JP4376994B2 - 破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する。この衝撃装置は少なくとも、フレームと、圧力流体の圧力によって往復運動を行なうパーカッションピストンと、さらに圧力流体を衝撃装置へ供給するとともに衝撃装置から排出する手段と、パーカッションピストンの圧力流体用空間に連結した蓄圧器とを含む。環状の窪みを含む独立したスリーブをフレームの周りに配置することによって、蓄圧器を、実質的に蓄圧器の全長にわたってパーカッションピストンを取り巻く環状空間として形成する。パーカッションピストンの周りの環状空間をスリーブ状のダイヤフラムによって２つの独立した圧力室に分割する。そして圧力室の一方を、加圧した圧縮性媒体で満たし、他方の圧力室をパーカッションピストンの圧力流体用空間に連結する。
【０００２】
【従来の技術】
破砕装置、パーカッションハンマ、削岩機などの液圧式衝撃装置は、一般的には比較的硬い材料、例えば石、コンクリート、アスファルト、凍土、金属スラグ等を破壊するために用いる。パーカッションハンマは、通常は付属装置としてバケットの代わりに掘削機に装着するが、他の掘削機本体および搬器も用いることができる。したがって、その搬器も固定することができる。パーカッションハンマは通常は掘削機本体の液圧によって動作する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
液圧式破砕装置ならびに他の液圧作動式機械および装置はさまざまな蓄圧器を用いて、例えばそれらの機械の作動サイクルから生じる圧力の変動をなくす。これらの蓄圧器は圧力保持空間を有し、これを圧力保持ダイヤフラムによって少なくとも２つの独立した小空間に分割する。ダイヤフラムの第１の側へは所定のガス圧を加える。この加圧ガスは、例えば窒素もしくは、その目的に適している他の気体にすることができる。ダイヤフラムの第２の側へは、ダイヤフラムを前方へ押し出す圧力流体を供給することができ、これによって、ダイヤフラムの第１の側に設けた圧力媒体を圧縮する。しかし、このときに同時に本構造は、必要な場合には、圧力流体を所望の場所へ供給するための、解放することができるエネルギーを蓄えたことになる。このようにして、一定量の加圧流体を蓄圧器に蓄積することができる。この蓄圧器のダイヤフラムは典型的には平坦、もしくはカップ状、もしくは袋状である。ダイヤフラムは、蓄圧器の他の部分から独立している球形フレーム内、もしくは円筒形フレーム内、もしくは平たいフレーム内に配置する。衝撃装置においては、衝撃ピストンが加える衝撃によって生じる圧力変動を無くすために蓄圧器を用いる。しかし、衝撃装置に使用している現在の蓄圧器の問題は、蓄圧器への、もしくは蓄圧器からの圧力流体の瞬間体積流量が大きく、蓄圧器の体積流量の総量が突然変化するため、蓄圧器のダイヤフラム自身の形状の変化を抑えることができないことである。さらに、現在の蓄圧器においては、ダイヤフラムの材料が大きなひずみや変形を受け易いものであり、その材料は絶え間なく応力を受けているため、よけいに稼働寿命が短くなる。ダイヤフラムが破損すると、常に生産が停止し、余分な費用が生じる。
【０００４】
別の従来技術に係わる装置においては、突き出ている蓄圧器を液圧式パーカッションハンマの上端部のその延長部に設けている。この蓄圧器は、構造物の他の部分から分離しているケーシングと、スリーブ状ダイヤフラムと、ダイヤフラムの内側に配置した金属スクリーンとから成っている。そのケーシングとダイヤフラムとの間には気体用の圧力空間があり、そのスクリーンの内側には圧力流体用の空間がある。このような構造の欠点は、ピストンが下方位置へ移動した場合、ダイヤフラムがスクリーンに対して急速に押し付けられることである。そして、ダイヤフラムがスクリーン内の穴に接触するためダイヤフラムが損傷することがある。そのうちにダイヤフラムにへこみなどができて、それらの箇所でダイヤフラムが容易に破損する。他の従来技術に係わる装置と同様に、この方法のもう一つの問題は、蓄圧器が、構造物の他の部分から突き出た部材であり、したがって、衝撃および周囲の環境の影響を受ける部材であることである。また、このような突起物は装置の取り扱いを困難にする。さらに、パーカッションハンマの延長上に設けられた蓄圧器は、装置の全長を長くするため、装置の利用上、当然不利である。
