专利名称：脉冲发生器和用于产生脉冲的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于岩石破碎工具的脉冲发生器，以及一种利用 脉冲发生器产生脉冲的方法。
背景技术：
在传统的岩石破碎工具中，使用靠压缩空气和液压作用在汽缸中 往复运动的活塞，其中，活塞通过例如钎尾直接或间接撞击钢钎的端 部，接着再冲击岩石。由于质量较大的活塞朝钢钎快速移动，在钻机 中产生不必要的动力加速力，其极力牵引着钢钎离开岩石。
为了减小上述动力加速力，人们努力制造出不同于传统岩石破碎 工具的岩石破碎工具，其所具有的活塞在传送冲击力的过程中不会在 汽缸中来回移动，所述冲击力还可能导致冲击频率增加。
GB 2 047 794 A示出一种岩石破碎工具，其中，活塞通过对活塞 的工具侧上的压力液空间加压而被预拉伸，使得在与钢钎侧相对的活 塞的一侧的储能空间中形成压力的同时，活塞沿远离钢钎的方向移动。 通过此后对压力液空间减压，活塞被释放，因此，储能空间中的压力 迫使活塞朝钢钎移动，由此，应力脉冲对钢钎进行冲击。
WO 03/095153 Al示出另一种岩石破碎工具，其中，活塞通过对 活塞的工具侧上的压力液空间加压而被预拉伸，使得在与钢钎側相对 的活塞的一侧的储能空间中形成压力的同时，活塞沿远离钢钎的方向 移动。通过此后对压力液空间减压，活塞被释放，因此，储能空间中 的压力迫使活塞朝钢钎移动，由此，应力脉冲对钢钎进行沖击。
发明内容
本发明旨在解决出现巨大的动力加速力问题，其作法是设置用于
岩石破碎工具的脉冲发生器，该脉冲发生器包括用于接收第一加压
流体量的主室；容纳于主室中的脉沖活塞，其设置用于将该流体量中
的压力能转换成工具中的脉冲；以及位于与脉沖活塞的主室侧相对一
侧的预加压室，用于接收第二加压流体量，其中，脉沖发生器还包括
位于与脉冲活塞的主室侧相对一侧的泄压室，用于接收第三加压流体 量，其中，各流体量中的加压压力之间的关系和脉沖活塞面向各室的
面积之间的关系使得至少预加压室的加压使脉冲活塞沿朝向主室的方 向移动，并且当预加压室减压时，主室中的压力造成泄压室的压力增 加，因此，泄压室的减压速率和随后传送至工具中的压力脉冲的速度 增加。
由于脉冲发生器包括权利要求1中所述的特征，所以脉冲发生器 具有如下优点，即泄压室中的压力大于其中初始供给的压力，从而使 泄压室的泄压更快。
下面参照附图对本发明作更为详细的描述，其中
图1概略示出具有加压的预加压室的脉冲发生器的实施例的纵断
面；
图2概略示出具有减压的预加压室的图1中脉冲发生器的纵断面；
以及
图3概略示出具有减压的泄压室的图1中脉冲发生器的纵断面。
具体实施例方式
图l概略示出具有加压的预加压室12的脉冲发生器2的实施例的 纵断面，脉冲发生器2包括外壳1，其具有用于接收第一加压流体 量6的主室4;容纳于主室4内的脉冲活塞8，其设置用于将流体量6 中的压力能转换成工具10中的脉冲；和位于与脉冲活塞8的主室4 侧相对一侧的预加压室12，用于接收第二加压流体量14，其中，脉冲 发生器2还包括位于与脉沖活塞8的主室4侧相对一侧的泄压室16，
用于接收第三流体量18。主室4优选处于恒压下，该压力例如通过设 置压力源5、例如泵来产生，该压力源进行控制，以保持恒压。
例如通过进油阀15^f吏预加压室12和泄压室16产生加压，进油阀 15优选与压力源17相连，该压力源17优选通过通道与压力源5相连。 压力源17可选地与压力源5为同一压力源。
