沖擊工具的制作方法

專利名稱：沖擊工具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有動閥裝置(valve arrangement)的沖擊工具，所述動閥裝置使用套閥，所述套閥在閥操作期間具有受到控制的位移，并且打開至錘頭的端口以在液壓流體的壓力下驅動沖錘。沿著閥滑動以開始壓縮氣體的滑動式差動活塞(stepped piston)提供受壓的液壓流體，壓縮氣體接著驅動所述活塞以在高壓下迫使液壓流體抵靠沖錘。所述閥與閥座相配合并被配置成在閥到達其行程終結時可緩沖閥與閥座的接合。優選地，蓄能器被設置成在沖擊行程之后可調節沖錘回彈所產生的壓力峰值(pressure spike)。
背景技術：
授予本發明人中之一者的美國專利第6,155,353號中示出已知的沖擊工具。’353號專利揭示可滑動安裝在外殼內的沖錘以及此說明書內所示的普通類型的滑動閥。’353號專利包括活塞，所述活塞壓縮氣體，所述氣體接著在閥調節流量時將驅動活塞以在高壓下迫使液壓油抵靠沖錘。沖錘接著撞擊用于破壞硬質材料(例如混凝土、瀝青及其類似物)的撞擊或軋碎工具(breaking tool)。
一般設有沖錘的現有液壓驅動的沖擊工具以高能量的短脈沖的快速循環撞擊軋碎工具，并且沖擊工具在以高頻率運轉期間會振動。各種動閥裝置已經朝著更高能量效率的目標改進。需要用于提供沖錘的輸出力的輸入能量具有最大使用率，并且理想的目標是在沖擊工具上還獲得較高的沖擊力。

發明內容
本發明涉及一種沖擊工具，其具有滑動安裝沖錘的本體，所述沖錘在本體內的腔室內往復運動。沖錘由活塞進行操作，所述活塞由壓縮氣體施力以在控制套閥下將液壓油驅動到沖錘，所述套閥交替地使活塞壓縮氣體并釋放液壓油。
沖錘與外部液壓源相聯，所述外部液壓源逆著孔環(orifice ring)的第一側面移動沖錘的末端，并且分離式管狀套閥密封孔環的第二相對側面。來自外部來源的壓力下的液壓流體在安裝在殼體內的滑動活塞的底側面上的活塞室內發揮作用，以在套閥密封孔口時沿著封閉的氣體腔室在活塞頂部處移動活塞。套閥還控制當閥密封在孔口內時打開而當閥打開孔口時關閉的排出通道。活塞還位于孔環的第二側面上，并且活塞在壓縮行程中的遠離孔環的方向上的運動將腔室內的氣體壓縮到一高水平。
活塞在其壓縮行程上移動選定量之后，活塞的一部分會與管狀套閥上的閥致動器或驅動構件相接合，所述閥致動器或管狀套閥滑動安裝在活塞的內孔內并延伸穿過活塞。活塞在遠離孔環的方向上的進一步運動可移動管閥而使其遠離孔環的第二側面，從而打開孔口并從管閥內部關閉排出通道。活塞室內的液壓油接著直接穿過孔環的開口，以朝著沖擊工具驅動沖錘。
因為活塞由于頂部活塞室內的高氣壓而發生方向反轉，所以在活塞的壓縮行程上移動活塞的液壓流體會流過目前打開的孔口并驅動沖錘。通過活塞的壓縮行程可使氣壓升至較高水平。活塞經過底側的活塞室朝著孔環的反向運動使底側活塞室內的液壓油加速并迫使沖錘加速而遠離沖擊行程上的孔環。當將沖錘驅動到沖擊行程上后，活塞的底端與管狀套閥上的第二擋塊或肩部相接合，并迫使套閥朝向孔環以密封孔口的開口，接著再次從管狀套閥的內部打開排出通道。沖錘被液壓驅動朝著孔環返回，并且當沖錘返回孔環上的閥座時，驅動沖錘的液壓油會流到排出口。管狀套閥安裝在孔環之相對于沖錘的側面上并將該側面封上，以再次使來自外部來源的液壓將活塞驅動到其壓縮行程上。
液壓油穿過孔口時因活塞上的高壓氣體所造成的加速流動會撞擊沖錘而使其向下抵靠在軋碎工具上，并且所述工具通過固定行程移動到要沖擊或軋碎的表面上。
管狀套閥上的第二擋塊為構成管狀套閥之鄰接孔環的端部上的肩部的環。當活塞在其驅動行程上移動時，活塞端部與肩部相接合。環在閥上的與所述肩部相對的側面密封孔口。套閥的相對端部關閉并打開排出口或通道。套閥朝著孔環的運動會打開管閥的連接排出口的內部通道，這使得在沖擊行程上驅動沖錘的液壓流體(油)穿過管閥中央經過孔環并通過排出口排出。
管狀套閥必定停在其兩個封閉位置處，即，封閉孔口及封閉排出口。同樣，當閥接近其運動的終點時，閥和閥座用以提供減慢流出的緩沖液壓油，以避免孔口密封處的高速沖擊及排出閥表面損壞管閥。
活塞為差動活塞，并在開向氣體腔室的頂部側面上具有較大的表面積。活塞底部的表面積較小，其中所述活塞底部上的液壓流體在壓力下移動活塞并壓縮氣體。這會由活塞用于驅動沖錘的驅動行程對沖錘提供較大的能量輸入。
