專利名稱：液壓沖擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液壓沖擊器，特別是一種主要應(yīng)用于施工巖土工程的重型液壓錘(如打樁錘、夯管錘和大直徑?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆具)上的液壓沖擊器。
現(xiàn)有技術(shù)中的液壓沖擊器(如中國專利“重型節(jié)能嵌巖液動錘”，專利號ZL94208450.0)，多以液壓體積力形成的壓力能推動活塞沖擊作功，液壓錘的沖擊功、頻率和功率均隨工作流量的增減而同步增減，因此難以更好地滿足重型液壓錘所需的大沖擊功、低頻率、充分利用裝機(jī)容量，以及沖擊功、頻率各自獨立無級調(diào)控的要求。
本實用新型的目的是提供一種主要利用液壓表面力作功，具有大沖擊功、低頻率、低能耗，充分利用裝機(jī)容量和沖擊功、頻率可獨立無級調(diào)控的液壓沖擊器。
本實用新型的技術(shù)方案是一種液壓沖擊器，是由接頭、外殼、蓄能器、液壓缸、閥、舉錘活塞、蓄能彈簧、沖錘、砧子等構(gòu)成。其中，舉錘活塞和安裝在其頂部卸壓閥室內(nèi)的卸壓柱塞、中部的泄液閥室及泄液閥室里的泄液閥和底部的連桿組成的閥控差動活塞。
泄液閥的上、下端各有一個閥門，與泄液閥室里相應(yīng)位置的閥座相匹配，同步啟閉。中接頭與沖錘之間裝有蓄能彈簧，蓄能彈簧可以是機(jī)械彈簧或者是惰性氣體或者是有彈性、壓縮體積蓄能的蓄能器。
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本實用新型
圖1是本實用新型的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本實用新型的實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖實施例1一種液壓油為工作介質(zhì)，閉路循環(huán)的液壓沖擊器，是由接頭、外殼、蓄能器(5)、液壓缸(13)、舉錘活塞(12)、蓄能彈簧(16)、沖錘(17)砧子(19)等構(gòu)成。接頭分上接頭(1)、中接頭(15)、下接頭(18)。在上接頭(1)內(nèi)有進(jìn)液通道(2)、排液通道(20)，進(jìn)液通道(2)連通蓄能器(5)和擊錘閥室(21)；排液通道(20)連通低壓室(36)和液壓缸上腔(22)。舉錘活塞(12)是中空圓柱體，其頂部有卸壓閥室(23)，中部有泄液閥室，下部外圓柱面與液壓缸(13)動密封配合，底部有連桿(14)。卸壓閥室(23)里裝有卸壓柱塞(6)、彈簧(7)。卸壓柱塞(6)上段貫入到上接頭(1)里的擊錘閥室(21)，并與閥室底部貫入孔動密封配合。卸壓柱塞(6)中心有通液孔連通擊錘閥室(21)與卸壓閥室(23)。泄液閥室內(nèi)由于裝有泄液閥(11)，將整個閥室分隔成泄液閥室上腔(24)、下腔(26)、泄液通道(25)。泄液閥室上腔(24)與卸壓閥室(23)連通，泄液通道(25)出口與液壓缸上腔(22)連通，泄液閥室下腔(26)與液壓缸下腔(27)連通。泄液閥(11)內(nèi)有液流通道連通泄液閥室上、下腔(24)、(26)，通道里有單向閥(9)和彈簧(10)?；爻虝r，泄液閥(11)處于閥程下限位置，閥的外圓柱面與泄液閥室內(nèi)圓柱面結(jié)合，阻斷泄液通道(25)，沖程時，泄液閥(11)處于閥程上限位置，泄液通道(25)與液壓缸下腔(27)連通。連桿(14)是實心圓柱體，動密封配合貫穿中接頭(15)。其中，舉錘活塞(12)、卸壓柱塞(6)、泄液閥(11)和連桿(14)組成閥控差動活塞。擊錘閥室(21)內(nèi)裝有擊錘閥(3)，閥的另一頭貫入低壓室(36)，擊錘閥(3)行程小于閥控差動活塞的行程。液壓缸(13)兩端與上接頭(1)和中接頭(15)連接，閥控差動活塞裝在液壓缸(13)內(nèi)。連桿(14)另一頭與沖錘(17)連接，沖錘(17)與沖錘室外殼(30)動密封配合。中接頭(15)與沖錘(17)之間的沖錘室(29)內(nèi)充有氮氣作為蓄能彈簧(16)。中接頭(15)上有充氣通道(28)，與氣源連通供充氣和調(diào)節(jié)充氣壓強(qiáng)之用。下接頭(18)里裝有傳遞沖擊能量的砧子(19)。該閥控差動活塞回程作功面積＝舉錘活塞截面積-卸壓柱塞截面積-連桿截面積；閥控差動塞沖程作功面積＝卸壓柱塞截面積；舉錘活塞截面積≥2*(卸壓柱塞截面積+連桿截面積)。