如下面所详述的，当预加压室12减压时，泄压室16中的压力增 加，随后当泄压室16再减压时，压力脉沖被传送至工具10中。各流 体量6、 14、 18中加压压力之间的关系和脉沖活塞8面向各室4、 12、 16的面积之间的关系使得至少预加压室12的加压使脉沖活塞8沿朝 向主室4的方向移动，并且当预加压室12减压时，主室4中的加压压 力造成泄压室16中压力增加，因此，泄压室16的减压速率和随后传 送至工具10中的压力脉冲的速度增加。泄压室16的体积优选小于预 加压室12的体积。脉沖活塞8朝向主室4的面积大于脉冲活塞8朝向 泄压室16的面积，使得在平衡状态下，泄压室16的压力大于主室4 的压力。通过脉冲活塞分别朝向主室和泄压室16的面积之间的关系， 达到有利的效果，即主室中较低的压力转变成泄压室中较高的压力。 这导致相比泄压室中的压力已与主室相等的情况来说，泄压室的压力 释放得更快。泄压室16的减压过程优选由控制装置20进行控制，该 控制装置20优选为一与泄压室16连接的控制阀。控制阀20优选包括 至少一个开口 22，用于通过在操纵所容纳的液压介质18的过程中释 放泄压室16的压力来控制所述减压。主室4、预加压室12和泄压室 16优选适于在流体量中应当优选接收来自如下的流体水、硅油、液 压油、矿物油和不燃液压用流体。主室4优选为具有圆形截面。
图2概略示出具有减压的预加压室12的图1中脉沖发生器的纵断面。
图3概略示出具有减压的泄压室16的图1中脉冲发生器的纵断面。
一种用于利用脉冲发生器2在岩石破碎工具中产生脉冲的方法的 实施例，该脉沖发生器2包括用于接收第一加压流体量6的主室4; 容纳于主室4内的脉沖活塞8，其设置用于将流体量6中的压力能转 换成工具10中的脉冲；还有位于与脉冲活塞8的主室4侧相对一侧的 预加压室12,用于接收第二加压流体量14;以及位于与脉冲活塞8 的主室4侧相对一侧的泄压室16，用于接收第三加压流体量18,其中， 如上所述，主室4优选基本以恒压加压，该方法包括如下步骤
对预加压室12加压，以造成l^冲活塞8沿朝向主室4的方向移动， 这在图1中可以看到，
对泄压室16加压，优选用与主室4中相同的压力加压，因此，脉 沖活塞8仍然处于图1所示的位置，以及
此后，对预加压室12减压，因此，主室4中的压力作用于脉冲活 塞8上，使得由于脉冲活塞8沿朝向泄压室16的方向移动，泄压室 16中的压力进一步增加，直至在主室4与泄压室16之间建立起力平 衡，如图2所示，
随后，对泄压室16减压，由此，压力^"冲^皮传送至工具10中， 如图3所示。
在用于在上述类型的岩石破碎工具中产生脉冲的方法另一实施例 中，脉冲活塞8朝向主室4的面积(area)小于脉冲活塞8朝向预加 压室12和泄压室16的面积之和，但大于l^冲活塞8朝向泄压室16 的面积，该方法包括如下步骤
对主室4、预加压室12和泄压室16以相同的压力加压，即由压 力源5提供的压力，从而导致脉冲活塞8沿朝向主室4的方向移动， 这在图1中可以看到，
此后，对预加压室12减压，因此，主室4中的压力作用于脉冲活 塞8上，由于脉冲活塞8沿朝向泄压室16方向移动，使得泄压室16 中的压力进一步增加，直至在主室4与泄压室16之间建立力平衡，如 图2所示，
而后，对泄压室16减压，因此，压力脉沖^f皮传送至工具10中， 如图3所示。
所述泄压室16中的减压过程还可优选由控制装置20控制，其中，
控制装置优选为与泄压室16连接的控制阀20。所述控制装置还可优 选包括用于控制所述减压的装置，其方式是控制连接到泄压室16上的 节流阀。控制阀可包括至少一个开口 22，用于在所容纳的液压介质18 运行过程中通过泄压室16卸压对所述减压进行控制。所述控制装置可 包括通过控制控制阀20的开启过程来控制所述减压的装置，其中，所 述装置优选包括对控制阀的开启面积的控制。控制阀20可设有减压凹 槽，用于控制所述减压，而且还包括若干个开口所述泄压室16可包 括若干个出口，由此，所述出口可操纵地开启，从而所述减压可通过
