控制惯性圆锥破碎机的方法
【专利摘要】一种控制材料(49)在惯性圆锥破碎机(1)中的破碎的方法，包括：-将待被破碎的材料(49)从进料斗(50)装载(100)至破碎室(48)，所述破碎室形成在所述惯性圆锥破碎机(1)的内破碎壳体(18)和外破碎壳体(12)之间，所述内破碎壳体被支撑在破碎头部(16)上；-通过驱动轴(38)使不平衡轴衬(26)旋转(112)，所述不平衡轴衬设有不平衡配重(30)并被以能够旋转的方式连接至所述破碎头部(16)，使得所述破碎头部(16)的中心轴线(S)绕回转轴线(C)回转；-使用rpm传感器(47)感测(114)所述不平衡轴衬(26)的转数；-使用控制系统(46)控制(116)所述不平衡轴衬(26)的转数；和-使所述破碎室(48)中的材料破碎(118)。
【专利说明】控制惯性圆锥破碎机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制惯性圆锥破碎机的方法。本发明还涉及一种执行该方法的惯性圆锥破碎机。
【背景技术】
[0002]惯性圆锥破碎机可用于高效地破碎材料，诸如石头、矿石等。能够在EP2 116 307中找到惯性圆锥破碎机的实例。待被破碎的材料被从进料斗进给到破碎室中，该破碎室形成在外破碎壳体和内破碎壳体之间，所述外破碎壳体被安装在框架中，而所述内破碎壳体被安装在破碎头部上。破碎头部被安装在破碎头部轴上。在惯性圆锥破碎机中，不平衡配重被布置在围绕破碎头部轴的圆柱套筒形不平衡轴衬上。圆柱形套筒经由驱动轴连接至滑轮。马达可操作用以使滑轮旋转，并且因此使圆柱形套筒旋转。该旋转导致不平衡配重旋转，并摆动至侧面，从而导致破碎轴、破碎头部和内破碎壳体回转，并使破碎室中的材料破碎。
[0003]存在一种对惯性圆锥破碎机的高效控制方法的需求。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于促进惯性圆锥破碎机的控制，并最优化惯性圆锥破碎机例如在惯性圆锥破碎机的操作中的有时间限制的中断期间的能量和时间消耗。
[0005]通过一种控制材料在惯性圆锥破碎机中的破碎的方法实现该目的，该方法包括:将待被破碎的材料从进料斗装载至破碎室，该破碎室形成在惯性圆锥破碎机的内破碎壳体和外破碎壳体之间，内破碎壳体被支撑在破碎头部上；通过驱动轴使不平衡轴衬旋转，该不平衡轴衬设有不平衡配重并被以能够旋转的方式连接至破碎头部，使得破碎头部的中心轴线以一定转数绕回转轴线回转；使用rpm传感器感测不平衡轴衬的转数；使用控制系统控制不平衡轴衬的转数；和使该破碎室中的材料破碎。
[0006]可选地，该方法包括:接收待机信号；和将不平衡轴衬的转数降低至待机rpm，其中所述待机rpm大于Orpm并小于30rpm,或者优选地大于Orpm并小于15rpm,或者最优选大于Orpm并小于lOrpm。待机rpm为在惯性圆锥破碎机的破碎室中基本不发生破碎的情况时的非破碎rpm。在低于30rpm,或优选低于15rpm,或最优选低于IOrpm的转数下可基本不发生破碎。待机rpm大于0，即，破碎机处于运行状态，然而转数被保持低于在破碎室中发生破碎时的转数。当必需停止破碎时，将转数降低至待机rpm可以是有用的，然而，不必关闭破碎机。当破碎机以待机rpm运行时，不平衡轴衬可旋转，但是以足够得低以避免破碎室中的破碎动作的转数旋转。因此，在待机rpm时,破碎机处于待机状态，以便快速启动破碎机，并且能够在正常破碎操作和待机rpm之间快速且安全地移动。例如，在解决将材料进给到破碎机的进料斗中的问题的同时使破碎机以待机rpm运行可以是有用的。
[0007]可选地，该方法包括:接收破碎信号；和将不平衡轴衬的转数增加至破碎rpm，其中破碎rpm高于400rpm。破碎rpm的意思是在破碎室中使材料破碎的转数。通过将转数从待机rpm增加至破碎rpm,破碎机在以待机rpm暂停破碎之后快速地开始运行。例如，由于未曾关闭破碎机，所以不需要运行耗时的启动程序。
