CN103347657A - 套筒/衬套组件和使用该套筒/衬套组件的液压锤 - Google Patents

套筒/衬套组件和使用该套筒/衬套组件的液压锤 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种液压锤(10)，包括：动力单元壳体(11)，所述动力单元壳体限定了液压进口(12)和液压出口(13)；机器安装件(20)，所述机器安装件限定了多个销钉容纳孔(21)并附接到动力单元壳体(11)上；作业工具(30)，所述工具部分地容纳在动力单元壳体(11)中并且相对于动力单元壳体(11)能够运动；切换滑阀构件(40)，所述切换滑阀构件定位于动力单元壳体(11)内并且能够在第一位置和第二位置之间，并且包括液压控制面(41)；套筒/衬套组件(50)，所述套筒/衬套组件定位于动力单元壳体(11)内并且限定了中心线(51)；具有多个液压面的活塞(70)，所述活塞定位于套筒/衬套组件(50)内并且能够沿着中心线(51)在与工具(30)接触的第一位置和与工具(30)脱离接触的第二位置之间运动；所述切换滑阀构件(40)的液压控制面(41)承受在转换通道(91)中的流体压力，该转换通道包括由套筒/衬套组件(50)限定的一个部分。

Description

套筒/衬套组件和使用该套筒/衬套组件的液压锤
技术领域
本发明总体涉及一种液压锤，更特别地涉及一种套筒/衬套组件，该套筒/衬套组件限定了用于液压锤的多个流体通道的一部分。
背景技术
液压锤是可附接到用于破碎大岩石、混凝土等的挖掘机、反铲装载机、滑移式装载机或类似机器的臂架上的各种各样的工具的一种。在一典型应用中，液压锤安装到机器臂架上来代替铲斗，并连接到机器的液压系统上。当被致动时，高压液压流体被供给液压锤来驱动往复活塞与工具的冲击端接触和脱离接触，该工具部分地容置在液压锤的动力单元壳体内。公布号为2008/0296035的美国专利申请示出了在挖掘机中使用的液压锤的例子。
尽管来自不同制造商的液压锤的内部排布可不同，但它们经常共享几个共同的特征。这些特征中是切换滑阀的使用，切换滑阀在第一位置和第二位置之间运动，其中第一位置将内部活塞的向下的液压面流体地连接到来自液压进口的高压上，在第二位置使向下的液压面流体地承受液压进口的低压。切换滑阀的运动经常通过由活塞限定的转换容积来控制。当活塞运动，转换容积将切换滑阀的控制面连接到高压或低压。结果，液压锤的每个循环作用都牵涉到活塞的一个往复运动和切换滑阀的相关的往复运动。
尽管已普遍知晓液压锤多年，但液压锤的制造经常很贵。例如，液压锤的液压流体的连接经常位于液压锤的臂架安装结构的附近。为了使流体连接深入排布到动力单元壳体中，必须制造具有相对大的长度直径比的流体通道钻孔，以便有助于各种各样的用于液压锤的流体连接。制造这些深钻孔经常有问题且非常昂贵。
本发明针对上述的一个或多个问题。
发明内容
在一方面，一种液压锤包括动力单元壳体，所述动力单元壳体限定了液压进口和液压出口。限定了多个销钉容纳孔的机器安装件附接到动力单元壳体。工具部分地容纳在动力单元壳体中并能够相对于动力单元壳体运动。切换滑阀构件定位于动力单元壳体中，并能够响应于在液压控制面上的压力在第一位置和第二位置之间运动。套筒/衬套组件定位于动力单元壳体内并限定了中心线。具有多个液压面的活塞定位于套筒/衬套组件中并且能够沿着中心线在与工具接触的第一位置和与工具脱离接触的第二位置之间运动。切换滑阀的液压控制面承受在转换通道中的流体压力，该转换通道包括通过套筒/衬套组件限定的一部分。
在另一方面，一种用于液压锤的套筒/衬套组件包括细长套筒，该细长套筒具有长度、中心线并且包括通过多个侧端口与外表面分开的内表面。内表面限定了围绕中心线的多个环形凹槽，每一环形凹槽分别与多个侧端口中的一个相配(in register)。外表面限定了沿着一部分所述长度延伸的多个槽道，每一槽道分别与多个侧端口中的一个相配。细长衬套围绕中心线安装并且包括与套筒的外表面接触的内表面来在多个槽道处限定多个通道。细长衬套限定了在外表面和内表面之间延伸的多个开口，每一开口分别与多个通道中的一个相配。
