CN102889053A - 液压凿岩机及用于该凿岩机的冲击器和均流阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于液压凿岩机冲击器的均流阀，包括用于装设在冲击油缸内的阀体；所述阀体为回转体形，并沿轴向线贯通设置阀腔；所述阀体上开设有贯通的均流孔，所述均流孔与阀腔连通，且所述均流孔的中心线与阀腔的中心线垂直相交。活塞前腔和活塞后腔内分别装设有均流阀，通过均流阀的导流作用，使得高压油的进油方向的压力流线与冲击活塞的中心线相互垂直相交，使得高压油作用到冲击活塞的切向力相互抵消，切向合力矩为零，消除现有技术中冲击活塞因受切向力作用而引起的旋转运动，排除能量的无效率损失，提高能量利用率。

Description

液压凿岩机及用于该凿岩机的冲击器和均流阀

技术领域

本发明涉及凿岩机领域，具体涉及一种液压凿岩机及用于该凿岩机的冲击器和均流阀。

背景技术

液压凿岩机冲击器是液压凿岩机产品的核心部件。

现有冲击器所出现的问题是：第一，由于油道加工的结构性，偏心槽的出口只能设置在偏离冲击活塞中心线的一侧；第二，由于冲击器所需工作油压一般都为P≥10MPa，较为理想的量值为P≥17-20MPa，且流量Q≥50L/min，这样一股压力油从活塞的偏离中心线的一侧进入活塞的油腔，根据伯努利定律，流体的压力能、速度动能(暂不考虑位置势能)在转换成冲击活塞的冲击力时，还有部分转换成使活塞产生转动的转矩能，而这部分转矩能是没有实际效率的，因此造成能量的浪费。

现结合冲击器的结构对上述问题做进一步的解释，请参考图1，现有冲击器一般包括冲击活塞101、前支承102、冲击油缸103、配油滑阀105、阀套107、阀座108和后支承109，该冲击活塞101和配油滑阀105分别独立装设于冲击油缸103内，阀座108配合配油滑阀105也装设在冲击油缸103上，阀套107安装于配油滑阀105与冲击油缸103之间起定位作用；冲击活塞101将冲击油缸103分为活塞前腔111和活塞后腔110，前支承102和后支承109分别装设在活塞前腔111和活塞后腔110内，起到支承冲击活塞101的作用；配油滑阀105包括常压腔、交变腔和低压腔，常压腔通过进油口106与外部的高压油道连通，交变腔与活塞后腔之间通过偏心槽连通，低压腔与外部的回油道连通，活塞前腔与高压油道口104也通过偏心槽连通。

活塞前腔111与高压油道口104连通，处于常压状态，由于偏心槽入口偏离冲击活塞101的中心线，冲击活塞101在活塞前腔111持续受到轴向压力和引起转动的切向力矩作用；活塞后腔110与交变腔连通，当卸载时，活塞后腔110内偏矩作用不明显，但是当活塞后腔110进高压油时，由于偏心槽的原因，冲击活塞101在活塞后腔110同时受到轴向压力和引起转动的切向力矩作用，并且切向力矩大于冲击活塞101在活塞前腔111内所受的切向矩。由此可见，冲击活塞101在冲击的同时也伴随着活塞的旋转运动。由于能量守恒定律，冲击活塞101做旋转运动将消耗部分能量，造成能量的损失，而这部分损失的能力是没有效率的，因此能量利用率降低。

虽然，目前已经在结构设计上尽可能的对称设计偏心槽的位置，但终究无法克服以上的问题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种能够避免无效率能量的损失、提高能量利用率的液压凿岩机及用于该凿岩机的冲击器和均流阀。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于液压凿岩机冲击器的均流阀，包括用于装设在冲击油缸内的阀体；所述阀体为回转体形，并沿轴向线贯通设置阀腔；所述阀体上开设有贯通的均流孔，所述均流孔与阀腔连通，且所述均流孔的中心线与阀腔的中心线垂直相交。

优选地，所述均流孔数量为偶数，并且绕所述阀腔的中心线对称分布在所述阀体上。

进一步地，所述阀体的外表面凹陷形成环形油道，所述环形油道通过均流孔与所述阀腔连通。

优选地，所述均流孔为圆形或者长槽形。

本发明还提供了一种液压凿岩机的冲击器，包括配油滑阀、冲击活塞和冲击油缸；所述冲击活塞和配油滑阀分别独立装设于所述冲击油缸内；所述冲击活塞将所述冲击油缸分为活塞前腔和活塞后腔，所述活塞后腔与所述配油滑阀的阀腔连通，所述活塞前腔与外部的高压油道连通，还包括上述的均流阀，所述均流阀为两个，分别装设于所述活塞前腔和活塞后腔，所述冲击活塞穿过所述均流阀的阀腔，并与所述阀腔保持同轴；两个所述均流阀的外部分别将所述活塞前腔和活塞后腔分割出一个用于贮存高压油的环形油腔，每个所述环形油腔通过均流孔与对应均流阀的阀腔连通。