[0008]可选地,惯性圆锥破碎机以待机rpm运行一时段,该时段小于I小时，优选小于30分钟，并且最优选小于15分钟。使破碎机以待机rpm运行一个长的时段,诸如几个小时,可能会引起润滑困难。因此，意图是使用待机rpm低于I小时的时段。
[0009]可选地，在进料斗中存在待被破碎的材料的同时执行将不平衡轴衬的转数降低至待机rpm。在正常破碎操作期间，待被破碎的材料被从进料斗连续地进给至破碎室，因而，材料被从例如传送器带连续地进给至进料斗。然而，当破碎机的转数被降低至待机rpm时,破碎停止，且因此从进料斗进给材料可能被停止或受限。然而，一旦转数被增加至破碎rpm，就可恢复正常破碎，并且进料斗将再次将材料进给至破碎室。如果进料斗是空的，或者如果进料斗中的材料的高度水平是低的，则存在当恢复破碎时进料斗耗尽材料的风险，这可能会导致对破碎壳体的损伤。因而，“使待被破碎的材料存在于进料斗中”意思是，当在破碎室中存在用于更多材料的可用空间时，可将待被破碎的材料进给至破碎室。因此，在进料斗中存在待被破碎的材料的同时将转数降低至待机rpm确保了在以待机rpm暂停破碎之后可开始正常破碎操作。
[0010]可选地，在惯性圆锥破碎机的排空过程期间执行将不平衡轴衬的转数降低至待机rpm。在破碎机排空期间，使破碎机以待机rpm运行一时段可以是有用的。例如，如果分别将转数轮流地增加至大于和降低至小于发生破碎的限值，则可实现安全的排空破碎机的过程。
[0011]可选地，当惯性圆锥破碎机是空的或接近空的时执行将不平衡轴衬的转数降低至待机rpm。如果惯性圆锥破碎机在没有材料的情况下运行，则可能损伤破碎壳体。然而，如果空的或接近空的破碎机以待机rpm运行，在上下文中，这可被称为空转rpm，则损伤破碎壳体的风险被降低。如果空的或接近空的破碎机不被关闭，而是以待机rpm运行，则一旦破碎室保持适当量的待被破碎的材料，破碎机就可快速、容易且安全地从待机rpm切换至正常破碎操作。
[0012]可选地，该方法包括:感测惯性圆锥破碎机的功率值；和通过相应地调节不平衡轴衬的转数来给惯性圆锥破碎机施加恒定功率输入。恒定功率输入可产生有利的颗粒性质。
[0013]本发明的另一目的在于，提供一种具有高效控制系统的惯性圆锥破碎机。通过以下惯性圆锥破碎机实现该目的，该圆锥破碎机包括外破碎壳体和内破碎壳体，内破碎壳体和外破碎壳体在其间形成破碎室，内破碎壳体被支撑在破碎头部上，破碎头部被以能够旋转的方式连接至不平衡轴衬，不平衡轴衬被布置成由驱动轴旋转，不平衡轴衬设有不平衡配重，用于当不平衡轴衬被旋转时使不平衡轴衬倾斜，从而当不平衡轴衬被驱动轴旋转并被不平衡配重倾斜时，破碎头部的中心轴线将绕回转轴线回转，由此内破碎壳体向外破碎壳体靠近以使该破碎室中的材料破碎，其中该惯性圆锥破碎机包括控制器，该控制器被构造用以执行根据上文所述方法的方法。可选地，该惯性圆锥破碎机包括传感器，用于感测破碎头部的位置和运动中的至少一个。
【专利附图】
【附图说明】[0014]下面将参考附图更详细地描述本发明，其中:
[0015]图1是惯性圆锥破碎机的横截面的示意性侧视图；
[0016]图2是图1的惯性圆锥破碎机的破碎头部和破碎头部传动部分的示意性侧视图；
[0017]图3是示意控制图1-2中示意的惯性圆锥破碎机的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]图1不意了根据本发明的一个实施例的惯性圆锥破碎机I。该惯性圆锥破碎机I包括破碎机框架2，其中安装有破碎机I的各种部件。破碎机框架2包括上框架部分4和下框架部分6。上框架部分4具有碗的形状，并且设有外螺纹8，该外螺纹8与下框架部分6的内螺纹10协作。上框架部分4在其内侧上支撑外破碎壳体12。外破碎壳体12是可例如由锰钢制成耐磨部件。
