CN1441716A

CN1441716A - 液压冲击设备

Info

Publication number: CN1441716A
Application number: CN01812723A
Authority: CN
Inventors: 贝尔纳·皮拉
Original assignee: Montabert SAS
Current assignee: Montabert SAS
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: ATE392996T1; ZA200210249B; DK1299212T3; NO20030124L; JP2004504167A; DE60133739D1; US6829975B2; EP1299212B1; FR2811602B1; BR0112446A; IL153852A0; IL153852A; ES2301556T3; DE60133739T2; FR2811602A1; KR100758673B1; PT1299212E; EP1299212A1; CN1284653C; WO2002006013A1

Abstract

本发明涉及一种液压冲击设备，其包括一机体(1)，在机体中安装一缸体(2)，在缸体内引导一活塞(22)，确保活塞运动的流体分配是由安装在机体内的分配箱(3)中的分配器(23)来实现的。缸体(2)和分配箱(3)完全包含在由机体(1)界定的空间内，缸体(2)由机体(1)的一个端部机械支撑着，分配箱(3)与缸体同轴向安装，并机械支撑在缸体(2)上，垂直于冲击设备轴线的表面承受着压力，该表面的安置和尺寸选定要使得施加在部件上－分配箱(3)、缸体(2)上的液压力的合力，在冲击设备运行周期的整个过程中，指向位于冲击设备机体内的一支座上。

Description

液压冲击设备

技术领域

本发明的主题是一种液压冲击设备。

背景技术

一种液压冲击设备包括机体，在机体中安装一个缸体，在缸体中由不可压缩的流体驱动引导一冲击活塞前后运动，活塞撞击安装在机体下端的一工具。驱动活塞运动的流体分配是由装在机体内的一分配箱中的一分配器来完成。

文献EP0638013涉及一种液压冲击设备，在该冲击设备中冲击活塞的缸体和构成引导它们的缸体的各种衬套和分配器在机体中由一顶盖保持住，而所述顶盖本身则由螺杆固定在机体上。这些螺杆机械地固定各个部分，但产生如下缺点：

一由盖体所施加的压力分配完全决定于每个螺杆传送的紧固力。目前，拉紧在土木工程工作设备上的短螺杆一般通过扭转完成，因而具有与这种应力相关的所有不确定因素：螺杆螺纹中的不均匀的摩擦力，紧固设备的精度，等等。因此盖体的紧固会造成冲击活塞导向系统的变形。

—盖体不能同时与内衬和机体接触，因为所必须的功能间隙可能引起盖体弯曲，而这会造成螺杆弯曲，这会损害它们的疲劳强度。

—盖体的固定螺杆的轻微松动，通过内衬相互之间的相对运动，会磨损支承表面，并逐渐造成不对中，这会损坏冲击活塞的液压导向。

发明内容

本发明的目标是，提供一种液压冲击设备，在这种液压冲击设备中，要安装在机体腔体内的各种部件不承受由于紧固螺杆产生的应力，从而避免了上述缺点。

为此，液压冲击设备包括一机体，在所述机体中安装一缸体，在所述缸体中引导着一冲击活塞，所述冲击活塞由不可压缩流体驱动着前后运动，所述活塞撞击一安装在机体下端的工具上，推动活塞运动的流体分配是由安装在机体内的一分配箱中一分配器来完成的，其特征在于，所述缸体和所述分配箱完全包含在被机体界定的腔体内；所述缸体轴向支撑在所述机体上；所述分配箱相对于所述缸体同轴地安装并机械地支撑在所述缸体上；垂直于所述设备轴线的承受压力的表面以这样的方式安置和选定尺寸：施加在多个部件—缸体和分配箱上的液压力的合力，在所述设备运行周期的整个过程中，按相同的方向指向位于所述设备机体中的一支座。

按照一个实施例，这种设备也包括相对于所述分配箱同轴地安置的一分配盖，并且所述分配盖轴向地支撑在所述分配箱上，垂直于所述设备轴线并承受压力的分配盖的表面以这样的方式安置和选择尺寸：施加在所述分配盖上的液压力的合力，在所述设备运行周期的整个过程中，都指向一方向，其与施加在其他部件—缸体和分配箱上的力的合力方向相同。

