CN102015217B - 流体动力冲击工具 - Google Patents

Abstract

流体动力冲击工具(1)，其包括带有加压流体用供应通道(3)的壳体(2)、冲击机构(4)、可转接头(5)、至少一个弹性回弹元件(6)以及加压流体用柔性连接器(7)，该可转接头(5)被设置成在位于冲击机构(4)的前端A与后端B之间的点处相对于壳体(2)承载冲击机构(4)，该至少一个回弹元件(6)被设置在壳体(2)与冲击机构(4)之间、与可转接头(5)相距一定距离的位置处，并被设置成在所述壳体(2)中克服中性位置来加载冲击机构(4)且被设置成吸收冲击机构(4)的振动，该加压流体用柔性连接器(7)用于将来自加压流体用供应通道(3)的加压流体分配至冲击机构(4)。该弹性回弹元件(6)包括锥形弹簧(8)。该加压流体用柔性连接器(7)包括软管(11)。

Description

流体动力冲击工具

技术领域

本发明涉及一种流体动力冲击或冲击和钻探工具，其在钻探、混凝土破碎以及其它拆毁工作期间使用。所述工具包括冲击机构，所述冲击机构由可转接头以除振的方式承载在工具壳体中。所述可转接头与按照瑞典专利528469C2和528471C2中所说明的已知接头基本相同。这些文献还描述了冲击机构在工具壳体中是如何克服中性位置而由带有加压流体用集成管路的弹性回弹元件加载的。本发明中的弹性回弹元件与在先以致的弹性回弹元件相比具有基本上更强的抗过载能力并具有更长的使用期限。改进的特性由弹性元件的新型创新性构造并由加压流体用管路的分离和新型构造所产生。本发明适于需要低振动级的工具，这又降低了操作员受到振动伤害的风险。通常所使用的流体是空气，因此尽管也可以使用诸如液压油之类的其它流体，但该示例主要涉及气动工具。

背景技术

上述专利中的弹性回弹元件被构造成橡胶膜。该膜能承受通常出现的载荷并在该工具的正常使用期间具有在大多数情况下可接受的使用期限。但本申请人通过其自己的测试已经发现，该橡胶膜在控制单独的极限过载的方面是不完善的，并且相对短期的暴露于过载中以不可接受的方式缩短了该元件的使用期限。构造加压流体连接的集成化以使其能够承受极限过载是尤为困难的。曾有人试图将若干集成通道中的加压流体连接分割开，但问题依然存在。

钢制螺旋弹簧可以形成为具有更长的使用期限及抗过载能力。专利US2,899,934描述了如何将直线型螺旋弹簧设置在工具壳体与冲击工具的后端之间。该冲击工具只能相对于壳体线性移动并由具有伸缩功能的加压流体用非柔性连接器锁定在线性移动中。直线型螺旋弹簧为其功能起见必须具有很大的轴向刚度，同时它必须允许极限压缩。由于弹簧圈闭合并限制弹簧可能的压缩，因此允许极限压缩的特性很难被满足。为使冲击工具具有与前述瑞典专利中的相同的运动自由度，需要解决多个技术问题：

·第一个问题是设置加压流体用柔性连接器。在该瑞典专利中，本领域普通技术人员可得到一些指导，将加压流体连接器集成到弹性回弹元件中而使该功能不与该元件分离开。但该技术人员并未告知如何设计出该单独的功能。

·第二个需要解决的问题是直线型螺旋由于闭合的弹簧圈而造成的压缩不足。

·第三个需要解决的问题是将弹簧设置成通过径向悬置来响应径向载荷。如果不解决此问题，弹簧将改为具有在其与冲击工具或其壳体接触的接触面中滑动的趋势。

·第四个问题是将弹簧设计成以足够大的刚度响应径向悬置。

发明内容

根据其权利要求，本发明的目的是获得一种解决上述问题的流体动力冲击工具。在本发明中，该问题通过在弹性回弹元件中引入并设置锥形弹簧并通过在加压流体用柔性连接器中引入并设置软管来解决。

