УДАРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2011 года по МПК B25D9/20 

Предпосылки создания изобретения

Изобретение относится к ударному устройству, содержащему корпус и расположенный в нем ударный поршень, способный перемещаться возвратно-поступательно в продольном направлении под воздействием рабочей жидкости, расположенные в корпусе первое и второе пространство рабочей жидкости в заднем конце и, соответственно, в переднем конце ударного устройства, контрольный клапан, по существу являющийся золотниковым клапаном, расположенный вокруг заднего конца ударного поршня и подвижно установленный в продольном направлении ударного поршня, и каналы рабочей жидкости для подачи рабочей жидкости под давлением в ударное устройство и из ударного устройства.

В ударных устройствах, управляемых жидкостью под давлением, возвратно-поступательное ударное перемещение ударного поршня управляется контрольным клапаном, который контролирует подачу рабочей жидкости на рабочие поверхности ударного поршня. В известном решении контрольный клапан расположен соосно с ударным поршнем в заднем конце ударного поршня. Положение контрольного клапана на разных этапах удара контролируется положением ударного поршня относительно ударного устройства, и, следовательно, по мере приближения ударного поршня к своему заднему положению, он вызывает изменение в положении контрольного клапана обычно посредством внешнего контроля давления или принудительного контроля от увеличения давления рабочей жидкости по существу в закрытом пространстве, предусмотренном в заднем пространстве поршня. При внешнем контроле давления по мере изменения положения ударного поршня во время обратного хода ударный поршень позволяет рабочей жидкости под давлением воздействовать на контрольный клапан, перемещая его из одного положения в другое. При принудительном контроле увеличение давления в самом заднем пространстве рабочей жидкости, в свою очередь, является результатом сжатия ударным поршнем рабочей жидкости во время проникновения в самое заднее пространство рабочей жидкости, которое остается по существу закрытым из-за положения ударного поршня во время обратного хода.

Проблемой внешнего контроля давления является то, что клапан перемещается медленно из одного положения в другое. В решении с принудительным контролем, в свою очередь, изменение положения клапана происходит быстро, но проблемой является то, что клапан имеет высокую конечную скорость в обоих крайних положениях его перемещения. Кроме того, рабочая жидкость перед клапаном течет непосредственно в резервуар, уменьшает эффективность.

Краткое изложение сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является создание ударного устройства, в котором положение клапана изменяется быстрее и более эффективно, и предусмотрено эффективное решение демпфирующей подушки для ударного поршня и клапана.

Согласно изобретению создано ударное устройство изобретения, отличающееся тем, что в заднем конце ударного поршня расположена кольцевая поверхность, обращенная в сторону контрольного клапана, и, соответственно, на внутренней поверхности контрольного клапана расположена кольцевая поверхность, обращенная в сторону ударного поршня так, что при совмещении кольцевых поверхностей они по существу дросселируют поток рабочей жидкости между ударным поршнем и контрольным клапаном, при этом при начале обратного хода ударного поршня контрольный клапан расположен в своем самом заднем положении и закрывает доступ рабочей жидкости ко второму пространству рабочей жидкости в заднем конце ударного поршня, причем рабочая жидкость может протекать из второго пространства рабочей жидкости через канал рабочей жидкости перед контрольным клапаном из ударного устройства, и при смещении ударного поршня назад в заданное положение кольцевая поверхность в его заднем конце совмещается с кольцевой поверхностью на внутренней поверхности контрольного клапана, и, следовательно, по мере продолжения обратного хода ударного поршня давление во втором пространстве рабочей жидкости увеличивается, замедляя обратный ход ударного поршня, и, в то же время, по мере воздействия давления на поверхности контрольного клапана со стороны второго пространства рабочей жидкости контрольного клапана оно заставляет контрольный клапан перемещаться в направлении переднего конца ударного устройства, при этом кольцевые поверхности ударного поршня и контрольного клапана перемещаются друг от друга так, что рабочая жидкость в переднем конце контрольного клапана протекает во второе пространство рабочей жидкости в заднем конце ударного устройства, и контрольный клапан закрывает поток рабочей жидкости через канал из ударного устройства.

