冲击活塞技术领域
本发明方案涉及冲击活塞以及用于改变岩石凿钻机的分配器的状
态的方法。
背景技术
在岩石凿钻机中，控制边缘被用于将工作阶段变化或者状态变化
的时序与冲击活塞相对于缸体的位置耦合。这可以通过控制岩石凿钻
机的液压系统中的压力介质流的控制边缘实现。然而，为了提供在所
有情况下都能够保证岩石凿钻机的性能的足够的可靠性，岩石凿钻机
可能需要相当大的所谓前进。这意味着在冲击活塞的最优撞击点之前，
冲击活塞的控制边缘经过缸体或分配器的对应的控制边缘。这引起分
配器开始移动，这在实际撞击发生之前开始关闭与工作空间相连接的
压力通道。如果撞击点因为某些原因移动，那么当冲击活塞仍然向着
撞击点移动时，在某些点处，罐压(低压)可能甚至在工作空间中存
在。这在工作空间中引起气穴，从而导致侵蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的方法以及用于实施该方法的冲击
活塞。该方案的目的通过一种方法和一种冲击活塞来实现，它们以在
独立权利要求中所述的为特征。本发明的一些实施例在从属权利要求
中公开。
该方案基于以这样的方式形成冲击活塞的控制边缘的构思：在冲
击活塞的实际控制边缘经过导向缸体或者分配器上所设置的对应的控
制边缘之前，压力介质可以流经设置在冲击活塞的控制边缘上的凹口。
该方案的一些优点结合详细描述进行讨论。
附图说明
下面将参照附图通过一些实施例更详细地描述该方案，其中
图1示出了岩石凿钻机的一部分；
图2示意性示出了岩石凿钻机的一部分；
图3示意性示出了岩石凿钻机的一部分；
图4a、4b、4c和4d示意性示出了冲击活塞的细节；以及
图5示意性示出了用于改变岩石凿钻机的分配器状态的方法。
这些附图的目的在于说明性的，并且附图未按比例示出。
具体实施方式
图1示出了岩石凿钻机的一部分。岩石凿钻机2的该部分仅作为
示例示出，并且包括本文所述的冲击活塞1的岩石凿钻机2的构造，
可以根据所讨论的实施例而变化。岩石凿钻机2可以包括导向缸体3、
套筒型分配器4以及压力介质(未示出)。冲击活塞1受压力介质的压
力影响而移动，并且受压力介质影响的冲击活塞的工作区域相对于导
向缸体3在撞击方向A上对工具产生撞击。在本说明书中，导向缸体
3可以包括设置在岩石凿钻机2的框架内的缸体，冲击活塞1被设置为
在其中移动。导向缸体3可包括与岩石凿钻机2的框架分离并且被设
置在框架内的缸体结构，或可将导向缸体3至少部分地形成为岩石凿
钻机框架本身的一部分。
在撞击之后，冲击活塞1返回到其相对于导向缸体3的后部位置，
在与撞击方向相反的返回方向B上移动。因此，方向A和B基本上平
行于导向缸体3的纵向，其也基本上平行于导向缸体3的轴向。然后，
岩石凿钻机的新工作循环可以开始。分配器4可包括控制形成在冲击
活塞1和导向缸体3之间的不同空间以及岩石凿钻机2的液压系统的
其它部件之间的压力介质的流动的通道，以控制冲击活塞的工作循环，
因而控制岩石凿钻机2。
分配器4可相对于导向缸体3至少从第一状态移动到第二状态，
由此压力介质的流动以及因此冲击活塞1的工作循环以及岩石凿钻机2
可以被控制。更特别地，冲击活塞1可包括控制边缘，该控制边缘被
构造用以随着冲击活塞在撞击方向上相对于导向缸体移动，在平行于
冲击活塞1轴向的方向上引起分配器的位置变化。根据一种实施例，
在第一状态下，在岩石凿钻机2液压系统的高压空间和工作空间之间
可将连接断开；并且在第二状态下，在工作空间和罐之间可将连接断
开。
控制边缘可以为设置在岩石凿钻机2的移动和/或固定部件上的
任何边缘、表面或类似物，当使冲击活塞相对于导向缸体3在撞击方
向A上或者在返回方向B上移动的时候，该部件可以改变压力介质的
流动，因而影响分配器4的状态变化。分配器4的状态变化可以例如
通过打开和关闭连接导管和/或通道来实现，这些导管和/或通道连
接通过导向缸体3和冲击活塞1的几何形状形成在导向缸体3和冲击
