CN104373038A - 一种全液压凿破器 - Google Patents

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    • E21B1/00—Percussion drilling

Abstract

一种全液压凿破器，包括钎尾装置、蓄能器密封元件，及液压执行元件，该液压执行元件包括内设高压油道的A缸体及置于A缸体中的冲击活塞，冲击活塞上设有泄油槽，A缸体两端分别设有套接在冲击活塞外壁的导向套；A缸体内部还设有A信号油口、B信号油口；A缸体头部和钎尾装置连接，A缸体顶部设有换向阀，换向阀内设有通向A缸体油缸的油道，换向阀前端与蓄能器连接且二者油道相通；A缸体上设有进油口，换向阀上设有回油口，进油口和回油口分别通过进油管和回油管连接挖掘机液压系统。该凿破器通过缩短冲击活塞行程和换向阀的尺寸，使冲击活塞在单位时间内击打钎尾的次数增多，具有击打频率高，配备的挖掘机吨位小的优点。

Description

一种全液压凿破器
技术领域
本发明属于工程凿岩设备技术领域，具体涉及一种全液压凿破器。
背景技术
对于不能用炸药爆破施工的工程，现有的施工机器和工艺方法有以下几种：
（1）采用膨胀法将岩石进行破碎，它又分为两种：第一种为化学膨胀方法，先用钻机对岩石进行打孔，将膨胀剂填入到孔中，采用膨胀剂的膨胀对岩石进行破碎施工。第二种方法，采用液压裂石机胀开方法先用钻机对岩石进行打孔，然后插入液压裂石机，启动机器，对油缸施加高压，裂石机对岩石施加压力将岩石胀开。膨胀法的优点是施工现场无噪音、无灰尘，满足不允许爆破施工的要求；缺点是效率低下，工程施工进度慢。
（2）采用机器破碎法对岩石进行破碎。常见的是通过加装在挖掘机工作装置前端的破碎锤对岩石进行破碎施工。其原理是以液体静压力为动力，驱动冲击活塞往复运动，冲击活塞冲程时撞击钎杆，由钎杆破碎岩石。
破碎锤破碎岩石时，是一种低频率的打击设备，市场上各种破碎锤的打击频率在每秒钟5次～12次左右。施工时噪声大，灰尘大，一般用于爆破后对大的岩石的二次破碎，对于整体岩石施工，效率低下。其效率低下的主要原因就是破碎锤中的换向阀压力差敏感度差，其液压油流量大于100升/分钟，需要较大的液压油压力和流量才能使换向阀换向，需要配备的挖掘机吨位大，造成施工总成本高。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种击打频率高，所需配套挖机吨位小的全液压凿破器，其应用与工程施工时，速度快，成本低。
本发明解决问题的技术方案是：一种全液压凿破器，包括钎尾装置、蓄能器及密封元件，尤其还包括液压执行元件，该液压执行元件包括内设高压油道的A缸体及置于A缸体中的冲击活塞，冲击活塞上设有泄油槽，A缸体两端分别设有套接在冲击活塞外壁的导向套；
A缸体内部还设有A信号油口，以及B信号油口；
A缸体头部和钎尾装置连接，钎尾装置中设有钎杆，钎杆轴线与冲击活塞轴线对齐；
A缸体顶部设有换向阀，换向阀内设有通向A缸体油缸的油道，换向阀前端与蓄能器连接且二者油道相通；
所述A缸体上设有进油口，换向阀上设有回油口，进油口和回油口分别通过进油管和回油管连接挖掘机液压系统。
上述技术方案中，冲击活塞的冲击频率为30～40HZ；
进油口液压油流量为60～80升/分钟；
A信号油口与B信号油口间距为为20～35mm，优选为35mm；冲击活塞行程为为20～35mm，优选为35mm；
换向阀的换向行程为为10～15mm，优选为10mm。
所述钎尾装置包括B缸体，以及安装在B缸体内的上缸套和下缸套，上下缸套内安装有钎杆。
该全液压凿破器的工作过程为：液压油通过挖掘机液压系统的进油管流经全液压高频凿破器A缸体内的高压油道、换向阀以及回油管，经过换向阀的开关和蓄能器释放的能量，使冲击活塞高频率的上下往复直线运动，冲击活塞高速撞击钎杆，钎杆将动能传递到岩石，实现对岩石的破碎。
本发明的显著效果是：
本发明结合了冲击钻机和破碎锤的优点，通过缩短A信号油口和B信号油口之间的距离，从而缩短冲击活塞行程，使冲击活塞在单位时间内往复运动次数更多；与此同时，相应的缩短换向阀的尺寸，增大了换向阀压力差敏感度，只需较小的液压油压力和流量即可灵敏换向，使换向阀芯在单位时间换向次数更多。
因此，冲击活塞行程缩短，换向阀换向加快使得冲击活塞在单位时间内击打钎尾的次数增多，实现了相对传统破碎锤更加高频作业的效果，作业效率更高。
而且，其液压油流量为60～80升/分钟，不需要很大的液压油压力和流量就能使换向阀换向，相对传统设备需要配备的挖掘机吨位更小，施工总成本大大降低。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明全液压凿破器主视图。
图2为本发明全液压凿破器侧视图。
图3为本发明全液压凿破器初始状态的结构图。
图4为本发明全液压凿破器换向阀换向状态的结构图。
图5为本发明全液压凿破器冲击活塞冲程状态的结构图。
图6为本发明全液压凿破器换向阀再次换向状态的结构图。
图中，1-A缸体，2-导向套，3-阀套，4-冲击活塞，5-进油口，6-回油口，7-端盖，8-泄油槽，9-蓄能器，10-换向阀，11-钎杆，12-A信号油口，13-B信号油口，14-A腔，15-B腔，16-C腔，17-B缸体，18-上缸套，19-下缸套。
具体实施方式
为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
如图1～2所示，一种全液压凿破器，包括钎尾装置、蓄能器9及密封元件，尤其还包括液压执行元件，该液压执行元件包括内设高压油道的A缸体1及置于A缸体1中的冲击活塞4，冲击活塞4上设有泄油槽8，A缸体1两端分别设有套接在冲击活塞4外壁的导向套2，同时A缸体内还设有与冲击活塞配合的耐磨损的阀套3；
A缸体1内部还设有A信号油口12，以及B信号油口13；
A缸体1头部和钎尾装置连接，所述钎尾装置包括B缸体17，以及安装在B缸体17内的上缸套18和下缸套19，上下缸套内安装有钎杆11，钎杆11轴线与冲击活塞4轴线对齐；
A缸体1顶部设有换向阀10，换向阀10内设有通向A缸体1油缸的油道，换向阀10前端与蓄能器9连接且二者油道相通；
A缸体1尾部设有端盖7；
所述A缸体1上设有进油口5，换向阀上设有回油口6，进油口5和回油口6分别通过进油管和回油管连接挖掘机液压系统。
上述技术方案中，冲击活塞4的冲击频率为30～40HZ；
进油口5液压油流量为60～80升/分钟；
A信号油口12与B信号油口13间距为35mm，冲击活塞4行程为35mm；
换向阀10的换向行程为10mm。
该全液压凿破器具体的工作原理如图3～6所示：
初始状态（参见图3）：当设备停止时，冲击活塞4位于最下端，与钎尾接触，换向阀10位于最右端，此时冲击活塞4后腔、A信号油口12、B信号油口13与回油口6相通；
冲击活塞回程：当进油口5进油时，压力油进入到活塞前腔、换向阀10的A腔14、并通过换向阀10的中心孔到达C腔16，此时压力油推动冲击活塞4向右作回程运动；
换向阀换向：参见图4，当冲击活塞4的台阶到达A信号油口12位置时，压力油经A信号油口12进入到换向阀B腔15，此时换向阀B腔15和C腔16的面积相加大于A腔14的受力面积，压力油推动换向阀10向左移动进行换向，此时换向阀10逐渐关闭冲击活塞4后腔与回油口6的通道，直至最终完全关闭；同时换向阀C腔16与冲击活塞4的后腔连通，压力油进入到活塞后腔，冲击活塞4继续向上，此时冲击活塞4作减速运动直到停止，如图5所示；
冲击活塞冲程：如图5，当冲击活塞4减速运动停止后，此时冲击活塞4前后腔的压力相等；随着冲击活塞4后腔的受力面大于冲击活塞4前腔的受力面，压力油推动冲击活塞4左移作冲程运动；
换向阀换向：如图6，当冲击活塞4上的泄油槽8到达B信号油口13位置时，换向阀的B腔15与回油口6相通，压力油推动换向阀10向右侧移动，同时冲击活塞4加速向左运动，击打钎尾；换向阀逐渐关闭活塞后腔，活塞后腔与回油口相通，活塞后腔泄油，冲击活塞4、换向阀10回到初始位置。
如此循环反复运动，实现高频率击打。

