无阀增压式气锹及其进气系统的制作方法

本发明涉及一种气锹及其进气系统，具体是指无阀增压式气锹及其进气系统。

背景技术：

气锹是一种利用输入的高压气体来推动锤体上下往复移动，进而循环撞击铲头并进行工作的气动工具；因此，气锹前端可配装各种铲头，以冲击方式可在园林和农事作业中进行挖土、挖树、挖沟；可在装修作业中进行铲墙、铲地等作业；可在市政工程中用作小面积的混凝土破碎、基础夯实以及凿洞、穿孔等之用；亦可用于各种铸件的清砂及金属材料表面的铲切和修整工作。目前，气锹的结构和进气系统设计非常复杂。如在结构上，气锹的零部件构成繁多，且主要采用铸铁制造，外形难看、体积笨重、操作费力；而在进气系统的设计上，虽然最终目的都是为了推动锤体上下往复移动来撞击铲头，但常见的气锹都是利用进入的高压气体直接推动锤体移动的，故需要较大的耗气量，冲击能也容易受限于进入高压气体的压力强度，一旦高压气体的压力不足，就会影响作用于锤体上的冲击能；同时，为了换气和气体循环，气锹上还需设置一个配气阀，这既增加了结构的设计难度，也导致进气系统更加复杂；另外，传统的气锹结构在未装铲头或作业时铲头被卡在工作物中，此时高压气体仍然在持续输入，就会造成锤体的空击，则空击的锤体就会直接撞击在前体上，从而导致锤体或前体受损，严重的会使气锹报废。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种重量轻、结构简单、体积小巧、外形美观、操作省力、耗气量少、冲击能大、能有效避免出现锤体空击现象的无阀增压式气锹及其进气系统。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种无阀增压式气锹，包括联接管、安装在联接管上部的手柄、安装在联接管下部的缸体和安装在缸体下部的前体；所述的手柄内设有进气通道，联接管内设有连通进气通道的进气腔；所述的缸体和前体内设有锤体，该锤体上端轴向往复移动密封插装在缸体内，前体下部设有轴向活动插装的铲头，所述的缸体上部设有密封安装的进气座，该进气座与锤体上端之间的缸体内形成上腔，锤体外壁与缸体内壁之间形成下腔，锤体与前体之间形成出气腔；所述的缸体内设有连通下腔的缸体气道，进气座上设有分别连通进气腔和缸体气道的进气孔；所述的锤体内设有连通上腔的出气盲孔，锤体一侧设有连通出气盲孔的出气孔，该出气孔受锤体的轴向往复移动而连通出气腔或下腔；所述的前体一侧设有分别连通出气腔和外界大气的排气孔。

所述的联接管与缸体之间设有互相连接的联接套，所述的前体上端直接螺纹连接在缸体下端。

所述的手柄中部通过连接座与联接管上部密封相连呈“t”字型；所述的手柄一端设有连通进气通道的进气接头和启闭进气接头的进气开关，手柄另一端设有塞装封闭进气通道的帽塞。

所述的手柄和联接管均采用轻质铝合金，手柄外包裹柔性套；所述的连接座为塑料座。

所述的进气座顶面设有凹槽和6~8个圆周均布设置在凹槽外围的进气孔，每个进气孔与凹槽之间均设有相连通的连接槽；所述的缸体气道与进气孔对应连通。

所述的前体内设有轴向贯通的安装孔，前体一侧设有连通安装孔的侧孔，该侧孔内设有卡紧钢珠；所述的前体下部设有活动套装的安装套，该安装套内壁设有凸部和凹部；所述的安装套向上移动带动凹部正对卡紧钢珠，该卡紧钢珠缩入侧孔，铲头上端插装入安装孔内或从安装孔内脱离；所述的安装套向下移动带动凸部顶推卡紧钢珠，该卡紧钢珠伸出侧孔配装在铲头外圆面的环槽内；所述的环槽宽度必须大于侧孔孔径，并使卡紧钢珠在环槽内具有轴向上下往复移动的行程距离。

