专利名称：破碎机中压力变化的削弱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种破碎机系统，该破碎机系统包括第一破碎表面和第二破碎表面， 这两个破碎表面能操作用于破碎这两个破碎表面之间的材料，该破碎系统还包括液压系 统，该液压系统能操作用于通过借助于连接到所述第一破碎表面的液压缸调节第一破碎表 面的位置来调节第一破碎表面与第二破碎表面之间的间隙。本发明还涉及一种破碎第一破碎表面与第二破碎表面之间的材料的方法。
背景技术：
在许多应用中，使用破碎机来破碎诸如岩石、矿石等的硬材料。一种类型的破碎机 是回转破碎机，其具有能被驱动而在固定的破碎壳体内旋转的破碎头。要供入岩石块的破 碎室形成在破碎罩与所述破碎壳体之间，该破碎罩由破碎头支撑。破碎室的宽度(通常称 为破碎机的间隙或设定)可通过液压装置来调节。在破碎岩石、矿石等的过程中，破碎机受 到较大的载荷变化。这样的载荷变化引起破碎机的磨损，包括金属疲劳，且可能减小破碎机 的寿命。GB 1 517 963公开了一种具有液压缸或气缸以防止过载情形的回转破碎机。一压 力缓冲件能操作用于适应液压系统中突然的重载荷变化。该压力缓冲件连接到液压系统， 且通过限制点设置在缸与压力缓冲件之间。尽管GB 1 517 963的压力缓冲件能操作用于减小突然的重载荷变化的负面效 果，但是它对于减小在破碎机中引起疲劳失效的正常载荷变化没有效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小疲劳失效的危险的破碎机系统。本发明的另一目的是提供一种能增加载荷而不减小破碎机的寿命的破碎机系统。这些目的通过如下一种破碎机系统来实现，该破碎机系统包括第一破碎表面和第 二破碎表面，这两个破碎表面能操作用于破碎两个破碎表面之间的材料，该破碎机系统还 包括液压系统，该液压系统能操作用于通过借助于连接到所述第一破碎表面的液压缸调节 第一破碎表面的位置来调节第一破碎表面与第二破碎表面之间的间隙，该破碎机系统的特 征在于，所述液压系统还包括蓄能器，该蓄能器通过液压液体管连接到所述液压缸，且该蓄 能器包括液压液体隔室和与液压液体隔室隔开的气体隔室，该蓄能器在预加载压力下被预 加载，当液压液体隔室为空的时，该预加载压力为气体隔室的压力，该预加载压力比液压缸 的平均操作压力低至少0. 3MPa，使得蓄能器是起作用的，且在破碎机系统操作的过程中液 压缸的液压压力中出现的变化被削弱。该破碎机系统的优点是，破碎机系统上的疲劳应力能被明显减小，这是因为蓄能 器(在破碎机系统的正常操作过程中与液压缸液压接触)能操作用于削弱几乎所有载荷变 化，使得破碎机系统上的载荷，特别是液压系统中的压力相比于现有技术的破碎机系统来 说变化小得多。
根据本发明的一个实施例，蓄能器的预加载压力比液压缸的平均操作压力小 0. 至IMPa。已发现这样的预加载压力提供破碎机系统上的载荷的有效削弱，而不会不 利地影响破碎机中材料的破碎。根据本发明的一个实施例，蓄能器的固有振荡频率Oa满足以下条件coa > 10*2 π *fr其中，f；是偏心装置的每秒转数，该偏心装置能操作用于使第一破碎表面和第二 破碎表面中的至少一个旋转。该实施例的优点是蓄能器的响应非常快，使得其能响应非常 快速的载荷变化。根据本发明的一个实施例，如沿液压液体路径所看到的液压缸与蓄能器之间的距 离L满足以下条件L < = v/ (20*fr)其中，ν是液压液体中的声速，而f；是偏心装置的每秒转数，该偏心装置能操作用 于使第一破碎表面和第二破碎表面中的至少一个旋转。