CN105782142A - 具有可变行程控制的液压锤 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有可变行程控制的液压锤，具体地，公开了一种用于液压锤的可变行程控制系统。该可变行程控制系统包括阀，其被构造成根据液压锤内部加压流体的流动方向选择性地调整与液压锤相联的活塞的行程长度。

Description

具有可变行程控制的液压锤

技术领域

本发明涉及一种液压锤，尤其涉及一种具有可变行程控制的液压锤。

背景技术

出于碾磨石料、混凝土及其他建筑材料的目的，液压锤可附接到各种机器上，诸如挖掘机、反向铲、刀架或者其他类似机器。液压锤安装到机器的臂上并连接到液压系统。液压系统中的高压流体供给至液压锤以驱动与作业工具接触的往复活塞，该活塞随后使作业工具在与建筑材料接触的同时往复运动。

典型的液压锤驱动往复活塞以接触具有相同的连续行程的作业工具。换句话说，往复活塞的行程长度在液压锤工作期间不会改变。然而，某些液压锤能够改变行程长度(例如，介于较短和较长行程之间)，这可在某些锤操作中提供更高效率。

用来改变液压锤行程长度的示例性系统公开于1997年9月23日授予Comarmond的美国专利No.5669281('281专利)中。具体而言，'281专利公开了一种具有活塞的冲击式机器，该活塞在缸内滑动并在每个循环期间冲击工具。冲击式机器还具有顶腔和底腔，所述腔通过由控制装置控制的分配器顺序地被供以流体。冲击式机器进一步包括安装在缸内的选择器活塞。选择器活塞可利用加压流体通过控制装置进行控制以使选择器活塞移入和移出延长活塞行程的位置。

虽然'281专利的冲击式机器可适用于某些应用，但它仍不是很理想。特别是，'281专利的冲击式机器过于复杂并且需要许多其他部件。因而，用'281专利的冲击式机器改进现有的、具有一个连续行程的液压锤以具有可调行程将很难实现。另外，'281专利的冲击式机器最初以短行程模式运行，并且稍后在运行一段时间之后转换到长行程模式。然而，在某些情况下，需要的是最初以长行程模式启动以增加液压锤操作的效率。

所公开的系统旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术中的其他问题。

发明内容

一方面，本发明涉及一种用于液压锤的可变行程控制系统。该可变行程控制系统可包括阀，所述阀被配置为根据液压锤内部加压流体的流动方向选择性地调整与液压锤相联的活塞的行程长度。

另一方面，本发明涉及一种用于液压锤的可变行程控制系统。该可变行程控制系统可包括进口槽和出口槽，进口槽围绕与液压锤相联的活塞形成并被配置为接收加压流体，出口槽围绕与液压锤相联的活塞形成并被配置为排出加压流体。可变行程控制系统还可包括第一阀，所述第一阀被配置为控制活塞上下运动之间的转换时间。该可变行程控制系统可进一步包括第一转换槽和第二转换槽，第一转换槽在进口槽和出口槽之间围绕活塞形成并被配置为转换第一阀的阀位，第二转换槽在进口槽和第一转换槽之间围绕活塞形成并被配置为加快从活塞的向上运动到活塞的向下运动的转换。该可变行程控制系统可进一步包括第二阀，所述第二阀被配置为根据第一阀是否与第二转换槽流体连通而选择性地调整活塞的行程长度。

又一方面，本发明涉及一种液压锤系统。该液压锤系统可包括活塞。该液压锤系统还可包括具有泵和回流罐的路径(routing)组件。该路径组件可被配置为在液压锤内部沿第一方向或者第二方向引导加压流体。该液压锤系统可进一步包括进口槽和出口槽，进口槽围绕活塞形成并被配置为接收来自泵的加压流体，出口槽围绕活塞形成并被配置为将加压流体排出到回流罐。该液压锤系统可进一步包括第一阀，所述第一阀被配置为控制活塞上下运动之间的转换时间。该液压锤系统可进一步包括第一转换槽和第二转换槽，第一转换槽在进口槽和出口槽之间围绕活塞形成并被配置为转换第一阀的阀位，第二转换槽在进口槽和第一转换槽之间围绕活塞形成并被配置为加快从活塞的向上运动到活塞的向下运动的转换。该液压锤系统可进一步包括第二阀，所述第二阀被配置为根据加压流体的流动方向选择性地调整活塞的行程长度。