另外，環繞管閥的活塞由兩部分構成，使得在其沖錘驅動行程(朝著孔環)上，當氣體在壓力下驅動活塞時，活塞的一部分停在活塞套上的肩部上，同時較小活塞區段使閥位于以一低于作用于閥上的整個活塞的慣性力的慣性力來密封的孔環的第二側面上。
排出通道開向蓄能器，當沖錘在以撞擊工具沖擊到較硬物體上后彈回時，所述蓄能器將會吸收沖錘所造成的壓力峰值。
所述工具的殼體或本體設有環繞活塞套的環形充氣室，活塞在所述活塞套內移動，從而增加活塞所壓縮并用于驅動活塞以制動沖錘的氣體的體積，而無需增加殼體長度。


圖1A和1B合起來為本發明的沖擊工具的一個優選實施例的軸向橫截面，其中所示的本配置中的工具部件處于循環的“開始”狀態；圖2為放大的橫截面圖，顯示在沖擊工具上端處的正在運行的閥和能量活塞配置；圖3為沖擊循環開始后的閥下部以及活塞的放大的橫截面圖；圖4為閥的上端在活塞已完成一個氣體壓縮行程后的放大的橫截面圖；
圖5為與圖4相似的視圖，其中在驅動行程期間，所示的閥位于其上升位置處且活塞與閥相接合；圖6為閥端部的放大的橫截面圖，其中所述閥位于閥座上且上端使通道打開以供排出之用；圖7為閥在靠近圖6的位置時的進一步放大的截面圖；圖8為閥的放大截面圖，其中所述閥處于接近閥座過程中，以示出提供液壓緩沖的配置；圖9為閥上端的截面圖，其中所述閥接近于最大的向上運動而進入緩沖槽溝內，所述閥在所述槽溝處停止；圖10為與圖1A相似的部分截面圖，示出具有伸長上端的修改的沖錘；圖11為與圖2相似的本發明的沖擊工具上端的部分截面圖，并且示出用于指示的優選實施例；以及圖12為圖8中所示的閥的下端以及孔環的放大的部分橫截面圖。
具體實施例方式
圖1A和圖1B中的實施例示出沖擊工具20，所述沖擊工具包括具有縱向中心軸24的本體22，所述中心軸為操作軸且沖錘沿著所述中心軸傳送供沖擊工具用的沖擊。本體內限定出縱向通道26，并且所述通道具有不同直徑，尤其是在圖1A中所示的上端。本體22具有上部端蓋30，所述上部端蓋如將會說明者在本發明中形成蓄能室(accumulator chamber)。
端蓋30包括周邊環狀肩部31，其與端蓋形成整體并鄰近本體22的端面29。設有端蓋螺母32，其被以螺紋33旋至本體22上。端蓋螺母具有形成抵靠在端蓋30的肩部31上的肩部34的凸緣。密封件35用于密封端蓋30，從而將再次形成用于在操作期間緩沖壓力峰值的蓄能室46。
如圖所示，端蓋30用于提供用以使各內部部件保持在通道26內的適當位置處的軸向負載。上部的內部部件61、60、54以及70被連續裝載并抵靠在孔環80上，所述孔環依次抵靠在堆疊的內部套筒部件82、86以及88上，所述套筒部件被保持在殼體22之靠近其下端的內部上的環94所形成的肩部上。
排出口37通過端蓋30的側面，排出通道40被設置在端蓋內并向下引導至端蓋內的環形室42。端蓋內孔46為蓄能室并包含在壓力下充入的氣體，用以阻止蓄能器活塞48在孔46內密封滑動的運動。
蓄能器活塞48具有環繞其周邊的密封件50，并且所述蓄能器活塞將響應于其上端與其下端之間的不同壓力而沿著孔46滑動。通過在壓力下經由塞緊的開口52填充適當的氣體來提供腔室46內的壓力，且在圖3和圖4中所示的情況中，蓄能器活塞48位于其最下端的位置處。
端蓋30使閥導套(valve guide sleeve)54位于環形軸頸環(neck collar)56所形成的凹槽內的中心處。閥導套54也由密封件58密封。閥導套54依次具有與供排出閥本體60用的肩部相接合的環形肩部59，所述排出閥本體為位于閥導套端部處的插塞。如將會說明的，插塞或排出閥本體60通過罩蓋30相對于工具本體22保持靜止。排出閥本體60用作用于打開和關閉經由環形通道42連接到排出口37的排出通道的閥體。
工具本體22具有環形室62，所述環形室從端蓋30靠近軸頸環56的底部或內端部向下延伸至減小的孔區段64，所述孔區段的尺寸使圓柱形活塞導套66下端位于中心處。如圖所示，活塞導套66具有以第一較小直徑形成活塞室68的內孔區段以及形成大尺寸活塞室72的較大直徑的上部活塞導套區段70。活塞套66具有抵靠在上部閥導套54的下部肩部或凸緣76上的上端部74。因此，罩蓋30將軸向負載施加到活塞套66的頂部上。
活塞套66的下端還具有減小的端部78，所述端部具有與孔環80相接合的端面。
