具有延时自动停止的液压锤的制作方法

本发明涉及一种液压锤，具体涉及一种具有延时自动停止的液压锤。

背景技术：

液压锤能够附接到各种机器，例如，挖掘机、铲斗机、工具运载机或其他为了粉碎石头、水泥和其他建筑材料的类似机器。液压锤安装至机器的动臂，并连接至液压系统。液压系统中的高压流体被供应至该锤，以驱动与作业工具相接触的往复活塞，该往复活塞接着使作业工具在与建筑材料相接触的同时做往复运动。

在某些应用中，液压锤可配备有自动停止，其在作业工具不再与建筑材料相接触时(例如，突破建筑材料时)将活塞锁止在向下的位置中。自动停止在不需要操作者干预的情况下阻止活塞继续驱动作业工具来进一步接触破碎的建筑材料。因此，自动停止避免了不必要的机器移动，并提供更加精确的控制。

用于液压锤的示例性自动停止装置公开在于1981年8月4日授予Garcia-Crespo的美国专利第4,281,587号(‘587专利)中。具体地，‘587专利公开了一种具有自动停止装置的液压锤，该自动停止装置允许该锤仅在工具抵靠住工件时进行操作，并在工具从工件移开时停止该锤的操作。自动停止装置包括柱塞，其在工具未抵靠住工件时下降至其最低操作位置。当处于该位置时，自动停止端口被打开，且加压流体可迂回至排出管路，由此防止柱塞向上移动。为了再次开始锤的操作，工具需抵靠住工件，进而产生足够的向上力来使柱塞向上移动一定的距离，以阻塞自动停止端口，从而允许柱塞继续做往复运动。

虽然‘587专利的自动停止装置对于某些应用来说可能是足够的，但是其可能仍然不是最佳的。特别地，‘587专利的自动停止装置需要大量的机器力(例如，重量)来将其作业工具压入工件，使得其产生使柱塞向上移动一定距离以阻塞自动停止端口的反作用力。通常，该力仅能够由大型机器提供。然而，许多小型机器不具备足够的重量和/或动力，因此，它们的液压锤会卡在自动停止位置中。在这些情况下，操作者需要手动关闭自动停止装置和/或停止使用自动停止装置，从而导致操作效率低下，并引起不必要的停机时间。

所公开的系统旨在克服上文提出的问题和/或本领域的其他问题中的一个或多个。

技术实现要素：

在一个方面中，本发明涉及一种用于液压锤的自动停止系统。自动停止系统可包括绕着与液压锤相关联的活塞形成并被配置成接收加压流体的入口凹槽，以及绕着与液压锤相关联的活塞形成并被配置成排出加压流体的出口凹槽。自动停止系统还可包括环形通道，其被配置成允许加压流体在入口凹槽与出口凹槽之间流动。自动停止系统可进一步包括阀，其设置在入口凹槽的上游并被配置成基于液压锤的操作状态选择性地阻止加压流体流入入口凹槽。

在另一个方面中，本发明涉及一种操作液压锤的方法。该方法可包括在入口凹槽处接收加压流体，并从出口凹槽排出加压流体。该方法还可包括基于液压锤的操作状态选择性地阻止加压流体在入口凹槽与出口凹槽之间的流动。

在又一方面中，本发明涉及一种液压锤系统。液压锤系统可包括活塞、设置在活塞外部并与其同轴的套筒，以及多个形成在套筒内并被配置成接收加压流体的入口通道。液压锤系统还可包括自动停止系统，其被配置成基于液压锤的操作状态延迟自动停止操作。

附图说明

图1是示出了示例性公开的机器的立体说明图；

图2是示出了可与图1的机器一同使用的示例性公开的液压锤组件的分解图；

图3是示出了可与图2的液压锤一同使用的示例性公开的自动停止系统的剖视图；以及

图4、5和6是示出了图3的自动停止系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有锤12的示例性公开的机器10。机器10可被配置成执行与特定行业(例如，诸如，矿业或建筑业)相关联的作业。机器10可为反铲装载机(示出在图1中)、挖掘机、滑移装载机或任何其他机器。锤12可通过动臂14和杆16枢转地连接至机器10。然而，可构想的是，如果需要的话，可以可选地利用另一连杆装置。

在所公开的实施例中，一个或多个液压缸18可升高、降低和/或摆动动臂14和杆16，以相应地升高、降低和/或摆动锤12。液压缸18可连接至机器10内的液压供应系统(未示出)。具体地，机器10可包括泵(未示出)，其连接至液压缸18并通过一个或多个液压供应管路(未示出)连接至锤12。液压供应系统可将加压流体(例如，油)从泵引入至液压缸18和锤12。用于液压缸18和/或锤12的移动的操作者控制装置可位于机器10的舱室20内。

如图1和2所示，锤12可包括外壳22和位于外壳22内的致动器组件26。外壳22可将致动器组件26连接至杆16，并为致动器组件26提供保护。作业工具24可以可操作地连接至致动器组件26的与杆16相对的端部。可构想的是，作业工具24可包括任何已知的能够与锤12进行交互的工具。在一个实施例中，作业工具24包括凿形钻头。

