CN101573214B - 撞击装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种撞击装置，该撞击装置具有本体(1a)和在该本体(1a)中移动的撞击活塞(2)、位于该撞击活塞(2)的后端和前端中的压力流体空间(3，4)以及用于将压力流体供应到撞击装置中的压力流体通道。撞击活塞(2)和控制阀(5)包括表面，当对齐时，所述表面基本封闭来自压力流体空间(4)的压力流体流，该压力流体空间位于撞击活塞(2)后面和控制阀(5)前面，由此，所产生的压力将控制阀(5)移位到另一位置。

Description

撞击装置
技术领域
本发明涉及一种撞击装置，该撞击装置包括：本体和位于该本体中的撞击活塞，该撞击活塞通过压力流体的作用而以往复方式纵向移动；该本体中的位于撞击活塞的后端以及相应地位于撞击活塞的前端中的第一和第二压力流体空间；控制阀，该控制阀基本为套管状的，其环绕撞击活塞的后端定位并沿撞击活塞的纵向方向可移动地安装；以及压力流体通道，用于将加压流体供应到撞击装置中以及使加压流体从撞击装置中出来。
背景技术
在压力流体操作的撞击装置中，撞击活塞的往复式撞击运动通过控制阀进行控制，该控制阀控制供应到撞击活塞的压力表面上的压力流体。在已知的方案中，控制阀相对于撞击活塞轴向定位在撞击活塞的后端中。控制阀在撞击的各个阶段中的位置通过撞击活塞相对于撞击装置的位置进行控制，由此当撞击活塞接近其后部位置时，通常通过外部压力控制或通过设置在活塞后部空间中的基本封闭空间中的压力流体的压力增加作用的强制控制，该撞击活塞引起控制阀的位置的变化。在外部压力控制中，随着撞击活塞的位置在反向行程期间的改变，撞击活塞允许加压流体作用在控制阀上，这使控制阀从一个位置移动到另一位置。在强制控制中，压缩压力流体同时穿入最后部压力流体空间中的撞击活塞又导致最后部压力流体空间中的压力升高，该最后部压力流体空间在反向行程期间基本被该撞击活塞的位置封闭。
外部压力控制提出这样的问题：阀从一个位置缓慢地移动到另一位置。而在强制控制的方案中，阀的位置变化较快，但问题在于阀在其运动的两个极端位置中都具有较高的最后速度。此外，阀前面的压力流体直接流入罐中，这降低了效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种方案，在该方案中，使阀位置更快更有效地变化，相应地，将为撞击活塞和阀提供有效的衰减缓冲方案。
本发明的撞击装置的特征在于：
在该撞击活塞的后端中，具有面向控制阀的环形表面，相应地，在控制阀的内表面上，具有面向撞击活塞的环形表面，使得当这些环形表面对齐时，它们基本阻塞撞击活塞与控制阀之间的压力流体流，
当撞击活塞的反向行程开始时，控制阀处于其最后部位置中并封闭压力流体到撞击活塞的后端中的第二压力流体空间的通路，由此压力流体能够从该第二压力流体空间经由控制阀前面的压力流体通道流动离开撞击装置，以及
撞击活塞已向后移动到预定位置时，撞击活塞后端中的环形表面将与控制阀的内表面上的环形表面对齐，由此随着撞击活塞的反向行程的继续，第二压力流体空间中的压力升高，从而使撞击活塞的反向行程减速，同时当压力作用在控制阀的第二压力流体空间的那侧的表面上时，该压力使控制阀朝着撞击装置的前端移动，由此撞击活塞和控制阀的肩部将移动离开，使得控制阀的前端中的压力流体将能够流入撞击活塞的后端中的第二压力流体空间中，并且控制阀封闭通过通道流出撞击装置的压力流体流。
本发明的基本思想在于撞击活塞的后端包括环形表面，并且相应地，阀的内部包括环形表面，当所述表面对齐时，其之间的小间隙使最后部的汽缸空间中的压力很快升高，由此，阀快速移动到第二位置，并相应地，为撞击活塞提供衰减缓冲。另外，本发明的基本思想在于从撞击活塞的环形表面朝着撞击活塞的前端，具有至少用于阀的环形表面的移动的流动通道，从而阀的环形表面已移动到撞击活塞的表面的前面时，在阀表面与撞击活塞之间具有间隙，阀前面的压力流体能通过该间隙从阀的前侧进一步向后流到汽缸空间中。