附图说明
图1是根据本发明的液压锤的立体图；
图2是图1液压锤的剖开的侧视图；
图3是当活塞开始向下运动时图1液压锤的套筒/衬套组件部分的放大剖面图；
图4是当活塞正在向下运动并且切换阀构件开始从第一位置移到第二位置时类似于图3的部分放大剖面图；
图5是类似于图3和图4的放大侧视图，除了示出了在冲程底部的活塞和在第二位置的切换滑阀构件；
图6是用于本发明套筒/衬套组件的套筒的透明立体图；
图7是通过图6的套筒的剖视图；
图8是用于本发明套筒/衬套组件的衬套的立体图；以及
图9是图8的衬套的另一立体图。
具体实施方式
现在参照图1，液压锤包括限定了液压进口12(在相反的侧面上，在图中1不可见)和液压出口13的动力单元壳体11，其可连接到机器的液压执行系统中，诸如挖掘机、反铲装载机、滑移式装载机或类似机器。机器安装件20附接到动力单元壳体11的一端，且包括多个销钉容纳孔21，这些销钉容纳孔以一种与相关联的机器(未示出)的臂架附件特征相配合的方式分布。工具30部分地容纳在动力单元壳体11中并且相对于动力单元壳体11可运动。
现在参照图2，通过被活塞70冲击，工具30被驱动做往复运动，活塞70被驱动在与工具30的冲击面31接触的第一位置和(如所示出的)与工具30脱离接触的第二位置之间运动。活塞70位于套筒/衬套组件50中，其避免为了容纳对于驱动活塞70的往复运动来说必要的各个流体通道而需要深入钻孔到动力单元壳体中。活塞70包括向下的液压面71和向上的液压面72，所述向下的液压面71承受在上液压腔14中的流体压力，所述向上的液压面72承受高压腔29中的流体压力。向下的液压面71有比向上的液压面72更大的有效表面面积，使得当上液压容积14流体地连接到高压液压进口12时，活塞70沿着中心线51被向下驱动。取决于设计，向下的力可以由可选的、作用在活塞70的端部75上的集留气体体积19进行辅助或可以不由其进行辅助。切换滑阀构件40位于动力单元壳体11中，并在(如示出的)第一位置和向上的第二位置之间运动，在第一位置处上液压腔14流体地连接到液压进口12的高压，在第二位置处上液压容积14流体地连接到液压出口13的低压。
另外参照图3-9，切换滑阀构件40包括液压控制面41，该液压控制面承受在转换通道91中的流体压力，转换通道91部分地由动力单元壳体11(在图4中通过虚线来示出的部分)限定，并且转换通道91也包括由套筒/衬套组件50限定的部分。转换通道91包括穿过衬套53(图9)的转换开口58，转换开口58向限定在套筒60的外表面63上的转换槽道26(图7)敞开。转换槽道26通过转换端口37(图7)流体地连接到由套筒60的内表面62限定的转换凹槽45(图7)上，该转换端口37在套筒60的内表面62和外表面63之间延伸。
低压通道93部分地由动力单元壳体11(在剖视图中不可见，但在图3中由虚线代表)限定，另一部分由套筒/衬套组件50限定。特别地，低压通道93的由动力单元壳体11限定的部分通过衬套53流体地连接到低压开口57(图8和9)上，低压开口又流体地连接到由套筒60的外表面63限定的低压槽道25(图6)上。低压槽道25通过低压端口36(图6)流体地连接到低压凹槽46(图7)上，所述低压端口36在套筒60的外表面63和内表面62之间延伸。低压凹槽25的另一部分朝向套筒/衬套组件50(图3)的底部延伸，并且通过卸压端口35开通到由套筒60的内表面62限定的密封卸压凹槽48(图7)中。换句话说，卸压端口35在位于套筒60的外表面上的低压槽道25和密封卸压凹槽48之间延伸。压力密封件80位于密封凹槽49中与活塞70的外表面73和套筒60接触，以密封且防止绕在活塞70周围的间隙区域中的流体的迁移。通过密封卸压凹槽48实现的卸压保护了压力密封件80的完整性。