孔環80被支承在圓柱形套筒82的上端部上，所述圓柱形套筒為用于滑動安裝實心錘(solid hammer)84的套筒軸承。沖錘84在套筒軸承82內往復運動。套筒軸承82進而保持在通過圓柱形套筒隔離片(sleeve spacer)86在所述套筒軸承的上端部上支承孔環80的位置處。隔離片86支承套筒軸承82的下端，并進而支承在下端軸承88上，軸承88用于安裝沖錘84的下部較小直徑的端部85。
可以看出隔離片86從本體22的中心孔的內表面向內分隔以形成環形通道或腔室172，并從沖錘84的較小直徑端部85向外分隔。此空間構成沖錘部85與隔離片86之間的環形室89。較小直徑的沖錘部在沖錘上形成肩部90。通道89設有使液壓流體在壓力下作用于沖錘84的肩部90上的腔室，以提供用于在腔室89內存在液壓時朝著孔環80推動沖錘84的力。
下部套筒軸承88由密封件91密封以密封腔室89，并通過圓柱形工具架套筒92(圖1B)保持在適當的位置處。此工具架套筒92位于殼體22的孔內并以適當方式，如示意性地示出通過銷100，固定到外部殼體22，以將所述工具架套筒軸向地固定在殼體22的適當位置處。殼體22設有供堆疊的部件，壓力軸承(compression bearing)88、隔離片86、套筒軸承82、孔口80、活塞套66、閥導套54以及插塞60之用的反作用面，剛才所描述的這些部件通過罩蓋30和罩蓋螺母32保持在受壓狀態下。
工具架92具有內部工具軸承96，內部工具軸承96為可滑動安裝軋碎機(breaker)或撞擊工具(striking tool)98的套筒。撞擊工具98由十字銷100引導做軸向的滑動運動。銷100被固定到殼體22并延伸過殼體。銷100延伸穿過撞擊工具98內的槽縫102，以使撞擊工具在軸向上往復移動限定距離。當錘頭擊中所述工具并且殼體22上的任意施力使撞擊工具98沿著銷100向上移動時，槽縫102和銷100容許此限定的移動距離。
套筒軸承96、撞擊工具98以及銷100分別被插入殼體22中的鎖定支架92、軸承96以及撞擊工具98內。
在圖2的較大比例中，可以看出活塞套66環繞并支承安裝在所述活塞套的兩個具有不同直徑的孔內的兩部分活塞100。活塞110包括安裝在第一活塞室72內的大直徑環形第一活塞部112以及第二活塞室68內的相分離的較小直徑環形活塞部114。這些活塞部均為環孔或“環形(donuts)”并具有中心孔，管狀套閥116被安裝到所述中心孔內以進行相對的軸向滑動運動。套閥116為細長的開孔或中央套筒，其具有裝配在活塞部112和116內的該等孔內的下部117以及延伸進入閥導套54的孔內的具有較小外徑的上部124。下部117與較小直徑上部124之間的過渡部分形成作用如活塞反作用面的肩部119。同樣可以看出，根據所需可以使用各種適當的密封件118來相對于孔密封套閥116，其中所述套閥在導套54和活塞110內的所述孔內滑動。
套閥116的內孔123也被配置成在沿著其軸的所需位置處具有不同的內徑。套筒116的中間部120內有安裝在套閥外部上的環形槽溝內的外部卡環122，且該處的套閥壁較厚。如圖所示，套閥116滑入閥導套54內的上部124具有較薄壁部，并且部分124內的孔123的尺寸適配于環繞插塞或排出閥60的插塞端部126。
插塞端部126具有位于套閥116內的錐形表面，且還具有形成于插塞60上的肩部內的環形閥密封槽130，當套閥朝著槽溝130向上移動以封閉排出閥時，所述環形閥密封槽將會容置套閥116的適當形狀的端部132。所示端部132的尺寸小于構成套閥116的端部124的導套的尺寸。錐形表面133(圖7、圖8以及圖9)用于引導套閥116的排出閥端部132。
插塞60與閥導套54的內孔相比具有較小直徑，并且環繞插塞60形成環形通道134。插塞60還具有橫向通道136，所述橫向通道開向環形通道134并至插塞60內的向上的中央開孔，使得當閥處于圖2和圖6的“開始”位置并縮回而遠離槽溝130時，套閥116內部上的油經由通道134流過錐形插塞端126、插塞60的孔之外的橫孔136并進入套筒61的腔室135。腔室135具有開向腔室42和排出通道40的橫孔135A。腔室135還開向蓄能器活塞48的與腔室46內的受壓流體相對的下端。
蓄能器活塞48在端蓋30的加壓室46內滑動。通道136和腔室135內的油將會作用于蓄能器活塞48的下端，并且當壓力峰值很充分時，蓄能器活塞將會受到向上的施力以抑制這種峰值。正常的排出流動是從端蓋30內的通道40流出，然后經由排出口37流出。
