用于液压锤的压力指示器的制作方法

本发明涉及一种液压锤，并且更具体地涉及一种用于液压锤的压力指示器。

背景技术：

液压锤用于在工地打碎较大且坚硬的物体，直到该物体能够被移开。通常，液压锤联接到机器，诸如挖掘机或其他机器。液压锤包括活塞，该活塞移动以对抗联接到液压锤的动力单元的蓄能器中的气体体积从而压缩该气体体积，。被压缩的气体体积进一步促进活塞向下移动。如此，蓄能器需要充入处于期望压力的气体。通常，仅可对蓄能器内的气体进行检查而无法对其进行再充填。由于对蓄能器充气昂贵且复杂，在不知道气体真实压力的情况下对液压锤的蓄能器进行充气可能导致更高的操作成本。

美国专利7,356,990(专利’990)公开了一种具有内置故障保险的电动液压致动器。多个蓄能器集成在该致动器中，以改善可靠性和冗余性。一个或多个蓄能器可能发生故障而其余蓄能器提供将致动器移动到其故障保险的足够能量。专利’990将隔膜和氮气填充式蓄能器替换为弹簧加载活塞蓄能器。采用内置在致动器中的多个蓄能器，任何蓄能器可以在需要的时候停止正常运行，而其他蓄能器完全可以将致动器/阀门移动到其故障保险状况。

技术实现要素：

在本发明的一个方面，提供了一种用于液压锤的压力指示器。该压力指示器包括配置为联接到开口的套筒构件，该开口限定在液压锤的蓄能器的壁壳体中。压力指示器进一步包括柱塞，其可滑动地设置在套筒构件内且能在第一位置和第二位置之间相对于套筒构件移动。柱塞包括设置在蓄能器的壁壳体外的第一端部。柱塞进一步包括联接到第二端部的凸缘。该第二端部远离第一端部，且设置在蓄能器的壁壳体内。压力指示器进一步包括插置在柱塞上且设置在蓄能器的壁壳体和凸缘之间的弹性构件。柱塞基于气体在蓄能器内的压力能在第一位置和第二位置之间相对于套筒构件移动来抵抗弹性构件的偏压力。柱塞的第一端部相对于套筒构件的外端部的位置提供了对气体在蓄能器内压力的可视指示。

在本发明的另一个方面，提供了一种液压锤。液压锤包括壳体构件和设置在壳体构件内的动力单元。该动力单元包括用于储存气体的蓄能器。蓄能器包括压力指示器，该压力指示器配置为提供气体在蓄能器内的压力的可视指示。该压力指示器包括配置为联接到开口的套筒构件，该开口限定在液压锤的蓄能器的壁壳体中。压力指示器进一步包括柱塞，其可滑动地设置在套筒构件上且可以在第一位置和第二位置之间相对于套筒构件移动。柱塞包括设置在蓄能器的壁壳体外的第一端部。柱塞进一步包括联接到第二端部的凸缘。该第二端部远离第一端部，且设置在蓄能器的壁壳体内。压力指示器进一步包括插在柱塞上且设置在蓄能器的壁壳体和凸缘之间的弹性构件。柱塞基于气体在蓄能器内的压力能在第一位置和第二位置之间相对于套筒构件移动来抵抗弹性构件的偏压力。柱塞的第一端部相对于套筒构件的外端部的位置提供了对气体在蓄能器内的压力的可视指示。

在本发明的再一个方面，提供了一种对气体在液压锤的蓄能器内的压力的可视指示的方法。该方法包括将柱塞接收到开口内，该开口限定在蓄能器的壁壳体内。柱塞包括设置在蓄能器的壁壳体外的第一端部以及具有设置在蓄能器的壁壳体内的凸缘的第二端部。柱塞可以在第一位置和第二位置之间相对于联接到开口的套筒构件移动。该方法进一步包括通过柱塞的凸缘接收指示气体在蓄能器内的压力的输入。该方法进一步包括抵抗由弹性构件产生的偏压力而相对于套筒构件移动柱塞。柱塞的第一端部相对于套筒构件的外端部的位置提供了对气体在蓄能器内的压力的可视指示。

