振动产生装置 本发明涉及一种振动产生装置，其通过将高压流体交替导入振动产生活塞的两侧而产生振动。
通常，工程/建筑机械例如液压铲(挖掘机)用于挖掘土和沙子、平整地面、打桩等。根据需要，这些工作通过操作液压铲的转臂油缸、臂油缸和料斗油缸由料斗将土和沙子挖出，或将桩打入地面。如上所述当挖掘土和沙子时料斗会碰到大石头，如果给料斗高频振动提高挖掘力，就能够很容易地挖出大石头。这是从经验知道的事实。此外还知道，当进行平整地面、打桩或将料斗上的土和沙子震掉时，如果在短时间内给料斗振动，这些操作能够在短时间内顺利完成。
因此，正如JP-A-9-105140所披露的那样，为了改进可使用性，已经推荐用振动挖掘机料斗取代与料斗油缸的活塞杆的端部(倾斜连杆)连接的料斗连杆，根据需要用于在工作地点产生振动，以便振动挖掘机产生的振动传递到料斗。振动挖掘机包括一个块状箱子，其带有一对供给口用于供给高压流体，以及一个排放口用于排放低压流体；一个振动产生活塞，其可滑动安装于位于箱子内的油缸中；一个旋转阀，其通过一个供给通道和一个排放通道分别与供给口和排放口连接，并且还通过一对流体通道与振动产生活塞两侧的两个油缸室连接，并且旋转使供给通道与两侧的油缸室交替连通，以便将高压流体交替导入两个油缸室；以及一个流体马达，其安装在箱子内，并且通过一个高压通道和一个低压通道分别与其它供给通道和排放通道连接，并且由高压通道提供的高压流体驱动为旋转阀提供旋转力。一个用于控制供给到流体马达内的高压流体的流动速度的流速控制阀安装在臂干上。流速控制阀与主操作阀通过一个单一高压导管连接，流速控制阀与振动挖掘机的一对供给口通过一对(两个)高压导管连接，并且振动挖掘机的排放口与主操作阀通过一个单一低压导管连接。
然而，在上面描述地常用振动产生装置中，当料斗连杆被振动挖掘机代替时，振动挖掘机应当使用三个导管与流速控制阀和主操作阀连接。这种工作有些麻烦。此外，如上所述，主操作阀、流速控制阀和振动挖掘机必须使用四个导管彼此连接。还有，使用许多导管在导管连接部分可能产生泄漏，并且由于它们之间相互摩擦损坏导管。这样降低了振动产生装置的可靠性。
本发明的一个目的是提供一种振动产生装置，其结构简单、容易替换并且改进可靠性。
该目的通过这样一种振动产生装置能够达到，其包括：
一个块状箱子，块状箱子具有一个供给口用于供给高压流体，以及一个排放口用于低压流体从此处排出；一个振动产生活塞，其可滑动地安装在位于箱子内的油缸室中；一个安装在所述箱子内的旋转阀，其通过一个供给通道和一个排放通道分别与供给口和排放口连接，并且还通过一对流体通道与振动产生活塞的两个油缸室连接，旋转阀旋转使供给通道与两侧的油缸室交替连通，因此将高压流体交替地导入两个油缸；一个安装在所述箱子内的流体马达，其与一个供给中间通道和一个排放中间通道连接，供给中间通道和排放中间通道分别与供给通道和排放通道连通，流体马达被供给到供给中间通道的高压流体驱动，因此为旋转阀提供旋转力；以及一个位于箱子内的流速控制阀，其安装在供给中间通道上，流速控制阀控制供给到流体马达的高压流体的量。油缸室的中心轴线、旋转阀的阀元件的旋转轴线和流速控制阀的阀元件的中心轴线最好彼此相互平行，以便这些油缸室、旋转阀和流速控制阀以重叠的方式排列。
上面描述的振动产生装置用于工程/建筑机械，例如液压铲，尽管料斗连杆进行了替换，流速控制阀和流体马达仍然安装在振动产生装置的箱子内。因此，不需要用于连接流速控制阀和流体马达的高压导管，因此，振动产生装置上只提供两个流体供给/排放口，即，供给口和排放口。因此，振动产生装置与主操作阀只通过两个导管连接，所以，安装导管的工作能够变得简单。由于主操作阀和流速控制阀通过两个导管连接，使结构简单，流体泄漏以及由于导管相互之间摩擦导致的损坏能够阻止。此外，油缸室的中心轴线、旋转阀的阀元件的旋转轴线和流速控制阀的中心轴线制造成彼此相互平行，以便这些油缸室、旋转阀和流速控制阀以重叠的方式排列。这样使得整个振动产生装置紧凑。这样，振动产生装置能够在液压铲的倾斜连杆的宽度内被容纳，因此，能够避免装置由于与例如岩石碰撞而被损坏。