本发明的方案具有如下优点：因为由于控制阀的移动，控制阀前面的压力流体能够在撞击活塞中的凹槽与控制阀中的突出部之间移动，进入到撞击装置最后部的压力流体空间中，即移动到工作空间中，并且不使它流入压力流体容器中，所以撞击装置的效率提高。此外，在没有单独的衰减缓冲装置的情况下抑制了阀的速度。
附图说明
在下文中，将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中：
图1是现有技术的撞击装置的示意图，
图2a到图2d示出了处于撞击运动的各个阶段中的本发明的撞击装置，
图3a和图3b示出了可适用于实施本发明的撞击活塞的实施例，和
图4a和图4b示出了可适用于实施本发明的控制阀的实施例。
具体实施方式
图1示意性示出了已知的撞击装置方案。它包括撞击装置1，在该撞击装置1内，撞击活塞2以往复方式移动。撞击活塞2包括肩部2a和2b，在所述肩部2a与2b之间具有环形凹槽2c，通过该环形凹槽2c来控制撞击装置的操作。在撞击装置的前端中具有第一压力流体空间3，而在后端中具有第二压力流体空间4。在压力流体空间4内，具有相对于撞击活塞沿轴向的控制阀5。压力流体从压力流体泵6连续供应到撞击装置的第一压力流体空间3并定期地经由由控制阀5控制的通道7而供应到第二压力流体空间。在撞击装置本体中，还具有第二压力流体通道8和第三压力流体通道9，该第三压力流体通道9与压力流体容器10连通。第二压力流体通道8连接到控制阀5，由此，其中的压力作用促使控制阀从一个位置移到另一位置。
在图1中所示的情形中，撞击活塞2正沿箭头的方向向前移动。控制阀5处于其最后部的位置中，即在图1所示的情形中的右边，并且压力流体能从压力流体泵6经由通道7流向第二，即最后部的压力流体空间4，从而向前推动撞击活塞。因为通道8经由凹槽2c连接到压力流体容器10，所以通道8中的压力基本为零。同时，控制阀5也基本承受零压力，因此该控制阀保持不动。
随着撞击活塞沿移动方向向前移动，肩部2b封闭通道9并因而将通过凹槽2c形成的空间与压力流体容器10分开。随着撞击活塞进一步向前移动，提供了从第一压力流体空间3通过凹槽2c到通道8的连接，由此，压力流体中的压力也作用在控制阀5上并使它改变位置。
图2a到图2d示出了根据本发明的撞击装置在不同的移动阶段中的操作。在这些图中，相同的附图标记指示与图1中所示相同的部件。
图2a示出了随着撞击活塞沿冲击的方向，即沿箭头A的方向移动，该撞击活塞处于其几乎最前部位置中的情形。控制阀5处于其最前部的位置中，在此位置中，压力流体的压力作用在撞击活塞2的最后部的肩部2b的背面上。然而，同时，来自第一压力流体空间3的压力流体中的压力能经由凹槽2c并进一步经由通道8作用在控制阀5上，由此该控制阀将其位置改变到图2b中所示的封闭压力流体通向第二压力流体空间4的位置。由此，撞击活塞2开始沿由箭头B指示的相反方向移动，而压力流体能够在撞击活塞2后端中的控制阀5与环形凹槽2b之间并经由通道11排到压力流体容器10。
在撞击活塞2的反向行程期间，肩部2a封闭了从第一压力流体空间经由凹槽2c到通道8并通过通道8到控制阀的连通。因而，压力流体中的压力停止作用在控制阀5上。
在撞击活塞的肩部2b之后的后端中，撞击活塞包括环形凹槽，即流动通道2d，在该流动通道2d的第二端，即远离肩部2b的后端中，具有狭窄的肩部2e，该肩部2e具有环形表面2f。另外，撞击活塞可包括在后端中形成延伸部的分离部2g，但该分离部2g对本发明不是必需的或与本发明不相关。撞击活塞可没有延伸部2g，或者该延伸部的长度和横截面面积可以本来已知的方式改变。延伸部的横截面面积可以多种方式渐变，而这不以任何方式影响本发明。
在控制阀5的内侧，具有面向活塞2并具有环形表面5b的肩部5a。控制阀5的从肩部5a朝着撞击装置1前端的内径大于肩部5a的内径，并形成从肩部5a直到控制阀5的前端的环形流动通道5c。
