專利名稱：脈沖發(fā)生器和用于切削工具的沖擊機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于切削工具、例如巖石破碎工具的沖擊發(fā)生器 中的脈沖發(fā)生器以及包括脈沖發(fā)生器的沖擊機械。
背景技術(shù)：
在帶有沖擊機構(gòu)的傳統(tǒng)機械中，使用靠氣動或液壓在推進腔中前 后移動的活塞，其中，活塞直接地或經(jīng)由例如釬尾間接地沖擊鋼釬的 端部，鋼釬又經(jīng)由鉆頭支承在巖石上。應(yīng)力脈沖在與巖石接觸時產(chǎn)生 力，使巖石裂開。
已經(jīng)改進了巖石破碎機械，與帶有沖擊機構(gòu)的傳統(tǒng)機械相比，其 具有不在推進腔中往復(fù)移動的活塞，用于傳遞沖擊力，這引發(fā)增加沖 擊頻率的可能性。
WO2005/002801顯示了一種沖擊裝置，例如鑿巖機，其中，通過 將壓力流體供給至沖擊裝置并從沖擊裝置排出，工具借助于沖擊裝置 產(chǎn)生應(yīng)力脈沖。供給至沖擊裝置的壓力流體向沖擊裝置中的工作室脈 動。
如果人們在上述類型裝置中想使工具中產(chǎn)生的應(yīng)力脈沖能量適用 于需要對巖石作業(yè)的能量，其可以改變供給給沖擊裝置的壓力水平。 但是，泵和軟管限制了可以改變的壓力范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是通過在用于巖石破碎工具的沖擊發(fā)生器中布置脈沖發(fā)生 器來解決適應(yīng)輸送脈沖中的能量的問題的，所述脈沖發(fā)生器設(shè)計成將 來自推進裝置的能量轉(zhuǎn)換成工具中的沖擊，其中脈沖發(fā)生器包括具有 至少一個活塞缸的可旋轉(zhuǎn)缸筒，在所述活塞缸中布置有至少一個活塞， 所述活塞布置成在缸筒旋轉(zhuǎn)期間壓縮流體，以及缸筒布置成，在活塞 的排放位置，經(jīng)由至少一個導(dǎo)向活塞缸的孔將流體排放至推進腔，以
便在工具中產(chǎn)生沖擊。
通過包括權(quán)利要求1中所述特征的脈沖發(fā)生器，可以以簡單的方 式實現(xiàn)能夠改變工具所輸送的脈沖能量的沖擊發(fā)生器的優(yōu)點。


下文將更加詳細地描述本發(fā)明，參見附圖，其中 圖1示意性顯示了沖擊發(fā)生器的第一實施例的縱剖面， 圖2示意性顯示了圖1沖擊發(fā)生器中的脈沖發(fā)生器的第一實施例 的縱剖面，
圖3顯示了帶有孔的閥盤，
圖4顯示了帶有低壓通道、孔和活塞缸的缸筒，和 圖5-8顯示了閥盤，在圖5-8中，缸筒在不同的相對位置上支承 在閥盤后面并抵靠閥盤。
具體實施例方式
圖l示意性顯示了沖擊發(fā)生器2的第一實施例的縱剖面，其包括 帶有用于接收增壓流體容積8的推進腔6的外殼4和接收在推進腔6 中的沖擊活塞10,其中沖擊活塞10布置成將流體容積8中的壓力峰 值直接或間接轉(zhuǎn)換成工具12中的沖擊。如果沖擊活塞10鄰近工具12 布置，則直接轉(zhuǎn)換沖擊，但是也可以經(jīng)由例如中間適配器16間接地轉(zhuǎn) 換沖擊。在圖中，所示的推進腔6處于其中流體容積8壓力如此低以 致于沖擊活塞10位于在其不工作位置的位置。例如，通過用空氣或流 體對與推進腔6 —側(cè)相對的沖擊活塞10 —側(cè)上的腔9進行加壓，或者 通過在該空間布置一彈簧(未顯示)，或者通過向前靠著巖石移動帶有 安裝在其上面的沖擊發(fā)生器2的整個鉆機，在這樣的情況下，可布置 阻尼器26以調(diào)節(jié)其不工作位置，實施沖擊活塞10至不工作位置的回 程運動。任選地，可在推進腔6中布置一臺肩(未顯示)作為止動件， 但是，這在獲得大的反射的那些情況下可能比較困難。另一個可想得 到的技術(shù)方案是使用沖擊活塞10作為系統(tǒng)中用于阻尼反射的部分和/ 或作為系統(tǒng)中用于不工作位置回復(fù)的部分。在圖中還顯示了脈沖發(fā)生 器18，所述脈沖發(fā)生器18由推進裝置14經(jīng)由推進機構(gòu)20驅(qū)動，所