使用安装在液压铲上的振动产生装置，料斗易于振动，高压流体通过供给口供给到振动产生装置，并且还通过供给通道供给到流体马达、供给中间通道和流速控制阀。因此，流体马达运行以转动旋转阀，以便供给通道与两侧的油缸室交替连通。同时，由于高压流体通过供给通道供给到旋转阀，其被交替导入两个油缸室。因此，振动产生活塞在每一个油缸室中在短时间内沿轴向来回运动以产生振动，以便对料斗施加振动。在这种情况下，振动周期能够由流速控制阀通过控制供给到流体马达上的高压流体的流速来控制。顺便说一句，从油缸室和流体马达排放的低压流体通过流体通道、排放中间通道和位于低压侧的排放通道从排放口排放。
图1为用于液压铲的本发明的实施例的示意主视图
图2为振动产生装置的剖视主视图。
图3为沿图2中箭头Ⅰ-Ⅰ的剖面图。
图4为沿图2中箭头Ⅱ-Ⅱ的剖面图。
图5为沿图2中箭头Ⅲ-Ⅲ的剖面图。
图6为流速控制阀的局部剖开的主视图。
图7为沿图6中箭头Ⅳ-Ⅳ的剖面图。
现在参考附图，下面将给出本发明的实施例的解释。
在图1中，参考标号11表示工程/建筑机械例如液压铲(挖掘机)12的悬臂。悬臂11与液压铲12的移动架(没有示出)可摆动地连接；并且能够通过一个转臂油缸13在一个杆上垂直摆动。通过臂油缸14垂直摆动的臂15的杆与悬臂11的端部连接。用于挖掘土和沙子的料斗17通过一个销子16与臂15的端部连接。参考标号18表示一个料斗油缸，其头部与臂15的端部连接。可摆动地连接于臂15的端部的倾斜连杆20与料斗油缸18的活塞杆19连接。当进行正常工作时，例如挖掘土和沙子、平整地面、打桩等时，倾斜连杆20与料斗通过一个料斗连杆(没有示出)彼此连接。但是，当在短时间内给料斗17提供振动时，料斗连杆被振动产生装置21代替。
参考标号25和26分别表示安装在液压铲12的移动架上的流体泵和流体罐。流体泵25和流体罐26分别通过卸载通道28和排放通道29与安装在移动架上的多个主操作阀27连接。来自流体泵25提供到主操作阀27的受压液体(高压油)通过一个供给管供应到转臂油缸13、臂油缸14、料斗油缸18、振动产生装置21等，从而操纵转臂油缸和其它装置。从转臂油缸13和其它装置排放的低压流体通过排放管、主操作阀27和排放通道29回到罐26。在这种情况下，电磁阀32与主操作阀27连接，主操作阀27和振动产生装置21连接。通过打开电磁阀32，将操纵压力提供给主操作阀27a，从而打开主操作阀。
在图2、3和4中，振动产生装置21的油缸体的尾端与倾斜连杆20连接。在前-后方向延伸的油缸室36位于油缸体内。振动产生活塞37可滑动地安装在油缸室中。因此，油缸室36被分隔为前油缸室36a和后油缸室36b。参考标号38表示一个活塞杆，其尾端与振动产生活塞37连接并且沿轴向向后延伸。从活塞杆38的油缸体突出的前端与料斗17连接。
参考标号41是一个阀体，其固定在油缸体35的上表面。在阀体41的侧面安装着供给口42和排放口43，它们分别与供给管30和排放管31连接。高压流体通过供给管30供给到供给口42，回流的低压流体通过排放口43排放到排放管31。在阀体41内的前端，设置有一个与油缸室36平行延伸的腔孔44。在腔孔44内，固定安装着一个圆柱套筒46，其轴心孔与保持孔同轴。在阀体41内的尾端，设置有轴心孔47，其与轴心孔45同轴并且直径与轴心孔45相等。这些轴心孔45和47彼此连通形成阀孔48。套筒46有五个通道49a、49b、49c、49d和49e在轴向彼此间隔开。通道49a-49e中的每一个均有一个位于套筒46的外周并沿周向延伸的环状凹槽以及多个沿径向延伸到阀孔48的孔。通道49c和供给口42通过设置在阀体41上的供给通道50彼此连接。参考标号51和52表示在阀体41内沿纵向间隔设置的一对流体通道。前流体通道51分别将通道49a、49b与前油缸室36a连接，而后流体通道52部分将通道49d、49e和后油缸室36b连接。
