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往复式冲击锤

阅读：46发布：2021-06-22

专利汇可以提供往复式冲击锤专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于使工作表面(5) 破碎的冲击锤(1)，该锤包括驱动机构(11、12、14)和外壳 (6)以及往复式锤重块 (9)，该外壳(6)具有内容纳表面(8)。锤重块(9)的往复循环包括上冲程和下冲程，锤重块(9)分别向上移动和向下移动。在下冲程期间，锤重块(9)冲击具有被驱动端(17)和工作表面冲击端(18)的撞针(4)。外壳中的真空腔(22)由容纳表面(8)、耦接到锤重块(9)的上部真空密封部(24)和下部真空密封部(25)形成。锤重块(9)被大气与上冲程期间形成的真空腔(22)之间的压差向着撞针(4)驱动。下冲程出口(43)允许流体在下冲程期间从真空腔(22)排出。，下面是往复式冲击锤专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于使工作表面破碎的冲击锤，所述冲击锤包括：
-外壳，其具有形成容纳表面的至少一部分的至少一个内侧壁；
-驱动机构；
-往复式锤重块，其至少部分地位于所述外壳中，所述锤重块沿着往复轴线往复运动，其中，当所述往复轴线竖直地定向时，所述锤重块的往复循环包括：
·上冲程，其中，所述锤重块通过所述驱动机构沿着所述往复轴线向上移动；
·下冲程，其中，所述锤重块沿着所述往复轴线向下移动，和
-撞针，其具有被驱动端和工作表面冲击端，所述撞针位于所述外壳中，使得所述冲击端从所述外壳突伸，
-减振器，其耦接到所述撞针，
-体积可变的真空腔，其包括：
·所述容纳表面的至少一部分；
·至少一个上部真空密封部，其耦接到所述锤重块；
·至少一个下部真空密封部；
·至少一个下冲程出口，其能够操作来允许流体在所述下冲程的至少一部分期间从所述真空腔排出，
所述真空腔在所述上冲程的至少一部分期间具有亚大气压，所述锤重块被大气与所述真空腔之间的压差向着所述撞针驱动。
2.如权利要求1所述的冲击锤，其中，所述下冲程出口能够操作以在所述上冲程的至少一部分期间至少限制流体进入到所述真空腔中。
3.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述出口与所述真空腔流体连通。
4.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述下冲程出口包括在所述容纳表面中的至少一个孔。
5.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述至少一个下冲程出口形成在所述容纳表面中。
6.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述至少一个下冲程出口形成在所述下部真空密封部中。
7.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述至少一个下冲程出口形成在所述上部真空密封部中。
8.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述至少一个下冲程出口形成在所述锤重块中。
9.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述至少一个下冲程出口形成在所述外壳中。
10.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，包括多个所述下冲程出口。
11.如权利要求10所述的冲击锤，包括形成在所述容纳表面中的所述至少一个下冲程出口和形成在所述下部真空密封部中的所述至少一个下冲程出口。
12.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，真空泵连接到所述出口。
13.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述出口能够操作来允许空气进入到所述真空腔中。
14.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述下冲程出口包括阀。
15.如权利要求14所述的冲击锤，其中，所述阀选自包括弹力或弹簧偏置的瓣阀、柔性提升阀、菌形阀、刚性提升阀、侧孔瓣阀的组中。
16.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述至少一个出口形成为穿过所述外壳或所述锤重块并且具有单向阀或密封件的孔口。
17.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述上部真空密封部形成侧向围绕所述锤重块的至少一个基本连续的密封部。
18.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述上部真空密封部包括耦接到所述锤重块的一个或多个密封件。
19.如权利要求18所述的冲击锤，其中，所述真空密封部由邻接的、重叠的、相连的、互锁的、配合的和/或近端相邻的密封件形成。
20.如权利要求18或19所述的冲击锤，其中，所述密封件通过以下方式中的至少一种耦接到所述锤重块：
-缓冲滑块；
-安装在或保持到或附接到中间元件；
-保持在所述锤重块、所述缓冲滑块和/或所述中间元件中的凹部、空隙、间隔、孔或槽中；
-直接安装在侧面上；和/或
-以上的任一组合或排列。
21.如权利要求18-20中任一项所述的冲击锤，其中，所述密封件由柔性弹性体形成。
22.如权利要求18-20中任一项所述的冲击锤，其中，所述密封件由刚性材料或弹力材料形成，其通过预加载荷偏置到与所述容纳表面相接触。
23.如权利要求18-22中任一项所述的冲击锤，其中，所述真空密封部由相交的相邻所述密封件形成。
24.如权利要求23所述的冲击锤，其中，填充嵌边提供密封件相交部之间的密封连续性，从而维持所述容纳表面与所述锤重块之间基本连续的密封部。
25.如权利要求18-24中任一项所述的冲击锤，其中，所述密封件包括所述下冲程出口。
26.如权利要求25所述的冲击锤，其中，所述下冲程出口包含到所述密封件的形状中，所述形状包括V形外横截面、向外收窄的唇形柔性外周缘中的至少一个，所述形状允许更高压强的空气从一侧通过以将所述密封件的边缘从所述容纳表面提升。
27.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述锤重块在所述锤重块的外部表面上装配有至少一个复合材料缓冲滑块，所述缓冲滑块包括：
-外部第一层，其形成有外部表面，所述外部表面配置和定向为在所述锤重块的往复运动期间与所述容纳表面至少部分地滑动接触，和
-内部第二层，其位于所述第一层和所述锤重块之间，所述第二层至少部分地由减振材料形成，
其中，所述第一层的外部表面为比所述第二层的摩擦更小的表面，所述第一层由具有预定摩擦和/或耐磨性能的材料形成。
28.如权利要求27所述的冲击锤，其中，所述上部真空密封部至少部分地由所述缓冲滑块直接地提供。
29.如权利要求27所述的冲击锤，其中，所述上部真空密封部完全由所述缓冲滑块提供。
30.如权利要求27所述的冲击锤，其中，所述上部真空密封部设置为与所述缓冲滑块分离。
31.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，在所述下冲程的至少一部分期间，所述锤重块直接地冲击在所述撞针的所述被驱动端上。
32.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述往复轴线包括线性冲击轴线，所述线性冲击轴线与在所述撞针的所述被驱动端与工作表面冲击端之间延伸的撞针纵向轴线共轴或平行。
33.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，包括鼻状块和鼻状块元件，所述鼻状块由所述外壳的一部分形成并至少部分地围绕所述撞针，所述鼻状块元件包括：
-盖板；
-上部减振组件；
-止动件；
-下部减振组件；
-鼻状锥；
所述鼻状块元件包括的上述部件基本围绕所述撞针在所述撞针的所述被驱动端与所述冲击端之间关于所述冲击轴线以前述顺序定位。
34.如权利要求33所述的冲击锤，其中，所述减振器通过所述止动件耦接到所述撞针，所述止动件插入所述减振组件之间，每个所述减振组件由多个非结合层形成，所述多个非结合层包括夹入非弹性层的至少两个弹性层。
35.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述下部真空密封部包括位于以下部件之间的一个或多个所述密封件：
-所述盖板与所述撞针；
-所述上部减振组件与所述撞针；
-所述止动件与所述撞针；
-所述止动件与鼻状块内侧壁；
-所述下部减振组件与所述撞针；
-所述鼻状锥与所述撞针；
-以上的任一组合或排列。
36.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述下部真空密封部包括一个或多个所述密封件，一个或多个所述密封件形成为侧向环绕所述撞针的各个独立的层并且位于：
-所述鼻状锥与所述下部减振组件之间；
-所述上部减振组件与所述盖板之间，和/或
-所述盖板与所述锤重块的下部冲击面的下部行进末端之间。
37.如权利要求35或36所述的冲击锤，其中，所述下部真空密封部的所述密封件包括：
-柔性弹性体，
-弹性材料或非弹性材料，其通过预加载荷或紧密配合偏置到与所述撞针和/或所述鼻状块内侧壁相接触；
-至少一个单向出口；
-上述的任一组合或排列。
38.如权利要求35-37中任一项所述的冲击锤，其中，所述下部真空密封部的所述密封件包括位于至少一个所述减振组件中的所述密封件，所述密封件：
-形成为弹性层的一体部分；
-形成为定位为与减振组件弹性层相邻的不同的弹性密封件；
-形成为形成在减振组件非弹性层中的弹性或非弹性密封件；
-形成为定位在所述减振组件非弹性层中或与之相邻的弹性或非弹性密封件；
-由所述减振组件非弹性层与所述撞针之间的紧密配合形成；
-形成为上述的任一组合或排列。
39.如权利要求35-38中任一项所述的冲击锤，其中，所述密封件包括所述下冲程出口。
40.如权利要求39所述的冲击锤，其中，所述下冲程出口包含到所述密封件的所述形状中，所述形状包括V形的外横截面、向外收窄的唇形柔性外周缘中的至少一个，所述形状允许更高压强的空气从一侧通过以将所述密封件的边缘从所述撞针提升。
41.如权利要求40所述的冲击锤，其中，所述密封件的至少一部分配置为提供所述单向出口。
42.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述驱动机构为能够操作来沿着所述往复轴线提升所述锤重块的上冲程驱动机构。
43.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述驱动机构包括通过柔性连接器连接到所述重锤体的驱动器。
44.如权利要求43所述的冲击锤，其中，所述驱动器定位在所述外壳的上部远端之下。
45.如权利要求43或权利要求44所述的冲击锤，其中，所述驱动器定位在所述锤重块的所述上冲程的端部之下，其中重心在所述外壳的所述上部远端与所述撞针的所述被驱动端之间。
46.如权利要求43-45中任一项所述的冲击锤，其中，所述驱动器定位在所述锤重块的所述上冲程的端部之下，其中重心在所述容纳表面的远端之间。
47.如权利要求43-46中任一项所述的冲击锤，其中，所述柔性连接器围绕位于所述外壳的所述上部远端处的至少一个皮带轮，所述驱动器配置为经由所述柔性连接器围绕所述皮带轮向上拉动所述锤重块。
48.如权利要求43-46中任一项所述的冲击锤，其中，所述驱动器为线性驱动器。
49.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述体积可变的真空腔形成大气上冲程制动，所述大气上冲程制动对所述锤重块在所述上冲程的无驱动部分上的移动施加压差以使所述锤重块的上冲程移动减速。
50.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，一个或多个空隙减小物体定位在所述锤重块的所述下部冲击面与所述鼻状块之间。
51.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述锤重块包括：
-所述下部冲击面，
-上部面和
-至少一个侧面。
52.如权利要求51所述的冲击锤，其中，所述锤重块的所述下部冲击面的至少一部分形成真空活塞面。
53.如权利要求51或权利要求52所述的冲击锤，其中，所述真空活塞面能够沿着与往复路径平行或共轴的路径移动。
54.如权利要求51-53中任一项所述的冲击锤，其中，所述真空活塞面包括锤重块冲击表面。
55.如权利要求54所述的冲击锤，其中，所述锤重块冲击表面在所述下冲程的至少一部分期间冲击所述撞针的所述被驱动端。
56.如权利要求51-55中任一项所述的冲击锤，其中，至少一个所述中间元件在所述冲击面之下和/或在所述上部面之上耦接到所述锤重块，所述中间元件包括位于所述中间元件的与所述容纳表面紧密接触的周缘周围的至少一个所述密封件，以形成所述上部真空密封部的至少一部分。
57.如权利要求56所述的冲击锤，其中，至少一个所述中间元件形成所述锤重块的所述下部冲击面和/或所述上部面的一部分。
58.如权利要求51-57中任一项所述的冲击锤，其中，所述重锤体的所述上部面的至少一部分向大气打开。
59.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述冲击锤配置有：
-用于高达3.6公吨的总设备重量的至少70千焦耳的冲击能量；
-用于高达6.0公吨的总设备重量的至少150千焦耳的冲击能量；
-用于高达11公吨的总设备重量的至少270千焦耳的冲击能量。
60.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，其中，所述冲击锤能够操作来以距竖直线的从0°到至少60°的冲击往复轴线倾斜角进行往复运动。
61.如权利要求60所述的冲击锤，其中，可操作的距竖直线的冲击轴线倾斜角为0-90°。
62.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，配置为使得所述锤重块在竖直地定向时，沿着所述线性冲击轴线往复运动的完整往复循环包括四个步骤，所述四个步骤包含：
-上冲程，其中，所述锤重块沿着所述冲击轴线移动与锤重块上冲程长度相等的距离，所述锤重块上冲程长度为从具有最小锤重块势能的下部初始位置到所述外壳的所述上部远端处的具有最大锤重块势能的上部位置，
-上部冲程转换，其中，所述锤重块的移动在沿着所述冲击轴线反向之前停止，-下冲程，其中，所述锤重块沿着所述冲击轴线移动返回与锤重块下冲程长度相等的距离，所述锤重块下冲程长度为从所述外壳的远端处的所述上部位置到下部位置，和-下部冲程转换，其中，所述锤重块的移动在后续的所述上冲程之前停止。
63.如权利要求62所述的冲击锤，其中，所述锤重块势能包括：
-重力势能，其等于所述锤重块从所述上冲程的开始位置的垂直位移乘以重力，和-真空腔生成的势能，其等于真空活塞面面积和所述真空腔与大气之间的压差的乘积乘以所述上冲程长度。
64.如前述权利要求中任一项所述的冲击锤，包括与生成相等的冲击能量并具有相同横截面积的锤重块的仅重力冲击锤比较而具有外壳重量节省，所述外壳重量节省与所述锤重块沿着所述往复轴线的尺寸上的差异成比例。
65.一种通过使如前述权利要求中任一项所述的冲击锤往复运动来破碎工作表面的方法，所述方法包括以下步骤：
a)使撞针的工作表面冲击端位于待破碎的工作表面上；
b)操作驱动机构来在上冲程期间提升锤重块，从而增加体积可变的真空腔的体积并相对于大气减小其中的压力；
c)释放所述锤重块，其中，作用在所述重块上的重力和大气与所述真空腔之间的压差向着所述撞针驱动所述锤重块；
d)所述撞针将所述冲击力传递到所述工作表面上；
e)重复步骤a)-d)。
66.一种的方法，其通过选择相对于相应的仅重力冲击锤在至少一个以下冲击锤性能标准方面的改进来配置如权利要求1-64中任一项所述的冲击锤，其中，包括往复周期、冲击能量、往复路径长度和载体重量的组中的至少两个等于所述仅重力冲击锤，所述改进包括：
-对于给定的往复周期、冲击能量、锤重量、往复路径长度和载体重量，施加到工作表面的更高的冲击能量；
-对于给定的往复周期、冲击能量、载体重量和往复路径长度，更轻的锤重量；
-对于给定的锤重量、往复周期、载体重量和冲击能量，更短的往复路径；
-对于给定的往复路径长度、锤重量、载体重量和冲击能量，减小的往复周期，和/或-对于给定的往复冲击能量、路径长度、锤重量和冲击能量，减小的载体重量。
67.一种方法，其过包括基本如以上所描述的真空腔并且同时维持仅重力性能标准中的至少两个基本不变，来修改具有性能标准的如权利要求1-64中任一项所述的仅重力冲击锤，所述性能标准包括往复周期、冲击能量、往复路径长度、锤重量、外壳重量、冲击锤重量和载体重量，所述方法包括从改进的组中选择，所述改进的组包括：
-减小的往复周期；
-增加的冲击能量；
-减小的往复路径长度；
-减小的载体重量；
-减小的锤重量；
-减小的外壳重量；
-减小的冲击锤重量；
-增加的距竖直线的操作冲击角。
68.如权利要求1-64中任一项所述的冲击锤，其中，与所述重块沿着所述冲击轴线的尺寸上的差异成比例的所述外壳重量节省包括以下项中的至少一个：
-由于与所述锤重块上冲程长度上的差异对应的外壳长度的差异所导致的所述外壳重量节省；
-与强化外壳部分的尺寸上的差异成比例的所述外壳重量节省，所述强化外壳部分平行于所述冲击轴线延伸与所述重块从所述上冲程的开始位置沿着所述冲击轴线的尺寸基本相等的长度，和/或
由于所述强化外壳部分的尺寸上的差异所导致的外壳重量节省，所述强化外壳部分横向于所述重块沿着的所述冲击轴线延伸与所述重块从所述上冲程的所述开始位置沿着所述冲击轴线的尺寸至少基本相等的长度。

说明书全文

往复式冲击锤

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于对包括冲击锤、落锤和其他破碎设备的设备进行驱动的装置，在该设备中通过使物块往复运动来产生冲击动力。更具体而言，本发明涉及一种真空辅助的往复式冲击锤。

背景技术

[0002] 重力冲击锤最初设计为用于对裸露的岩石、混凝土或其他材料进行表面破碎，并且通常包含能够在释放前提升至外壳或引导件内一定高度的物块。物块在重力下下落，直接地(因此突伸穿过锤外壳中的孔)或者经由撞针间接地撞击待破碎表面。

[0003] 在本文中，与本发明人发明的岩石破碎装置相关地讨论本发明，所述岩石破碎装置包括在美国专利号5,363,835、8,037,946、7,980,240、8,181,716和PCT公布号WO2014/013466中所描述的装置。这些公布描述具有以下物块的岩石破碎锤，所述物块能够在释放前提升至外壳内一定高度从而下落并冲击“撞针”的一端、或能够将力传递到岩石或待破碎物品的其他工具的一端。

[0004] 同样属于本发明人的美国专利号7,407,017、7,331,405和4,383,363分别以用于被驱动锤的冲击锤锁、驱动机构和岩石破碎设备为特征，其中，该被驱动锤包括在外壳内的单一重块，该重块被提升和下落与下压机构增加的额外冲力来一起冲击表面。

[0005] 因此，术语重力落锤或冲击锤在本文中还用来涵盖除了仅由重力驱动的冲击锤之外的动力式冲击锤。前述参考文献通过引用并入本文。

[0006] 本发明人能够通过使用PCT公布号WO2014/013466中所描述的“缓冲滑块”来改进以上所引用的冲击锤的性能。缓冲滑块装配在锤中的物块与外壳之间，并且包含接触外壳内壁的低摩擦外层和抵靠物块的缓冲内层。

[0007] 已经发现前述缓冲滑块减小摩擦损失，使得锤驱动机构能够抬起较重的物块并在下压锤的情况下以减小的摩擦和相应提高的冲击能量来向下驱动重块。

[0008] 而且，由于减振内层，所以施加于该设备的冲击载荷减小使得设备的工作寿命能够延长或者能够制造具有较轻、较廉价构造的外壳。前述缓冲滑块的使用还使得能够以更宽的公差来制造设备，从而进一步降低成本。因此可能期望将缓冲滑块并入真空被驱动冲击锤中。

[0009] 诸如重力落锤(如本申请人自己的在先美国专利5,363,835、8,037,946和7,980,240中描述的)等冲击锤主要用于使裸露的表面岩石破碎。这些锤一般包含在鼻状锥外侧延伸的撞针，所述鼻状锥定位在容纳沉重的锤重块的外壳的端部处。在使用时，撞针的下端放置在岩石上而锤重块随后允许在重力下从提升位置下落，以冲击到撞针的上端，撞针转而将冲击力传递到岩石。

[0010] 术语“撞针”是指作为将移动物块的动能传递到岩石或工作表面的导体使用的任何元件。优选地，撞针包括具有两个相对端部的细长元件，一个端部(一般位于外壳内部)为驱动端，该驱动端由来自锤重块的碰撞所提供的推力驱动，另一端部为冲击端(在外壳之外)，该冲击端放置在待冲击的工作表面上。撞针可以配置为任何合适的形状或尺寸。

[0011] 由与这种破碎动作相关联的高冲击力产生遍及整个锤设备和相关支撑机械(例如作为载体被熟知的挖掘机)的升高的应力水平。美国专利号5,363,835公开了一种设备，该设备用于通过使用单一减振装置结合对鼻状锥内的撞针进行支撑的保持器来减轻来自这种工作的冲击力。因此期望将这种减振器的优点并入真空辅助冲击锤中。

[0012] 蓄能器是众所周知的装置，其在各种工程领域中作为可以用来储存能量且有时用来将小的连续动力源转化为短时激增的能量或反之亦然的装置来使用。蓄能器可以为电气式、射流式或机械式，并且可以采取可再充电电池或液压蓄能器、电容器、强制器、蒸汽蓄能器、波能机械、抽水蓄能水电厂等等的形式。

[0013] 液压蓄能器被生产为若干种形式，包括活塞式蓄能器、气囊式蓄能器、膜片式蓄能器、加重式和弹簧加载式蓄能器。液压蓄能器的主要任务之一是保持液压系统的特定容积的加压流体并在需要的时候使其返回系统。然而，液压蓄能器还可以配置为执行多种任务，包括能量储存、冲击、振动和脉动缓冲、能量回收、体积流量补偿等等。

[0014] 绝大部分蓄能器主要针对于通过带走周期操作的一些峰值功率并将其再引入到周期中具有较低功率可用性的部分中来改善功率输出的一致性。然而，这无助于具有相反要求的周期操作，即，具有非恒定功率要求的周期作操作。具体而言，绝大部分蓄能器无助于周期工作(比如冲击锤)，其中在周期的部分期间可能存在未被利用的可用功率，同时在该周期的其他部分非常期望附加功率。本申请人的PCT公布号WO/2013/054262描述了一种蓄能器，其设计为在冲击锤周期的一部分上储存过剩可用能量，并在冲击锤的向下冲程上释放，由此大大地增加了所施加的力。

[0015] 将会期望利用在冲击锤中的真空辅助系统的性能益处并结合前述参考公布中的一个或多个特征。

[0016] 所有的参考文献，包括本说明书中引用的任何专利或专利申请，都通过引用并入本文。不认为任何参考文献构成现有技术。参考文献的讨论表述其作者的主张，并且申请人保留对参考文献的准确性和相关性进行质疑的权利。将会清楚理解，虽然本文提及若干现有技术公布；但这种参考并不构成认为这些文献中任一者构成在本领域中、新西兰或任何其他国家中的公知常识。

[0017] 术语“包括”在不同的司法管辖下确认可以被归于排他或包容性的含义。为了本说明书的目的，并且除非另有注明，否则术语“包括”应当具有包容性含义，即，其将被采用来表示不仅包括其直接提及的列出部件，还包括其他未指定的部件或元件。在涉及方法或过程中一个或多个步骤而使用术语“包括”或“包含”时，也将使用这种基本原理。