所述的前体下部设有套装的弹簧，该弹簧弹性向下顶推安装套，进而带动凸部顶推卡紧钢珠。

所述的安装套下端设有固定在前体上的止位卡簧。

一种无阀增压式气锹的进气系统，包括进气通道和进气腔，还包括进气孔、缸体气道、上腔、下腔、出气盲孔、出气孔、出气腔和排气孔；所述的进气通道内输入高压气体，该高压气体依次经进气腔、进气孔、缸体气道进入下腔内，上腔、出气盲孔、出气孔、出气腔和排气孔相连通，锤体受高压气体推动快速向上移动；所述锤体的向上移动带动所述出气孔进入缸体内被封闭，该下腔内持续进入高压气体，上腔和出气盲孔内随着锤体的向上移动产生真空压缩，并形成了高压膨胀气体；所述的锤体继续向上移动带动所述出气孔连通下腔，该下腔、出气孔、出气盲孔和上腔瞬间连通，持续输入的高压气体瞬间进入上腔和出气盲孔内并产生高压气爆，进而推动锤体快速向下移动撞击铲头，完成一轮进气系统的进气工作。

所述的锤体向下移动至最低处，下腔和进气通道就会被隔断，上腔与进气通道连通，则压缩气体由上腔经锤体的出气盲孔和出气孔排至出气腔，再由排气孔直接排出。

与现有技术相比，本发明主要是在气锹的缸体上部增设有密封安装的进气座，并通过进气座与锤体上端之间的缸体内形成上腔，锤体外壁与缸体内壁之间形成下腔，锤体与前体之间形成出气腔；同时，缸体内设有连通下腔的缸体气道，进气座上设有分别连通进气腔和缸体气道的进气孔，锤体内设有连通上腔的出气盲孔，锤体一侧设有连通出气盲孔的出气孔，该出气孔受锤体的轴向往复移动还能连通出气腔或下腔，前体一侧设有分别连通出气腔和外界大气的排气孔；因此，进气孔、缸体气道、上腔、下腔、出气盲孔、出气孔、出气腔、排气孔，及结合手柄和联接管内的进气通道和进气腔共同构成了气锹的进气系统，当气锹输入高压气体，就能按照上述进气系统进行循环，进而利用气体增压的原理推动锤体形成轴向往复移动，从而持续撞击铲头工作，通过改进上述气锹结构及其进气系统，使其具有重量轻、结构简单、体积小巧、外形美观、操作省力、耗气量少、冲击能大等使用优点，也能有效避免出现锤体空击和撞坏的现象。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2为本发明的进气系统结构示意图。

图3为进气座的剖视结构示意图。

图4为图3的仰视图。

图5为图3的俯视图。

图6为安装套的剖视结构示意图。

图7为前体的剖视结构示意图。

图8为锤体准备轴向向上移动蓄力的进气结构示意图。

图9为锤体轴向向上移动压缩上腔内气体的进气结构示意图。

图10为上、下腔瞬间连通，高压膨胀气体准备推动锤体轴向向下移动的进气结构示意图。

图11为锤体撞击铲头，上、下腔的连通中断并使锤体起到防空击和重新开始蓄力的进气结构示意图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图11所示，1.手柄、2.帽塞、3.联接管、4.进气座、41.凹槽、42.连接槽、5.锤体、6.缸体、7.前体、71.安装孔、72.侧孔、8.安装套、81.凸部、82.凹部、9.铲头、91.环槽、10.止位卡簧、11.卡紧钢珠、12.弹簧、13.联接套、14.连接座、15.柔性套、16.进气接头、17.进气开关、101.进气通道、102.小孔、103.进气腔、104.进气孔、105.缸体通道、106.下腔、107.上腔、108.出气盲孔、109.出气孔、110.出气腔、111.排气孔。