述推進機構(gòu)20優(yōu)選是一驅(qū)動軸。推進裝置14可以布置在沖擊發(fā)生器 2的外部，但是其優(yōu)選布置在沖擊發(fā)生器2內(nèi)部，所述沖擊發(fā)生器2 可以是例如鉆孔機械。推進裝置14可以由例如電力驅(qū)動或液壓驅(qū)動， 即，推進裝置可以是例如電動機或液壓馬達。對于鑿巖，沖擊發(fā)生器 2可以利用例如液壓流體或鉆孔沖洗水經(jīng)由沖擊發(fā)生器2的外殼4中 的通道或經(jīng)由在沖擊發(fā)生器2的外殼4外部布置的軟管等(未顯示) 冷卻。此外，如果推進裝置14為液壓驅(qū)動，則使用如圖所示的導(dǎo)向推 進裝置14的通道22和從推進裝置14導(dǎo)出的通道24。從推進裝置14 導(dǎo)出的通道24連接于低壓側(cè)25 (低側(cè))。如果推進裝置14由電驅(qū)動， 這些通道22、 24可由位于通道22、 24中的電線代替。
如果推進裝置14由機械驅(qū)動，即如果推進裝置例如是機械齒輪， 例如齒輪傳動裝置，則這些通道22、 24替換成驅(qū)動軸(未顯示)。
如果脈沖發(fā)生器18由液壓驅(qū)動，如圖所示，脈沖發(fā)生器18的低 壓側(cè)25可以連接到液壓推進裝置14的低壓側(cè)25，并與位于與推進腔 6側(cè)相反的沖擊活塞10 —側(cè)的腔9相連。
圖2示意性顯示了圖1沖擊發(fā)生器2中的脈沖發(fā)生器18的第一實 施例的縱剖面，其中脈沖發(fā)生器18包括帶有至少一個活塞缸30、優(yōu) 選多于一個活塞缸30的旋轉(zhuǎn)缸筒28和至少一個活塞32、優(yōu)選多于一 個活塞32。脈沖發(fā)生器18還包括閥盤34和優(yōu)選布置成傾斜盤38的 傾斜面。如圖所示，脈沖發(fā)生器延伸在閥盤34和傾斜面38之間?；?塞缸30的數(shù)量因而是任意的，但必須為至少一個。但是，下文首先例 如僅僅使用一個活塞缸30和一個活塞32來例證脈沖的產(chǎn)生，其中活 塞缸30和活塞32優(yōu)選具有、但不一定必須具有圓形的橫截面。因而， 如圖1以及如圖2所示的沖擊發(fā)生器2、優(yōu)選為液壓的脈沖發(fā)生器18 借助于活塞32的壓縮在至少一個活塞缸30中建立局部壓力水平。各 壓力峰值能量由活塞缸30中的壓縮程度確定。相對于沖擊發(fā)生器2 的外殼4固定的閥盤34經(jīng)由其中布置的一個或多個孔36調(diào)節(jié)在推進 腔6與缸筒28中連接在活塞缸30上的孔31之間的一個或多個通道以 及在推進腔6與低壓側(cè)25之間的一個或多個通道(見下文)。當活塞
缸32由于活塞32朝著活塞缸30中限定的容積運動而被壓縮時，活塞 缸32中限定的流體被迅速排向推進腔6，由此排向遭受壓力脈沖的沖 擊活塞IO。排放之后，推進腔6連接于低壓側(cè)25 (參見下文)。只要 活塞缸30中的活塞32減少活塞缸30的容積，就可以通過引入閥盤 34上的多個孔36在推進腔6中形成更多的壓力脈沖。每次排放時， 推進腔6與低壓側(cè)25之間的通道關(guān)閉(參見下文)。當活塞32執(zhí)行活 塞缸30中的容積增加時，除在脈沖排向沖擊活塞10時的短時間之外， 從活塞缸30到低壓側(cè)25的連接經(jīng)由閥盤34上通向推進腔6的孔36 以及推進腔6與低壓側(cè)25之間的孔開啟。
活塞32的運動是準確的且已知的，優(yōu)選為正弦形狀——參見下 文。閥盤34上孔36的位置和活塞32在活塞缸30中的活塞沖程確定 可在活塞缸30中實現(xiàn)的壓縮?；钊?2的活塞沖程可以例如利用傾斜 盤38改變，所述傾斜盤38改變活塞缸30中的壓縮程度，由此可控制 脈沖能量。根據(jù)缸筒28的轉(zhuǎn)速，確定脈沖頻率，缸筒28的轉(zhuǎn)速由推 進裝置14控制。因而，脈沖能量與脈沖頻率之間沒有聯(lián)系。如果脈沖 發(fā)生器18由布置在與脈沖發(fā)生器18同一軸42上的液壓馬達形式的推 進裝置14驅(qū)動，可由液壓馬達中的流量確定轉(zhuǎn)速。所使用的進給液壓 馬達的尺寸(排量)確定需要向馬達進給多大的壓力和流量。馬達可 適用于例如鉆機中的可用壓力水平和流量水平。如果馬達是可變的， 則在鉆機中的壓力水平和流量水平方面，可以獲得靈活的沖擊發(fā)生器 2，即鉆孔才幾械。
圖2顯示了優(yōu)選布置成傾斜盤的傾斜面38，活塞32經(jīng)由滑動支 撐件40支承在所述傾斜面38上?？赡苄枰獙⒒瑒又渭恐鴥A斜盤 保持在活塞力較小的那些位置的裝置39。當缸筒28以及活塞缸30繞 缸筒28的旋轉(zhuǎn)軸42旋轉(zhuǎn)時，活塞32執(zhí)行正弦形運動。旋轉(zhuǎn)半圏時， 活塞32移動至左邊，并壓縮所限定的流體，或者傳送流動脈沖至推進 腔6。旋轉(zhuǎn)第二半圏時，活塞32移動至右邊，然后經(jīng)由推進腔6連接 于低壓側(cè)25 (下側(cè))(除在推進腔6中形成脈沖時的短時間之外—— 參見下文)。