该实施例的优点是，蓄能器对载荷 变化的响应没有被长时间延迟以便这些载荷的改变影响到蓄能器。根据本发明的一个实施例，包括蓄能器和由液压缸承载的质量的系统的固有频率 ωη满足以下条件ω η > 4 π *fr其中，f；是偏心装置的每秒转数，偏心装置能操作用于使第一破碎表面和第二破 碎表面中的至少一个旋转。该实施例的优点是避免了压力变化的削弱中有关共振的问题。根据一个实施例，破碎机系统包括控制设备，控制设备能操作用于根据液压缸的 实际的平均操作压力来控制蓄能器的预加载压力。该实施例的优点是预加载压力能改变成 适合于破碎机的实际的操作条件。本发明的又一目的是提供一种破碎材料的方法，通过该方法能减小破碎机上的疲 劳应力。该目的通过一种破碎第一破碎表面和第二破碎表面之间的材料的方法来实现，一 液压系统能操作用于通过借助于连接到所述第一破碎表面的液压缸调节第一破碎表面的 位置来调节第一破碎表面与第二破碎表面之间的间隙，该方法的特征在于，液压缸的液压 压力中出现的变化通过蓄能器来削弱，蓄能器通过液压液体与所述液压缸接触，且该蓄能 器包括液压液体隔室和与液压液体隔室隔开的气体隔室，蓄能器在预加载压力下被预加 载，当液压液体隔室为空的时，预加载压力为气体隔室的压力，预加载压力比液压缸的平均 操作压力低至少0. 3MPa。该方法的优点是影响破碎机的载荷变化通过蓄能器得到削弱。由于此，破碎机的 寿命能得到提高，并且/或者破碎机能在较高的平均操作压力下操作。本发明的这些和其他目的将从权利要求和下面说明的实施例中是明显的，且参照 权利要求和下面说明的实施例来阐述。
下面更详细地且参考附图来说明本发明。图1是示意性侧视图且示出了破碎机系统。
图加-d是示出现有技术的液压压力及其分量的曲线图。图3是示意性侧视图且示出蓄能器。图如是曲线图且示出当利用高的预加载压力操作蓄能器时实现的压力曲线。图4b是曲线图且示出当利用合适的预加载压力操作蓄能器时实现的压力曲线。图fe是曲线图且示出蓄能器的气体的体积与压力之间的关系。图恥是曲线图且示出蓄能器的固有振荡频率过低时的情形。图5c是曲线图且示出蓄能器的固有振荡频率合适时的情形。图6是示意性侧视图且示出由蓄能器和液压缸所携带的重量之间的相互作用形 成的系统。图7a是曲线图且示出包括所述重量和蓄能器的系统的固有频率过低时的情形。图7b是曲线图且示出包括所述重量和蓄能器的系统的固有频率合适时的情形。
具体实施例方式图1显示了破碎机系统1。破碎机系统1包括回转破碎机2，该回转破碎机2本身 在现有技术中是已知的，例如参见GB 1 517 963。回转破碎机2包括破碎头4，该破碎头4 支撑形成在破碎罩6上的第一破碎表面，且被固定到竖直轴8。固定到竖直轴8的破碎头4 可通过连接到轴8的下部的液压缸10在竖直方向上移动。液压缸10使得它能够调节形成 在破碎罩6和形成在固定的破碎壳体14上的第二破碎表面之间的间隙12的宽度，该固定 的破碎壳体14包围破碎罩6。破碎机系统1还包括液压系统16。液压系统16包括泵18，泵18能操作用于通过 管20将液压液体泵送到液压缸10或从液压缸10泵送液压液体。特别是在回转破碎机2 变得过载时的情形下，放泄阀22能操作用于从液压缸10快速地倾倒液压液体。放泄阀22 能操作用于将液压液体倾倒到槽M中，槽M也用作泵18的泵池。液压系统16还包括蓄 能器沈，该蓄能器沈将在下文进行更详细的说明。破碎机系统1还包括控制系统28。控制系统28包括控制设备30，该控制设备30 能操作用于接收指示回转破碎机2的操作的各种信号。因此，控制设备30能操作用于从位 置传感器32接收信号，该位置传感器32指示竖直轴8的当前的竖直位置。由该信号能计 算出间隙12的宽度。