Основной идеей изобретения является то, что задний конец ударного поршня содержит кольцевую поверхность, и, соответственно, клапан внутри содержит кольцевую поверхность, и при совмещении этих поверхностей маленький зазор между ними заставляет давление расти очень быстро в самом заднем пространстве корпуса, в результате чего клапан быстро перемещается во второе положение, и, соответственно, образуется демпфирующая подушка для ударного поршня. Дополнительно, основной идеей изобретения является то, что от кольцевой поверхности ударного поршня в направлении переднего конца ударного устройства имеется канал для, по меньшей мере, перемещения кольцевой поверхности клапана так, что после перемещения кольцевой поверхности клапана вперед от поверхности ударного поршня образуется зазор между поверхностью клапана и ударным поршнем, через который рабочая жидкость перед клапаном может течь из передней стороны клапана в пространство корпуса дальше сзади.

Преимуществом настоящего изобретения является улучшение эффективности ударного устройства, потому что в результате перемещения контрольного клапана рабочая жидкость перед ним может перемещаться между канавкой в ударном поршне и выступом в контрольном клапане в самое заднее пространство рабочей жидкости ударного устройства, то есть в рабочее пространство, и не может течь в резервуар рабочей жидкости. Скорость клапана дополнительно демпфируется без отдельной демпфирующей подушки.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 представляет собой схематичный вид известного ударного устройства;

фиг.2а-2d показывают ударное устройство согласно изобретению на различных этапах ударного перемещения;

фиг.3а-3b показывают вариант осуществления ударного поршня, применимого для осуществления настоящего изобретения,

фиг.4а-4b показывают вариант осуществления контрольного клапана, применимого для осуществления изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 схематично показано известное ударное устройство. Устройство 1, внутри которого расположен ударный поршень 2, совершающий возвратно-поступательные движения. Ударный поршень 2 содержит заплечики 2a и 2b, между которыми расположена кольцевая канавка 2с, посредством которой происходит управление работой ударного устройства. В переднем конце ударного устройства расположено первое пространство 3 рабочей жидкости, и в заднем конце расположено второе пространство 4 рабочей жидкости. Внутри пространства 4 рабочей жидкости размещен контрольный клапан 5, соосный ударному поршню. Подача рабочей жидкости осуществляется непрерывно из насоса 6 рабочей жидкости в первое пространство 3 рабочей жидкости и периодически во второе пространство 4 рабочей жидкости через канал 7, управляемый контрольным клапаном 5. В корпусе ударного устройства так же имеется второй канал 8 рабочей жидкости и третий канал 9 рабочей жидкости, который сообщается с резервуаром 10 рабочей жидкости. Второй канал 8 рабочей жидкости присоединен к контрольному клапану 5, посредством чего действующее в нем давление заставляет контрольный клапан перемещаться из одного положения в другое.

В ситуации, показанной на фиг. 1, ударный поршень 2 перемещается вперед в направлении стрелки. Контрольный клапан 5 находится в своем самом заднем положении, то есть справа, в ситуации, показанной на фиг. 1, и рабочая жидкость может течь от насоса 6 рабочей жидкости через канал 7 ко второму, то есть самому заднему пространству 4 рабочей жидкости, толкая ударный поршень вперед. По существу в канале 8 преобладает нулевое давление, потому что канал 8 соединен с резервуаром 10 рабочей жидкости через канавку 2с. В это же время контрольный клапан 5 тоже подвержен воздействию по существу нулевого давления, и, следовательно, остается неподвижным.

По мере перемещения ударного поршня вперед в направлении движения заплечик 2b закрывает канал 9 и, таким образом, отделяет пространство, образованное посредством канавки 2с, от резервуара 10 рабочей жидкости. По мере перемещения ударного поршня далее вперед образуется сообщение первого пространства 3 рабочей жидкости через канавку 2с с каналом 8, посредством чего давление в рабочей жидкости так же воздействует на контрольный клапан 5 и заставляет его менять положение.

На фиг. 2а-2d показана работа ударного устройства согласно изобретению на разных этапах перемещения. На этих фигурах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые детали так, как обозначено на фиг. 1.