[0019]下框架部分6支撑内破碎壳体布置14。该内破碎壳体布置14包括破碎头部16，该破碎头部16具有圆锥形状并支撑内破碎壳体18，内破碎壳体18是能够例如由锰钢制成的耐磨部件。破碎头部16安置在球形轴承20上，该球形轴承20被支撑在下框架部分6的内圆柱形部分22上。
[0020]破碎头部16被安装在破碎头部轴24上。在破碎头部轴24的下端处，破碎头部轴24被不平衡轴衬26围绕，该不平衡轴衬26具有圆柱形套筒的形状。该不平衡轴衬26设有内圆柱形轴承28，使得不平衡轴衬26能够相对于破碎头部轴24绕破碎头部16的中心轴线和破碎头部轴24旋转。如将结合图2更详细描述的，图1中示意的破碎头部16绕竖直轴线回转。因此，破碎头部16的中心轴线从竖直轴线移位。
[0021]回转传感器反射盘27从不平衡轴衬26径向向外伸出，并环绕不平衡轴衬26。回转传感器反射盘27可用于确定破碎头部16的rpm(每分钟转数)。
[0022]不平衡配重30被安装在不平衡轴衬26的一侧上。在不平衡轴衬26的下端处，不平衡轴衬26经由球笼式万向接头(rzeppa joint) 34连接至竖直传动轴32的上端。另一球笼式万向接头36将竖直传动轴32的下端连接至驱动轴38，该驱动轴38被轴颈支撑(journalled)在驱动轴轴承40中。因此,在破碎机I运行期间，驱动轴38的旋转运动能够经由竖直传动轴32而从驱动轴38传递至不平衡轴衬26，同时允许不平衡轴衬26和竖直传动轴32从竖直轴线移位。
[0023]滑轮42在驱动轴轴承40下方安装在驱动轴38上。电动马达44经由皮带41连接至滑轮42。根据一个替代实施例，马达可直接连接至驱动轴38。
[0024]破碎机I被悬置在衬垫45上，以对在破碎动作期间发生振动进行阻尼。
[0025]外破碎壳体12和内破碎壳体18在其间形成破碎室48，待被破碎的材料49被从位于破碎室48上方的进料斗50供应至该破碎室48。能够通过使用螺纹8、10转动上框架部分4，从而调节壳体12、18之间的距离，来调节破碎室48的卸料开口 51，由此调节破碎容量。可通过皮带输送机53将待被破碎的材料49运输至进料斗50。
[0026]破碎机I由驱动轴38驱动,驱动轴38通过马达44旋转。驱动轴38的旋转导致不平衡轴衬26旋转，并且作为该旋转的效应，不平衡轴衬26在不平衡配重30的方向FU上向外摆动，从而响应于不平衡配重30受到的离心力，使不平衡配重30进一步远离竖直轴线地移位。不平衡配重30以及不平衡轴衬26的这样的移位因为竖直传动轴32的球笼式万向接头34、36的灵活性以及破碎头部轴24可在套筒状不平衡轴衬26的圆柱形轴承28中在轴向方向上稍微滑动的事实而被允许，其中不平衡配重30附接至不平衡轴衬26。不平衡轴衬26的组合的旋转和摆动导致破碎头部轴24倾斜，并允许破碎头部16的中心轴线和破碎头部轴24绕回转轴线回转，使得材料49在外破碎壳体12和内18之间的破碎室48中被破碎，其中在破碎机I中破碎材料的正常运行期间，回转轴线与竖直轴线重合。图2示意了破碎头部16及其相关部件的旋转运动原理。在图2中以S指不中心轴线，并且在图2中以C指示竖直轴线。
[0027]控制系统46被构造用以控制破碎机I的操作。控制系统46被连接至马达44，用以控制马达44的功率和/或每分钟转数(rpm)，并因此用以控制不平衡轴衬26的rpm。控制系统46可例如控制向马达44供应电功率的变频器(converter)。间接rpm传感器47被布置用于从控制系统46提取rpm数据。该间接rpm传感器47提供不平衡轴衬26的当前转数的读数。作为替换方式，可安装直接rpm传感器47’，用以直接测量例如驱动轴38或滑轮42的rpm ο