开启和关闭相关的开口进行控制。所述出口可具有不同的直径。所述 出口可与一个或几个具有一个或多个流动通路的容器24相连，因此，
所述容器在工作过程中可被加压成不同的压力，从而，可通过打开所 述开口而使泄压室逐步地和/或连续地减压。所述流动通路的长度也可 调整。
本发明还涉及包括如上所述的脉冲发生器的液压脉沖工具。在下 面权利要求书的范围内，可对已经提及的本文所述的各种任选实施例 进行组合。
权利要求
1.一种用于岩石破碎工具的脉冲发生器，该脉冲发生器(2)包括用于接收第一加压流体量(6)的主室(4)；容纳于主室(4)内的脉冲活塞(8)，其设置用于将流体量(6)中的压力能转换成工具(10)中的脉冲；和位于与脉冲活塞(8)的主室(4)侧相对一侧的预加压室(12)，其用于接收第二加压流体量(14)，其特征在于，所述脉冲发生器(2)还包括位于与脉冲活塞(8)的主室(4)侧相对一侧的泄压室(16)，用于接收第三加压流体量(18)，其中，各流体量(6、14、18)中的加压压力之间的关系和脉冲活塞(8)面向各室(4、12、16)的面积之间的关系使得至少该预加压室(12)的加压使脉冲活塞(8)沿朝向主室(4)的方向移动，并且当预加压室(12)减压时，主室(4)中的压力造成泄压室(16)中的压力增加，因此，泄压室(16)的减压速率和随后传送至工具(10)中的压力脉冲的速度增加。
2. 如权利要求1所述的脉沖发生器，其特征在于，主室(4)处 于基本恒压下。
3. 如权利要求2所述的脉冲发生器，其特征在于，主室(4)中 的基本恒压是通过脉冲发生器(2)中或其外部的压力源(5)达到的。
4. 如权利要求1-3中之一所述的脉冲发生器，其特征在于，脉 冲活塞(8)朝向主室(4)的面积大于脉冲活塞(8)朝向泄压室(16) 的面积。
5. 如权利要求1-4中之一所述的脉冲发生器，其特征在于，泄 压室(16)的减压过程可通过控制装置(20)进行控制。
6. 如权利要求5所述的脉冲发生器，其特征在于，控制装置为与 泄压室(16)相连的控制阀(20)。
7. 如权利要求6所述的脉冲发生器，其特征在于，控制阀(20) 包括至少一个开口 (22)，用于在所容纳的压力介质(18)运行过程 中通过泄压室(16)卸压对所述减压进行控制。
8. 如权利要求7所述的脉沖发生器，其特征在于，所述控制装置 包括用于通过对控制阀(20)的开启过程进行控制来控制所述减压的 装置。
9. 如权利要求8所述的脉沖发生器，其特征在于，所述装置包括 对控制阀(20)的开启面积进行控制。
10. 如权利要求7-9中之一所述的脉冲发生器，其特征在于，所 述控制阀(20)设计有用于控制所述减压的减压凹槽。
11. 如权利要求7-10中之一所述的脉冲发生器，其特征在于， 所述控制阀(20)包括若干个开口 (22)。
12. 如权利要求6所述的脉沖发生器，其特征在于，所述泄压室 (16)包括若千个出口，由此，所述出口可操纵地开启，从而所述减压 通过开启和关闭相关的出口而可被控制。
13. 如权利要求12所述的脉沖发生器，其特征在于，所述出口具 有不同的直径。
14. 如权利要求12或13所述的脉冲发生器，其特征在于，所述 出口与一个或几个具有一个或多个流动通路的容器(24)相连，因此，所述容器(24)在工作过程中可被加压成不同的压力，从而，通过打 开所述出口而可使泄压室逐步地和/或连续地减压。
15. 如权利要求14所述的脉冲发生器，其特征在于，所述流动通 路的长度是可调整的。
16. 如权利要求5所述的脉冲发生器，其特征在于，所述控制装 置包括用于通过控制连接到泄压室上连接的节流阀来控制所述减压的装置。
17. 如上述权利要求中任一项所述的脉冲发生器，其特征在于， 主室(4)的截面为圆形。