而且，控制设备30能操作用于从压力传感器34接收信号，其指示了 液压缸10的液压压力。基于来自压力传感器34的信号，控制设备30能计算出回转破碎机 2的实际的平均操作压力和峰值压力。控制设备30还能从功率传感器36接收信号，该功率 传感器36能操作用于测量从电动机38提供给回转破碎机2的功率，电动机38能操作用于 使得竖直轴8能以实际已知的方式旋转。竖直轴8的旋转运动通过电动机38驱动偏心装 置39来实现，该偏心装置39以实际已知的方式围绕竖直轴8设置，且这在图1中示意地示 出。功率传感器36也能将指示偏心装置39的每秒转数(单位1/s或Hz) fr的信号发送到 控制设备30。控制设备30能操作用于例如以开/关方式或以比例方式控制泵18的操作，使得 泵18将产生竖直轴8的期望的竖直位置和间隙12的期望宽度的液压液体的量提供到液压 缸10。控制设备30也能操作用于控制放泄阀22的打开。高压力峰值，例如由进入间隙12 的颠簸引起的峰值通过控制设备30给放泄阀22发送达到需要立即打开的程度的信号来处理。
因而，在破碎机系统1中，液压压力的长期变化(例如，1秒以及更多的时间间隔内 出现的变化)通过控制设备30控制泵18来处理。由例如颠簸引起的高的且突然的压力峰 值通过控制设备30控制放泄阀22来处理。图加示意性地示出根据现有技术的教导的当操作与回转破碎机2类似的回转破 碎机时由类似于传感器34的压力传感器测量的液压液体压力。图加的曲线图的Y轴代表 压力P (单位帕斯卡)，而曲线图的X轴代表时间(单位秒)。图加的曲线图中示出的总 时间间隔约1秒。当分析图加的压力曲线时，发现其包括三个分量。图2b示出压力的第一分量，即平均操作压力。高的平均操作压力表示回转破碎 机的有效操作，意味着较高的岩石尺寸减小比率，且为此，期望保持尽可能高的平均操作压 力。在平均操作压力之上，其他不想要的分量被叠加，这将参考图2c和图2d示出。图2c示出压力的第二分量，S卩能被称为同步或正弦分量的分量。正弦分量由竖 直轴的回转运动引起，从而引起具有与竖直轴的回转频率相同的频率的正弦分量。因此，正 弦分量的周期与使竖直轴旋转的偏置装置的一圈相一致。正弦分量主要由供入破碎机的材 料的不均勻分布、破碎罩和/或破碎壳体的几何偏心等引起。例如，如果待破碎的大部分材 料被供入间隙的一侧，则压力将具有及时对应于由于竖直轴的旋转运动而间隙在所述一侧 具有最窄宽度的时刻的峰值。图2c中T表示的正弦分量的峰值对应于回转破碎机的最高 压力水平，且在回转破碎机上引起最高载荷。控制现有技术回转破碎机的操作的控制设备 能操作用于控制与泵18类似的液压泵，以提供尽可能高的液压操作压力，而不引起对回转 破碎机的破坏。正弦分量的峰值T通常是设定该液压操作压力的上限的峰值。图2d示出压力的第三分量，即高频分量。该分量由破碎过程本身的性质引起。如 图2d所示，第三分量的振幅远比参考图2c示出的第二分量要小。但是，因为这三个分量实 际上相互相加，所以第三分量也加到正弦分量的峰值上，从而进一步增加压力变化。本发明涉及这样的破碎机系统1，在该破碎机系统1中，由第二分量(即同步或正 弦分量)和第三分量(即高频分量)引起的压力变化被最小化，且第一分量(即平均操作 压力)能被最大化，使得回转破碎机2以有效的方式操作而不受到大的疲劳应力。在该破碎机系统1中，蓄能器沈具有特殊设计以能操作用于滤除小的且快速的压 力变化、不能由泵18或放泄阀22处理的压力变化。蓄能器沈的该功能通过蓄能器沈的 设计而成为可能，其将在下文说明，且由于压力变化减小，其改进回转破碎机2的破碎效率 并提高破碎机的寿命。图3更详细地示出蓄能器26。