CN117005794A - 用于冲击钻驱动器的冲击活塞装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冲击钻驱动器的冲击活塞装置，该冲击活塞装置包括：冲击活塞，其可移动地安装在活塞壳体中以便在前部撞击位置和后部缩回位置之间是可逆的，该冲击活塞具有至少一个前部加压表面和至少一个后部加压表面，至少一个前部压力室和后部压力室与活塞壳体一起形成；液压流体进料部；液压流体排放部；第一控制装置，用于实现冲击活塞的反向运动的至少后部压力室通过该第一控制装置交替地连接到液压流体进料部和液压流体排放部；以及第二控制装置，能够利用该第二控制装置来调整冲击活塞在活塞壳体内的至少一个行程路径，该第一控制装置具有可致动的第一控制阀，并且该第二控制装置具有可致动的第二控制阀。根据本发明，规定：第一控制阀和第二控制阀布置在公共阀壳体中。

Description

用于冲击钻驱动器的冲击活塞装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于冲击钻驱动器的冲击活塞装置，该冲击活塞装置包括：冲击活塞，其可移动地安装在活塞壳体中以便在前部撞击位置和后部缩回位置之间是可逆的，该冲击活塞具有至少一个前部加压表面和至少一个后部加压表面，至少一个前部压力室和后部压力室与活塞壳体一起形成；液压流体进料部；液压流体排放部；第一控制装置，用于实现冲击活塞的反向运动的至少后部压力室经由该第一控制装置交替地连接到液压流体进料部和液压流体排放部；以及第二控制装置，能够利用该第二控制装置来调整冲击活塞在活塞壳体内的至少一个行程路径，该第一控制装置具有可致动的第一控制阀，并且该第二控制装置具有可致动的第二控制阀。

背景技术

这样的冲击活塞装置特别用在对于土石方钻机(尤其是对于所谓的锚杆钻机)所需的冲击钻驱动器中。利用冲击活塞，能够将附加的冲击运动施加到可旋转地驱动的钻具。以这种方式实现了良好的钻孔进度，尤其是在坚硬的材料中，特别是当对石料钻孔或在岩石中钻孔时。

例如，在DE 26 35 191 C3中能够找到用于冲击钻驱动器的通用冲击活塞装置。

这种已知的冲击活塞装置包括活塞或锤子，该活塞或锤子安装在活塞壳体中以便在前部压力室和后部压力室之间可轴向移动。这两个压力室中的一个经由包括控制阀的第一控制装置用液压流体连续液压地预装载。另一压力室通过包括控制阀的第一控制装置交替地供应有加压流体和排放加压流体。当流体被供应到该压力室时，冲击活塞处较大的加压表面实现了逆着预装载方向的轴向移位。当压力室被排放或排气时，发生对应的反向运动。

为了改变冲击活塞的行程长度，设置了包括控制阀的第二控制装置，该第二控制装置与第一控制装置分开布置。通过打开和闭合所设置的各种通道并且通过与活塞壳体相互轴向偏移的环形凹槽，能够设定冲击活塞或锤子的不同行程长度。

这些调整与一定时间滞后相关联。

发明内容

本发明的目的基于提供一种具有特别高效的响应特性的冲击活塞装置。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的冲击活塞装置来实现。在从属权利要求中指示了本发明的优选实施例。

本发明的用于冲击钻驱动器的冲击活塞装置的特征在于，第一控制阀和第二控制阀布置在公共阀壳体中。

本发明的基本构思在于将这两个控制装置的两个控制阀组合在一个阀壳体中。这在原则上导致用于液压液体的非常短的管路长度和通道。另外，管路能够固定在壳体中，因此避免或最大限度地减少例如泄漏和对松散管线或软管管路的损害的风险。管路的缩短和由此带来的流量改善连同管路中液体体积的对应减少，改进了具有两个控制阀的控制布置的响应特性。这导致在操作期间对冲击活塞的更快和更高效的致动及调整，其中也给出了更紧凑和稳健的设计。

存在本发明的优选实施例，其中阀壳体包括阀块，流体管路和阀容座形成在该阀块中、特别是被铣削在该阀块中。这在优选地金属阀块中产生了特别稳健的阀布置和控制布置。该阀块对来自外部的振动和机械影响特别有抵抗力。

管路优选地作为凹部结合在阀块中、特别是被铣削在阀块中。本发明的有利发展在于设置有盖板，利用该盖板来闭合包含阀管路和阀容座的阀块。盖板通过适当的密封件放置在阀块上并且优选地以不透液体的方式旋拧到阀块。这种优选地两部分壳体设计首先允许特别简单地制造稳健的阀块，且其次准许容易维护，因为仅盖板或上壳体半部需要从阀块或下壳体半部移除。