[0018] 本发明的目的在于解决前述问题或者至少为公众提供有用的选择。

[0019] 本发明另外的方面和优点将从随后的仅以示例方式给出的说明中变得清楚。

发明内容

[0020] 本发明提供一种包括往复部件的设备，该往复部件沿着往复路径可移动并且配置和定向为在所述部件的往复式移动期间与所述设备的容纳表面至少部分地密封接触。

[0021] 包括往复部件的设备可以采取许多形式，并且本发明不限于任何单独配置。这种设备的示例包括机械冲击锤、重力落锤、动力式落锤、凿岩锤、打桩机、碎石机等等。

[0022] 如本文所使用的，术语“往复”包括往复部件借以在该设备的操作期间沿着同一路径(包括线性的、非线性的、中断的、轨道的和不规则的路径及其任何组合)反复地移动的任何设备的操作周期。

[0023] 如本文所使用的，术语“部分接触”包括与容纳表面在时间和/或距离及其任何组合上间歇的、连续的、中断的、瞬时的、部分的、少见的、定期的和不规则的接触。

[0024] 如本文所使用的，术语“容纳表面”包括定位为在设备的操作期间与往复部件、其部分或其附件至少部分地接触的任何结构、表面、物体等等。

[0025] 如本文所使用的，术语“工作表面”包括受到设备的冲击、接触、操纵或移动的任何表面、材料或物体。在本文所公开的许多实施例中，工作表面通常将包括岩石、钢铁、混凝土或其他待破碎的材料。

[0026] 如本文所使用的，术语“大气”和“大气的”表示或涉及围绕该设备的气团或包层，其中，所述气团包括流体。

[0027] 如本文所使用的，术语“真空”包括任何亚大气压，即，具有小于大气的流体压强。因此，提及“真空”不应被解释为要求绝对真空。

[0028] 如本文所使用的，术语“出口”包括用于允许流体通过其中(无论被动还是主动)的任何特征、机构或系统，

[0029] 如本文所使用的，术语“阀”包括能够配置为选择性地阻止流体通过其中的任何出口

[0030] 如本文所使用的，术语“真空密封部”是指能够进行相互相对移动的至少两个表面之间的密封部，并且包括能够在所述相对移动期间维持所述表面之间至少部分密封的任何柔性的、可变的和/或可滑动的密封件。

[0031] 如本文所使用的，术语“驱动机构”包括作为单独的驱动器或者作为升高驱动机构的一体部分，用于使往复部件移动离开工作表面(包括抵抗重力效应而使往复部件升高)的任何机构，并且还包括用于向着工作表面驱动往复部件(包括结合重力效应使往复部件降低)的任何下压机构。驱动机构可以采取任何方便的形式，比如液压油缸或转动链驱动器等等。将会理解，用于示例性目的而绝非限制性的，本文更详细地考虑链驱动式下压机构。

[0032] 本发明特别适合于与机械冲击锤一起使用，并且为了清楚并进一步减少赘述，本文将关于与机械冲击锤一起使用来描述本发明。然而，将会理解，这仅是示例性的，并且本发明未必限于此。

[0033] 通常，重力冲击锤使设置为大型重块形式的往复部件周期性地抬起和下落，以压碎岩石、混凝土、石块、金属、沥青等等，其中重块由某种形式的(例如液压式)动力式驱动机构抬起并在重力下自由下落。在这种重力冲击锤的发展中，本发明人设计了一种动力式冲击锤(如美国专利号7,331,405所描述的并且其通过引用并入本文)，其中重块被主动地向下驱动以冲击表面。

[0034] 本文提及重块、锤重块、冲击物块或类似术语都应当理解为也是指“往复部件”。

[0035] 在一些实施例中，术语“锤重块”还可以包括附接、耦接、连接或以其他方式与锤重块接合以在往复周期期间与锤重块一起移动的任何部件、物品或中间元件。

[0036] 虽然锤可以形成为任何形状(包括在横向横截面上的不规则矩形、正方形或圆形)，但其通常为竖直地细长的，并且关于线性冲击轴线上升和下落。

[0037] 重块自身可以直接形成为以下锤，即，重块的一个或多个远端形成为具有成形来撞击工作表面的工具端。替代地，重块可以简单地形成为任何方便形状的块体，其在下冲程中落到撞针上，撞针转而撞击工作表面(如通过引用并入本文的本发明人的在先公布美国专利号5,363,835、7,980,240、8,037,946和8,181,716中所描述的)。

[0038] 重块至少部分位于外壳中并在外壳中操作，该外壳保护该设备的脆弱部分并减小由冲击操作进入的碎片污染设备。该外壳还用作引导件以确保重块在抬起或下降冲程期间的路径保持为受到横向约束，以防止损坏设备和/或引起不稳定。理想地，重块将会向上和向下行进而不接触外壳的内侧，从而避免任何有害摩擦。

[0039] 在实践中，冲击操作在多种倾斜度下进行，并且很少完全竖直。而且，工作表面的性质可能导致在发生破裂前进行多次冲击，并且因此锤或撞针可能反弹离开未破碎的工作表面。反弹锤/撞针的方向将主要包括横向分量，从而使得其与外壳的内侧壁相接触。在本发明的一个实施例中，利用缓冲滑块来减轻锤的往复部件与外壳的容纳表面之间不期望的接触效应。稍后更详细地考虑缓冲滑块的配置和实施。

[0040] 为了便于清晰，本发明的定向和其构成参照有关与利用所述往复部件操作的设备的使用，其中，该往复部件沿着围绕基本竖直的往复轴线的所述往复路径移动，并且从而将描述词“下部”和“上部”表示为相对地指距离“工作表面”分别较近和较远的位置。然而将会领会，这种定向术语仅仅是为了解释性的目的，而绝非以任何方式将该装置限制为在竖直轴线上使用。实际上，如随后进一步讨论的，本发明的优选实施例能够在范围广泛的定向上操作。

[0041] 在一个实施例中，所述设备为冲击锤，其中，所述往复部件为锤重块。

[0042] 根据一个方面，往复部件的往复路径包括线性冲击轴线。优选地，所述锤重块具有与所述往复路径在沿着冲击轴线的恒定方向上的大小相等的长度。

[0043] 在一个实施例中，所述设备包括外壳，其中，所述容纳表面包括冲击锤的外壳内侧壁。

[0044] 根据一个方面，本发明提供在锤重块与容纳表面的至少一部分之间形成的体积可变的真空腔，该真空腔在所述往复运动的至少一部分中具有亚大气压。

[0045] 优选地，所述真空腔包括与所述真空腔流体连通的至少一个出口。

[0046] 优选地，所述真空腔包括：

[0047] ·至少一个可移动的真空活塞面，和

[0048] ·锤重块与容纳表面的至少一部分之间的至少一个真空腔密封部(本文中称为上部真空密封部)。

[0049] 优选地，所述真空活塞面由锤重块的一部分形成。

[0050] 根据替代的实施例，所述真空活塞面可以一体地形成为锤重块的部分，或者包括到锤重块的附接件。优选地，所述真空活塞面沿着与所述往复路径平行或共轴的路径可移动。

[0051] 优选地，所述真空腔包括：

[0052] ·锤重块与容纳表面之间的上部真空密封部，和

[0053] ·下部真空密封部。

[0054] 所述下部真空密封部的位置和配置取决于冲击锤重块是配置为经由撞针将其冲击能量传递到工作表面的重块还是形成为具有用于直接地撞击工作表面的工具端。在前一种情况下，下部真空密封部可以围绕重块的下部或者围绕撞针组件形成。在后一种情况下，下真空密封部可以位于锤重块与容纳表面之间并且在上部真空密封部之下的位置处。

[0055] 在两种重块配置中，重块与容纳表面之间的移动隐含地需要密封部能够适应其间的相对滑动移动。密封部可以固定到重块、撞针组件、容纳表面或其组合，并且稍后更详细地考虑这些变型。

[0056] 此外，尽管上述的重块配置中可能存在的差别，仍然可以采用如上所述的相同真空腔配置标准。在操作时，设备的完整往复循环包括四个基本阶段(后续更完整地描述)，包含：上冲程、上部冲程转换、下冲程和下部冲程转换。

[0057] 在这四个阶段期间，真空腔中相应的效果为：

[0058] ·上冲程：随着重块随后被驱动机构驱动离开工作表面(即，对于竖直定向的冲击轴线，重块被升高)，真空腔的体积增加。由于真空腔被容纳表面、重块的表面以及上部真空密封部和下部真空密封部密封隔绝空气进入，所以腔的体积膨胀引起真空腔与真空腔外侧压强(根据通过上部真空密封部和下部真空密封部的泄露，外侧压强通常为1巴大气压)之间的相应压差。虽然有密封损失的影响，但在锤重块行进达到其往复路径的上冲程行程极限时，真空腔压差被保持；

[0059] ·上部冲程转换：在其最大势能位置处(即，上冲程行程极限，这对应于对于竖直往复轴线的最大升高)，重块被释放(尽管有所采用的任何下压机构的影响)，其在作用在重块上的重力和压差二者下被推动向着工作表面行进；

[0060] ·下冲程：随着重块行进到工作表面/撞针，真空腔的体积减小直到重块达到下冲程的端部；

[0061] ·下部冲程转换：在能量从重块传递到工作表面而重块位于其往复循环的底部的瞬间，真空腔的体积处于其最小值。然后循环重复。

[0062] 如同所指出的，以上说明忽略了任何密封损失的影响，其中，该密封损失会减少上冲程期间由真空腔体积增加所生成的压差。

[0063] 因此，根据本发明的一个方面，提供一种冲击锤，其包括：

[0064] ·外壳，其具有内侧壁；

[0065] ·锤重块，其能够沿着线性冲击轴线往复移动，所述锤重块配置和定向为在锤重块的往复移动期间与所述冲击锤的容纳表面至少部分地密封接触，所述容纳表面包括所述外壳内侧壁，和

[0066] ·体积可变的真空腔，其形成在锤重块与容纳表面的至少一部分之间。

[0067] 优选地，当竖直定向时，锤重块沿着所述线性冲击轴线的完整往复循环包括四个阶段，包含：

[0068] ·上冲程，其中，所述锤重块沿着冲击轴线移动与锤重块上冲程长度相等的距离，锤重块上冲程长度为从具有最小锤重块势能的下部初始位置到具有最大锤重块势能的所述外壳的远端处的上部位置；

[0069] ·上部冲程转换，其中，锤重块的移动在沿着冲击轴线反方向之前为静止，[0070] ·下冲程，其中，所述锤重块沿着冲击轴线移动返回与锤重块下冲程长度相等的距离，锤重块下冲程长度为从所述外壳的远端处的所述上部位置到所述下部位置，和[0071] ·下部冲程转换，其中，锤重块的移动在后续的上冲程之前静止。

[0072] 优选地，所述锤重块势能包括：

[0073] ·重力势能，其等于锤重块从上冲程起始位置的竖直位移乘以重力，和[0074] ·真空腔生成的势能，其等于所述真空活塞面面积和真空腔与大气之间的压差的乘积乘以所述锤重块冲程长度。

[0075] 根据冲击锤的配置，锤重块上冲程长度和锤重块下冲程长度可以相等，或者稍微不同。在后一种情况下，例如，在撞针与可滑动耦接部合并的情况下，锤重块在上冲程起始时的精确位置将取决于操作者是否部分地迫使撞针进入外壳内。

[0076] 根据一个方面，所述容纳表面为基本细长的且围绕冲击轴线，具有上部远端和相对的下部远端。

[0077] 优选地，所述下部容纳表面端靠近用于将冲击锤附接到载体的附接位置。

[0078] 优选地，在所述往复操作循环期间，在所述容纳表面的上部远端处和下部远端处，锤重块分别具有最大势能和最小势能。

[0079] 根据一个方面，所述外壳为基本细长的且围绕冲击轴线，具有上部远端和相对的下部远端。

[0080] 优选地，所述下部容纳表面端靠近用于将冲击锤附接到载体的附接位置。

[0081] 为了完全领会本发明在冲击锤领域中的意义，考虑适用的冲击锤配置的范围及其显著特征的结果是有帮助的。

[0082] 存在两种主要的替代重块配置，二者都可再分为两种配置类型，这两种配置类型适用于任一重块配置类别，即，以下中的重块配置：

[0083] 情况1.冲击锤重块自身直接形成具有远端工具端的锤，

[0084] 或

[0085] 情况2.冲击锤重块为冲击到撞针上的物块，撞针转而冲击工作表面，[0086] 在情况1或情况2中，往复循环的下冲程可以配置为：

[0087] ·允许升高的重块仅在重力下下落，以将其动能传递到工作表面，

[0088] 或

[0089] ·向着工作表面主动地驱动重块，以相对于仅由重力产生的动能增加传递到冲击表面的动能。

[0090] 而且，对于每一个上述锤重块和驱动机构配置，该设备的效能和效率都受以下核心性能参数的影响，核心性能参数即：

[0091] ·设备的总质量(和尺寸)；-和操作和调控该设备所必要的关于尺寸及载体功的率的对应效果；

[0092] ·所需要的冲击能量；-和该锤重块产生所需要的冲击能量水平所必要的锤质量及升高；

[0093] ·所需要的冲击能量的频率；-和冲击锤在对驱动机构和/或外壳没有不利作用的情况下使重块在相应时间范围内往复运动的能力。

[0094] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于使工作表面破碎的冲击锤，该冲击锤包括：

[0095] -外壳，其具有形成容纳表面的至少一部分的至少一个内侧壁；

[0096] -驱动机构；

[0097] -往复式锤重块，其至少部分地位于外壳中，锤重块沿着往复轴线往复运动，其中，当往复轴线竖直地定向时，锤重块的往复循环包括：

[0098] ·上冲程，其中，锤重块通过驱动机构沿着往复轴线向上移动；

[0099] ·下冲程，其中，锤重块沿着往复轴线向下移动，和

[0100] -撞针，其具有驱动端和工作表面冲击端，撞针位于所述外壳中使得冲击端从外壳突伸，

[0101] -减振器，其耦接到撞针，

[0102] -体积可变的真空腔，其包括：

[0103] ·容纳表面的至少一部分；

[0104] ·至少一个上部真空密封部，其耦接到锤重块；

[0105] ·至少一个下部真空密封部；

[0106] ·至少一个下冲程出口，其能够操作来允许流体在下冲程的至少一部分期间从真空腔排出，

[0107] 真空腔在上冲程的至少一部分期间具有亚大气压，由大气与真空腔之间的压差向着撞针驱动锤重块。

[0108] 在常规重力冲击锤的情况下，用于改善以上参数中任一项而对其他参数没有不利影响的选则是非常有限的。能量场通常为锤重块的重力加速度与竖直下落距离的乘积减去由摩擦、距竖直线的角度或来自提升机构的拖拽引起的任何损失。到工作表面的冲击能量传递完全由重块的动能来提供，与锤重块的质量和速度的平方的乘积成比例。因此，现有冲击锤与以上参数的相关性严重地阻碍在对其他两项参数中的一者或两者没有不利影响的情况下对总质量、冲击能量或冲击频率进行任何显著改善。

[0109] 与所寻求的三个主要性能改善相关地更加完全地阐释了常规重力冲击锤的参数相关性的限制，即：

[0110] ·在维持冲击能量的同时减小锤重量：-为了获得给定的动能，使用较轻的锤重块提供了相应较轻的冲击锤和相应可能较轻的载体的可能益处。然而，这需要增加冲程长度(以增加下落高度)从而获得所需要的冲击速度的必要增加。然而，在对往复周期和/或设备的可用性/操控性没有不利影响的情况下，对最大可行的重块高度存在实际的约束。

[0111] 额外的下落高度必然需要额外的设备结构，因此这增加了载体所承载的质量。而且，使用更强劲的驱动机构维持相同的提升持续时间虽然增加距离，但必然增加设备重量和成本。替代地，使用具有相同功率的驱动机构将会引起循环时间的增加。此外，考虑到锤重块在往复路径上返回之前必须在上部冲程转换处停止，因此在不需要不切实际的稳健性和愈加巨大的减振缓冲器来使重块减速至停靠的情况下，对锤重块的可变提升速度存在不可避免的限制。在没有这样的缓冲器的情况下，组件外壳的高度必须更进一步地增加以允许锤重块仅经由重力和驱动机构摩擦的效应而减速。

[0112] 如已经讨论的，这转而抵消了更强劲的驱动机构的益处并且由于重块额外需要的行进距离而进一步减小可实现的冲击频率。因此，来自减小的锤重量的任何益处都被减小的冲击频率、减少的可用性/操控性和以上所述的其他重量增加所抵消。

[0113] ·增加冲击能量而不增加锤重量：在不增加下落高度(以及以上所概述的相同的伴随弊端)的情况下，增加常规冲击锤的冲击能量而不增加锤重量的能力是可忽略的。

[0114] ·增加冲击频率而不减小锤重量：为了增加冲击频率而不减小锤重量，或者下落高度必须减小，或者驱动机构提升速度增加。然而，在前一种情况下，冲击能量将会相应地减少。在后一种情况下，仍将存在需要锤重块的增加的速度在下冲程之前停靠的困难。如上所述，这将会需要增加下落高度和/或缓冲器，二者都会增加总重量。

[0115] 这些因素激励了增加重力冲击锤的重块的冲击速度的替代方法。一种这样的方法利用驱动机构在下冲程中也施加向下的力，即下压机构。第二种方法通过储存来自驱动机构在上冲程重块提升期间可用的剩余未利用能量以用于冲击下冲程，来对第一种方法进行补充。这些方法均提供有利地改变冲击锤参数中的一个或多个的能力，包括：减小锤重量、减小提升高度、增加冲击能量或减小往复周期。

[0116] 这些方法都在本发明人早先发明(分别在美国专利号7,331,405和PCT公布号WO/2013/054262中描述)中提出，并且通过引用并入本文。虽然这两种方法都提供前述优点，但下压机构和能量储存部件以及耦接到重块的装置在下冲程期间固有地增加设备的复杂性和重量。

[0117] 本文所描述的设备不仅提供与本发明人提及的两种方法类似的优点，而且在不增加设备的重量和复杂性的情况下获得这些优点。有利地，本文所描述的设备也可以可选地增加到上述方法中的一者或两者中使用，以提供增强型设备。

[0118] 在往复路径的上冲程中提升重块期间，真空腔之内产生的真空由于真空腔与大气之间的压差而生成了相应的反向力。由于重块被约束到往复路径，所以施加到重块的大气压力沿着往复路径向下分解，从而与作用在锤重块上的重力合成。

[0119] 然而，施加到真空腔的真空活塞面的大气压(经由重块)不需要来自载体或驱动机构的任何额外能量来在下冲程上操作。真空腔组件也不需要任何额外的外部储存设备的额外重量和复杂性。显著地，除了可忽略的密封部的重量之外，真空腔自身不需要增加设备的质量。锤重块和相关联的冲击锤的外壳具有可观的横截面，其允许在锤重块下生成很明显的真空。

[0120] 因此，通过单独地识别参数(比如冲击能量、每小时的吨数生产率或冲击锤重量)上的任何改善并且同时保持其余冲击锤性能变量基本恒定，可以对本文所描述的冲击锤与现有技术的仅重力冲击锤进行比较评估。作为基本示例，为了比较冲击锤重量节省(并且因此，在使用较轻挖掘机中相应的成本节省)中任何的益处，所比较的冲击锤有必要表现出例如相同的冲击能量或其他密切相关的性能标准。冲击锤重量节省对其相关联的载体/挖掘机的整体成本的意义详述如下。

[0121] 挖掘机市场建立完善，并且由于商业、遗留和传统的原因，挖掘机按照分成指定段或等级的规范来制造。具体而言，挖掘机主要配置有落入以下等级中的整体重量：

[0122] ·20-25公吨

[0123] ·30-36公吨

[0124] ·40-55公吨

[0125] ·65-80公吨

[0126] ·100-120公吨

[0127] 尽管每个等级都包括显著的重量范围，但挖掘机的成本由其具体重量直接控制。因此高度激励了挖掘机购买者在给定等级内选择能够执行所需任务的最轻挖掘机。具有需要例如56公吨挖掘机的配件的操作者/购买者可能承担接近10美元/Kg的成本，并且因此理论上56公吨挖掘机的成本应当为570,000美元。然而，操作者实际上将需要使用650,000美元成本的65公吨挖掘机；相对于较轻等级的挖掘机增加了14％的成本。商业实际现实进一步与挖掘机恰好在等级重量边界极限处的可用性相融合，迫使操作者使用甚至更重的挖掘机。而且，载体的每千克成本在不同重量等级之间并不一致，而是对于较重的载体等级(具体为在40公吨之上)因其有限的可用性而不成比例地增加。因此可见，通过使用必要的最轻挖掘机来节省成本是重要的。

[0128] 在本领域中众所周知载体重量与其对任何配件的重量承受能力之间的相互关系，由此在成比例的关系中，载体(通常为挖掘机)重量必须为配件重量的至少六至七倍。因此，配件(比如冲击锤)重量的减小可以在操作配件所需要的挖掘机重量上产生相应的六至七倍的减小。以下所示为挖掘机重量等级与从较轻的重量等级转换所需要的重量节省之间的比较。

[0129] 由表1可见，任何等级中接近11-20％之间的冲击锤总重量节省可能足以将所需要的挖掘机变更为较轻的等级。这些可能的重量节省是基于在挖掘机等级的相邻极限之间转换所需要的最小重量节省。因此，以上表格基本上概述了配件重量节省的最小范围，这将会导致使用较轻等级挖掘机的极其有益的成本节省。

[0130] 甚至更高的重量节省将允许操作者从明显该等级内较重挖掘机更广泛的选项中进行选择。在实践中，任何给定时间/位置处的可用挖掘机的选择可能轻易地排除使用最佳重量的挖掘机，迫使使用更重的机械。而且，挖掘机等级被具有在重量段中心处而非边缘处的重量的机械更加稠密地占据。因此，相较于仅仅跨越挖掘机重量等级的重量节省，允许使用恰好在下一等级边界内挖掘机的冲击锤重量节省提供不成比例的益处。除了若干其他性能参数之外，以下相较于现有技术来阐释本发明针对这种重量节省的潜能。

