采用了上述技术方案的本发明的设计出发点、理念及有益效果是：

本发明提供了一种用于物料汽爆控制装置，相比现有技术而言：

1、通过设置电磁装置，采用电磁控制的方式以使缸盖密封汽爆缸或者缸盖脱离汽爆缸；决定汽爆效果的关键因素之一就是缸盖能否够密封好汽爆缸，通常单独依靠动力缸的作用驱动缸盖密封汽爆缸，则需要动力缸同时具备良好的泄压能力和具有足够大的驱动力，这种动力缸的造价成本昂贵，很难投入到实际的加工生产中，且结构复杂，不易维修；而本发明通过巧妙的增设电磁装置，依靠电磁铁的吸力吸附缸盖使其密封汽爆缸，从而大大降低了对动力缸驱动力的要求；这样使得动力缸单独采用气缸具有可行性，解决了目前汽爆设备关键性的难题；且电磁装置的结构简单，使用寿命长，对成本的需要很低，操作方便快捷。

2、所述电磁装置，可以通过电磁铁与永磁铁之间的斥力，加速缸盖脱离缸口，进一步提高汽爆效果；决定汽爆效果的另一关键在于缸盖离开汽爆缸的速度，速度越快，汽爆效果越好；现有的汽爆设备单靠汽爆缸内汽爆时的气压驱动缸盖快速脱离汽爆缸，而现在在缸口与缸盖之间设有电磁装置，即可配置为电磁铁与永磁铁相互作用的方式；在缸盖密封汽爆缸时，使电磁铁与永磁铁之间产生吸力；在汽爆缸内到达汽爆压力的同时，改变电磁铁的电流方向，使电磁铁与永磁铁之间产生斥力，即缸盖瞬间在汽爆缸内的气压和电磁铁永磁铁间的斥力作用下脱离缸口；使得缸盖离开缸口的速度更快，汽爆效果更好。

3、可以调节电磁铁产生的磁力大小，使得在不同汽爆环境下或者汽爆缸内设定的汽爆压力改变时，缸盖都能在足够强度的磁力作用下吸附在缸口上，良好的密封汽爆缸；改变电磁铁磁力大小的方式也很简单方便，一是缠绕在铁芯上线圈的圈数，二是线圈中电流的强度，三是改变缠绕的线圈与铁芯的距离，四是改变铁芯的大小形状；上述方法都能很容易的实现，且成本都很低，操作可行性都很高。

4、驱动气缸采用双气缸，可以实现快速泄压，能够更好承接缸盖；缸盖快速脱离缸口时，驱动气缸受到的冲击力很大；固设置上、下连接的初级、末级气缸；初级气缸上连接有与第一腔体连通的气压调节瓶，使气压调节瓶和第一腔体内的气压、第二腔体内的气压两者之间达到平衡状态；末级气缸上连有与第二腔体连通的充气调节瓶；初级气缸下端的第二活塞在末级气缸内活动；使得在缸盖快速远离缸口运动时，所述的第一活塞在第一腔体内上、下往返运动起到缓冲调节效果，在第二腔体内气压、气压调节瓶和第一腔体内气压作用下，第一活塞不会与初级气缸上、下缸壁撞击；同时第二活塞将第四腔体内的气体快速排入充气调节瓶中，使第四腔体内快速泄压；且充气调节瓶内留有预设压力的气体使第二活塞不会与末级气缸缸壁撞击；从而使得第一活塞和第二活塞的运动行程能够对缸盖脱离缸口的运动过程起到双重缓冲泄压的作用。

5、为了能得到不同状态的物料，所以在汽爆缸的缸体上下各开设缸口；当需要得到粉碎的物料时，使用单个缸口汽爆；当需要得到较完整的物料时，两个缸口同时汽爆；汽爆后得到的物料形式更丰富。

6、产品成本更低、更加轻质，能够实际加工生产；所述的电磁装置的电磁铁与永磁铁，在市面上很容易买到，且安装方便、质量轻；所述的动力缸为双气缸，所述的充气调节瓶可采用气泵，压力调节瓶可采用压力瓶，以及进排、气管采用高压气管即可，均是市面上很容易买到的相应产品，成本较低；使得整套汽爆设备下来，造价较低，可应用到实际加工生产中。