【０００５】
本発明は、従来技術の欠点を解消する液圧作動式衝撃装置の蓄圧器装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による装置は、フレームの外周に第１の圧力室を形成するための第１の環状の窪みを設け、スリーブには同様に、第２の圧力室を形成するための第２の環状の窪みを設け、スリーブ状ダイヤフラムをフレームとスリーブとの間に配置することを特徴とする。
【０００７】
本発明の基本概念は、パーカッションピストンを環状空間で取り囲み、この環状空間をスリーブ状のダイヤフラムによって２つの別個の圧力室に分割し、そのうちの一方は圧力流体を収容し、他方には気体などの圧縮可能な媒体を事前に満たすことである。その結果、加圧された圧力流体を蓄積するために用いることができる蓄圧器になっている。他の基本的概念は、蓄圧器を実質的にパーカッションピストンの周りに全周にわたって配置することである。さらに、本発明の基本概念は、衝撃装置のフレームの外周に第１の圧力室用の窪みを設け、そして、同様に第２の圧力室を作るための窪みを内周に設けているスリーブで衝撃装置のフレームを囲むことである。それらの圧力室を分離しているダイヤフラムの両端部をスリーブとフレームとの間で押圧する。ダイヤフラムの縁には望ましくは突起部を設け、フレームおよび／またはスリーブにはダイヤフラム固定用の溝を設ける。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１は液圧作動式衝撃装置、本実施例の場合は破砕装置であるが、この破砕装置の上端部の断面図である。このような破砕装置１は、一般的にはパーカッションハンマ、もしくは液圧式ハンマとも呼ばれる。破砕装置１は、掘削機もしくは他の機械のブームもしくは同様のものに対して、それ自体公知の方法で連結することができる。パーカッションハンマの構造と動作は当該分野では一般に公知であるため、少なくとも本発明に実質的に関係しない部品に関しては非常に簡素化した形で示す。パーカッションハンマはパーカッションピストン２を有し、パーカッションピストン２は、圧力流体の作用により往復運動を行って、破砕すべき物に対して、部分的にしか図示していない工具３を介して連続して衝撃を加える。パーカッションハンマは保護ケーシング４によって囲まれている。保護ケーシング４は、例えば複数の曲げた鋼板から作ることができる。これらの鋼板を、適切な連結手段と共に連結し、さらに、シールと適切な振動減衰部品を設ける。保護ケーシングは一方の端部を閉じた管状構造にすることもできる。本図においては明確化のために、装置の動作に必要な圧力流体用の全ダクトを図示しているわけではなく、本発明に関して不可欠なダクトだけを図示していることに注意すべきである。さらに、パーカッションハンマはフレーム５を有し、フレームは、横断面が環状であることが望ましい。フレームの外周には第１の窪みを、例えば切削によって設けている。この窪みは、図３に示す蓄圧器の第１の圧力室6aを形成する。１つもしくはそれ以上のダクト８をパーカッションピストン２の圧力流体用空間７から蓄圧器6aへ連結する。圧力流体は、圧力室6aへそれらのダクトを介して流入および流出する。この装置はさらに、スリーブ９を有する。スリーブはフレームの周囲に配置し、かつ保護ケーシング４とフレーム５との間の空間内で少なくとも垂直に支持する。スリーブの内周には、例えば切削によって第２の窪みを設ける。第２の窪みは、フレーム内の窪みの形状と実質的に同じであることが望ましい。第２の窪みは、フレームの窪みと同じ箇所に配置する。スリーブの窪みが、蓄圧器の圧縮性媒体、例えば窒素ガスのための圧力室6bを形成する。所定の量のこの媒体を圧力室へ別個の流路10に沿って特定の充填圧で供給する。スリーブ９とフレーム５との間にはダイヤフラム11がある。ダイヤフラム11が圧力室6aおよび6bを半径方向に分割し、かつダイヤフラムは、端部を開口したスリーブ状部品である。