18. 如上述权利要求中任一项所述的脉冲发生器，其特征在于， 主室(4)、预加压室(12)和泄压室(16)适于在流体量中应当接收 来自如下组的流体水、硅油、液压油、矿物油和不燃液压用流体。
19. 一种液压脉沖工具，其特征在于，其包括如上述权利要求中 任一项所述的脉沖发生器(2)。
20. —种用于在岩石破碎工具中产生脉冲的方法，包括用于接 收第一加压流体量(6)的主室(4);容纳于主室(4)内的脉冲活塞 (8)，其设置用于将流体量(6)中的压力能转换成工具(10)中的脉 冲；还有位于与脉冲活塞(8)的主室(4)侧相对的一侧的预加压室 (12)，用于接收第二加压流体量(14);以及位于与脉沖活塞(8) 的主室(4)侧相对的一侧的泄压室(16)，用于接收第三加压流体量 (18)，其特征在于如下步骤对预加压室(12)加压，以造成脉冲活塞(8)沿朝向主室(4) 的方向运动，对泄压室(16)加压，此后，对预加压室(12)减压，由此，主室(4)中的压力作用于 脉冲活塞(8)上，使得泄压室(16)的压力进一步增加，以及而后，对泄压室(16)减压，因此，压力脉沖被传送至工具(10)中。
21. —种用于在岩石破碎工具中产生脉冲的方法，包括用于接 收第一加压流体量(6)的主室(4);容纳于主室(4)内的脉沖活塞 (8)，其设置用于将流体量(6)中的压力能转换为工具(10)中的脉 沖；还有位于与脉冲活塞(8)的主室(4)侧相对的一侧的预加压室 (12),用于接收第二加压流体量(14);以及位于与脉冲活塞(8) 的主室(4)侧相对的一侧的泄压室(16)，用于接收第三加压流体量 (18),其中，脉冲活塞朝向主室(4)的面积小于脉冲活塞(8)朝向 预加压室(12)和泄压室(16)的面积之和，但大于脉冲活塞(8)朝 向泄压室(16)的面积，其特征在于如下步骤对主室(4)、预加压室(12)和泄压室(16)以相同的压力加压， 从而导致脉冲活塞(8)沿朝向主室(4)的方向移动，此后，对预加压室(12)减压，因此，主室(4)中的压力作用于 脉沖活塞(8)上，使得泄压室(16)中的压力进一步增加，以及 而后，对泄压室(16)减压，由此，压力脉冲被传送至工具(10)中。
22.如权利要求21或22所述的方法，其特征在于，其还包括控 制所述泄压室(16)的减压过程的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种用于岩石破碎工具的脉冲发生器，该脉冲发生器(2)包括用于接收第一加压流体量(6)的主室(4)；容纳于主室(4)内的脉冲活塞(8)，用于将流体量(6)中的压力能转换成工具(10)中的脉冲；和位于与脉冲活塞(8)的主室(4)侧相对一侧的预加压室(12)，用于接收第二加压流体量(14)，其中，脉冲发生器(2)还包括位于与脉冲活塞(8)的主室(4)侧相对一侧的泄压室(16)，用于接收第三流体量(18)，其中，各流体量(6、14、18)中的加压压力之间的关系和脉冲活塞(8)面向各室(4、12、16)的面积之间的关系使得至少预加压室(12)的加压使脉冲活塞(8)沿朝向主室(4)的方向移动，并且当预加压室(12)减压时，主室(4)中的压力造成泄压室(16)的压力增加，因此，泄压室(16)的减压速率和随后传送至工具(10)中的压力脉冲的速度增加(12)。本发明还涉及一种包括脉冲发生器(2)的液压工具，以及一种用于在岩石破碎工具中产生脉冲的方法。
文档编号B25D9/12GK101171102SQ200680015346
公开日2008年4月30日 申请日期2006年5月19日 优先权日2005年5月23日
发明者K·韦德菲尔特 申请人:阿特拉斯科普科凿岩机股份公司