Claims (6)

1.一种全液压凿破器，包括钎尾装置、蓄能器及密封元件，其特征在于：还包括液压执行元件，该液压执行元件包括内设高压油道的A缸体及置于A缸体中的冲击活塞，冲击活塞上设有泄油槽，A缸体两端分别设有套接在冲击活塞外壁的导向套；
A缸体内部还设有A信号油口，以及B信号油口；
A缸体头部和钎尾装置连接，钎尾装置中设有钎杆，钎杆轴线与冲击活塞轴线对齐；
A缸体顶部设有换向阀，换向阀内设有通向A缸体油缸的油道，换向阀前端与蓄能器连接且二者油道相通；
所述A缸体上设有进油口，换向阀上设有回油口，进油口和回油口分别通过进油管和回油管连接挖掘机液压系统。
2.根据权利要求1所述的全液压凿破器，其特征在于：冲击活塞的冲击频率为30～40HZ。
3.根据权利要求1所述的全液压凿破器，其特征在于：进油口液压油流量为60～80升/分钟。
4.根据权利要求1所述的全液压凿破器，其特征在于：A信号油口与B信号油口间距为20～35mm，冲击活塞行程为20～35mm。
5.根据权利要求1所述的全液压凿破器，其特征在于：换向阀的换向行程为10～15mm。
6.根据权利要求1所述的全液压凿破器，其特征在于：所述钎尾装置包括B缸体，以及安装在B缸体内的上缸套和下缸套，上下缸套内安装有钎杆。
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