CN111237263A - 一种用于凿岩机的冲击装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于凿岩机的冲击装置，包括先导油控制阀、缓冲缸、设于先导油控制阀与缓冲缸之间的第一蓄能器、以及用于连接先导油控制阀与第一蓄能器与缓冲缸的液压油通路；所述活塞杆(9)与缸体(16)之间还设有缓冲腔(19)，所述缓冲腔(19)与低压回油路相连，所述缓冲腔(19)与低压回油路之间还设有控单向阀(18)、溢流阀(20)、第二蓄能器(17)，本发明采用细小阻尼孔和第二蓄能器构成一个阻性和容性元件构成的一阶惯性环节系统，使系统的压力响应(相对于压力波动)有一个时间滞后，以便系统在面对突然性的压力波动来不及反应的情况时，能有效地抑制波动的影响，从而提升缓冲效果。

Description

一种用于凿岩机的冲击装置
技术领域
本发明涉及凿岩机技术领域，具体涉及一种用于凿岩机的冲击装置。
背景技术
凿岩机，是用来直接开采石料的工具，它在岩层上钻凿出炮眼，以便放入炸药去炸开岩石，从而完成开采石料或其他石方工程。液压凿岩机时是近几年出现的一种新型凿岩机，以高压液压油为动力，驱动冲击活塞高速、高频往复运行，撞击钎杆，进行凿孔的设备。它与气动凿岩机相比，具有能耗小、凿岩速度快、效率高、噪音小等优点，因此得到迅速发展。
凿岩机主要由冲击机构与回转机构组成，其中冲击机构是由缸体、活塞杆、换向阀、蓄能器等部件组成，通过换向阀的切换，液压油依次进入冲程作用腔与回程作用腔，推动活塞杆快速、高频往复运行。当冲程过程中，活塞缸高速撞击钎杆时，将产生巨大的冲击力，钎杆将冲击力传递到岩石进行凿孔，冲击结束后，岩石对钎杆、活塞杆产生反弹，一般凿岩机设有针对钎杆反弹缓冲转置，活塞杆反弹现象有利于活塞杆回程加速，无需缓冲。在回程过程中，活塞杆高速返回，在接近结束时，需将其快速降低直至为零。目前一般是通过将滑阀冲程作用腔油路逐渐关闭，油液流经缝隙产生热能，将导致液压系统油温升高；当滑阀冲程作用腔油路关闭时，从而产生高压的方法来降速缓冲，这样，存在密闭空间的高压突然释放，会产生瞬间液压冲击。
传统设计中采用蓄能器进行缓冲，但是蓄能器只是将压力流动的峰值适当的降低，并没有在压力波动源的相位角方面采取相应措施，以使压力波动响应元件与压力波动源在响应时间上错开一个时间，以保护稳定。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有冲击机构能量能够回收的一种用于凿岩机的冲击装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于凿岩机的冲击装置，包括先导油控制阀、缓冲缸、设于先导油控制阀与缓冲缸之间的第一蓄能器、以及用于连接先导油控制阀与第一蓄能器与缓冲缸的液压油通路；
所述先导油控制阀包括阀套和阀芯，所述阀芯同轴设置于阀套内，且可沿阀套的中心孔轴线移动；所述阀套与阀芯之间还固定设有第一滑阀高压油腔、第一滑阀低压油腔、滑阀控制油腔、第一滑阀低压油腔、滑阀过渡腔、第二滑阀高压油腔，且通过阀芯在阀套内沿中心孔轴线的移动控制第一滑阀高压油腔、第一滑阀低压油腔、滑阀控制油腔、第一滑阀低压油腔、滑阀过渡腔、第二滑阀高压油腔的打开或关闭；
优选的，所述阀套从中心轴沿径向背离中心轴上设有第一内圆柱、第二内圆柱、第一肩轴、第二肩轴、第三肩轴；所述第一内圆柱的直径小于第二内圆柱的直径；所述第一肩轴、第二肩轴、第三肩轴设于第一内圆柱与第二内圆柱之间；
优选的，所述阀芯从中心轴沿径向背离中心轴设有第一圆柱、第二圆柱、用于连接第一圆柱和第二圆柱的轴臂、以及设于第一圆柱上的卡槽；所述第一圆柱的直径小于第二圆柱的直径；所述第一圆柱的第一端面与阀套的第三端面之间形成有第二滑阀高压油腔，所述第二圆柱的第一端面与阀套的第四端面之间形成有第一滑阀高压油腔。
所述缓冲缸包括活塞杆与缸体，所述活塞杆同轴设于缸体内，且可沿缸体的中心孔轴线方向移动；所述活塞杆与缸体之间还设有冲程作用腔、回油腔、冲行控制腔、回程控制腔和回程作用腔；所述冲程作用腔通过低压回油路与过渡油腔相连；所述回油腔与低压回油路相连；所述冲程控制腔、回程控制腔以及回程作用腔通过高压进油路与滑阀控制油腔相连。