蓄能器沈包括蓄能器本体40，该蓄能器本体40通 过连接管42连接到管20，管20已经参考图1在前面进行了说明。蓄能器本体40具有柔性 内膜44，该柔性内膜44将液压液体隔室46与加压气体隔室48隔开。管20连接到在前面 参考图1示出的液压缸10。因而，由于在回转破碎机2中破碎材料而引起的液压缸10中出 现的压力变化将通过管20传播并进一步通过连接管42传播，且将影响蓄能器本体40的液 压液体隔室46。蓄能器沈的设计中的第一参数是预加载压力。加压气体隔室48由通常为氮气的 气体填充，但是也可以是空气或别的气体。蓄能器26的预加载压力是当液压液体隔室46 完全为空的时加压气体隔室48中气体的压力。当预加载压力施加于加压气体隔室48且液压液体隔室46的压力比预加载压力低时，柔性内膜44将在加压气体的作用下而被驱动到 蓄能器本体40的底部，即朝连接管42连接蓄能器本体40的地方，且蓄能器本体40内将 基本上没有液压液体。因此，当液压系统16的压力低于预加载压力时，蓄能器沈不操作。预加载压力的值被设定成这样一个值，使得蓄能器沈在回转破碎机2的操作过程 中起作用。因而，预加载压力优选比回转破碎机2的最低平均操作压力低至少0. 3MPa。在一 些情形中，在最低平均操作压力下的操作很少出现。在该情形中，预加载压力能被设定为比 回转破碎机2的正常平均操作压力低至少0. 3MPa。优选地，预加载压力应比回转破碎机2的 最低平均操作压力低至少0. 3MPa-l. OMPa，或比正常平均操作压力低至少0. 3MPa_l. OMPa, 根据情况而定。因而，如果回转破碎机2在范围为3MPa-5MPa(绝对压力)的平均操作压 力下操作，即具有3MPa(a)的最低平均操作压力，那么蓄能器沈的预加载压力应例如最 大为2.7MPa(a)。另一方面，如果在3MPa(a)的最低平均操作压力下的操作相当少且破碎 机正常在4MPa(a)的平均操作压力下操作，那么蓄能器沈的预加载压力应设定为最大为 3. 7MPa(a)。如从上面清楚地是，蓄能器沈由于设定的预加载压力而是起作用的，以削弱由 于正常的破碎过程而引起的液压缸10中或多或少连续出现的压力变化。因为蓄能器沈的 预加载压力比平均操作压力低至少0. 3MPa，所以在回转破碎机2的正常操作过程中，在蓄 能器26的液压液体隔室46中将总是有一些液压流体，使得能削弱液压缸10的液压压力的 增加和减小。例如，如图1中所示，在液压缸10和蓄能器沈之间的管20中没有设置阀或 类似的设备，这意味着蓄能器26将在破碎机系统1的正常破碎操作过程中与液压缸10持 续液压流体接触，且将起作用，以削弱液压缸10中出现的通常的压力变化。根据可选实施例，也如参考图1示出那样，蓄能器沈的预加载压力可以是可变化 的。在图1中，加压氮气的供给器27用虚线示意性示出。控制设备30是可操作的，以控制 加压氮气的供给器27来将合适的氮气压力供给到蓄能器沈的加压气体隔室48。因此，控 制设备30能操作用于控制蓄能器沈的预加载压力，使得预加载压力总是低于在该具体情 形下的实际的平均操作压力。例如，如果控制设备30基于来自压力传感器34的信息而计 算出平均操作压力为4MPa(a)，则其能命令加压氮气的供给器27将3. 5MPa(a)的预加载压 力供给到蓄能器26。在另一情形下，控制设备30计算出平均操作压力为3. 7MPa(a)，并随 后命令加压氮气的供给器27将3. 2MPa(a)的预加载压力供给到蓄能器26。所以，不管实际 的平均操作压力如何，控制设备30都将根据该选择来确保蓄能器沈的预加载压力总是低 于平均操作压力，且适合于所述的平均操作压力。应理解的是，预加载压力的变化正常情况 下在开始操作破碎机2之前进行。