用于破碎锤的工具、破碎锤及其用途
【专利摘要】本发明涉及用于破碎锤的工具、破碎锤及破碎锤的用途。所述破碎锤包括撞击装置（5），所述撞击装置（5）的撞击活塞（9）向所述工具（6）提供冲击，用来破碎岩石。所述工具的冲击表面（13）包括具有曲率半径（R）和在所述工具的纵向轴线（18）上的中心轴线（K）的弯曲形式表面（23）。所述中心轴线的方向横向于穿过工作机（2）的吊杆（3）的纵向轴线（C）的平面。
【专利说明】用于破碎锤的工具、破碎锤及其用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及在破碎锤中使用的工具。该工具具有冲击表面，可利用破碎锤的撞击装置在冲击表面上提供冲击脉冲。在工具的相对端，存在有在冲击作用下穿透岩石并破碎岩石的尖端。此外，工具具有用于紧固到破碎锤的紧固表面。
[0002]本发明还涉及破碎锤及其用途。本发明的领域在本专利申请的独立权利要求的前序部分中更详细地说明。
【背景技术】
[0003]当意图破碎岩石、混凝土或某些其它较硬材料时，例如，破碎锤通常用作开凿机或其它工作机中的附接装置。破碎锤具有撞击装置，利用该撞击装置，可向紧固到破碎锤的工具提供冲击，并且该工具将冲击脉冲传输到待破碎的岩石。撞击装置具有实现往复运动并击打工具顶端的冲击表面的撞击活塞。在利用撞击活塞提供冲击的同时，工具压紧待破碎的材料，且工具在冲击和压紧的作用下穿入待破碎的材料并破碎材料。通常，在破碎巨石和地壳时，破碎锤以直立位置使用。破碎锤的工具由轴承衬套支撑到破碎锤的本体。轴承衬套在使用中磨损，这样的结果是，随着时间推移，在撞击活塞和工具之间形成角度误差。这种角度误差的结果是，撞击活塞和工具的冲击表面可能在撞击操作期间破坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供用于破碎锤的新颖且改进的工具、破碎锤及其用途。
[0005]本发明的工具的特征在于，工具的冲击表面包括至少一个弯曲形式表面，该弯曲形式表面仅在一个平面上具有曲率，从而其不同于球形表面。
[0006]本发明的破碎锤的特征在于，工具的冲击表面包括至少一个弯曲形式表面，该弯曲形式表面仅在一个平面上具有曲率，从而其不同于球形表面。
[0007]本发明的用途的特征在于，使用破碎锤开凿岩洞；在水平位置使用破碎锤；以及利用破碎锤的撞击活塞向工具上的弯曲冲击表面提供冲击。
[0008]构思在于:工具的冲击表面具有能够接收来自撞击活塞的冲击的一个或多个弯曲形式表面。此外，形式表面的曲率仅在一个平面上。因此，形式表面具有例如不同于球形形式表面的定向曲率。
[0009]一个优点是:由于工具的弯曲形式表面，撞击活塞的冲击表面的强度在所谓的倾斜冲击被朝向工具引导的情形中能够得到明显提高。弯曲形状防止在撞击活塞和工具的冲击表面之间形成边缘接触。工具的冲击表面的弯曲形状允许冲击表面之间更大的接触表面积，由此被引导到它们的应变可在不需要限制冲击能量的情况下得到控制，从而提高强度。当平面表面抵靠着这种形式表面布置时，在定向弯曲形式表面和平面表面之间建立了线性接触，而在多个平面上弯曲的形式表面比如球形表面和平面表面之间形成的是点形式接触。因此，很显然，利用具有定向曲率的形式表面，在冲击部件之间获得了较大的接触表面积，这自然地提高冲击表面的强度。此外，弯曲形式表面允许在使用期间在撞击活塞的纵向轴线和工具的纵向轴线之间形成角度误差，由此破碎锤的使用寿命可以很长且其可靠性好。工具的弯曲冲击表面保护撞击活塞的冲击表面且在某种意义上说可以为了撞击活塞而牺牲自身。工具的冲击表面的缓慢变形不会造成明显缺点，因为由于工具的尖端部分的磨损，工具需要比撞击活塞更经常更换。
[0010]实施方式的构思在于:工具的冲击表面制成弯曲的，使得其基本上为圆柱形段的形式。弯曲表面的中心轴线可以在工具的中心线上。曲率半径的大小限定冲击表面的曲率。圆柱形段仅在一个平面上弯曲，如此其不同于在多个平面上弯曲的球形形式。
