延迟压缩套筒锤的制作方法

专利名称：延迟压缩套筒锤的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于为陶制形成物钻孔的类型的空气锤。
背景技术：
这种锤通常循环气压以升起套管内的活塞，并且由重力辅助，然 后对着钻头向下驱动活塞，所述钻头打破有待从凿洞上去除或移走的
陶制材料。通常，装设阀门或开设进出口 (porting)以便在活塞的回 退阶段和推进或驱动阶段之间转换气压的位置。为了增加单位时间的 撞击，已经努力在推进阶段的撞击之前开始建立回退压力。但是，这 在某种程度上降低了撞击力量，因为用于回退的反压力的最初的跳动 (ramping )抵消了用于撞击的气动驱动力。

发明内容
对于本发明，滑动阀，优选的是套筒，在活塞内轴向往复运动， 同时包围固定的供气管内的供气口。以这种方式，可以利用被动地控 制套筒相对于供气管和活塞的位置以恰好在撞击的瞬间提供气动空气 的变化。此种开口 (porting)延迟了用于活塞回退的前室的加压直到 活塞撞击钻头时或紧接在活塞撞击钻头之后。
本发明的主要构思可这样认为被活塞带动且优选地可相对于活 塞滑动的套筒用于控制与中心供气管相连的气道，因此在撞击时，回 退压力充分作用于活塞。而且，活塞对钻头的撞击本身增强了在供气 管上方的套筒相对于活塞的滑动，从而转换撞击时的气流。在方法实施例中，主要的步骤包括将被活塞带动的控制阀定位
到相对于活塞的一个极限位置，用于当撞击钻头时在回退阶段输送气 压以升起活塞。在撞击之前，控制阀位于相对于活塞的另一个极限位 置，用于在推进阶段输送气压以朝向钻头驱动活塞。这种撞击被动地 重新定位控制阀以开始回退阶段。
在装置实施例中，主要的特征包括延伸到活塞内的供气道，与 活塞内的供气道相连且当活塞在推进和回退阶段之间循环时保持在活 塞中的供气口，在供气口和前室之间可调整的空气输送通道，以及以 在活塞内的后极限位置和前极限位置之间可滑动的套筒形式形成的用 于进出口的阀。当活塞在推进阶段中朝向钻头前进时，套筒在后极限 位置处，但是当活塞撞击钻头时，套筒滑到前极限位置处，打开进出 口从而通过空气输送通道将气压从供气道输送到前气室，用于开始回 退阶段。
在优选实施例中，供气管为圆柱形，具有为了在活塞内的相对轴 向运动而安装的封闭端，并且供气口被与封闭端相邻的圆柱形壁中的 至少一个孔限定。活塞具有开放的底部，其与中心气室一样轴向延伸 到供气管的封闭端。当活塞与钻头接触时，活塞内的后气室供气路径 与供气管前的中心气室交叉，而不与供气口交叉。当活塞在回退的位 置以开始推进阶段时，后气室供气路径与供气口交叉而不与中心气室 交叉。当活塞在回退阶段从与钻头接触朝向回退位置运动时，供气管 的封闭端阻止中心室内的气压输送到后气室。从供气口通向前室的空 气输送通道包括总是正对供气管的部分，但是在滑动套筒的控制下， 空气输送通道暴露于用于回退的气压。


下面将结合附图详细描述优选实施例，在附图中
图1A和图1B为沿图1C所示的截面线截取的根据本发明的锤的第 一实施例的纵向截面图，显示了当活塞与钻头接触时，在一个锤击循 环结束和下一个锤击循环开始时的极短的时间间隔期间内的移动部件 的位置；
图1C为图l的锤的横截面图，显示了在其他图中截取的纵向截面 线的位置；
图2A和图2B为与图1A和图1B对应的截面图，处于在锤击循环 中当活塞回退开始时的点；
图3A和图3B为与图1A和图1B对应的截面图，处于在锤击循环 中当随着活塞继续向后室回退而空气从前室排出时的点；
图4A和图4B为与图1A和图1B对应的截面图，处于在锤击循环 中当回退基本完成并且后室为驱动行程作准备而被加压时的点；
图5A和图5B为与图1A和图1B对应的截面图，处于在锤击循环 中当活塞朝着钻头被驱动时的点；
图6A和图6B为与图1A和图1B对应的截面图，显示了在图1所 示的状态之前的极短的时间间隔内移动部件的位置。
具体实施例方式
将结合图1至图6描述优选实施例。图1至图6中的每一个具有 在图1C中所示的A和B截面。需要在锤击循环中在特定点的活塞的两个截面图以观察与活塞的位置以及相连的气室和进出口相关的空气的 输送。概述之后将进行更详细的描述。