通过以下说明和附图，本发明的其它特征和方面显而易见。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的示例性机器的侧视图，该机器包括联接到机器的实施系统的液压锤；

图2为根据本发明一个实施例的液压锤的分解图；

图3为根据本发明一个实施例的动力单元一部分沿着图2中剖线a-a'截取的截面图，图2示出蓄能器和设置在蓄能器中的压力指示器；

图4为根据本发明一个实施例的联接到蓄能器的壁壳体的压力指示器的放大图；

图5为根据本发明一个实施例的柱塞相对于套筒构件的第一位置的截面图；

图6为根据本发明一个实施例的示出柱塞相对于套筒构件的第二位置的截面图；

图7示出了根据本发明再一个实施例的压力指示器的截面图；并且

图8为根据本发明一个实施例的气体在蓄能器内的压力可视指示的方法流程图。

具体实施方式

现在将详细参照具体实施例或特征，其实例示于附图中。可能的话，附图中对应或相似的标号表示相同或对应的部件。

图1示出具有实施系统102的示例性机器100的侧视图。机器100可以包括但不限于挖掘机、材料处理机、长型挖掘机、地基钻机、打桩机、掘进机以及正铲挖掘机。在所示实施例中，机器100示作具有实施系统102的挖掘机型运土或采运机器。实施系统102包括联动件，诸如悬臂104和杆106。悬臂104可以枢转地连接到机器100的底盘110，并且杆106可以枢转地连接到悬臂104。机器100进一步包括枢转地连接到杆106的液压锤108。机器100也可以包括驱动系统112(诸如推进机器100的履带)、向实施系统102及驱动系统112提供动力的动力源114、具有用于控制实施系统102及驱动系统112的用户界面设备的操作员室116。液压锤108的动力源114可以实现为发动机(诸如柴油发动机、汽油发动机、气态燃料动力发动机或任何其他本领域已知类型的燃烧发动机)。动力源114可以替代地实现为非燃烧型动力源，诸如燃料电池、动力储存设备或任何其他本领域已知的动力源。动力源114可以产生机械或电动力输出，其可以转换为移动实施系统102的液压动力。液压动力可以进一步供给到液压锤108，用于在机器100的运土操作期间的液压锤108的操作。

悬臂104可以通过第一液压致动器118举起或降低。杆106可以通过第二液压致动器122相对于悬臂104朝向和远离移动。第三液压致动器124可以用于相对于杆106操作液压锤108。此外，底盘110可以围绕相对于驱动系统112的垂直轴线而旋转。液压锤108进一步包括配置为打碎石头并穿过作业表面的作业工具130。在一个实施例中，机器100可以实现为挖掘机，其中液压锤108安装以替换之前关联于挖掘机的挖掘机铲斗。因此，液压锤108可以由挖掘机的液压系统来操作。

图2示出根据本发明一个实施例的液压锤108的分解图。液压锤108包括壳体构件200。图2中示出壳体构件200剖切视图。壳体构件200包括第一端部202和第二端部204。第一端部202可以配置为联接到实施系统102的杆106。液压锤108进一步包括具有第一端部208及第二端部210的动力单元206。动力单元206可以通过壳体构件200的第一端部204而接收。动力单元206的第二端部210联接到作业工具130。更具体地，作业工具130的一端接收在邻近第二端部210的动力单元206内，且作业工具130的另一端配置为与作业表面接合。

动力单元206借助缓冲系统212设置在壳体构件200内。缓冲系统212可以用作动力单元206和壳体构件200之间的振动衰减机构。操作时，动力单元206承受由于作业工具130和作业表面之间的接触以及其硬度而产生的冲击负荷。这样的冲击负荷(如果传递到液压锤108的话)可以造成液压锤108的多个构件的磨损，特别是对壳体构件200和动力单元206。