存在本发明的特别权宜的实施例，其中用于液压流体进料部的端口、用于液压流体排放部的端口、以及用于到活塞壳体的管路连接的连接端口布置在阀壳体上。特别地，仅这三个、四个或五个端口能够设置在壳体上，因此能够实现特别稳健的装置。

原则上，任何合适的和必要的控制阀都能够被设置和布置在阀块内部。此处特别优选的是，第一控制阀被设计为可致动的3/2通阀。控制阀能够优选地通过可电动操作的(特别是电磁的)操作元件来致动。控制阀能够特别地具有可轴向移位的控制活塞，该控制活塞可通过电磁体在其致动位置之间移位。

存在本发明的特别权宜的实施例，其中第一控制阀将活塞壳体、特别是后部压力室交替地连接到液压进料部和液压排放部。特别地，布置得更靠近活塞的撞击表面的前部压力室连续地供应有恒定的液压流体压力。通过经由第一控制阀将后部压力室交替地连接到一方面的液压进料部和另一方面的液压流体排放部，能够通过冲击活塞上的环形操作表面的适当设计引起冲击活塞的反向运动。

当液压进料部被接通时，由于冲击活塞的面向后部压力室的对应较大的操作表面，所以能够在后部压力室的区域中在冲击活塞上施加力，该力比在前部压力室中在冲击活塞的对应较小的操作表面上施加的力大确定的量。在这种情况下，液压进料部能够利用在冲击活塞和/或活塞壳体上的环形凹槽设计，使得当冲击活塞处于特定位置中时，加压流体能够经由形成的压力通道从前部压力室流出来而进入后部压力室中，因此允许改变撞击操作。由此产生的在两个压力室中的压力相等导致了这样一个事实：由于操作表面的大小不同，所以加压流体例如在后部压力室中在冲击活塞上施加了较大的力并且以确定的方式将其向前推以执行撞击。

根据本发明的另外的实施例，优选的是，可致动的第二控制阀被设计为3/2通阀或4/3通阀。类似于第一控制阀，第二控制阀能够通过电磁的操作元件进行电动操作。特别地，控制阀能够具有可轴向移位的控制活塞，该控制活塞可通过电磁体在其致动位置之间移位。替代地，控制阀也能够经由压力通道来致动。

存在根据本发明的冲击活塞装置的特别权宜的实施例，其中第二控制阀的出口连接到控制管路以用于致动第一控制阀。因此能够提供在两个控制阀之间的直接控制管路。在这种情况下，压力的变化能够引起控制操作。

根据本发明的另外的变型，规定：第二控制阀的入口各自通过管路连接到活塞壳体中的环形空间。在这种情况下，活塞壳体中的环形空间能够由在冲击活塞本身上和/或在活塞壳体的内壁中的环形凹槽形成。特别地，设置多个轴向地彼此间隔开的环形空间以用于调整冲击活塞的行程长度。取决于环形空间的联接，因此有可能确定在冲击活塞的哪个轴向位置中实现了压力通道和后部压力室中的压力积聚，从而允许启动冲击活塞的向前撞击运动。

根据本发明的冲击活塞装置的另外的实施例，优选地，用于致动第二控制阀的控制端口设置在阀壳体上。以这种方式，第二控制阀能够直接经由控制端口来致动。

本发明包括一种具有至少一个钻驱动器的冲击钻驱动器，其中，设置有根据本发明的冲击活塞装置。钻驱动器由此被设计成用于旋转地驱动钻具。冲击活塞装置能够恒定地或在某些时间在钻具上施加轴向撞击运动。

特别地，根据本发明，冲击钻驱动器能够布置在土石方钻机的滑架或桅杆上。特别地，土石方钻机能够用于专业土木工程中的锚杆钻孔。

附图说明

下文参考优选的示例性实施例来更详细地描述本发明，该实施例在附图中示意性地图示。在附图中：

图1示出了用于根据本发明的冲击活塞装置的示意性回路布置；

图2示出了用于根据本发明的冲击活塞装置的液压回路图；以及

图3以各种侧视图和各种透视图示出了为本发明提供的块型阀壳体。

具体实施方式

为了图示根据本发明的冲击活塞装置10的操作模式，图1中示出了根据本发明的具有第一控制装置50但没有第二控制装置的第一回路布置。在仅示意性地指示的活塞壳体12中，轴状冲击活塞20可移动地安装以便为可逆的。冲击活塞20以前部撞击侧22从活塞壳体12中突出来，其中，撞击侧22能够以撞击的方式撞击在例如钻驱动轴(未示出)上。