[0131] 自然，如以上所讨论的，重量减小本身可以简单地通过妥协其他性能参数以多种多样的方式来获得。因此，在与单一参数(例如，冲击锤重量)的现有技术进行比较期间，通过固定某些关键参数才可以进行有意义的评估。

[0132] 因此，表2-3(参见附录)阐释真空辅助冲击锤的一个实施例的三种不同冲击锤重量与最佳性能的可比较现有技术仅重力冲击锤的比较。所列出的现有技术锤为可获取的顶级性能冲击锤，其需要以上重量等级的挖掘机。DX900和DX1800为不同尺寸/重量冲击锤，其配置为具有落在撞针上的仅重力锤重块，撞针转而冲击工作表面。本发明人为这两种DX机械的创造者。尽管这两种DX冲击锤代表了与本发明性能最接近的竞争者，但包括了SS80和SS150形式的额外现有技术来提供适当的工业背景。SS80和SS150为Surestrike International,Inc制造的装置，其也类似地配置有落在撞针上的仅重力冲击锤。

[0133] 以上的表2和3(参见附录)阐释了实际现有技术仅重力冲击锤和根据本发明的真空辅助冲击锤的关键物理和性能参数。选择现有技术冲击锤来比较是由于其可比较的锤重块质量和冲程长度。可理解地，本文所公开的标记为XT100、2000和4000的实施例并非特定配置以便于与现有技术冲击锤比较，并且因此在若干方面上不同，比如冲击能量和生产率。本发明的真空辅助的优点之一在于，性能改善基本上可扩展至不同尺寸的冲击锤。因此，以下的表4和5针对真空辅助冲击锤(表示为1-8)制定，这些真空辅助冲击锤准确地配置为与现有技术仅重力冲击锤的指定参数相称。

[0134] 表4(参见附录)将具有相同总冲击锤重量(以及因此载体重量)和冲程长度的真空冲击锤1-4与现有技术DX900、SS80、DX188和SS150进行比较，分别导致冲击能量改善105％、260％、183％和206％。竖直冲击轴线处生产率的相应改善甚至更加不同，分别为325％、
695％、337％和505％。在45°的冲击轴线倾斜下，生产率上的改善分别更进一步增加到
712％、1,394％、727％和1,045％。

[0135] 表5(参见附录)关注当冲击能量相等时以上现有技术的冲击锤与本发明的真空冲击锤(5-8)之间重量上的差别。所带来的现有技术的冲击锤(5-8)与DX900、SS80、DX188和SS150之间的重量减小分别为42％、60％、48％和58％。由于能够使用较轻的载体以及减小的循环时间(在其他地方更全面地考虑)，本发明的冲击锤5-8提供每公吨每小时生产的载体成本(在竖直冲击轴线定向上)相对于DX900、SS80、DX188和SS150的成本分别减小65％、81％、69％和76％的改善。

[0136] 表6(参见附录)表示本发明的冲击锤(编号9-12)的另外四种配置，其中生产率已经与早先示例中提及的相同的现有技术冲击锤相应地相等。如已经观察到的，本发明比可比较现有技术的冲击锤明显更轻。

[0137] 因此，即使当本发明配置为与现有技术的生产率在理论上相等，但是其减小的重量提供了载体需求成本的显著节省，以及相应较轻的所需外壳和锤重块导致的制造成本节省。对于竖直定向的冲击轴线，这些节省被真空冲击锤编号9-12转化为每公吨每小时生产的载体成本相对于DX900、SS80、DX188和SS150分别为151％、345％、181％和274％的改善。对于45°处每公吨每小时生产的载体成本的图所阐释的倾斜冲击轴线定向，这种改善甚至更加显著。

[0138] 本文所描述的实施例提供获得与现有技术相比非常显著的性能改善的装置。冲击锤的真空辅助允许使用较轻的锤重块，该锤重块不仅减小材料和制造冲击锤本身的成本，还减小与使用较轻的挖掘机相关联的操作成本。

[0139] 本发明与现有技术之间的差别使得甚至更保守的改善(以下详述)代表了对本发明实施例所提供的发明优点的清晰展示。

[0140] 优选地，所述冲击锤配置有以下中的一个或多个：

[0141] ·用于高达3.6公吨的总设备重量的至少70千焦耳的冲击能量；

[0142] ·高达3.6公吨的总设备重量，其具有的冲击能量输出等于或大于重量在4.5-6.5公吨之间的仅重力冲击锤；

[0143] ·高达3.6公吨的总设备重量，其具有的冲击能量输出等于或大于需要30至36公吨载体的仅重力冲击锤；

[0144] ·用于高达6.0公吨的总设备重量的至少150千焦耳的冲击能量；

[0145] ·高达6.0公吨的总设备重量，其具有的冲击能量输出等于或大于重量在8-11公吨之间的仅重力冲击锤；

[0146] ·高达6.0公吨的总设备重量，其具有的冲击能量输出等于或大于需要65-80公吨载体的仅重力冲击锤；

[0147] ·用于高达11公吨的总设备重量的至少270千焦耳的冲击能量；

[0148] ·高达11公吨的总设备重量，其具有的冲击能量输出等于或大于重量在15-20公吨之间的仅重力冲击锤；

[0149] ·高达11公吨的总设备重量，其具有的冲击能量输出比来自需要65-80公吨载体的仅重力冲击锤的冲击能量输出多至少50％。

[0150] 由于挖掘机的通常费用成本为接近10美元或6.25欧元每千克，因此可以立刻领会，以上配置中任一项都提供显著的成本节省，尤其是考虑到以上所提及的对于较重等级的挖掘机不成比例的成本增加。

[0151] 如同以上同样不证自明地阐示的，非常期望利用可能的最轻冲击锤重量来实现对工作表面的所需要的冲击能量。由于锤重量本身是总冲击锤设备重量中的主导因素，因此较轻的锤重量直接地有助于较轻的总设备重量以及如后续所讨论的若干随之而来的重量节省(例如，需要较轻的容纳表面/外壳)。

[0152] 因此，本发明的实施例使得能够在下冲程上对重块施加超重力的(大于重力的)力而没有由于使用下压机构而导致的额外重量。

[0153] 本发明实施例相对于常规的仅重力冲击锤的又一个优点在于，大大改善了在非竖直冲击轴线定向下操作的工作能力。通常，当仅重力冲击锤倾斜时，有效下落高度减小，同时由于循环操作期间锤重块越来越多地施压在外壳上，所以来自摩擦的阻力增加。距竖直线超过60°的冲击轴线倾斜角通常会导致仅重力冲击锤中往复式锤重块停止移动。

[0154] 然而，冲击锤的真空辅助所提供的势能不会被定向的改变而减少，而是相反在任何冲击轴线定向(包括向上)下保持不变。此外，由于真空效应不增加冲击锤的质量时，因此随着冲击锤倾斜，与容纳表面的摩擦不随着真空增加。因此，由于真空生成的冲击能量比例不给予倾斜冲击锤额外的摩擦但提供更大的冲击能量，所以倾斜的真空辅助冲击锤的总摩擦损失成比例地远低于能够具有相同冲击能量的的常规仅重力冲击锤。

[0155] 为了借助若干示例来阐释性能优点，表8(参见附录)将在0°和45°的冲击轴线倾斜两者下的仅重力冲击锤与真空辅助冲击锤形式的本发明实施例进行比较：

[0156] 如以上比较中可见，即使具有竖直的冲击轴线和理论上相等的冲击能量(30,000J)，相较于对于真空辅助冲击锤的1,600J，仅重力冲击锤仍然导致更大的能量损失，即
4,500J。这种较大的损失是较大锤重量所生成的较大摩擦、以及较大的空气位移损失的直接后果。这种不同随着冲击轴线倾斜增加而显著增加。可以看到，在45°的冲击轴线倾斜下，仅重力冲击锤和真空辅助冲击锤通过摩擦和空气位移的能量损失现在分别为6,360J和2,
350J。因此，真空辅助冲击锤能够执行仅重力冲击锤在0°冲击轴线倾斜下作功的115％，该数值在45°的冲击轴线倾斜下增加到194％。随着倾斜增加差别变得甚至更显著，直至仅重力冲击锤完全停止工作的点(约65-70°)。

[0157] 优选地，所述冲击锤配置为在距竖直线0°到至少60°的冲击轴线倾斜角下可操作。

[0158] 在一个实施例中，可操作的所述冲击轴线倾斜角距竖直线为0-90°。

[0159] 在另一实施例中，可操作的所述冲击轴线倾斜角距竖直线为0-180°。

[0160] 在一个实施例中，所述最大重力势能小于所述最大真空腔生成的势能。

[0161] 优选地，所述锤重块沿着与撞针的纵向轴线基本共轴的冲击轴线冲击在撞针的所述被驱动端上。

[0162] 优选地，所述撞针可以在外壳中位于鼻状块中，使得所述冲击端从外壳突伸，所述减振器在所述鼻状块内侧耦接到撞针。

[0163] 根据本发明的另一方面，提供了移动式冲击锤，其包括基本如上文所描述的冲击锤并且由移动式载体支撑，所述冲击锤能够操作来以与距竖直线0°到至少45°、优选地到至少60°的冲击轴线倾斜角一起使用。

[0164] 优选地，所述移动式冲击锤配置为在锤重块的每个往复循环中施加至少5000焦耳的能量。

[0165] 在这样的倾斜角下操作的能力使得能够在对于仅重力冲击锤不可行的应用中进行工作，比如在靠近陡峭岩壁的狭窄区域中的操作、隧道挖掘、沟渠挖掘等等。

[0166] 根据本发明的另一方面，所述移动式冲击锤配置为，所述冲击锤基本等于或大于所述支撑移动式载体的质量。

[0167] 根据另一个实施例，所述冲击锤配置为远程操作式和/或自动式隧道冲击锤。

[0168] 本发明使得特制自动式隧道冲击锤可以在小冲击角下操作而不担心掉落碎片将操作者置于危险中。不证自明地，在接近水平的冲击轴线角下操作需要冲击能量中的主导性多数(>80％)由真空作用来生成，因此需要大的真空表面积与重量比。

[0169] 如将领会的，当冲击锤想要用于在任何向上的倾斜下操作时，锤重块可以包含系链、约束、借用等等。在真空腔密封部失效时，对锤重块的这种约束将防止重块滑出外壳，从而潜在地损坏驱动机构部件并带来危险。还将领会的是，根据具体的操作情况，本发明的能够在大于60°下进行隧道挖掘操作和/或其他工作冲击操作的冲击锤未必是自动式和/或远程控制式。具有本发明的真空辅助冲击锤的、适当保护人类操作的挖掘机也可以用于这样的情况。

[0170] 优选地，驱动机构为上冲程驱动机构，其能够操作来沿着往复轴线提升锤重块。

[0171] 优选地，驱动机构包括通过柔性连接器连接到锤重块的驱动器。柔性连接器可以包括带、线缆、环索、链、绳索、线材、绳或其他足够强韧的柔性连接。

[0172] 优选地，驱动器定位在外壳的上部远端之下。

[0173] 优选地，驱动器定位在锤重块上冲程的端部之下，其中重心在外壳的上部远端与撞针被驱动端之间。

[0174] 优选地，驱动器定位在锤重块上冲程的端部之下，其中重心在容纳表面的远端之间。

[0175] 优选地，柔性连接器围绕位于外壳的上部远端处的至少一个皮带轮穿过，驱动器配置为经由围绕皮带轮的柔性连接器向上拉动锤重块。

[0176] 如权利要求1所述的锤重块，其中，驱动器为线性往复式驱动器。

[0177] 根据一个方面，优选地，驱动机构定位在锤重块上冲程的端部之下，其中重心在容纳表面的所述远端之间。

[0178] 优选地，所述驱动机构定位在锤重块上冲程的端部之下，其中重心在外壳的所述远端与撞针被驱动端之间。

[0179] 根据一个实施例，所述驱动机构包括：

[0180] ·驱动器；

[0181] ·至少一个环索；

[0182] ·至少一个滑轮。

[0183] 优选地，所述驱动机构还包括皮带轮和/或绞盘。优选地，驱动器包括液压或气动夯锤等，其配置为经由滑轮(直接地或者通过皮带轮或绞盘)拉动锤重块，并且围绕外壳上部远端处的滑轮转动。

[0184] 因此，冲击锤能够在倾斜冲击轴线下操作期间提供有效的冲击能量水平和低的循环次数而没有不利地增加外壳/容纳表面的上部远端的缓冲器或驱动机构夯锤驱动器、压力腔等等的质量。这使得冲击锤能够保持能够由常规载体/挖掘机来移动和调控而不向载体附接点添加过多的额外扭矩负载。

[0185] 除了锤重量上的减小以外，真空辅助的并入还提供更进一步随之而来的重量节省，以实现给定的冲击能量。

[0186] 如其他地方讨论的，在操作循环期间，在下冲程的端部，锤重块与撞针的被驱动端的冲击将动能经由撞针传递到工作表面。

[0187] 在实践中，并非锤重块的所有动能都传递到工作表面，如在以下情况下：

[0188] ·“未击中”，当操作者将锤重块落在撞针被驱动端上而冲击端不接触工作表面时，锤重块的冲击迫使可观的冲击载荷通过冲击锤并且也被冲击锤吸收。

[0189] ·“过击”，即使工作表面在撞击后成功破碎，冲击也可能仅吸收了撞针和锤重块的一部分动能。在这样的情况下，对冲击锤的合成作用直接与“未击中”相匹配。

[0190] ·工作表面的性质需要在发生破碎前进行多次冲击，并且因此撞针或锤重块可能反弹离开工作表面。反弹锤重块的方向将主导地包括横向于冲击轴线的分量，从而使得其与容纳表面接触。

[0191] 在实践中，冲击操作在多种多样的倾斜下进行，并且很少以完全竖直的冲击轴线来执行。

[0192] 在接触撞针时，来自这样的横向冲击的锤重块与容纳表面之间的主要接触区域紧邻锤重块。因此，容纳表面和在与撞针的冲击点处围绕锤重块的邻近锤外壳的横向接触区域(本文中称为强化外壳部分)相较于外壳的其余部分受到额外地强化。因此，由于锤重块平行于冲击轴线的尺寸减小而能够借助缩短的强化外壳部分，所以相较于产生相同冲击能量的仅重力冲击锤，本发明的实施例实现进一步的重量节省。

[0193] 根据另外的方面，相较于生成相等的冲击能量并具有相同的横截面积的仅重力冲击锤，真空辅助冲击锤可以提供外壳重量节省减小，所述外壳重量节省减小与重块沿着冲击轴线的尺寸上的差值成比例。

[0194] 由于若干附加分量，所述外壳重量节省减小与锤重块体积尺寸的减小成比例，所述附加分量包括：

[0195] ·真空辅助冲击锤的较小体积尺寸的锤重块需要较短的外壳和容纳表面来封装锤重块沿着冲击轴线的相等行进距离；

[0196] ·真空辅助冲击锤的较小体积尺寸的锤重块的减小质量在强化外壳部分上成比例地生成较低的横向冲击力，从而需要成比例地较少的强化；

[0197] ·平行于真空辅助冲击锤的锤重块的冲击轴线的较短长度(对于可比较横向横截面积的锤重块)生成与锤重块的横向移动的较小耦合，从而生成对容纳表面的相应较小集中载荷横向冲击，由此需要成比例的较少的强化。

[0198] 相较于本发明的实施例，对于以上原因中的任一者/所有，仅重力冲击锤所需要的额外重量还合成了相对性能缺点，这是因为总增加重量由此在需要的挖掘机的重量上增加6-7倍的该数值。

[0199] 因此，优选地，与重块沿着冲击轴线的尺寸上的差值成比例的外壳重量节省减小包括以下中的至少一个：

[0200] ·对应于所述锤重块上冲程长度的外壳长度的差值导致的外壳重量节省；

[0201] ·与平行于冲击轴线延伸一段长度的强化外壳部分的尺寸差值成比例的外壳重量节省，该一段长度至少基本等于重块从所述上冲程的所述起始位置沿着冲击轴线的尺寸，和/或

[0202] ·横向于沿重块的冲击轴线延伸一段长度的强化外壳部分的尺寸的差值导致的外壳重量节省，该一段长度至少基本等于重块的从所述上冲程的所述起始位置沿着冲击轴线的尺寸。

[0203] 本发明实施例的又一个优点涉及操作循环时间上的改善。如前所述，操作时，该设备的完整往复循环包括四个基本阶段，包含：上冲程、上部冲程转换、下冲程和下部冲程转换。考虑到上部冲程转换通常是瞬时的，往复循环的主要时间分量为上冲程和下冲程。虽然下部冲程转换时序受到用于确保锤重块在初始冲击后已经停止任何弹跳所需时间的影响，但任何弹跳的大小也被真空腔中生成的相应真空的作用抑制。

[0204] 然而，对于简单地增加提升速度，困难是在上冲程端部处使锤重块停止的问题。在驱动机构已经中止在上冲程上有效提升锤重块后，动量将作用于继续锤重块的运动，对抗重力和来自驱动机构与容纳表面的接触的摩擦。因此，如果锤重块提升速度增加，锤重块的增加的动量在被驱动机构有效提升的端部处将需要延伸的容纳表面来容纳和引导重块直到其减速至停止。

[0205] 增加缓冲器或一些形式的缓冲来使锤重块在较短距离上减速的替代也是非常无吸引力的。锤重块的高质量将需要缓冲器是牢固的以提供任何有意义的效果并且足够稳健。通过任一替代增加到外壳上部末端的额外重量都显示出显著的性能影响。除了额外外壳长度的直接重量损害之外，通过额外重量施加在与载体的冲击锤附接部上的额外扭矩需要相应的强化。

[0206] 更显著地，锤重块冲击到物理缓冲器中将不可避免地干扰操作者将撞针定位在工作表面上的期望位置上(例如，岩石的中心或裂缝等等)，从而需要耗费时间重新定位和/或引起不期望的“未击中”。

[0207] 下冲程的持续时间简单地为有效下落高度和锤重块与外壳容纳表面之间的相反摩擦力以及驱动机构惯性的函数。还是如同以上所讨论的，将会领会，随着冲击锤倾斜离开竖直轴线，锤重块有效下落高度减小，并且相反的摩擦力增加。因此，下冲程的最小可能持续时间不能减小到无约束重块在重力下下落的自由下落时间的持续时间之下。因此，在实践中，由于前述的摩擦约束所以下冲程的持续时间总是大于上述自由下落时间的持续时间。

[0208] 相较于以上两种限制，增加的真空辅助提供整个循环时间的明显减小并且没有任一个上述缺点。不论定向如何，真空腔上的大气力作用来驱动重块压缩真空腔。因此，在上冲程期间，在驱动结构已经停止抬高锤重块之后，除了作用重力外，对抗真空腔的膨胀(即，锤重块沿冲击轴线向上的持续移动)的力仍然起作用来使锤重块减速并停止。同样地，在下冲程期间，除重力之外，作用在真空腔上的大气恢复力增加锤重块上的力。为了阐释这种清楚且显著的益处，表9在具有5m的相同下落高度、相同锤重量和相同驱动机构的可比较冲击锤之间进行比较，其不同之处仅在于向本发明冲击锤设置真空辅助。仅重力冲击锤图和真空辅助冲击锤图两者均从具有典型牵引因素的竖直定向的冲击轴线获得。在表9的示例中，真空-重量比为2:1。将会领会，较高的真空比可以产生相应较短的循环时间。

[0209] 在实践中，根据其他冲击锤性能标准的重要性，针对锤重块所选择的停止距离可以从200mm变化至高达500mm。然而，为了确保有意义的比较，仅重力冲击锤和真空辅助冲击锤的停止距离之间的趋同点(convergence)为420mm，这是借助3m/s和5m/s的相应锤重块速度来实现。

[0210] 因此可见，仅重力冲击锤的实际最小循环时间接近3.27s，而真空辅助冲击锤为的该时间为接近1.91s。这种循环时间上的减小带给真空辅助冲击锤相对于仅重力冲击锤171％的改善。由于冲击锤的生产率与对工作表面的冲击击打的频率直接相关，所以这种循环时间减小直接转化为生产率的改善。

[0211] 在驱动机构停止作用在锤重块上后的上冲程期间，真空在减速或制动锤重块的运动上的效果实质上提供缓冲效果。真空生成势能的大小在上冲程端部处于其峰值。然而，虽然有任何密封损失，但是作用在真空腔上(经由锤重块)的大气压力在整个上冲程中恒定，因此即使在驱动机构停止主动地推动锤重块之后也持续对锤重块的运动施加制动作用。因此，大气压差作用来合成重力的减速作用以从循环的这一部分中显著地减小循环时间。

[0212] 借助物理缓冲系统来复制这种深刻的制动效果将是非常有问题的。首先，定位在外壳的上部远端极限点处添加物块的位置将加剧在运动期间冲击锤所生成的对挖掘机配件的扭矩载荷。第二，如上所述，额外重块的大小将会在挖掘机重量上添加六至七倍的增加。第三，冲击轴线倾斜的增加进一步减小重力的减速作用的效果将需要甚至更强且因此更重的缓冲器。相反，真空生成制动力不受角度定向的影响。

[0213] 根据一个实施例，本发明为如下的冲击锤，其包括：

[0214] ·外壳，其具有内侧壁；

[0215] ·锤重块，其能够沿着线性冲击轴线往复运动，所述锤重块配置和定向为在锤重块的往复运动期间与所述冲击锤的容纳表面至少部分地密封接触，所述容纳表面包括所述外壳的内侧壁，

[0216] ·驱动机构，

[0217] 使得在操作期间，锤重块沿着所述线性冲击轴线的完整往复循环在竖直定向时包括四个步骤，包含：

[0218] ·上冲程，其中，所述锤重块沿着冲击轴线移动与锤重块上冲程长度相等的距离，锤重块上冲程长度由初始被驱动部分和和未被驱动部分组成，所述锤重块在沿着未被驱动部分移动到所述外壳的远端处的最终上部位置之前被驱动机构从下部初始位置沿着所述驱动部分移动；