附图说明

将借助于所附示例图更为严密地描述本发明。图1在从左侧看到的纵向截面中示出了呈气动工具形式的流体动力工具。图2在从后侧看到的放大横截面中示出了图1的流体动力工具。

具体实施方式

图1示出了流体动力工具1，其包括具有加压流体用供应通道3的壳体2、冲击机构4、可转接头(swingingjoint)5、弹性回弹元件6以及加压流体用柔性连接器7。将参照图2对该加压流体用柔性连接器7进行更详细地描述。该可转接头5被设置成在位于冲击机构4的前端A与后端B之间的点处相对于壳体2承载冲击机构4。该可转接头5的功能已在在先引用的瑞典专利中进行描述，并且因此在本申请中不再赘述。该弹性回弹元件6设置在壳体2与冲击机构4的后部B之间与该可转接头5相距一定距离处。如在先引用的瑞典专利中明确描述的那样，该元件6被设置成使在壳体2中克服中性位置而向冲击机构4加载，并且被设置成在工具1的工作期间吸收冲击机构4的振动。

该闭合的弹簧圈在压缩方面的上述问题通过弹性回弹元件6包括锥形弹簧8而得到解决。该锥形弹簧8为螺旋型的，并且在本示例中被设置成其较小端抵靠在冲击机构4上而较大端抵靠在壳体2上。该弹簧也可以被设置成使较小端抵靠在壳体上。该锥形弹簧8的较小端相当于弹簧端部处对于弹簧圈而言具有最小直径的端部，而其相对端为较大的弹簧端部。关于这一点，与已知的直线型螺旋弹簧相比，锥形弹簧8的参数可以在大得多的程度上进行改制以获得必要的压缩能力。锥形弹簧8的参数被改制成使弹簧圈不相碰撞，而弹簧8可以沿轴向被压缩其自由长度的20％或更少。然而，该轴向运动被限制为球形橡胶止动块9的压缩量的18％，在此示例中，该球形橡胶止动块9被设置在冲击机构4的后端。

径向悬置期间滑动的问题由具有弹簧座10的冲击机构4和壳体2来解决，该弹簧座10适于由锥形弹簧进行抵靠并适于在径向上紧固住其抵靠部。冲击机构4中的弹簧座10被设置在冲击机构4的后端中并且适于锥形弹簧8的较小端。将参照图2描述该弹簧座。壳体2中的弹簧座10被成形为如同具有刚好将弹簧圈保持在锥形弹簧8的较大端处的内部圆形凹处的类似于薄圆盘的形状。弹簧圈与内部凹处之间的配合使得能够用手将弹簧圈压入到该凹处中。该盘是塑料的并通过压配合而被安装在壳体2中的凹处中。对于锥形弹簧8与弹簧座10之间的抵靠而言在径向上不存在游隙是重要的。通过对锥形弹簧8进行预加应力的方式进行安装进一步确保该抵靠和径向固定。锥形弹簧8以及两弹簧座10之间的距离被改变成使得锥形弹簧8受到其自由长度的71％的安装压缩。但利用80％或更少的安装压缩则已经能够获得良好的操作。

锥形弹簧8的引入还帮助解决了在径向悬置期间获得足够刚度的问题。事实证明，根据本发明设置的弹簧的径向悬置刚度应比轴向悬置刚度高1至3倍。相比于直线型螺旋弹簧，锥形弹簧8的选择为获得这些特性提供了更多机会。本发明中的锥形弹簧8被改变成使径向悬置刚度比轴向悬置刚度高1.9倍。

径向悬置由环绕冲击机构4的端部止挡件12在预定长度后进行限制。端部止挡件12还限制冲击机构4相对于壳体2在预定长度后的可能的轴向移动。

图2示出了壳体2、加压流体用供应通道3、加压流体用柔性连接器7以及冲击机构4的具有用于锥形弹簧8的较小端的弹簧座10的后端B。锥形弹簧8在图2中并未示出。弹簧座10形成为具有U形横截面的圆形凹槽。U形的底部直径略大于锥形弹簧8的丝径。为了避免松动游隙，圆形凹槽的内径略大于锥形弹簧8的簧圈在较小端处的内径。弹簧圈与凹槽之间的配合被改变成使弹簧圈可以手动被压入到弹簧座10中。