附图说明

图1为本发明在实施例1中该物料汽爆控制装置的立体结构示意图；

图2为本发明在实施例1中该物料汽爆控制装置的另一角度立体结构示意图；

图3为本发明在实施例1中汽爆前缸盖与汽爆缸密封时的正面立体结构示意图；

图4为本发明在实施例1中汽爆前缸盖与汽爆缸密封时的正面剖视图；

图5为本发明在实施例1中汽爆后缸盖脱离汽爆缸的立体结构示意图；

图6为本发明在实施例1中起爆后缸盖脱离汽爆缸的正面剖视图；

图7为本发明在实施例1中汽爆缸与驱动气缸的立体结构示意图；

图8为本发明在实施例1中驱动气缸的立体结构示意图；

图9为本发明在实施例1中驱动气缸汽爆前的剖视图；

图10为本发明在实施例1中驱动气缸汽爆后的剖视图；

图11为本发明在实施例2中汽爆缸与驱动气缸的立体结构示意图；

图12为本发明在实施例2中驱动气缸的立体结构示意图；

图13为本发明在实施例3中物料汽爆控制装置的正面立体结构示意图。

各附图标记为：汽爆缸1；缸盖2；驱动气缸3；缸口4；水蒸气入口5；电磁装置6；电磁铁6a；永磁铁6b；缸盖连接围板7；初级气缸8；末级气缸9；第一活塞组件10；第一活塞11；活塞杆12；第一腔体13a；第二腔体13b；第二活塞14；第二活塞组件15；第三腔体16a；第四腔体16b；第一气管17；气压调节瓶18；充气调节瓶19；第二气管20；气嘴21；气孔22；销钉23；第二气管20；进气管25；进气开关25a；排气管26；排气开关26a；物料容器27；气压瓶28；气泵29。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，术语“至少一个”指一个或一个以上，除非另有明确的限定。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的具体实施方式如下：

实施例1：如图1-10所示,本发明首先提供了一种物料汽爆控制装置，包括用于汽爆物料的汽爆缸1，用于密封汽爆缸1或打开汽爆缸1的缸盖2，以及作用于缸盖2的驱动气缸3；物料可以是煤炭或者其它需要进行汽爆提质的物料。

如图1-6所示，所述的汽爆缸1竖直设置且汽爆缸1的缸体为圆筒状，在汽爆缸1的上、下两端均开设有缸口4，所述缸盖2连接在缸口4上；所述的缸盖2配置为既能封闭汽爆缸1，又能瞬间从缸口4释放，具体的说：在准备汽爆时，将物料放入汽爆缸1内，在汽爆缸3上设有水蒸气入口5，水蒸气通过水蒸气入口4充入至汽爆缸3内直至缸内达到预爆气压(1MPa-10MPa)，此时需要让缸盖2良好的封闭缸口4，使汽爆缸1内形成用于汽爆的密闭空间；当汽爆缸3内气压达到预爆气压时，关闭水蒸气入口4；此时，需要缸盖2快速脱离缸口4，使汽爆缸1内快速泄压。即，缸盖2具有锁定状态和解锁状态；锁定状态下，缸盖2密封缸口4；解锁状态下，缸盖2从缸口4释放。

如图1、2、7所示，为了能够控制缸盖2在锁定状态与解锁状态下的自由切换，在所述的缸口4与缸盖2之间设置有电磁装置6，所述的电磁装置6采用电磁控制的方式作用于缸盖2，具体是指：在所述的汽爆缸1的缸口4处具有向四周延伸形成的缸盖连接围板7，缸盖2与汽爆缸1密封时，所述的缸盖连接围板7与缸盖2紧密贴合；所述的电磁装置6包括耐高温的电磁铁6a和永磁铁6b，如图7所示，所述的电磁铁6a设在缸盖连接围板7上，且电磁铁6a均匀的围绕在缸盖连接围板7远离缸盖2的端面上；所述的永磁铁6b预埋在缸盖2的对应位置上。所述的电磁铁6a与永磁铁6b均具有两个磁极，所述的电磁铁6a的磁极通过随电流方向的改变而变化；所述的电磁铁6a与永磁铁6b配置为：在锁定状态下，接通电磁铁使电磁铁6a与永磁铁6b之间产生吸力，缸盖2牢牢吸附在缸口4上以密封汽爆缸1；解锁状态下，改变电磁铁6b的电流方向，电磁铁6a与永磁铁6b之间产生斥力，使缸盖2在斥力和汽爆缸1内气压的作用下，从缸口4释放，快速脱离缸口4运动。通过所述的电磁装置6，既能使缸盖2良好的密封缸口4，又能使缸盖2快速脱离缸口4；从而不需要单靠驱动气缸3提供足够大的推力来密封缸口4，节省了驱动气缸3所需要配置的驱动力，降低了对动力缸的要求，解决了目前汽爆设备的关键性难题。

