CN2479178Y - 液压冲击器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种液压冲击器,其独特的由举锤活塞(12)、卸压柱塞(6)、泄液阀(11)和连杆(14)组成的阀控差动活塞,利用液压表面力作功,能耗低、冲击功及频率可独立无级调控,适用低频率、大冲击功、小流量或小装机容量和大质量冲锤等不同用途重型液压锤,如打桩锤、夯管锤、潜孔锤和大直径冲击回转钻具。
Description
本实用新型涉及一种液压冲击器，特别是一种主要应用于施工岩土工程的重型液压锤(如：打桩锤、夯管锤和大直径冲击回转钻具)上的液压冲击器。
现有技术中的液压冲击器(如：中国专利“重型节能嵌岩液动锤”，专利号：ZL94208450.0)，多以液压体积力形成的压力能推动活塞冲击作功，液压锤的冲击功、频率和功率均随工作流量的增减而同步增减，因此难以更好地满足重型液压锤所需的大冲击功、低频率、充分利用装机容量，以及冲击功、频率各自独立无级调控的要求。
本实用新型的目的是提供一种主要利用液压表面力作功，具有大冲击功、低频率、低能耗，充分利用装机容量和冲击功、频率可独立无级调控的液压冲击器。
本实用新型的技术方案是：
一种液压冲击器，是由接头、外壳、蓄能器、液压缸、阀、举锤活塞、蓄能弹簧、冲锤、砧子等构成。其中，举锤活塞和安装在其顶部卸压阀室内的卸压柱塞、中部的泄液阀室及泄液阀室里的泄液阀和底部的连杆组成的阀控差动活塞。
泄液阀的上、下端各有一个阀门，与泄液阀室里相应位置的阀座相匹配，同步启闭。中接头与冲锤之间装有蓄能弹簧，蓄能弹簧可以是机械弹簧或者是惰性气体或者是有弹性、压缩体积蓄能的蓄能器。
下面结合实施例进一步说明本实用新型：
附图说明：
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图
图2是本实用新型的实施例2的结构示意图
图3是本实用新型的实施例3的结构示意图
实施例1：
一种液压油为工作介质，闭路循环的液压冲击器，是由接头、外壳、蓄能器(5)、液压缸(13)、举锤活塞(12)、蓄能弹簧(16)、冲锤(17)砧子(19)等构成。接头分上接头(1)、中接头(15)、下接头(18)。在上接头(1)内有进液通道(2)、排液通道(20)，进液通道(2)连通蓄能器(5)和击锤阀室(21)；排液通道(20)连通低压室(36)和液压缸上腔(22)。举锤活塞(12)是中空圆柱体，其顶部有卸压阀室(23)，中部有泄液阀室，下部外圆柱面与液压缸(13)动密封配合，底部有连杆(14)。卸压阀室(23)里装有卸压柱塞(6)、弹簧(7)。卸压柱塞(6)上段贯入到上接头(1)里的击锤阀室(21)，并与阀室底部贯入孔动密封配合。卸压柱塞(6)中心有通液孔连通击锤阀室(21)与卸压阀室(23)。泄液阀室内由于装有泄液阀(11)，将整个阀室分隔成泄液阀室上腔(24)、下腔(26)、泄液通道(25)。泄液阀室上腔(24)与卸压阀室(23)连通，泄液通道(25)出口与液压缸上腔(22)连通，泄液阀室下腔(26)与液压缸下腔(27)连通。泄液阀(11)内有液流通道连通泄液阀室上、下腔(24)、(26)，通道里有单向阀(9)和弹簧(10)。回程时，泄液阀(11)处于阀程下限位置，阀的外圆柱面与泄液阀室内圆柱面结合，阻断泄液通道(25)，冲程时，泄液阀(11)处于阀程上限位置，泄液通道(25)与液压缸下腔(27)连通。