但是，预加载压力的变化也能在操作回转破碎机2的过 程中进行，在此情形下，控制设备30将在确定待供给到蓄能器沈的加压气体隔室48的气 体压力时必须考虑到液压液体的压力比大气压力高。另一选择包括在连接管42中的关闭 装置，使得蓄能器26能在液压系统16中的压力过低时临时截断，“过低”指的是液压系统 16中的压力几乎等于或小于蓄能器沈的预加载压力，从而避免蓄能器沈的柔性内膜44保 持碰撞蓄能器本体40的底部，而引起膜44破坏的危险。图如示出由操作引起的液压液体压力曲线P，其中蓄能器具有比破碎机的实际平 均操作压力M高的预加载压力PP。与图加所示的压力曲线相比，最高峰值被该蓄能器切 断，但压力仍明显地变化。图4b示出由操作引起的液压液体压力曲线P，其中根据前面描述的优选的预加载压力的原理，图1示出的蓄能器沈具有比最低平均操作压力LM低约0. 5MPa的预加载压力 PP。在图4b所示的此情形下，实际的平均操作压力M高于最低平均操作压力LM。如参考 图4b所示，蓄能器沈导致非常平滑的液压液体压力曲线P的外表。这样的平滑压力行为 降低了回转破碎机2上的疲劳应力，且也使得在较高的平均操作压力而不超过最大压力限 制下操作成为可能。为了实现蓄能器沈的适当的操作，蓄能器沈对于压力变化具有非常快速的响应 也是优选的。这意味着蓄能器沈中液压液体的体积变化必须在液压缸10中出现压力变化 之后尽可能快地发生，压力变化在前面已参考图1进行了说明。蓄能器26的固有振荡频率 取决于蓄能器本体40和连接管42内的液压液体的质量(这两者都在前面参考图3进行了 说明)以及蓄能器26在工作点下的弹性常数。蓄能器沈的固有振荡频率应大大地高于偏 心装置39(在前面参考图1进行了说明)的旋转频率。蓄能器沈的固有振荡频率能基于 以下等式来计算。
权利要求
1.一种破碎机系统，包括第一破碎表面(6)和第二破碎表面(14)，两个破碎表面(6、 14)能操作用于破碎位于所述两个破碎表面(6、14)之间的材料，所述破碎机系统还包括液 压系统(16)，所述液压系统(16)能操作用于通过借助于连接到所述第一破碎表面(6)的液 压缸(10)调节所述第一破碎表面(6)的位置来调节所述第一破碎表面(6)与所述第二破 碎表面(14)之间的间隙(12)，其特征在于，所述液压系统(16)还包括蓄能器06)，所述蓄 能器06)通过液压液体管(20、4幻连接到所述液压缸(10)，且所述蓄能器06)包括液压 液体隔室(46)和与所述液压液体隔室G6)隔开的气体隔室(48)，所述蓄能器06)具有 预加载压力，当所述液压液体隔室G6)为空的时，所述预加载压力为所述气体隔室G8)的 压力，所述预加载压力比所述液压缸(10)的平均操作压力低至少0.3MPa，使得所述蓄能器 (26)是起作用的，且在所述破碎机系统(1)操作的过程中，所述液压缸(10)的液压压力中 出现的变化被削弱。
2.根据权利要求1所述的破碎机系统，其中所述蓄能器06)的预加载压力比所述液压 缸(10)的平均操作压力低0. 3MPa至IMPa。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的破碎机系统，其中所述蓄能器06)的固有振荡频 率满足以下条件COa > 10*2 31 *fr其中f；是偏心装置(39)每秒的转数，所述偏心装置(39)能操作用于使所述第一破碎表面 (6)和所述第二破碎表面(14)中的至少一个旋转。