附图说明

图1是示例性公开的机器的示意图；

图2是可与图1中的机器一起使用的示例性公开的液压锤组件的分解图；和

图3是可与图2中的液压锤一起使用的示例性公开的可变行程控制系统的示意图。

具体实施方式

图1图示出具有锤12的示例性公开的机器10。机器10可被配置为执行与特定行业，例如采矿业或者建筑业有关的作业。机器10可以是反铲装载机(图1中所示)、挖掘机、滑移式装载机或者任何其他的机器。锤12可通过臂14和杆16可枢转地连接到机器10。然而，可以预期的是，也可以替代地使用另一种连杆装置，如果需要的话。

在所公开的实施方式中，一个或多个液压缸18可升高、降低和/或摆动臂14和杆16以相应地升高、降低和/或摆动锤12。液压缸18可连接到机器10内的液压供给系统(未示出)。具体而言，机器10可包括通过一个或多个液压供给管线(未示出)连接到液压缸18和锤12的泵(未示出)。液压供给系统可将加压流体，例如油，由泵引入液压缸18和锤12。用于液压缸18和/或锤12的运动的操作者控制可定位在机器10的舱体20内。

如图1和2所示，锤12可包括外壳22和位于外壳22内的致动器组件26。外壳22可将致动器组件26连接到杆16并为致动器组件26提供保护。作业工具24可以可操作地连接到与杆16相对的致动器组件26的端部。可以预期的是，作业工具24可包括能够与锤12相互作用的任意已知工具。在一个实施方式中，作业工具24包括凿形钻头(chiselbit)。

如图2所示，致动器组件26可包括副箱体(subhousing)28、套管30和冲击系统32。除了其他之外，副箱体28可包括框架34和头部36。框架34可为中空圆柱体，具有沿其轴向长度的一个或多个凸缘或台阶。头部36可从框架34的一端脱下(capoff)。具体而言，头部36上的一个或多个凸缘可与框架34上的一个或多个凸缘相连以提供密封接合。一个或多个紧固机构38可将头部36刚性地连接到框架34。在某些实施方式中，紧固机构38可包括，例如螺钉、螺母、螺栓或者能够固定两个部件的任意其他装置。另外，框架34和头部36可各自包括孔以容纳紧固机构38。

套管30可设在副箱体28的工具端内并可被配置为将作业工具24连接到冲击系统32。销40可将套管30连接到作业工具24。当通过锤12移动时，作业工具24可被配置为在套管30内运动预定的轴向距离。

冲击系统32可设在副箱体28的致动端内并被配置为在供以加压流体时运动作业工具24。如图2中虚线所示，冲击系统32可以是包括活塞42、蓄能膜(accumulatormembrane)44、套筒46、套筒衬48、阀50和密封架52的组件。套筒衬48可组装在蓄能膜44内，套筒46可组装在套筒衬48内，并且活塞42可组装在套筒46内。所有这些部件可以大体上彼此同轴。另外，活塞42、套筒46、阀50和密封架52可通过滑动配合径向公差方式全部保持在一起作为子组件。例如，滑动配合径向公差可形成在套筒46和活塞42之间，以及密封架52和活塞42之间。套筒46可在活塞42上施加径向向内的压力，并且密封架52可在活塞42上施加径向向内的压力。这种构造可将套筒46、密封架52和活塞42保持在一起作为子组件。

蓄能膜44可形成圆柱管，其被配置为保持用于锤12的足够量的加压流体以驱动活塞42经过至少一个行程。当蓄能膜44处于松弛状态(即，未处于加压气体压力下)时，蓄能膜44可与套筒46径向间隔。然而，当蓄能膜44处于加压气体的压力下时，蓄能膜44和套筒46之间可没有间隙，并且禁止它们之间的流体流动。