如图2所示，致动器组件26可包括子壳体28、衬套30和冲击系统32。除了别的以外，子壳体28还可包括框架34和头部36。框架34可为中空圆柱体，该中空圆柱体沿其轴向长度具有一个或多个凸缘或梯级。头部36可盖住框架34的一个端部。具体地，头部36上的一个或多个凸缘可与框架34上的一个或多个凸缘相联接，以提供密封接合。一个或多个紧固机构38可将头部36刚性地附接至框架34。在某些实施例中，紧固机构38可包括，例如，螺丝、螺母、螺栓或任何其他能够固定两个部件的工具。此外，框架34和头部36均可包括用于接收紧固机构38的孔。

衬套30可设置在子壳体28的工具端部内，并可被配置成将作业工具24连接至冲击系统32。销40可将衬套30连接至作业工具24。当被锤12移动时，作业工具24可被配置成在衬套30内移动一段预定的轴向距离。

冲击系统32可设置在子壳体28的致动器端部内，并可被配置成当被供应加压流体时，移动作业工具24。如图2中的虚线所示，冲击系统32可为包括活塞42、蓄能器膜44、套筒46、套筒衬垫48、阀50和密封承载件52的组件。套筒衬垫48可装配在蓄能器膜44内，套筒46可装配在套筒衬垫48内，且活塞42可装配在套筒46内。这些部件全部都可大体上彼此同轴。此外，活塞42、套筒46、阀50和密封承载件52可通过滑动配合径向公差全部结合在一起来作为子组件。例如，滑动配合径向公差可在套筒46与活塞42之间以及密封承载件52与活塞42之间形成。套筒46可将向内的径向压力施加至活塞42，且密封承载件52可将向内的径向压力施加至活塞42。这种配置可使套筒46、密封承载件52和活塞42结合在一起来作为子组件。

蓄能器膜44可形成圆柱形管，其被配置成容纳足够量的加压流体，以供锤12驱动活塞42完成至少一个行程。蓄能器膜44可在蓄能器膜44处于松弛状态中(即不受到来自加压气体的压力)时与套筒46径向间隔开。然而，当蓄能器膜44受到来自加压气体的压力时，蓄能器膜44与套筒46之间可能不存在有间隔，且它们之间的流体流动可受到抑制。

阀50可装配在活塞42的端部的上方，并可位于套筒46和密封承载件52这两者的径向内部。密封承载件52的部分可在轴向上与套筒46重叠。此外，阀50可在轴向上设置在蓄能器膜44的外部。阀50和密封承载件52可完全位于头部36内。蓄能器膜44、套筒46和套筒衬垫48可位于框架34内。头部36可被配置成在连接至框架34时，封闭套筒46的端部。

活塞42可被配置成在框架34与头部36这两者内滑动。例如，活塞42可被配置成在框架34内做往复运动，并接触作业工具24的端部。具体地，可压缩气体(例如，氮气)可设置在位于头部36内的气体室(未示出)中，该气体室位于与衬套30相对的活塞42的端部上。活塞42可在气体室内可滑动地进行移动，以增大和缩减气体室的尺寸。气体室的尺寸缩减可增大气体室内的气体压力，由此向下驱动活塞42以使其接触作业工具24。

活塞42沿其长度可包括不同的直径，例如，在轴向上设置在宽直径段之间的一个或多个窄直径段。在所公开的实施例中，活塞42包括由两个宽直径段60和62隔开的三个窄直径段54、56和58。窄直径段54、56和58可与套筒46配合来选择性地打开和闭合套筒46内的流体通道。活塞42可进一步包括冲击端部64，其直径小于窄直径段54、56和58中的任一个的直径。冲击端部64可被配置成在衬套30内接触作业工具24。

如图3所示，一个或多个流体通道可形成在套筒46内，并可被配置成引导锤12内的加压流体，以移动活塞42。例如，一个或多个入口通道66可从形成在头部36内的入口端口(未示出)延伸到在套筒46的内表面上形成的一个或多个环形凹槽。入口通道66可向内延伸来与凹槽相通。凹槽可具有足够大的尺寸，使得可通过引力在套筒46内将流体从入口端口向下引入到衬套30。活塞42(即窄直径段54、56和58以及宽直径段60和62)的移动可选择性地打开或闭合凹槽，以产生活塞42的移动。可构想的是，虽然未在图3中示出，但在某些实施例中，入口通道66可与蓄能器膜44流体连通。

在某些实施例中，环形提升凹槽68可被配置成接收来自入口通道66的流体，以接触宽直径段60上的肩部A，以便向上推动活塞42。提升凹槽68可形成为绕着活塞42的同心设置的通道。通过这种配置，流体可从入口端口流动穿过入口通道66，然后流入环形凹槽68，并与肩部A相接触。在某些情况下，加压流体施加在肩部A上的力可足以克服活塞42的由氮气引起的向下力。然而，可构想的是，在其他情况下，如图3所示，该力可能不足以克服活塞42的向下力。