无阀增压式气锹及其进气系统，如图1所示，涉及一种利用输入的高压气体通过特殊设计的进气系统来推动锤体5作轴向往复移动、进而持续撞击铲头9进行工作的气动工具，它可根据实际使用需要而配装各种铲头9，并以冲击方式用于园林和农事作业中对各种土地的挖掘、开沟、挖种绿化、树木和部分农作物的收种，或在装修作业中进行铲墙、铲地、铲去装修过程中多余的胶水、沥青等，或在市政工程中用作小面积的混凝土破碎、基础夯实、开槽、凿洞、穿孔等，或各种铸件的清砂、金属材料表面的铲切和修整工作。

所述的气锹结构主要是由依次连接的手柄1、联接管3、缸体6和前体7等构成。

其中，手柄1是一根水平横放的、且轴向贯通的中空轻质铝合金圆管，故在手柄内能形成一进气通道101，手柄1中部通过工程塑料制成的连接座14与联接管3上部相连呈“t”字型，联接管3上端与连接座14的相连处设有密封圈以形成密封结构；所述的手柄1外包裹柔性套15，可增强操作者的握持摩擦力和缓解工作时的握持冲击震动；所述的手柄1一端、即图1所示左端设有进气接头16和启闭进气接头的进气开关17，该进气接头内端连通进气通道101，外端外接高压气源以输入高压气体；手柄1另一端、即图1所示右端设有塞装固定的帽塞2，可用于封闭进气通道101以使其形成密闭空腔。

所述的联接管3是一根垂直设置的中空轻质铝合金圆管，故在联接管3内形成一进气腔103，该进气腔上部通过连接座14和手柄1上的小孔102与进气通道101相连通，以输入高压气体；所述的联接管3与缸体6之间通过联接套13连接成一体，而前体7上端直接螺纹连接在缸体6下端；所述的缸体6和前体7内均作轴向贯通，在缸体6上端设有通过密封圈作密封安装的进气座4，缸体6和前体7内设有锤体5，该锤体上端轴向往复移动密封插装在缸体6内，锤体下端位于前体7内；因此，进气座4与锤体5上端之间的缸体6内正好形成上腔107，而锤体5外壁与缸体6内壁之间形成下腔106，锤体5与前体7之间则形成出气腔110，前体7一侧还设有分别连通出气腔110和外界大气的排气孔111，该排气孔的数量设有3个，并圆周均布设置在前体7外表面上。

同时，进气座4顶面设有如图3~图5所示的凹槽41和8个圆周均布设置在凹槽外围的进气孔104，每个进气孔与凹槽41之间均设有相连通的连接槽42，进气孔104的设置数量可根据进气座4的尺寸大小进行设计；所述的缸体6内设有连通下腔106的缸体气道105，该缸体气道与进气孔104的设置位置是对应连通的，故通过进气座4上的多个进气孔104就能分别连通进气腔103和缸体气道105。

另外，锤体5内设有沿其轴心线延伸开设的出气盲孔108，该出气盲孔直接与上腔107相连通，锤体5一侧设有连通出气盲孔108的出气孔109，该出气孔的数量设有3个，并以出气盲孔108为中心圆周均布设置在锤体5外表面上。

所述的前体7内因作轴向贯通，故形成如图7所示的安装孔71，则铲头9上端可插装入安装孔71内或从安装孔71内脱离，安装孔采用正六边形孔配装，以防止安装后的铲头9径向旋转，而在铲头9的上端处还设有一圈环槽91；所述的前体7一侧设有连通安装孔71的侧孔72，该侧孔内设有卡紧钢珠11；所述的前体7下部设有活动套装的安装套8和弹簧12，该安装套8如图6所示，其内壁设有凸部81和凹部82，该弹簧12在常态下始终弹性向下顶推安装套8，进而带动安装套的凸部81顶推卡紧钢珠11，而安装套8下端设有固定在前体7上的止位卡簧10，以防止被弹簧12向下顶推而从前体7下部脱离。