套閥116的下端117在活塞部114的內孔中滑動，且從圖2、圖3、圖7以及圖8中可以看出，套閥116的下端具有細長的密封環140，所述密封環形成有面向上方的肩部142，所述肩部與下部活塞部114的下端144上相配合的肩部相接合。套閥上的密封環140具有加工成窄端部環146(圖7和圖8)的端面，所述窄端部環位于孔環80的第一或上側面上并裝配在孔環內。密封環140的端面具有從環146的外表面向外的圓柱形表面150。套閥116的窄環146的外周邊上有圓錐形或錐形密封表面152(見圖12)。密封表面152被制成用以密封孔環80的上側面上的內座密封表面區段154的內轉角，其中所述密封表面與圓柱形表面80A相連接。孔環的上表面封閉活塞區段114之下的腔室68的下端。
因為套閥116封閉孔口的開口并密封孔環，所以閥座安裝在用于閥116的孔環80上和閥環端部142上的階梯狀表面的配置可提供緩沖效應。
當套閥116被安裝在孔環80上且沖錘84已返回其在圖1A、圖2以及圖3中所示的上升位置或上部位置處時，其中所述位置為操作循環的開始位置，沖錘84的上端155形成具有減小的直徑的凸起部，所述凸起部裝配在套閥116的端部117的環146內。本體22內設有液壓配件或端口171。同樣可以看出，端口170也穿過鄰接并位于孔環80上的活塞套下區段。端口170開向活塞區段114下方的腔室168。當沖擊工具即將啟動時，環形通道172內存在在壓力下來自連接到端口171的來源或泵178以及閥177的流體，其中所述環形通道環繞位于隔離片86以及密封在本體22的內表面上的下部軸承88之上的沖錘的軸承套82。
隔離片86內具有通道或端口176(圖1A)，使得在壓力下從入口171提供的流體通過環形通道172和端口176，并且壓力將會作用于沖錘的肩部90上以迫使沖錘抵靠在孔環80上。肩部90面向密封的下部軸承88和軋碎工具。由于軸承88被密封在殼體22的內孔上，所以密封的下部軸承88設有壓力的反作用面。在壓力下工作的液壓流體保持從泵178穿過閥177。泵178被連接到液壓流體容器180。容器180容置來自連接到排出口37的線路的排出流體。
當套閥116被封閉且液壓閥177被打開或處于開啟狀態時，腔室172內存在受壓的流體。活塞110接著位于圖2中所示的位置處。包括大直徑活塞部112和較小直徑活塞部114的活塞110已被活塞室72以及壓縮氣體腔室62內的氣壓推到此位置處。套閥116將被安裝并密封到孔環80的第二或上側面上，并且因此由于已選定的套閥長度將會打開從套閥116的內部經由插塞60內的通道136而出的排出通道。錐形端126周圍的配合不是密封配合，因此油可以經由端部插塞60排出到腔室42內并經由排出配件37排出。
端口171處所存在的受壓液壓流體將迫使沖錘84向上抵靠在孔環上，并且端口170處的壓力將通過套筒66下端內的一對或更多端口169作用于小直徑活塞部114的底部側面。此受壓流體接著將會造成活塞110開始向上移動。活塞110移動到圖3中所示的位置，其中套閥116上的環122將會滑入活塞區段112內的槽溝182內。環122將保持在適當的位置處，并且槽溝182內的偏移或肩部將被放置成驅動環或驅動元件122和套閥116向上。套閥116保持抵靠在孔環80上，以在活塞110移動到圖3的位置處時通過肩部119上的氣壓作用封閉孔口。肩部144上的液壓也將使閥116下降。
只要穿過套閥116的中央孔或內孔123的排出通道開向排出口，腔室172和89內的液壓流體在壓力下迫使沖錘向上以密封孔口密封環80的第二或下側面。
同時，在活塞上升時，活塞室72以及儲氣室62內的氣體將被壓縮到較高水平。腔室62與穿過63所指示的通道的腔室72相連通。當套閥116向上移動時，閥端132將開始環繞密封插塞60的端部126的上部，并且端部132移動到圖9中所示的位置處。槽溝130內有油，并且最終的向上運動將油擠出槽溝130以為套閥提供緩沖效應。端部132進入槽溝130內并將停在孔口的密封開口的向上位置處。如圖4中所示，在套閥116的此向上位置處，始于套閥116內部的排出通道由于套閥116的內孔與錐塞126頂部的外表面之間的配合以及端部132進入槽溝130的配合而關閉。套閥116在此位置處停止進一步向上運動。
當閥套116通過環122驅動而被活塞110舉起時，下部密封環140通過環140之下的壓力上升到槽溝130內，當所述密封環移動到與孔環80的第一側面解除密封關系時，端部環140與位于孔環80的第一側面的孔口的孔上的閥之間打開一間隙。打開孔口80的孔80A將會打開供活塞較小直徑部114下方的腔室68內的液壓流體流過孔80A的通道。壓縮氣體在大直徑活塞部112上的壓力將迫使活塞朝著孔環80移動或撞擊，并且腔室168內的活塞下的液壓流體作用于沖錘84的頂部。液壓流體將在密封被破壞之后打開閥116。