本液壓沖擊器工作過程為泵將液壓油A壓入進(jìn)液通道(2)，進(jìn)入擊錘閥室(21)推動擊錘閥(3)升至閥程上限；卸壓柱塞(6)在彈簧(7)作用下關(guān)閉卸壓通道，液壓油A通過卸壓柱塞(6)中心通孔進(jìn)入泄液閥室上腔(24)，推開單向閥(9)流經(jīng)泄液閥室下腔(26)進(jìn)入液壓缸下腔(27)作用于差動活塞；隨著液壓的不斷升高，卸壓柱塞(6)和泄液閥(11)關(guān)閉得更緊，輸入的液能在向蓄能器(5)儲能的同時，推動閥控差動活塞上升，將液壓缸上腔(22)待排出的液壓油B沿排液通道(20)排回油箱；隨同連桿(14)上升的沖錘(17)則壓縮沖錘室(29)里的氮氣蓄能彈簧(16)，直到閥控差動活塞上升到使卸壓柱塞(6)與擊錘閥(3)結(jié)合，阻斷進(jìn)入液壓缸下腔(27)的液壓油A，閥控差動活塞停止上升，回程終止；擊錘閥室(21)里液壓急劇升高，最終推動擊錘閥(3)連同卸壓柱塞(6)下移，啟開卸壓通道；泄液閥室上腔(24)液壓卸除后，單向閥(9)在彈簧(10)作用下關(guān)閉連通泄液閥室上、下腔(24)、(26)的液流通道，泄液閥(11)隨液壓缸下腔(27)排出的液壓油B一道向上運動至閥門完全啟開，壓強(qiáng)達(dá)5——15Mpa的壓縮氮氣蓄能彈簧(16)推著沖錘(17)連同閥控差動活塞快速向下運動；液壓缸下腔(27)排出之液壓油B經(jīng)泄液通道(25)進(jìn)入被同步抽空的液壓缸上腔(22)直至沖錘(17)撞擊砧子(19)，結(jié)束沖程。此外，自沖程開始后，擊錘閥(3)從泵和蓄能器(5)獲得的能量通過閥控差動活塞傳遞給沖錘(17)，直至擊錘閥(3)抵達(dá)閥程下限，與卸壓柱塞(6)脫開，然后，在液壓作用下迅速返回閥程上限。沖程結(jié)束后，泄液閥(11)在自身慣性力和泄液閥室上腔(24)的液壓作用下，迅速下移關(guān)閉泄液通道(25)，液壓油A推開單向閥(9)進(jìn)入液壓缸下腔(27)，沖擊器下一工作周期開始，周而復(fù)始不停地沖擊作功。
根據(jù)需要，可通過調(diào)節(jié)氮氣蓄能彈簧(16)的充氣壓強(qiáng)，獨立無級調(diào)控本沖擊器的沖擊能量；再通過調(diào)節(jié)輸入液壓油A流量的大小來獨立無級調(diào)控本沖擊器的沖擊頻率。
實施例2工作原理與實施例1完全相同，只是結(jié)構(gòu)上有以下幾處改變外殼(8)與上接頭(1)和下接頭(18)連接，中接頭(15)、液壓缸(13)在外殼(8)腔內(nèi)。擊錘閥(3)是由彈簧(4)復(fù)位，常處閥程上限位置；泄液閥(11)有上、下兩個閥門(32)、(34)，均與泄液閥室里相應(yīng)位置的閥座(33)、(35)相匹配，同步啟閉。蓄能彈簧(16)為圓柱螺旋彈簧，根據(jù)需要，可通過調(diào)節(jié)該彈簧的剛度或壓縮量來單獨無級調(diào)控本沖擊器的沖擊能量；液壓缸上腔(22)與沖錘室(29)之間、沖錘(17)與外殼(8)之間有排液通道(31)?；爻虝r，液壓缸上腔(22)排出的工作液B經(jīng)排液通道(31)進(jìn)入沖錘室(29)，再經(jīng)砧子(19)上的排液孔(20)排出，從而工作介質(zhì)是開路循環(huán)。本實施例適用于使用清水或其它漿液(如鉆井液等)的液壓錘或液壓沖擊回轉(zhuǎn)鉆具。