并且，在汽爆缸1的上下两端各均设有缸口4，通过单个缸口4汽爆或者两个缸口4同时汽爆，能够得到不同状态的物料；具体是指：只有一端的缸口对物料进行汽爆时，物料都向同一方向汽爆，物料内部存在空隙且相互之间挤压，得到的物料更加粉碎；两端的缸口同时进行汽爆工作时，可以缩短生产时间且得到的物料相对完整。在汽爆缸1内设有用于放置物料的物料容器27，所述的物料容器27是从下端的缸口5取出的，所以需要得到粉碎的物料时，在下端的缸口4上进行汽爆；当需要得到较完整的物料时，使上、下两个缸口4同时汽爆。

如图1-6所示，所述的驱动气缸3分别竖直设置在汽爆缸1的上、下两端，且驱动气缸3分别与上、下两端的缸盖2连接；驱动气缸3作用于缸盖2以够承接飞速脱离缸口4运动的缸盖2并使缸盖2离开缸口5至足够的距离，以及汽爆工作完成后推动缸盖2复位。具体的说：所述的驱动气缸3为一两级气缸，包括上、下嵌套在一起的初级气缸8和末级气缸9；所述的初级气缸8内设有与缸盖2连接的第一活塞组件10，第一活塞组件10在初级气缸8内运动，所述的第一活塞组件10包括第一活塞11和活塞杆12，初级气缸8内被第一活塞11分为第一腔体13a和第二腔体13b；所述第一腔体13a靠近端盖，所述的活塞杆12一端与第一活塞11连接固定，活塞杆12的另一端穿出第一腔体13a与缸盖2连接固定。所述的初级气缸8远离缸盖2的一端的缸筒位于末级气缸9内，且在该端部设有第二活塞14，所述的初级气缸8及第二活塞14形成第二活塞组件15，第二活塞组件15在末级气缸9内运动；且所述的末级气缸9内被第二活塞14分成第三腔体16a和第四腔体16b，所述的第三腔体16a靠近初级气缸8。

如图7-10所示，在所述的初级气缸8上配置有气压调节瓶18，所述的气压调节瓶与第一腔体13a连通，气压调节瓶18为一内部可充气并使内部气压达到预设压力的气压瓶；气压调节瓶18与第一腔体13a之间通过第一气管17连通，所述的第一气管17为耐高压的高压气管；在所述的气压调节瓶18上具有气嘴21，通过该气嘴21对气压调节瓶18和第一腔体13a内充气并达到预设压力值后，封闭该气嘴21；所述的第二活塞14上具有一与第二腔体13b连通的气孔22，通过该气孔22对第二腔体13b内充气并达到预设压力值后，通过一销钉23密封该气孔22。使得在初始位置下，如图4、9所示，第一活塞11处于初级气缸8内的上、下缸壁之间；且气压调节瓶18加第一腔体13a内的气体压力、第二腔体13b内的气体压力两者平衡，使得在缸盖2脱离汽爆缸1或者吸附在汽爆缸1的运动过程中，第一活塞11均不会与初级气缸8内的缸壁撞击；具体的说：当缸盖2快速脱离缸口4时，在汽爆缸1内的气体压力、电磁铁6a与永磁铁6b之间的斥力以及缸盖2自身重力作用下，第一活塞11、第二活塞14在初级、末级气缸8、9内快速远离缸口4移动；其中第一腔体13a随之体积增大，第一腔体13a与气压调节瓶18内的气体压力下降，第二腔体13b内对应体积减小，其内气体压力增大；使得第一腔体13a加气压调节瓶18内的气体压力与第二腔体13b内的气体压力形成压力差，能够对第一活塞11提供一个与其运动方向相反的牵引力，缓解第一活塞11的运动速度，避免第一活塞11撞击到初级气缸8远离缸口4的缸壁上；同理，当缸盖2复位密封汽爆缸1时，缸盖2受到电磁铁6a的吸力加速移动，第一活塞11相对初级气缸8朝缸口4方向移动，第二腔体13b内减压，第一腔体内增压，能够作用于第一活塞11，避免第一活塞11撞击到上缸壁28。从而使得第一活塞11在初级气缸8内的运动行程能够有效对缸盖2快速脱离缸口4的运动进行第一重缓冲泄压。