前部第一台肩24和至少一个另外的后部第二台肩28以通常已知的方式形成在冲击活塞20上。较大直径的台肩24、28彼此轴向地间隔开，具有较小直径的环形空间15在每种情况下形成在两个相邻的台肩24、28之间。在具有圆柱形接收室的活塞壳体12中，第一前部压力室14由第一台肩24界定，指向前部压力室14的前部加压表面26形成在第一台肩24上。

在活塞壳体12的接收室中，后部压力室16形成在第二台肩28后面，指向后部压力室16的后部加压表面29形成在后部第二台肩28上。此处对该冲击活塞装置10的操作模式至关重要的是，后部加压表面29大于前部加压表面26，如在图1中也清楚地示出的。

为了使冲击活塞20(在图1中被示为在活塞壳体12中处于缩回位置中)进行反向运动，对具有管路的液压进料部30作出规定。液压液体由液压泵32从罐42中吸入并在压力下被引入到液压进料部30中。前部压力室14经由到其的第一分支连续地供应有加压的液压液体。前部压力室14中的液压液体在前部加压表面26上的作用将冲击活塞20向后推入图1中所示的其缩回位置中。

此外，液压进料部30随管路延伸到第一控制装置50，该第一控制装置包括第一控制阀52，该第一控制阀包括三个端口并且能够呈现两个阀位置。因此，第一控制阀52是3/2通阀。

在图1中所示的第一设定位置中，液压液体从液压进料部30被引导到活塞壳体12中的后部压力室16。由于第二台肩28上的后部加压表面29的较大表面，因此沿撞击侧22的方向在冲击活塞20上施加力，该力大于由前部压力室14中的压力流体在前部加压表面26上施加的相反的力。在第一控制阀52的这个位置中，冲击活塞20因此被向前移出活塞壳体12以执行撞击运动。能够经由可致动的第一控制阀52上的第一控制端口54来检测阀位置，具体取决于在第一控制阀52前面的液压进料部30中的压力。能够经由第二控制端口56通过控制管路57来检测控制管路57中的压力，该控制管路在前部压力室14的引向第一台肩24的边缘处通到活塞壳体12中。

通过使冲击活塞20朝向撞击侧22向前移位，控制管路57从前部压力室14切断。冲击活塞20沿图1中所示的箭头方向的进一步运动将环形空间15连接到排气管路59，该排气管路同样通到活塞壳体12中。当冲击活塞20处于对应的位置中时，环形空间15能够经由排气管路59朝向液压排放部40排气且因此排气到罐42。因此，环形空间15是未加压的，或者在任何情况下都具有降低的压力。冲击活塞20沿箭头方向的进一步移位在排气的环形空间15和控制管路57之间建立了管路连接，使得在控制管路57中建立对应的压力降低。以这种方式，第一控制阀52能够通过第一控制装置50的第二控制端口56进行切换。

这种切换使控制阀52进入第二阀位置中，在该第二阀位置中，压力流体不再经由第一控制阀52被引导通过液压进料部30到达活塞壳体12。另外，到活塞壳体12的连接管路然后经由第一控制阀连接到液压排放部40且因此连接到罐42。因此，后部压力室16排气到罐42并进行减压切换，从而在任何情况下都引起明显的压力下降。因此，由于通过液压进料部30经由第一分支对液压流体的连续进料，所以前部压力室14中的压力较大，且因此经由前部加压表面26作用在冲击活塞20上的力也较大。因此，启动了冲击活塞20的向后运动，即，再次返回进入活塞壳体12中并进入如图1中所示的缩回位置中。

从如图1中所示的布置产生的结果是，一个或多个环形空间15的布置对冲击活塞20在活塞壳体12中的行程长度有影响。

当两个或更多个环形空间15布置在冲击活塞20处时，能够通过第二控制装置60来影响并因此调整冲击活塞20的行程，第二控制装置60关于图2来描述。

根据本发明，在这种情况下，第一控制装置50和第二控制装置60布置在公共阀壳体70中，其中，回路布置在图2中示意性地示出并在下文进行解释。

如关于图1所示，第一控制装置50能够具有第一控制阀52，该第一控制阀具有三个端口和两个阀位置。到液压进料部30的管路连接经由端口P来建立，而到液压排放部40及因此到罐42的管路连接经由端口T来建立。第一控制装置50经由端口S通过管路连接到冲击活塞20的活塞壳体12，如先前关于图1所描述的。对应于关于图1的先前描述，第一控制装置50的第一控制端口54通过管路连接到液压进料部30。