从这种结构明显看出，构成缸体、分配箱和分配盖的部件不是像过去通常那样由机体盖机械地固定。因此盖板在机体上紧固程度对于一方面在机体内部且另一方面相互相关的多个部件的整体性绝对无影响，因为这些部件通过液压力牢固地相互压紧并压在机体上。这就可允许有比通常用螺杆紧固组件的情况有较大的制造公差，而且同时获得更好的设备性能，因为现有技术中公开的缸体变形和冲击活塞不对中的危险在这里得以避免。

根据本发明的一个特征，所述机体的支座—各种部件液动地压靠其上，是由所述腔体的在所述工具一侧的端壁构成，在所述腔体内安装着所述缸体。

根据本发明的另一特性，每一部件—缸体、分配箱、分配盖都有两个相对的表面，第一个表面交替地承受高压和低压，第二个表面的面积比第一个大，它始终承受高压。

根据这种设备的一种实施例，支撑在所述机体的腔体端壁上的缸体端面处于大气压力下，而其相对的面总是承受高压。因此缸体被牢固地压在所述机体腔体的端壁上。

根据一种可能性，分配箱有两个相继的圆柱部分，其朝向活塞的部分被一端壁封闭，所述端壁与所述活塞一起界定一室，所述室交替地连通高压和低压，其另一部分—其横截面积比第一部分大，位于一室(26)中，所述室(26)始终由高压流体供应。

其优点是，所述分配盖有一环形壁，其外表面支撑在所述分配箱的内表面上，所述内表面部分地用于引导分配器，所述环形壁的下表面部分地界定一环形室，所述环形室始终连接低压管路，该环形壁终止于一较大横断面的部分，所述部分停靠在所述分配箱的端部，并且位于一室中，所述室始终供有高压流体。

按照本发明的另一实施例，所述分配盖有一环形壁，其外表面支靠在机体腔室中，其下表面支撑在所述分配箱的顶面上，所述内表面部分起作引导分配器的作用，并与之一起界定一环形室，所述环形室始终连接低压管路，该环形壁在其上部端部终止于一较大横断面部分，这部分位于一始终供应高压流体的室中。

附图说明

总之，参照以非限制性实施例的方式描述的该设备的多个实施例的附图，从以下的描述中将更清楚地体现本发明：

图1是装备有第一种缸体分配装置组件的设备的纵向断面图；

图2到图6是图1设备的实施例的五种变换形式。

具体实施方式

图1描述的机器包括机体1，在机体中轴向加工出一空腔，用作安放缸体2，而缸体2支靠在空腔底壁5上，空腔底壁5与冲击工具40位于同一端。缸体2用于引导冲击活塞22前后运动，而冲击活塞22在每次运转周期中都要撞击工具40的头部。分配箱3安装在缸体2的上边部分中的中央和轴向空腔中，在分配箱3的上端安装一分配盖4。分配器23安装在分配箱中，分配器23发挥向设备供应不可压缩流体的作用，从而引起活塞前后运动。

冲击活塞22与其缸体共同界定两个相对的腔室：一下部的环形室13，其始终承受从管道17来的高压，和一上部的腔室12，其交替地承受由分配器23选定的高压和低压，以致于施加在冲击活塞上的压力的合力交替地按一个方向然后按另一方向地作用。

分配箱与缸体共同界定环形室6，环形室6始终承受从管道16来的低压。

分配器23与分配箱3共同界定一环形室14，环形室14公知作为控制室，此控制室根据冲击活塞22的位置交替地连通高压(HP)和低压(BP)。

分配器23，分配箱3和分配盖4共同界定环形室15，环形室15通过管道16始终承受低压。

维持分配盖4的平衡是简单的，因为界定室15的表面7是系统地处于低压BP，而且因为在室26中的高压HP施加在与室26相对的表面上，这样液动地保持分配盖4往下推压。因此当分配器处于低位时，分配盖在分配箱上施加的力为F_cov＝(HP-BP)(S₇)，但当分配器处于升起的位置时，F_cov＝(HP-BP)(S₇)-(HP-BP)(S₄₀)。式中(HP-BP)(S₄₀)代表由分配器施加的力。

