CN105839687A - 具有双阀加速控制系统的液压锤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有双阀加速控制系统的液压锤。液压锤可具有壳体和配置成在该壳体内往复运动的活塞。液压锤还可具有形成于所述壳体内的加速通道。该加速通道可配置成接收用于使活塞在第一方向上加速的加压流体。液压锤还可具有与所述加速通道连通的第一阀。该第一阀可配置成将所述加压流体的第一部分选择性地供应至所述加速通道。液压锤还可具有与所述加速通道连通的第二阀。该第二阀可配置成将所述加压流体的第二部分选择性地供应至所述加速通道。

Description

具有双阀加速控制系统的液压锤

技术领域

本发明总体涉及液压锤，更具体地涉及具有双阀加速控制系统的液压锤。

背景技术

用于铣削石头、混凝土或其它物质的液压锤可安装至多种机器(例如，挖掘机、反铲挖掘机、机具运载机及其它类型的机器)。例如，液压锤可安装至机器的吊臂并连接至机器的液压系统。液压系统中的高压流体可供应至锤从而以往复运动方式驱动锤的活塞。活塞可进而以往复运动方式驱动作业机具，从而使作业机具铣削与之接触的物质。

在由Anderson完成并于2009年12月31日公开的美国专利申请公开2009/0321100(“’100公开”)中描述了一种示例性的液压锤。具体地，’100公开描述了一种流体操作的冲击设备，其具有在缸室内滑动的活塞。该冲击设备还具有用于控制活塞的移动的主阀和辅助阀。主阀适于将压力流体输送至用于冲击活塞的驱动腔。辅助阀适于转换主阀。

尽管’100公开的冲击设备可适合用于一些应用，但其对于其它应用而言并不那么理想。例如，对于大型液压锤(例如重量超过1000kg的液压锤)——其具有相应大的活塞——而言，主阀的尺寸必需非常大以容许充分的流体输送，从而在不增大流体供应压力的前提下移动活塞。对于大型锤而言，由于大型主阀的尺寸和重量的缘故，像针对较小的锤通常做的那样环绕活塞设置主阀变得不切实际。一般利用单独的壳体来装设大型主阀，但是因为与附加的壳体关联的增加的成本和复杂性，所以这也是不那么理想的。本发明的实施例可有助于解决这些问题和/或本领域已知的其它问题。

发明内容

所公开的一个实施例涉及一种液压锤，其可以包括壳体及配置成在该壳体中往复运动的活塞。该液压锤还可以包括形成在所述壳体内的加速通道。该加速通道可以配置成接收用于使所述活塞在第一方向上加速的加压流体。该液压锤还可以包括与所述加速通道连通的第一阀。该第一阀可以配置成将所述加压流体的第一部分选择性地供应至所述加速通道。该液压锤还可以包括与所述加速通道连通的第二阀。该第二阀可以配置成将所述加压流体的第二部分选择性地供应至所述加速通道。

所公开的另一实施例涉及一种用于与加速通道关联的活塞的阀控制系统。该阀系统可以包括与加速通道连通的第一阀。该第一阀可以配置成将加压流体的第一部分选择性地供应至所述加速通道。该阀系统还可以包括与所述加速通道连通的第二阀。该第二阀可以配置成仅在所述第一阀开始供应所述加压流体的所述第一部分以后才将所述加压流体的第二部分选择性地供应至所述加速通道。

所公开的又一实施例涉及用于与加速通道关联的活塞的阀控制系统。该阀系统可以包括与加速通道连通的第一阀。该第一阀可以配置成将加压流体的第一部分选择性地供应至所述加速通道。该阀系统还可以包括与所述加速通道连通的第二阀。该第二阀可以配置成将所述加压流体的第二部分选择性地供应至所述加速通道。所述第一阀和第二阀可以配置成彼此独立地且基于所述活塞的位置来供应所述加压流体的所述第一部分和第二部分。