同样如图3所示，锤12可配备有自动停止(ASO)系统70。ASO系统70可包括环形ASO入口凹槽72、环形ASO出口凹槽74和将ASO入口凹槽72流体地连接至ASO出口凹槽74的环形通道78。ASO入口凹槽72、ASO出口凹槽74和通道78可全部形成为绕着活塞42的同心设置的通道。如将在下文中更详细地进行讨论的，可经由入口通道66将加压流体选择性地引入ASO入口凹槽72。在ASO操作期间(例如，在作业工具24突破建筑材料之后)(如图3所示)，可将加压流体从ASO入口凹槽72导向ASO出口凹槽74。加压流体可在流向一个或多个出口通道76之前接触活塞42的窄直径段56上的下肩部B和窄直径段56上的上肩部C。加压流体可大体上将活塞42锁止在其最低位置中，并防止活塞42向上移动。出口通道76可被配置成引导加压流体穿过套筒46，并流入回流罐82(如图4～6所示)。

图4、5和6示出了锤12在活塞42的不同操作步骤期间的操作。如图4～6所示，ASO系统70还可包括ASO阀86，其被配置成基于锤12的操作状态延迟ASO操作。特别地，ASO阀86可被配置成在非操作状态期间(例如，在活塞42的初始向上行程之前)阻止加压流体从入口通道66流向ASO入口凹槽72。在操作状态期间(例如，在活塞42的初始向上行程之后)，ASO阀86可被配置成允许加压流体从入口通道66流向ASO入口凹槽72。ASO阀86可包括可移动阀芯88和弹簧90。阀芯88可被配置成根据ASO阀86处的液压水平在阻流位置(例如，闭合位置)与通流位置(例如，打开位置)之间进行移动。具体地，当压力水平大于阈值量时，阀芯88可被推动至通流位置。可选地，当压力水平低于阈值量时，弹簧90可将阀芯偏压至阻流位置。将在下文中更详细地描述图4～6，以进一步说明所公开的概念。

工业实用性

所公开的ASO系统可用于任何液压锤应用中。特别地，ASO系统70可在活塞42的初始向上行程期间通过选择性地阻止加压流体在入口通道66与ASO入口凹槽72之间的流动来延迟ASO操作。具体地，ASO阀86可阻止加压流体在入口通道66与ASO入口凹槽72之间的流动。现将详细地描述锤12的操作。

参照图4，在活塞42的初始向上行程之前，ASO阀86的阀芯88可经由弹簧90偏压入闭合位置，由此阻止流体从入口通道66流向ASO入口凹槽72。在该操作状态下，可关闭ASO操作。

在发起开始锤12的操作的操作者请求之后，锤12可在入口通道66处接收加压流体(例如，加压油)。油可从入口通道66向下流动，并在压力的作用下轴向向下引入至活塞42的顶端(即，引入至冲击端部64)，然后向内引入至提升凹槽68。提升凹槽68内的足够量的油可将向上压力施加至活塞42。具体地，提升凹槽68内的油可将压力施加至宽直径段60的肩部A，并向上偏压活塞42。

参照图5，活塞42的向上移动可打开ASO入口凹槽72。具体地，活塞42的向上移动可相应地将窄直径段54移动到邻近ASO入口凹槽72的位置。在ASO入口凹槽72被打开的同时，加压流体可从提升凹槽68流入ASO入口凹槽72，进而致使阀芯88增压至阈值量以上，并移动入通流位置。随后，来自入口通道66的加压流体可流向ASO入口凹槽72，并且可启动ASO操作。

在初始向上行程之后，活塞42朝向阀50的移动还可致使窄直径段58缩减气体室的尺寸。该尺寸缩减可进一步对气体室内的氮气进行增压，由此向下偏压活塞42，并使其远离阀50。该偏压可增加活塞42上的向下压力，进而致使活塞42向下加速并接触作业工具24。活塞42可根据氮气和油继续上下做往复运动。

一旦作业工具24不再与建筑材料相接触(例如，突破建筑材料)，活塞42就可下降至其最低位置。当处于该位置时，加压流体可经由通道78从ASO入口凹槽72流向ASO出口凹槽74。加压流体可施加力至窄直径段56的肩部B和C，并将活塞42锁止在其最低位置中。

加压流体可继续在套筒46内流动，并可通过出口通道76流出，然后回流至罐82。在油已从入口通道66流出之后，ASO阀86处的压力水平可小于阈值量。根据该压力水平，ASO阀86的阀芯88可被偏压成经由弹簧90返回至阻流位置，且ASO操作可再次被关闭，如图4所示。

本发明可提供一种用于液压锤12的ASO系统70，其延迟用于活塞42的初始向上行程的ASO操作。该延迟可致使ASO操作被关闭，以启动锤的操作，进而防止机器在ASO操作中被卡住。因此，可避免机器的非必要停机时间。

对于本领域技术人员显而易见的是，可对本发明的系统做出各种修改和变型。通过考虑本文公开的方法和系统的说明书和实践，系统的其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅仅是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求书及其等价内容指出。