所述液压油通路通过液压系统进行控制，且所述液压油通路包括低压回油路和高压进油路，油液从高压进油路流入先导油控制阀及缓冲缸，从缓冲缸及先导油控制阀经低压回油路流出。
作为本发明的进一步方案：所述活塞杆与缸体之间还设有缓冲腔，所述缓冲腔与低压回油路相连；
优选的，为便于控制缓冲腔与回油路之间的开与关，所述缓冲腔与低压回油路之间还设有单向阀；
优选的，为防止缓冲腔吸收液压能过多，导致液压过高，所述缓冲腔与低压回油路之间还设有溢流阀；
优选的，为使系统压力响应相对于压力波动有一个时间滞后，所述缓冲腔与低压回油路之间还设有第二蓄能器；
作为本发明的进一步方案：所述第二蓄能器通过单向阀和溢流阀与液压系统进行隔离。
作为本发明的进一步方案：所述缓冲腔与低压回油路之间设置的用于控制缓冲腔与低压回油路之间的开与关的单向阀，还可为溢流阀、顺序阀等通过流量产生压力的结构。
作为本发明的进一步方案：所述活塞杆与缸体之间还设有阻尼油槽和油道，所述油道与缓冲腔相连，并通过阻尼孔与油槽相连；
优选的，为实现回程过程中活塞杆的加速或高速返回阶段进行阻尼，所述阻尼孔设有1个及以上。
作为本发明的进一步方案：所述先导油控制阀采用负开口结构，所述阀芯的凸肩宽度小于滑阀过渡腔的宽度，以避免阀芯移动时形成狭小缝隙与密闭空间。
作为本发明的进一步方案：所述油槽的宽度等于活塞杆的返回行程宽度。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明中先导油控制阀与缓冲缸之间设有第一蓄能器，通过第一蓄能器中储存的能量的释放与活塞杆的推动油液一起作用，以缩短活塞杆的加速过程，从而实现在冲程开始时，迅速达到最高速度。
(2)本发明中设有与冲程作用腔分开且独立设置的缓冲腔，通过单向阀与低压回油路相连，且缓冲腔还通过低压回油路与第二蓄能器相连，以将回程过程中活塞杆的动能与作用在活塞杆上的液压能回收。
(3)采用细小阻尼孔和第二蓄能器构成一个阻性和容性元件构成的一阶惯性环节系统，使系统的压力响应(相对于压力波动)有一个时间滞后，以便系统在面对突然性的压力波动来不及反应的情况时，能有效地抑制波动的影响，从而提升缓冲效果。
(4)为回程过程中活塞杆加速或高速返回阶段阻尼，将阻尼孔设为多个，以实现回程缓冲、能量回收时的阻尼减小或阻断。
(5)第二蓄能器采用单向阀与溢流阀与液压系统进行隔离，以使溢流阀的压力可设置较高，以提高第二蓄能器的储存能力。
(6)先导油控制阀采用负开口结构，阀芯的凸肩宽度(L)小于滑阀过渡腔的宽度(S)，以避免阀芯移动时形成狭小缝隙与密闭空间，降低了液压油流过缝隙时热能的产生，避免了密闭空间突然打开或关闭时的液压冲击或负压导致的空化。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中A局部放大示意图。
图3是本发明中的先导油控制阀结构示意图。
图4是本发明中的阀芯结构示意图。
其中：
1：阀套、1-1第一内圆柱、1-2第二内圆柱、1-3第一肩轴、1-4第二肩4、1-5第三肩轴、1-6：第三端面、2：冲程作用腔、3：阀芯、3-1：第一圆柱、3-2：第二圆柱、3-3：轴臂、3-4：第一端面、3-5：第二端面、4：回油腔、5：第一蓄能器、6：冲行控制腔、7：回程控制腔、8：回程作用腔、9：活塞杆、10：第一滑阀高压油腔、11：第二滑阀低压油腔、12：滑阀控制油腔、13：第一滑阀低压油腔、14：滑阀过渡腔、15：第二滑阀高压油腔、16：缸体、17：第二蓄能器、18：单向阀、19：缓冲腔、20：溢流阀、21：大阻尼孔、23：小阻尼孔、23：油槽、24：油道。
为更好的表示，图中–––表示低压回油路，图中——表示高压进油路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
参见图1所示，一种用于凿岩机的冲击装置，包括先导油控制阀、缓冲缸、设于先导油控制阀与缓冲缸之间的第一蓄能器5、以及用于连接先导油控制阀与第一蓄能器5与缓冲缸的液压油通路；