腔室62和72內的壓縮氣體將以高速率加速活塞110，使得腔室168內的活塞所截留的使活塞開始上升的液壓流體將會加速通過孔環80的孔80A，其中所述孔環抵靠在套筒82所形成的腔室內的沖錘84頂部。一旦孔口的開口產生裂縫，沖錘84的凸起部155就會受到壓力，并且所述壓力經由孔157和157A發揮作用，且沖錘84加速遠離套閥116和孔環80，以便以強烈的沖擊撞擊沖擊工具98。沖錘的包括肩部153的整個區域包圍端部152，并且來自活塞的流體作用于整個區域。沖錘上部155被安裝并密封在孔環80的第二側面上的密封表面161上的圓錐形表面159所包圍，且一旦套閥116所形成的密封裂開，沖錘84就可以快速(瞬時)移動而遠離孔環80。
較小直徑活塞部114的下端處的肩部接著會隨著活塞向下移動而與套閥116上的環140相接合，并且套閥通過肩部119上的氣壓將開始向下移動。活塞區段114還迫使套閥朝著孔環80向下運動，以在閥環140的下側面上造成密封，從而密封孔環80的通道或孔80A。接著打開通過套閥116內部排出的通道。
當沖錘84擊中軋碎或撞擊工具98時，沖錘快速向上彈回，在沖錘端部155上以及套閥116內的液壓流體內造成壓力峰值。壓力峰值通過套閥116的內孔123來傳輸，并且因為套閥已向下移動到封閉孔環的第一側邊緣的位置處，所以套閥的內孔123朝著沖錘室并經過通道134和37至排出口。壓力峰值將作用于蓄能器活塞48，并且活塞48可以逆著腔室46內的氣壓移動并緩沖或調節壓力峰值。蓄能器活塞48使這種壓力峰值對沖錘的部件所造成的損壞的可能性降至最小。
如上所述，活塞110被制成兩個區段112和114，以便使活塞移動以在氣壓下驅動錘頭，較大直徑活塞部112將與活塞套的區段66所形成的肩部121相接合，并且圓柱形部分114可以分離開并減小朝著孔環80的方向上的慣性。當活塞在高壓氣體的影響下移動時，不得不在驅動行程結束時停止的活塞部114的慣性被減至最小，因此會減小套閥116抵靠孔環80所受到的磨損和震擊。活塞部112獨自停在肩部121上。
套閥116上的密封環140的下端環146具有圓柱形外表面147，圓柱形外表面147以密封方式裝配在孔環80的中央開口表面80A的直徑之內。密封環140上的較大直徑的圓柱形表面150(圖8和圖12)也在孔環80上的較大直徑的圓柱形內表面80D內滑動。表面80A和80D通過包括密封表面區段154的表面連接在一起。當表面150和147首先與表面80D和80A相接合時(圖12)，閥116的密封環140上的密封表面152與密封表面區段154相分隔。這意味著圖12中所示的空間中在孔環80的密封表面區段154與閥116的端部環146的密封表面152之間的152A處將會截留一些油。因為套閥116完全封閉孔口的孔，所以當表面152與表面154的轉角以及孔環80上所形成的表面80A相接合時，空間152A內所截留的油將被擠壓出環146的外部圓柱形表面，而這可以緩沖套閥116對某些位置的撞擊以及對孔環80的閥座154以及密封表面152的損壞。密封孔口還意味著輸入壓力可以使活塞減速并開始向上移動。
在圖10中，沖錘的改進形式具有伸長的上部，其被裝配在套閥116的內端部內，尤其是滑入套閥116的端部或環146內。
圖10中僅改變和沖錘有關的部分以及安裝用以供沖錘上端用的導件，而其它部分的符號與先前所顯示者相同。沖錘和整個沖擊工具的操作保持不變。
在圖10中，84A所示的沖錘具有伸長的上端部200，并具有與上端155相對應并裝配在套閥116的環146內的較窄上端155A。如前所述，閥套可滑動地裝配于活塞區段112和114內，并且孔環80與前述孔環具有相同構造。然而，圖10中所示并與為本發明前述形式的套筒軸承82相對應的套筒軸承82A在軸向上的長度不是那樣長，但所述套筒軸承可以如前所述來滑動支承沖錘84A的中央區段。導套202被放置在套筒軸承82A的上端處并具有支承在套筒軸承82A端部上的肩部204。套筒軸承82A的下端如之前有關套筒軸承82的說明受到支承。導套202具有用于支承孔環80的較窄的上邊緣部分206，并且導套202的內徑208在沖錘如前所述作往復運動時可滑動支承及引導沖錘的伸長的上部200。210處所示的端口設置成排出油以作用于沖錘上端，從而緩沖沖錘在閥打開時對沖錘上行程上的孔環80下側的沖擊。