ダイヤフラムは加圧ガスおよび圧力流体の作用により半径方向に動くことができる。ダイヤフラムの半径方向の瞬間ごとの位置は、圧力室6aおよび6bの圧力の比によって、すなわちダイヤフラムの両側の圧力の比によって決まる。ダイヤフラムとフレーム間の圧力室6aに圧力が存在しない場合、ガスがダイヤフラムを、フレーム内に作られている窪みの底部へ、図示のように押しつける。パーカッションピストンの圧力流体用空間７へ、加圧された流体が供給されると、もしくはピストンがこの空間内に流体をピストンの戻り運動中に押し込むと、加圧された液体は圧力流体用ダクト８から圧力室6aへ流入する。したがって、ダイヤフラムは半径方向の圧力に比例する一定距離をスリーブ９の窪みの底部の方へ移動する。すなわちダイヤフラムは圧力室6bの側へ移動する。ダイヤフラムの反対側の加圧媒体は、当然、ダイヤフラムの動きに抵抗するが、より高い圧力のために強制的に圧縮される。蓄圧器には、したがって静圧が充填される。この静圧を解放して、パーカッションピストンの次の衝撃中に利用することができる。したがって、媒体を供給してパーカッションピストンに送る通常の導管を従来よりも小型にすることができる。さらに、大容量の加圧された媒体をパーカッションハンマの内部を長距離にわたって移送する必要がないため、動力の損失が、より小さくなる。蓄圧器のダイヤフラムは、したがって、パーカッションピストンの１サイクルの動作中もしくは上下運動中に１回の往復運動を行う。ピストンが上方の位置にある場合は、蓄圧器は充填され、これに対して、ピストンが打撃を加えた後、下方の位置にある場合は、蓄圧器は図示の状態になるが、蓄圧器は圧力室6aの表面には接触しない。装置が動作しておらず、圧力流体用空間７に圧力媒体の圧力がない場合、ダイヤフラムは、ガスの事前充填の圧力により圧力室6aの表面に対して押しつけられる。蓄圧器をパーカッションハンマの垂直方向に、破砕装置の外寸に何ら影響を及ぼすことなく、かなり長くすることが容易にできる。蓄圧器を、したがって、半径方向にかなり薄くすることができ、しかも蓄圧器の体積を大きくすることができる。薄い構造のため、ダイヤフラムは短距離しか移動しない。それはまたそのダイヤフラムの変形が従来よりも少なくなることを意味している。したがって、ダイヤフラムは、当然、摩耗の程度が、より小さく、それほど容易には破損しない。
【００１０】
図２は、本発明による蓄圧器のダイヤフラム11の側面図であり、明確化のためにダイヤフラムの右側は断面図で示したものである。ダイヤフラムは実質的に環状の横断面を有する円筒形部品であり、この部品は、両端部が開口しており、弾性材料からできている。ダイヤフラムの材料は、蓄圧器に用いられる作動油および気体に対して耐性を有する必要があり、さらに、ダイヤフラムの材料は、それが受ける機械的な応力に、壊れることなく耐える必要もある。ダイヤフラムは、例えば上記の特性を有する適切なゴムもしくは塑性材料、もしくはそれらを組み合わせた物から作ることができる。このスリーブ状ダイヤフラム11はその両端部に、ダイヤフラムを固定するための突起部12a および12b を有し、ダイヤフラムの中央部に垂直な拡大部13を有する。拡大部13は、圧力室6aに通じているダクト８のところに配置する。この場所で、大きな圧力でダクトから供給される圧力流体を受け入れるため、ダイヤフラムをこの場所で、より頑丈にするためである。他方、拡大部13は、ダイヤフラムがダクト８の中へ押し込まれることを防いでおり、そのため、ダクトの開口部には別個のスクリーンもしくは同様な物を必ずしも必要としない。ダイヤフラムの縁の突起部12a および12b は、フレーム内および／またはスリーブ内に形成した固定用溝に実質的に一致するように形成する。フレーム５とスリーブ９をぴったりと押し合わせると、それらがダイヤフラムの縁を両端からフレーム５とスリーブ９との間の所定の位置にぴったりと押し込む。そして、突起部12a および12b を、それらのために設けられている溝もしくはそれと同様の物の所に配置する。同図はダイヤフラムの突起部をその外周上にのみ示すが、突起部をダイヤフラムの内周上にのみ、もしくは内周および外周の両方に形成することもできる。