高压通道92部分地由动力单元壳体11(部分示出，另一部分在图中不可见)限定，另一部分由套筒/衬套组件50限定，以将高压带进高压腔29中从而一直作用在向上的液压面72上。高压通道92的由动力单元壳体11限定的部分流体地连接到由衬套53限定的高压开口56上，高压开口56又连接到由套筒60的外表面63限定的多个高压槽道24(图6和7)上。每个高压槽道24通过单独的高压端口39流体地连接到高压腔29，高压端口39在套筒60的外表面63和内表面62之间延伸。
尽管不是必需的，液压锤10也可包括关闭通道94(图5)，关闭通道流体地连接到高压进口12并部分地由动力单元壳体11限定，另一部分由套筒/衬套组件50限定。特别地，关闭通道94的由动力单元壳体11限定的部分(在图5中由虚线示出)流体地连接到由套筒53限定的关闭开口59(图8)，关闭开口59又流体地连接到由套筒60的外表面63限定的关闭槽道27(图7)。关闭端口38(图7)在套筒60的外表面63和内表面62之间延伸来将关闭槽道27流体地连接到关闭凹槽47。
动力单元壳体11可由以诸如通过螺栓等的合适方式接合的不只一个部件组成。特别地，在图示说明的实施例中，动力单元壳体11包括用螺栓固定到下壳体17上的上壳体15。套筒/衬套组件50陷于上壳体15中的一个表面16和下壳体17的至少一个表面18之间。在图示说明的实施例中，上液压腔14由活塞70、套筒60的端部67、衬套53的端部55和动力单元壳体11限定。
现在特别地参照图6-9，细长套筒60具有长度61，如前面所述，包括通过多个侧端口与外表面63分开的内表面62，侧端口包括卸压端口35、低压端口36、转换端口37、关闭端口38和四个高压端口39。内表面62限定了围绕中心线51的多个环形凹槽。先前指出的每一侧端口分别与一个环形凹槽相配，环形凹槽包括密封卸压凹槽48、关闭凹槽47、低压凹槽46和转换凹槽45。另外，高压腔29部分地由在套筒60的内表面上的较大的凹槽限定。套筒60的外表面63限定了多个槽道，这些槽道沿着长度61的一部分延伸，每个槽道分别与一个类似命名的侧端口相配。特别地，多个槽道包括四个高压槽道24、低压槽道25、转换槽道26和关闭槽道27。
细长衬套53可围绕中心线51收缩安装，并包括与套筒60的外表面63接触的内表面54来限定多个类似命名通道的一部分。特别地，类似命名通道包括四个高压通道92、转换通道91、低压通道93和关闭通道94。细长衬套53也限定了在外表面52和内表面54之间延伸的多个开口。多个开口包括四个高压开口56、低压开口57、转换开口58、关闭开口59，其与多个槽路中的类似命名的那些相配。
切换滑阀构件40在图5中所示的第一位置处将上液压腔14流体地连接到液压出口13，并在图3中所示的第二位置处将上液压腔14流体地连接到液压进口12。当活塞70处于在图5中所示的第一位置时，部分由活塞70的外表面73限定的活塞转换容积74将低压通道93流体地连接到转换通道91。当活塞70在图3中所示的第二位置时，活塞转换容积74将高压通道92流体地连接到转换通道91。所以，活塞70的运动改变了在切换滑阀构件40的液压控制面41上的压力，引起切换滑阀构件运动，切换滑阀构件40的运动又替代地将上流体腔14流体地连接到高压进口12或低压出口13。
如在图6和7中最佳示出地，每一高压槽道24相距90度地分布在中心线51周围。低压槽道25、转换槽道26和关闭槽道27中的每一个都位于不同对的高压槽道24之间。因为高压腔29总是连接到进口12的高压，所以在很大程度上可以说高压通道92流体地连接到高压进口12，不管当切换滑阀构件40是在其第一位置还是在其第二位置时。
类似命名的流体通道中的每一个都具有由动力单元壳体11限定的第一部分，这些通道与衬套53中的类似命名的开口56-59相配，来流体地将通道的动力单元部分连接到由套筒/衬套组件50限定的部分。
工业实用性