На Фиг. 2а показана ситуация, в которой ударный поршень находится около его самого переднего положения, по мере его перемещения в направлении удара, то есть в направлении стрелки А. Контрольный клапан 5 находится в его самом переднем положении, в котором давление рабочей жидкости воздействует на заднюю поверхность самого заднего заплечика 2b ударного поршня 2. В это же время давление рабочей жидкости из первого пространства 3 рабочей жидкости может воздействовать на контрольный клапан 5 через канавку 2с и далее через канал 8, посредством чего контрольный клапан 5 меняет свое положение на положение, показанное на фиг. 2b, закрывая доступ рабочей жидкости во второе пространство 4 рабочей жидкости. В результате этого ударный поршень 2 начинает перемещаться в обратном направлении, обозначенном стрелкой В, и рабочая жидкость может сливаться между контрольным клапаном 5 и кольцевой канавкой 2b в заднем конце ударного поршня 2 и через канал 11 в резервуар 10 рабочей жидкости.

Во время обратного хода ударного поршня 2 заплечик 2а закрывает сообщение от первого пространства 3 рабочей жидкости через канавку 2с к каналу 8, и, следовательно, к контрольному клапану 5. Таким образом, давление рабочей жидкости перестает воздействовать на контрольный клапан 5.

Ударный поршень на заднем конце за своим заплечиком 2b содержит кольцевую канавку, то есть канал 2d, во втором конце которого, то есть в заднем конце от заплечика 2b, расположен узкий заплечик 2е, имеющий кольцевую поверхность 2f. Дополнительно ударный поршень может содержать отдельную часть 2g, образующую удлинение в заднем конце, но это не обязательно и не относится к изобретению. Ударный поршень может быть без удлинения 2g, или длина и поперечное сечение удлинения могут меняться по сути известными способами. Поперечное сечение удлинения может быть профилировано различными способами, не влияя каким-либо образом на изобретение.

На внутренней стороне контрольного клапана 5 расположен заплечик 5а, обращенный в сторону поршня 2 и имеющий кольцевую поверхность 5b. Внутренний диаметр контрольного клапана 5 от заплечика 5а к переднему концу ударного устройства 1 превышает внутренний диаметр заплечика 5а, и образован кольцевой канал 5с, проходящий от заплечика 5а до переднего конца контрольного клапана 5.

Когда ударный поршень 2 во время своего обратного хода достигает положения, показанного на фиг. 2с, в которой края заплечиков и, таким образом, кольцевые поверхности 2f и 5b совмещены, существует только маленький зазор между заплечиками 2е и 5а, который обеспечивает дросселирование потока рабочей жидкости. В результате этого будет значительно уменьшен или по существу предотвращен поток рабочей жидкости от второго пространства рабочей жидкости между ударным поршнем 2 и контрольным клапаном 5 через канал 9 в резервуар 10 рабочей жидкости. Таким образом, по мере перемещения ударного поршня в самое заднее, то есть во второе пространство 4 рабочей жидкости, в нем резко создается высокое давление. Таким образом, создается также демпфирующая подушка, наполненная рабочей жидкостью, которая демпфирует обратное перемещение ударного поршня 2, тогда как высокое давление, воздействуя на поверхности контрольного клапана 5, обращенные в сторону второго пространства 4 рабочей жидкости, заставляет контрольный клапан 5 быстро перемещаться в переднее положение, то есть в положение, показанное на фиг. 2а.

Когда кольцевые поверхности 2f и 5b заплечиков 2е и 5а прошли друг друга, рабочая жидкость, смещенная контрольным клапаном 5, может течь от переднего конца контрольного клапана ко второму пространству 4 рабочей жидкости через канал 5с и канал 2е соответственно, и ей не требуется течь в бак 10 рабочей жидкости. Если выступ 5а находится, как показано на фиг. 2а-2d, между концами контрольного клапана 5, должен существовать канал в задней части контрольного клапана 5, то есть проходить от заплечика 5а к заднему концу контрольного клапана 5. Например, в данном случае он образован таким образом, что внутренний диаметр контрольного клапана 5, проходящий от заплечика 5а к заднему концу ударного устройства 1, превышает внутренний диаметр заплечика 5а, посредством чего образован кольцевой канал 5d от заплечика 5а к заднему концу контрольного клапана 5. Когда заплечик 5а находится в заднем конце контрольного клапана 5, естественно, не требуется отдельного канала.

В ситуации, показанной на фиг. 2d, ударный поршень 2 находится в своем самом заднем положении, и контрольный клапан 5 переместился в свое самое переднее положение. В этой ситуации ударный поршень 2 начинает снова перемещаться вперед в направлении стрелки А, и рабочий цикл продолжается вышеописанным способом.