参考标号55表示一个可旋转地安装在阀孔48内的一个阀元件。阀元件55的旋转轴线与油缸室36的中心轴线平行。在阀体55的边沿，与通道49c相对的位置，设置了一个圆环形供给槽56。高压流体通过供给通道50和通道49c供给到圆环形供给槽56。参考标号57和58表示多个以相等间距周向设置在阀体55的外周的供给凹形槽。供给凹形槽57从环状供给槽56沿轴向向前延伸到与通道49b相对的位置。供给凹形槽58从环状供给槽56沿轴向向后延伸到与通道49d相对的位置。供给凹形槽57和58在周向交替排列并且在周向彼此相距1/2间隔放置。因此，当阀体55旋转时，通道49b与供给凹形槽57，以及通道49d与供给凹形槽58彼此交替连接。相应地，在环状供给槽56内的高压流体通过供给凹形槽57和58交替导入到通道49b和49d。此外，供给到通道49b的高压流体通过流体通道51导入前油缸36a，而供给到通道49d的高压流体通过流体通道52导入后油缸36b。这样，高压流体供给到振动产生活塞37两侧的油缸室36a和36b时，振动产生活塞37在短时间内，在轴向来回往复运动，因此产生高频振动。
参考标号61表示环状排放槽，其设置在阀体55的外周并与轴心孔45和轴心孔47之间的边界相对。环状排放槽61通过一个设置在阀体41上的排放通道62与排放口43连接。参考标号63和64多个排放凹形槽，它们以相等间隔周向设置在阀体55的外周。排放凹形槽63从阀体55的前端沿轴向后延伸到与通道49a相对的位置，并且还通过设置在阀体55内的孔65与环状排放槽61连接。另一方面，排放凹形槽64从环状排放槽61沿轴向前延伸到与通道49e相对的位置。这些排放凹形槽63与供给凹形槽58设置在同样的周向位置，而凹形槽64与供给凹形槽57设置在同样的周向位置。因此，当高压流体通过供给凹形槽57、通道49a和流体通道51供给到前油缸室36a时，低压流体通过流体通道52、通道49e和排放凹形槽64排放到环状排放槽。另一方面，当高压流体通过供给凹形槽58、通道49d和流体通道52供给到后油缸室36b时，从前油缸室36a排放的低压流体通过流体通道51、通道49a、排放凹形槽63和孔65排放到环状排放槽61。总体来说，上述套筒46和阀元件55分别通过供给口42和排放口43与供给通道50和排放通道62连接，并且分别通过一对流体通道51和52与振动产生活塞37两侧的油缸室36a和36b连接。阀元件55旋转，使供给通道50与油缸36a和36b交替连通，使得旋转阀66能够将高压流体交替导入两个油缸36a和36b。顺便说一句，旋转阀的详细结构在例如JP-A-7-232132中进行了披露。
在图2、3、4和5中，参考标号70表示一个固定在阀体41侧面的侧面本体。在侧面本体70中，设置有流速控制阀71，其位置在轴向与油缸室36和旋转阀66重叠。流速控制阀71通过设置在阀体41和侧面本体70内的第一中间通道72和通道49c与供给通道50连接。在阀元件55的外周、环状排放槽61后面，设置有环状供给槽73。环状供给槽73通过设置在阀体41和侧面本体70内的第二中间通道74与流速控制阀71连接。
参考标号75表示一个安装在阀体41尾端的马达本体。在马达本体75内，设有一个在其内部周缘具有多个，在此为五个，内齿76的马达室77。在马达室77内，设置了一个在其外周具有多个外齿，在此为四个，比内齿少一个，的外轮79。参考标号80表示设置在阀体41的尾端并且周向分布的多个连接通道之一。连接通道80的前端向阀孔48开口，以便与环状排放槽61和环状供给槽73之间的阀元件55相对，同时，其尾端与马达室77连通。参考标号81和82表示多个供给和排放凹形槽，它们以相等间距周向设置在阀体55的外周。排放凹形槽81从环状排放槽61沿轴向向后延伸到与连接通道80相对的位置。供给凹形槽82从环状供给槽73沿轴向向前延伸到与连接通道80相对的位置。排放和供给凹形槽81和82在周向交替排列，并且相互以1/2间隔放置。因此，当阀体55旋转时，高压流体通过与供给凹形槽82连通的连接通道80供给到周向设置的马达室77。因此，外轮79通过供给的高压流体的驱动进行偏心旋转。随后，马达室77内的低压流体通过与排放凹形槽81连接的通道80排放到环状排放槽61内。