在圖10中，入口171位于主外部殼體22的相對側面上，但是構造與前述構造相同，且操作也與本發明的前述形式相同。
在圖11中，示出已修改的排出口和沖擊吸收蓄能器構造，兩部分活塞的構造也略微作了改變。在圖11中，外部本體或殼體22實質上與前述殼體相同，同樣被安裝以供沖擊工具的孔環80、沖錘84以及下部區段之用。其等以相同方式來標號。本體22具有內孔，且僅部分示出支承孔環80的沖錘軸承82。所顯示的沖錘84位于孔環80下側面上的適當位置處。
活塞套250實質上與活塞套66的構造相同，但具有略微不同的外部結構并被本體22的內表面所密封，從而限定出中央的縱向室26。為本發明此形式的活塞套250的第一端部擱置在孔環80的上表面上，而活塞套的第二端部通過閥導套的肩部254來支承閥導套252。閥導套252引導管狀套閥256的上端部，所述管狀套閥以與本發明第一形式的管狀套閥116相同的方式運行。套閥256的構造被稍加修改，也將會更充分地加以說明。
閥導套252支承內肩部上的排出閥本體或擋塊260。排出閥本體260位于導套的內孔上并封閉閥導套的內孔。本體或擋塊260具有作用如閥的下表面，當該單元以前述的相同方式運行時，所述擋塊由套閥256來封閉并打開以供排出之用。
排出通道262環繞排出閥本體260而形成，并且適當的開口264被設置在排出閥本體260的中心孔265。中心孔265開向閥導套252上端內所形成的排出室266，并依次經由通道開向蓄壓管或套筒272內預先配置的孔或腔室270的下端，并由孔270內的氣壓推動而抵住擋塊。蓄能器活塞274被安裝在蓄能器套筒272的孔內。套筒272通過罩蓋272保持在適當的位置處。如前所述，罩蓋276以一上端部裝配在本體22的內孔26內，并且螺母278在抵靠在肩部表面的位置處來夾緊端蓋276以封閉本體的端部。排出閥本體260通過蓄能器套筒272所固持的隔離套261保持在適當的位置處。
兩區段活塞282包括具有上表面為環狀的部分286的上部或第一區段284，當活塞組件280在活塞套內向上移動時，所述上表面為環狀的部分將會與環繞管狀套閥256的卡環或驅動元件280相接合，以在操作期間提起閥套。
活塞套250形成兩個不同直徑，且上部或第一活塞室251A大于下部或第二活塞室251B。上部或第一活塞區段283位于第一室251A內并具有彈性墊片或鋼彈簧284，所述彈性墊片或鋼彈簧位于活塞套250內的肩部288上以在下行程中緩和活塞的沖擊。第二活塞區段290是在活塞套之構成活塞室251B的具有減小直徑的孔內滑動。就前述目的而言，活塞的兩個部分相分離。上部活塞區段的略微不同的結構用以使套閥256向上移動。
液壓泵或壓力源以及閥289被設置到入口處，所述入口在壓力下向活塞室251B提供液壓油。迫使活塞向上以壓縮活塞室251A和朝向活塞251A打開的腔室294內的氣體。該操作與前述操作相同，通過略微修改的排出路徑使用供蓄能器活塞274用的套筒272，而非具有直接安裝到端蓋上的一孔內的蓄能器活塞。
如前所述，蓄能器活塞274將逆著氣壓動作以減小隨著排出口打開所造成的沖擊負載。當管狀套閥256的上端遠離排出閥本體260移動時，將迫使套閥內部上的液壓油經由所示的排出通道排出。
可以看出蓄能器套筒272具有通向罩蓋276內的主排出通道的排出通道298。這些排出通道298可以為任何尺寸或結構。蓄能器活塞274被打開以接收沖錘回彈或其它原因所引起的壓力峰值所造成的任何壓力脈沖以吸收沖擊負載。
此外，如果需要，沖錘的上端部200可能被延長以提供較長的行程。提供用于減小管狀套閥兩端上的磨損或震擊的油墊的作用也保持不變。閥體260上的環形通道形狀的排出閥座容置套閥256的端部，并且將油擠壓出去以提供緩沖作用。同樣，孔環80和套閥256的下端成形為設有所截留的油墊。
在操作過程中，活塞280將升高以壓縮第一活塞室251A和氣體腔室294內的氣體，且隨著活塞上升，其會與驅動元件280相接合并使管狀套閥上升，從而使第一端部封閉排出口，而第二端部從孔環80向上移動。這會打開孔口密封，并且當氣體迫使活塞朝著孔環80移動時，液壓流體流過孔口的開口以驅動沖錘。第二活塞區段290的端部接著抵靠在套閥256上的密封環257的頂部肩部上，以迫使套閥至孔環上，從而形成孔口密封并打開排出口。