阀50可组装在活塞42的端部上并且径向定位在套筒46和密封架52两者的内部。密封架52的一部分可与套筒46轴向重叠。另外，阀50可轴向设置在蓄能膜44的外部。阀50和密封架52可完全定位在头部36内。蓄能膜44、套筒46和套筒衬48可定位在框架34内。头部36可被配置为当连接到框架34时封闭套筒46的端部。

活塞42可被配置为在框架34和头部36两者内部滑动。例如，活塞42可被配置为在框架34内往复运动并且接触作业工具24的端部。具体而言，可压缩气体(例如，氮气)可设置在气室(未示出)内，该气室定位在位于与套管30相对的活塞42的端部处的头部36内。活塞42能够在气室内可滑动地运动以增减气室的尺寸。气室的尺寸减小可增加气室内的气体压力，从而驱动活塞42向下以接触作业工具24。

活塞42可包括沿其长度的变化直径，例如轴向设置在较宽直径部分之间的一个或多个窄直径部分。在所公开的实施方式中，活塞42包括由两个宽直径部分60、62分开的三个窄直径部分54、56、58。窄直径部分54、56、58可与套筒46配合以选择性地开闭套筒46内的流体通道。活塞42可进一步包括冲击端64，所述冲击端64具有比任一窄直径部分54、56、58更小的直径。冲击端64可被配置为接触套管30内的作业工具24。

如图3所示，锤12可具有可变行程控制系统70。可变行程控制系统70可包括被配置为在锤12内引导加压流体以选择性地调整活塞42的行程长度的一个或多个部件。例如，可变行程控制系统70可包括环形提升槽68、环形转换槽72、环形罐槽(tankgroove)74、环形出口槽76、蓄能器78和主控制阀84。

提升槽68可被配置为引导来自泵的加压流体以接触宽直径部分60处的肩部以便在向上方向上推动活塞42。转换槽72可被配置为与主控制阀84流体连通以转换主控制阀84的阀位。罐槽74和出口槽76可被配置为将加压流体引向回流罐。提升槽68、转换槽72、罐槽74和出口槽76可全都形成为围绕活塞42同心布置的通道。活塞42(即，窄直径部分54、56、58和宽直径部件60、62)的运动可选择性地开闭所述槽以引起活塞42的运动。蓄能器78可被配置为积蓄加压流体并控制锤12内流体的脉动。

主控制阀84可设置在泵和回流罐之间，并可被配置为控制活塞42的运动之间的转换时间。特别是，主控制阀84可在活塞42在上下运动之间转换时进行控制。主控制阀84可包括能够在两个不同(distinct)位置之间运动的阀元件。当阀元件处于第一位置(图3中所示的最右侧位置)时，出口槽76可流体连接到回流罐。当阀元件处于第二位置(图3中所示的最左侧位置)时，出口槽76可流体连接到泵。在某些实施方式中，阀元件可取决于转换槽72内的压力等级在第一和第二位置之间运动。具体而言，当转换槽72内的压力等级低于阈值量时，阀元件可被推向第一位置。替代地，当转换槽72内的压力等级大于阈值量时，阀元件可被推向第二位置。

如图3所示，可变行程控制系统70还可包括另外的环形转换槽86、行程控制阀88和流体路径组件90。转换槽86可形成为在提升槽68和转换槽72之间围绕活塞42同心布置的通道。像转换槽72一样，转换槽86可被配置为与主控制阀84流体连通以转换主控制阀84的阀位。然而，正如接下来更详细论述的一样，转换槽86之间的流体连通可根据行程控制阀88的位置进行选择性调整。

行程控制阀88可被配置为根据锤12内加压流体的流动方向选择性地调整活塞42的行程长度。行程控制阀88可包括能够在两个不同位置之间一起运动的两个阀元件。当阀元件处于第一位置(图3中所示的最左侧位置)时，转换槽86可与主控制阀84流体连通。当阀元件处于第二位置(图3中所示的最右侧位置)时，可阻断转换槽86和主控制阀84之间的流体连通。阀元件可取决于加压流体在锤12内流动的方向在第一和第二位置之间运动。具体而言，当加压流体在锤12内沿第一方向流动时，阀元件可被推向第一位置。替代地，当加压流体在锤12内沿第二方向流动时，阀元件可被推向第二位置。在某些实施方式中，行程控制阀88可定位在锤12内。