活塞1之间的空间、岩石凿钻机2的液压系统的其它高压和低压空间
以及分配器4的工作区域。换句话说，控制边缘可被用于将压力介质
的流动和冲击活塞1相对于导向缸体3的运动机械耦合，因此对压力
介质的流动中的时序变化提供机械控制，因而，对岩石凿钻机工作循
环阶段(诸如分配器4的状态变化)中的变化提供机械控制。这种岩
石凿钻机2的工作原理对于本领域技术人员来说是已知的，因此在此
不进行更详细地解释。
图2示意性地示出了岩石凿钻机2一部分的示例，其中冲击活塞
1的控制边缘5包括设置在控制边缘外周7上的凹口6。在图2的实施
例中，冲击活塞1的控制边缘5可以包括冲击活塞1的前凸缘10的后
边缘。凹口6可以是切口或者与大体上尖锐并且连续的柱体状控制边
缘5不同的另一种类型的形式。设置有凹口6的控制边缘5可以被设
置用以在冲击活塞1的控制边缘5经过设置在分配器4或者导向缸体3
上的对应的第二控制边缘8之前，引起分配器4的状态变化的开始。
这可以通过凹口6打开在冲击活塞1的轴向上投影的横截面区域而达
到，换句话说，在平行于撞击方向A的方向上，从而允许压力介质在
轴向上从导向缸体3和冲击活塞1之间的空间流动到分配器工作区域，
引起分配器相对于导向缸体3移动，因而改变分配器4的状态。与不
具有凹口的常规方案相比，这使得分配器4在平行于冲击活塞1的轴
向的方向上能够实现平稳的状态变化。
根据一种实施例，凹口6可以被设置用以打开在冲击活塞1的轴
向上投影的横截面区域，这个区域等于或者大于分配器横截面工作区
域的1/50，从而在冲击活塞的控制边缘5经过设置在分配器4或者导
向缸体3上的对应的第二控制边缘8之前，引起分配器的状态变化的
开始。根据一种实施例，最迟在冲击活塞1的控制边缘5经过设置在
分配器或者导向缸体上的对应的控制边缘8之前0.5mm，通过凹口将
这种投影的横截面区域打开。
根据另一个实施例，凹口6可以具有在冲击活塞1的基本上平行
于撞击方向A的纵向上延伸的长度，该长度距离控制边缘5长于或者
等于0.5mm。在冲击活塞1的轴向上投影的横截面区域中的足够大的
凹口可以增强分配器4的平稳的状态变化，并减少与常规方案相关的
问题诸如气穴。另一方面，它也能够提供进一步远离冲击活塞1的工
具端的控制边缘5，因此使得分配器4能够随后将其状态例如从第一状
态更慢地或更平稳地改变为第二状态。如果没有凹口，而是与常规制
造相关的倒圆或倒角，则在控制边缘5经过第二控制边缘8之前，倒
圆或倒角提供的横截面区域是不够大的，以致不能为待影响的分配器4
状态变化提供足够的压力介质流动。
在实施例中，冲击活塞1的形状是这样的，即：控制边缘5在冲
击活塞1的径向上不包括平坦表面部分，控制边缘可以被认为包括冲
击活塞1距离控制边缘5的外周7最远的位置，且包括这样的位置中
离凹口6最近的位置。因此，控制边缘5可以被认为包括冲击活塞1
的第一位置，其在冲击活塞1和设置在分配器4或导向缸体3上的第
二控制边缘8之间提供了在冲击活塞1的轴向上投影的最大横截面区
域，也就是当冲击活塞1在撞击方向A上移动，凹口6经过第二控制
边缘8时，对于压力介质流动可用的横截面区域。
根据实施例，控制边缘5可包括一个凹口6。根据实施例，凹口6
可以沿着控制边缘5的整个外周7延伸。根据另一个实施例，凹口可
以仅仅沿着控制边缘5的外周7的一部分延伸。根据又一个实施例，
控制边缘5可包括两个或更多个沿着控制边缘5的外周7的至少一部
分延伸的这样的凹口6。图2和/或图3的实施例可包括一个、两个、
三个或者更多个这样的凹口6。凹口6可以是沿着控制边缘5的外周7
等间距的，或者根据实施例以一些其它的方式布置。在实施例中，凹
口(多个)6仅仅沿着外周的一部分延伸，凹口6优选地具有在冲击活
塞1的基本上平行于撞击方向A的纵向上延伸的长度，该长度距离控
制边缘5长于或等于2mm。
凹口6的几何形状可以根据实施例变化。凹口6可以包括比如，
如图3中的槽、如图4a中的倒圆或如图4b中的倒角，并且其能够沿