較大的壓縮氣體腔室62或294提供較大的氣體容量，以供驅動所述驅動行程上的活塞，因此壓力在沖錘驅動循環期間較少發生變化。較高的平均壓力可用于對活塞起作用，以驅動沖錘84抵靠在沖擊或軋碎工具98。由于兩部分活塞110或280因其在減速時會分離而在驅動沖錘84后會停止，所以所述兩部分活塞會使慣性降低，因此減小震擊閥的活塞質量。
腔室62或294內的氮氣在壓縮前保持在所需水平。通過個別的活塞來壓縮腔室62或294內的氣體期間使氣壓升高。用于驅動活塞的液壓可以由傳統的泵源擇定。沖錘可以被制成在每分鐘幾百個周期的范圍內循環。
本沖擊工具包括的特征為具有較大氣體量，當活塞位于其壓縮行程上時壓縮該氣體。這意味著循環期間的壓力以及用于驅動活塞并依次推動液壓油以快速移動沖錘的較高平均壓力較少發生變化。套活門裝置被制成使向上的移動停止在抵靠排出閥座的已知位置處，且依此方式，可以控制和限制閥鄰接孔環的下部或孔口密封端處的開口，從而減小活塞室所需之用于驅動沖錘的油的體積。
當閥位于孔環上時，用于使閥返回的較大緩沖面積有助于減小閥的磨損和沖擊負載。
通過使用兩行程活塞使活塞具有供氣壓之用的較大區域，從而使活塞上僅需要較少壓力即可使抵靠沖錘的較小活塞區段之下的下部腔室內的油加速。
兩件式活塞的下部獨立于上部而減速，使得當活塞封閉孔環上的閥時，套閥的下端受到較小慣性和震擊。因為活塞的第一較大區段擱置在各活塞套內的個別的肩部上，所以較大活塞區段的慣性力在活塞套內發揮作用，而非對各管狀套閥的下端起作用。
如果需要，尤其是活塞被制成單體式的情況下，肩部121或288上可以使用284所示的彈性彈簧或彈簧或者鋼彈簧。活塞區段114的下端內可以具有凹槽，并且當活塞區段與活塞套上的肩部142相接觸時可以截留一些油，從而同樣可造成緩沖效應。活塞的兩個直徑可以不同而成一定比例，并且通過使用相同量的受壓液壓油容許增加頻率。也可以降低氣壓并用相同量的液壓油代替更多的氣體。
活塞在其使管狀套閥向上升起之前的行程的改變將會改變氣體內所儲存的能量，且對已給定的油的流動而言，將改變工具的頻率。
盡管參考較佳實施例已說明了本發明，然而本領域普通技術人員將會認識到在不偏離本發明的精神和范圍的情況下可以做形式和細節上的變更。
權利要求
1.一種沖擊工具，包括本體，所述本體具有縱向軸、由所述本體的內表面所限定出的中央縱向通道、撞擊端以及封閉端；位于中央縱向通道內的環形孔環，所述孔環位于中央縱向通道的中間部分內并具有中央開口；具有與本體的內表面分隔開的外壁以形成環形通道的管閥，所述管閥具有中心孔以及第一端部，所述第一端部形成環繞孔口第一側面上的中央開口的孔口密封；活塞，所述活塞圍繞管閥形成滑動配合并位于孔環第一側面上的環形通道內，所述孔環封閉環形通道的一個端部；活塞套，所述活塞被安裝在所述活塞套內，所述活塞套被安裝在中央縱向通道內并與本體的內表面相分隔以形成環繞活塞套的環形氣體腔室和環繞管閥的活塞腔室；在本體的封閉端處封閉中央縱向通道的擋塊，所述擋塊具有中心孔，管閥的第二端部在所述中心孔內滑動，并且環形閥座位于封閉端處，所述管閥具有一長度，使得當管閥的第一端部與孔環相接合時，管閥的第二端部移動遠離環形閥座以使管閥的中心孔朝著排出口打開；以及從活塞套的活塞室的第一端部至環形氣體腔室的流通口，從而當通過活塞使管閥的第一端部移動遠離孔環以打開孔口密封來減輕活塞的第二相對端部上的液壓時，使活塞的第一端部在活塞室作用于活塞的第二相對端部的第二端部內的液壓下朝著擋塊的運動壓縮活塞室的第一端部以及環形氣體腔室內的氣體，以將驅動力施加到活塞的第一端部上。
2.根據權利要求1所述的沖擊工具，其中所述管閥具有與活塞相接合的驅動元件，并通過活塞朝著環形閥座移動，以便在液壓作用于活塞的第二相對端部以朝著擋塊將活塞移動一選定距離之后打開孔口密封。
3.根據權利要求1或2所述的沖擊工具，進一步包括沖錘，所述沖錘安裝在所述中央縱向通道內，以朝著或遠離孔環滑動移動，并且位于孔環遠離管閥的相對側面上，當沖錘位于上升位置處時，沖錘會密封孔環的一部分以從孔環的相對側面封閉中央開口，并且當氣壓朝著打開的孔口密封驅動活塞時，液壓流體迫使沖錘遠離孔環。
4.根據權利要求2所述的沖擊工具，其中所述管閥具有限定中心孔的環形壁，所述環形壁在安裝驅動元件的區域內具有增加的壁厚。
5.根據權利要求4所述的沖擊工具，其中管閥的外徑在鄰近驅動元件的所需位置處以及驅動元件朝向擋塊的側面上增加以提供一個表面，活塞室的第一端部內的氣壓作用于所述表面上，以朝著孔環移動管閥。