优选地，所述均流孔数量为偶数，并且绕阀腔的中心线对称分布在所述阀体上。

进一步地，位于所述活塞前腔内的均流阀还设置有环形油道，所述环形油道由所述阀体的外表面凹陷形成，并通过所述均流孔与阀腔连通；所述环形油道与所述活塞前腔的腔壁合围形成所述环形油腔。

优选地，所述均流孔为圆形。

优选地，所述均流孔为长槽形。

本发明还提供了一种液压凿岩机，包括上述的冲击器。

本发明的有益效果是：活塞前腔和活塞后腔内分别装设有均流阀，通过均流阀的导流作用，使得高压油的进油方向的压力流线与冲击活塞的中心线相互垂直相交，使得高压油作用到冲击活塞的切向力相互抵消，切向合力矩为零，消除现有技术中冲击活塞因受切向力作用而引起的旋转运动，排除能量的无效率损失，提高能量利用率。

附图说明

图1为现有冲击器的结构示意图；

图2为本发明一种液压凿岩机的冲击器中均流阀实施例一的剖视图；

图3为本发明一种液压凿岩机的冲击器中均流阀实施例二的剖视图；

图4为本发明一种液压凿岩机的冲击器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

请参考图2，本发明一种用于液压凿岩机冲击器的均流阀213，包括用于装设在冲击油缸内的阀体；阀体呈回转体形，并沿轴向线贯通设置阀腔2132；阀体上开设有贯通的均流孔2131，该均流孔2131与阀腔2132连通，并且均流孔2131的中心线与阀腔2132的中心线垂直相交，保证进油方向的压力流线与冲击活塞的中心线互相垂直。

为了更有效抵消流体对冲击活塞的切向力，均流阀213数量优选地为偶数，并且绕阀腔2132的中心线均匀对称分布在阀体上。本例均流阀213设计为体积较大，均流孔2131采用开口较大的长槽形，能够尽可能减小流体的压力损失和流速损失，优选地用于空间较为宽敞的活塞后腔。装配时，均流阀213外表面与活塞后腔的腔壁保持一段距离作为环形油腔，该环形油腔与偏心槽连通，起到存储高压油的目的。本例中均流孔2131的形状和孔径根据流量大小设计，应充分保证流量增益和压力增益。在满足此标准的情况下，也可以用其他形状代替本例中的长槽形均流孔3131，如方形等。

请参考图3，为本发明所提供均流阀212的实施例二，包括用于装设在冲击油缸内的阀体；阀体呈回转体形，并沿轴向线贯通设置阀腔2123；阀体上开设有贯通的均流孔2122，均流孔2122与阀腔2123连通，并且均流孔2122的中心线与阀腔2123的中心线垂直相交，保证进油方向的压力流线与冲击活塞的中心线互相垂直。

为了更有效抵消流体对冲击活塞的切向力，均流阀212优选地为偶数，并且绕阀腔2123的中心线均匀对称分布在阀体上。本例所示均流阀212设计为体形较小，阀体的外表面凹陷形成环形油道2121，均流孔2122开设在环形油道2121的底壁上，该环形油道2121通过均流孔2122与阀腔2123连通，本例优选地用于空间较为狭窄的活塞前腔。装配时，均流阀212外表面抵住活塞前腔的腔壁。装配时，该均流阀212的外部与活塞前腔的腔壁紧贴，通过阀体上的环形油道2121形成环形油腔，该环形油腔与偏心槽的出口连通，起到存储高压油的目的。本例中均流孔2122的形状和孔径根据流量大小设计，应充分保证流量增益和压力增益。在满足此标准的情况下，均流孔2122可以为圆孔，或者其他代替形状，如方孔等。

请参考图2-图4，本发明还提供了一种用于液压凿岩机的冲击器，包括冲击活塞201、前支承202、冲击油缸203、配油滑阀205、阀套207、阀座208、后支承209和两个均流阀；该冲击活塞201和配油滑阀205分别独立装设于冲击油缸203内，阀座208用于制动配油滑阀205，也一同装设在冲击油缸203内，阀套207安装于配油滑阀205与冲击油缸203之间起定位作用；配油滑阀205包括常压腔、交变腔和低压腔，常压腔与一个进油口206连通，该进油口206与外部的高压油道连通，低压腔也与外部的回油道连通；冲击活塞201将冲击油缸203分为活塞前腔和活塞后腔，前支承202和后支承209分别装设在活塞前腔和活塞后腔，起到支承冲击活塞201的作用；活塞后腔与交变腔通过偏心槽连通，活塞前腔也通过偏心槽与高压油道口204连通。