[0011]实施方式的构思在于:冲击表面的圆柱形形式形状的曲率半径大于工具的长度。圆柱形段的曲率则较小。由于小的曲率，引导到冲击表面的应力可维持在合理的水平。
[0012]实施方式的构思在于:工具的端部之间的轴部的外表面具有位于在距冲击表面一段距离处的工具的一端的那段上的至少一个紧固凹部。紧固凹部包括在工具轴向方向具有长度的平面表面。工具的冲击表面的圆柱形段的中心轴线的方向平行于所述平面表面。紧固表面限定工具相对于破碎锤的本体的位置。
[0013]实施方式的构思在于:定向弯曲形式表面具有两个或更多个曲率半径。
[0014]实施方式的构思在于:定向弯曲形式表面具有平滑地相互连接的多个不同曲率，由此曲率可以是由函数限定的表面。
[0015]实施方式的构思在于:工具的冲击表面具有在其最外轴向段上的平面表面。该平面表面垂直于工具的纵向轴线。冲击表面的最外边缘和所述平面表面之间的那段具有弯曲形式表面。相比冲击表面的总表面积，平面表面的尺寸可以较小。而且，冲击表面的最外边缘的那段可以具有斜角，据此，如从工具的边缘看到的那样，冲击表面包括斜角、一个或多个弯曲段和平面表面。
[0016]实施方式的构思在于:工具的冲击表面的最外边缘具有斜角。该斜角可用作引导工具顶端和使工具顶端定中心的表面。
[0017]实施方式的构思在于:撞击装置是液压的。
[0018]实施方式的构思在于:撞击装置是电动的。
[0019]实施方式的构思在于:撞击活塞的冲击端具有球形形式表面。
[0020]实施方式的构思在于:在工具的纵向轴线和撞击活塞的纵向轴线之间，允许在通过吊杆的纵向方向延伸的垂直平面的方向上比在其它方向上大的角度误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]某些实施方式将在附图更详细地说明，在附图中:
[0022]图1是装备有破碎锤的开凿机的示意图，
[0023]图2是岩洞和使用破碎锤开凿岩洞的不意图，
[0024]图3是破碎锤的结构的示意性横截面图，
[0025]图4是在开凿隧道中的工具、撞击活塞和吊杆的相对定位的示意性侧视图，
[0026]图5是在工具和撞击活塞的纵向轴线之间存在角度误差的情形的示意性侧视图，
[0027]图6是隧道工具的冲击端的示意性侧视图，
[0028]图7是工具的示意性侧视图，以及
[0029]图8是从方向G看到的图7工具的示意图，[0030]图9是工具的冲击表面具有球形弯曲形式表面的实施方式的示意性侧视图，并进一步示出对接触表面积的影响，
[0031]图10是工具的冲击表面具有定向弯曲形式表面的实施方式的示意性侧视图，并进一步示出对接触表面积的影响，
[0032]图1la是工具的冲击表面具有在其中心轴线上的平面表面且弯曲表面处在平面表面和边缘之间的实施方式的示意性侧视图，
[0033]图1lb是从撞击活塞的方向看到的图1la的工具的示意图，
[0034]图12是在工具的冲击表面上的弯曲形式表面包括多个不同曲率的另一实施方式的示意图，
[0035]图13是显示本申请中公开的某些特征和构思的简图。
[0036]在附图中，某些实施方式为了清楚起见以简化方式显示。在附图中相同参数数字表示相同部件。
【具体实施方式】
[0037]在图1中，破碎锤I布置在开凿机2的吊杆3的自由端。破碎锤I借助于吊杆3压紧待破碎的材料4并且同时利用锤上的撞击装置5对连接到破碎锤I的工具6产生冲击，工具6将冲击脉冲传输到待破碎的材料。代替开凿机2，破碎锤I可布置在任何可移动的基础机器上。图1显示了破碎锤I的常规用途，其中破碎锤I基本上在直立位置。该图还显示吊杆3的纵向方向C。
[0038]图2显示了为岩石洞的隧道7，当岩石为较软岩石时，可借助于破碎锤I在岩石中开凿岩洞。在该类型的开凿中，破碎锤I主要地水平地定位，如图所示的那样。开凿以这样的方式前进，即:使得利用破碎锤1，岩石从隧道端部7a分离。然后，隧道的顶部7b和岩壁7c被准备且最终也可以通过例如浇筑混凝土来加固它们。为了开凿，吊杆3需要是能够转动的，以使破碎锤I是水平的，且如果需要，也是倾斜地向上和向下的。破碎锤I利用连接部件8紧固到吊杆3。在该图中，虚线标记了破碎锤I的撞击装置5和属于撞击装置5的撞击活塞9。