锤10包括具有沿着纵轴a延伸的上端12a和下端12b的大体管形 套或套管12，推进或驱动活塞14沿套管12往复运动以重复对钻头16 的撞击、回退及撞击的循环，所述钻头16部分被支撑在套管内且部分 从套管的下端伸出。在图中，锤从左到右定向，但是应该理解的是， 在使用中，右边的钻头16向下伸到钻孔中，因此在该说明书中提及的 "顶和底"或"上和下"或"后和前"分别指图中的"左和右"。气压 由位于锤上方的源头(未显示)供应，并且通过锤的上端以传统的方 式进入活塞14上方的顶气室或后气室18。
滑动套筒20在活塞14内沿轴向往复运动，同时包围安装在锤子 的轴上且具有封闭的前端的固定的供气管22。气压通过单向阀28且经 过进出口 Pl供给到管22，并通过下面将更全面描述的通道经过进出口 P2被管输送到前气室或底气室24。单向阀28安装在供气管22内的沉 孔里并位于销29上方，所述销29将供气管连接到后接头31。单向阀 封闭供气管的中心通道，因此供应的空气绕横截面的外侧通过扇形凹 口 (scallop)输送到带角度的进出口 Pl中。上室18和下室24的气 压的交替分别产生发动或驱动阶段和升起或回退阶段的交替。
可以这样理解套筒20相对于供气管22的进出口 P2的位置依赖 于活塞14的运动，从而根据活塞的轴向位置带来充气空气路径的变化。 这种开口推迟了用于活塞回退的前室24的加压直到活塞14撞击钻头 16时或紧接其后。而且，如下将更加全面描述的，活塞14对钻头16 的撞击本身加强了套筒20在供气管22上方相对于活塞的滑动，从而 转换通过进出口 P2的气流。如图1所示，在紧随撞击后短暂的瞬间，滑动阀套筒20在其相对
向前的位置处于后孔26内，所述后孔26通过活塞14的后端14a形成 于轴上。此孔26可认为是套筒20的腔室。供气管22沿着轴纵向延伸 到腔室26内以便活塞能沿着供气管往复运动，而供气管壁内的供气口 P2随着活塞在推进和回退阶段之间的循环保持在腔室内。套筒20比腔 室26的轴向长度小，并且在后止限26a和前止限26b之间滑动。当套 筒20在如图1所示的前止限26b处时，在套筒20和后止限26a之间 的腔室26的后面形成空间30。这样，管22内的气压能通过空间30和 进出口 P2进入通道32内，通过凹槽切口 34、前室的底切36输送到下 室24, ^v而开始运行的回退阶段。
如图3所示，在循环的稍晚的位置处，滑动套筒20已经转移到与 后止限26a相接触，从而封闭到通道32的气流，并且同时允许气流从 管22进入活塞14内的后气室供气孔38,以开始腔室18的加压以预备 进入撞击阶段。滑动套筒20已经建立了前止限26b前面的空间，但这 不能用作向其他通道的流动目的。在图5和图6所示的撞击之前瞬间 和撞击时，滑动套筒20还没有向前移动，但是，如图l所示，撞击立 即推动套筒20向前以使供气管暴露于通道32用于给腔室24加压以开 始返回或回退行程。活塞的下端或前端14b撞击钻头16的上端16a, 并且与从供气管进出口 Pl、 P2到往复运动的套筒孔室26的压缩空气 结合，使得往复运动的套筒20开始从图3至图6所示的位置向图1所 示的位置运动，因此几乎在撞击的同时或其后的瞬间将腔室24暴露给 压缩空气。
现在将更详细的描述运行的一个完整循环。在图1中，第一锤击 循环的起始点，活塞14座靠在钻头16的上部16a上。在压缩空气引
12入之前，贯穿锤的压力相等。活塞14覆盖排气管40的外径，所述排 气管40连^^妄到钻头16的上端16a的中心并且vMv钻头16的上端16a的 中心向上伸出。活塞14的外径紧靠套筒12的内径，钻头轴承42的外 径紧靠套筒12的内径，并且钻头轴承42的内径紧靠钻头16上部的外 侧，这为前气室24提供了密封表面以便在压缩空气通过供气管22传 递时变为加压的。
如图2所示，由于加压空气通过供气管22、供气管进出口P2、前 室供气孔32，沿着活塞的凹槽切口 34和套管底切36输送到前气室24， 活塞14开始回退移动。活塞外径切口 34与前气室24之间被密封。随 着活塞14继续移动，后气室供气孔38也被供气管22的外径密封并且 在后室18内收集的残留空气开始压缩。往复运动的套筒推进孔"仍 被套管12的内径和活塞14的外径密封。