6.根據權利要求1所述的沖擊工具，其中位于殼體封閉端處用于管閥的環形閥座包括環形凹槽，當管閥移動遠離環形閥座以與孔環相接合時，所述環形凹槽內含有液壓油，并且其中當管閥位于環形凹槽內時，凹槽內的液壓油被擠壓出凹槽。
7.根據前述權利要求中任一項所述的沖擊工具，其中所述管閥的第一端部具有環形外肩部，所述環形外肩部面向活塞的第二相對端部并伸入活塞室的第二端部內，并且當活塞被氣壓的驅動力所驅動而移動管閥的第一端部以接合孔環而形成孔口密封時，肩部與活塞的第二相對端部相接合。
8.一種沖擊工具，包括本體，所述本體具有中央縱向通道并具有撞擊端以及封閉端；在所述中央縱向通道內往復運動的活塞，所述活塞具有第一端部和第二端部，活塞的第一端部朝著中央縱向通道內所形成的壓縮氣體腔室打開；位于中央縱向通道內的管閥，所述管閥安裝有沿著管閥滑動運動的活塞，而且管閥沿著中央縱向通道相對于本體移動；以及鄰近中央縱向通道的封閉端安裝的排出閥體，所述閥體上設有環形槽溝，管閥的一端部裝配在所述槽溝內，使得當管閥朝著環形槽溝移動時，從管閥內孔排出的液壓流體從環形槽溝擠出，從而可緩沖管閥朝著肩部的運動。
9.根據權利要求8所述的沖擊工具，其中所述中央縱向通道具有安裝于其內的活塞套，所述活塞套與管閥相比具有較大直徑，并且活塞在活塞套內于活塞套與管閥之間的活塞室內滑動，所述活塞套具有第一和第二部分，其中第一部分大于第二部分，并且所述活塞套滑動安裝活塞的面向閥體的第一部分，活塞的第二分離部安裝在活塞套的第二部分內并抵靠在活塞的第一部分上，活塞在活塞套內分別形成第一和第二活塞室，從而使引入活塞的第二部分之與活塞的第一部分相對的端部處所形成的第二活塞室內的液壓迫使活塞的兩個部分均朝著閥體移動。
10.根據權利要求8所述的沖擊工具，其中管閥具有向外延伸超過活塞的第二部分的與活塞第一部分相對的端部的第二端部以及位于管閥上的肩部表面，當所述活塞部分移動遠離閥體時，所述管閥與活塞的第二部分相接合。
11.根據權利要求10所述的沖擊工具，其中當管閥移動遠離閥體時，管閥的第二端部位于環形孔環的表面上，并且其中管閥的第二端部處的管閥外表面區段裝配在孔環的環形開口內，而且管閥的第二端部具有向外延伸的外表面，當外表面區段形成具有孔環的腔室以截留靠著孔環的流體，從而在管閥向外延伸的表面朝著孔環移動并與其相接合時提供緩沖墊之后，所述向外延伸的外表面將與位于孔環的表面上的外表面區段相連接。
12.根據權利要求9所述的沖擊工具，其中所述活塞套與本體的縱向通道的內表面分隔開，并被密封從而形成朝著活塞套的第一部分打開的氣體腔室部分。
13.一種沖擊工具，包括在本體的中央通道內往復運動的活塞，所述活塞在第一端部上的液壓下在中央通道內往復運動，以壓縮所述活塞第二端部處的腔室內的氣體；以及管閥，所述管閥相對于活塞移動到打開位置以減輕活塞第一端部上的液壓，從而使壓縮氣體驅動活塞，以迫使油穿過孔環來驅動工具并驅動閥以使其位于孔環的表面上，管閥具有配置成相對于孔環表面形成腔室的端面，以在閥位于閥座時截留到油，從而當閥安置成緩沖閥的端面與孔環表面的接觸時放出所截留的油。
全文摘要
一種具有可滑動的沖錘(82)的沖擊工具(20)，所述沖錘由腔室(26，89)內的壓力下的液壓油驅動。通過活塞(110，280)的與液壓油相對的側面上的壓縮氣體驅動的所述活塞(110，282)來對液壓油施加壓力。氣體腔室(62，72，251A，294)內的氣體被初始行程上的活塞(110，282)壓縮，并且具有保持氣體的大環形室(62，294)，使得活塞(110，282)的動力行程期間可以獲得較高的平均氣壓。當移動活塞(110，282)以壓縮氣體時，活塞使閥(116，256)上升，從而通過活塞(110，280)打開供液壓油移動的通道(134，135，136，262，264，265)，以作用于沖錘(82)來沖擊撞擊工具(98)。活塞(110，280)為兩部分(112，114，284，290)活塞，其用于降低閥(116，256)的最后關閉期間的慣性，從而當所述閥被關閉時可以減小閥(116，256)上的沖擊負載。閥(116，256)行程也受到控制以供有效操作。
文檔編號B25D9/12GK1894076SQ200480037961
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月16日 優先權日2003年12月19日
發明者杰克·B·奧托斯泰德, 克雷格·A·伯拉爾德 申請人:克拉克設備公司