动力单元206包括邻近动力单元206的第一端部208而设置的蓄能器214。蓄能器214配置为以期望压力储存气体(诸如氮气)，用于促进液压锤108的操作。蓄能器214包括配置为提供气体在蓄能器214内的压力的可视指示的压力指示器216。更具体地，压力指示器216配置为在液压锤108操作状态下或液压锤108非操作状态下的任何时间内提供储存在蓄能器214内气体的压力的可视指示。

图3示出根据本发明一个实施例的液压锤108的动力单元206的截面图。动力单元206包括配置为将活塞304可滑动地设置其内的外壳302。活塞304具有配置为与蓄能器214连通的第一端部306以及配置为与作业工具130接触的第二端部(未示出)。活塞304由机器100的液压系统进一步致动，用于液压锤108的操作。蓄能器214包括联接到动力单元206的外壳302的壁壳体310。壁壳体310配置为在其内限定与活塞304第一端部306相关联的腔室312。腔室312可以限定一定容积，该容积可能基于活塞304的上下移动而变化。

在一个实例中，蓄能器214可以在液压锤108开始操作前充入期望压力的气体。如此，蓄能器214配置为将经压缩气体存储在其中。气体的期望压力可对应于气体在蓄能器214的腔室312中所需维持的预定最大压力，用于液压锤108的期望操作。气体的期望压力可以在蓄能器214充气时进行设定。气体的期望压力可以基于多个参数而确定，这些参数包括但不限于：由于活塞304上下移动而产生的气体压力变化、在作业表面实施的操作类型。在长时间操作液压锤108之后，气体在蓄能器214中的压力可能减少到最小压力。如果气体压力低于最小压力，则液压锤108的性能可能下降。因此，气体压力维持在期望压力，以实现液压锤108的期望性能。

压力指示器216包括套筒构件313和可滑动地设置在套筒构件313上的柱塞314。套筒构件313配置为联接到开口316上，开口316限定在蓄能器214的壁壳体310内。柱塞314配置为在第一位置402(如图5a所示)和第二位置404(如图5b所示)之间相对于套筒构件313而移动。开口316可以限定在壁壳体310中的任何位置内，这样柱塞314可以相对于动力单元206的中心轴线'c'侧向地设置。

图4为根据本发明一个实施例的联接到蓄能器214的壁壳体310的压力指示器216的放大图。在所示实施例中，套筒构件313为具有内端部313a和外端部313b的空心圆柱构件。套筒构件313进一步包括邻近内端部313a的第一部分315和邻近外端部313b的第二部分317。此外，如图4所示，第二部分317从第一部分315延伸出来。第一部分315包括第一外表面315a和第一内表面315b。第一外表面315a包括与形成在壁壳体310的开口316的内表面(未示出)上的螺纹相接合的螺纹。因此，套筒构件313可移动地附接在蓄能器214的壁壳体310的开口316内。第二部分317包括第二外表面317a和第二内表面317b。由第二外表面317a限定的外径大于由第一外表面315a限定的外径。如此，在套筒构件313的装配位置上，第二部分317邻抵壁壳体310的外表面319。同样地，由第二内表面317b所限定的内径大于由第一内表面315b所限定的内径。如此，台阶部分321限定在第一内表面315b和第二内表面317b之间。

柱塞314可以是具有第一端部318和第二端部320的细长主体。第一端部318限定端面318a。第一端部318设置在蓄能器214的壁壳体310外，而柱塞314的第二端部320设置在壁壳体310内。具体来说，柱塞314的第一端部318设置在套筒构件313的第二部分317内。在所示实施例中，柱塞314具有圆形截面，该圆形截面的外径小于第一内表面315b及第二内表面317b的内径。在其他实施例中，柱塞314的截面可以为方形、长方形、椭圆形、多边形或本领域已知的其他形状。

在一个可供选择的实施例中，柱塞314可以包括限定在柱塞314第一端部318附近的多个压力指示标记。多个压力指示标记中每一个可限定为提供关于气体在蓄能器214内的压力变化的可视指示。更具体地，多个压力指示标记中每一个相对于套筒构件313的位置可以提供对气体在蓄能器214内的压力的可视指示。就多个压力指示标记而言，气体压力变化可以基于多个压力指示标记中每一个相对于套筒构件313的位置而精确地确定。在另一个实施例中，一个压力指示标记可邻近柱塞314的第一端部318而限定。压力指示标记的位置可以向操作者提供关于气体在蓄能器214内的压力是否低于或高于期望压力的可视指示。