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的破碎机系统，其中如沿液压液体路径(20、42)所 看到的所述液压缸(10)与所述蓄能器06)之间的距离L满足以下条件L < = v/ (20*fr)其中ν是液压液体中的声速，并且f；是偏心装置(39)每秒的转数，所述偏心装置(39)能操作用于使所述第一破碎表面 (6)和所述第二破碎表面(14)中的至少一个旋转。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的破碎机系统，其中包括所述蓄能器06)和由所述 液压缸(10)承载的质量0、6、8)的系统的固有频率ωη满足以下条件ω η > 4 π *fr其中f；是偏心装置(39)每秒的转数，所述偏心装置(39)能操作用于使所述第一破碎表面 (6)和所述第二破碎表面(14)中的至少一个旋转。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的破碎机系统，其中所述破碎机系统(1)包括控制 设备(30)，所述控制设备(30)能操作用于根据所述液压缸(10)的实际的平均操作压力来 控制所述蓄能器06)的预加载压力。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的破碎机系统，其中所述破碎机系统(1)包括回转 破碎机O)，所述液压缸(10)能操作用于调节破碎头(4)的竖直位置，所述破碎头(4)能操 作用于支撑所述第一破碎表面(6)。
8.—种破碎材料的方法，所述材料位于第一破碎表面(6)与第二破碎表面(14)之间，液压系统(16)能操作用于通过借助于连接到所述第一破碎表面(6)的液压缸(10)调节所 述第一破碎表面(6)的位置来调节所述第一破碎表面(6)与所述第二破碎表面(14)之间 的间隙(12)，其特征在于，所述液压缸(10)的液压压力中出现的变化通过蓄能器06)来削 弱，所述蓄能器06)通过液压液体与所述液压缸(10)接触，且所述蓄能器06)包括液压 液体隔室(46)和与所述液压液体隔室G6)隔开的气体隔室(48)，所述蓄能器06)具有预 加载压力，当所述液压液体隔室G6)为空的时，所述预加载压力为所述气体隔室G8)的压 力，所述预加载压力比所述液压缸(10)的平均操作压力低至少0. 3MPa。
9.根据权利要求8所述的破碎材料的方法，其中所述蓄能器06)的预加载压力比所述 液压缸(10)的平均操作压力低0. 3MPa至IMPa。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的破碎材料的方法，其中所述蓄能器06)的实际 的预加载压力根据所述液压缸(10)的实际的平均操作压力来控制。
全文摘要
一种破碎机系统(1)，该破碎机系统(1)包括第一破碎表面(6)和第二破碎表面(14)，两个破碎表面(6、14)能操作用于破碎位于两个破碎表面(6、14)之间的材料。所述破碎机系统(1)还包括液压系统(16)，该液压系统(16)能操作用于通过借助于连接到所述第一破碎表面(6)的液压缸(10)调节所述第一破碎表面(6)的位置来调节所述第一破碎表面(6)与第二破碎表面(14)之间的间隙(12)。所述液压系统(16)还包括蓄能器(26)，该蓄能器(26)通过液压液体管(20、42)连接到所述液压缸(10)。所述蓄能器(26)具有预加载压力，该预加载压力比所述液压缸(10)的平均操作压力低至少0.3MPa。
文档编号B02C2/04GK102046292SQ200980119157
公开日2011年5月4日 申请日期2009年3月26日 优先权日2008年4月4日
发明者克瑞斯蒂安·布尔霍夫, 毛里西奥·托雷斯, 约翰·埃德斯特伦 申请人:山特维克知识产权股份有限公司