圖3-8顯示了相對于沖擊發(fā)生器2的外殼4固定的閥盤34的實施例。
圖3顯示了帶有七個孔36、 41、 43、 45、 42、 48、 50的閥盤34， 這些孔形成缸筒28與推進腔6之間的通道。
圖4顯示了在該實施例中帶有八個低壓接頭54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68和八個孔31、 72、 74、 76、 78、 80、 82、 84的釭筒28， 這些孔31、 72、 74、 76、 78、 80、 82、 84各通向缸筒28中的獨立活 塞釭30、 86、 88、 90、 92、 94、 96、 98?；钊?2、 87、 89、 91、 93、 95、 97、 99各位于獨立活塞缸30、 86、 88、 90、 92、 94、 96、 98中。
圖5-8顯示了閥盤34，在圖5-8中，缸筒28支承在閥盤34后面 并抵靠閥盤34。缸筒28旋轉(zhuǎn)至圖中的左邊，而閥盤34可移除地固定 在其位置上。在缸筒28旋轉(zhuǎn)期間，在閥盤34左半邊進行壓縮，如上 所述在閥盤34右半邊進行膨脹。在如圖5-8所示的實施例中，位于獨 立活塞缸86、 88、 90、 92中的四個活塞87、 89、 91、 93相互協(xié)作。 通過若干活塞相互協(xié)作同時排放，在產(chǎn)生的脈沖中獲得更多能量。任 選地，活塞缸可以一次一個地排放，這可以在產(chǎn)生的脈沖中提供較小 能量，但另一方面具有較高的脈沖頻率。
圖5顯示了閥盤34和處于某一位置的缸筒28，在該位置，用于 四個相互協(xié)作的活塞87、 89、 91、 93的活塞缸86、 88、 90、 92在進 行壓縮之后排出至推進腔6，并在推進腔6中建立壓力脈沖。可以看 到，朝向缸筒28的低壓通道54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68的八 個孔剛剛開啟在閥盤34和缸筒28之間，使推進腔6連接到低壓側(cè)25。
圖6顯示了閥盤34和處于某一位置的缸筒28，在該位置中，閥 盤34中的三個孔41、 43、 45關(guān)閉，它們被缸筒28的壁阻斷，由此壓 縮位于閥盤34左半邊后面的活塞缸30、 86、 88、 90中的流體，同時， 此刻，其中流體膨脹的活塞缸經(jīng)由缸筒28中的低壓通道54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68、推進腔6以及各自的孔78、 80、 82、 84連接于 寸氐壓2側(cè)5。
圖7顯示了處于與圖6所示相類似的壓力狀態(tài)下的閥盤34和缸筒
28，不同之處在于，圖7中的缸筒28比圖6中稍微旋轉(zhuǎn)了一點兒。
圖8顯示了閥盤34和處于四個相互協(xié)作的活塞即將在推進腔6 中剛建立壓力脈沖之前的位置的缸筒28。閥盤34上的全部七個孔41、 43、 45、 42、 48、 50、 52以及在閥盤34與缸筒28之間朝向釭筒28 的低壓通道54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68的全部八個孔在該位置 被缸筒28的壁阻斷，以便使推進腔6中的壓力脈沖達到最大，而不會 由于泄漏流量或位于閥盤34右側(cè)后面的活塞的壓縮而損失。因而，閥 盤34在該位置隔離了推進腔6和低壓側(cè)25。如果全部的泄漏流量都 引向低壓側(cè)25,流體不一定供給給脈沖發(fā)生器18，這導(dǎo)致脈沖發(fā)生器 可以以閉合回路工作。但是，如果證明是適當?shù)?，完全可以布置流體 循環(huán)，以便實現(xiàn)沖擊發(fā)生器的足夠冷卻。 一氣體存貯器(未顯示)可 布置在低壓側(cè)25上，以便平衡在減壓推進腔6時出現(xiàn)的急速流動脈沖。 上文利用閥盤描述了本發(fā)明。也可以想到，在缸筒上布置徑向孔， 這些孔經(jīng)由通道導(dǎo)向推進腔。