【００１１】
図３は、本発明による装置の詳細を示して、その構造をさらに明確にしているものである。蓄圧器は、ここでは充填された状態で示す。充填された状態とは、圧力流体が圧力室6aへ供給されて、圧力流体がダイヤフラム11を圧力室6bの側へ押していることをいう。ダイヤフラムの位置は、明確化のために同図では誇張して示す。ダイヤフラムを固定するための溝がスリーブ９およびフレーム５の両方に設けられている。溝は、スリーブ内およびフレーム内に形成した窪みの縁から一定の間隔を置いて配置する。スリーブ状ダイヤフラムの両端部に設けた拡大部12a および12b は、スリーブとフレームをぴったりと押し合わせると、これらの溝にはまる。場合によっては、ダイヤフラムをスリーブとフレームとの間に、ダイヤフラムの縁で固定できるならば、溝をスリーブ内に、もしくはフレーム内にのみ形成することができる。ダイヤフラムはまたフレームおよびスリーブの間のシールとして働いて、不侵透性の圧力室6aおよび6bを、フレームおよびスリーブの部分の間に別個のシール無しに形成できる。スリーブをボルトもしくは他の同様の結合手段でフレームに取り付けてもよい。
【００１２】
上記の図面および説明は、本発明の概念を説明することだけを目的としている。本発明の内容を特許請求の範囲内で変化させることができる。したがって、原理的には、圧力室を上記の図面および説明と比べて、反対の方法で形成し、フレームとダイヤフラムとの間の第１の圧力室6aに、加圧された気体を満たし、一方、液圧をスリーブとダイヤフラムとの間の第２の圧力室6bへ加えてもよい。さらに、いくつかの独立した環状の蓄圧器を次々にパーカッションピストンの軸方向に設けることもできる。例えば、２つのこのような蓄圧器を用いる場合、第１のものをパーカッションピストンの低圧系統へ、第２のものを高圧系統へ接続することができる。さらに、一方の蓄圧器を圧力流体用の戻りダクトへ連結することもできる。原理的に、そのような蓄圧器を、破砕装置の構造に応じて、パーカッションピストンのいずれの圧力流体用空間にも連結することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の利点は、その装置の構造のおかげで、蓄圧器のダイヤフラムの動きを抑えることができることである。したがって、ダイヤフラムに生じるひずみなどの変形が従来よりも重大ではなくなり、そのため、ダイヤフラムの稼働寿命が長くなり、その構造物を修理する必要が少なくなる。さらに、ダイヤフラムは今や広い移動領域を有しているため、ダイヤフラムの運動速度は従来よりも遅くすることができ、かつ従来よりも、その運動距離を短くすることができる。このことがさらにダイヤフラムの摩耗を防止している。ダイヤフラムの稼働寿命にとって有利なことには、ダイヤフラムは衝撃装置の作動期間中は第１の圧力室の表面に連結されない。運動速度が遅いため、例え圧力流体の蓄圧器への、もしくは蓄圧器からの体積流量が大きくなったとしても、ダイヤフラムの動作を抑えることができる。他の利点は、本装置においては加圧された流体をさまざまなダクトに沿って長い距離を移動させる必要がなく、蓄圧器をパーカッションハンマのすぐ近辺に配置することができるため、動力の損失が従来よりも小さくなることである。また、他の利点は、蓄圧器装置を実際の衝撃装置の周囲に形成し、さらに、蓄圧器装置を構造物の他の部分と一緒に保護ケーシングの内側に配置しているため、塵および天候による有害な作用や衝撃から蓄圧器装置を保護することである。このように、蓄圧器は決して衝撃装置から分離していないし、また衝撃装置から突き出してもいない。したがって、構造が従来よりもコンパクトであり、見た目も良い。さらに、蓄圧器を実際の装置のパーカッションピストンの周囲に一体化するため、蓄圧器のために衝撃装置の長さを、不利益であるにもかかわらず長くするという必要がない。例えば、破砕装置の外寸を小さくすると、装置の使用および操作の点で有利である。更なる利点は、蓄圧器の部品が従来よりも少なく、そのため安価に製造できることである。