连杆(14)是实心圆柱体，动密封配合贯穿中接头(15)。其中，举锤活塞(12)、卸压柱塞(6)、泄液阀(11)和连杆(14)组成阀控差动活塞。击锤阀室(21)内装有击锤阀(3)，阀的另一头贯入低压室(36)，击锤阀(3)行程小于阀控差动活塞的行程。液压缸(13)两端与上接头(1)和中接头(15)连接，阀控差动活塞装在液压缸(13)内。连杆(14)另一头与冲锤(17)连接，冲锤(17)与冲锤室外壳(30)动密封配合。中接头(15)与冲锤(17)之间的冲锤室(29)内充有氮气作为蓄能弹簧(16)。中接头(15)上有充气通道(28)，与气源连通供充气和调节充气压强之用。下接头(18)里装有传递冲击能量的砧子(19)。该阀控差动活塞回程作功面积＝举锤活塞截面积-卸压柱塞截面积-连杆截面积；阀控差动塞冲程作功面积＝卸压柱塞截面积；举锤活塞截面积≥2*(卸压柱塞截面积+连杆截面积)。
本液压冲击器工作过程为：
泵将液压油A压入进液通道(2)，进入击锤阀室(21)推动击锤阀(3)升至阀程上限；卸压柱塞(6)在弹簧(7)作用下关闭卸压通道，液压油A通过卸压柱塞(6)中心通孔进入泄液阀室上腔(24)，推开单向阀(9)流经泄液阀室下腔(26)进入液压缸下腔(27)作用于差动活塞；随着液压的不断升高，卸压柱塞(6)和泄液阀(11)关闭得更紧，输入的液能在向蓄能器(5)储能的同时，推动阀控差动活塞上升，将液压缸上腔(22)待排出的液压油B沿排液通道(20)排回油箱；随同连杆(14)上升的冲锤(17)则压缩冲锤室(29)里的氮气蓄能弹簧(16)，直到阀控差动活塞上升到使卸压柱塞(6)与击锤阀(3)结合，阻断进入液压缸下腔(27)的液压油A，阀控差动活塞停止上升，回程终止；击锤阀室(21)里液压急剧升高，最终推动击锤阀(3)连同卸压柱塞(6)下移，启开卸压通道；泄液阀室上腔(24)液压卸除后，单向阀(9)在弹簧(10)作用下关闭连通泄液阀室上、下腔(24)、(26)的液流通道，泄液阀(11)随液压缸下腔(27)排出的液压油B一道向上运动至阀门完全启开，压强达5——15Mpa的压缩氮气蓄能弹簧(16)推着冲锤(17)连同阀控差动活塞快速向下运动；液压缸下腔(27)排出之液压油B经泄液通道(25)进入被同步抽空的液压缸上腔(22)直至冲锤(17)撞击砧子(19)，结束冲程。此外，自冲程开始后，击锤阀(3)从泵和蓄能器(5)获得的能量通过阀控差动活塞传递给冲锤(17)，直至击锤阀(3)抵达阀程下限，与卸压柱塞(6)脱开，然后，在液压作用下迅速返回阀程上限。冲程结束后，泄液阀(11)在自身惯性力和泄液阀室上腔(24)的液压作用下，迅速下移关闭泄液通道(25)，液压油A推开单向阀(9)进入液压缸下腔(27)，冲击器下一工作周期开始，周而复始不停地冲击作功。
根据需要，可通过调节氮气蓄能弹簧(16)的充气压强，独立无级调控本冲击器的冲击能量；再通过调节输入液压油A流量的大小来独立无级调控本冲击器的冲击频率。
实施例2：