在所述的末级气缸9上则配置有充气调节瓶19，所述的充气调节瓶19与第四腔体16b之间连通，充气调节瓶19既能对第四腔体16b内泄气以使第二活塞14快速远离缸口4移动；还能使汽爆完成后，对第四腔体16b内充气以使第二活塞14朝缸口4端移动至复位。具体是指：所述的充气调节瓶19为一气泵，其内部具有预留设定压力气体的腔室；在充气调节瓶19与第四腔体16b之间通过第二气管20连通，所述的第二气管20为高压气管；第二气管20的一端与第四腔体16b连接后，第二气管20的另一端分支出一进气管24和一排气管25分别与充气调节瓶19连通，且在进气管24和排气管25上对应设有进气开关24a和排气开关25a。汽爆作业时，当改变电磁铁6a的电流方向使缸盖2解锁快速脱离缸口4的同时，关闭进气开关24a，打开排气开关25a；此时，所述的初级气缸8受到压力推动第二活塞14快速远离缸口4移动；第二活塞14将第四腔体16b内的部分气体快速推入至充气调节瓶18内，第四腔体16b内瞬间泄压；此时，第三腔体16a体积随之增大，第三腔体16a内形成负压，能够作用于第二活塞14,以降低第二活塞14的运动速度；且由于在充气调节瓶18内预先留有设定压力的气体，使得第四腔体16b内的气体进入充气调节瓶19后，充气调节瓶18内的气压能够避免第二活塞14在完成泄压后与末级气缸9的底部撞击。第二活塞14在末级气缸9内的运动行程能够有效对缸盖2快速脱离缸口4的的运动进行第二重缓冲泄压。从而通过第一活塞组件10、第二活塞组件15的双行程、双缓冲，使得驱动气缸3在快速对缸盖2泄压的同时，能够有效承接住缸盖2的冲击。

当汽爆完成后，驱动气缸3再次作用于缸盖2使其复位，此时，关闭排气开关26a，打开进气开关25a，使充气调节瓶19将第四腔体16b排入至其内的气体重新充入至第四腔体16b内，驱动初级气缸8朝缸口4移动；再次改变电磁铁6a的电流方向，使得电磁铁6a与永磁铁6b产生吸力，当初级气缸8移动至缸盖2靠近缸口4时，在吸力作用下，缸盖2吸附在缸口4上以密封汽爆缸1，缸盖2再次处于锁定状态。

本发明继而提供了一种物料汽爆的控制方法，使用所述的物料汽爆控制装置，该装置汽爆过程包括准备、引爆、取料和复位四个阶段：

准备阶段，将物料放入汽爆缸1内，接通电磁铁6a使电磁铁6a与永磁铁6之间产生吸力使缸盖2密封汽爆缸1，将所述的气压调节瓶18与第一腔体13a连通，对所述的气压调节瓶18和第二腔体13b内充气并达到预设压力值后，封闭气压调节瓶18和第二腔体13b；将所述的充气调节瓶19与第四腔体16b连通，将所述的进气开关、排气开关25a、26a关闭，对充气调节瓶19内预先充入预设压力的气体后将其封闭；将水蒸气通过水蒸气入口4输入至汽爆缸1内直至缸内达到预爆气压(1MPa-10MPa)。