所述先导油控制阀包括阀套1和阀芯3，所述阀芯3同轴设置于阀套1内，且可沿阀套1的中心孔轴线移动；所述阀芯3的两端分别与阀套1的中心孔两端形成有第一滑阀高压油腔10、第二滑阀高压油腔15，第一滑阀高压油腔10和第二滑阀高压油腔15分别通过阀芯3在阀套1内的移动调节其面积大小。
优选的，所述阀套1从中心轴沿径向背离中心轴上设有第一内圆柱1-1、第二内圆柱1-2、第一肩轴1-3、第二肩轴1-4、第三肩轴1-5，第一内圆柱1-1的直径小于第二内圆柱1-2的直径，第一肩轴1-3、第二肩轴1-4、第三肩轴1-5设于第一内圆柱1-1与第二内圆柱1-2之间；所述第一肩轴1-3、第二内圆柱1-2、阀芯3之间形成有第一滑阀低压油腔11，第二肩轴1-4、第一肩轴1-3、阀芯3之间形成有滑阀控制油腔12，第三肩轴1-5、第二肩轴1-4、阀芯3之间形成有第一滑阀低压油腔13，第一内圆柱1-1、第三肩轴1-5、阀芯3之间形成有滑阀过渡腔14，第一滑阀低压油腔11、滑阀控制油腔12、第一滑阀低压油腔13、滑阀过渡腔14分别通过阀芯3在阀套1内沿中心孔轴线的移动调节其打开或关闭。所述阀芯3从中心轴沿径向背离中心轴设有第一圆柱3-1、第二圆柱3-2、用于连接第一圆柱3-1和第二圆柱3-2的轴臂3-3、以及设于第一圆柱3-1上的卡槽3-4；第一圆柱3-1的直径小于第二圆柱3-2的直径；所述第一圆柱3-1与第一内圆柱1-1相连，第二圆柱3-2与第二内圆柱1-2、第二肩轴1-4相连，轴臂3-3与第一肩轴1-3相连，卡槽3-4与第三肩轴1-5相连；第二圆柱3-2的第二端面3-6至卡槽3-4的距离L小于滑阀过渡腔14的宽度(S)。
所述缓冲缸包括活塞杆9与缸体16，所述活塞杆9同轴设于缸体16内，且可沿缸体16的中心孔轴线方向移动；所述活塞杆9与缸体16之间还设有冲程作用腔2、回油腔4、冲程控制腔6、回程控制腔7和回程作用腔8，冲程作用腔2、回油腔4、冲程控制腔6、回程控制腔7、回程作用腔8分别通过活塞杆9在缸体16内沿中心轴线的移动实现与缸体16之间相通或关闭；所述冲程作用腔6通过低压回油路与滑阀过渡腔14相连；所述回油腔4与低压回油路相连；所述冲程控制腔2、回程控制腔7、回程作用腔8通过高压进油路与滑阀控制油腔12相连。
优选的，所述活塞杆9与缸体16之间还设有缓冲腔19，缓冲腔19通过低压回油路分别与第二蓄能器17、单向阀18、溢流阀20相连，且单向阀18、溢流阀20通过低压回油路与液压系统相连，第二蓄能器17通过单向阀18、溢流阀20进行隔离；在回程过程中，通过第二蓄能器17对活塞杆9的动能及作用在活塞杆9上的液压能进行加收利用；
优选的，所述活塞杆9与缸体16之间还设有阻尼油槽23和油道24，油道24与缓冲腔19相连，并通过大阻尼孔21、小阻尼孔22与油槽23相连。
所述液压油通路通过液压系统进行控制；
优选的，液压油通路包括低压回油路和高压进油路，油液从高压进油路流入先导油控制阀及缓冲缸，从缓冲缸及先导油控制阀经低压回油路流出。
本发明的工作原理及步骤：
当回程时，冲击活塞杆9向左移动，使回程作用腔8、回程控制腔7与滑阀控制油腔12连通，油液经高压进油路进入滑阀控制油腔12内，至使第二滑阀高压油腔15的有效面积与滑阀控制油腔12的有效面积之和大于第一滑阀高压油腔10的有效作用面积，阀芯3向左移动；在阀芯3移动过程中，滑阀过渡腔14与第一滑阀低压油腔13逐渐关闭，随后，滑阀过渡腔14与第二滑阀高压油腔15逐渐打开。
当冲程时，活塞杆9向右移动，回油腔4经活塞杆9上沟槽与冲程控制腔6连通，滑阀控制油腔12卸荷，第一滑阀高压油腔10的有效作用面积大于第二滑阀高压油腔15的有效作用面积，活塞杆9、阀芯3向右移动；在阀芯3在向右移动过程中，滑阀过渡腔14与第二滑阀高压油腔15逐渐关闭，随后，滑阀过渡腔14与第一滑阀低压油腔13逐渐打开。