附图说明

图1是示例性公开的机器的透视图；

图2是示例性公开的图1的机器的液压锤的一部分的示意图；

图3是示例性公开的图2的液压锤的一部分的俯视图；

图4是示例性公开的图2的液压锤的双阀加速控制系统的第一实施例的示意图；

图5是示例性公开的处于第一操作状态下的图2的液压锤的双阀加速控制系统的第二实施例的示意图；

图6是处于第二操作状态下的图5的双阀加速控制系统的示意图；和

图7是处于第三操作状态下的图5的双阀加速控制系统的示意图。

具体实施方式

图1示出示例性公开的具有液压锤12的机器10。机器10可配置成执行与特定产业、诸如矿业或建筑业关联的作业。机器10可以是反铲装载机(图1中示出)、挖掘机、机具运载机、滑移装载机或任意其它类型的机器。锤12可以通过吊臂14和杆16枢转地连接至机器10。替代地，锤12可以另外的方式连接至机器10。

机器10可包括用于使锤12运动并供之以动力的液压供应系统(未在图1中示出)。例如，机器10可包括泵66(参见图4-7)，该泵经一条或多条液压供应管线(参见图4-7)连接至与吊臂14和杆16关联的液压缸18以及连接至锤12。液压供应系统可将加压流体、例如油从泵供应至液压缸18和锤12。液压缸18可提升、降低和/或摆动吊臂14及杆16，从而相应地提升、降低和/或摆动锤12。用于液压缸18和/或锤12的运动的操作者控制装置可位于机器10的驾驶室20内。

如图1中所示，锤12可包括可连接至杆16的壳体22。作业机具24可以操作性地连接至壳体22的与杆16相对的端部。设想到，作业机具24可包括能够与锤12相互作用的任意机具。例如，作业机具24可包括冲击式钻头、一字型刀尖(moil point)、冲击切碎机(percussionbuster)、钝机具、锤击机具、捣实板、刀具，或者其它钻头。

如图2中所示，锤12可在壳体22内具有活塞46和缸26。活塞46可配置成在缸26内来回移动以撞击作业机具24。锤12还可包括用于控制活塞46的移动的双阀加速控制系统70。系统70可通过控制从机器10的泵66(参见图4-7)到加速通道76的加压流体流来控制活塞46的移动。随着加压流体流动至加速通道76，该加压流体在活塞46上施加力并可朝向作业机具24驱动活塞46。

仍参见图2，壳体22还可包括框架40和头部42。框架40可以是大致中空的体部，该体部沿着其轴向长度具有一个或多个凸缘或阶状部。头部42可覆盖框架40的一个端部。具体地，头部42上的一个或多个凸缘可与框架40上的一个或多个凸缘联接以提供密封接合。一个或多个紧固件(未示出)可将头部42刚性附接至框架40。例如，紧固件可包括螺钉、螺母、螺栓、连结杆或能够固定两个组件的任意其它(多个)紧固件。另外，缸26可包括用于接纳紧固件的、可与头部42中的孔相对应的孔(例如，图3中所示的孔44)。

锤12还可包括后部缓冲件28、前部缓冲件30和隔离滑动板38，这三者全部在壳体22内。如在图2中所示，前部缓冲件30可设置在框架40内介于缸26与框架40之间。后部缓冲件28可设置在框架40内介于头部42与缸26之间。隔离滑动板38可设置在框架40与缸26之间，以及可配置成沿着框架40的内壁自前部缓冲件30朝向后部缓冲件28延伸。如在图2中示出的，隔离滑动板28可向上延伸并超出缸26。隔离滑动板38可配置成吸收噪音和振动并用作滑动耐磨板，在铣削物质时该隔离滑动板使缸26的小的轴向运动成为可能。

如图4-7中所示，活塞46可沿着其长度包括多个直径不同的部段，例如布置在较宽直径部段之间的一个或多个窄直径部段。活塞46可包括由两个宽直径部段60、62分隔开的三个窄直径部段54、56、58。窄直径部段54、56、58可与缸26的内壁配合以选择性地打开或关闭双阀加速控制系统70的流体通路(例如，通路101、102和103)。