铲头9的安装过程如下：先通过外力带动安装套8克服弹簧12的顶推弹力向上移动，并使凹部82正对卡紧钢珠11，此时卡紧钢珠就能缩入侧孔72内，则铲头9上端就能插装入安装孔71内，然后释放安装套8上的外力，弹簧12顶推安装套8向下移动并通过凸部81顶推卡紧钢珠11，该卡紧钢珠伸出侧孔72配装在铲头9外圆面的环槽91内，此时铲头9就不会从安装孔71内脱离。

所述的环槽91宽度必须大于侧孔72孔径，并使卡紧钢珠11在环槽91内具有轴向上下往复移动的行程距离，则在铲头9不脱离的情况下，锤体5就能持续撞击铲头9而使其产生高频率的伸缩运动，从而达到工作目的。

而由上述气锹的结构描述可知，其进气系统主要是由进气通道101、进气腔103、进气孔104、缸体气道105、上腔107、下腔106、出气盲孔108、出气孔109、出气腔110和排气孔111构成，工作过程为：

常态下的进气系统如图8所示，锤体5位于下端，操作者开启进气接头16上的进气开关17，则高压气体输入后就会依次经进气通道101、进气腔103、进气孔104、缸体气道105进入下腔106内，此时的上腔107、出气盲孔108、出气孔109、出气腔110和排气孔111相连通，故锤体5受高压气体推动就能快速向上移动。

接着如图9所示，锤体5的向上移动将带动出气孔109进入缸体5内被封闭，即上腔107、出气盲孔108已经无法通过出气孔109与出气腔110、排气孔111相通，但此时的下腔106内还在持续进入高压气体，故在上腔107和出气盲孔108内将随着锤体5的向上移动而产生真空压缩，并形成了高压膨胀气体。

然后锤体5还在继续向上移动，并带动出气孔109如图10所示连通下腔106，此时的下腔106、出气孔109、出气盲孔108和上腔107将瞬间连通，则持续输入的高压气体将瞬间进入上腔107和出气盲孔108内，并使高压膨胀气体在瞬间介入外部的高压气体，从而在上腔107形成高压气爆，产生了数倍高于直接由压缩气体来推动锤体5的冲击能，则被推动的锤体5就能快速向下移动撞击铲头9，并由铲头指向工作物，从而完成一轮进气系统的进气工作。

因此，持续进入的高压气体再次重复上述进气系统的进气路线，就能带动锤体5轴向往复移动而持续撞击铲头9进行工作，则锤体5既起到了冲击锤的作用，也相当于传统气锹结构中的配气阀。

采用上述这种进气系统的气锹与传统气锹相比，省略了传统气锹必须具备的配气阀结构，这既简化了结构的设计难度，也使得进气系统更加简单；同时，它是利用增压方式推动锤体工作的，而不是传统气锹都是通过输入的高压气体直接推动锤体工作的，相应的就减少了耗气量、避免高压气体浪费，也增大了冲击能。

而且，由于上腔107内始终存在气垫，故锤体5的轴向向上移动也不会撞击进气座4，从而防止锤体5撞坏零部件，也减少了气锹使用时的后座震动力，提升操作性能的平稳舒适性。

另外，具有上述进气系统的气锹还能有效避免出现锤体5空击的现象，具体如图11所示，当忘装铲头或铲头在作业过程中卡在工作物中，此时操作者想着把气锹往外拉以拔出铲头9的同时，又开着进气开关17而空击气锹；这时，如果锤体5继续冲击做功，就会打击到前体7的内台阶上，从而损坏气锹的两个主要部件，严重的会使气锹报废。为了防止这种情况对气锹的损害，本发明只要锤体5前端没碰到铲头9，一旦继续向前移动至最低处，下腔106和进气通道101就会被隔断，而上腔107却与进气通道101连通，则压缩气体由上腔107经过锤体5的出气盲孔108和出气孔109直接排至出气腔110，再由排气孔111排出，则锤体5就会停止运动，从而在技术上解决了因空击而损坏的问题。

本发明整体材料主要采用轻质铝合金和工程塑料制成，使得整机重量轻巧、外观整洁、操作手感好。

以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例等同的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。