在一个实例中，多个压力指示标记可以包括用于指示气体在蓄能器214内的压力的彩色标记和指示线中的至少一个。多个压力指示标记中每一个都可以设有不同的颜色，从而可视地指示气体压力变化。同样地，多个压力指示标记中每一个都可以设有不同的指示线类型，从而可视地指示气体压力变化。不同的指示线类型可以邻近柱塞314的第一端部318而设置。

柱塞314进一步包括联接到第二端部320的凸缘322，该第二端部远离柱塞314的第一端部318。在一个实例中，凸缘322可以为圆形板。在一个实施例中，凸缘322可以为单独联接到柱塞314的第二端部320的独立构件。在此情况下，凸缘322可以以螺纹和/或螺栓的形式固定到柱塞314，或者可以通过本领域已知的任何联接方法而联接。在另一个实施例中，凸缘322可以和柱塞314的第二端部320一体地形成。凸缘322包括内面324和外面326。内面324联接到柱塞314，而外面326配置为接收指示气体在蓄能器214内的压力的输入。该输入可以对应于由于作用在凸缘322的外面326上的气体压力而施加在柱塞314上的力。基于指示气体在蓄能器214内的压力的输入，柱塞314在第一位置402和第二位置404之间移动。更具体地，作用在凸缘322的外面326的表面区域上的气体压力所产生的力可以使得柱塞314在第一位置402和第二位置404之间移动。

柱塞314进一步包括邻近其第一端部318而设置的止挡构件327。在所示实施例中，止挡构件327为联接到柱塞314的外面329周围的垫片。该垫片可以通过多种联接方法(包括但不限于压力装配、扣合装配、螺栓联接和焊接)而联接到柱塞314。在另一个实施例中，垫片可以和柱塞314一体地形成。在再一个实施例中，止挡构件327可以为从柱塞314的外表面329延伸出来的突部。在一个实例中，该突部可以为联接到柱塞314的独立部件。在另一个实例中，突部可以和柱塞314一体地形成。止挡构件327配置为在柱塞314的第一位置402与套筒构件313的台阶部分321接合。

当气体在蓄能器214内的压力为预定的最大压力时，柱塞314移动到第一位置402，并且当气体在蓄能器214内的压力为预定的最小压力时，柱塞314移动到第二位置404。此外，柱塞314限定在其第一位置402和其第二位置404之间的移动距离。具体地，多个压力指示标记可以标记在基于柱塞314移动距离而限定在柱塞314上的距离内。在一个实例中，柱塞314的移动距离可以在4毫米(mm)到8毫米之间。

压力指示器216进一步包括插在柱塞314上且设置在壁壳体310和凸缘322之间的弹性构件328。在所示实施例中，弹性构件328为开放式螺旋弹簧。在其他实施例中，弹性构件328可以为闭式螺旋弹簧、板簧、扭簧或本领域已知的其他弹性构件。此外，弹性构件328包括第一端部330和第二端部332。弹性构件328的第一端部330与套筒构件313的内端部313a相接触。弹性构件328的第二端部332与凸缘322的内面324相接触。弹性构件328的外径可以小于或等于凸缘322的外径，这样弹性构件328的第二端部332联接到凸缘322的内面324。弹性构件328的内径可以大于柱塞314的外径，这样柱塞314可以通过弹性构件328插入。在弹性构件328的装配状态下，柱塞314基于气体在蓄能器214内的压力、抵抗弹性构件328产生的偏压力而相对于壁壳体310移动。