如图4-7中所示，双阀加速控制系统70可包括环状的提升通道68、环状的转换通道72、环状的储器通道74、加速通道76、第一阀82、第二阀84和使多个组成部分相互连接的多条流体通路(例如，通路101至109)。图4示出双阀加速控制系统70的第一实施例，图5示出双阀加速控制系统的第二实施例。图4所示的第一实施例与图5所示的第二实施例之间的区别是第二实施例增加了止回阀86、孔口88和通路110。第二实施例的这三个构成部分与第二阀84关联，并对第二阀84的运动如何被触发产生影响。对于这两个实施例而言，双阀加速控制系统70的全部其它构成部分可以是相同的。因此，对于所有相同的组成部分而言，针对第二实施例示出不同运行状态的图5、6和7能同等地应用于图4的第一实施例。在第一实施例和第二实施例两者中，双阀加速控制系统70可以流体连接至可装设在机器10内的泵66、操作阀78和储器80。

如图4和图5中所示，泵66可配置成从储器80中抽取流体并排出加压流体。可选择性地导引来自泵66的加压流体通过操作阀78、借由通路104到达提升通道68、借由通路107到达第一阀82以及借由通路105到达第二阀84。提升通道68可配置成导引加压流体接触位于宽直径部段60处的肩部61，从而在向上的第二方向92上迫压活塞46。转换通道72可配置成借由通路102与第一阀82流体连通，用以移动第一阀82的阀位置。如图4和图5中所示，储器通道74可配置成借由通路103将加压流体排放至储器80。加压流体还可以自加速通道76借由通路108和109经第一阀82而排放至储器80。如图4和图5中所示，仅第一阀82配置成将加压流体自加速通道76选择性地排放至储器80。提升通道68、转换通道72、储器通道74和加速通道76可以全部自缸26突出，从而在活塞46周围限定出通路。由加压流体引起的活塞的(即，窄直径部段54、56、58和宽直径部段60、62的)移动可沿着缸26选择性地打开或关闭通道。

对于如图4-7中所示的第一和第二实施例而言，第一阀82可布置在泵66与储器80之间，以及可配置成控制活塞46的运动(例如，加速)。特别是，第一阀82可以控制活塞46何时在向上运动与向下运动之间转变。第一阀82可包括能在至少两个不同的位置之间移动的阀元件，以及可配置成将加压流体的第一部分选择性供应至加速通道76。如图4-7中所示，第一阀可包括三个不同的位置；因此，第一阀82可称为“三位置三端口阀(a three position,three port valve)”。当第一阀82的阀元件处于如图4和图5中所示的第一位置(最高位置)时，加速通道76可流体连接至储器80。当第一阀82的阀元件处于第二位置(中间位置)时，加速通道76可与泵66和储器80两者流体地断开连接。当第一阀82的阀元件处于如图6和图7中所示的第三位置(最低位置)时，加速通道76可借由通路107和109流体连接至泵66并取向成将加压流体的第一部分供应至加速通道76。阀元件可以取决于转换通道72处的压力水平而在第一、第二和第三位置之间移动。具体地，当转换通道72处的压力水平低于阈值时，第一阀82的阀元件可被迫压至第一位置。替代地，当转换通道72内的压力水平大于阈值时，第一阀82的阀元件可被迫压至第三位置。当第一阀82从第一位置转变到第三位置或从第三位置转变到第一位置时，该第一阀会经由第二位置转变。第二位置可即刻封堵经第一阀82的全部流动，这可在于各位置之间进行转变时减少内部泄漏量。

在另一实施例中(未示出)，第一阀82可以是“二位置三端口阀”，其只包括如上文所述的第一位置和第三位置，借此省去了封堵经第一阀82的全部流动的第二位置。还设想到可利用针对第一阀82的具有更多或更少数目的位置和端口的附加实施例。

对于如图4-7中所示的第一和第二实施例而言，第二阀84可配置成将加压流体的第二部分选择性地供应至加速通道76。第二阀84可布置在通路105和106之间，从而流体连接加速通道76和提升通道68。第二阀84可包括能在两个不同的位置之间移动的阀元件；因此，第二阀84称为“二位置二端口阀”。当阀元件处于如图4和图5所示的第一位置(最高位置)时，止回阀85可阻止加压流体流自提升通道68借由通路105通过第二阀84进入加速通道76中。然而，如果压差使得在从加速通道向提升通道的方向上通过止回阀85的流动可以发生，则止回阀85容许加压流体流从加速通道76经第二阀84返回至提升通道68。当第二阀84的阀元件处于如图6和图7中所示的第二位置(最低位置)时，加速通道76可借由通路105和106与提升通道68流体连接，借此将加压流体的第二部分供应至加速通道76。