特别地参照图3-6，说明液压锤10的一个循环。在图3处开始，活塞70准备向下加速，因为转换通道93流体地连接到高压腔29来使切换滑阀构件40运动到在图3中所示的位置，该位置将高压进口12流体地连接到上液压腔14而作用于向下的液压面71。当这发生时，活塞71开始沿着中心线51向下运动。在如图4所示的活塞行进中的某一点处，通过如图4所示的在转换凹槽45和低压凹槽46之间现在存在的流体连接，活塞转换容积74将转换通道93流体地连接到低压通道93上。这使在液压控制面41上的压力突然变低并且允许切换滑阀构件40开始向上运动。同时，活塞71在作用于向下的液压面71上的高压下继续向下行进。当活塞70继续向下时，活塞最终冲击到工具30的冲击端31，将能量从工具传送到无论是岩石还是其他与工具接触的硬表面上。当活塞70继续其向下的运动时，切换滑阀构件40最终运动到如图5所示的它的上面位置，其将上液压腔14流体地连接到低压液压出口13，如图5中所示。当这发生时，作用在向上的液压面72上的恒定的高压引起活塞70开始朝其向上的位置收回，而重复这个循环。
如果活塞71在它的向下的运动中行进过度，那么活塞转换容积74能起作用来将转换凹槽45流体地连接到关闭凹槽47。当这发生时，高压再次作用在切换滑阀构件40的液压控制面41上，引起切换滑阀构件快速向下朝图3中所示的位置运动，再次开始高压流体连接到上液压腔14并将活塞70保持在其最向下的位置处，由于通过关闭通道94提供的自动的过度行进关闭功能来结束活塞的往复运动。
通过使用如公开的套筒/衬套组件50，能够避免深入地钻孔到向动力单元壳体11中，各个流体通道的一部分能够替代地由套筒/衬套组件50限定。各种各样的通道可通过收缩配合衬套53彼此密封，收缩配合衬套可以是使用已知的技术安装到套筒60的外表面63上的均匀壁厚的中空气缸。通过在检修期间更换该部件，套筒/衬套组件50也可允许更简单地重新制造液压锤。另外，本领域的技术人员可以理解的是，套筒/衬套组件50能够在事实上任一液压锤(该液压锤在它的壳体中使用深入的钻孔通道，来帮助各种流体连接引起其内部活塞在正常运转期间往复运动)中发现潜在的应用。本领域的技术人员可以理解的是，根据本发明的套筒/衬套组件能够包括围绕外围分布的任一数目的通道，以有助于具有除在图示说明的实施例中所示出的特征以外的不同的铅垂特征的液压锤恰当地起作用。由套筒60限定的不同的凹槽和通道可使用传统的技术来铣削，传统的技术相对于在现有技术的液压锤中所要求的深钻便宜相当多且更容易。通过使用有两件主体15、17的液压锤10，套筒/衬套组件50提供一种方式来将液压油从活塞顶部传送到活塞底部，并且同心地将锤的主体部分对齐。对于油通道，使用铣削的槽道代替钻削的孔减少了加工时间，减少了一次性工具的成本，并且减少了液压锤的整体厚度，这允许紧凑的设计。另外，套筒/衬套组件的使用潜在地避免了为了有助于流体连接而对从液压锤侧面的交叉钻孔的需要，也避免了在这些侧面孔中对塞子的需要。
可以理解的是，上述的描述仅仅是出于图示说明的目的，并不意味着以任一方式对本发明的范围作出限制。所以，本领域的技术人员可以理解的是，可以从附图、说明书和所附的权利要求书的研究中获得本发明的其他方面。

Claims (10)

1.一种液压锤(10)，包括：
动力单元壳体(11)，所述动力单元壳体限定了液压进口(12)和液压出口(13)；
机器安装件(20)，所述机器安装件限定了多个销钉容纳孔(21)并附接到动力单元壳体(11)上；
工具(30)，所述工具部分地容纳在动力单元壳体(11)中并且相对于动力单元壳体(11)能够运动；
切换滑阀构件(40)，所述切换滑阀构件定位于动力单元壳体(11)内并且能够在第一位置和第二位置之间，并且包括液压控制面(41)；
套筒/衬套组件(50)，所述套筒/衬套组件定位于动力单元壳体(11)内并且限定了中心线(51)；
具有多个液压面的活塞(70)，所述活塞定位于套筒/衬套组件(50)内并且能够沿着中心线(51)在与工具(30)接触的第一位置和与工具(30)脱离接触的第二位置之间运动；以及
所述液压控制面(41)承受在转换通道(91)中的流体压力，该转换通道包括由套筒/衬套组件(50)限定的一个部分。
2.如权利要求1所述的液压锤(10)，其中，所述套筒/衬套组件(50)包括：
细长套筒(60)，所述细长套筒具有一个长度(61)并且包括通过多个侧端口与外表面(52、63、73)分开的内表面(54、62)；