如果考虑分配箱3的平衡，该箱在其表面24(面积S₂₄)上承受高压，由分配箱3和缸体2界定的表面6(面积S₆)始终承受低压BP，由室15界定的表面20(面积S₂₀)始终承受低压BP，由环形室14界定的表面21(面积S₂₁)交替地承受高压HP和低压BP，表面25(面积S₂₅)始终承受高压HP，形成箱底壁并由上部腔室12和缸体2界定的表面18(面积S₁₈)交替地承受高压HP和低压BP。

作为结果，分配箱3有四种不同可能的平衡状态。

随着活塞上升，当分配器处于低位时：

S₂₄+S₂₀+S₂₁+S₂₅＝S₁₈+S₆

施加在分配箱上的力的合力F_B可记作为：

F_B＝(S₂₄×HP)+(S₂₀×BP)+(S₂₁×BP)+(S₂₅×HP)-(S₁₈×BP)-(S₆×BP)+F_cov+F_DIST＝HP(S₂₄+S₂₅)+BP(S₂₀+S₂₁-S₁₈-S₆)+(HP-BP)(S₇)+(HP-BP)(S₄₁-S₄₀)

式中F_cov＝由分配盖施加在分配箱上的力，

F_DIST＝分配器施加在分配箱上的力，

现在由第一等式得出：

S₂₀+S₂₁-S₁₈-S₆＝-S₂₄-S₂₅

因此：

F_B＝(HP-BP)(S₂₄+S₂₅+S₇+S₄₁-S₄₀)＝(HP-BP)S_t

式中St是从分配箱上面观察得到的投影表面积。

这样分配箱被施加的力的合力液动地推向下方。

同样，随着活塞上升，当分配器位于上升位置时，这时横断面21承受高压HP。

F_B＝(S₂₄×HP)+(S₂₀×BP)+(S₂₁×HP)+(S₂₅×HP)-(S₁₈×BP)-(S₆×BP)+F_cov＝HP(S₂₄+S₂₁+S₂₅)+BP(S₂₀-S₁₈-S₆)+(HP-BP)(S₇)-(HP-BP)(S₄₀)

这时

S₂₀-S₁₈-S₆＝-S₂₄-S₂₁-S₂₅

因此，

F_B＝(HP-BP)(S₂₄+S₂₁+S₂₅+S₇-S₄₀)＝(HP-BP)S_t

随着活塞下降，当分配器处于升起位置时，此时，室14和室12承受高压HP，

F_B＝(S₂₄×HP)+(S₂₀×BP)+(S₂₁×HP)+(S₂₅×HP)-(S₁₈×HP)-(S₆×BP)+F_cov＝HP(S₂₄+S₂₁+S₂₅-S₁₈)+BP(S₂₀-S₆)+(HP-BP)(S₇)-(HP-BP)(S₄₀)

这时

S₂₀-S₆＝-S₂₄-S₂₁-S₂₅+S₁₈

因此，

F_B＝(HP-BP)(S₂₄+S₂₁+S₂₅-S₁₈+S₇-S₄₀)

此时

S₇-S₄₀＝S₂₀以及S₆＝S₂₄+S₂₀+S₂₁+S₂₅-S₁₈

F_B＝(HP-BP)(S₆)

这时分配箱被作用力的合力液动地连续推压向下。

随着活塞下降，当分配器位于降低位置时，控制室14再一次处于低压BP而室12仍处于高压HP。

F_B＝(S₂₄×HP)+(S₂₀×BP)+(S₂₁×BP)+(S₂₅×HP)-(S₁₈×BP)-(S₆×BP)+F_cov+F_DIST＝HP(S₂₄+S₂₅-S₁₈)+BP(S₂₀+S₂₁-S₆)+(HP-BP)(S₇)+(HP-BP)(S₄₁-S₄₀)