如图3所示，活塞14现在开始不覆盖排气管40并且空气开始从 前气室24排出。同时加压空气开始通过供气管进出口 P2和后气室供 气孔38供给到后气室18。往复运动的套筒推进气孔44暴露于后腔室 底切46，使得往复运动的套筒孔室26加压，朝向固定器"推动套筒 20。套筒20被挤到固定器28的肩部26a上，封住前气室供气孔32、 活塞外径凹槽切口 34、前室底切36和前室24。
在如图4所示的时刻，前气室24完全排出气体。套筒孔室26不 断加压且流到前气室24的气流被套筒20密封。后室供气孔38完全暴 露于供气管进出口 P并且活塞开始向相反的方向移动。
根据图5，活塞开始盖住排气管40并且收集的残留空气开始加压。 往复运动的套筒推进孔44现在被套管12的内径和活塞14的外径密封。加压空气通过供气管进出口 P输送到往复运动的套筒孔室26，并且通 过密封往复运动的套筒推进孔44而收集的空气使往复运动的套筒20 顶住固定器的止限26a。这限制了加压空气通过前气室供气孔32、活 塞的外径凹槽切口 34、前室底切36输送到前气室24。并且由于后气 室供气孔38与供气管进出口 P分开，所以后气室18与加压空气隔离。
如图6所示，接着图1，活塞14撞击钻头16并且与从供气管进出 口 P到往复运动的套筒孔室26的压缩空气结合，使得往复运动的套筒 20开始运动。这^^前气室供气孔32、活塞外径凹槽切口 34、前室底切 36、前气室24几乎在撞击的同时或稍后瞬间暴露于压缩空气。后气室 供气孔38现在排出后气室18内的气体，并且开始新的循环。
可以理解的是腔室26优选地具有轴向长度比套筒20更长的圓 柱形中心区域，并且末端壁26a和26b朝向轴逐渐变细。套筒20也是 圆柱形的，且具有以与腔室末端壁的锥度相同的角度朝向轴倾斜的前 端和后端。
权利要求
1、一种类型的气动冲击锤，具有基本为管形的套管，其具有上端和下端且定义纵轴α；推进活塞，其具有上端和下端并且被支撑在套管内以沿着所述轴往复运动；钻头，其具有被支撑在套管内部并正对所述活塞下端的上端和从所述套管的下端伸出的下端；在活塞上方的套管内的后气室和在所述活塞的下端和所述钻头的上端之间的套管内的前气室；气动空气源、相连的通道以及进出口，可选择地在与所述活塞的上端相对的后室中施加高气压驱动压力，从而在推进阶段中驱动所述活塞向下撞击所述钻头，接着通过在与所述活塞的前面相对的前室内的高气压，从而在回退阶段中将所述活塞从所述钻头分开；改进之处，其中所述通道和进出口包括延伸到所述活塞中的供气道；供气口，其与在所述活塞内的所述供气道相连并且随着活塞在推进和回退阶段之间的循环保持在所述活塞内；空气输送通道，其在所述供气口和前室之间是可调整的；以及用于进出口的阀门，其为可以在所述活塞内的后极限位置和前极限位置之间滑动的套筒形式；因此，当所述活塞在推进阶段期间朝向所述钻头前进时，所述套筒在后极限位置处，关闭上述进出口，并且当所述活塞撞击所述钻头时，上述套筒滑到前极限位置处，打开进出口从而将气压通过所述空气输送通道从供气道输送到前气室以开始回退阶段。
2、 如权利要求1所述的气动冲击锤，其中所述供气管为圆柱形，其具有用于在所述活塞内的相对轴向运动而安装的封闭端；及所述供气口由与所述封闭端相邻的圓柱形壁内的至少 一个孔限定。
3、 如权利要求2所述的气动冲击锤，其中所述活塞具有开放式底部，其与中心气室一样轴向延伸到供气管 的封闭端；当所述活塞与所述钻头接触时，所述活塞内的后气室供气路径与 供气管前的中心气室交叉而不与所述供气口交叉；并且当所述活塞处于回退位置以开始推进阶段时，所述后气室供气路 径与所述供气口交叉而不与所述中心气室交叉。
4、 如权利要求3所述的气动沖击锤，其中从所述供气口通向前室的空气输送通道包括总是正对所述供气管 的部分。
5、 如权利要求1所述的气动沖击锤，其中所述供气管为圆柱形，其具有用于在所述活塞内的相对轴向运动 而安装的封闭端；所述活塞具有开放式底部，其与中心气室一样轴向延伸到所述供气管的封闭端；当所述活塞与所述钻头接触时，所述活塞内的后气室供气路径与 供气管前的中心气室交叉而不与所述供气口交叉；当所述活塞处于回退位置时，所述后气室供气路径与所述供气口 交叉而不与所述中心气室交叉；并且当所述活塞在回退阶段期间从与所述钻头接触朝向上述回退位置 移动时，所述供气管的封闭端阻止所述中心气室内的气压输送到后气 室。