可设想到利用针对第二阀84的其它配置。例如，第二阀可以是导向操作止回阀(pilot operated check valve)，其可通过导向通道处的外部导向压力打开。导向操作止回阀的导向通道可配置成连接至通路101或110。

第一阀82和第二阀84可在缸26内设置在活塞46的对向两侧，如图3中所示。以这种方式设置第一阀82和第二阀84可出于多个原因而是有利的。第一，流动至加速通道76的加压流体可以更平稳，借此减小活塞46上的侧负载。第二，可以不需要单独的阀壳体或扩大的缸26。因而，壳体22的设计和构型可得以简化，并且隔离滑动板38可沿着壳体22延伸得更远，借此覆盖缸26的更大的部分。第三，与在仅使用单个较大的阀的情形下相比，缸26可以更细小且更轻。在与重量相同的传统液压锤进行比较时，更细小且轻的缸26还可增大锤12的总功率。

可以多种方式触发第二阀84的从第一位置到第二位置的移动。如图4中所示的第一实施例提供了可如何触发第二阀84的移动的第一示例。根据第一实施例，第二阀84可借由通路101与转换通道72流体连通。第二阀84的阀元件可根据转换通道72内的压力水平而在第一和第二位置之间移动。具体地，当转换通道72内的压力水平低于阈值时，阀元件可被迫压以移动至第一位置(最高位置)。替代地，当转换通道72内的压力水平大于阈值时，阀元件可被迫压以移动至第二位置(最低位置)。如果用于使第一阀82和第二阀84移动的阈值压力值是相同的，则由于第一阀82和第二阀84两者均与转换通道72流体连通，所以第一阀82和第二阀84可配置成几乎同时移动位置。替代地，如果阈值压力值是不同的，那么第一阀82和第二阀84可配置成在不同的时间独立地移动位置。例如，第一阀82可配置成在较低阈值压力值移动位置，而第二阀84可配置成在较高压力值阈值移动位置。

如图5-7中所示的第二实施例提供了可如何触发第二阀84的移动的第二示例。根据第二实施例，止回阀86可布置在使第二阀84与转换通道72流体地断开连接的通路101中，借此阻止转换通道72的流体压力触发第二阀84的移动。代替地，第二阀84可借由通路106和110与加速通道76流体连通。因此，根据第二实施例，第二阀84可配置成基于加速通道76中的压力水平、而不是像针对第一实施例的情况那样基于转换通道72中的压力水平来移动位置。如图5-7中所示，根据第二实施例，孔口88可布置在介于第二阀84与加速通道76之间的通路110中，从而限制加压流体到第二阀84的流量。

设想到还可以利用用于触发第二阀84的在第一位置与第二位置之间的移动的附加方法。例如，除了加速通道76以外，通路110还可直接连接至第一阀82。因此，第二阀84的移动不仅可基于加速通道76内的压力，而且还直接基于第一阀82的位置。因而，第一阀82可打开及关闭这种连接。通过第一阀82打开及关闭这种连接，可省去止回阀86和孔口88。

还设想到，除了参照第一实施例(图4)和第二实施例(图5-7)描述的包含在双阀加速控制系统70内的那些以外，锤12还可以包括其它孔口、阀、通道和/或其它组成部分。例如，根据其它实施例，除了第一阀82和第二阀84之外，双阀加速控制系统70还可以包括附加的阀。一个或多个附加的阀可用于增补第一阀82和/或第二阀84的操作。例如，一个或多个(例如1、2、3、4、5或更多个)附加的阀可与第二阀84结合使用。一个或多个附加的阀可与第二阀84并行连接，且因此可以与第二阀84相同地操作。在另一实施例中，一个或多个附加的阀可与第一阀82结合使用。一个或多个附加的阀可与第一阀82并行连接，且因此可与第一阀82相同地操作。利用附加的阀能够使锤和活塞的尺寸变得更大或者进一步减小阀尺寸。当利用附加的阀时，第一阀82、第二阀84和一个或多个附加的阀可围绕活塞46均匀地分隔。