[0219] ·上部冲程转换，其中，锤重块的移动在沿着冲击轴线将往复方向反向到上冲程之前静止，

[0220] ·下冲程，其中，所述锤重块沿着冲击轴线移动返回与锤重块下冲程长度相等的距离，锤重块下冲程长度为从所述外壳的远端处的所述上部位置到所述下部位置，和[0221] ·下部冲程转换，其中，锤重块的移动在后续的上冲程之前静止，

[0222] 所述冲击锤还包括大气上冲程制动，其包括：

[0223] ·体积可变的真空腔，其冲程在锤重块与容纳表面的至少一部分之间，[0224] 其中，锤重块在上冲程期间沿着冲击轴线的所述移动在所述真空腔与冲击锤大气之间生成压差，所述上冲程大气制动将所述压差在未被驱动部分上施加到锤重块的移动，以使锤重块上冲程移动减速。

[0225] 优选地，所述锤重块的上部表面的至少一部分向所述大气打开。

[0226] 根据另外的方面，本发明提供包括上冲程大气制动的基本如前文所述的移动式载体和真空辅助冲击锤，所述冲击锤能够以距竖直线从0°到至少45°、并且优选为到至少60°的冲击轴线倾斜角来操作。

[0227] 如从本文所提及的本发明的多种配置中可以注意的，完全的多功能性本身是真空辅助锤的显著特征。真空辅助的增加冲击能量、减小重量、增加设备的紧凑性、减小操作和制造成本、增加生产率、减小循环时间等等的能力，展示了设计者可用来最佳地配置冲击锤以适合不同的操作者优先级的各种各样可变参数。以下的对比表阐释若干广泛相异的情景，其中本发明适应具有不同性能优先级的操作者。本发明的真空辅助冲击锤在各个情景中都与最接近的执行现有技术的仅重力冲击锤进行比较。将会注意到，现有技术冲击锤在满足各自的性能标准上不能够稍有竞争性。

[0228] 如以上所讨论的，表1示出(针对固定的冲击能量)使得由给定重量等级中的最轻挖掘机所操作的冲击锤能够由相邻较轻等级中的最重挖掘机来操作所必要的最小冲击锤重量节省。尽管这提供极大的经济操作节省，但是为了给出操作者最大理论多样性，理想的重量节省将使得能够在一个等级的下部重量极限与下一等级的上部重量极限之间转换。

[0229] 作为示例，表11阐释需要如下的冲击锤的操作者的情景，该冲击锤可以承载在最轻的可能挖掘机上但仍匹配两个最重、最有力的仅重力冲击锤(即，SS150和DX1800)中任一个的每小时生产吨数。每小时生产吨数为冲击操作中生产率的主要指标，同时载体的成本为单一最大操作成本。

[0230] 因此，通过维持前者的等同同时减小后者，本发明一个实施例的真空辅助冲击锤(标为XT 1200)显著地更有成本效益。而且，可以看到，重3.9公吨的XT1200可以由来自20-25公吨等级的25公吨的载体来承载，而SS150和DX 1800现有技术锤两者需要来自65-80公吨等级的载体。因此，XT1200需要相较于65公吨和80公吨DX1800和SS150轻整整两个等级的载体，分别具有330,000美元和480,000美元的载体成本节省。当考虑到在倾斜冲击轴线下的生产吨数时，XT1200的优势实际上甚至更加显著。如表所阐释的，在45°倾斜下，XT1200产生接近两倍于SS150和DX1800的输出。

[0231] 表12阐释示例性情景，其中操作者需要冲击锤在具有5m的最大高度约束的环境(比如遭遇隧道挖掘或在其他上置式约束下)中操作。表12中的所有冲击锤都配备有撞针配置，撞针配置与冲击锤的其他必要部分一起占据5m高度空隙中的2m，由此允许最大3m的上冲程长度。然而，仅重力冲击锤重块的额外尺寸占据另外的1m。因此，仅重力冲击锤具有最大2m的垂直上冲程长度，相较于真空辅助冲击锤的3m。如早先解释的，仅重力冲击锤在以竖直冲击轴线操作时产生其最大的冲击能量和循环时间。表12示出仅重力冲击锤以竖直定向和15的循环速率产生最大33,354J的冲击能量。

[0232] 然而，由于损失仍然导致较低的冲击能量和较低的循环速率，所以使用非竖直冲击轴线下倾斜的较大重力冲击锤是无效的。作为示例，倾斜45°的上冲程长度2.82m的冲击锤具有与上冲程长度2m的冲击锤相同的竖直下落，然而其仅在12的循环速率下产生32,212J的冲击能量，即，比竖立3m的仅重力冲击锤少3.4％。导致的生产率也分别从22下降。相反，上冲程长度4.24m的倾斜45°的真空辅助冲击锤(具有与3m竖直定向的重力辅助冲击锤相等的竖直锤重块下落)产生比竖立3m真空辅助冲击锤大30％的冲击能量和(尽管循环速率较慢)大14％的生产率增加。45°倾斜的真空辅助冲击锤的生产率也比竖立状态的仅重力冲击锤大568％。因此为操作者提供了简单地使用较大的现有真空辅助冲击锤而非订购定制生产的缩短冲击锤的选择。

[0233] 表13阐释操作者的优先级为对于给定载体重量的生产吨数的速度的情景。这样的情景可以存在于噪声和/或交通约束将冲击操作限制于有限的机会窗口，从而给予生产速度优先权而不求助于获得显著较重的冲击锤及其相应更重、更昂贵且更不广泛可用的载体。由此可见，尽管真空辅助冲击锤(XT2000)比最接近的现有技术的仅重力冲击锤(DX900)稍稍较轻，需要36公吨而不是40公吨的载体，但其生产率为315公吨/小时相较于63公吨/小时，即，快5倍。因此，即使考虑倾斜操作角下增加的生产速率不同(296比31公吨/小时，即，快9.5倍)，真空辅助锤也将在一天中完成明显5天的任务。

[0234] 根据本发明的另外的方面，提供了通过选择相对于相应的仅重力冲击锤在冲击锤性能标准上以下改善中至少一个来配置基本如上文所述的冲击锤的方法，其中，包括往复周期、冲击能量、往复路径长度和载体重量的组中的至少两个等于所述仅重力冲击锤，所述改善包括：

[0235] ·对于给定往复周期、冲击能量、锤重量、往复路径长度和载体重量，施加到工作表面的较高的冲击能量；

[0236] ·对于给定的往复周期、冲击能量、载体重量和往复路径长度，较轻的锤重量；

[0237] ·对于给定的锤重量、往复周期、载体重量和冲击能量，较短的往复路径；

[0238] ·对于给定的往复路径长度、锤重量、载体重量和冲击能量，减小的往复周期，和/或

[0239] ·对于给定的往复冲击能量、路径长度、锤重量和冲击能量，减小的载体重量。

[0240] 显而易见，以上列表并不详尽，而且根据期望的性能结果，参数的一种或更多种组合也可以进行各种程度的变化。

[0241] 根据另外的方面，本发明可以提供借助性能标准改善仅重力冲击锤的方法，性能标准包括：往复周期、冲击能量、往复路径长度、锤重量、外壳重量、冲击锤重量和载体重量，所述方法包括从改善的组中选择，该改善包括：

[0242] ·减小的往复周期；

[0243] ·增加的冲击能量；

[0244] ·减小的往复路径长度；

[0245] ·减小的载体重量；

[0246] ·减小的锤重量；

[0247] ·减小的外壳重量；

[0248] ·减小的冲击锤重量；

[0249] ·增加的距竖直线的操作冲击角，

[0250] 通过并入基本如前文所述的真空腔，同时维持所述仅重力性能标准中至少两个基本不变。

[0251] 如所讨论的，重力锤的能量输出通常为锤重块的重力加速度与下落距离的乘积，减去摩擦、距垂直线的角偏移、驱动机构的拖曳和锤重块下的引导柱下部中任何空气的压缩所引起的任何损失。在本发明的真空辅助冲击锤实施例的情况下，相同的力和损失仍然适用。真空腔中任何残余或泄漏空气的存在都作用来减小上冲程所生成的真空的效力，同时下冲程期间压缩空气生成对锤重块的动量的减速力。在真空腔中残余的空气的这些明确有害作用被理想地减轻。

[0252] 在考虑密封损失的作用和/或真空腔中残余空气的作用之前，考虑形成真空腔的可用密封选项及其性能影响是有帮助的。

[0253] 所述下部真空密封部的位置和配置取决于冲击锤重块是配置为将其冲击能量经由撞针传递到工作表面的分离重块或是形成为具有用于直接撞击工作表面的工具端。在前一种情况下，下部真空密封部可以围绕外壳的下部或者围绕撞针组件形成。在后一种情况下，下部真空密封件可以位于锤重块与容纳表面之间并且在上部真空密封部之下的位置处。因此当接合非撞针冲击锤配置使用时，可以对上部真空密封部和下部真空密封部两者复制相同的密封配置。

[0254] 在两种重块配置中，重块与容纳表面之间的移动隐含地需要密封部能够容纳其之间的相对滑动移动。密封部可以固定到重块、鼻状块/撞针组件容纳表面或其组合，并且这些变体可以稍后更详细地考虑。

[0255] 考虑所述上部真空密封部，位置、构造和配置可以根据容纳表面和锤重块以及所需性能特征的约束来变化。由位于(或附接到)锤重块的一个或多个密封件来形成上部真空密封部有若干优点，例如：

[0256] ·锤重块沿着冲击轴线行进的距离大于重块自身的长度。因此，放置在容纳表面上的密封件将需要在重块行进的长度上延伸，而重块上的密封部仅需要位于围绕冲击轴线的单一位置处；

[0257] ·位于沿着锤重块的行进路径的容纳表面上的密封部易受重块横向移动的损坏而没有并入减振和抗磨损能力。相反，锤上的密封部可以配置为适应横向重块移动而也并不需要提供横向减振或对中能力。

[0258] ·由于重块可以从外壳移除，所以替换磨损密封件更加容易。

[0259] ·密封件为固有地柔性的，并且通常由不同于外壳的材料制成。通常存在大范围的冲击锤可以工作的周围环境和操作温度。密封部材料和外壳的热膨胀系数通常非常不同，这使得它们在各种温度下改变形状。这种形状改变难以物理控制，并且不论何时密封件不与外壳或锤重块之一良好配合，密封件质量都会受损。

[0260] 与锤重块包括在一起的密封部的性能特征还可以取决于重块的质量、尺寸、沿着冲击轴线的速度、从冲击轴线横向移动的程度、冲击轴线的定向、容纳表面的均匀性、精确性和表面光洁度、寿命预期等等。

[0261] 根据一个方面，所述锤重块包括下部冲击面、上部面和至少一个侧面。应当领会，圆柱形锤包括单个所述“侧”面。

[0262] 应当领会，对于并入撞针的冲击锤实施例，下部冲击面在使用时冲击撞针，而在非撞针冲击锤的实施例中，下部冲击面在使用时冲击工作表面。

[0263] 应当领会，锤重块可以采取任何方便的形状，包括立方体、长方体、细长的基本矩形/长方体的板或叶片配置、棱柱、圆柱、平行六面体、多面体等等。

[0264] 根据一个方面，所述上部真空密封部包括位于周向围绕所述锤重块侧面处的一个或多个密封件。

[0265] 优选地，所述密封件形成横向围绕所述锤重块的至少一个基本连续的密封部。优选地，所述密封部可以由邻接的、重叠的、相连的、互锁的、配合的和/或近端相邻的密封件形成。将会理解，在利用多个所述密封件的实施例中，可以将一个或多个密封件不同地配置或设定尺寸，和/或除了设置密封之外设置单独的功能或能力。

[0266] 根据一个方面，所述密封件通过以下方式耦接到所述锤重块：

[0267] ·缓冲滑块；

[0268] ·安装在或保持到或附接到中间元件；

[0269] ·保持在锤重块、缓冲滑块和/或中间元件中的凹部、空隙、间隔、孔、槽等等中；

[0270] ·直接安装在所述侧面上；和/或

[0271] ·以上的任一组合或排列。

[0272] 根据一个方面，所述密封件由柔性弹性体形成。

[0273] 根据另外的方面，所述密封件由刚性材料或弹力材料形成，其通过预加载荷偏置到与所述容纳表面相接触。应当领会，所述预加载荷可以采取若干形式，包括但不限于可压缩介质、弹簧、弹性体、缓冲器等等。

[0274] 在一个实施例中，通过保持器耦接到锤重块的所述密封件可以偏置到与容纳表面紧密接触。所述偏置可以由弹簧或等同物、可压缩介质、弹性体、缓冲器等等来提供，并且可以从冲击轴线横向向外和/或周向地作用在所述密封件上。

[0275] 在利用圆柱形锤重块的实施例中，所述周向偏置经由一个或多个相邻密封件的相交部来施加。优选地，填充嵌边提供所述密封件相交部之间的密封连续性，从而维持容纳表面与锤重块之间基本连续的密封部。

[0276] 在利用具有在两个或更多个顶点处接合的多个侧面的锤重块中，所述周向偏置可以经由所述顶点之间的相交部来施加。

[0277] 在使用中，当冲击锤在非垂直定向下运行时，即使锤重块相对于冲击轴线具有横向位移，通过保持器耦接到锤重块的密封部仍然可以偏置到与容纳表面紧密接触。

[0278] 根据一个方面，所述密封件的至少一部分配置为提供单向出口。在另外的实施例中，大部分或整个密封件配置为提供单向出口。在一个实施例中，所述密封件包括至少一个单向出口。

[0279] 优选地，所述缓冲滑块为复合材料缓冲滑块。

[0280] 根据一个方面，所述锤重块在锤重块的外部表面上装配有至少一个复合材料缓冲滑块，所述缓冲滑块包括：

[0281] -外部第一层，其形成有外部表面，外部表面配置和定向为在部件的所述往复运动期间与所述设备的容纳表面至少部分地滑动接触，所述第一层由预定摩擦和/或抗磨损性能的材料形成，和

[0282] -内部第二层，其位于所述第一层和所述往复部件之间，所述第二层至少部分地由预定减振性能的减振材料形成。

[0283] 优选地，第二层具有连接到第一层的至少一个表面和连接到锤重块的内部表面。

[0284] 优选地，第一层外部表面为比所述第二层摩擦更低的表面。

[0285] 当在本文中使用时，关于第一层和第二层的术语“连接”是指用于连接任何可能的机构或方法，并且包括但不限于，粘附、可释放的连接、配合轮廓或特征、镶嵌、夹具、螺钉、螺纹、耦接等等。

[0286] 根据又一个方面，上部真空密封部至少部分地或完全地直接由所述缓冲滑块直接提供。

[0287] 根据一个方面，一个或多个中间元件在所述冲击面之下和/或所述上部面之上耦接到锤重块；所述中间元件包括位于所述中间元件的周缘周围与容纳表面紧密接触的一个或多个密封件，使得在使用时，中间元件形成所述上部真空密封部的至少一部分。中间元件可以配置为多种形式，包括板、盘、圆环等等。将轻易理解的是，在所述冲击面之下耦接到锤重块的中间元件配置有允许锤重块与撞针之间顺畅接触的中心孔。

[0288] 中间元件与锤重块的耦接可以是柔性的(包括带、线、链接、耦接等)和/或可以横向于冲击轴线滑动，同时平行于冲击轴线是基本刚性的。这样的耦接配置允许中间元件维持与容纳表面的有效密封而不受锤重块的横向移动和中间元件相对于锤重块的相对位置的影响，例如柔性链接形式的耦接被锤重块沿着行进方向的移动而沿着往复路径拉动或推动。

[0289] 优选地，所述真空活塞面由锤重块的一部分来形成。在一个实施例中，所述真空活塞面包括锤重块冲击表面。将会领会，附接到锤重块的可移动密封件(包括所述缓冲滑块)也可以形成真空活塞面的一部分。

[0290] 根据替代实施例，所述真空活塞面可以一体形成为锤重块的一部分，或包括与锤重块的附接件。优选地，所述真空活塞面可以沿着所述往复路径或者与其平行或共轴的路径移动。

[0291] 在使用时，随着真空腔在上冲程期间膨胀，可以通过由于有瑕疵的、磨损的或损坏的密封件或容纳表面、空气传播的残余碎片的干扰、材料或设计特征或限制等等而造成的密封部泄漏，发生大气进入真空腔。事实上可以有意地包含有限程度的泄漏的存在以提供所需性能与制造和/或操作实践之间的平衡权衡。密封部泄漏未必会对上冲程期间生成的真空的大小呈现显著的影响，尤其是考虑到通常涉及高度瞬态真空持续时间(例如，2-4秒)时尤其如此。即使密封泄漏使真空水平减小了显著的水平，例如60％，剩余的40％真空对冲击锤的辅助仍将提供有意义的性能优点。

[0292] 由于各种原因(包括未被锤重块的移动贯穿的任意空隙的存在)，所以在上冲程开始前，残余空气也可能存在于真空腔中。而且，在这样的高速度、高能量往复运动中实现完全不能通过地来密封真空腔是极其困难的，并且因此在上冲程期间，上部真空密封部和/或下部真空密封部可以允许一些空气进入到真空腔中，从而增加其中的压强。这样的空气泄漏的体积取决于若干参数，包括密封件的有效性、密封件的面积、真空腔与大气之间的压差以及该压差施加在密封件上的暴露时间。

[0293] 可以通过使用更多密封件和更柔性的密封件来使泄漏最小化，然而，这固有地增加摩擦，并且在这样的高速度往复运动中，这样的密封件会迅速受损或阻碍锤重块移动。因此，在密封件有效性与摩擦之间需要平衡。在优选的实施例中，锤重块以这样的速度和力移动使得高度有效的密封件(比如橡胶或其他“软”密封件)迅速受损并且变得没有功能。因此，即使可能导致更多空气泄漏到真空腔中，仍然优选使用可以经受高摩擦载荷的不太有效的“硬”密封件。

[0294] 然而，下冲程期间真空腔内侧任意空气的存在都对冲击锤可以获得的冲击力有害。真空腔的空气减小压差并且在下冲程期间受到越来越大的压缩，由此对锤重块的移动施加减速力并且由于空气压缩而造成显著有害的热效应。

[0295] 本发明通过在真空腔中包含至少一个下冲程出口来解决该严重的问题。下冲程出口允许空气在下冲程的至少一部分期间排出，并且优选地防止或至少限制空气在上冲程的至少一部分(并且更加优选为上冲程的大部分或全部)期间进入。

[0296] 优选地，出口配置为单向阀，其可以操作来允许空气在下冲程期间从真空腔进入。

[0297] 优选地，阀为瓣阀或类似的具有瓣或偏置关闭的等同机构，阀可以在真空腔中的气压达到超大气压时打开，使得与大气形成足以施加超过偏置的力的压差，因此迫使瓣或等同机构打开。将会领会，其他的阀类型无论自动式或被动式都可以利用，只要其限制或防止空气在上冲程期间进入并且允许空气在下冲程的至少一部分期间排出即可。

[0298] 下冲程出口不必位于外壳中或外壳上，只要其与真空腔流体连通即可。因此，在一个实施例中，下冲程出口可以由与连接到真空腔的导管相连接的孔口来形成。

[0299] 优选地，至少一个下冲程出口形成或者位于以下部件之中、之上或穿过以下部件：

[0300] ·容纳表面；

[0301] ·上部真空密封部；

[0302] ·下部真空密封部；

[0303] ·鼻状块，和/或

[0304] ·锤重块。

[0305] 出口可以并入到密封件自身的形状中，例如V形的外横截面、向外收窄的唇形柔性外周缘，其允许较高压强的空气从一侧进入将密封件边缘从容纳表面提升。相反，相对侧上的较高压强的空气越来越大地迫使外边缘抵靠容纳表面。

[0306] 所述出口形成为具有单向自密封阀或密封件的穿过外壳或锤重块的孔口。阀可以为弹力或弹簧偏置的瓣或柔性提升(或菌形)阀、刚性提升阀和侧孔向外收窄的唇形阀或任意其他方便的单向阀类型。

[0307] 当关闭时(即，在上冲程期间以及下冲程的至少部分中)，出口防止或限制流体进入真空腔。当下冲程出口打开时(例如，在下冲程期间当真空腔中任意流体的压缩将压强提升到大气水平之上时)，压缩流体可以立即直接排放到相邻于出口的大气或经由导管排放到更远的位置。导管可以为刚性的、柔性的或其组合，并且在外壳内部或外部规划路线。

[0308] 在一个实施例中，导管的规划路线可以提供从真空腔穿过而在锤重块之上的位置处到达容纳表面的流体通道。在另外的实施例中，锤重块沿这往复路径的移动可以用来分别在上冲程和下冲程期间闭塞或打开出口，由此提供单向阀的作用。

[0309] 在另外的实施例中，真空泵可以连接到所述出口或孔口以在整个往复操作循环中移除真空腔中的残余空气和/或维持其中的真空。

[0310] 将会领会，下冲程出口可以配置为根据多种不同参数打开，这些参数包括：

[0311] -真空腔与大气之间的压差大小；

[0312] -真空腔以及与下冲程出口流体连通的导管之间的压差大小；

[0313] -下冲程期间锤重块的位置；

[0314] -下冲程期间真空腔的温度；

[0315] -下冲程期间锤重块移动的经过时间；

[0316] -以上的组合或排列。

[0317] 因此，在一个实施例中，在下冲程期间，在重力以及作用在上部锤重块表面上的大气压强与真空腔中的压强之间的压差的作用下，锤重块减速。随着锤重块向着工作表面行进，真空腔中来自先前往复运动和/或真空密封部泄漏的任意残余空气被压缩。真空腔中的压强因此上升，直到达到与大气压强相等。除非发生排出，否则锤重块的进一步下冲程行进将因此在真空腔中生成超大气压。

[0318] 如以上所提及的，下冲程出口可以配置为在下冲程期间的任意阶段打开。优选地，在一个实施例中，下冲程出口配置为与真空腔中的任意超大气压生成基本同时打开。

[0319] 如前文所述，根据本发明的一个方面，提供了如前文所述的冲击锤，该冲击锤包括外壳和可以沿着所述冲击轴线移动的往复式锤重块，所述冲击锤还包括：

[0320] -撞针，其具有被驱动端和冲击端以及在被驱动端与冲击端之间延伸的纵向轴线，所述撞针可以位于外壳中使得所述冲击端从外壳突伸，和

[0321] -减振器，其耦接到撞针，

[0322] 所述锤重块沿着基本与撞针纵向轴线共轴的冲击轴线冲击在撞针的所述被驱动端上。

[0323] 优选地，所述减振器通过止动件耦接到撞针，所述止动件插入第一减振组件和第二减振组件(也称为上部减振组件和下部减振组件)之间，上述减振组件沿着或平行于撞针纵向轴线位于所述外壳内部，所述第一减振组件定位在所述止保持件与所述锤重块之间。

