CN2080099U - 柱塞滑阀高效气动冲击机构 - Google Patents
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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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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C15 | Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993) | ||
RN01 | Renewal of patent term | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CX01 | Expiry of patent term |