在撞击活塞2的反向行程期间，当撞击活塞2已到达图2c中所示的位置时，在该位置，肩部边缘对齐，因而环形表面2f和5b对齐，在肩部2e和5a之间仅有小的间隙，这为压力流体流提供节流作用。由此，从第二压力流体空间在撞击活塞2与控制阀5之间经由通道9到压力流体容器10的压力流体流将明显减少或基本被阻止。这样，当撞击活塞伸入最后部的，即第二压力流体空间4中时，在该第二压力流体空间4中形成突然的高压。因而，还形成充有压力流体的衰减缓冲，因为当作用在控制阀5的面向第二压力流体空间4的表面上时，高压使控制阀5快速移动到前方位置，即图2a中所示的位置，所以该衰减缓冲抑制撞击活塞2的反向行程。
当肩部2e和5a的环形表面2f和5b彼此经过时，通过控制阀5被移动的压力流体能从控制阀的前端分别经由流动通道5c和流动通道2e流到第二压力流体空间4，并且该压力流体不需要流入压力流体容器10中。如果突出部5a在控制阀5的端部之间，如图2a到2d中所示，则在控制阀5的后部，即从肩部5a到控制阀5的后端中也必须具有流动通道。作为示例，在此情形中，突出部5a以这样的方式形成，即：控制阀5的从肩部5a朝着撞击装置1的后端延伸的内径大于肩部5a的内径，由此形成从肩部5a到控制阀5的后端的环形流动通道5d。当肩部5a在控制阀5的后端中时，自然将无需单独的流动通道。
在图2d中所示的情形中，撞击活塞2处于其最后部的位置中，而控制阀5已移动到其最前部的位置。在此情形中，撞击活塞2开始再次沿箭头A的方向向前移动，并且工作循环以上述方式继续。
图3a和图3b示出了可适用于根据本发明的用途的撞击活塞的替代实施例。在此实施例中，没有环绕整个撞击活塞、在肩部2b与环形表面2f’之间延伸的环形凹槽，但作为示例，该撞击活塞设有四个或更多的纵向凹槽，所述纵向凹槽构成流动通道2d’，并且压力流体能经由所述流动通道2d’在控制阀5的突出部5a与撞击活塞2之间流动。另外，撞击活塞的结构和操作与图2a到图2d中所示的相似。图3b以撞击活塞的横截面A-A示出了凹槽2d’的形式。
图4a和图4b又示出了控制阀的实施例，该控制阀也可适用于本发明的撞击装置。在此实施例中，在控制阀5的内表面上，设有纵向凹槽，所述纵向凹槽构成流动通道5c’，并且压力流体能经由所述流动通道5c’流动。在控制阀5的内表面上，具有连续的环形表面5b’，该环形表面5b’与撞击活塞2的环形表面2f或2f’配合。控制阀5还包括从环形表面5b’向后构成流动通道5d’的纵向凹槽。
在上文的说明书和附图中仅作为示例对本发明进行了描述，而本发明决不限于此。从本发明的观点，实质性的是撞击活塞和控制阀包括狭窄的、环形表面，优选为肩部，当对齐时，所述环形表面或肩部形成儿乎封闭的空间，该几乎封闭的空间在撞击活塞后面的压力流体中提供高压，另一方面，在诸如肩部的表面彼此经过之后，诸如环形凹槽的流动通道允许通过控制阀被移动的压力流体流入撞击活塞后面的压力流体空间中。

Claims (10)

1.一种撞击装置，包括：本体(1a)和位于所述本体(1a)中的撞击活塞(2)，所述撞击活塞(2)通过压力流体的作用而以往复方式纵向移动；在所述本体(1a)中的位于所述撞击活塞的后端以及相应地位于所述撞击活塞的前端中的第一和第二压力流体空间(3，4)；控制阀(5)，该控制阀(5)基本为套管状的，其环绕所述撞击活塞(2)的后端定位并沿所述撞击活塞(2)的纵向方向可移动地安装；以及压力流体通道，用于将加压流体供应到所述撞击装置中以及使加压流体从所述撞击装置中出来，其特征在于：
在所述撞击活塞(2)的后端中，具有面向所述控制阀(5)的环形表面(2f；2f’)，并且相应地，在所述控制阀(5)的内表面上，具有面向所述撞击活塞(2)的环形表面(5b；5b’)，使得当所述环形表面(2f，5b；2f’，5b’)对齐时，它们基本阻塞所述撞击活塞(2)与所述控制阀(5)之间的压力流体流，