所述内表面(54、62)限定了多个围绕中心线(51)的环形凹槽，每一环形凹槽分别与多个侧端口中的一个相配；
所述外表面(52、63、73)限定了沿着一部分所述长度延伸的多个槽道，每一槽道分别与多个侧孔中的一个相配；
细长衬套(53)，所述细长衬套围绕中心线(51)安装并且包括与套筒(60)的外表面(52、63、73)接触的内表面(54、62)从而在多个槽道处分别限定了多个通道的一部分；
所述细长衬套(53)限定了在外表面(52、63、73)和内表面(54、62)之间延伸的多个开口，每一开口分别与多个通道中的一个相配；以及
所述多个通道包括转换通道(91)、高压通道(92)和低压通道(93)。
3.如权利要求2所述的液压锤(10)，其中，所述活塞(70)包括外表面(52、63、73)，该外表面限定了定位于套筒(60)中的活塞转换容积(74)，当在第一位置时该活塞转换容积将低压通道(93)流体地连接到转换通道(91)；以及
当活塞(70)在第二位置时，活塞转换容积(74)将高压通道(92)流体地连接到转换通道(91)。
4.如权利要求3所述的液压锤(10)，其中，所述活塞(70)包括向下的液压面(71)，该向下的液压面承受在位于动力单元壳体(11)中的上液压腔(14)中的流体压力；
切换滑阀构件(40)在第一位置将上液压腔体(14)流体地连接到液压出口(13)，并且在第二位置将上液压腔(14)流体地连接到液压进口(12)。
5.如权利要求4所述的液压锤(10)，其中，所述上液压腔(14)由活塞(70)、动力单元壳体(11)、套筒(60)的一端(55、67、75)和衬套(53)的一端(55、67、75)限定。
6.如权利要求2所述的液压锤(10)，其中，所述动力单元壳体(11)限定了分别与在衬套(53)中的多个开口中的一个开口相配的多个通道的不同部分。
7.一种用于液压锤(10)的套筒/衬套组件(50)，包括：
细长套筒(60)，所述细长套筒具有一个长度、中心线(51)并且包括通过多个侧端口与外表面(52、63、73)分开的内表面(54、62)；
所述内表面(54、62)限定了围绕中心线(51)的多个环形槽，每一环形槽分别与多个侧端口中的一个相配；
所述外表面(52、63、73)限定了沿着一部分所述长度延伸的多个槽道，每一槽道分别与多个侧端口中的一个相配；
细长衬套(53)，所述细长衬套围绕中心线(51)安装，并且包括与套筒(60)的外表面(52、63、73)接触的内表面(54、62)来分别在多个槽道处限定多个通道；
所述细长衬套(53)限定了在外表面(52、63、73)与内表面(54、62)之间延伸的多个开口，每一开口与多个通道中的一个相配。
8.如权利要求7所述的套筒/衬套组件(50)，其中，所述多个环形凹槽包括位于低压环形凹槽(46)和关闭凹槽(47)之间的转换凹槽(45)；
所述多个槽道包括至少一个高压槽道(24)、一个低压槽道(25)、一个转换槽道(26)和一个关闭槽道(27)；
所述多个开口包括至少一个高压开口(56)、一个低压开口(57)、一个转换开口(58)和一个关闭开口(59)；
所述多个侧端口包括低压端口(36)、转换端口(37)、关闭端口(38)和至少一个高压端口；以及
所述多个通道包括多个高压通道(92)、低压通道(93)、转换通道(91)和关闭通道(94)。
9.如权利要求8所述的套筒/衬套组件(50)，其中，所述多个高压通道(92)绕着中心线(51)分布；以及
每一低压通道(93)、转换通道(91)和关闭通道(94)定位于多个高压通道(92)的不同对之间。
10.如权利要求9所述的套筒/衬套组件(50)，其中，所述套筒(60)的内表面(54、62)限定了一个在定位于多个高压开口(56)之间的密封卸压凹槽(48)和一个沿着中心线(51)的O型环凹槽；
所述套筒(60)限定了卸压端口(35)，该卸压端口将低压通道(93)流体地连接到密封卸压凹槽(48)上。
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