CN2080099U - 柱塞滑阀高效气动冲击机构 - Google Patents

Abstract

本气动机构的活塞具有前、后两个配气杆，其中 前配气杆同时是冲击杆，后配气杆内有气道，经活塞 可与冲程或回程推阀气道相通。柱塞缸内的滑阀两 端有环形槽，用以控制冲程、回程的进排气通道。配 气杆与侧壁进气口形成定距离供气。缸室的两端设 有缓冲蓄能气垫室。这种连续排气—反冲气垫型冲 击机构使气缸中作功的压气可以膨胀到接近大气压 力，活塞背压大大降低，从而使压气能量得到充分利 用。

Description

本实用新型涉及一种气动式冲击机构，特别是一种矿用气动冲击钻机。

以压气为动力的冲击机具，例如气动凿岩机、气镐、气铲、气铆枪等，使用相当广泛。然后这类气动冲击工具的能量利用率却十分低下，压气对外作功与压缩气体的有效能量之比只达26～35％。

气动凿岩机的传统结构如图4、图5所示，当阀体40处于图4所示的左端位置时，压气源31从冲程气道35向缸体1的后室29供气，前室28与大气相通，活塞作冲程运动。活塞2A－A面越过排气孔71，压缩前室气体，形成制动气垫消耗活塞动能。此前活塞冲击杆3冲击钎子作功。活塞B－B面越过排气孔71，见图5，使后室与大气相通，压力突降，其时前室压力增高，通过回程气道36推阀40右移，后室断气，前室供气，回程开始。回程的运动过程与冲程相似。

以上，我们可以看出传统结构的两个主要特征：1.冲程和回程交替供给压气，只能进行等压作功，而不能进行膨胀作功。2.由一个固定排气孔突然地断续排放高压废气，而且排气是不完全的。排气后，气缸中残留着一定量废气，受到活塞的绝热压缩。这部分被压缩的废气，在重新膨胀时不能回复到原态，而是在中途被高压排放，故而一部分压缩功被被白白消耗掉，我们称之为气垫损失。在通常使用条件下，连续供气和随之而来的断续高压排气，使压气能量损失约40％，对残留废气绝热压缩而形成的气垫，又使压气能量损失16％以上

巨大的排气噪声是现有冲击机具的另一严重缺点。由于排气孔内压力高，短促、急剧的排气过程形成脉冲噪声，成为现有气动冲击机具噪声的主要来源。

显然，现有气动冲击机具的低效率和高噪声是由其结构上的缺陷决定的，且不可能通过设计尺寸的变动，工艺和材料的改进而得到克服。这一点已由发明人从理论上得到证明。

本发明的任务是要克服现有技术中的上述缺点，而提出一种连续排气——反冲气垫型气动冲击机构，使进入气缸中作功的压气可以膨胀到接近大气压力、排气能在冲程和回程的全过程中连续进行，活塞工作的背压始终接近大气压力。另外，还能将活塞回程的动能转化为冲程动能，使气动冲击机具的有效热效率大幅度提高。

本发明的任务是以如下方式完成的：在缸体内的活塞具有前、后两个配气杆，其中前配气杆同时作为冲击杆，后配气杆内有轴向气道，经活塞内的径向气道可与冲程或回程推阀气道相通。缸体前、后室各有进排气通道，柱塞缸内的滑阀两端有环形槽，以启闭冲程、回程的进、排气通道，气缸前、后盖侧壁有进气口，与配气杆的配气圆柱面形成定距离供气，气缸两端还各设有前、后气垫盖。

以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。

图1是本发明一种具体结构的纵向剖视图，活塞处在回程开始的状

图2是该机构处在冲程开始的状态。

图3是柱塞滑阀的结构图。

图4是传统机构的冲程运动。

图5是传统机构的回程运动。

参照图1、图2，在缸体1内的活塞2具有前、后两个配气杆3、4，其中前配气杆3同时作为冲击杆。后配气杆4内有轴向进气道41，与活塞内的径向气道42相连，在活塞运动过程中可分别与缸壁上的冲程推阀气道43及回程推阀气道44相通。其中冲程推阀气道43由气缸后部壁面孔口45通至柱塞缸52的右端，回程推阀气道44则由前部的孔口通至柱塞缸52左端。气道41及38均与压气源连通，气缸后室29设有冲程进气道12和回程排气道60，气缸室设有回程进气道11和冲程排气道59。排气道59、60通过柱塞滑阀5（以下简称滑阀）的环形槽71、72与外界大气连通，其出口段在图中用虚线表示。为节省图面，图中各交叉管道都不相通。柱塞缸52与气缸1联为一体。通过其中的二位滑阀5可以控制冲程和回程的进、排气。滑阀5随两侧推阀气道的压差动作。当进、排气道与滑阀的环形槽相对时，管道被接通，其余位置则关闭。

气缸前、后盖19、49侧壁有进气口20、21，在前、后盖孔内滑动的前、后配气杆具有定距离供气的配气圆柱面17、18，当配气杆细颈15、16经过进气口20、21时，压气可以通过其间的通道进入气缸，如图1右侧，图2左侧；当粗颈的配气圆柱面17、18经过时则关闭该进气孔，停止供气。从而形成定距离供气。定距离供气由配气杆细颈长度决定，可设计成需要的长度。