根据本发明，包括第二控制阀62的第二控制装置60也布置在其中布置有第一控制装置50的同一阀壳体70中。

在图2中所示的描绘中，第二控制阀62优选地具有四个端口和三个阀位置，因此是4/3通阀。此处，第二控制阀62的出口64通过压力控制管路65连接到第一控制阀52的第二控制端口56。具有四个台肩的可能的另外的冲击活塞20的三个间隔开的环形空间分别连接到第二控制阀62的三个入口HB1、HB2和HB3。经由第二控制阀62上的控制端口66以及经由致动管路68，机器操作员能够根据冲击活塞20在活塞壳体12中的期望的行程长度来选择并触发入口HB 1、HB2、HB3中的哪一个及因此冲击活塞20处的环形空间15中的哪一个将连接到压力控制管路65以便致动第一控制阀52。根据本示例性实施例中的三个环形空间的布置，于是建立冲击活塞20在活塞壳体12中的较长或较短的行程路径。

原则上，也能够在冲击活塞20处设置更少或更多的环形空间15，其中，于是需要进行使第二控制阀62具有对应减少或增加的入口的对应调适。

图3中以不同侧的若干视图示出了为本发明提供的阀壳体70，该阀壳体具有盒状阀块72，该阀块能够通过盖板74在一侧上闭合。此处仅在中间侧视图中示出盖板74。阀容座76以及用于形成第一控制装置50和第二控制装置60的管路或管道能够结合到阀块72中、特别是被铣削到阀块72中。总的来说，因此实现了具有短的管路路径的特别稳健的回路布置。以这种方式能够实现特别快的致动以及还有对行程长度的切换。

如从图3中能够理解，能够在阀壳体70的一侧上设置用于液压进料部30的端口，并且能够在相对侧上设置用于液压排放部40和致动管路68的端口。出于行程限制HB目的的用于连接到环形空间的对应端口能够布置在另一侧上。

Claims (11)

1.一种用于冲击钻驱动器的冲击活塞装置，所述冲击活塞装置包括：

-冲击活塞(20)，其可移动地安装在活塞壳体(12)中以便在前部撞击位置和后部缩回位置之间是可逆的，所述冲击活塞(20)具有至少一个前部加压表面(26)和至少一个后部加压表面(29)，至少一个前部压力室(14)和后部压力室(16)与所述活塞壳体(12)一起形成，

-液压流体进料部(30)，

-液压流体排放部(40)，

-第一控制装置(50)，用于实现所述冲击活塞(20)的反向运动的至少所述后部压力室(16)经由所述第一控制装置交替地连接到所述液压流体进料部(30)和所述液压流体排放部(40)，以及

-第二控制装置(60)，能够利用所述第二控制装置来调整所述冲击活塞(20)在所述活塞壳体(12)内的至少一个行程路径，

-所述第一控制装置(50)具有可致动的第一控制阀(52)，并且所述第二控制装置(60)具有可致动的第二控制阀(62)，

其特征在于

-所述第一控制阀(52)和所述第二控制阀(62)布置在公共阀壳体(70)中。

2.根据权利要求1所述的冲击活塞装置，

其特征在于

所述阀壳体(70)包括阀块(72)，其中，流体管路和阀容座(76)形成在所述阀块中、特别是被铣削在所述阀块中。

3.根据权利要求2所述的冲击活塞装置，

其特征在于

设置有盖板(74)，利用所述盖板来闭合包含所述流体管路和所述阀容座(76)的所述阀块(72)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

用于所述液压流体进料部(30)的端口(P)、用于所述液压流体排放部(40)的端口(T)、以及用于到所述活塞壳体(12)的管路连接的连接端口(S)布置在所述阀壳体(70)上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

所述第一控制阀(52)被设计为可致动的3/2通阀。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

所述第一控制阀(52)将所述活塞壳体(12)、特别是所述后部压力室(16)交替地连接到所述液压流体进料部(30)和所述液压流体排放部(40)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

所述可致动的第二控制阀(62)被设计为3/2通阀或4/3通阀。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

所述第二控制阀(62)的出口(64)连接到压力控制管路(65)以用于致动所述第一控制阀(52)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

所述第二控制阀(62)的入口各自通过管路连接到所述活塞壳体(12)中的环形空间(15)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的冲击活塞装置，

其特征在于

用于致动所述第二控制阀(62)的控制端口(66)设置在所述阀壳体(70)上。

11.一种具有至少一个钻驱动器的冲击钻驱动器，

其特征在于

设置有根据权利要求1至10中任一项所述的冲击活塞装置(10)。