[0039]图3显示了破碎锤I的结构。破碎锤I包括具有顶端IOa和底端IOb的伸长本体10。工具6布置在本体的底端。本体10可自身形成保护破碎锤I的壳体，或者可替代地是，可以在本体10周围布置保护壳体。可在本体10中形成用于撞击装置5的空间，该撞击装置5具有在冲击方向A和返回方向B上可移动的撞击活塞9。而且，例如，可在撞击活塞9周围形成具有液压压力的压力空间。撞击活塞9可具有可供压力空间中的液压压力作用的多个台肩或其它表面。而且，图3显示了可布置到破碎锤I的结构或者可为分离的外部部件的控制阀11。利用控制阀11，液压压力可被引导用以作用于撞击活塞9的一个或多个台肩上以及相应地远离台肩。当使撞击活塞9在冲击方向A移动时，在其前端的冲击表面12击打在工具6的后端的冲击表面13。在冲击之后，控制阀11引导撞击活塞9在返回方向B上移动，且此后，只要压力介质被供给到破碎锤1，则工作循环继续。然而，可能的是，与图示不同，撞击装置5被电气地操作。
[0040]图3还显示了破碎锤I的底端IOb的结构的实施方式。工具6可借助于轴承衬套14被支撑到本体10。工具6和轴承衬套14可借助于保持销15等而锁定到本体的底端10b。此外，工具6的紧固构件16可包括在工具6的轴部上的紧固表面17，其允许工具6在轴线方向上移动预定距离。与图3不同，紧固构件16可以布置在工具6的两侧。紧固构件16在轴向方向上将工具6紧固到本体10。此外，紧固构件16防止工具6围绕其纵向轴线18旋转，从而紧固构件16限定工具6的位置。与图3不同，可以使用两个轴承衬套，即，底部轴承和顶部轴承，而不是一个轴承衬套14。这通过图3中的虚线19示出。而且，图3显示了在工具6的顶端处可以具有斜角20或相应的圆锥形表面，且在轴承衬套14或顶部轴承的顶部可以具有相应的圆锥形控制表面21，从而工具6的顶端指向预定的冲击位置。
[0041]图4以高度简化方式并通过使用放大比例显示了使用破碎锤I开凿隧道。于是，破碎锤I主要水平地使用，这是因为开凿在隧道线的方向上前进且使用破碎锤I从端部7a、顶部7b和岩壁分离岩石。破碎锤的工具6由此也是水平的，据此其轴承不均匀地磨损。在开凿期间，吊杆3在上下方向D上移动，这导致作用于工具6的横向载荷，该横向载荷使得工具的轴承磨损。通常，操作者也利用工具6劈开和扭转正破碎的岩石，这使得轴承磨损。重力也影响轴承的定向磨损。因要冲击脉冲从撞击活塞9传输到工具6将对冲击表面12和13造成尽可能小的载荷，所以目的是将撞击活塞的纵向轴线22和工具的纵向轴线18布置成平行。然而，由于制造公差和磨损，纵向轴线18、22很少完全平行，这可能对冲击表面12、13造成重载荷。所谓的边缘接触可能导致撞击活塞9的冲击端的变形，且甚至造成部件从冲击表面12的边缘分离。破坏的撞击活塞9可能是一个安全风险，且其甚至可能使撞击活塞卡住并阻止破碎锤I的正常操作。一个困难是检测撞击活塞9中的破坏是难的，这是因为撞击活塞9的端部在本体内是不可见的。另一困难是更换撞击活塞9需要拆开破碎锤I的结构，而且在维修工作的持续期间停止开凿。
[0042]图5以高度简化的方式示出工具的纵向轴线18和撞击活塞的纵向轴线22不在同一线上而是在它们之间存在角度误差M的情形。该角度误差M可能是由于轴承衬套14a、14b和工具6之间的所设计的使用间隙,并且进一步是由于在使用中轴承衬套14a、14b的磨损。通常，前轴承14a在其底部边缘处磨损，且后轴承14b在其顶部边缘处磨损，在该情形中，工具6可关于轴承转动。为了补偿角度误差M的不利影响，在工具6的冲击表面13上形成圆柱形段形状的弯曲形式表面。由于这种圆柱形形式的表面，可以避免撞击活塞9的冲击表面12的边缘接触以及由此引起的载荷。冲击表面12和13之间的接触表面积此刻可以更大。撞击活塞9的冲击表面12可以是平面或略微球形。