工业实用性

所公开的双阀加速控制系统可用在任意液压锤中，包括大型液压锤(例如那些重量超过1000kg的液压锤)，大型液压锤通常需要大的控制阀以容许充足的流体输送，从而移动它们的大的活塞而无需增大流体压力。通过使用第一阀和第二阀，流体输送能在两个阀之间(例如均等或不均等地)分开，借此容许每个阀皆具有比针对同等尺寸的液压锤所使用的单个较大的控制阀所具有的尺寸更小的尺寸。第一和第二阀的减小的尺寸能使阀设置在活塞壳体内，并借此消除了对如通常用于较大的液压锤的单独的阀壳体的需求。针对同等尺寸的锤而言，利用如本文所描述的第一和第二阀可容许第一阀的尺寸约为较大的单个阀的一半。现在将主要参照图5、图6和图7(即，第二实施例)来描述锤12的操作；然而，对该操作的描述能同等地应用于图4的第一实施例。在解释第一和第二实施例的操作中的差异时将会参照图4。

参见图5，可做出操作要求以例如借由操作阀78来开始锤12的操作。在做出要求后，泵66可借由通路104将加压流体、例如油导引至提升通道68中。供应至提升通道68的加压流体可在活塞46上施加压力。具体地，提升通道68内的加压流体可向宽直径部段60的肩部61施加压力并在第二方向92上向上偏压活塞46。在此操作期间，第一阀82的阀元件可处于第一位置，使得加速通道76与储器80流体连通。所以，当活塞46因提升通道68中的压力而沿第二方向92向上滑动时，随着加速通道76的容积因正在靠近的宽直径部段62而较小，加速通道76内的流体能排放到储器80中。同样在这个操作期间，第二阀84的阀元件可处于第一位置，借此止回阀85可以阻止加压流体流自提升通道68进入加速通道76中。

如图6中所示，活塞46在第二方向92上的移动可以打开转换通道72。具体地，活塞46沿第二方向92向上的移动可相应地使窄直径部段54移动到邻近转换通道72的位置。然而转换通道72未被覆盖，加压流体可自提升通道68沿着窄直径部段54流入转换通道72中，借此增大转换通道72处的压力水平并引起第一阀82从第一位置(最高位置)移动至第三位置(最低位置)。如针对第二实施例的图6所示，止回阀86将阻止转换通道72处的压力达到使第二阀84移动的程度。代替地，第二阀84从第一位置到第二位置的移动可通过(例如基于)首先将加压流体的第一部分供应至加速通道76的第一阀82来驱动。加速通道76可借由通路106和110与第二阀84流体连通。因此，加压流体的第一部分可将压力流体供应至第二阀84，借此引起第二阀84从第一位置(最高位置)移动到第二位置(最低位置)。换言之，第二阀84可配置成仅在第一阀82开始供应加压流体的第一部分以后才供应加压流体的第二部分。

对于图4中示出的第一实施例而言，当转换通道72处的压力水平因为自提升通道68向上流动的加压流体而增大时，第二阀84可以因加压流体借由通路101直接供应到第二阀84的缘故而从第一位置移动到第二位置。对于这个实施例，尽管第一阀82和第二阀84两者都基于转换通道72处的压力移动位置，但它们的移动可彼此独立。例如，如上所述地，使每个阀移动的压力阈值可以不同。

当第一阀82和第二阀84两者皆使它们的阀元件移动位置时，如图6中所示，加压流体的来自泵66的第一部分可经第一阀82流入加速通道76中，并且加压流体的来自提升通道68的第二部分可经第二阀84流入加速通道76中。加压流体的第一部分可具有小于、等于或大于加压流体的第二部分的体积。根据一个实施例，当第一阀82比第二阀84大(即，具有更大的流量)时，加压流体的供应至加速通道76的第一部分可具有比加压流体的第二部分更大的体积。在另一实施例中，当第一阀82和第二阀84尺寸相同(即，具有相同的流量)时，加压流体的供应至加速通道76的第一部分可具有更大的体积，因为第一阀82可以早于第二阀84移动位置。

由于加压流体(例如第一部分和第二部分)经第一阀82和第二阀84流入加速通道76中，所以活塞46的运动方向将从第二方向92转换为第一方向90，如图6中所示。因为加压流体(例如第一部分和第二部分)流入加速通道76中，所以活塞46随后可在第一方向90上向下加速以撞击作业机具24。还设想到，双阀加速控制系统70可配置成使得活塞46可基于仅加压流体的经第一阀82的第一部分的流动来转换方向，并且加压流体的经第二阀84的第二部分随后可供应至加速通道76以使活塞46在第一方向90上加速。