實施例3本實施例除蓄能彈簧(16)結(jié)構(gòu)不同外，其余與實施例1相同。沖錘室(29)內(nèi)充滿液壓油(37)，隔膜式蓄能器(38)與沖錘室(29)連通；回程時，沖錘(17)將液壓油(37)壓入蓄能器(38)內(nèi)，沖程從蓄能器(38)內(nèi)排出推動沖錘(17)沖擊作功。
本實用新型采用獨特的閥控差動活塞結(jié)構(gòu)，其特點如下1、舉錘、排液的全部能量和沖程的絕大部分能量均來自回程，而回程能量全部來自液壓表面力，所以是一種由液壓表面力作功的沖擊器。
2、回程液壓缸上腔從排液通道排出的 流量等于或略大于泵入液壓缸下腔的流量，無排液峰值；沖程時，液壓缸下腔排出的液流進(jìn)入同步抽空的液壓缸上腔，抽空的容積等于或略大于液壓缸下腔排出的液流體積，因此沖程時，不向排液通道外排液，沒有排液背壓；此外，液壓缸下腔至液壓缸上腔液流通道距離短、截面大(一般達(dá)排液活塞面積的40—60％)，排液峰值時，流速約為沖錘末速度的2倍，所以，排液阻力小，能耗少。
3、蓄能彈簧剛度直接決定回程終了時蓄能的多少，如對于機(jī)械彈簧則調(diào)節(jié)其剛度或壓縮量；對于氣體彈簧則調(diào)節(jié)充氣壓強(qiáng)。從而獨立無級調(diào)控沖擊能量。
4、當(dāng)沖錘行程確定后，沖擊頻率僅取決于工作流量，所以通過調(diào)節(jié)輸入沖擊器的工作流量就能獨立無級調(diào)控沖擊頻率。
5、如果輸入沖擊器的工作流量大于沖擊器內(nèi)部泄漏量，回程就能進(jìn)行。回程終止時，蓄能器已儲夠沖程所需能量，泄壓閥啟開后，即使擊錘閥與卸壓柱塞脫開(工作流量極小的情況出現(xiàn))，也不會影響沖程和沖擊能量，因此本實用新型可在工作流量極小的情況下運行并輸出較大沖擊功。
6、沖程作用力大小取決于蓄能彈簧剛度，受沖錘質(zhì)量變化的影響很小，因此，增大沖錘質(zhì)量不會引起輸入能量和沖擊能量的明顯增大，所以在功率變化不大的情況下，可以成倍或十幾倍的增大沖錘質(zhì)量以適應(yīng)重型液壓錘的需要。
綜上所述，本實用新型以液壓表面力作功，具有能耗低，沖擊功或頻率可單獨無級調(diào)控，適合低頻率、大沖擊功、小流量或小裝機(jī)容量和大質(zhì)量沖錘等不同用途的重型液壓錘。
權(quán)利要求1.一種液壓沖擊器，是由接頭、外殼、蓄能器、液壓缸、閥、舉錘活塞、蓄能彈簧、沖錘、砧子等構(gòu)成，其特征在于舉錘活塞(12)和安裝在其頂部的卸壓閥室(23)的卸壓柱塞(6)、中部的泄液閥室里的泄液閥(11)和底部的連桿(14)組成的閥控差動活塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓沖擊器，其特征在于泄液閥(11)有上、下兩個閥門(32)、(34)，均與泄液閥室里相應(yīng)位置的閥座(33)、(35)相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓沖擊器，其特征在于中接頭(15)與沖錘(17)之間裝有蓄能彈簧(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓沖擊器，其特征在于蓄能彈簧(16)可是機(jī)械彈簧或者是惰性氣體或者是有彈性、壓縮體積蓄能的蓄能器。
專利摘要本實用新型公開一種液壓沖擊器,其獨特的由舉錘活塞(12)、卸壓柱塞(6)、泄液閥(11)和連桿(14)組成的閥控差動活塞,利用液壓表面力作功,能耗低、沖擊功及頻率可獨立無級調(diào)控,適用低頻率、大沖擊功、小流量或小裝機(jī)容量和大質(zhì)量沖錘等不同用途重型液壓錘,如打樁錘、夯管錘、潛孔錘和大直徑?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆具。
文檔編號E21B1/26GK2479178SQ0121427
公開日2002年2月27日 申請日期2001年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月21日
發(fā)明者劉國經(jīng) 申請人:劉國經(jīng)