两个均流阀分别装设于活塞前腔和活塞后腔，冲击活塞201穿过两个均流阀的阀腔内，并与阀腔保持同轴。两个均流阀的外部分别将活塞前腔和活塞后腔分割出一个用于贮存高压油的环形油腔，每个环形油腔通过均流孔与对应均流阀的阀腔连通。

优选地，所述两个均流阀中，由于活塞后腔与交变腔连通，需要减少流体的压力和能量损失，而且空间较活塞前腔宽敞，所以优选地安装均流阀213(图2所示的实施例一)。装配时，均流阀213的外表面与活塞后腔的腔壁之间保留一段间隙，形成环形油腔214，该环形油腔214与偏心槽的出口连通。高压油经偏心槽进入环形油腔214中，并在极短时间内从各个均流孔2131沿冲击活塞201中心的射线方向作用到冲击活塞201，各股高压油作用到冲击活塞201的切向力相互抵消，合力矩为零，因此，冲击活塞201不发生旋转运动。

活塞前腔的空间较活塞后腔狭小，优选地安装均流阀212(图3所示的实施例二)，由于环形油道2121自阀体外表面凹陷而成，因此均流阀212外表面抵住活塞前腔的腔壁，不用留有间隙，由环形油道2121与活塞前腔的腔壁之间形成环形油腔214，这样设计的好处是节省活塞前腔的空间。该环形油腔214与偏心槽的出口连通，高压油经偏心槽进入环形油腔进行中，并在极短时间内从各个均流孔2122沿冲击活塞201中心的射线方向作用到冲击活塞201，各股高压油作用到冲击活塞201的切向力相互抵消，合力矩为零，因此，冲击活塞201不发生旋转运动。

需要特别指出的是，本例中所述的环形油腔214和所有均流孔(包括均流阀212和均流阀213上的所有均流孔)均应该根据高压油的流量大小设计，充分保证流量增益和压力增益。均流阀212和均流阀213在活塞前腔和活塞后腔的安装必须充分保证与冲击油缸203轴向线的同轴度与安装间隙。

本例所示冲击油缸采用锻件毛坯，若改用精铸件毛坯，则可将均流阀在模具上预加工，即均流阀与冲击油缸为整体构造。

本发明还提供了一种液压凿岩机，该液压凿岩机包括上述的冲击器。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于液压凿岩机冲击器的均流阀，其特征在于，包括用于装设在冲击油缸内的阀体；所述阀体为回转体形，并沿轴向线贯通设置阀腔；所述阀体上开设有贯通的均流孔，所述均流孔与阀腔连通，且所述均流孔的中心线与阀腔的中心线垂直相交。

2.如权利要求1所述的均流环，其特征在于，所述均流孔数量为偶数，并且绕所述阀腔的中心线对称分布在所述阀体上。

3.如权利要求2所述的均流环，其特征在于，所述阀体的外表面凹陷形成环形油道，所述环形油道通过均流孔与所述阀腔连通。

4.如权利要求1-3任一项所述的均流环，其特征在于，所述均流孔为圆形或者长槽形。

5.一种液压凿岩机的冲击器，包括配油滑阀、冲击活塞和冲击油缸；所述冲击活塞和配油滑阀分别独立装设于所述冲击油缸内；所述冲击活塞将所述冲击油缸分为活塞前腔和活塞后腔，所述活塞后腔与所述配油滑阀的阀腔连通，所述活塞前腔与外部的高压油道连通，其特征在于，还包括如权利要求1所述的均流阀，所述均流阀为两个，分别装设于所述活塞前腔和活塞后腔，所述冲击活塞穿过所述均流阀的阀腔，并与所述阀腔保持同轴；两个所述均流阀的外部分别将所述活塞前腔和活塞后腔分割出一个用于贮存高压油的环形油腔，每个所述环形油腔通过均流孔与对应均流阀的阀腔连通。

6.如权利要求5所述的均流环，其特征在于，所述均流孔数量为偶数，并且绕阀腔的中心线对称分布在所述阀体上。

7.如权利要求6所述的均流环，其特征在于，位于所述活塞前腔内的均流阀还设置有环形油道，所述环形油道由所述阀体的外表面凹陷形成，并通过所述均流孔与阀腔连通；所述环形油道与所述活塞前腔的腔壁合围形成所述环形油腔。

8.如权利要求7所述的均流环，其特征在于，所述均流孔为圆形。

9.如权利要求6所述的均流环，其特征在于，所述均流孔为长槽形。

10.一种液压凿岩机，其特征在于，包括如权利要求5-9任一项所述的冲击器。

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