引爆阶段，改变电磁铁6a的电流方向，使得电磁铁6a与永磁铁6b之间产生斥力，同时将所述的排气开关26s打开，缸盖2在缸内气压和斥力的作用下瞬间朝远离缸口4端运动；驱动气缸3对缸盖2进行快速缓冲泄压，第一活塞组件10朝远离缸口4端运动且同时作用于初级气缸8，使初级气缸8朝远离缸口端运动，第二活塞组件15跟随初级气缸8远离缸口4移动；第一活塞组件10挤压第二腔体13b内气体，第二活塞组件15挤压第四腔体16b内气体并将第四腔体16b内气体部分排出。在此过程中，第一活塞组件10相对初级气缸8朝远离缸口4端运动使第二腔体13b容积减小，第二腔体13b内气压增大；第一腔体13a容积对应增大，第一腔体13a内气压减小；第一、第二腔体13a、13b之间的气压差作用于第一活塞组件10以减缓第一活塞组件10的运动速度，避免第一活塞组件10与初级气缸8远离缸口4端撞击；且当第一活塞组件10在初级气缸8内的运动行程为最大时，第一、第二腔体13a、13b内的气压差再次作用于第一活塞组件10，使第一活塞组件10朝缸口移动复位至初始停留位置。第二活塞组件15朝远离缸口4端运动过程中，第四腔体16b内体积减小，其压力增大；第三腔体16a内体积增大，第三腔体16a内形成负压；第三、第四腔体内16a、16b之间的压力差作用于第二活塞组件15以减缓第二活塞组件15的运动速度，避免第二活塞14与末级气缸9的底部撞击。

使得最终汽爆完成后，缸盖2远离缸口4，第一活塞组件10位于初始停留位置，第二活塞组件15移动至末级气缸9内的远离缸口4端；

取料阶段，将汽爆完成后的物料从汽爆缸1内取出，并将新的物料放入至汽爆缸内；

复位阶段，将所述的排气开关26a关闭，进气开关25a打开；充气调节瓶对第四腔体16b内进行充气加压，驱动第二活塞组件15朝缸口4移动；再次改变电磁铁6a电流方向，使电磁铁6a与缸盖2之间产生吸力，缸盖2运动至靠近缸口4时，缸盖2在吸力作用下再次密封汽爆缸1。在此过程中，当缸盖2移动至靠近缸口5时，缸盖2受到较大的吸力，使得缸盖2加速朝缸口4移动，第一活塞组件10相对初级气缸8加速朝靠近缸口4端移动；所述的第一腔体13a容积减小，第一腔体13a内气压增大；所述的第二腔体13b容积增大，第二腔体13b内气压减小；第一、第二腔体内13a、13b的压力差作用于第一活塞组件10以减缓第一活塞组件10朝缸口4的移动速度，避免第一活塞组件10与初级气缸8的靠近缸口端撞击。

实施例2：如图13所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述的充气调节瓶19包括一气压瓶28和气泵29，所述的气泵29与气压瓶28连通，气泵29对气压瓶28进行充气、泄气；所述的气压瓶28与第四腔体16b连通；气泵29对气压瓶28内冲入并保留预设压力的气体；汽爆作业时，第二活塞14将第四腔体16b内的部分气体快速推入至气压瓶28内，第四腔体16b内瞬间泄压；且由于气压瓶28内留有设定压力的气体，使得第四腔体16b内的气体进入充气调节瓶19后，充气调节瓶18内的气压能够避免第二活塞14在完成泄压后与末级气缸9的底部撞击。当汽爆完成后，使气泵29对气压瓶28内充气，使充气调节瓶19将第四腔体16b排入至其内的气体重新充入至第四腔体16b内，驱动初级气缸8朝缸口4移动；且在缸盖2再次锁定后，使气压瓶28内气压再次回到设定值。

实施例3：如图11、12所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述的电磁装置6只包括耐高温的电磁铁6a，所述的电磁铁6a设在缸盖连接围板7上，且电磁铁6a均匀的围绕在缸盖连接围板7远离缸盖2的端面上；所述缸盖2材质为金属材质；缸盖2具有锁定状态和解锁状态，锁定状态下，通过接通电磁铁6a，使得缸盖2吸附在缸口上4；解锁状态下，断开电磁铁6a，电磁铁6a不再作用于缸盖2；缸盖2在汽爆缸1内气压作用下，快速脱离缸口4。