式中

S₂₀+S₂₁-S₆＝-S₂₄-S₂₅+S₁₈

因此：

F_B＝(HP-BP)(S₂₄+S₂₅-S₁₈+S₇+S₄₁-S₄₀)

式中

S₇+S₄₁-S₄₀＝S₂₀+S₂₁

F_B＝(HP-BP)(S₆)

因此在运行的所有阶段，分配箱始终保持液动地被推向缸体的方向。

如果我们考虑缸体2的平衡，那么在缸体整个下平面5上(面积S₅)承受大气压力Pa，环形表面8(已知为面积S₈，在一平行于表面5上的投影)始终承受高压HP，表面9(面积S₉)承受室12的压力(当活塞下降时承受高压HP，当活塞上升时，承受低压BP)，表面10(面积S₁₀)始终承受低压BP，表面11(面积S₁₁)始终承受高压HP。如果施加在缸体上的各种力分别记作F₅，F₈，F₉，F₁₀和F₁₁，于是

-当活塞上升时：

F₅＝S₅×Pa

F₈＝S₈×HP

F₉＝S₉×BP

F₁₀＝S₁₀×BP

F₁₁＝S₁₁×HP

F_B＝分配箱施加在缸体上的力

并且S₅＝S₈+S₉+S₁₀+S₁₁

此外，施加在缸体上力的合力Fc可写成：

F_c＝F₅+F₈+F₉+F₁₀+F₁₁+F_B

＝-(S₅×Pa)+(S₈×HP)+(S₉×BP)+(S₁₀×BP)+(S₁₁×HP)+F_B

F_c＝-(S₅×Pa)+HP×(S₈+S₁₁)+BP×(S₉+S₁₀)+F_B

当大气压相对于高压HP可以忽略时，这就产生：

F_c＝HP(S₈+S₁₁)+BP(S₉+S₁₀)+(HP-BP)S_t

式中S_t＝S₁₀+S₉+S₄₂(S_t：是从分配箱下面观察的投影面积)

F_c＝HP(S₁₁+S₁₀+S₉+S₄₂)+HP×S₈-BP×S₁₂

这是在动态条件下。

假如计算是在静态条件下完成，作用在活塞上的所有力几乎是平衡的，并且

HP×S₈＝BP×S₄₂，因此

F_c＝HP(S₁₁+S₁₀+S₉+S₄₂)

因此，缸体由高压HP维持液动地推向下方。

—当活塞下降时：

F₅，F₈，F₁₀，F₁₁保持不变，F₉＝S₉×HP

在此情况下，

F_c≈HP(S₈+S₁₁+S₉)+BP(S₁₀)+F_B

因此，缸体依然被作用力的合力液动地推向机体1的底部。

图2，图3，图4和图5描述图1设备实施例的几种变换形式，在这些变换形式中，驱动冲击活塞22运动的上部腔室容积由于增添一个附加室而减小，该附加室可以适当地连接到大气压或者连接到低压返回管道的压力上，使得其对施加在活塞上力的合力的作用可以忽略不计。小容积的驱动室有可能使活塞获得高频率，而同时维持同样的输入流率时，通过增加工作压力，使总功率维持不变。

在这些图中，与图1相同的部件记作相同的参考标记号。

在图2所描述的实施例中，由冲击活塞和分配箱界定的室27是添加的，该室27始终连接到返回管线上并且因此由管道28连接到低压上。

通过与图1比较，分配盖4的平衡维持不变。

另一方面，由于室27界定表面29，这减少了图1表面18的作用，所以分配箱的平衡改变了。由于表面29总是承受低压，分配箱将承受向下的合力作用，这种合力甚至要比图1中的合力数值还大。相对于图1，缸体2的平衡随着力F_B而变化。

图3描述图2设备的实施例的一种变换形式，在图3中室30代替室27，室30界定分配箱的表面32，表面32总是承受大气压力。

在图4所描述的实施例中，不像图2和图3，驱动用的上部腔室35不再是环形室，并且腔室35界定分配箱3的表面36，而环形室33被形成，并由冲击活塞22，缸体1和分配箱3界定。环形室33总是由管道34连接到低压返回管线上，而环形室33界定的表面38有增大合力的功能，增大的合力紧紧地将分配箱往下压，在任何情况下都不会改变缸体2和分配盖4的平衡。