На фиг. 3а и 3b показан альтернативный вариант осуществления ударного поршня, применимый к использованию согласно изобретению. В этом варианте осуществления нет кольцевой канавки, проходящей вокруг всего ударного поршня между заплечиком 2b и кольцевой поверхностью 2f', но, например, в нем предусмотрены четыре или более продольные канавки, которые составляют каналы 2d', и через которые рабочая жидкость может течь между выступом 5а контрольного клапана 5 и ударным поршнем 2. Во всем остальном конструкция и действие ударного поршня такие же, как те, что показаны на фиг. 2а-2d. На фиг. 3b показана форма канавок 2d' на виде поперечного сечения А-А ударного поршня.

На фиг. 4а и 4b показан вариант осуществления контрольного клапана, который так же применим к ударному устройству изобретения. В этом варианте осуществления на внутренней поверхности контрольного клапана 5 предусмотрены продольные канавки, образующие каналы 5с', через которые может течь рабочая жидкость. На внутренней поверхности контрольного клапана 5 расположена непрерывная кольцевая поверхность 5b', которая взаимодействует с кольцевой поверхностью 2f или 2f' ударного поршня 2. Контрольный клапан так же содержит продольные канавки, которые образуют каналы 5d' в заднем направлении кольцевой поверхности 5b'.

Изобретение описано в предыдущем описании и чертежах только для примера и никаким образом не ограничено этим. С точки зрения изобретения существенно, что ударный поршень и контрольный клапан содержат узкие кольцевые поверхности, предпочтительно заплечики, которые при совмещении образуют почти закрытое пространство, обеспечивая высокое давление в рабочей жидкости за ударным поршнем и, с другой стороны, поверхности, такие как заплечики, которые при прохождении друг друга образуют протоки, такие как кольцевые канавки, позволяющие рабочей жидкости, смещенной контрольным клапаном, течь в пространство рабочей жидкости за ударным поршнем.

Изобретение относится к ударным устройствам. Устройство содержит корпус и ударный поршень, расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении под воздействием рабочей жидкости. В корпусе расположены первое и второе пространство рабочей жидкости, контрольный клапан, расположенный вокруг заднего конца ударного поршня и подвижно установленный в продольном направлении ударного поршня, и каналы рабочей жидкости. В заднем конце ударного поршня расположена кольцевая поверхность, обращенная в сторону контрольного клапана. На внутренней поверхности контрольного клапана расположена кольцевая поверхность, обращенная в сторону ударного поршня. При совмещении упомянутых кольцевых поверхностей они дросселируют поток рабочей жидкости между ударным поршнем и контрольным клапаном. В начале обратного хода ударного поршня контрольный клапан расположен в своем самом заднем положении. При смещении ударного поршня в заданное положение кольцевая поверхность в его заднем конце совмещается с кольцевой поверхностью на внутренней поверхности контрольного клапана. При продолжении хода ударного поршня давление во втором пространстве рабочей жидкости увеличивается. Воздействие давления на поверхность контрольного клапана со стороны второго пространства рабочей жидкости заставляет контрольный клапан перемещаться к переднему концу ударного устройства. В результате положение контрольного клапана изменяется быстро и эффективно, а также создается демпфирующая подушка для ударного поршня и контрольного клапана. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ударное устройство, содержащее корпус (1а) и ударный поршень (2), расположенный в нем с возможностью возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении под воздействием рабочей жидкости, расположенные в корпусе (1а) первое и второе пространство (3, 4) рабочей жидкости соответственно в заднем конце и переднем конце ударного устройства, контрольный клапан (5), который, по существу, является золотниковым клапаном, расположенный вокруг заднего конца ударного поршня (2) и подвижно установленный в продольном направлении ударного поршня (2), и каналы рабочей жидкости для подачи рабочей жидкости под давлением в ударное устройство и из него, отличающееся тем, что в заднем конце ударного поршня (2) расположена кольцевая поверхность (2f; 2f'), обращенная в сторону контрольного клапана (5), и соответственно на внутренней поверхности контрольного клапана (5) расположена кольцевая поверхность (5b; 5b'), обращенная в сторону ударного поршня (2), причем при совмещении кольцевых поверхностей (2f, 5b; 2f', 5b') они, по существу, дросселируют поток рабочей жидкости между ударным поршнем (2) и контрольным клапаном (5), при этом в начале обратного хода ударного поршня (2) контрольный клапан (5) расположен в своем самом заднем положении и закрывает доступ рабочей жидкости ко второму пространству (4) рабочей жидкости в заднем конце ударного устройства (2), причем рабочая жидкость может протекать из второго пространства (4) рабочей жидкости через канал (11) рабочей жидкости впереди контрольного клапана (5) от ударного устройства, а при смещении ударного поршня (2) назад в заданное положение кольцевая поверхность (2f, 2f') в его заднем конце совмещается с кольцевой поверхностью (5b, 5b') на внутренней поверхности контрольного клапана (5), и по мере продолжения хода ударного поршня давление во втором пространстве (4) рабочей жидкости увеличивается, замедляя обратный ход ударного поршня (2), и в то же время по мере воздействия давления на поверхности контрольного клапана (5) со стороны второго пространства (4) рабочей жидкости оно заставляет контрольный клапан (5) перемещаться к переднему концу ударного устройства, при этом кольцевые поверхности (2f, 5b; 2f', 5b') ударного поршня (2) и контрольного клапана (5) взаимно перемещаются так, что рабочая жидкость в переднем конце контрольного клапана (5) протекает во второе пространство (4) рабочей жидкости в заднем конце ударного устройства (2), и контрольный клапан (5) закрывает поток рабочей жидкости через канал (11) из ударного устройства.