参考标号83表示一个连杆，其前端插入到一个设置在阀元件55尾端的安装孔(没有示出)内，并且可振动、可整体旋转地与阀元件连接。连杆83的尾端插入到位于外轮79上的齿孔84内，并且与孔84可振动地齿连接。因此，外轮的偏心旋转通过连杆83传递到阀元件55，以便阀元件55围绕旋转轴旋转。上述第一和第二中间通道72和74以及与环状供给槽73和供给凹形槽82连接的连接通道80构成了一个与供给通道50连接的供给中间通道85。与供给通道50连通的流速中间通道85安装在供给中间通道85上。总体来说，与排放凹形槽81连通的连接通道80构成了与排放通道62连通的排放中间通道86。此外，总体来说，马达室77和外轮79与供给中间通道85和排放中间通道81、73、86连接，并且构成了一个所谓轮型流体马达87，其通过由供给中间通道85供给的高压流体驱动，为旋转阀66的阀元件55提供旋转力。这种流体马达的详细结构在例如JP-A-119615中做了披露。
在图3、6和7中，流速控制阀71有一个圆柱形外部套筒90，在其内部设置有一个阀室89。阀室89的前端与第一中间通道72连通。在阀室89的中间部分，插入了一个可以沿外部套筒90的轴向移动的阀元件91。阀元件91的前端有多个，在此两个，裂缝沿轴向延伸。其中心轴线与阀元件55的旋转轴线相平行地延伸。参考标号93表示一个安装在阀室89前端的内部套筒。内部套筒93与外部套筒90固定的方式为，其通过一个弹簧94被抵压在外部套筒90的前端法兰90a上。在内部套筒93的尾端，阀元件91的尾端被可移动地插入。在这种情况下，裂缝92的一部分被内部套筒93阻塞抑制压力流体的通过。参考标号95表示一个拧在外部套筒95尾端的调整螺钉。调整螺钉95的前端与阀元件91啮合。因此，当旋转调整螺钉95改变螺钉位置时，阀元件91沿轴向运动，以便使阀元件与内部套筒93的重叠程度变化。因此，裂缝92的开口区域(压力流体的通过区域)可以调整。参考标号96表示一个设置在外部套筒90前端的通孔。通孔96从外部套筒90的内壁穿透到外壁，并且与上述第二中间通道74连通。外部套筒90、阀元件91、内部套筒93、弹簧94和调整螺钉95在供给中间通道85上安装成一个整体，并且构成流速控制阀71用于控制高压流体的流速。上述油缸室35、阀元件41、侧面本体70和马达本体75构成一个整体块状箱子97。在箱子97中，形成有油缸室36，并且还安装有旋转阀66、流速控制阀71和流体马达87。
参考标号100表示一个圆柱形阀元件，其可滑动地安装在外部套筒90与内部套筒93之间的缝隙中。阀元件100被插在阀元件100和前端法兰90a之间的弹簧102向后压，以便与弹簧94接触。参考标号104表示设置在内部套筒93的轴向中心部分的多个通孔之一。这些通孔104通常被阀元件100阻塞。当第二中间通道74内的流体压力压在阀元件100上通过驱动弹簧102而增加时，阀元件100向前移动、打开通孔104，以便第一中间通道72与第二中间通道74相互连通。上述缝隙101和通孔104作为一个整体在流速控制阀91的前面和后面构成了供给中间通道85，具体地说，构成了连接第一中间通道72和第二中间通道74的连接通道105。阀元件100和弹簧102作为一个整体安装在连接通道105上，并且当打开时构成单向阀106，其通过连接通道105使第二中间通道74内的流体回到第一中间通道。
下面将给出本发明的一个实施例操作的解释。