Claims (19)

1.一种物料汽爆控制装置，其特征在于：包括用于汽爆物料的汽爆缸，用于密封汽爆缸的缸盖以及作用于缸盖的驱动气缸；所述的汽爆缸上至少设有一个缸口，在所述的缸口与缸盖之间设有电磁装置，所述的电磁装置采用电磁控制的方式使缸盖具有锁定状态和解锁状态；锁定状态下，缸盖吸合在缸口处并将缸口密封；解锁状态下，缸盖从缸口释放；所述的驱动气缸为具有多级联动结构的气缸，该驱动气缸至少包括一个初级气缸和一个末级气缸，所述的末级气缸直接或间接作用于初级气缸；所述初级气缸内设有与缸盖连接的第一活塞组件，第一活塞组件将初级气缸的内腔体分为相对靠近缸盖的第一腔体与相对远离缸盖的第二腔体，第一腔体、第二腔体内预设的气压配置为在汽爆作业缸盖与缸口间产生相对位移时第一活塞组件避免撞击初级气缸的两端盖；还包括有与初级气缸联动的第二活塞组件，所述的第二活塞组件位于末级气缸内，第二活塞组件将末级气缸的内腔体分为相对靠近缸盖的第三腔体与相对远离缸盖的第四腔体，第四腔体配置为在汽爆作业时泄气使缸盖远离缸口，以及汽爆完成后充气使缸盖朝缸口移动复位。

2.根据权利要求1所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的驱动气缸为一嵌套在一起的两级气缸，所述的末级气缸直接作用于初级气缸。

3.根据权利要求2所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的初级气缸的缸筒位于末级气缸内，在初级气缸远离缸盖端的端面上设有第二活塞，所述的初级气缸和第二活塞形成第二活塞组件。

4.根据权利要求1所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的第一活塞组件包括第一活塞和活塞杆，所述的活塞杆的一端与第一活塞连接，活塞杆的另一端穿出第一腔体与缸盖连接固定。

5.根据权利要求1所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：在所述的初级气缸上配置有气压调节瓶，所述的气压调节瓶与第一腔体连通，在所述的气压调节瓶和第二腔体内分别预先留有预设压力的气体；使第一腔体内的气体压力、第二腔体内的气体压力两者平衡。

6.根据权利要求1述的物料汽爆控制装置，其特征在于：在所述的末级气缸上配置有充气调节瓶，所述充气调节瓶与第四腔体连通，所述的充气调节瓶配置为对第四腔体内进行充气及泄气；且在所述的充气调节瓶内充入并保留有预设压力的气体。

7.根据权利要求6述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的充气调节瓶为一气泵，汽爆作业时，所述的第二活塞组件远离缸口移动使第四腔体内的气体部分排入气泵中；汽爆完成后，气泵将第四腔体排入至其内的气体重新充入至第四腔体内并驱动第二活塞组件反向移动。

8.根据权利要求6述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的充气调节瓶包括一气压瓶和气泵；所述的气压瓶一端与第四腔体连通，气压瓶的另一端与气泵连通；在气压瓶内充入并保留有预设压力的气体；汽爆作业时，所述的第二活塞组件远离缸口移动使第四腔体内的气体部分排入气压瓶中；汽爆完成后，气泵对气压瓶内充气，将第四腔体排入至气压瓶内的气体重新充入至第四腔体内并驱动第二活塞组件反向移动。

9.根据权利要求6述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的充气调节瓶与第四腔体之间设有排气管和进气管，在所述的进气管和排气管上设有进气开关和排气开关；对第四腔体内充气时，所述的进气开关打开，排气开关关闭；对第四腔体内泄气时，所述的进气开关关闭，排气开关打开。

10.根据权利要求1所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：汽爆缸及驱动气缸整体竖直设置，汽爆缸的上下两端均设有缸口。

11.根据权利要求1所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的电磁装置包括设置在缸口或者缸盖其中一个上的电磁铁，所述缸盖或者缸口的另一个为金属材质；所述的电磁铁通电使缸盖吸合在缸口上。