[0028]另外，控制系统46可通过接收来自回转传感器54的读数来控制不平衡轴衬26的rpm,回转传感器54感测回转传感器反射盘27的位置和/或运动。作为实例，回转传感器54可包括三个单独的感测元件，该三个单独的感测元件被分布地安装在转动传感器反射盘27下方的水平平面中，用于以在EP2 116 307中详述的方式感测回转传感器反射盘27的三个竖直距离。由此，可获得回转传感器反射盘27的倾斜以及因此破碎头部中心轴线(图2)相对于竖直轴线C(图2)的方向的完全确定。在图1的截面中，示意了传感器54的用于测量两个相应的距离Da、Db的两个感测元件54a、54b ;在该截面中，第三传感器不可见。实际上，如果已知第三元件的位置——破碎头部16或破碎头部轴24的固定点，则通过该两个传感器54a、54b获得的两个距离Da、Db就足以获得破碎头部的中心轴线S的方向或角度。在图2中被称为顶点33的点可被用作这样的固定点，并且下文中参考图2描述该点。
[0029]根据上文，传感器54被构造用以获得中心轴线S (图2)的角度。替代地，传感器54可仅包括一个单个的感测元件54a，用于感测至回转传感器反射盘27上的一个单个的点的距离Da。由此，可获得在回转传感器反射盘27上的该特定部分的竖直运动的幅度。由于回转传感器反射盘27被布置在不平衡轴衬26上，所以回转传感器反射盘27将随破碎头部16 一起回转，并且回转传感器反射盘27的回转幅度可被用作用于破碎头部16的回转运动的幅度信号。替代地，幅度可被计算作为破碎头部的中心轴线S相对于回转轴线C(图2)的倾斜角度α在破碎头部16的整个旋转期间的时间平均值，或者如下文将结合图2描述的，可将倾斜角度α直接用作幅度。
[0030]为了无接触地感测到回转传感器反射盘27的距离Da、Db，回转传感器54可包括例如雷达、超声波收发器和/或光学收发器。回转传感器54也可通过与回转传感器反射盘27机械接触来运行。
[0031]在替代实施例中，回转传感器54可被构造用以感测不平衡轴衬26的其它部分、破碎头部16或附接至破碎头部和不平衡轴衬的任何部件的绝对或相对位置。
[0032]图1中所示的破碎机I以待机rpm运行，这意味着破碎机I已经被临时减慢至在破碎室48中不发生显著破碎的转数。因此，没有待被破碎的材料被从传送带53送到破碎室48中，并且在图1中，没有材料离开破碎室48。然而，破碎室48可装满材料49，并且一旦破碎机I的转数被增加至破碎rpm,进料斗50就可保持材料被进给到破碎室48中。换句话说，在待机rpm时，破碎机I以这样的rpm运行，其足够得高以维持破碎机I运行，但又足够得低以避免在破碎室48中发生破碎。可在必须停止破碎机I的破碎操作，但又可不必关闭破碎机时的情形中使用待机rpm。
[0033]图2示意性地示意破碎头部轴24和破碎头部16的中心轴线S在破碎机I运行期间绕竖直轴线C的回转运动。为了清晰起见，仅示意性地示意旋转部件。以与结合图1描述的相同方式，图2中示意的破碎头部16绕竖直轴线C回转。在驱动轴38使竖直传动轴32和不平衡轴衬26旋转时，不平衡配重30使不平衡轴衬26径向向外摆动，由此使破碎头部16和破碎头部轴24的中心轴线S相对于竖直轴线C倾斜。因而，破碎头部16和破碎头部轴24的中心轴线S相对于竖直轴线C倾斜。在图2中由α指示的中心轴线S相对于竖直轴线C的倾斜在图2中比在图1中大。这由描绘了处于破碎操作中的破碎机I的图2解释，这意味着，图2中的不平衡轴衬26的转数大于图1中的转数，图1示出的是处于待机rpm的破碎机I。