在气缸前、后盖19、49与缸体壁面之间设有环形的前、后气垫盖6、7，其封闭容积构成前、后气垫室30、31，气垫室可与压气源连通。气垫盖受到背部气体的压力，通过缸体上的台肩32、33定位。进气道11、12可以由气垫盖内穿过。当气垫盖受到活塞冲击时，就可缩背部的气体而向后移动。缓冲气垫室30在空击时对气缸起保护作用。本机构前、后两部分基本对称，如前后配气杆，前后推阀气道，前后进、排气孔，前后气垫室等，工作原理也相同。

图3所示的柱塞滑阀为一圆柱体，其外圆φ₁两侧开有环形凹槽71、72，直径以φ₂表示。滑阀与柱塞缸滑动密封，其间形成的两个环形腔室能够启闭前述的各进排气通道。

下面说明机构的工作过程。参见图1、图2，后盖孔38和气道53都与压气源连通，麻点部分表示充满压气。假设启动时活塞处于任意位置，活塞在后盖孔38内压气作用下将向前运动到图1右端位置，即冲程终了、回程开始的位置。由后配气杆内进气道41进入的压气经活塞径向气道42、回程推阀气道44进入柱塞缸52左侧腔，柱塞缸右侧腔则经冲程推阀气道43与后气室29相通，此时后气室的压气经膨胀作功已接近大气压力。两侧的压差推动滑阀贴向右端。其环形槽71、72分别将回程排气道60和回程进气道11接通，而冲程进气道12和冲程排气道59封闭。此时压气经回程进气道11、活塞冲击杆细颈15与前盖19内孔面之间的环形气道8进入缸体前气室，对活塞等压作功，推动活塞向左作回程运动。此时后气室29内的废气则经回程排气道60及环形槽72与大气连通，可以在活塞回程的全过程中连续排气，使活塞回程运动的背压始终接近大气压力。当冲击杆粗颈配气圆柱面17越过进气口20时，将其封闭，气缸前室28供气中断。已进入前室的由配气杆细颈长度决定的定量压气对活塞膨胀作功，活塞动能继续增加。当前气室的压气膨胀至大气压力，压气能量已得到充分利用时，活塞径向气道42与冲程推阀气道43接通，压气进入滑阀右腔，左腔与前室相通降至大气压力，故滑阀被推向左端，见图2。此时，后气室29与冲程进气道12、环形槽72接通，前气室的冲程排气道59亦打开，而回程进、排气道11、60关闭，冲程开始。活塞回程终了时具有相当的动能，与后气垫盖（7）相撞，推动气垫盖一起向后运动。后气垫开始压缩，使活塞和气垫盖制动下来。随后气垫的压缩势能又迅速转化为活塞向前运动的动能。使活塞在冲程开始时就获得一定初始速度，与压气在冲程中所作之功迭加，充分利用了回程压气的能量。也相当于增加了气缸的有效容积，使气缸体积可以变的更小。

图2为冲程开始的状态，压气经冲程进气道12和后配气杆细颈16的通道进入后气室29，推动活塞作冲程运动（向右）。前气室膨胀作功后的废气则经冲程排气道59排入大气，活塞冲程的背压始终接近大气压力，当后配气杆4的大颈圆柱面18封闭了冲程进气道12时，后室进气中断，进入后室的定量压气对活塞膨胀作功。膨胀至接近大气压力时，活塞速度最高，冲击杆冲击钎子作功。活塞重新回到图1的位置，一个循环结束，第2个回程开始。

本发明相对现有冲击机具，具有如下优点：

1.本结构的排气方式是连续的，即缸体前、后交替排气，从整体上说气缸处于不停顿地连续排气状态。由于连续排气，压气作功后的废气可以完全排出，活塞的背压可以减小到接近大气压力，气缸中作功的压气也可以膨胀到接近大气压力。

2.这种结构的供气方式是断续的，即只在冲程和回程的一定距离内才进行供气，定距离供气是压气膨胀作功的必要条件。

3.这种结构在气缸后部有一个反冲气垫装置。传统结构活塞回程需要消耗能量，本结构能将活塞回程时的动能迅速转换为活塞冲程的动能。

4.排气压力接近大气压力，大大降低了排气噪声，改善了工作环境。

本发明使压气能量得到充分利用，有效热效率成倍提高，确为气动冲击机具的重大突破。

Claims (1)

1、一种气动冲击机构，包括缸体1、活塞2、活塞冲击杆3、冲程及回程气道12、11和压气源，其特征在于所说的活塞2具有前、后两个配气杆3、4，其中前配气杆3同时作为冲击杆，后配气杆4内有轴向气道41、经活塞内的径向气道42可与冲程及回程推阀气道43、44相通，缸体前、后端各有进排气通道11、59和12、60，柱塞缸52内的二位柱塞滑阀5两端有环形槽71、72，以启闭冲程、回程的进排气通道12、59和11、60，气缸前、后盖19、49侧壁有进气口20、21，与配气杆3、4的配气圆柱面17、18形成定距离供气，可以相对缸体移动的前、后气垫盖6、7背部有缓冲气垫室30、31。

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