[0043]图6显示了工具6的冲击端的细节。冲击表面13具有弯曲圆柱形形式表面23，其具有限定形式表面23的曲率的曲率半径R。曲率的尺寸设定为较小，即，曲率半径被选择为是大的。形式表面23的中心轴线K在工具的纵向轴线18上且其方向横向于通过吊杆的纵向轴线C的垂直平面。形式表面23仅关于中心轴线K弯曲，而在其它方向没有弯曲。因此，形式表面23例如具有不同于球形曲率的定向曲率。
[0044]图6显示了可以在相对侧上且在工具的轴部的相同轴向位置上形成的工具紧固表面17的另一实施方式。紧固表面17是具有平面段24和弯曲边缘25的凹部。
[0045]图7从侧面显示了工具,且图8显示了从方向G看到的同一工具。工具6具有轴向方向长度L和在其第一端处用于破碎岩石的尖端26。尖端26可以是圆锥形的或凿子形的，这取决于待完成的开凿工作。通过检查图7和8，可以看到冲击表面13具有仅在一个方向的弯曲形式表面23。[0046]应注意，与图6至8不同，保持销15的方向可垂直于图中显示的方向，在该情形中，工具6的紧固表面17相应地对齐。图6中的虚线27示出保持销的可选方向。而且，考虑这一点，保持销15在破碎锤本体中的紧固也是对齐的。在该情形中，同样地，工具的紧固构件限定工具6关于其纵向轴线的位置，且考虑吊杆的纵向方向，工具的冲击表面13具有对齐的圆柱形形式表面23。形式表面23的中心轴线K横向于通过吊杆的纵向轴线的垂直平面。
[0047]图9显示了在冲击之前的工具6和撞击活塞9的端部。与本发明不同，工具6具有弯曲球形形式表面30，该表面30具有在不同平面上的曲率。这通过箭头31示出。撞击活塞9可具有平面冲击表面12。当平面冲击表面12接触球形形式表面30时，在它们之间存在点形式接触32，如图所示的那样。然而，工具6和撞击活塞9之间的接触表面在撞击力作用下略微压缩，据此接触表面在压缩下转变为圆形接触表面33且接触表面积在压缩下从原始表面积Wl加宽到表面积W2。该压缩通过图中的相对置的箭头示出。
[0048]图10显示以另外方式与图9对应的情形，除工具6具有仅在一个平面上(在该情形中是在垂直平面上)具有曲率的圆柱形形式表面23之外。这通过图中的箭头34示出。在这种定向形式表面23和撞击活塞9的平面冲击表面12之间存在线性接触35。然而，由冲击引起的压缩力某种程度上压缩形式表面23，据此线性形式表面35转变成具有比原始表面积Wl大的表面积W2的卵形接触表面36。通过对比图9和图10，可以检查到根据图10的定向曲率可提供明显更大的最终表面积W2。
[0049]图1la显示以另外方式与图10对应的情形，除工具6的冲击表面13具有与纵向轴线垂直的平面段37之外。这种类型的平面段37与冲击表面13的总表面积相比相对较小。尽管如此，平面段37增大了在撞击活塞9和工具6之间的接触表面积。在平面段37和工具6边缘之间存在弯曲形式表面38，如图1lb所示。在图1lb中，箭头旨在示出冲击表面13的不同段的形状。可以在最外边缘处存在斜角20。根据该实施方式的解决方案还例如允许在使用期间在工具6中因轴承磨损而形成的角度误差，例如。
[0050]图12显示具有带有定向曲率的形式表面23的工具冲击表面13。例如，与图10中显示的解决方案的差别在于，形式表面23具有不同曲率，即，其可以在边缘上具有带有曲率半径Rl的弯曲段23a，而在中间具有带有曲率半径R2的弯曲段23b。曲率半径R2可大于曲率半径R1，据此，在中间的段23b具有较小的曲率。可替代地，曲率可以是反过来的，且进一步，可以存在更多不同类型的弯曲段。还可能的是，曲率半径R根据函数变化且在形式表面23上产生具有不同曲率的段。
[0051]图13示意性地显示上述特征中的一些特征。
[0052]本专利申请中显示的工具还适合于在撞击装置不包括常规的往复撞击活塞的破碎锤中使用。这种类型的撞击装置可具有撞击元件，借助于压力介质或电能来向撞击元件提供高频振动，且该高频振动随后通过撞击元件中的冲击表面传输到工具的冲击表面。
[0053]在某些情形中，本申请公开的特征可以照此使用，而与其它特征无关。另一方面，当需要时，本申请公开的特征可以被组合起来，以便提供各种组合。
[0054]附图和相关说明仅意图示出本发明的构思。在权利要求书的范围内，本发明的细节可以变化。