[0034]在驱动轴38使倾斜的中心轴线S旋转时，其将遵循绕竖直轴线C的回转运动，由此中心轴线S作为母线，该母线产生在公共顶点33处汇合的两个圆锥。由破碎头部16的中心轴线S和竖直轴线C在顶点33处形成的角度α将取决于以下因素而变化:不平衡配重30(图1)的质量、不平衡配重30旋转的角速度以及待被破碎的材料的类型和量。因此，驱动轴38旋转得越快，不平衡轴衬26使破碎头部16和破碎头部轴24的中心轴线S倾斜得就越多。由于破碎室48中的材料限制破碎头部16的运动，所以中心轴线S可从竖直轴线倾斜的程度取决于破碎室48 (图1)中存在的材料的类型和量。
[0035]参考图3，将更详细地描述一种用于控制图1-2的破碎机I的方法。
[0036]在步骤100中，待被破碎的材料49被从进料斗50装载到破碎机I的破碎室48中。
[0037]在步骤112中，使不平衡轴衬26旋转，使得破碎头部16的中心轴线S绕回转轴线C回转。
[0038]在步骤114中，使用rpm传感器47提取(extract)不平衡轴衬26的转数。
[0039]在步骤116中，使用控制系统46控制不平衡轴衬26的转数。
[0040]在步骤118中，在破碎室48中破碎材料。在步骤118之后，能够以步骤120继续，或者直接以待机步骤124继续。
[0041]在步骤120中，提取功率值。
[0042]在步骤122中，施加恒定功率来运行破碎机。使用转数的值来施加恒定功率。在步骤122之后，能够通过控制破碎机I并在步骤112处再次开始来继续破碎材料，或者以步骤124继续。
[0043]在步骤124中，接收待机信号。然后，破碎机I准备减慢至不发生显著破碎的转速。例如，能够通过分析来自回转传感器54的感测元件54a、54b的信息来评估不发生显著破碎的条件。当没有回转传感器反射盘27的运动被感测元件54a、54b记录到时，则没有发生显著破碎。此外，应在待机模式中考虑破碎机I的共振rpm。共振rpm是因破碎机而异的，并且例如能够是23rpm。因此，在待机模式中，破碎机优选地以不是共振rpm并且不导致任何显著破碎的rpm运行。
[0044]在步骤126中，不平衡轴衬26的转数被降低至待机rpm,该待机rpm优选地大于O并小于30rpm。破碎机以待机rpm运行，直到接收破碎信号为止。
[0045]在步骤128中，接收破碎信号。
[0046]在步骤130中，不平衡轴衬26的转数被增加至破碎rpm,破碎rpm优选地大于400rpm。在步骤130后,可以通过控制破碎机I在步骤112处再次开始来继续破碎材料,或者以步骤120继续。
[0047]应理解的是，在所附权利要求书的范围内，能够存在上述实施例的许多变体。例如，上文已经描述了使用回转传感器反射盘27。然而，可基于对破碎头部16的其它部分、破碎头部轴24或连接至破碎头部轴24和破碎头部的任何装置的检测来测量破碎头部16的运动或位置。可使用其它类型的传感器，诸如加速计。
[0048]上文已经描述了球笼式柔性接头34、36。然而，可经由其它类型的柔性接头诸如万向接头，来驱动惯性圆锥破碎机的破碎头部。
[0049]在上文中，已经描述了具有附接至不平衡轴衬26的不平衡配重30的惯性圆锥破碎机I。在其它惯性圆锥破碎机设计中，不平衡配重可具有不同于上文详细描述的破碎机I中的另一位置；例如，通过对破碎机的其它部分进行适当和相应的修改，不平衡配重可位于，例如破碎头部轴24和/或竖直传动轴32上，在该情况下，这些轴将会是在所附权利要求书的意义上的不平衡轴衬或轴。
[0050]如上所述，已经描述了可使用距离和角度Da、Db和α作为破碎头部16的中心轴线S的回转运动的幅度的测量。本领域技术人员应明白，还可使用指示破碎头部16的回转运动的幅度的其它测量作为幅度的指示。
[0051]在本公开内容的意义中，回转运动不需要是圆形的，而是可取决于破碎机设计和负载，例如是椭圆形、卵形的，或者由于例如破碎室48的形状设计而施加的约束，而遵循任何其它类型的变形母线。
【权利要求】