2. Ударное устройство по п.1, отличающееся тем, что при совмещении кольцевых поверхностей (2f, 5b; 2f', 5b') между ними имеется щель, дросселирующая поток рабочей жидкости между ударным поршнем (2) и контрольным клапаном (5).

3. Ударное устройство по п.1, отличающееся тем, что ударный поршень (2) и контрольный клапан (5) от кольцевых поверхностей (2f, 5b; 2f', 5b') в направлении переднего конца ударного устройства содержат взаимно совмещенные каналы (2d, 5c; 2d', 5с') для протекания рабочей жидкости между ударным поршнем (2) и контрольным клапаном (5).

4. Ударное устройство по п.2, отличающееся тем, что ударный поршень (2) и контрольный клапан (5) от кольцевых поверхностей (2f, 5b; 2f', 5b') в направлении переднего конца ударного устройства содержат взаимно совмещенные каналы (2d, 5c; 2d', 5c') для протекания рабочей жидкости между ударным поршнем (2) и контрольным клапаном (5).

5. Ударное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит расположенный в заднем конце ударного поршня (2) кольцевой выступ (2е), внешняя сторона которого образует кольцевую поверхность (2f), и кольцевой канал (2d), проходящий от выступа (2е) в направлении переднего конца ударного поршня (2).

6. Ударное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит расположенный в заднем конце ударного поршня (2) кольцевую поверхность (2f'), и, по меньшей мере, один канал (2d') в ударном поршне (2), проходящий от поверхности (2f') в направлении переднего конца ударного поршня (2).

7. Ударное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит расположенный на внутренней поверхности контрольного клапана (5) кольцевой выступ (5а), внешняя поверхность которого образует кольцевую поверхность (5b), и внутренний диаметр контрольного клапана (5) от выступа (5а) в направлении переднего конца ударного устройства (1) превышает внутренний диаметр выступа (5а) так, что образован кольцевой канал (5с).

8. Ударное устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит расположенный на внутренней поверхности контрольного клапана (5) кольцевой выступ (5а), внешняя поверхность которого образует кольцевую поверхность (5b), и внутренний диаметр контрольного клапана (5) от выступа (5а) в направлении переднего конца ударного устройства (1) превышает внутренний диаметр выступа (5а) так, что образован кольцевой канал (5с).

9. Ударное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит расположенную на внутренней поверхности контрольного клапана (5) кольцевую поверхность (5b') и, по меньшей мере, один канал (5с') на внутренней поверхности контрольного клапана (5), проходящий от кольцевой поверхности (5b') в направлении переднего конца ударного устройства (1).

10. Ударное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит кольцевую поверхность (5b; 5b') контрольного клапана (5), расположенную между концами контрольного клапана (5), и, по меньшей мере, один канал (5d; 5d'), проходящий от кольцевой поверхности (5b; 5b') в направлении заднего конца контрольного клапана (5).