现在假设进行正常工作，即通过液压铲12挖掘土和沙子。在这种情况下，液压铲12的倾斜连杆20通过料斗连杆与料斗17连接，以便料斗油缸18的活塞杆19的运动通过料斗连杆传递到料斗17，从而摆动料斗17。当在工作地点，使用液压铲12挖掘大石头时，料斗连杆被拆除并且被振动产生装置21代替。在这种情况下，振动产生装置21通过导管与主操作阀27a连接。但是，正如上面描述的，流速控制阀71和流体电机87都安装在振动产生装置21的箱子97内，通常使用的连接流速控制阀与流体电机的高压导管不再需要。因此，在振动产生装置上只设置了供给口42和排放口43的两个供给/排放口。因此，振动产生装置21和液压铲12的主操作阀27a仅必须通过两个导管相互连接，即，通过供给导管30和排放导管31连接，因此简化了导管安装工作。此外，由于主操作阀27a和振动产生装置21通过两个导管30和31连接，振动产生装置的总体结构能够制造得简单。另外，由于它们相互之间的摩擦导致的流体泄漏和导管损坏能够被阻止，因此改进了振动产生装置的可靠性。此外，在振动产生装置21中，油缸室36的中心轴线、旋转阀66的阀元件的旋转轴线和流速控制阀71的阀元件91的中心轴线制造成相互平行，以便这些油缸室36、旋转阀66和流速控制阀以重叠的方式排列。因此，整个振动产生装置21能够制造得紧凑，以便其能够放置在液压铲12的倾斜连杆20内。因此，当使用这种液压铲进行深挖掘时，能够避免振动产生装置21碰到岩石和其它东西。
当使用安装在液压铲12上的振动产生装置21时，料斗17易于振动，主操作阀27a通过电磁阀32被打开，以便从流体泵25排放的高压流体通过排放通道28和供给通道30供给到振动产生装置21的供给口42。随后，高压流体通过供给通道50、第一中间通道72、流速控制阀71的阀室89、裂缝92、通孔96、第二中间通道74、环状供给槽73和与供给凹形槽82连通的连接通道80，供给到流体马达87的马达室77，从而使流体马达87的外轮偏心旋转。外轮79的旋转通过连杆83传递到旋转阀66的阀元件55，从而使阀元件55旋转。因此，供给通道50与流体通道51(和前油缸室36a)和流体通道52(和后油缸室36 b)交替连通。同时，高压流体也通过供给通道50供给到旋转阀66，以便当阀元件55旋转时，高压流体通过环状供给槽56和供给凹形槽57和58交替供给通道49b和49d。在这种情况下，供给到通道49b的高压流体通过流体通道51导入前油缸室36a，而供给到通道49d的高压流体通过流体通道52导入后油缸室36b。因此，高压流体在振动产生活塞37的两侧交替供给到油缸室36a和36b。相应地，油缸室36内的振动产生活塞37在短时间内沿轴向往复运动，产生高频振动。该振动通过活塞杆38传递到料斗17，从而使料斗17振动。
此外，由于随着阀元件55的旋转供给高压流体的连接通道80在圆周方向逐渐移动，当其在周向移动时，高压流体也供给到马达室77。因此，流体马达87的外轮79继续旋转。现在，由于振动产生活塞37的振动周期取决于流速控制阀71的裂缝92的开口面积，如果通过改变调整螺钉95的位置来调节开口面积，供给到流体马达87的高压流体流速便可得到控制，这样，就能够很容易地改变振动产生活塞的振动周期。从前油缸室36a和36b交替挤出的低压流体，通过流体通道51、通道49a、排放凹形槽63和孔65，或者通过流体通道52、通道49e和排放凹形槽64，排放到环状排放槽61，并且，随后通过排放通道62、排放口43、排放导管31和排放通道29回到罐26。从流体马达87的马达室77排放的低压流体通过与排放凹形槽81连通的连接通道80排放到环状排放槽61，并且随后以与上述相同的方式回到罐26。
在上面描述的实施例中，振动产生装置已经应用于液压铲。但是，按照本发明，振动产生装置可以应用于凿岩钻或类似的设备。此外，本发明的振动产生装置，可以一直安装在液压铲、凿岩钻或类似的设备上。即，本发明的振动产生装置可以作为液压铲、凿岩钻或类似的设备的一个元件安装，因此不用替换。
如上所述，本发明能够提供一种振动产生装置，其结构简单，能够容易替换并且能够改进可靠性。