图5描述的是图4设备的实施例的一种变换形式，在该实施例中室33由室37代替，室37界定分配箱的表面39，表面39始终承受大气压力。

图6描述一种实施例的变换形式，它能应用于图2，图3，图4和图5，在该实施例中，分配盖4此时直接在缸体2中导向，而不是在分配箱中导向。

如前一样，分配盖和分配箱的各表面的安置要使得施加在它们上的力的合力总是方向朝下。

Claims

1.一种液压冲击设备，其包括一机体，在所述机体中安装一缸体，在所述缸体中引导着一冲击活塞，所述冲击活塞由不可压缩的流体驱动着前后运动，所述活塞撞击一安装在机体下端的工具上，驱动活塞运动的流体分配是由安装在机体内的一分配箱中的一分配器完成的，其特征在于，所述缸体和所述分配箱完全包含在由所述机体界定的腔体内；所述缸体轴向支撑在所述机体上；所述分配箱相对于所述缸体同轴地安装并且机械地支撑在所述缸体上；垂直于所述设备轴线的承受压力的平面以这样的方式安置和选定尺寸：作用在多个部件—缸体和分配箱上的液压力的合力，在其运行周期的整个过程中，按相同的方向，指向位于所述设备机体中的一支座。

2.如权利要求1所述的液压冲击设备，其特征在于，所述设备包含相对于所述分配箱同轴地安置的一分配盖，并且所述分配盖轴向地支撑在所述分配箱上，垂直于所述设备轴线并承受压力的分配盖的表面以这样的方式安置和选定尺寸：施加在所述分配盖上液压力的合力，在所述设备运行周期的整个过程中，都指向一方向，其与施加在其他部件—缸体和分配箱上的力的合力方向相同。

3.如权利要求1和2中任一项所述的液压冲击设备，其特征在于，所述机体的支座—各种部件液动地压靠其上，是由所述腔体的在所述工具一侧的端壁构成，在所述腔体内安装着所述缸体。

4.如权利要求1到3中任一项所述的液压冲击设备，其特征在于，每一部件—缸体、分配箱、分配盖，至少都有两个相对的表面，一个表面交替地承受高压和低压，而另一表面—其具有比第一表面更大的表面面积，始终承受高压。

5.如权利要求3所述的液压冲击设备，其特征在于，支靠在所述机体的腔体端壁(5)上的缸体(2)的端面处于大气压力下，而其相对的面(11)始终承受高压。

6.如权利要求4所述液压冲击设备，其特征在于，所述分配箱(3)有两个相继的圆柱部分，其朝向所述活塞的部分被一端壁(18)封闭，所述端壁(18)与所述活塞一起界定一室(12)，所述室(12)交替地连通低压和高压，其另一部分—其横截面积比第一部分大，位于一室(26)中，所述室(26)始终由高压流体供应。

7.如权利要求2至6中任一项所述的液压冲击设备，其特征在于，所述分配盖(4)有一环形壁，所述环形壁的外表面支靠在所述分配箱(3)的内表面上，所述分配箱的内表面部分地用于引导分配器，所述环形壁的下表面(7)部分地界定一环形室(15)，所述环形室(15)始终连通低压管路，这个环形壁终止于一较大横断面的部分，所述部分抵靠在所述分配箱(3)的端部，并且位于一室(26)中，所述室(26)始终供有高压流体。8如权利要求2到6中任一项所述的液压冲击设备，其特征在于，所述分配盖(4)有一环形壁，所述环形壁的外表面支靠在所述缸体(2)的腔体中，其下表面支撑在所述分配箱的顶面上，所述缸体的内表面部分地起作引导所述分配器(23)的作用，并与之一起界定一环形室，所述环形室始终连通低压管路，这个环形壁在其上端部终止于一较大横断面部分，所述大横断面部分位于一室(26)中，所述室(26)始终供有高压流体。