活塞優(yōu)選具有相配的已知類型的排泄孔和/或排泄通道(未顯示) 以便進行冷卻和潤滑。在流體容積即液體容積中，可以接收選自例如 組水、硅油、液壓油、礦物油和不可燃液壓流體中的流體，但其他 流體也是可以想到的。推進腔優(yōu)選具有圓形橫截面。脈沖發(fā)生器缸與 推進腔的橫截面面積優(yōu)選對稱地分布，但也可以非對稱地分布。沖擊 發(fā)生器設(shè)計成能被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。活塞由傾斜盤和裝置39強制操作，以便 向內(nèi)和向外運動。優(yōu)選地，傾斜盤的傾斜在操作期間可手動或自動調(diào) 節(jié)。
由此，本發(fā)明涉及一種用于巖石破碎削工具12的沖擊發(fā)生器2 中的脈沖發(fā)生器18，所述脈沖發(fā)生器18用來將來自推進裝置14的能 量轉(zhuǎn)換成工具12中的沖擊，其中脈沖發(fā)生器18包括具有至少一個活 塞缸30、 86、 88、卯、92、 94、 96、 98的可旋轉(zhuǎn)釭筒28，在所述活 塞缸30、 86、 88、 90、 92、 94、 96、 98中布置有至少一個活塞32、 87、 89、 91、 93、 95、 97、 99,所述活塞32、 87、 89、 91、 93、 95、 97、 99布置成在缸筒28旋轉(zhuǎn)期間壓縮流體29，缸筒28布置成在活
塞32、 87、 89、 91、 93、 95、 97、 99的排放位置，經(jīng)由至少一個通向 活塞缸的孔31、 72、 74、 76、 78、 80、 82、 84將流體29排至推進腔 6，以便在工具12中產(chǎn)生沖擊。
沖擊機械目的是用于例如用于鑿巖的鉆機。
在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以組合在此所述的不同任選實施例 中所提及到的那些特征。
權(quán)利要求
1.用于切削工具(12)的沖擊發(fā)生器(2)中的脈沖發(fā)生器(18)，所述脈沖發(fā)生器(18)用來將來自推進裝置(14)的能量轉(zhuǎn)換成工具(12)中的沖擊，其特征在于，脈沖發(fā)生器(18)包括具有至少一個活塞缸(30，86，88，90，92，94，96，98)的可旋轉(zhuǎn)缸筒(28)，在所述活塞缸(30，86，88，90，92，94，96，98)中布置有至少一個活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)，所述活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)布置成在缸筒(28)旋轉(zhuǎn)期間壓縮流體(29)，缸筒(28)布置成在活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)的排放位置，經(jīng)由至少一個通向活塞缸的孔(31，72，74，76，78，80，82，84)將流體(29)排至推進腔(6)，以便在工具(12)中產(chǎn)生沖擊。
2. 如權(quán)利要求1所述的脈沖發(fā)生器(18)，其特征在于，一閥盤(34) 上的至少一個孔(41,43,45,42 )布置成，在活塞(32，87，89，91，93，95，97，99 ) 的排放位置，承接在通向活塞缸的至少 一 個孔(31，72，74，76，78，80，82，84 )上，并形成缸筒(28)與推進腔(6)之間 的通道，缸筒(28)布置成能夠相對于所述閥盤(34)旋轉(zhuǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的脈沖發(fā)生器(18)，其特征在于，缸筒(28) 的至少一個通向活塞釭的孔(31，72，74，76，78，80，82，84 )徑向布置，在 活塞 (32，87，89，91，93，95,97，99 ) 的排》文位置，所述孔(31，72，74，76，78，80，82，84 )布置成承接在缸筒(28)和推進腔(6)之 間的通道上。
4. 如權(quán)利要求1、 2或3中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于， 如果活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)布置成同時排方文。