加压流体用柔性连接器7包括软管11。该软管11由PVC塑料制成并用聚酯强化。软管11从厂商处以米为单位供应并在组装前被切割成适当的长度。软管11在未安装时的自由状态中基本为直线形。软管11在安装后呈弧形弯曲从而使其能完全装配在壳体2中。在使软管11成形时，确保该弧的半径满足规定的最小半径是重要的。图2中的截面恰好位于冲击机构4的后方、与该机构的纵向尺寸成直角。(冲击机构4的纵向相当于图1中贯穿冲击机构4的缸体的虚线中心线。)因此，图2中示出的细节可以说是投影到与冲击机构4的纵向尺寸正交的平面上。图2示出了贯穿软管11的入口及出口的横截面的法线在投影在与冲击机构4的纵向尺寸正交的平面中时是如何形成65度角V的。这使得加压流体用连接器7在冲击机构4振动时以柔性的方式工作，同时软管11具有足够的疲劳寿命。还可以使角度V进一步减少以使其法线形成平行关系并且仍获得可接受的构造。还可以使软管11被注塑模制而成从而使其在自由且未安装的情况下基本保持弧形形状。软管11的入口连接于被连接在加压流体用供应通道3上的螺纹接头，而其出口连接于被连接在冲击机构4上的角形螺纹接头。软管11由双耳型软管夹紧固于该螺纹接头。

本申请的权利要求涉及一种流体动力冲击工具。该工具的冲击机构可以通过已知装置而具有冲击和钻探构造，并以如于此所述的那样被承载在工具中。这种流体动力冲击和钻探工具将由此落入到本权利要求的范围内。

最简形式的流体主要包括空气。但是，也可使用其它气态流体以及类似于液压油的液体。尽管如此，上述示例性的实施方式主要涉及类似于空气的气态流体。

Claims (9)

1.流体动力冲击工具(1)，所述流体动力冲击工具(1)包括带有加压流体用供应通道(3)的壳体(2)、冲击机构(4)、可转接头(5)、至少一个弹性回弹元件(6)以及加压流体用柔性连接器(7)，所述可转接头(5)被设置成在位于所述冲击机构(4)的前端A与后端B之间的点处相对于所述壳体(2)承载所述冲击机构(4)，所述至少一个回弹元件(6)被设置在所述壳体(2)与所述冲击机构(4)之间、与所述可转接头(5)相距一定距离的位置处，并被设置成在所述壳体(2)中克服中性位置来加载所述冲击机构(4)且被设置成吸收所述冲击机构(4)的振动，所述加压流体用柔性连接器(7)用于将来自所述加压流体用供应通道(3)的加压流体分配至所述冲击机构(4)，其特征在于，所述弹性回弹元件(6)包括锥形弹簧(8)，并且，所述加压流体用柔性连接器(7)包含有软管(11)。

2.如权利要求1所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述流体主要包括空气。

3.如权利要求2所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述锥形弹簧(8)被设置成具有抵靠在所述冲击机构(4)上的较小端和抵靠在所述壳体(2)上的较大端。

4.如权利要求3所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述冲击机构(4)和所述壳体(2)都包括弹簧座(10)，所述弹簧座(10)适于所述锥形弹簧(8)的抵靠并径向紧固住所述锥形弹簧(8)的抵靠部，并且所述锥形弹簧(8)被设置成在轴向上被预加应力。

5.如权利要求4所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述弹簧座(10)之间的距离和所述锥形弹簧(8)被改变成使所述锥形弹簧(8)受到其自由长度的80％或更少的安装压缩，并且所述锥形弹簧(8)被改变成允许在轴向上压缩其自由长度的20％或更少。

6.如权利要求5所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述锥形弹簧(8)的径向悬置刚度比轴向悬置刚度高1至3倍。

7.如前述权利要求中的任一项所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述软管(11)被设置成呈弧形，以使得贯穿所述软管(11)的入口及出口的横截面中的法线在与所述冲击机构(4)的纵向尺寸正交的平面中的投影是平行的或形成角度(V)。

8.如权利要求7所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述软管(11)在未安装的自由状态下具有基本为直线的形状。

9.如权利要求7所述的流体动力冲击工具(1)，其中，所述软管(11)被注塑模制而成并在未安装的自由状态下基本保持弧形形状。