[0324] 优选地，所述第一减振组件由多个非结合层形成，多个非结合层包括夹入非弹性层的至少两个弹性层。

[0325] 根据一个实施例，所述第二减振组件由多个非结合层形成，多个非结合层包括夹入非弹性层的至少两个弹性层。替代地，所述第一减振器和第二减振组件中的一者或两者可以由单一减振层或缓冲器(比如单个弹性层)形成。

[0326] 优选地，撞针通过可滑动耦接部耦接到止动件。优选地，可滑动耦接部不允许撞针与止动件之间与撞针的纵向轴线共轴或平行的相对移动。

[0327] 冲击锤靠近工作表面的区域自然更接近尘埃、岩石、混凝土、钢碎屑、泥土、碎片和其他破碎操作的副产物。因此，期望确保下部真空密封部的配置减缓任何外部物质经由撞针周围区域的进入。相对于上部真空密封部，下部真空密封部不经受相邻密封部表面之间的较大相对移动。上部真空密封部需要适应锤重块沿着其沿往复轴线行进的整个范围的移动。相反，撞针的下部真空密封部配置仅仅经受撞针相对于所述减振器的相对较小的移动。

[0328] 在优选的实施例中，撞针与止动件之间的所述相对移动起因于所述可滑动耦接部在保持位置之内的移动。优选地，所述保持位置由近端行进挡块和远端行进挡块相对于撞针被驱动端划分开。

[0329] 在一个实施例中，保持件(也称为“反弹板”)形成为刚性板，其至少部分地围绕撞针，具有定位为分别与第一减振组件和/或第二减振组件的弹性层相邻接触的、平行的平坦的下部表面和上部表面。根据一个实施例，减振器包括定位在所述减振组件之间的所述止动件。

[0330] 本文所使用的术语“可滑动耦接部”包括允许相对于外壳和/或止动件的至少一些撞针纵向轴线行进的任何可移动或可滑动的耦接部或接合部或配置。优选地，可滑动耦接部在操作使用期间与近端行进挡块或远端行进挡块的接合将力传递到减振器。优选地，可滑动耦接部在操作使用期间与远端行进挡块和近端行进挡块的接合将力传递到第一减振组件和第二减振组件。

[0331] 在优选的实施例中，所述可滑动耦接部包括一个或多个止动销，该止动销至少部分地穿过止动件或撞针中的一者并且至少部分地突伸到止动件或撞针中另一者上的纵向凹部中。优选地，所述纵向凹部为所述保持位置。为了帮助简化和清晰地说明，保持位置纵向凹部在本文中描述为位于撞针上，但这不应被视为限制性的。

[0332] 撞针从外壳突伸的最大范围和最小范围由撞针的长度、凹部的位置和长度以及(一个或多个)可释放止动销的位置来限定。除了将冲击振动传递到第一减振组件之外，近端行进挡块还防止撞针在使用期间掉出外壳。除了将反冲振动传递到第二减振组件之外，远端行进挡块还在操作者将撞针定位在待发位置时防止撞针被完全推动到外壳内。

[0333] 优选地，第一减振组件和第二减振组件(以及插入其间的止动件或“反弹板”)为容纳在所述外壳的一部分之内(本文中成为“鼻状块”)作为通过鼻状块的内壁并部分地通过撞针的外壁紧紧保持在一起的一批元件。在一个实施例中，鼻状块中减振组件的所有元件(包括止动件)都是互相非结合的。

[0334] 如本文所使用的，术语“非结合”包括不粘附、一体形成、接合、附接或以除了以物理接触放置之外的任意方式连接的两个表面之间的任意接触。

[0335] 鼻状块提供用于撞针的孔穿过的下部基本平坦边界和上部基本平坦边界，对于第一减振组件和第二减振组件分别将每个所述平坦边界定向为正交于撞针的纵向轴线。上部鼻状块边界和下部鼻状块边界可以采取提供需要的鲁棒性和维护访问能力的任意方便形式。

[0336] 在一个实施例中，上部鼻状块边界由刚性盖板提供，优选具有平坦的下侧和用于撞针的孔。

[0337] 在一个实施例中，下部鼻状块边界由刚性头板(也称为“鼻状锥”)来提供，优选具有平坦的上侧和用于撞针的孔。止动件以及第一减振组件和第二减振组件一起位于盖板与头板之间的堆叠中并且被鼻状块的侧壁围绕。鼻状块和/或鼻状板/锥可以形成有任意方便的横向截面，包括圆形、方形、矩形、多边形等等，并且由(一个或多个)对应形状的侧壁约束。

[0338] 根据本发明的一个方面，盖板和鼻状板通过平行于撞针纵向轴线的细长鼻状块螺钉将第一减振组件和第二减振组件一起固定在鼻状块侧壁内。优选地，鼻状块在平面图截面中为方形或圆形，其中撞针居中穿过减振组件和止动件。

[0339] 在替代实施例中，鼻状块和鼻状锥可以至少部分地由单一连续刚性结构形成。

[0340] 因此可见，上部鼻状块边界和下部鼻状块边界的平坦表面和止动件平坦表面提供与减振组件的弹性层相邻的四个刚性的非弹性表面。因此，根据实施例中采用的弹性层和非弹性层的数量，相应弹性层可以被以下任一者的刚性、非弹性平坦表面插入：

[0341] -上部鼻状块边界和非弹性层；

[0342] -下部鼻状块边界和非弹性层；

[0343] -两个非弹性层，或

[0344] -非弹性层和止动件。

[0345] 在每一个以上配置中，弹性层夹在正交于撞针纵向轴线的、相邻刚性非弹性表面的平行的平坦表面之间。

[0346] 因此可见，根据本发明的包含撞针的冲击锤可以配置有鼻状块元件，该鼻状块元件包括：

[0347] ·盖板；

[0348] ·第一(或上部)减振组件；

[0349] ·止动件；

[0350] ·第二(或下部)减振组件；

[0351] ·鼻状锥；

[0352] 鼻状块元件包括的上述部件基本围绕撞针在所述撞针被驱动端与冲击端之间关于冲击轴线以前述顺序定位。

[0353] 下部真空密封部可以包括按照鼻状块元件的以上顺序定位在若干替代或累积位置处的密封件。

[0354] 根据一个方面，所述下部真空密封部包括一个或多个密封件，密封件位于：

[0355] ·盖板与撞针之间；

[0356] ·第一(或上部)减振组件与撞针之间；

[0357] ·止动件与撞针之间；

[0358] ·止动件与鼻状块内侧壁之间；

[0359] ·第二(或下部)减振组件与撞针之间，和/或

[0360] ·鼻状锥与撞针之间。

[0361] 根据另一方面，所述下部真空密封部同样或者替代地由形成为横向围绕撞针的相应独立层的一个或多个密封件来提供，密封件位于：

[0362] ·鼻状锥与下部减振组件之间；

[0363] ·第一(或上部)减振组件与盖板之间，和/或

[0364] ·盖板与锤重块的下部冲击面的下部行进末端之间。

[0365] 根据一个实施例，所述相应独立层包括柔性膜片。优选地，所述柔性膜片密封部的抵靠撞针的部分随着撞针沿冲击轴线的移动而自由移动。

[0366] 根据另外的方面，所述相应独立层还包括在膜片与鼻状块内壁之间的至少一个静态密封件。

[0367] 下部真空密封部的密封件可以采取各种形式(其包括本文关于上部真空密封部所描述的那些形式)。

[0368] 所述下部真空密封部的密封件可以包括：

[0369] ·柔性弹性体，

[0370] -弹性材料或非弹性材料，其通过预加载荷或紧密配合偏置到与撞针和/或鼻状块内侧壁相接触；

[0371] -至少一个单向出口；和/或

[0372] -上述的任一组合或排列。

[0373] 位于至少一个减振组件中的所述密封件可以：

[0374] ·形成为弹性层的一体部分；

[0375] ·形成为定位为与减振组件弹性层相邻的不同的弹性密封件；

[0376] ·形成为形成在减振组件非弹性层中的弹性密封件或非弹性密封件；

[0377] ·形成为定位在减振组件非弹性层中或与之相邻的弹性密封件或非弹性密封件；

[0378] ·由减振组件非弹性层与撞针之间的紧密配合形成；

[0379] ·形成为上述的任一组合或排列。

[0380] 在一个实施例中，弹性层由基本不可压缩的材料(比如弹性体)形成。在这样的实施例中，当减振器在使用期间经受压缩力时，不可压缩弹性层仅允许横向地正交于撞针纵向轴线的偏斜方向。形状上的这种改变在下文中称为横向“偏斜”，并且包括等同的膨胀、变形、扭曲、延展等等。因此在弹性层周缘与鼻状块壁和/或撞针之间有必要存在足够的横向体积，以适应弹性层的这种横向偏斜。

[0381] 如先前所描述的，冲击锤配置为使得在使用期间，弹性层可以关于所述撞针纵向轴线相对于所述非弹性层横向移动。应当理解，当在本文中使用时，术语“可移动”包括任意移动、位移、偏斜、平移、扩张、延展、膨胀、鼓胀、收缩、追踪等等。

[0382] 还将领会，当弹性层在两个非弹性表面之间的压缩之下时，弹性材料偏斜或横向“延展”。由于相邻的弹性表面和非弹性表面没有结合在一起，所以弹性材料能够在非弹性表面上横向滑动。在具有配置为横向围绕撞针的弹性层的实施例中，弹性材料在压缩下从零位置同时向外和向内移动。具有结合到非弹性层上的弹性层的现有技术减振器不能如以上所述横向移动。

[0383] 而且，当弹性层偏斜时，弹性与非弹性层之间发生显著水平的摩擦。摩擦反抗弹性层偏斜并且因此相对于结合多层或单一减振器大大改善减振能力。

[0384] 优选地，第一减振组件和/或第二减振组件配置有横向“间隙”来补偿鼻状板和/或盖板的磨损。在一个实施例中，第一减振组件和/或第二减振组件的非弹性层除了与撞针对中接合之外在鼻状块之内不受横向约束，其中，所述横向间隙形成在非弹性层与鼻状块内壁的横向周缘之间。根据另外的方面，第一减振组件和/或第二减振组件的弹性层通过鼻状块内壁与减振组件和撞针的横向周缘之间设置的横向间隙对中。

[0385] 根据一个实施例，至少一个所述弹性层和/或非弹性层为基本环形和/或与撞针纵向轴线同心。当在本文中使用时，弹性层可以由任何具有杨氏模量小于30吉帕(GPa)的材料形成，而所述非弹性层先定位包括任何具有杨氏模量大于30GPa(优选为大于50GPa)的材料。将会领会，这样的限定提供可量化的边界以将材料分类为弹性或非弹性，但这不意味着表示最佳杨氏模量必须接近于这些值。优选地，非弹性层和弹性层的杨氏模量分别为＞180x109Nm-2和＜3x109Nm-2。

[0386] 优选地，非弹性层由钢板(通常具有近似200GPa的杨氏模量)或能够抵挡高应力和压缩载荷并且优选地展现相对低程度的摩擦的类似材料形成。尽管已经发现聚氨酯(具有大于0.02x109Nm-2的杨氏模量)提供针对这种应用的理想性能，但是弹性材料可以选自展现弹力程度的各种这样的材料。

[0387] 在压缩载荷期间，橡胶材料等在体积上可能减小和/或展现不良的热、弹力、载荷和/或恢复特征。然而，弹性体聚合物(比如聚氨酯)本质上为不可压缩流体，并且因此在压缩载荷期间试图改变形状而非体积，同时也展现期望的热、弹力、载荷和恢复特征。因此，在优选的实施例中，所述弹性层形成为夹在刚性表面之间的基本平行的平坦侧面上的弹性体层，其中基本正交于弹性体层的平面施加的压缩力因此引起非结合弹性体横向地偏斜。横向偏斜的程度取决于经验推导的“形状因数”，其由一个加载表面的面积与自由膨胀的未加载表面的总面积的比给出。

[0388] 当放置在平行的非弹性刚性平坦表面之间的基本平坦的弹性体层引起弹性体在压缩下偏斜或横向“延展”，其净效应为有效载荷承载面积的增加。已经确定，具有在聚氨酯形成的弹性层之间夹入提供非弹性层的钢板的减振组件提供这样的配置，其同时提供远大于借助单一弹性材料件所能获得的压缩强度。这主要时由于弹性层的“形状因数”——即，随着直径厚度比增加，载荷承载能力指数式增加并且因此多个较薄的层具有比在同一空间中使用单一较厚层显著更大的载荷能力。

[0389] 如以下更详细讨论的，使鼻状块内部部件(比如减振器层)的体积效率最大化是高度有利的。使用多个薄层取代总体积相同的单一更薄的层提供高载荷能力同时仅使个别弹性层经受可控程度的偏斜。例如，两个30mm的氨酯层分离聚，各自偏斜30％，即，18mm，具有偏斜18mm的单一的60mm层两倍的载荷承载能力。这相对于现有技术提供了显著的优点。在测试中，已经发现本发明经受具有单一弹性层的可比较减振器两倍的载荷，从而允许在相同体积的锤鼻状块中的减振器吸收两倍的冲击载荷。

[0390] 偏斜程度直接与弹性层厚度上的变化成比例，其转而又影响锤重块的减速率；整体厚度上的变化越小，减速越猛烈。因此，使用若干较薄的弹性材料层也使得锤重块的减速率有效地定制为针对锤的具体参数，这对于单一弹性部件是不切实际的。

[0391] 载荷表面条件上的变化引起弹性层刚度上随之发生的显著变化，例如，润滑表面几乎不对横向移动带来阻力，而清洁、干燥的负载表面提供更大程度的摩擦阻力。然而，如现有技术方案中所采用的，将弹性材料和非弹性材料结合在一起将有害地防止弹性层与非弹性层之间的界面处的任何横向移动。因此可见，在弹性层与相邻的刚性非弹性表面之间设置非结合的界面提供相对于结合界面的显著益处。

[0392] 外壳鼻状块内侧空间的体积有限，因此任何空间节省允许重量减小和/或装配有更强大、更有能力的部件从而具有性能上的改善的结果。本发明例如可以允许锤鼻状块上充分的重量节省(通常为10-15％)，以允许使用较轻的载体进行运输/操作。比如，从36公吨的载体(用于通常现有技术的仅重力冲击锤)减小到30公吨的载体，除了减小的操作和维护成本上增加的效率之外，还带来接近37500欧元(接近6.25欧元/kg)的采购节省。相较于远远更加实用的30公吨载体，运输36公吨的载体对于操作者也是昂贵且困难的负担。

[0393] 如先前所讨论的，在两个刚性平行非弹性表面之间的弹性层(比如弹性体)在载荷下将会向外偏斜。如果弹性层配置为横向围绕撞针的基本环形的配置，则弹性材料也将会向着孔的中心向内偏斜。相反横向方向上的这种同时移动需要对减振组件的刚性元件(即，非弹性层和/或止动件)进行仔细操控，以保持围绕撞针对中，同时弹性层保持围绕其整个内周长和外周长自由地偏斜。重要的是，弹性和非弹性板以及止动件的整个减振组件与撞针的纵向轴线平行或共轴地自由移动，并且在横向上与碰撞在外壳和/或撞针的壁上的弹性层具有最小接触或零接触。

[0394] 在减振使用期间，减振组件平行于撞针的纵向轴线移动。因此，弹性层直接在鼻状块和/或撞针的壁上的任何可察觉碰撞都可以引起弹性层在接触点处变形或损坏。然而，减振器还需要在弹性层的移动期间保持在鼻状块之内对中并且因此弹性层的一些形式的对准或对中是期望的。

[0395] 在一个实施例中，一个或多个空隙减小物体被定位在锤重块下部冲击面与鼻状块之间。根据一个方面，所述空隙见效物体包括球体、互锁形状、可膨胀泡沫等等中的至少一个。

[0396] 将会领会，在冲击操作循环过程的三个分开阶段期间，锤重块与容纳表面之间可能发生不期望的接触，其中，锤重块：

[0397] -在上冲程期间拖曳外壳容纳表面；

[0398] -在下冲程期间倾斜地擦掠或弹跳到与容纳表面相接触，

[0399] -在下冲程期间，尤其是在设备随着锤重块沿着外壳滑动而相对于竖直线倾斜时，与容纳表面横向接触；

[0400] -由于驱动机构施加的力而与容纳表面横向接触；和/或

[0401] -在冲击工作表面之后回弹到外壳内侧壁中。

[0402] 上述的锤重块与容纳表面之间的接触在持续时间、冲击角和大小上可以根据装置的设计、装置在冲击操作期间的倾斜以及工作表面的特性而变化。申请人自己的破碎机械中锤重块的速度在被驱动锤中能达到8ms-1，并且在仅重力冲击锤中高达10ms-1。当距竖直的倾斜近似30°时，由于锤重块支撑在外科侧壁上，所以仅重力冲击锤经历峰值PV(压力×速度)。

[0403] 关于设备设计，相关参数包括锤重块的尺寸和形状以及锤重块的横向周缘与容纳表面之间的横向间隙的程度。

[0404] 如以上所提及的，容纳表面用作材料进入的屏障并且也约束或引导锤重块在容纳表面的横向界限内的移动。在现有技术的设备中，锤重块与容纳表面之间的间隙为竞争因素之间的妥协，即：

[0405] -窄间隙使用于锤重块横向地加速的空间最小化，从而减小容纳表面上的冲击力，以制造期间的高精度要求为代价；

[0406] -大间隙减小制造期间要求的精度，以允许锤重块在任意横向力分量的效应下加速更长的持续时间为代价，从而导致容纳表面上更大的冲击力。

[0407] 为了使冲击锤的操作效率最大化，期望使提升锤重块期间外壳所引起的任何阻碍、妨碍或拖曳(其将会增加磨损并减慢设备的循环时间)最小化。同样地，对下冲程期间锤重块经过的任何这种阻碍都会耗散原本可以给予工作表面的能量。锤重块因此通常通过驱动机构以设计来避免外壳上的任何过度接触压力的方式(例如，经由附接到锤重块的上部中心的环索)来提升。

[0408] 将会领会，尽管容纳表面的确会约束锤重块的路径，但其在提供重块路径上连续、主动或直接的方向控制方面并不总是引导锤重块。然而，与锤重块的路径相邻的外壳内侧壁的确仍然横向约束锤重块的路径，在限定的边界内有效地用作引导件。

[0409] 因此，并且为了有助于明晰，与锤重块路径相邻的容纳表面在本文中也可以称为外壳内侧壁。

[0410] 机械破碎设备(比如冲击锤)通过对工作表面施加高冲击力来操作，高冲击力通过大型锤重块在冲击的瞬间猛然减速而获得。因此锤重块向下加速所生成的高能量动力的不可避免的结果是与外壳内侧壁的任何冲击都会引起可察觉的振动力和噪声。而且，如果工作表面没有破裂，或者以不足以耗散所有冲击能量的方式变形，那么回弹的锤重块的移动的任何横向分量都会导致锤重块与外壳内侧壁之间的冲击，同时生成高水平的振动和噪声。

[0411] 本发明的实施例通过在往复式锤重块上提供缓冲滑块来解决这些难题。尽管能够想到将缓冲滑块放置在外壳内侧壁的静止表面上，但是由于若干原因这是不太实际的。

[0412] 首先，锤重块的往复路径的整个长度将需要缓冲滑块保护。相比而言，只有锤重块的相对小部分需要缓冲滑块覆盖，并且具有材料成本的节省。

[0413] 第二，由于外壳(包括容纳表面)需要高度的鲁棒性，所以其通常形成为细长的锻钢通道，并且因此增加、维护或更换附接到容纳表面的缓冲滑块是很有问题的。

[0414] 第三，锤重块在细长缓冲滑块上反复冲击/接触的作用是在第一层和第二层(其扭曲到下落锤重块的路径中)中生成波纹，从而最终导致失效。

[0415] 最后，相对于将缓冲滑块定位在锤重块上，其不带来固有优点来抵消上述缺点。自然地，缓冲滑块中所使用的材料的性质是其成功起作用的关键。

[0416] 如上所述的锤重块与容纳表面之间接触的类型特征在于高速度和非常高的冲击力。不幸的是，具有低摩擦系数的材料通常并不高度减振。相反，高度减振的材料通常具有高摩擦系数。因此由单一材料产生有效的缓冲滑块是不可行的。

[0417] 另外的困难包括在冲击锤重块的表面上附接或形成缓冲滑块的实际挑战。由于涉及的高冲击力以及当冲击工作表面(直接地或者经由撞针)时往复式锤重块的近乎瞬间减速，所以极其高的载荷(例如，2000G)施加在用来将滑块固定到锤重块的任何附接系统上。因此期望缓冲滑块尽可能轻以使这种载荷最小化。

[0418] 优选地，第一层外表面由具有预定低摩擦性能的材料和能够在与外壳内侧壁反复高速接触(例如，高达10ms-1)期间使摩擦最小化并使耐磨性最大化的材料形成。根据一个方面，所述第一层由包括以下材料的工程塑料的组形成：

[0419] -超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，

[0420] -聚醚醚铜(PEEK)

[0421] -聚酰胺酰亚胺(PAI)

[0422] -聚苯并咪唑(PBI)

[0423] -聚乙烯(PETP)

[0424] -聚亚苯基(PPS)

[0425] -尼龙，包括润滑和/或强化填充尼龙，比如NylatronTMNSM或NylatronTMGSM[0426] -复合材料，比如Orkot

[0427] -以上的任意组合或排列。

[0428] 以上列表并非限制性的，并且还应当被解释为包括通过修改填充物、强化材料和后成型处理(比如照射以交联高分子链)来修改以上材料。所述第一层材料的期望特征包括轻质、在中到高的速度和压强下的高耐磨性、抗振性、低摩擦系数和较低的硬度，以使冲击时的噪声水平最小化。