6、 一种气动冲击锤，包括基本为管形的套管，其具有上端和下端且定义纵轴；推进活塞，其具有上端和下端，并且在套管内被支撑以沿着轴往 复运动；钻头，其具有在所述套管内被支撑且正对所述活塞下端的上端以 及从所述套管的下端伸出的下端；在所述活塞上方的所述套管内的可密封的后气室和在所述活塞下 端和所述钻头上端之间的套管内的可密封的前气室；气动空气源和相连的通道以及进出口 ，可选择地在与所述活塞的 上端相对的后室内施加高压驱动压力，从而驱动所述活塞在推进阶段向下撞击所述钻头，接着通过在与所述活塞的前面相对的前室内的高 气压，从而在回退阶段将所述活塞与所述钻头分开；其中上述通道和进出口包括供气管，其固定在所述活塞上方的套管内并且与封闭的前端一起 沿着轴纵向延伸到所述活塞内的后孔室内以便所述活塞能沿着所述供 气管往复运动；供气口，其在所述供气管的壁上，随着所述活塞从推进阶段转变 到回退阶段，其位于活塞后孔室内；所述活塞内的气道，其从所述后孔室延伸到前室；用于进出口的阀门，其为围绕所述活塞后孔室内的所述供气管的 基本为管状的滑动套筒的形式，具有比所述后孔室小的轴向长度；上述后孔室具有后止限和前止限，用于限定上述滑动套筒的后极 限位置和前极限位置，其中随着活塞从推进阶段转变到回退阶段，所 述后极限位置关闭上述进出口并且所述前极限位置打开上述进出口 ；因此当所述活塞在推进阶段期间向着所述钻头前进时，所述套筒 在所述后极限位置，关闭从所述后孔室通向前面的气道，并且当所述 活塞撞击所述钻头时，上述套筒在所述后孔室内滑动到所述前极限位 置，打开进出口从而通过后孔和气道将气压从所述供气管输送到前气 室以开始回退阶^:。
7、根据权利要求6所述的气动冲击锤，其中所述供气口由与封闭 端相邻的圆柱形壁内的至少一个孔限定。
8、 如权利要求7所述的气动沖击锤，其中所述活塞具有开放式底部，其与中心气室一样轴向延伸到供气管的封闭端；当所迷活塞与所述钻头接触时，所述活塞内的后气室供气路径与 供气管前的中心气室交叉而不与供气口交叉；并且当所述活塞处于回退位置以开始推进阶段时，所述后气室供气路 径与所述供气口交叉而不与所述中心气室交叉。
9、 根据权利要求8所述的气动冲击锤，其中从所述供气口通向前 室的空气输送通道包括总是正对所述供气管的部分。
10、 一种操作所述类型的气动冲击锤的方法，所述类型的气动沖 击锤具有基本为管形的套管、推进活塞，所述活塞被支撑用于在套管 内往复运动以循环地撞击支撑在套管内且从套管伸出的钻头，所述方 法包括将由所述活塞带动的控制阀定位到相对于所述活塞的一个极限位 置，用于传递气压以在活塞的回退阶段将所述活塞从所述钻头上升起；将上述控制阀定位到相对于所述活塞的另一个极限位置处，以停 止用于从所述钻头升起所述活塞的气压的输送，在活塞的推进阶段期 间，其中气压驱动所述活塞与所述钻头撞击；其中所述撞击被动地将所述控制阀从上述其他位置重新定位到所 述一个位置。
11、 如权利要求IO所述的方法，其中所述被动地重新定位通过在 所述活塞的轴向孔内的极限位置之间滑动的所述控制阀执行。
12、 如权利要求11所述的方法，其中所述控制阀基本为圆柱形套 筒，其可沿着通过所述活塞的所述轴向孔的供气管滑动，使得当所述 套筒位于上述一个极限位置时，供气管内为回退阶段输送气压的供气 口是打开的以便为回退阶段输送气压，并且当所述套筒在所述其他位 置时，所述套筒关闭所述进出口以阻止用于回退的气压的输送。
13、 如权利要求12所述的方法，其中所述一个极限位置为所述另 一个极限位置的轴向前方。
全文摘要
一种被活塞(14)带动且优选地相对于活塞(14)可滑动的套筒(20)，用于控制与中心供气管(22)相连的气道(32，38)，因此回退压力在撞击时充分作用于活塞(14)。活塞(14)对钻头(16)的撞击本身加强了在供气管(22)上方套筒(20)相对于活塞(14)的滑动，从而在撞击时转换气流。
文档编号B25D9/18GK101448608SQ200780018241
公开日2009年6月3日 申请日期2007年5月16日 优先权日2006年5月19日
发明者罗伯特·J·梅内吉尼 申请人:努玛工具有限公司