在活塞杆9回程向第二蓄能器17侧运行过程中，活塞杆9推动活塞杆9与第二蓄能器17所连通的部分管路内的油液运动，压力随着位移值的增大而增高，由于灌入第二蓄能器17中的油液不断增加，第二蓄能器17中的压力不断提高，使作用于活塞杆9冲击方向的反作用力也越来越大，缓冲作用力的施加也相对平缓；当活塞杆9处于冲程方向运动时，第二蓄能器17的油液将推动着冲击活塞杆9加速向冲程方向加速前进，并通过第二蓄能器17与活塞杆9之间的腔室部分设有的单向阀18和溢流阀20，以避免在第二蓄能器17与活塞杆9的腔体内出现空化现象。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：包括先导油控制阀、缓冲缸、设于先导油控制阀与缓冲缸之间的第一蓄能器、以及用于连接先导油控制阀与第一蓄能器与缓冲缸的液压油通路；
所述先导油控制阀包括阀套(1)和阀芯(3)，所述阀芯(3)同轴设置于阀套(1)内，且可沿阀套(1)的中心孔轴线移动，所述阀套(1)与阀芯(3)之间还固定设有第一滑阀高压油腔(10)、第一滑阀低压油腔(11)、滑阀控制油腔(12)、第一滑阀低压油腔(11)、滑阀过渡腔(14)、第二滑阀高压油腔(15)，且通过阀芯(3)在阀套(1)内沿中心孔轴线的移动控制第一滑阀高压油腔(10)、第一滑阀低压油腔(11)、滑阀控制油腔(12)、第一滑阀低压油腔(11)、滑阀过渡腔(14)、第二滑阀高压油腔(15)的打开或关闭；
所述缓冲缸包括活塞杆(9)与缸体(16)，所述活塞杆(9)同轴设于缸体(16)内，且可沿缸体(16)的中心孔轴线方向移动，所述活塞杆(9)与缸体(16)之间还设有冲程作用腔(2)、回油腔(4)、冲行控制腔、回程控制腔(7)和回程作用腔(8)；所述冲程作用腔(2)通过低压回油路与过渡油腔相连；所述回油腔(4)与低压回油路相连；所述冲程控制腔(6)、回程控制腔(7)以及回程作用腔(8)通过高压进油路与滑阀控制油腔(12)相连；
所述液压油通路通过液压系统进行控制，且所述液压油通路包括低压回油路和高压进油路，油液从高压进油路流入先导油控制阀及缓冲缸，从缓冲缸及先导油控制阀经低压回油路流出。
2.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述活塞杆(9)与缸体(16)之间还设有缓冲腔(19)，所述缓冲腔(19)通过低压回油路与第二蓄能器(17)相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述活塞杆(9)与缸体(16)之间还设有油槽(23)和油道(24)，所述油道(24)与缓冲腔(19)相连，并通过阻尼孔与油槽(23)相连。
4.根据权利要求3所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述阻尼孔设有1个及以上。
5.根据权利要求2所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述缓冲腔(19)与低压回油路之间还设有单向阀(18)、溢流阀(20)，且所述单向阀(18)、溢流阀(20)将第二蓄能器(17)与液压系统进行隔离。
6.根据权利要求2所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述第二蓄能器(17)还可设为弹簧或其他储能装置。
7.根据权利要求6所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述缓冲腔(19)与低压回油路之间设置的单向阀(18)还可为溢流阀、顺序阀或其他通过流量产生压力的结构。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述先导油控制阀采用负开口结构，所述阀芯(3)的凸肩宽度(L)小于滑阀过渡腔(14)宽度(S)。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于凿岩机的冲击装置，其特征在于：所述活塞杆(9)的返回行程宽度b等于油槽(23)的宽度a。
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