当所述撞击活塞(2)的反向行程开始时，所述控制阀(5)处于其最后部位置并关闭所述压力流体到位于所述撞击活塞(2)的后端中的第二压力流体空间(4)的通路，由此所述压力流体能够从所述第二压力流体空间(4)经由位于所述控制阀(5)前面的压力流体通道(11)流动离开所述撞击装置，以及
所述撞击活塞(2)已向后移动到预定位置时，所述撞击活塞(2)后端中的所述环形表面(2f；2f’)将与所述控制阀(5)的内表面上的所述环形表面(5b；5b’)对齐，且由此随着所述撞击活塞的反向行程的继续，所述第二压力流体空间(4)中的压力升高，使所述撞击活塞(2)的反向行程减速，同时当压力作用在所述控制阀(5)的所述第二压力流体空间(4)的那侧的所述控制阀(5)的表面上时，所述压力使所述控制阀(5)朝着所述撞击装置的前端移动，由此所述撞击活塞(2)和所述控制阀(5)的所述环形表面(2f，5b；2f’，5b’)将移动离开，使得所述控制阀(5)的前端中的所述压力流体能够流入所述撞击活塞(2)的后端中的所述第二压力流体空间(4)中，并且所述控制阀(5)封闭通过所述通道(11)流出所述撞击装置的压力流体流。
2.根据权利要求1所述的撞击装置，其特征在于：当所述环形表面(2f，5b；2f’，5b’)对齐时，在它们之间具有狭缝，所述狭缝阻塞所述撞击活塞(2)与所述控制阀(5)之间的压力流体流。
3.根据权利要求1所述的撞击装置，其特征在于：从所述环形表面(2f，5b；2f’，5b’)朝着所述撞击装置的前端，所述撞击活塞(2)和所述控制阀(5)包括相互对齐的流动通道(2d，5c；2d’，5c’)，所述压力流体能够通过所述流动通道而在所述撞击活塞(2)与所述控制阀(5)之间流动。
4.根据权利要求2所述的撞击装置，其特征在于：从所述环形表面(2f，5b；2f’，5b’)朝着所述撞击装置的前端，所述撞击活塞(2)和所述控制阀(5)包括相互对齐的流动通道(2d，5c；2d’，5c’)，所述压力流体能够通过所述流动通道而在所述撞击活塞(2)与所述控制阀(5)之间流动。
5.根据权利要求1到4中的任一项所述的撞击装置，其特征在于：在所述撞击活塞(2)的后端中，具有环形突出部(2e)，所述环形突出部(2e)的外表面形成环形表面(2f)，并且从所述突出部(2e)朝着所述撞击活塞(2)的前端，具有环形流动通道(2d)。
6.根据权利要求1到4中的任一项所述的撞击装置，其特征在于：在所述撞击活塞(2)的后端中，具有环形表面(2f’)，并且从所述表面(2f’)朝着所述撞击活塞(2)的前端，至少一个流动通道(2d’)设置在所述撞击活塞(2)中。
7.根据权利要求1到4中的任一项所述的撞击装置，其特征在于：在所述控制阀(5)的内表面上，具有环形突出部(5a)，所述环形突出部(5a)的外表面形成环形表面(5b)，并且从所述突出部(5a)朝着所述撞击装置(1)的前端，所述控制阀(5)的内径大于所述突出部(5a)的内径，从而将提供环形流动通道(5c)。
8.根据权利要求6所述的撞击装置，其特征在于：在所述控制阀(5)的内表面上，具有环形突出部(5a)，所述环形突出部(5a)的外表面形成环形表面(5b)，并且从所述突出部(5a)朝着所述撞击装置(1)的前端，所述控制阀(5)的内径大于所述突出部(5a)的内径，从而将提供环形流动通道(5c)。
9.根据权利要求1到4中的任一项所述的撞击装置，其特征在于：在所述控制阀(5)的内表面上，具有环形表面(5b’)，并且从所述环形表面(5b’)朝着所述撞击装置(1)的前端，至少一个流动通道(5c’)设置在所述控制阀(5)的内表面上。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的撞击装置，其特征在于：所述控制阀(5)的所述环形表面(5b；5b’)位于所述控制阀(5)的端部之间，并且从所述环形表面(5b；5b’)朝着所述控制阀(5)的后端，设有至少一个流动通道(5d；5d’)。
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