路径组件90可包括泵92和回流罐94。加压流体可在锤12内沿两个方向中的一个从泵92流到回流罐94。具体而言，操作者可通过位于机器10的舱体20内的操作者控制阀96(例如，指轮)选择锤12内加压流体的流动方向。操作者控制阀86可包括能够在两个不同位置之间运动的阀元件。当阀元件处于第一位置(图3中所示的最左侧位置)时，加压流体可在锤12内沿第一方向从泵92流到回流罐94。当阀元件处于第二位置(图3中所示的最右侧位置)时，加压流体可在锤12内沿第二方向从泵92流到回流罐94。阀元件可根据操作者输入(例如将指轮推到两个位置中的一个)在第一和第二位置之间运动。

在所公开的实施方式中，通过改变锤12内加压流体的流动方向，活塞42的行程长度可在较短行程和较长行程之间变化(即，活塞42的行程长度减小或增加)。例如，当加压流体沿第一方向流过锤12时，行程控制阀88可实现转换槽86和主控制阀84之间的流体连通。该流体连通可使主控制阀84很快从第一位置(图3中所示的最右侧位置)转换到第二位置(图3中所示的最左侧位置)，这形成活塞42的较短行程。另一方面，当加压流体沿第二方向流过锤12时，行程控制阀88可阻断转换槽86和主控制阀84之间的流体连通。该阻断会使活塞42进一步向上运动，直至转换槽72使主控制阀84从第一位置(图3中所示的最右侧位置)转换到第二位置(图3中所示的最左侧位置)，这形成活塞42的较长行程。

在某些实施方式中，转换槽72和转换槽86之间的距离可影响活塞42的较短行程和活塞42的较长行程之间的长度差。例如，通过增加转换槽72和转换槽86之间的距离，活塞42的较短行程和活塞42的较长行程之间的长度差可增加。类似地，通过减小转换槽72和转换槽86之间的距离，活塞42的较短行程和活塞42的较长行程之间的长度差可减小。

工业实用性

所公开的可变行程控制系统可用于任意液压锤应用中。特别是，所公开的可变行程控制系统可允许操作者通过改变液压锤内加压流体的流动方向来手动调整液压锤活塞的行程长度。现在详细描述锤12的操作。

参考图3，操作者请求开始锤12的操作。例如，操作者可经由操作者控制阀96选择锤12内加压流体的理想流动方向。如果操作者希望加压流体沿第一方向流动，则操作者可将操作者控制阀96推动到第一位置(图3中所示的最左侧位置)。如果操作者希望加压流体沿第二方向流动，则操作者可将操作者控制阀96推到第二位置(图3中所示的最右侧位置)。

当操作者控制阀96处于第一位置时，泵92可将加压流体例如加压油沿第一方向引入提升槽68和蓄能器78。提升槽68内足够量的油可在活塞42上施加向上的压力。具体而言，提升槽68内的油可向宽直径部分60的肩部施加压力并向上偏压活塞42。

活塞42的向上运动可打开转换槽86。具体而言，活塞42的向上运动可相应地使窄直径部分54运动到邻近转换槽86的位置。当转换槽86露出时，加压流体可从进口槽68流入转换槽86，从而增加转换槽86处的压力等级并使主控制阀84从第一位置(图3中所示的最右侧位置)转换到第二位置(图3中所示的最左侧位置)。随后，可允许来自泵92的加压流体流过主控制阀84并流向出口槽76。