[0429] 也可以对需要更具鲁棒性的材料的第一层使用金属，并且在一个实施例中，第一层由以下材料形成：

[0430] -铸铁，和/或

[0431] -钢，包括任何合金和/或热处理的钢。

[0432] 金属板的重量对于绝大部分应用可能太大，因此当在第一层中使用时，优选利用重量减小方式(比如挖空)来减小单位面积质量。

[0433] 虽然当前商业不可获取，但比如石墨烯的新材料可能会很快成为以上塑料或金属材料的有用替代品，并且假如其满足或超出第一层的物理要求，那么其可以适于在本发明中使用。

[0434] 优选地，第一层的所述预定低摩擦性能为在表面粗糙度Ra 0.8至1.1μm的干燥钢上小于0.35的无润滑摩擦系数。

[0435] 优选地，第一层的所述预定耐磨损性能为使用来自ASTM D4060的公制转换小于10×10-5m2/N的磨损率。

[0436] 优选地，所述第一层还具有：

[0437] -大于20MPa的拉伸强度和10％的偏斜下大于30MPa的压缩强度。

[0438] -大于55邵氏硬度D的硬度。

[0439] -高PV(压强×速度)值，例如3000以上。

[0440] 本领域技术人员将会领会，具有低摩擦系数的材料未必具有高耐磨性，反之亦然。UHMWPE的使用为较低速度和压强下的低摩擦和耐磨性二者带来特别的性能益处。UHMWPE具有高韧性并且使用经济，而且允许第二层形成为较薄和/或较不复杂的层。对于较高的速度和压强，PV高但韧性降低的其他更昂贵的塑料(比如NylatronTMNSM)可以用于形成为第一层，并且第二层形成为能够具有更大的每单位面积减振。

[0441] 密致材料(比如钢)的使用需要适当设计的安装，以确保其不会在冲击操作期间从锤重块驱逐。

[0442] 在一个实施例中，第一层外表面可以具有干润滑剂的施加，比如喷涂石墨、特氟龙或二硫化钼，和/或第一层可以嵌有干润滑剂，比如二硫化钼。

[0443] 针对第一层外表面所选择的材料选择对于缓冲滑块的有效性是重要的，并且将根据往复部件的尺寸、所涉及的力和操作环境来选择。在低摩擦材料中，经常利用很低摩擦的材料(例如，PTFE)在耐磨性和耐冲击性之间进行权衡，其中很低摩擦的材料对于第二层吸收冲击之后所剩余的冲击力不具有足够的耐冲击性。在一个优选的实施例中，第一层材料被选择为具有尽可能低的摩擦系数，同时当在具有近似Ra＝0.8至3μm的表面粗糙度的钢的外壳内侧壁上使用时，能够以每米冲程不大于0.01cm3的磨损率经受大于0.05MPa以及高达4MPa的滑动压强下的大于5ms-1以及高达10ms-1的瞬时滑动速度。优选地，第一层材料能够经受大于0.3MPa以及高达20MPa的振动压强并且没有永久变形。

[0444] 优选地，第二层由具有预定减振性能的材料形成并且需要能够可附接到金属重块和第一层，而且为柔性且减振的。

[0445] 可以通过选择能够吸收更高振动力的材料或者简单地由相同材料制造更厚的层来改善第二层的减振性能。然而，更厚的层花费更长时间来恢复其原始形状形式以用于准备好进行下一次冲击、不维持其形状、并且可能过热。在一个实施例中，第二层由多个子层形成。第二层中多个子层的设置可以改善减振特征并且没有同样厚度的单一层的缺点。因此本文对第二层的提及应当被解释为潜在地包括多个子层并且不限于单一的层。

[0446] 根据一个实施例，所述第二层包括弹性体层，优选为聚氨酯。

[0447] 优选地，所述弹性体具有40至95的邵氏硬度A度量值。

[0448] 缓冲滑块中第一层和第二层的性质的结合防止高冲击的冲击载荷使第一层损坏或破碎，并且防止简单研磨的第二层因与外壳内侧壁反复滑动接触而损坏或磨损。

[0449] 将不同材料的第一层和第二层成功结合在一起需要能够经受冲击操作期间施加的载荷的鲁棒性结构。优选地，第一层和第二层可释放地附接在一起。所述可释放附接可以采取夹具、螺钉、配合耦接部、反向埋头孔或镶嵌的形式。在一个实施例中，可释放附接可以为镶嵌布置，使得外壳内侧壁将层保持在往复部件的槽口中的合适位置。在替代的实施例中，第一层和第二层一体形成或结合或通过一些其他的不可释放方式形成。然而，将会领会，通过将第一层配置为与第二层可拆卸，允许在磨损期后进行层的更换而不需要更换整个缓冲滑块。

[0450] 当压缩载荷施加到形成第二层的弹性体时，弹性体通过弹性体的体积位移离开冲击点而吸收振动。如果弹性体被任何刚性边界围绕，则这迫使弹性体体积位移的方向在任意无限制的边界处发生。因此，如果弹性体以上表面和下表面上的刚性表面为边界，则当在压缩下时，弹性体在刚性层之间横向位移。然而，如果弹性体不能自由位移，那么弹性体表现得像受限的不可压缩液体一样，并且因此对其周围施加高的、潜在破坏性的压强。如果周围结构足够有鲁棒性，则弹性体自身将会失效。

[0451] 为了如减振器那样有效地起作用，弹性体需要空隙，其中，位移的体积可以在压缩的作用下进入空隙中。

[0452] 因此，根据本发明的另外的方面，所述缓冲滑块和/或所述往复部件与缓冲滑块相邻的一部分设置有至少一个位移空隙，其配置为在压缩期间接收所述第二层的一部分。

[0453] 在一个实施例中，所述为位移空隙可以形成在：

[0454] -所述第一层中；

[0455] -所述第二层中；

[0456] -所述往复部件中，或

[0457] -以上的组合中。

[0458] 虽然位移空隙可以形成在第一层中，但这些通常需要机械加工到第一层材料(例如，UHMWPE、尼龙或钢)的结构中。此外，虽然压缩空隙可以进行机械加工或者以其他方式直接形成到锤重块中，但需要小心避免由于锤重块表面上的不连续性而生成应力破裂。

[0459] 因此，在第二层中形成至少一个所述位移空隙带来制造和装配简易性上的若干优点。因此，根据本发明的另外的方面，所述缓冲滑块形成有至少一个位移空隙。优选地，所述空隙形成为：

[0460] -延伸通过第二层的孔；

[0461] -反复的波形、脊形、珠形、锯齿形和/或城堡形图案，其施加到接触第一层和/或往复部件的至少一个第二层侧；

[0462] -扇形或以其他形状凹陷的横向周缘部分，

[0463] -以上的任一组合或排列。

[0464] 优选地，所述第一层和第二层基本平行。优选地，所述第二层基本平行于所述往复部件的外表面。因此，冲击力通常与第二层的大部分正交地作用。

[0465] 在一个实施例中，第一层和第二层彼此非结合，优选为通过夹具、螺钉、螺纹、耦接等等保持相互接触。相反，通过粘合剂等将弹性体附接到第一层将会防止弹性体在压缩下横向移动(除了在外周缘处)。因此，这不仅会减小弹性体的减振能力，因为两个层作用来撕裂相互的结合，其还增加高载荷下损坏的可能性。

[0466] 在实践中已经发现，伴随冲击操作的猛烈减速所生成的较高的力相对于静态锤重块及附接于其的部件所施加的重力可以创建高达千倍的增加(1000G)。因此，当受到2000G时，仅重0.75kg的缓冲滑块生成750kg的冲击载荷。

[0467] 在一个实施例中，本发明通过将缓冲滑块定位在锤重块或往复部件中的槽口中解决了经受缓冲滑块上如此高的G力的问题。

[0468] 根据一个方面，缓冲滑块位于往复部件上至少一个槽口中，所述往复部件具有下部冲击面和至少一个侧面，所述槽口形成有至少一个脊部、肩部、突起、凹部、唇部或其他形式，其在所述下部冲击面与位于往复部件侧壁上的槽口中缓冲滑块的至少一部分之间呈现刚性保持面。

[0469] 替代地，在所述往复部件具有下部冲击面和至少一个侧面的情况下，缓冲滑块位于往复部件上所述侧面的外表面上，所述侧面形成有至少一个脊部、肩部、凹部、唇部、突起或其他形式，其在所述下部冲击面与位于往复部件的所述侧壁上的缓冲滑块的至少一部分之间呈现刚性保持面。

[0470] 在一个实施例中，所述保持面定位在缓冲滑块周长处，并且位于：

[0471] -缓冲滑块的横向周缘；

[0472] -通过缓冲滑块的内孔，和/或

[0473] -缓冲滑块中的凹部

[0474] 的周围。

[0475] 保持面提供支撑以防止缓冲滑块在往复部件与工作表面/撞针和/或外壳内侧壁的冲击下从往复部件脱离。保持面可以形成为基本正交于往复部件表面的侧壁向内或向外延伸的壁，从而分别形成突起或凹部。

[0476] 保持面也可以形成有各种保持特征，以同样抵抗基本正交于往复部件侧壁的力的分量而将缓冲滑块固定到往复部件侧壁。这样的保持特征包括但不限于反向锥、上部唇、O形环槽、螺纹、镶嵌或其他互锁特征，以使缓冲滑块保持附接到往复部件。

[0477] 在一个实施例中，所述保持面可以形成为形成至少一个定位突起的壁，其中，该定位突起穿过位于至少第二层中、并且可选地也位于第一层中的孔。

[0478] 在一个实施例中，缓冲滑块的第一层的定位部分延伸过所述第二层进入到往复部件侧壁的凹部中，所述凹部从而向所述定位部分呈现保持面。

[0479] 将会领会，采用定位部分和/或定位突起使得缓冲滑块能够在没有围绕缓冲滑块的整个外周缘的保持面的情况下定位在往复部件侧壁的远端边缘。

[0480] 第一层也可以通过各种固定特征(包括反向锥、上部唇、O形环槽、螺纹、夹具、镶嵌或其他互锁结构或相互耦接配置)可释放地固定到第二层。

[0481] 在一个实施例中，第二层为直接结合到往复部件侧壁表面的弹性体层。如本领域技术人员所熟悉的，弹性体(比如聚氨酯)的表面为高粘性的，并且可以通过形成为直接接触而结合到钢锤重块往复部件上。

[0482] 缓冲滑块的尺寸、位置和形状按照公理取决于往复部件的形状。在往复部件形成为矩形/方形横截面的块状锤重块(用来冲击撞针)的情况下，将会领会，四个侧面和角中的任一个都可能潜在地与外壳内侧壁相接触。

[0483] 当往复部件向下行进时，从往复部件的路径的完全竖直定向和/或外壳内侧壁定向的任何偏离都可能导致相互接触。这种接触的冲击点的初始接触点主要位于往复部件的“顶点”附近，例如横向面之间的角。这种冲击对往复部件施加力矩，这引起往复部件转动直到冲击在正好相反的顶点上。缓冲滑块因此优选为向着往复部件的远端端部定向。当在本文中提及时，往复部件的“顶点”是指往复部件的横向点或边缘，比如方形的或矩形的横截面的角或往复部件的两个面之间的接合部。

[0484] 因此，根据一个方面，所述第一层形成为突出越过与缓冲滑块相邻的往复部件侧壁的外周缘。

[0485] 根据一个方面，所述往复部件在横向截面上为方形或矩形，并且具有由四个顶点连接的基本平坦的侧壁，其中，缓冲滑块位于至少两侧、两个顶点和/或一侧和一个顶点上。优选地，所述缓冲滑块位于至少两对相反的侧壁和/或顶点上。

[0486] 除了上述的缓冲滑块的横向放置之外，缓冲滑块的纵向定位(关于细长往复部件的纵向轴线)受设备的操作特征的影响。缓冲滑块的合适纵向定位可以再分为以下类别：

[0487] -单向，例如，用来冲击撞针的单一锤重块和重块；

[0488] -双向，例如，具有可逆锤的两端处的冲击工具端的单一锤重块和/或同样用于撬动和耙动的单向锤。

[0489] 如WO/2004/035939中所述的冲击锤也用于借助从锤外壳延伸的锤尖端来耙动和撬动岩石等。这样的工作表面操纵是高度粗糙的，并且工作表面与具有缓冲滑块的锤重块的任意部分来接触将会损坏缓冲滑块并必须被避免。因此，当结合使用具有两个相反工具端的可逆锤时，缓冲滑块需要等距地放置为距离暴露的锤工具端足够远，以避免在任一定向上损坏锤。

[0490] 与可逆锤一起使用的缓冲滑块的实施例优选成形为细长的基本矩形/立方形板或叶片配置，其具有一对宽的平行纵向面(其与一对平行的窄侧面接合)。这样的配置使得位于短侧上的缓冲滑块能够轻易延伸为足以为两个宽侧提供缓冲，从而实际上卷绕在锤重块的侧部周围。这样的配置使得能够使用仅仅两个缓冲滑块来保护免于受到所有四个侧部上的冲击。

[0491] 因此，根据一个方面本发明包括位于矩形横截面的往复部件的相对侧上的至少两个缓冲滑块，所述缓冲滑块配置并尺寸设定为围绕一对相邻的顶点延伸。

[0492] 通常的岩石破碎机械的循环周期包括提升锤重块，接着是冲击冲程。锤重块在外壳中沿着一个或两个外壳侧壁落下，并且撞击岩石表面或撞针并反弹回来，从而可能撞击另外的侧壁。该随后的侧壁冲击生成了大量的噪声。如以上所讨论的，由于锤重块具有更大的距离来建立相对速度，所以可能的由锤重块与外壳内侧壁的冲击所生成的冲击力和噪声随着锤重块与外壳内侧壁之间间隔的增加而增加。然而，减小与壁的“间隙”需要更加精确地制造外壳和锤重块。

[0493] 根据另外的实施例，所述缓冲滑块包括至少一个预张紧特征或用于使第一层向外壳侧壁偏置的“预载荷”。

[0494] 在一个优选实施例中，预张力特征可以是预张紧表面特征，其形成在以下表面中的至少一个之中或之上：

[0495] -第一层下部表面；

[0496] -第二层上部表面；

[0497] -第二层下部表面；

[0498] -第二层子层的表面，和/或

[0499] -与第二层的下侧相邻的往复部件侧壁表面，

[0500] 所述预张紧特征将设置有至少一个预张紧特征的表面与接触所述预张紧特征的相邻表面偏置开来。

[0501] 预张紧特征优选为这样的表面特征，其成型并尺寸设定为使得其比所述第二层更容易压缩。

[0502] 在一个实施例中，预张紧特征由具有比所述第二层材料更低弹性模量的材料形成。

[0503] 在另一个实施例中，预张紧特征通过对第二层或其子层进行成型而形成，以提供所述偏置，优选为在缓冲滑块被组装在往复部件上时被张紧。

[0504] 预张紧特征因此可以向着外壳侧壁偏置第一层，并且按照公理将往复部件从外壳侧壁间隔开。预张紧特征因此可以消除或至少减小缓冲滑块与外壳侧壁之间的间隙，从而减小潜在的横向冲击噪声。预张紧特征还对第一层由于磨损而导致的厚度减小进行补偿。预张紧特征还可以在往复部件不竖直或行进通过具有可变侧间隙的外壳时辅助对中往复部件。

[0505] 优选地，具有包含至少一个预张紧特征的缓冲滑块的所述往复部件配置和尺寸设定为使得至少一个所述缓冲滑块在往复部件的往复运动期间连续地接触外壳内侧壁。优选地，所述预张紧特征为弹性的。

[0506] 在一个实施例中，在往复部件横向等距地定位在外壳内侧壁之内时，预张紧特征可以为预张紧的。

[0507] 因此，当外壳基本竖直时，缓冲滑块的第一层的外表面偏置到与外壳内侧壁轻微接触。在使用时，当往复部件往复运动时，往复部件所经受的力的任意横向分量作用来压缩预张紧特征。预张紧特征因此被压缩到任意额外的压缩力都会引起第二层的弹性体如以上在先前实施例中所讨论的那样偏斜的点。通过适当选择第二层弹性体和预张紧特征的形状和偏置，第一层可以在足够的偏置下维持与外壳内侧壁相接触以防止在往复运动期间脱离，但是不妨碍第二层的减振能力。

[0508] 在一个实施例中，所述预张紧特征包括形成到第二层中的长钉、翅片、纽扣等等。

[0509] 根据又一个方面，所述缓冲滑块包括磨损缓冲部。如果例如冲击锤长时间在可察觉的倾斜下使用，则在面向下部侧壁的最下部外壳内侧壁和缓冲滑块上产生力。这样的长期使用可能引起受影响的缓冲滑块中的弹性体过度张紧并潜在地失效。如果过度张紧的强度和/或持续时间不超过某些极限，则弹性体能够恢复其回弹能力。因此，磨损缓冲部提供防止第二层弹性体的压缩超出预定阈值的装置。在一个实施例中，磨损缓冲部由所述保持面来提供，所述保持面配置为形成穿过第二层和第一层中的孔的至少一个定位突起的壁。如以上所讨论的，定位突起为在冲击力下将缓冲滑块固定到往复部件侧壁的装置。然而，其也提供配置为磨损缓冲部的能力，由此在第二层弹性体的偏斜已经使弹性体厚度减小超过预定点之后，定位突起延伸通过第一层中的孔以接触外壳内侧壁。钢外壳侧壁因此支撑在定位突起上，防止对弹性体第二层任何进一步的压缩和损坏。虽然这将导致生成一些增加的噪声，但其将基本小于根本没有缓冲部的情况。

[0510] 在另一个实施例中，缓冲滑块配置具有的尺寸使得当第二层被压缩越过其正常操作极限(对于弹性体通常为30％)时，往复部件的围绕容纳滑块的凹部的表面支撑在外壳内侧壁上。

[0511] 根据另外的方面，本发明提供用于附接到在设备中的往复部件的缓冲滑块；

[0512] 所述往复部件能够沿着往复路径移动并且与所述设备中的至少一个容纳表面至少部分接触地，

[0513] 所述缓冲滑块形成有外部第一层和内部第二层，其中：

[0514] -所述第一层形成有外表面，所述外表面配置和定向为在部件的所述往复运动期间与所述容纳表面至少部分地接触，所述第一层由具有预定低摩擦性能的材料形成，并且[0515] -所述第二层形成有连接到所述第一层的至少一个表面和能够连接到所述往复部件的至少一个内表面，所述第二层由具有预定减振性能的材料形成。

[0516] 根据另外的方面，提供了组装往复部件的方法，所述方法包括将前述缓冲滑块附接到往复部件的步骤。

[0517] 如先前所陈述的，本发明不限于冲击锤或其他岩石破裂设备，并且可以应用于具有涉及设备部分之间多次相互碰撞的往复部件的任意设备。

[0518] 本发明因此在冲击性能以及制造成本、噪声和维护成本的减小方面带来相对于现有技术的显著优点。

[0519] 已经发现，本发明在本申请人的重力冲击锤上实现了15dBA的噪声减小。这给予了高度显著的操作改善。早先的冲击锤在使用时在30m处生成90dBA，而本发明在30m处仅生成75dBA。而且，先前在1700m处、现在仅在300m处达到的在城市区域附近操作这种机械的普遍法定噪声限制55dBA——改善了超过5倍。

[0520] 冲击锤中体的通常摩擦功率损失为接近12-15％。钢在钢上的摩擦系数为0.35，而UHMWPE或尼龙在钢上的该数值小于0.20。因此，已经发现利用UHMWPE作为缓冲滑块第一层的本发明将这些损失减小了接近40％到7-9％。锤驱动机构因此能够提升重3-5％的锤重块，并且在下压锤的情况下以少3-5％的损失和同等的破坏效果改善来向下驱动锤重块。

[0521] 由于使第二层减振而施加于该设备的冲击载荷的减小使得设备的工作寿命能够延长或能够制造具有更轻、更廉价的结构的外壳的能力。

[0522] 前述缓冲滑块的使用还使得能够将设备制造为更宽的公差，从而进一步减小成本。这是可实现的，因为锤重块与外壳锤重块引导部(外壳内引导壁)之间的钢对钢的接触变成了低摩擦第一层(例如，UHMWPE)与钢外壳锤重块引导部的接触。钢/钢接触需要高水平的机械加工精确度和低公差来使振动和噪声水平尽可能地最小化。此外，外壳壳体通常为未机械加工的焊接件，其难以以准确公差制造，并且如果不正确，就需要对锤重块进行机械加工，这是困难且耗时的，并且导致需要非标准件。

[0523] 相反，前述缓冲滑块的使用允许将锤重块制造为粗糙公差或者甚至在精确机械加工锤重块侧部的相对较小部分以放置缓冲滑块之前粗糙铸造或锻造。锤重块必要宽度上的任何差异都可以简单地通过调整缓冲滑块的厚度(通常经由第一层的调整)来适应。

[0524] 以下结合本发明更加深入地考虑撞针配置的细节。

[0525] 在使用时，通过操作者将撞针放置在准备位置从而使冲击端定位为抵靠或尽可能地靠近工作表面。如果放置为抵靠工作表面，则撞针被迫使进入到外壳中，直到受到与远端行进挡块接合的(一个或多个)止动销限制。冲击锤因此准备以从锤重块接收冲击并传递到工作表面。

[0526] 当锤重块下落到撞针上时，除非工作表面没有破裂，否则撞针被迫使进入到工作表面中，直到其被与最靠近锤重块的滑动耦接凹部的端部处的近端行进挡块接触的止动销阻止进一步移动。在无效撞击的情况下，其中工作表面没有破裂或者以其他方式扭曲而足以使撞针在冲击之后刺穿，撞针沿着撞针所沿着的轴线往复反弹，从而迫使远端行进挡块抵靠止动销。

[0527] “未击中”在操作者使锤重块落下在撞针的被驱动端而冲击端没有接触到工作表面时发生。在未击中的情况下，锤重块的冲击迫使近端行进挡块抵靠可滑动耦接的止动销。

[0528] 即使工作表面在撞击后确实成功破裂，冲击可能仅吸收了撞针和物块动能的一部分。在这样的情况下，被称为“过击”，对冲击锤所产生的效果直接可比较于“未击中”。

[0529] 因此，在冲击操作期间，当(一个或多个)止动销被迫使与远端行进挡块或近端行进挡块接合时，任何剩余的撞针动量都将转移到止动件，止动件转而作用在减振系统上。