【权利要求】
1.一种破碎锤工具，该破碎锤工具为伸长部件且包括: 第一头部，所述第一头部配备有尖端(26)； 第二头部，所述第二头部配备有冲击表面(13)，所述冲击表面(13)布置用以接收来自所述破碎锤的撞击活塞的冲击脉冲；以及至少一个紧固表面(17)； 其中所述工具(6)的所述冲击表面(13)包括至少一个弯曲形式表面(23、23a、23b、38)； 其特征在于， 所述弯曲形式表面(23、23a、23b、38)仅在一个平面上弯曲，从而所述弯曲形式表面不同于球形表面。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于， 所述弯曲形式表面(23)具有圆柱形段的形状。
3.根据权利要求1或2所述的工具，其特征在于， 所述弯曲形式表面(23)具有比所述工具(6)的长度(L)大的曲率半径(R)。
4.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于， 所述弯曲形式表面(23)具有至少一个曲率半径(R、Rl、R2)和至少一个中心轴线(K)；在所述工具(6)的端部之间的轴部的外表面具有定位于在距所述冲击表面(13) —段距离处的所述工具的一端的那段上的至少一个紧固凹部； 所述紧固凹部包括平面表面(25);且 所述中心轴线(K)的方向平行于所述平面表面(25)。
5.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于， 所述冲击表面(13)的最外边缘具有斜角(20)。
6.根据任一前述权利要求所述的工具，其特征在于， 所述冲击表面(13)在其最外的轴向方向段上具有与所述工具的纵向轴线(18)垂直的平面表面(37);并且 在所述冲击表面(13)的最外边缘和所述平面表面(37)之间的那段具有弯曲形式表面(38)。
7.一种破碎锤，包括: 本体(10)； 连接部件(8)，所述连接部件用于将所述破碎锤(I)连接到工作机(2)的吊杆(3)，由此所述破碎锤平行于所述吊杆； 撞击装置(5),所述撞击装置包括布置用以在冲击方向(A)和返回方向(B)上来回移动以产生冲击脉冲的撞击活塞(9)； 工具(6)，在所述冲击方向(A)上看，所述工具(6)位于所述撞击活塞(9)前面，并且所述工具(6 )包括用于接收所述撞击活塞的冲击的冲击表面(13 );以及 紧固构件(16)，所述紧固构件用于将所述工具(6)可拆卸地紧固到所述本体(10);其中所述紧固构件(16)允许所述工具(6)的受限制的轴向运动但是阻止所述工具(6)围绕它的纵向轴线旋转；并且 其中所述工具(6)的所述冲击表面(13)包括至少一个弯曲形式表面(23、23a、23b、38)； 其特征在于， 所述工具(6)的所述弯曲形式表面(23、23a、23b、38)仅在一个平面上弯曲，从而所述弯曲形式表面不同于球形表面。
8.根据权利要求7所述的破碎锤，其特征在于， 所述弯曲形式表面(23)具有圆柱形段的形状；并且 所述工具(6)紧固到所述本体(10)的方式使得所述圆柱形段的中心轴线(K)的方向横向于在所述吊杆(3)的纵向方向(C)上的垂直平面。
9.破碎锤的用途，其中所述破碎锤如权利要求7所述，其特征在于， 使用所述破碎锤(I)开凿岩洞； 水平地使用所述破碎锤(I);以及 利用所述破碎锤的撞击活塞(9)向所述工具(6)上的冲击表面(13)提供冲击。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于， 允许在所述工具的纵向轴线(18)和所述撞击活塞的纵向轴线(22)之间，在通过所述吊杆(3)的纵向方向(C)的所述垂直平面的方向上比在其它方向上大的角度误差(M)。
【文档编号】E21B10/36GK103813886SQ201280045087
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2011年9月15日
【发明者】奥西·卡赫拉 申请人:山特维克矿山工程机械有限公司