12.根据权利要求1所述的物料汽爆控制装置，其特征在于：所述的电磁装置包括电磁铁和永磁铁，所述的电磁铁设在缸口或者缸盖其中一个上，所述的永磁铁设置在缸盖或者缸口的另一个；控制电磁铁的磁极方向，电磁铁与永磁铁之间对应产生吸力或者斥力；锁定状态下，电磁铁与永磁铁之间产生吸力；解锁状态下，电磁铁与永磁铁间之间产生斥力。

13.一种物料汽爆的控制方法，其特征在于：包括准备、引爆、取料和复位四个阶段：

一：准备阶段，将物料放入汽爆缸内，控制电磁装置使缸盖处于锁定状态，缸盖将缸口封闭，对汽爆缸内充入水蒸气至预设压力；

二：引爆阶段，控制电磁装置使缸盖解锁，缸盖从缸口释放，第一活塞组件朝远离缸口端运动且同时作用于初级气缸，使初级气缸朝远离缸口端运动，第二活塞组件跟随初级气缸远离缸口移动；第一活塞组件挤压第二腔体内气体，第二活塞组件挤压第四腔体内气体并将第四腔体内气体部分排出；汽爆完成后，缸盖远离缸口，第一活塞组件回到初始停留位置，第二活塞组件移动至末级气缸内的远离缸口端；

三：取料阶段，将汽爆完成后的物料从汽爆缸内取出，并将新的物料放入至汽爆缸内；

四：复位阶段，对第四腔体内充气，在气压作用下第二活塞组件驱动初级气缸靠近缸口；控制电磁装置作用，使缸盖重新吸附在缸口上。

14.根据权利要求13所述的物料汽爆的控制方法，其特征在于：在所述的初级气缸上配置一气压调节瓶，将所述的气压调节瓶与第一腔体连通；在准备阶段时，对所述的气压调节瓶内充气并达到预设压力值后，封闭气压调节瓶；同时从初级气缸的远离缸口端对第二腔体内充气并达到预设压力值后，封闭第二腔体；使第一腔体内的气体压力、第二腔体内的气体压力两者平衡。

15.根据权利要求13所述的物料汽爆的控制方法，其特征在于：在所述的末级气缸上配置一充气调节瓶；在准备阶段时，将所述充气调节瓶与第四腔体连通，使得充气调节瓶可以对第四腔体进行充气及泄气；对所述的充气调节瓶内充气并达到预设压力值后，封闭该充气调节瓶。

16.根据权利要求13所述的物料汽爆的控制方法，其特征在于：在所述的引爆阶段中，第一活塞组件相对初级气缸朝远离缸口端运动使第二腔体容积减小，第二腔体内气压增大；第一腔体容积对应增大，第一腔体内气压减小；第一、第二腔体之间的气压差作用于第一活塞组件以减缓第一活塞组件的运动速度，避免第一活塞组件与初级气缸远离缸口端撞击。

17.根据权利要求16所述的物料汽爆的控制方法，其特征在于：当第一活塞组件在初级气缸内的运动行程为最大时，第一、第二腔体内的气压差再次作用于第一活塞组件，使第一活塞组件朝缸口移动复位至初始停留位置。

18.根据权利要求13所述的物料汽爆的控制方法，其特征在于：在所述的引爆阶段中，第二活塞组件朝远离缸口端运动过程中，第四腔体内体积减小，其压力增大；第三腔体内体积增大，第三腔体内形成负压；第三、第四腔体内之间的压力差作用于第二活塞组件以减缓第二活塞组件的运动速度，避免第二活塞与末级气缸的底部撞击。

19.根据权利要求13所述的物料汽爆的控制方法，其特征在于：在复位阶段时，当缸盖移动至靠近缸口时，缸盖受到电磁装置的吸力，使得缸盖加速朝缸口移动，第一活塞组件相对初级气缸朝靠近缸口端移动，所述的第一腔体容积减小，第一腔体内气压增大；所述的第二腔体容积增大，第二腔体内气压减小；第一、第二腔体内的压力差作用于第一活塞组件以减缓第一活塞组件的运动速度，避免第一活塞组件与初级气缸靠近缸口端撞击。

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