如图6中所示，活塞46在第一方向90上的加速将引起宽直径部段60朝向提升通道68移动，借此将提升通道68内的流体排出。将流体从提升通道68中排出可帮助附加的加压流体流例如借由第二阀84到达加速通道76。当活塞46到达撞击位置(如图7中所示)，转换通道72可借助环绕窄直径部段56的环状空间而与储器通道74流体连接。流体连接转换通道72与储器通道74可容许通道内的流体排回至储器80中，借此降低转换通道72处的压力水平。降低转换通道72处的压力致使第一阀82和第二阀84移动回到它们的如初始由图5所示的第一位置。作业机具24与物质(未示出)的撞击可引起活塞46弹回。只要操作阀78保持打开，则所述过程便会紧随着撞击及第一阀82和第二阀81转换回到它们的第一位置而自动重新开始。

当活塞46从第二方向92向第一方向90以及从第一方向90向第二方向92改变移动时，在加速通道76内可能存在压力峰值。压力峰值会引起活塞46的不合时宜的方向转换，以及引起至少第一阀82的不合时宜的位置转换。为了减小加速通道76中的压力峰值的大小，加压流体可经处于第一位置或第二位置的第二阀84而流回至高压管线(例如，提升通道68)。减小压力峰值的大小能帮助保持第一阀82随着活塞46移动的恰当时机，借此能够实现更有效的操作。

对所属领域技术人员而言能对所公开的系统做出多种改变和变型将是显而易见的。根据对所公开系统的说明和实践的考量，其它实施例对所属领域技术人员而言将是显而易见的。说明和示例旨在被认为仅是示例性的，真正的保护范围由所附权利要求及其等同方案指明。

Claims (10)

1.一种液压锤，包括：

壳体；

配置成在所述壳体中往复运动的活塞；

加速通道，该加速通道形成在所述壳体内并配置成接收用于使所述活塞在第一方向上加速的加压流体；

第一阀，该第一阀与所述加速通道连通并配置成将所述加压流体的第一部分选择性地供应至该加速通道；和

第二阀，该第二阀与所述加速通道连通并配置成将所述加压流体的第二部分选择性地供应至该加速通道。

2.根据权利要求1所述的液压锤，其特征在于，所述第一阀和第二阀设置在所述壳体内位于该壳体的对向两侧。

3.根据权利要求2所述的液压锤，其特征在于，加压流体的供应至加速通道的所述第一部分和加压流体的供应至加速通道的所述第二部分配置成平稳的，借此减小所述活塞上的侧负载。

4.根据权利要求1所述的液压锤，其特征在于，仅所述第一阀配置成将所述加压流体从所述加速通道选择性地排放至储器。

5.根据权利要求1所述的液压锤，其特征在于，所述第二阀配置成通过容许所述加压流体经该第二阀反向流动来减小所述加速通道内的压力峰值。

6.根据权利要求1所述的液压锤，其特征在于，所述第一阀和第二阀彼此独立地且基于所述活塞的位置来供应所述加压流体的所述第一部分和第二部分。

7.一种用于与加速通道关联的活塞的阀控制系统，该阀控制系统包括：

第一阀，该第一阀与所述加速通道连通并配置成将加压流体的第一部分选择性地供应至该加速通道；和

第二阀，该第二阀与所述加速通道连通，并配置成仅在所述第一阀开始供应所述加压流体的所述第一部分以后才将所述加压流体的第二部分选择性地供应至所述加速通道。

8.根据权利要求7所述的阀控制系统，其特征在于，所述第二阀配置成响应于所述加压流体的在所述加速通道中的所述第一部分的压力来供应该加压流体的所述第二部分。

9.根据权利要求7所述的阀控制系统，其特征在于，所述第一阀到所述加速通道的流量比所述第二阀大。

10.根据权利要求7所述的阀控制系统，其特征在于，所述第二阀配置成通过容许所述加压流体经该第二阀反向流动来减小所述加速通道内的压力峰值。