1.一种控制材料(49)在惯性圆锥破碎机(I)中的破碎的方法，所述方法包括: -将待被破碎的材料(49)从进料斗(50)装载(100)至破碎室(48)，所述破碎室形成在所述惯性圆锥破碎机(I)的内破碎壳体(18)和外破碎壳体(12)之间，所述内破碎壳体(18)被支撑在破碎头部(16)上； -通过驱动轴(38)使设有不平衡配重(30)并被以能够旋转的方式连接至所述破碎头部(16)的不平衡轴衬(26)旋转(112)，使得所述破碎头部(16)的中心轴线(S)绕回转轴线(C)回转； -使用rpm传感器(47)来感测(114)所述不平衡轴衬(26)的转数； -使用控制系统(46)来控制(116)所述不平衡轴衬(26)的转数；和 -使所述破碎室(48)中的材料破碎(118)。
2.根据权利要求1所述的方法，包括: -接收(124)待机信号；和 -将所述不平衡轴衬(26)的转数降低(126)至待机rpm,其中，所述待机rpm大于Orpm并小于30rpm,或优选地大于Orpm并小于15rpm,或最优选大于Orpm并小于lOrpm。
3.根据权利要求2所述的方法，包括: -接收(128)破碎信号；和 -将所述不平衡轴衬(26)的转数增加(130)至破碎rpm,其中，所述破碎rpm大于400rpmo
4.根据权利要求2至3中的任一项所述的方法，其中，所述惯性圆锥破碎机以所述待机rpm运行一时段,所述时段小于I小时,优选小于30分钟,并且最优选小于15分钟。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，在所述进料斗(50)中存在待被破碎的材料(49)的同时执行将所述不平衡轴衬(26)的转数降低至待机rpm。
6.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，在所述惯性圆锥破碎机(I)的排空过程期间执行将所述不平衡轴衬(26)的转数降低至待机rpm。
7.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，当所述惯性圆锥破碎机(I)为空的时执行将所述破碎头部(16)的转数降低至待机rpm。
8.根据权利要求1所述的方法，包括: -感测(120)所述惯性圆锥破碎机(I)的功率值；和 -通过调节所述不平衡轴衬(26)的转数来给所述惯性圆锥破碎机(I)施加(122)恒定功率输入。
9.一种圆锥破碎机，包括外破碎壳体(12)和内破碎壳体(18)，所述内破碎壳体(12)和所述外破碎壳体(18)在所述内破碎壳体(12)和所述外破碎壳体(18)之间形成破碎室(48)，所述内破碎壳体(18)被支撑在破碎头部(16)上，所述破碎头部(16)被以能够旋转的方式连接至不平衡轴衬(26)，所述不平衡轴衬被布置成由驱动轴(38)旋转，所述不平衡轴衬(26)设有不平衡配重(30)，用于当所述不平衡轴衬(26)被旋转时使所述不平衡轴衬(26)倾斜，从而当所述不平衡轴衬(26)被所述驱动轴(38)旋转并被所述不平衡配重(30)倾斜时，所述破碎头部(16)的中心轴线(S)将绕回转轴线(C)回转，由此所述内破碎壳体 (18)向所述外破碎壳体(12)靠近以破碎所述破碎室(48)中的材料，所述惯性圆锥破碎机的特征在于包括控制器(46)，所述控制器(46)被构造用以执行根据权利要求1至8中的任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的惯性圆 锥破碎机，包括传感器(54)，所述传感器用于感测所述破碎头部(16)的位置和运动中的至少一个。
【文档编号】B02C2/04GK103958064SQ201280058578
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2011年11月28日
【发明者】克斯坦丁·别洛采尔科夫斯基, 里卡德·斯文松 申请人:山特维克知识产权股份有限公司