着冲击活塞1的控制边缘5的外周7的至少一部分延伸。凹口6的几
何形状可以是尖锐的，凹口6的横截面轮廓可以例如是矩形或者三角
形，可以是圆化形的，例如横截面是圆的或者椭圆的，或者是组合，
例如横截面是U形的，只要这一个或更多个凹口6在冲击活塞1的轴
向上投影的组合横截面区域可以允许足够量的压力介质流经凹口6，以
通过使分配器4在平行于冲击活塞1的轴向的方向上移动而引起分配
器4状态变化的开始。在图2的实施例中，分配器4可然后在返回方
向B上被移动。在另一个实施例中，分配器4可然后在撞击方向A上
被移动。
根据实施例，该至少一个凹口6或者两个或更多个凹口6可以以
这样的方式形成：在轴向上投影的横截面区域随着冲击活塞1在撞击
方向A上相对于导向缸体3移动而逐渐扩大。这可以例如通过以这样
的方式形成每一个凹口6而实现，即：在凹口的最接近冲击活塞1工
具侧端的端部处的凹口的横截面区域比在凹口6的控制边缘5端处的
凹口的横截面区域小。这样可以提供逐渐增加的流经凹口的压力介质，
因此使得凹口6为压力介质逐渐打开。这可以提供分配器4的更为平
稳的状态变化。
图4a和4b示出了一些凹口6，这些凹口被示意性地示出在冲击活
塞1一侧上的横截面中。图4c和4d示出了在冲击活塞1中的其它凹
口，它们被示意性地示出在控制边缘5上向着冲击活塞1的工具侧端
的横截面中。图4c示出了具有两个凹口6的实施例。图4d示出了包
括凹口6的冲击活塞1的细节。在第二控制边缘8经过图4d所示的横
截面位置时，凹口6可以打开在冲击活塞1的轴向上投影的横截面区
域12，如图4d中的虚线所示。凹口6的几何形状在不同实施例中可以
变化。而且，凹口6可以打开的在冲击活塞的轴向上投影的横截面区
域12可以沿着凹口6的长度而变化。
根据一种实施例，冲击活塞1的控制边缘5以这样的方式被设置，
相对于设置在分配器4或导向缸体3上的对应的控制边缘8的零前进
可以被设置在撞击点上，换句话说，被设置在撞击发生时刻冲击活塞1
相对于导向缸体3的位置处。
图5示意性地示出了改变岩石凿钻机2的分配器4的状态的方法。
岩石凿钻机可以包括导向缸体3、套筒型分配器4、冲击活塞1以及压
力介质。冲击活塞1可包括根据本说明书中描述的实施例的冲击活塞1，
或者实施例的特征的组合。
根据图5的方法可包括，在冲击活塞1相对于导向缸体3在撞击
方向A上移动期间，通过设置在冲击活塞1上的控制边缘5引起501
分配器状态变化的开始。该方法也包括，在冲击活塞1的控制边缘5
已经经过设置在分配器或者导向缸体上的对应的控制边缘之前，通过
设置在控制边缘5的外周7上的至少一个凹口，打开502形成在活塞
凸缘10、11之间的空间9和高压空间之间的连接。
根据一种实施例，凹口6可以打开在冲击活塞1的轴向上投影的
横截面区域，该区域等于或者大于分配器横截面工作区域的1/50，在
冲击活塞1的控制边缘5经过设置在分配器4或者导向缸体3上的对
应的控制边缘8之前，打开该区域引起分配器4的状态变化的开始。
根据一种实施例，在冲击活塞的撞击点处，压力介质可以被引导
通过设置在冲击活塞的控制边缘上的至少一个凹口，以在平行于冲击
活塞1的轴向的方向上改变分配器的状态。
根据一种实施例，该方法可进一步包括，在岩石凿钻机2工作循
环的撞击阶段的第一阶段中，引导压力介质通过设置在冲击活塞1的
控制边缘5上的至少一个凹口6，以在平行于冲击活塞1的轴向的方向
上改变分配器4的状态。然后，该方法可以进一步包括，在岩石凿钻
机2的工作循环的撞击阶段的第二阶段中，引导压力介质以这样的方
式经过整个控制边缘，即：使得在平行于冲击活塞1的轴向的方向上
改变分配器4的位置，所述第二阶段跟在所述第一阶段之后。
对本领域技术人员来说显而易见的是，随着技术进步，发明构思
可以各种方式被实施。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以
在本发明的范围中变化。