蓄圧器の第１の部分を衝撃装置のフレームに直接、簡単な方法で機械加工することができ、同様に第２の部分を、フレームと保護ケーシングとの間に設けられているスリーブに直接、機械加工することができる。蓄圧器を衝撃装置のすぐ近辺に配置するため、製造が困難と思われる長い穴を構造物に設ける必要、もしくは蓄圧器とパーカッションピストンとの間で作動液を移送するための他のダクトを構造物に設ける必要が、より少ない。蓄圧器の構造を驚くほど簡単な方法で製造することができる。さらに、衝撃装置は、モジュール構造を有してもよい。その結果、装置の特性を、異なる容積の窪みを有するスリーブおよび／またはフレームを取り付けるだけで変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓄圧器を形成するために、本発明による装置を用いた破砕装置の側面から見た断面図である。
【図２】本発明による蓄圧器装置内のスリーブ状ダイヤフラムであって、加圧されていない状態のときの位置にあるスリーブ状ダイヤフラムを、部分的に断面で示す側面図である。
【図３】本装置の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 破砕装置
２ パーカッションピストン
３ 工具
４ 保護ケーシング
５ フレーム
6a,6b 圧力室
７ 圧力流体用空間
８ ダクト
９ スリーブ
10 流路
11 ダイヤフラム
12a,12b 突起部
13 拡大部

Claims (4)

1. 衝撃装置が少なくとも、フレームと、圧力流体の圧力によって往復運動を行なうパーカッションピストンと、さらに該圧力流体を前記衝撃装置へ供給するとともに該衝撃装置から排出する手段と、該パーカッションピストンの圧力流体用空間に連結した蓄圧器とを含み、
   環状の窪みを含む独立したスリーブを前記フレームの周りに配置することによって、前記蓄圧器は、実質的に該蓄圧器の全長にわたって前記パーカッションピストンを取り巻く環状空間として形成され、
   該蓄圧器はさらにスリーブ状のダイヤフラムによって第１および第２の圧力室に分割され、
   第１および第２の圧力室は、前記環状空間の半径方向に、該ダイヤフラムを介して互いに隣り合い、
   第１の圧力室は前記パーカッションピストンの圧力流体用空間に連結され、第２の圧力室は、加圧した圧縮性媒体で満たされる破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する装置において、
   前記フレームの外周には第１の圧力室を形成するための第１の環状の窪みが設けられ、
   前記スリーブには同様に、第２の圧力室を形成するための第２の環状の窪みが設けられ、
   前記スリーブ状ダイヤフラムは前記フレームと前記スリーブとの間に配置されることを特徴とする破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する装置。
2. 請求項１に記載の液圧作動式衝撃装置に関する装置において、所定の圧力の気体を前記第２の圧力室へ供給し、
   前記第１の圧力室を、少なくとも１つのダクトによって前記パーカッションピストンの圧力流体用空間に連結することを特徴とする破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する装置。
3. 請求項１または２に記載の液圧作動式衝撃装置に関する装置において、前記スリーブと前記フレームとの間の接触面に前記ダイヤフラムを固定するための溝を設け、
   前記ダイヤフラムは縁に、前記溝に入る突起部を含むことを特徴とする破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する装置。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載の液圧作動式衝撃装置に関する装置において、前記ダイヤフラムは中央部に拡大部を含み、該拡大部は、前記パーカッションピストンから来る前記ダクトのところに位置することを特徴とする破砕装置などの液圧作動式衝撃装置に関する装置。

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