5. 如權(quán)利要求1、 2或3中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于， 活塞(32，87，89，91，93，95，97，99 )布置成一次一個地排方文。
6. 如上述權(quán)利要求中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，脈沖 發(fā)生器(18)還包括傾斜面(38)，至少一個活塞(32，87，89，91，93，95，97，99 )布置成在缸筒(28)旋轉(zhuǎn)期間抵靠在傾斜面(38)上。
7. 如權(quán)利要求6所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，傾斜面(38) 為傾斜盤。
8. 如權(quán)利要求7所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，活塞經(jīng)由一滑 動支撐件(40)支承在傾斜盤(38)上。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，傾斜盤(38 ) 布置成是能夠調(diào)節(jié)的，由此改變活塞(32，87，89，91，93，95，97,99 )的活 塞沖程，這改變了活塞缸(30，86，88，卯，92，94，96，98)中的壓縮程度， 由此控制脈沖能量。
10. 如上述權(quán)利要求中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，脈沖 發(fā)生器(18)由液壓驅(qū)動，脈沖發(fā)生器(18)的低壓側(cè)(25)連接于 液壓推進裝置(14)的低壓側(cè)(25)。
11. 如權(quán)利要求1-10中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，脈沖 發(fā)生器(18)由電力驅(qū)動。
12. 如上述權(quán)利要求中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，脈沖 發(fā)生器(18)的脈沖頻率由缸筒的轉(zhuǎn)速確定。
13. 如上述權(quán)利要求中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，脈沖 發(fā)生器(18)和推進裝置(14)布置在同一軸(42)上。
14. 如上述權(quán)利要求中任一所述的脈沖發(fā)生器，其特征在于，在流 體容積中接收選自例如組水、硅油、液壓油、礦物油和不可燃液壓 流體中的流體。
15. —種沖擊機械，其特征在于該沖擊機械包括上述權(quán)利要求中 任一所述的脈沖發(fā)生器(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于切削工具(12)的沖擊發(fā)生器(2)中的脈沖發(fā)生器(18)，所述脈沖發(fā)生器(18)用來將來自推進裝置(14)的能量轉(zhuǎn)換成工具(12)中的沖擊，其中脈沖發(fā)生器(18)包括可旋轉(zhuǎn)缸筒(28)，所述缸筒(28)包括至少一個活塞缸(30，86，88，90，92，94，96，98)，在所述活塞缸(30，86，88，90，92，94，96，98)中布置有至少一個活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)，所述活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)布置成在缸筒(28)旋轉(zhuǎn)期間壓縮流體(29)，以及缸筒(28)布置成，在活塞(32，87，89，91，93，95，97，99)的排放位置，經(jīng)由至少一個通向活塞缸的孔(31，72，74，76，78，80，82，84)將流體(29)排放至推進腔(6)，以便在工具(12)中產(chǎn)生沖擊。本發(fā)明還涉及一種包括沖擊發(fā)生器(2)的沖擊機械。
文檔編號E21B1/00GK101341005SQ200680048318
公開日2009年1月7日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者M·彼得松 申請人:阿特拉斯科普科鑿巖機股份公司