当加压流体从泵92流过主控制阀84并流向出口槽76时，活塞42的向上运动还可使窄直径部分58减小气室的尺寸。这种尺寸减小可对气室内的氮气进一步加压，从而向下偏压活塞42。这种偏压可增加活塞42上的向下压力，使活塞42加速向下并接触作业工具24，随后使作业工具24加速向下并冲击建筑材料。在冲击位置(如图3所示)，转换槽72可与罐槽74流体连通，这会降低转换槽72处的压力等级并使主控制阀84转换回到第一位置(图3中所示的最右侧位置)。与建筑材料的冲击可使活塞42加速向上。

当操作者控制阀96处于第二位置时，泵92可将加压油沿第二方向引入提升槽68和蓄能器78。类似于加压流体在锤12内沿第一方向流动时，油可使活塞42上下运动。然而，当加压流体在锤12内沿第二方向流动时，可阻断转换槽86和主控制阀84之间的流体连通。因此，一旦活塞42向上运动，主控制阀84不会从第一位置(图3中所示的最右侧位置)转换到第二位置(图3中所示的最左侧位置)直至活塞42到达转换槽72。因此，这可延迟主控制阀84的转换操作。特别是，当活塞42加速向上时，主控制阀84会消耗较长时间从第一位置(图3中所示的最右侧位置)转换到第二位置(图3中所示的最左侧位置)。这可使得活塞42进一步向上运动，形成活塞42的较长行程，其与油沿第一方向流过锤12时活塞42的行程相比提供更高的冲击能量和较低的频率。

活塞42可响应于由操作者控制的加压流体的流动方向在较短或较长行程内继续上下往复运动。由于转换槽86和行程控制阀88的简化操作，活塞42可通过转换锤12内加压流体的流动方向容易地在较长和较短行程之间转换。使用转换槽86和行程控制阀88可简化可变行程控制操作并且适合于改进具有非可变行程控制的液压锤。另外，操作者能够取决于操作者的选择以短行程或长行程开始锤操作。

对本领域技术人员来说容易想到的是，可对本发明的系统做出各种修改和变化。通过考虑本文公开的方法和系统的说明和实践，系统的其他实施例对本领域技术人员来说是容易想到的。应将说明和实施例认为仅仅是示例性的，发明的真正范围由权利要求书及其等效物表明。

Claims (10)

1.一种用于液压锤的可变行程控制系统，包括：

阀，其能够根据液压锤内加压流体的流动方向选择性地调整与液压锤相联的活塞的行程长度。

2.如权利要求1所述的可变行程控制系统，其中，所述阀能够使活塞的行程长度在液压锤内加压流体沿第一方向流动时减小。

3.如权利要求1所述的可变行程控制系统，其中，所述阀能够使活塞的行程长度在液压锤内加压流体沿第二方向流动时增加。

4.如权利要求1所述的可变行程控制系统，进一步包括路径组件，其具有泵和回流罐并且能够沿第一方向或第二方向引导液压锤内的加压流体。

5.如权利要求4所述的可变行程控制系统，进一步包括操作者控制阀，其能够接收表示沿第一方向或第二方向引导加压流体的意愿的操作者输入。

6.如权利要求1所述的可变行程控制系统，其中，所述阀为第一阀，并且所述可变行程控制系统进一步包括能够控制活塞上下运动之间的转换时间的第二阀。

7.如权利要求6所述的可变行程控制系统，进一步包括：

进口槽，其围绕活塞形成并且能够接收加压流体；

出口槽，其围绕活塞形成并且能够排出加压流体；

第一转换槽，其在进口槽和出口槽之间围绕活塞形成并且能够转换第二阀的阀位；以及

第二转换槽，其在进口槽和第一转换槽之间围绕活塞形成并且能够加快活塞的向上运动到活塞的向下运动的转换。

8.如权利要求7所述的可变行程控制系统，其中，当加压流体在液压锤内沿第一方向流动时，第二转换槽与第二阀流体连通。

9.如权利要求7所述的可变行程控制系统，其中，当加压流体在液压锤内沿第二方向流动时，第二转换槽不与第二阀流体连通。

10.如权利要求7所述的可变行程控制系统，其中，第一转换槽和第二转换槽之间的距离影响活塞的较短行程和活塞的较长行程之间的长度差。