压力指示器216进一步包括密封组件334。密封组件334设置在套筒构件313的第一部分315的第一外表面315a上。一对这样的密封组件334设置在套筒构件313的部分315的第一外表面315a上。出于对本发明说明的目的，下文中将讨论一对密封组件334中的一个。密封组件334包括限定在套筒构件313的第一部分315的第一外表面315a内的环形凹槽336。密封组件334进一步包括设置在环形凹槽336内的密封构件338。密封构件338配置为邻抵柱塞314的外表面329。在一个实例中，密封构件338可以为本领域已知的油环。在另一个实例中，密封构件338可以为圆形垫片。密封构件338可以设计为布置在环形凹槽336内。在多个实例中，密封构件338可以为可以配置为与柱塞314的外表面接合的任何其他密封机构。密封构件338配置为当柱塞314在第一位置402和第二位置404之间移动时限制气体从蓄能器214内泄露。因此，密封组件334配置为在液压锤108的操作或非操作状态期间防止气体泄漏。在可供选择的实施例中，密封组件334可以与柱塞314一体地形成。也可以设想，可以在套筒构件313的第二部分317的第二内表面317b上提供附加的一个或多个这样的密封组件334。

如图4所示，在气体在蓄能器214内的期望压力时，柱塞314的第一端部318的端面318a处于由套筒313的外端部313b的表面所限定的同一平面中。在气体在蓄能器214内的期望压力下，柱塞314的第一端部318的位置(如图4所示)可以在下文中指称为正常位置。处于正常位置时，期望气体压力可以作用在凸缘322的外面326上，这样柱塞314抵抗弹性构件328的偏压力而向外移动。密封组件334(与柱塞314相接触)在柱塞314此种移动期间限制气体的泄漏。弹性构件328的偏压力可以理解为使得弹性构件328缩回到未受压状态的力。弹性构件328的偏压力可以基于多个参数(包括但不限于弹性构件328的弹簧常数值以及柱塞314的期望移动距离)而进一步确定。在一个实例中，弹性构件328的弹簧常数值可在3.77牛每毫米到15牛每毫米之间。此外，可以理解，由于期望的气体压力而施加在凸缘322上的力可以大于弹性构件328的偏压力。

图5示出根据本发明一个实施例的柱塞314相对于套筒构件313的第一位置402的截面图。柱塞314的第一位置402对应于蓄能器214内的最大气体压力。处于第一位置402时，最大气体压力可以作用在凸缘322的外面326上，这样柱塞314抵抗弹性构件328的偏压力而向外移动。此外，因为蓄能器214内最大气体压力大于在蓄能器214中所需维持的期望气体压力，柱塞314的第一端部318移动超出柱塞314的正常位置。可以理解，由于最大压力而施加在凸缘322上的力可以大于弹性构件328的偏压力。此外，可以理解，由于蓄能器214内最大气体压力可能影响到液压锤108的性能，操作者可能倾向于减小气体在蓄能器214内的压力。

图6示出根据本发明一个实施例的柱塞314相对于套筒构件313的第二位置404的截面图。当长时间操作液压锤108之后气体在蓄能器214内的压力降低时，柱塞314移动到第二位置404。处于第二位置404时，因为由气体压力而施加在凸缘322上的力小于弹性构件328的偏压力，所以弹性构件328可以移动到其未受压状态。此外，柱塞314可以从正常位置移动一定移动距离而到达第二位置404，从而指示气体在蓄能器214内的压力已达到最小压力。可以理解，如果柱塞314移动到第一位置402，操作者可能向蓄能器214充气。

图7示出了根据本发明另一实施例的压力指示器500的截面图。压力指示器500包括可滑动地设置在开口504内的柱塞502，开口504限定在蓄能器214的壁壳体310内。柱塞502配置为相对于壁壳体310在第一位置‘f1’和第二位置‘f2’之间移动。柱塞502可以是具有第一端部506和第二端部508的细长主体。第一端部506设置在蓄能器214的壁壳体310外，而第二端部508设置在壁壳体310内。多个压力指示标记510限定在柱塞502的第一端部506附近。多个压力指示标记510中每一个限定为提供关于气体在蓄能器214内的压力变化的可视指示。更具体地，多个压力指示标记510中每一个相对于套筒构件313的外表面319的位置可以提供对气体在蓄能器214内的压力的可视指示。在一个实例中，多个压力指示标记510可以包括用于指示气体在蓄能器214内的压力的彩色标记和指示线中的至少一个。柱塞502进一步包括联接到其第二端部508的凸缘322。压力指示器500进一步包括插在柱塞502上且设置在壁壳体310和凸缘322之间的弹性构件328。压力指示器500进一步包括密封组件512。密封组件512设置在开口504的内表面514上。密封组件512包括限定在开口504的内表面514上的环形凹槽516。密封组件512进一步包括设置在环形凹槽516内的密封构件518。密封构件518配置为当柱塞502在第一位置‘f1’和第二位置‘f2’之间移动期间限制气体从蓄能器214内泄露。