[0530] 根据另外的实施例，至少一个减振组件围绕撞针可滑动地保持在外壳之内，其中，所述冲击锤设置有位于所述鼻状块之内的引导元件，所述鼻状块配置为在冲击操作前进提供对减振组件的弹性层的对中作用。

[0531] 除了上述的细长滑块之外，本发明使得能够使用若干不同的引导元件配置。尽管物理形式和实施方式上不同，但是所有的引导元件实施例分享维持弹性层与外壳和/或撞针的相对位置的共同目的。将会领会，减振器可以在没有引导元件的情况下起作用，但这样做是有利的以便使包含针对每个弹性层的最大支撑表面的可用体积最大化并且没有与外壳和/或撞针壁的干涉。

[0532] 当在本文中使用时，术语“进行对中”或“对中”包括在冲击操作期间对减振组件离开纵向冲击轴线的横向位移至少部分地施加恢复或矫正作用的配置或布置。将会领会，虽然冲击轴线和撞针纵向轴线通常基本共轴，但撞针在鼻状块上的任何磨损都可能引起撞针纵向轴线偏离。任何这样的偏离都可能引起减振组件不利地与鼻状块侧壁相干涉，并因此需要恢复对中作用以将减振器的对准保持在容许限制之内。

[0533] 而且，如别处所更详细讨论的，减振组件的弹性层配置为在压缩期间自由地横向偏斜而不结合或附接到非弹性层、相邻的鼻状块下部平坦边界和上部平坦边界和/或止动件。因此，弹性层在鼻状块内的横向对准必须维持在可接受的水平之内(即，对中)以防止与撞针表面、鼻状块侧壁和/或鼻状块螺栓的任何破坏性干涉。

[0534] 根据另外的方面，减振组件的弹性层的对准由形成为所述弹性层一部分的下部真空密封部来提供，同时所述对准也可以由非弹性层来直接提供，其中，所述下部真空密封部由所述非弹性层形成、形成在所述非弹性层中或与所述非弹性层相邻。

[0535] 根据一个方面，引导元件设置为细长滑块的形式，其布置在外壳的内壁上并且定向为平行于撞针的纵向轴线，所述细长滑块配置为与弹性层周缘的协作成形部分可滑动地接合。在一个实施例中，细长滑块引导元件形成有纵向凹部，并且弹性层的所述成形部分形成为互补的突起。在替代的实施例中，细长滑块形成有纵向突起，并且弹性层的所述成形部分形成为与所述突起的横截面互补的凹部。在替代的实施例中，引导元件可以设置为布置在撞针外部上的细长滑块的形式。也将会领会，弹性层周缘与撞针之间的可滑动接合可以由细长滑块引导元件上的凹部和弹性层周缘上的突起形成，反之亦然。

[0536] 优选地，所述突起为基本圆形的或尖端弯曲的三角形配置，并且在互补形状的凹部或槽中滑动。上述实施例因此在减振冲击所引起的纵向移动期间提供弹性层的定位或“对中”，从而防止弹性层的横向移位/偏斜的部分撞击在外壳和/或撞针壁上。

[0537] 在压缩循环期间，弹性层的边缘受到大的尺寸和形状改变。边缘处任何过分突变的几何不连续点都受到比平缓不连续点显著更高的应力。因此弹性层优选成形为没有尖锐半径、小孔、细突起等(因为这些都将会生成高的应力集中并因此破裂)基本平滑的环形。直接形成在弹性体层上的无支撑稳定特征因此是难以成功实施，并且将受到迅速磨损或者如果细长滑块引导元件由刚性材料形成甚至会撕下。因此，根据另外的方面，所述细长滑块引导元件由半刚性或至少部分柔性的材料形成。

[0538] 如果形成大的和/或无支撑的稳定特征，那么存在着其将会沿着相应减振组件存在横向周缘的点破裂的风险。

[0539] 在弹性层(比如聚氨酯)被刚性表面局部约束(即，被阻止在特定方向上延展)的任何点处，其在该位置变得不可压缩，并且将会被所施加的压缩力引起的强烈自生成热迅速破坏。因此，弹性层在整个压缩循环期间必须总是能够在至少一个方向上自由或者相对自由地延展。这可以通过极其谨慎地限制弹性层横向尺寸来简单实现。然而，这种方法没有有效利用鼻状块中的可用横截面积来减振。因此，使可用横向面积的使用最大化而不危及弹性层的整体性是有利的。包含的引导元件提供了获得这种效率的方式。

[0540] 将会领会，虽然弹性层也向着撞针向内延展，但是与撞针的接触并不成问题，这是因为加载的减振组件(即，在减振期间被压缩的减振组件)和撞针基本一致地纵向移动。根据本发明的一个方面，细长滑块形式的引导元件由具有比弹性层大的弹力(即，更软)的材料形成。因此，当弹性层在使用中在压缩下横向延展并且(一个或多个)突起移动至越来越多地接触引导元件时，发生两种不同类型的相互作用原理。起初，突起平行于纵向撞针轴线滑动，直到接触压强达到引导元件开始连同弹性元件平行于撞针纵向轴线移动的点。细长滑块引导元件因此为弹性层突起带来最小的磨耗或移动阻力。而且，除了防止突起变得局部不可压缩之外，引导元件相较于弹性层突起增大的柔软度引起由引导元件主要承受的任何磨损。由于引导件可以在不需要移除和拆除减振组件的情形下被轻易更换，所以这减小了维护开支。

[0541] 根据另外的方面，至少一个突起在突起的顶点处包括基本凹形的凹部。优选地，所述凹部配置为关于弹性层平面中的几何旋转轴线定向的部分圆柱形部分。在压缩载荷下，弹性层的中心最大程度地向外移动。从突起顶点移除材料的凹部或“勺部”使得弹性层能够向外延展而不引起突起的中心横向膨胀超出弹性层周缘。如果弹性层周缘垂直于弹性层和非弹性层的平坦表面，则凹部的体积和形状基本等于弹性层原本将会向外突出超出相邻非弹性层的交互或转化形状和体积。

[0542] 移除材料的体积以形成凹部引起在减振诱发的弹性层压缩期间接触引导元件和/或鼻状块侧壁的弹性层周缘所受到的压强减小(相对于没有这样的凹部的弹性层)。由于被压缩的弹性层的周缘边缘接触具有基本齐平的表面的引导元件和/或鼻状块侧壁，所以表面积相较于没有凹部的弹性层所产生的鼓出的接触点的较小表面积而言更大(并且因此压强更小)。

[0543] 在弹性层周缘与引导元件和/或鼻状块侧壁之间生成减小的接触压强的替代方法可以通过弹性层和非弹性周缘边缘轮廓上的变化来实现。根据替代实施例，与周缘边缘相邻的弹性层厚度减小以形成锥形部分。根据替代实施例，与周缘边缘相邻的非弹性层厚度减小以形成锥形部分。有效地，两个实施例都通过减小弹性层周缘边缘或非弹性层周缘边缘的体积来提供减小在压缩下施加在弹性层周缘上的压强的方式，并且对整个层的体积或厚度的影响微不足道。

[0544] 上述实施例中弹性层对引导元件所施加的压强的减小具有额外的益处，即减振器组件压缩期间防止对引导元件的功能和整体性的任何不利影响。

[0545] 在替代实施例中，引导元件形成为定位销，其位于弹性层的内横向周缘和外横向周缘之间并且定向为穿过且横向定位各个减振组件中基本平行于撞针纵向轴线的每个弹性层。优选地，所述销附接到所述非弹性层，并且从非弹性层的所述平坦表面正交地延伸穿过弹性层。在一个实施例中，非弹性层的相对平坦侧上的定位销共轴对齐，可选地形成为单一的连续元件，并且穿过至少两个弹性层和一个非弹性层。在替代实施例中，所述销成对地共轴安装在非弹性层的相对侧上。然而，将会领会，非弹性层任一侧上的定位销未必需要对齐或者数目相同。

[0546] 虽然弹性层在压缩下向着鼻状块壁向外偏斜并向着撞针向内偏斜，但容易领会，在固定的内外周缘之间存在零点位置。由于该零点位置在减振期间横向固定，所以在弹性层与穿过弹性层的定位销引导元件之间不存在相对移动，并且因此，其之间不生成张力或压缩。因此，在另一个替代实施例中，所述定位销位于非弹性层上对应于相应弹性层中的零点位置的位置处。将会理解，大致环形的弹性层的零点位置将是位于弹性层的内外周缘之间的大致环形的路径。

[0547] 优选地，在所述非弹性层的每个侧部上采用四个定位销，该定位销围绕撞针等距地径向设置。然而，将会领会，可以采用两个或更多的销来确保弹性层的对中。

[0548] 在又一个实施例中，引导元件的另一种替代配置设置为张力带的形式，其限制弹性层和一个或更多个锚定点。在一个实施例中，所述锚定点由四个鼻状块螺栓提供，四个鼻状块螺栓位于鼻状块壁侧部的中心并且等距地围绕鼻状块壁侧部。优选地，为每个弹性层设置分离的张力带。然而，将会领会，张力带可以配置为在不同数量的锚定点周围经过(包括鼻状块螺栓和/或鼻状块侧壁的其他部分或附件)。

[0549] 张力带也可以由弹性材料(比如弹性体)形成。根据一个方面，张力带在鼻状块螺栓周围经过的部分穿过相邻鼻状块侧壁中的浅凹痕，从而将带固定而免于在使用期间使鼻状块螺栓滑上或滑下。张力带未必需要在鼻状块螺栓周围经过，并且可以相反地在其他锚定点(比如侧壁的一部分和/或一些其他配件)周围或中间精过。张力带施加在弹性层上的对中力与带被弹性层的外周缘从两个锚定点之间的直线路径的位移程度成比例。因此将会理解，张力带所施加的潜在恢复对中力可以通过选择不同的张力带材料、锚定点的间隔和位置以及弹性层的形状和尺寸及其在连续锚定点之间的带部分上产生的偏斜程度来变化。

[0550] 如先前所描述的，直接形成在弹性层周缘上的无支撑稳定特征难以成功实现，并且除非结合非刚性细长滑块形式的引导元件一起使用否则在使用期间可能受到迅速磨损或者甚至失效。然而，在另一个实施例中，引导元件的另外的替代配置设置为支撑式稳定特征的形式，其直接从弹性层外周缘突出以接触鼻状块侧壁。优选地，所述弹性层上的所述支撑式稳定特征通过对应形状的相邻非弹性层支撑在至少一个平坦表面上。在一个实施例中，非弹性层形成有基本方形或矩形的平坦表面，该表面具有位于外周缘处的至少一个凸片部分并且其形状基本对应于相邻弹性层上的相应稳定特征的形状和/或位置。优选地，所述凸片部分位于非弹性层的每个顶点处并且成形为在相邻的鼻状块螺栓之间穿过以极为接近鼻状块侧壁。

[0551] 使用的不可避免的结果是，冲击锤自然地受到磨耗。除了撞针的冲蚀磨损之外，撞针的侧部磨损穿过头板和盖板的孔的侧部。这种磨损引起撞针纵向轴线变得偏离于冲击轴线并且因此使得围绕撞针的减振组件更靠近鼻状块壁。在撞针与非弹性层内周缘之间或鼻状块侧壁与非弹性层外周缘之间包含的横向间隙的程度使得能够成功容纳同等程度的所述磨损。为了维持恒定的间隙间隔，除了上述的弹性层对中之外，非弹性层的相对横向周缘也需要一些形式的对中。尽管非弹性层自然不会在压缩下横向延展或偏斜，但冲击使用期间横向对准上的任何变化可能引起与鼻状块侧壁和/或鼻状块内侧的任意其他结构(比如所述鼻状块螺栓)的干涉。

[0552] 在一个实施例中，非弹性层配置为内周缘定位为紧邻撞针，并且在非弹性层外周缘与鼻状块壁之间具有间隙。

[0553] 在替代实施例中，非弹性层配置为外周缘定位为紧邻鼻状块壁和/或鼻状块螺栓的至少一部分，并且在非弹性层内周缘与撞针之间具有间隙。在前一实施例中，虽然非弹性层通过其与撞针的接近保持对中，但仍有非圆形的非弹性层围绕撞针转动并因此不利地与鼻状块侧壁和/或鼻状块螺栓相干涉的可能性。

[0554] 本发明因此设置有一对限制元件，其围绕鼻状块内壁放置、定位和设定尺寸以阻碍非弹性层转动，同时允许平行于纵向冲击轴线的移动。在一个实施例中，所述限制元件包括一对基本细长的立方体，其定位为与鼻状块内壁相邻，向着撞针横向内延伸越过鼻状块侧壁处的一对鼻状块螺栓。

[0555] 在一个实施例中，术语“外壳”用来包括冲击锤的用于定位和固定锤重块和撞针(和如果为装置的一部分的话)的任意部分(包括任意外部壳体或保护罩，鼻状块(撞针突出穿过鼻状块)，和/或在内部或外部定位于所述保护罩以操作和/或引导所述锤重块接触撞针的任意其他配件和机构等等)。鼻状块可以形成为分离的器件(附接到外壳的其他部分)或者为一体形成的外壳的一部分；这些鼻状块构造变体都被包括为本文所限定的外壳的部分。

[0556] 本发明的各种实施例因此提供如本文所述的相对于现有技术的许多优点和益处，包括但不限于：

[0557] ·根据锤重块横截面与重量比，容易地配置由真空所提供的总冲击能量的百分比；

[0558] ·重量节省足以使得真空辅助冲击锤以可比较尺寸的仅重力冲击锤的两倍的冲击能量与重量比进行生产；

[0559] ·真空辅助冲击锤配置有总锤重量减小，其不仅针对相同的冲击能量足以移动到较低的挖掘机重量等级，而且使得挖掘机的费用的减小超过现有技术重力锤的整体成本。

[0560] 应当领会，本文的公开内容包含任一个实施例或方面的任何一个或多个特征、部件、方法或方面可以单独、部分或共同地以任意方式与任一其他实施例或方面的任意其他特征组合，并且除非另外明确说明否则本文的公开内容并不排除任何可能的组合。附图说明

[0561] 本发明的另外方面和优点将从仅以示例并参照附图给出的以下说明中变得明显，在附图中：

[0562] 图1示出本发明优选实施例的附接到挖掘机的冲击锤形式的设备；

[0563] 图2a)示出图1中示出的冲击锤的侧视截面的放大图，其中锤重块处于下冲程的底部；

[0564] 图2b)示出图2a中示出的冲击锤的侧视截面，其中锤重块处于上冲程的顶部；

[0565] 图3示出图2中示出的冲击锤的下端的横截面的放大侧视截面图；

[0566] 图4a示出根据优选实施例的密封件和缓冲滑块的侧视截面的放大图；

[0567] 图4b示出根据优选实施例的组合的密封件和缓冲滑块的侧视截面的放大图；

[0568] 图4c示出重块、缓冲滑块和密封件的侧视截面图；

[0569] 图4d示出图4c中的重块、缓冲滑块和密封件的截面XX的平面图；

[0570] 图4e示出图4c中的重块、缓冲滑块和密封件的截面YY的平面图；

[0571] 图4f示出替代重块、缓冲滑块和密封件的平面截面图；

[0572] 图4g示出图4f中的重块、缓冲滑块和密封件的下部平面截面图；

[0573] 图4h示出具有中间元件的撞针和鼻状块的侧视图；

[0574] 图4i示出图4f中示出的中间元件的放大侧视图；

[0575] 图4j示出包括另外中间元件的另外实施例的侧视图；

[0576] 图4k示出图4h中示出的中间元件的放大侧视图；

[0577] 图5a示出出口和单向柔性提升阀的侧视截面图；

[0578] 图5b示出出口和单向刚性提升阀的侧视截面图；

[0579] 图5c示出出口和单向侧孔瓣阀的侧视截面图；

[0580] 图6示出出口和真空泵的侧视截面图；

[0581] 图7示出出口、真空腔和真空泵的侧视截面图；

[0582] 图8示出具有下部真空密封部实施例的撞针和鼻状块的放大侧视图；

[0583] 图9a示出具有另外的下部真空密封部实施例的撞针和鼻状块的侧视图；

[0584] 图9b示出图9a中的下部真空密封部实施例的放大侧视图；

[0585] 图10示出具有另外的下部真空密封部实施例的撞针和鼻状块的放大侧视图；

[0586] 图11示出具有另外的下部真空密封部实施例的撞针和鼻状块的放大侧视图；

[0587] 图12示出具有另外的下部真空密封部实施例的撞针和鼻状块的放大侧视图；

[0588] 图13示出具有另外的下部真空密封部实施例的撞针和鼻状块的放大侧视图；

[0589] 图14示出本发明的自动远程控制冲击锤形式的另外实施例的侧视图；

[0590] 图15示出图1的冲击锤的侧视截面图和现有技术冲击锤的侧视截面图；

[0591] 图101示出本发明优选实施例的附接于小型挖掘机的小型冲击锤形式的设备的侧视图；

[0592] 图102示出本发明另外实施例的附接于大型挖掘机的大型冲击锤形式的设备的侧视图；

[0593] 图103a-d)示出根据图101中示出的实施例的锤重块和缓冲滑块的透立体图；

[0594] 图104示出根据图102中示出的实施例的重块和缓冲滑块的立体图；

[0595] 图105a示出根据图102中示出的实施例的重块和缓冲滑块的分解放大平面截面图；

[0596] 图105b示出图105a中示出的重块和缓冲滑块的放大平面截面图；

[0597] 图105c示出图105c中的重块和缓冲滑块的平面截面图；

[0598] 图106示出根据图102中示出的实施例的重块以及另外实施例的缓冲滑块的立体图；

[0599] 图107a示出根据图101中示出的实施例的锤重块和缓冲滑块的主视图；

[0600] 图107b示出根据图107a中示出的实施例的替代锤重块和缓冲滑块的主视图；

[0601] 图108a示出图101中示出的实施例的锤重块冲击工作表面的主视图；

[0602] 图108b示出图108a中示出的实施例的侧视图；

[0603] 图109示出图102中示出的实施例的锤重块的主视图；

[0604] 图110a示出图101中示出的锤重块的缓冲滑块的等距视图；

[0605] 图110b示出用于图102中示出的重块的顶点的缓冲滑块的等距视图；

[0606] 图110c示出用于图102中示出的重块的侧壁的矩形缓冲滑块的等距视图；

[0607] 图110d示出用于图102中示出的重块的侧壁的圆形缓冲滑块的等距视图；

[0608] 图111a示出未压缩和压缩状态的沿着图110a中AA的缓冲滑块第二层的截面图；

[0609] 图111b示出未压缩和压缩状态的沿着图110b中BB的缓冲滑块第二层的截面图；

[0610] 图111c示出未压缩和压缩状态的沿着图110c中CC的缓冲滑块第二层的截面图；

[0611] 图111d示出未压缩和压缩状态的沿着图110d中DD的缓冲滑块第二层的截面图；

[0612] 图112a示出具有第一固定特征的缓冲滑块的周缘部分的放大侧视截面图；

[0613] 图112b示出具有第二固定特征的缓冲滑块的周缘部分的放大侧视截面图；

[0614] 图112c示出具有第三固定特征的缓冲滑块的周缘部分的放大侧视截面图；

[0615] 图112d示出具有第四固定特征的缓冲滑块的周缘部分的放大侧视截面图；

[0616] 图112e示出具有第五固定特征的缓冲滑块的周缘部分的放大侧视截面图；

[0617] 图113a-f示出分别具有第六固定特征、第七固定特征、第八固定特征、第九固定特征、第十固定特征和第十一固定特征的图101的锤重块的部分平面截面；

[0618] 图114a示出根据另外的实施例的缓冲滑块的放大分解截面图；

[0619] 图114b示出图114a中的缓冲滑块的组装图；

[0620] 图115a示出装配到图102的重块的缓冲滑块的放大分解平面截面图；

[0621] 图115b示出装配到图115a的重块的缓冲滑块的放大组装图；

[0622] 图116示出图102的重块以及另外实施例的缓冲滑块的等距部分分解图；

[0623] 图117示出装配到图102的重块的、包含预张紧特征的缓冲滑块的放大分解平面截面图；

[0624] 图118a示出位于外壳内侧壁内的图117中的缓冲滑块和重块的放大平面截面图，缓冲滑块具有装配的预张紧特征；

[0625] 图118b示出图118a中的缓冲滑块和重块的放大平面截面图，并且具有施加到预张紧特征的压缩力；

[0626] 图119a示出根据本发明的另外实施例的缓冲滑块的分解图；

[0627] 图119b示出图119a中的缓冲滑块的组装图；

[0628] 图201示出用于根据本发明优选实施例的岩石破碎冲击锤的鼻状块组件的侧视截面图；

[0629] 图202示出穿过图201的鼻状块组件的平面截面；

[0630] 图203示出图201-2中示出的鼻状块组件的分解立体图；

[0631] 图204a-b)示出有效撞击之前和之后冲击锤的示意图；

[0632] 图205a-b)示出未击中之前和之后冲击锤的示意图；

[0633] 图206a-b)示出无效撞击之前和之后冲击锤的示意图；

[0634] 图207示出穿过用于根据本发明另外实施例的岩石破碎冲击锤的鼻状块组件的平面截面；

[0635] 图208示出穿过图207的鼻状块组件的平面截面；

[0636] 图209示出用于根据本发明另外优选实施例的岩石破碎冲击锤的鼻状块组件的侧视截面图；

[0637] 图210示出穿过图209的鼻状块组件的平面截面；

[0638] 图211示出用于根据本发明另外优选实施例的岩石破碎冲击锤的鼻状块组件的侧视截面图；

[0639] 图212示出穿过图210的鼻状块组件的平面截面；

[0640] 图213示出用于根据本发明另外优选实施例的岩石破碎冲击锤的鼻状块组件的侧视截面图；

[0641] 图214a示出穿过图213的鼻状块组件的平面截面；

[0642] 图214b示出根据本发明另外优选实施例的图213的鼻状块组件中示出的截面AA的放大图；

[0643] 图214c示出根据本发明另外优选实施例的图213的鼻状块组件中示出的截面AA的放大图；

具体实施方式

[0644] 附图标记

[0645]

[0646]

[0647]