工作原理与实施例1完全相同，只是结构上有以下几处改变：外壳(8)与上接头(1)和下接头(18)连接，中接头(15)、液压缸(13)在外壳(8)腔内。击锤阀(3)是由弹簧(4)复位，常处阀程上限位置；泄液阀(11)有上、下两个阀门(32)、(34)，均与泄液阀室里相应位置的阀座(33)、(35)相匹配，同步启闭。蓄能弹簧(16)为圆柱螺旋弹簧，根据需要，可通过调节该弹簧的刚度或压缩量来单独无级调控本冲击器的冲击能量；液压缸上腔(22)与冲锤室(29)之间、冲锤(17)与外壳(8)之间有排液通道(31)。回程时，液压缸上腔(22)排出的工作液B经排液通道(31)进入冲锤室(29)，再经砧子(19)上的排液孔(20)排出，从而工作介质是开路循环。本实施例适用于使用清水或其它浆液(如钻井液等)的液压锤或液压冲击回转钻具。
实施例3：
本实施例除蓄能弹簧(16)结构不同外，其余与实施例1相同。冲锤室(29)内充满液压油(37)，隔膜式蓄能器(38)与冲锤室(29)连通；回程时，冲锤(17)将液压油(37)压入蓄能器(38)内，冲程从蓄能器(38)内排出推动冲锤(17)冲击作功。
本实用新型采用独特的阀控差动活塞结构，其特点如下：
1、举锤、排液的全部能量和冲程的绝大部分能量均来自回程，而回程能量全部来自液压表面力，所以是一种由液压表面力作功的冲击器。
2、回程液压缸上腔从排液通道排出的 流量等于或略大于泵入液压缸下腔的流量，无排液峰值；冲程时，液压缸下腔排出的液流进入同步抽空的液压缸上腔，抽空的容积等于或略大于液压缸下腔排出的液流体积，因此冲程时，不向排液通道外排液，没有排液背压；此外，液压缸下腔至液压缸上腔液流通道距离短、截面大(一般达排液活塞面积的40—60％)，排液峰值时，流速约为冲锤末速度的2倍，所以，排液阻力小，能耗少。
3、蓄能弹簧刚度直接决定回程终了时蓄能的多少，如：对于机械弹簧则调节其刚度或压缩量；对于气体弹簧则调节充气压强。从而独立无级调控冲击能量。
4、当冲锤行程确定后，冲击频率仅取决于工作流量，所以通过调节输入冲击器的工作流量就能独立无级调控冲击频率。
5、如果输入冲击器的工作流量大于冲击器内部泄漏量，回程就能进行。回程终止时，蓄能器已储够冲程所需能量，泄压阀启开后，即使击锤阀与卸压柱塞脱开(工作流量极小的情况出现)，也不会影响冲程和冲击能量，因此本实用新型可在工作流量极小的情况下运行并输出较大冲击功。
6、冲程作用力大小取决于蓄能弹簧刚度，受冲锤质量变化的影响很小，因此，增大冲锤质量不会引起输入能量和冲击能量的明显增大，所以在功率变化不大的情况下，可以成倍或十几倍的增大冲锤质量以适应重型液压锤的需要。
综上所述，本实用新型以液压表面力作功，具有能耗低，冲击功或频率可单独无级调控，适合低频率、大冲击功、小流量或小装机容量和大质量冲锤等不同用途的重型液压锤。
Claims (4)
1、一种液压冲击器，是由接头、外壳、蓄能器、液压缸、阀、举锤活塞、蓄能弹簧、冲锤、砧子等构成，其特征在于：举锤活塞(12)和安装在其顶部的卸压阀室(23)的卸压柱塞(6)、中部的泄液阀室里的泄液阀(11)和底部的连杆(14)组成的阀控差动活塞。
2、根据权利要求1所述的液压冲击器，其特征在于：泄液阀(11)有上、下两个阀门(32)、(34)，均与泄液阀室里相应位置的阀座(33)、(35)相匹配。
3、根据权利要求1所述的液压冲击器，其特征在于：中接头(15)与冲锤(17)之间装有蓄能弹簧(16)。
4、根据权利要求3所述的液压冲击器，其特征在于：蓄能弹簧(16)可是机械弹簧或者是惰性气体或者是有弹性、压缩体积蓄能的蓄能器。
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