如图7所示，柱塞314包括四个压力指示标记510。四个压力指示标记510中每一个可以限定为离柱塞502的第一端部506相等距离或不等距离。如果四个压力指示标记510在蓄能器214壁壳体310外可见，则操作者可以理解：气体在蓄能器214内的压力处于最大压力。如果两个压力指示标记510在蓄能器214壁壳体310外可见，则操作者可以理解：气体在蓄能器214内的压力低于最大压力但高于最小压力。如果只有一个压力指示标记510在蓄能器214壁壳体310外可见，则操作者可以理解：气体在蓄能器214内的压力处于最小压力。在此情况下，操作者可以向蓄能器214充气，从而将气体在蓄能器214内的压力增加到期望压力。在另一个实例中，压力指示器216可以包括两个压力指示标记510，其中之一可以表示最大压力而另一个可以表示最小压力。

工业实用性

本发明涉及用于液压锤108的压力指示器216。压力指示器216包括套筒构件313和可滑动地设置在套筒构件313内的柱塞314。柱塞314可以相对于套筒构件313在第一位置402和第二位置404之间移动，这样对于动力单元206外部的操作者而言，柱塞314的第一端部318的端面318a相对于套筒构件313的外端部313b的位置是可见的。气体在蓄能器214内的压力抵抗弹性构件328的偏压力而推动柱塞314，且在第一位置402和第二位置404之间移动柱塞314，从而指示出气体在蓄能器214内的压力。此外，蓄能器214可以通过减少由于液压锤108的快速操作而产生的冲击，向液压锤108提供缓冲效果。

图8示出根据本发明一个实施例的气体在蓄能器214内的压力的可视指示的方法600的流程图。在步骤602，方法600包括将柱塞314接收在开口316内，该开口316限定在蓄能器214的壁壳体310内。如前所述，柱塞314包括设置在蓄能器214的壁壳体310外的第一端部318，和具有设置在蓄能器214的壁壳体310内的凸缘322的第二端部320。此外，凸缘314可以在第一位置402和第二位置404之间相对于联接到开口316的套筒构件313而移动。在步骤604，方法600包括通过柱塞314的凸缘322接收指示气体在蓄能器214内的压力的输入。

在步骤606，方法600包括抵抗由弹性构件328所产生的偏压力而相对于套筒构件313移动柱塞314。柱塞314的第一端部318的位置相对于套筒构件313的位置提供了气体在蓄能器214内的压力的可视指示。此外，柱塞314抵抗弹性构件328的偏压力可以在第一位置402和第二位置404之间相对于套筒构件313而移动。当气体在蓄能器214内的压力为预定的最大压力时，柱塞314移动到第一位置402，而当气体在蓄能器214内的压力为预定的最小压力时，柱塞314移动到第二位置404。

此外，基于柱塞314的位置，可以由操作者确定蓄能器214内可用的体积。相应地，可以按照需要、在需要的时候对蓄能器214充气，如果不知道蓄能器214内可用的体积，则以其它方式对蓄能器214充气。如此，在知道蓄能器214内真实气体压力的情况下对蓄能器214充气可以降低操作成本。

虽然已经具体示出并参照上述实施例描述了本发明的各个方面，但是本领域的技术人员可以理解，可以通过所公开机器、系统和方法在不脱离公开内容的精神和保护范围的情况下的改进，设想出多种附加实施例。这样的实施例应当理解为落在基于权利要求书及其等效方式而确定的本发明范围之内。