[0648]

[0649]

[0650] 图1-15示出设置为真空辅助冲击锤(1)形式的设备的冲击锤的单独实施例。图1示出附接到挖掘机(2)形式的载体的冲击锤(1)，该冲击锤(1)为比例目的而与1.8m高的人类操作者(3)相邻。图1中示出的冲击锤(1)的实施例配置有作为与工作表面(5)的接触点的、用于冲击和操纵操作的撞针(4)。工作表面(5)包括受到冲击锤(1)的冲击、接触、操纵和/或移动的任意表面、材料或物体，例如，工作表面可以为采石场中的岩石。撞针(4)从为冲击锤(1)的易受损部分提供保护的外壳(6)突伸、减小碎片进入并提供经由挖掘机臂(7)与挖掘机(2)的附接。

[0651] 图2a)和2b)示出穿过图1中锤重块的放大竖直截面。外壳(6)配置为基本中空的细长圆柱筒并且具有容纳表面(8)形式的内侧壁，从而封装锤重块(9)形式的往复部件，锤重块(9)能够沿着冲击或往复轴线(10)形式的往复路径移动。驱动机构(11、12、14)形式的提升和/或往复机构将锤重块(9)沿着冲击轴线(10)从与撞针(4)接触的位置(如图2a所示)抬高至往复路径的相对最大范围(如图2b所示)。驱动机构被示意性示出并且包括设置为位于筒(6)的一侧的液压柱塞(11)形式的线性驱动器。柱塞(11)经由在一系列皮带轮(14)周围穿过的柔性连接器(12)连接到锤重块(9)。柔性连接器为环索、皮带或带，其在穿过位于外壳(6)的上周缘的(或与上端相邻的)可转动皮带轮(14a后附接到锤重块(9)的上部面。

[0652] 皮带轮(14a)形成为滑轮以限制连接器(12)沿着滑轮(14a)的转动轴线的横向移动。

[0653] 将会领会，当冲击锤(1)如图1和2所示以其冲击轴线(10)竖直定向时，锤重块(9)沿着冲击轴线(10)行进的最大范围(如图2b所示)也是重块(9)能够达到的最大竖直高度。

[0654] 为了易读和清晰，冲击锤(1)及其组件的定向是关于利用所述锤重块(9)在沿着围绕基本竖直轴线的所述冲击轴线(10)移动来操作的冲击锤(1)的使用而提及的，因而将描述语“下部”和“上部”表示为相较于竖直地距工作表面(5)分别更近和更远的位置。然而将会领会，这种定向命名仅是为了解释的目的，而并非以任何方式将该设备限制为在竖直轴线上使用。如后续进一步讨论的，冲击锤(1)能够在广泛的定向范围内操作。

[0655] 在操作期间，驱动机构(11)经由柔性环索(12)提升锤重块(9)。锤重块(9)形成为基本圆柱形并且具有在所述上部面(13)的相对侧部上的下部冲击面(15)以及锤重块侧面(16)。

[0656] 图1和2中示出的冲击锤(1)实施例配置有具有被驱动端(17)和冲击端(18)的撞针(4)，该撞针(4)具有在被驱动端(17)与冲击端(18)之间延伸的纵向轴线。撞针(4)可以位于外壳(6)中，使得所述冲击端(18)从外壳(6)突伸。

[0657] 锤重块(9)沿着冲击轴线(10)冲击在撞针(4)的被驱动端(17)上，冲击轴线(10)与撞针(4)的纵向轴线基本共轴。

[0658] 减振器(19)耦接到撞针(4)，并且二者都保持在外壳(6)的下部部分中，该下部部分在本文中被称为“鼻状块”(20)。

[0659] 体积可变的真空腔(22)由以下部件形成：

[0660] ·位于锤重块(9)与容纳表面(8)之间的上部真空密封部(24)，上部真空密封部围绕/环绕锤重块(9)；

[0661] ·锤重块(9)的下部冲击面(15)；

[0662] ·鼻状块(20)的上部边界(本文中称为“盖板”(21))；

[0663] ·撞针(4)的突伸穿过盖板(21)的被驱动端(17)，和

[0664] ·容纳表面(8)的至少一部分，和

[0665] ·可以在图8-13中更清楚地辨别的下部真空密封部(25)。

[0666] 真空腔(22)包括锤重块与容纳表面之间的上部真空密封部(24)以及下部真空密封部(25)(可以在图8-13中更清楚地辨别)。

[0667] 图2a示出处于其最小体积附近的真空腔(22)，而图2b)示出最大真空腔(22)体积。

[0668] 真空腔(22)配置有至少一个可移动的真空活塞面(23)，真空活塞面(23)在图2的实施例中由锤重块(9)的下部冲击面(15)提供。在替代实施例(未示出)中，真空活塞面(23)可以由锤重块(9)的附接件形成而非例如像下部冲击面(15)那样一体形成。不论其如何配置，真空活塞面(23)都可以沿着与冲击轴线(10)平行或共轴的路径移动。

[0669] 除了减振器(19)和撞针(4)之外，鼻状块(20)也包括反弹板(26)形式的止动件(26)、止动销(27)、刚性鼻状板形式的下部边界(本文中称为鼻状锥(28))和用于将冲击锤(1)附接到挖掘机(2)的附接耦接部(29)。鼻状块(20)部件的相互作用在别处更加详细地描述。

[0670] 在使用时冲击锤(1)的操作以及锤重块(9)和撞针(4)二者的移动需要真空密封部(24、25)能够适应它们之间的相对和/或滑动移动。真空密封部(24、25)可以固定于锤重块(9)、鼻状块(20)内、容纳表面(8)或其组合上，并且以下后续更详细地考虑这些变化。

[0671] 在操作期间，冲击锤(1)的完整往复循环包括四个基本阶段(后续更完整地描述)，包含：上冲程、上部冲程转换、下冲程和下部冲程转换。

[0672] 在这四个阶段期间(参照关于竖直冲击轴线(10)定向的冲击锤(1))，真空腔(22)中的相应效果为：

[0673] ·上冲程：从图2a)中示出的起始位置，随着锤重块(9)经由柔性连接器(12)被驱动器(11)向上拉动而远离盖板(8)和撞针(4)，真空腔(22)的体积增加。虽有一些密封损失，但是真空腔(22)的体积膨胀引起真空腔(22)中相对于真空腔(22)外侧空气压强(即，大气)的相称压降。锤重块(9)随着真空腔(22)中的相称压降而升高，直到锤重块(9)达到其往复路径的上冲程行程限制(图2b中示出)；

[0674] ·上部冲程转换：图2b)示出锤重块(9)，其在被释放前处于其最大势能位置，并且在重力和经由锤重块(9)的体积作用在真空腔(22)上的大气压强二者下被向着盖板(8)和撞针(4)驱动；

[0675] ·下冲程：当锤重块(9)向着撞针(4)的被驱动端(17)行进时，真空腔(22)的体积被压缩，并且其内部压强增加直到其达到下冲程的端部(图2a)中示出)；

[0676] ·下部冲程转换：真空腔(22)的体积在能量从锤重块(9)经由撞针(4)传递到工作表面(5)之后处于其最小位置。锤重块(9)的该点处于其往复循环的底部。

[0677] 之后循环反复以通过使锤(1)往复运动来使工作表面(5)破碎。

[0678] 在使用时，因为撞针(4)被驱动到工作表面(5)并且因此可能是撞针(4)和锤重块(9)的最低点可能更低，因此撞针(4)下落得比图2a)中示出的更远，如图204-206中更清晰所见。因此真空腔(22)也将具有比图2a)中所示的更小的体积。为了该说明书的目的，但是提及最小体积或最低点与图2a中所示相关，因为这是处于往复循环的起始处的点。

[0679] 在上述的往复循环期间，上部真空密封部(24)形成静态容纳表面(8)与移动锤重块(9)之间的动态密封。在图2-4和8-13中示出的实施例，锤重块(9)设置有围绕其侧面(16)的缓冲滑块(1-13)。缓冲滑块(1-13)形成有：

[0680] -第一层(1-14)，其由预定低摩擦性能的材料(例如，UHMWPE、尼龙、PEEK或钢等)形成，和

[0681] -第二层(1-15)，其由比如弹性体(例如聚氨酯)的预定减振性能的材料形成。

[0682] 以下参照图101-119b更加综合地扩展缓冲滑块(1-13)的功能和作用。图1-3中示出的实施例包含两种类型的上部真空密封部(24)，即一对缓冲滑块密封件(30)和重块内密封件(31)的形式。缓冲滑块(1-13)可以用于额外密封件(比如重块内密封件(31)的配置)的耦接、安装或保持以形成缓冲滑块密封件(30)。将会领会，缓冲滑块(1-13)还可以直接地形成所述上部(和/或下部)真空密封部(24、25)的部分或全部，并且因此也可以被指定为缓冲滑块密封件(30)。

[0683] 图4a更详细地示出缓冲滑块密封件(30)和重块内密封件(31)两者。

[0684] 图4b-4k示出上部真空密封部(24)的另外实施例。

[0685] 将会领会，在替代实施例(未示出)中，上部真空密封部(24)可以替代地固定于外壳(6)的容纳表面(8)。然而，将上部真空密封部(24)定位在锤重块(9)上有若干优点。第一，锤重块(9)沿着冲击轴线(10)行进的距离大大超过锤重块(9)侧面(16)的长度。位于容纳表面(8)上的上部真空密封部(24)将需要在锤重块(9)沿着冲击轴线(10)行进的整个范围上延伸，而位于锤重块(9)上的上部真空密封部(24)仅需要位于冲击轴线(10)周围的单一位置处。第二，位于与沿着冲击轴线(10)的锤重块(9)路径相邻的容纳表面(8)上的上部真空密封部(24)易受锤重块(9)的任意横向移动的损坏。虽然这可以通过包含减振和抗磨损能力来解决，但这些必须沿着与锤重块(9)的通道相邻的容纳表面(8)的整个范围延伸。相反，定位在锤重块(9)上的上部真空密封部(24)可以配置为适应横向重块移动并且还不需要设置横向减振或对中能力。

[0686] 还将领会，锤重块(9)可以形成为各种实心体积，包括立方体、长方体、细长的基本矩形/长方形板或叶片配置、棱柱、圆柱体、平行六面体、多面体等等。图1-4中示出的实施例包含圆柱形锤重块(9)，但这仅是说明性的。圆柱形锤重块(9)的优点为利用围绕锤重块(9)的横向周缘或侧面(16)的环形密封件、而非针对多侧锤重块(9)的每个侧面(16)的分离密封件的能力。

[0687] 图4a)示出形成在重块内密封件(31)中的下冲程出口的放大图。密封件(31)由耐磨的柔性材料或提供耐磨性、柔韧性和耐热性的其他材料形成。重块内密封件(31)的外轮廓配置有多个V形突起(32)，该V形突起定向为其顶点从真空腔(22)向上成角度。这些突起(32)形成下冲程出口并允许空气在下冲程期间排出真空腔(22)，同时在上冲程期间防止或至少限制空气进入。因此，在上冲程期间随着锤重块(9)被抬高，真空腔(22)的压强下降到亚大气压水平，从而在真空腔(22)与周围大气之间形成越来越大的压差。因此V形突起(32)压迫在容纳表面(8)上，从而封闭真空腔(22)防止空气进入。在下冲程的底部，真空腔中的任何空气(不论剩余的还是已经泄漏经过真空密封部(24、25)的)被压缩到超大气压水平(即，大于大气)，并且因此压差反转而突起(32)被推开，从而将空气排出到大气。

[0688] 图4a)示出这样的实施例，其中缓冲滑块(1-13)的第一层(1-14)的最外侧表面能够用作与容纳表面(8)紧密滑动接触的缓冲滑块密封件(30)。将会领会，缓冲滑块(1-13)是同时用作缓冲滑块密封件(30)还是仅用作缓冲滑块(1-13)取决于其在锤重块侧面(16)形成密封屏障的连续程度。

[0689] 图4b示出缓冲滑块密封件(30)的另一实施例，其形成为缓冲滑块(1-13)的第一层(1-14)中插入件中的周向密封件。以与图4a的重块内密封件(31)对应的方式，缓冲滑块密封件(30)的外轮廓也配置有多个V形突起(32)，V形突起定向为其顶点从真空腔(22)向上成角度。图4b中的缓冲滑块(1-13)示出了保持凹部(33)形式的附加特征，其包含由弹性体环形成的“预加载荷”(36)，该弹性体环使缓冲滑块密封件(30)向着容纳表面(8)径向向外偏置。这样的预加载荷(36)也可以用于其他真空密封部(24、25)的实施例。当锤重块(9)在其往复循环期间由于例如非竖直冲击轴线、与撞针(4)冲击后的锤反弹弹跳、容纳表面缺陷等而经受任何横向移动时，缓冲滑块密封件(30)能够被压迫到保持凹部(33)中，从而压缩预加载荷(36)直到缓冲滑块密封件(30)与相邻的缓冲滑块第一层(1-14)的表面齐平。这避免了锤重块(9)的可能显著横向力单独由相对脆弱的缓冲滑块密封件(30)的小表面区域承受。

[0690] 上部真空密封部(24)形成横向围绕锤重块(9)的基本不间断的密封部。上部真空密封部(24)可以由单一连续不间断的密封件或由多个邻接的、重叠的、相连的、互锁的、配接的和/或近端相邻的密封段形成。

[0691] 在图4c示出的实施例中，缓冲滑块(30)位于锤重块侧面(6)中的保持凹部(33)中。缓冲滑块密封件(30)由缓冲滑块第一层(1-14)的外表面直接形成并凭借位于圆形或部分圆形的缓冲滑块第一层(1-14)中的分离段处的偏置装置(弹簧(34))而维持与容纳表面(8)密封接触。偏置装置(34)是另外形式的预加载荷(36)并且可以采取弹力材料或压缩弹簧等的形式，从而周向作用以使第一层(1-14)的缓冲滑块密封件(30)径向向外偏置到与容纳表面(8)紧密接触。当锤重块(9)在操作期间偏斜到与容纳表面(8)接触时，缓冲滑块密封件(30)能够通过缓冲滑块第二层(1-15)的压缩而缩回到保持凹部(33)中，从而避免了任何潜在损坏载荷。

[0692] 图4c-4e示出嵌边(35)，其定位在上部与下部偏置装置(34)之间的偏置装置(34)周围的任何空气绕行，以防止可能引起密封泄漏。图4d为穿过图4c中的偏置装置(34)的截面XX的平面图，而图4e示出恰好嵌边(35)之上的截面YY的平面图。在与圆柱形锤重块(9)一起使用的周向密封件(比如图4c-4e中示出的)中仅需要一个中断。相反，立方体、长方体或其他多面锤重块(9)可能需要包含多个单独密封件来维持锤重块(9)的每个顶点(37)周围的密封。

[0693] 图4f和4g示出在方形横截面形的重块(9)中使用的上部真空密封部(24)。密封部(24)设置为围绕长方体锤重块(6)的顶点(37)的多个缓冲滑块密封件(30)的形式。该实施例中的缓冲滑块密封件(30)由缓冲滑块(1-13)的第一层(1-14)的外表面形成。偏置弹簧(34)确保缓冲滑块密封件(30)以类似于图4c-4e中所示的方式向着容纳表面(8)偏置。嵌边(35)定位在上部与下部偏置装置(34)之间以防止可能引起密封泄漏的偏置装置(34)周围的任何空气绕行。

[0694] 在这些实施例中，真空密封部(24、25)可以包括具有径向作用预加载荷(36)和周向作用偏置装置(34)的密封件。预加载荷可以采取多种形式，包括但不限于可压缩介质、弹簧、弹性体、缓冲器等等。

[0695] 图4h-4k示出具有中间元件(38)的实施例，中间元件(38)在冲击面(10)之下和/或上部面(13)之上耦接到锤重块(9)以提供将上部真空密封部(24)链接到锤重块(9)沿着冲击轴线(10)的移动的装置，同时允许横向于冲击轴线(10)的解除耦接移动。图4h-4k中示出的中间元件(38)配置为形成真空腔(22)的上部真空密封部(24)，但将会领会，中间元件(38)也可以结合本文中描述的其他密封件类型(比如缓冲滑块密封件(30)、重块内密封件(31)等)来使用。

[0696] 中间元件(38)可以配置为多种形式，包括板、盘、环形环等等。图4h和4i示出经由带(39)形式的柔性链接耦接到锤重块(9)的上部面(13)的中间元件(38)。

[0697] 将中间元件(38)耦接到锤重块(9)的替代实施例包括可以相对于冲击轴线横向可滑动的、同时基本刚性平行于冲击轴线的非柔性耦接，以及替代的柔性链接，比如线、丝、织带、链、万向节等等。这样的耦接配置允许中间元件(38)维持与容纳表面(8)的有效密封而不受锤重块(9)的横向移动的影响。

[0698] 在图4h的实施例中，单个中间元件(38)形成为基本平坦的盘，其具有允许环索(12)通过以附接到锤重块(9)的中心孔。环索(12)与中间元件(38)之间的柔性密封件(40)防止了空气潜在进入到真空密封腔(22)。基本平坦的盘形状的中间元件(38)包括可以形成上部真空密封部(24)的外周缘边缘部分(74)。替代地或另外地，上部真空密封部(24)可以包括耦接到中间元件(38)的分离密封件(75)(如图4h-4k所示)。

[0699] 图4j-4k示出另外的实施例，其具有定位在锤重块(9)的任一侧上的一对中间元件(38a和38b)，这对中间元件(38a和38b)分别经由柔性环形隔膜(41a和41b)耦接到上部面(13)和下部冲击面(15)。然而，与前述实施例相反，图4j-4k中的中间元件(38)配置为基本环形的环，借此中心孔允许锤重块(9)的下部冲击面(15)与撞针(4)的被驱动端(17)之间顺畅接触。环形隔膜(41)还提供可移动的上部真空密封部(24)的一部分。

[0700] 在冲击锤(1)的往复操作期间，中间元件(38)(包括带(39)和环形隔膜(41a、41b))根据行进方向和中间元件(38)相对于锤重块(9)的相对位置被锤重块(9)的移动沿着往复路径拉动或推动。

[0701] 因此可见，形成上部真空密封部(24)的密封件可以通过以下方式耦接到锤重块(9)：

[0702] ·缓冲滑块(1-13)；

[0703] ·安装在或保持到或附接到中间元件(38)；

[0704] ·保持在锤重块(9)、缓冲滑块(1-13)和/或中间元件(38)中的凹部(33)、空隙、间隔、孔、槽等中；

[0705] ·直接安装在所述侧面(16)上；和/或

[0706] ·以上的任一组合或排列。

[0707] 如先前所描述的，在真空腔(22)在上冲程期间膨胀的冲击操作期间，空气泄漏到真空腔(22)中可能通过任何不对准、错误装配、磨损、不当或损坏的密封件或容纳表面、空气带来的剩余碎片、材料或设计特征或限制等等而发生。在图1-4中示出的所有实施例中，在上冲程开始之前，剩余空气也可能出现在真空腔(22)中的下部冲击面(15)、容纳表面(8)、盖板(21)与突伸穿过盖板(21)的撞针被驱动端(17)之间形成的空隙(42)中。

[0708] 在这样的高速度、高能量往复运动中实现完全不可通过的真空密封部(24、25)是极其困难的，因此在上冲程期间，上部真空密封部(24)和/或下部真空密封部(25)可以允许一些空气通过进入到真空腔(22)中，从而增加其中的压强。这样的空气泄漏的体积取决于参数的数量，包括密封件的有效性、密封件的区域、真空腔(22)与大气之间的压差以及压差施加到密封部上的暴露时间。

[0709] 由于每次往复运动的循环时间为2-4秒时，因为施加压差的时间相对较小。使重型重块(9)(在1000公斤的量级上)在3-6米的冲程长度上以2-4的循环时间往复运动是如此之快的速率，以至于由“软的”、例如橡胶密封部(24、25)上的摩擦所生成的热将可能会使其在几个冲程之后融化。

[0710] 可以通过使用更多密封件和/或更多柔性密封件来使泄漏最小化，然而，这固有地增加摩擦，并且在这样的高速度往复运动下，这样的密封件可能迅速受损并妨碍锤重块移动。因此需要在密封有效性与摩擦之间平衡。在优选的实施例中，锤重块(9)以这样的速度和力移动，使得高度有效的密封件(比如橡胶或其他“软的”密封件)迅速受损并变得没有作用。因此，优选使用能够经受高摩擦载荷的较不有效的“硬的”密封件，即使这可能导致更多空气泄漏到真空腔中。

[0711] 空隙(42)中的任何剩余空气加上经由真空密封部(24、25)和/或外壳(6)的任何泄漏都导致减小真空腔(22)中生成的真空的大小。而且，在下冲程上，真空腔(22)内的任何空气都在下冲程期间受到越来越多的压缩，从而对锤重块(22)的移动施加减速力。

[0712] 如图2和3中所示，冲击锤通过包含单向下冲程出口(43)来解决该严重问题，其中，出口(43)形成在外壳(6)的侧部中并且与真空腔(22)流体连通以确保空气在下冲程期间排出。

[0713] 然而，将会领会，可以替代地或者另外地在上部真空密封部(24)中形成一个或多个出口(43)(如图2和4a-i中所示)。

[0714] 下冲程出口可以替代地或另外地形成在下部真空密封部(25)中、鼻状块(20)中和/或穿过锤重块(9)(未示出)。

[0715] 图2和3中示出的出口(43)位于容纳表面(8)中并穿过外壳(6)至大气，并且包括单向阀(44)。图5a-c示出单向自密封阀(44)的三个变体，分别为柔性提升(或菌形)阀(图5a)、刚性提升阀(图5b)和侧孔瓣阀(图5c)的形式。各个密封阀(44)的开放出口位置在每个图5a-c中由附图标记(44’)表示。

[0716] 移除真空腔(22)中的剩余空气的另外或替代机构在图6中示出，并且由连接到出口(43)的外部真空泵(45)形式的下冲程出口来提供。

[0717] 图7也示出外部真空泵(45)，其经由通向中间真空罐(46)的阀(44)安装到出口(43)。真空泵(45)可以配置为在操作循环期间连续操作，并且根据阈值真空水平或根据其他感测或输入标准而被触发。真空罐(46)在不必使真空泵(45)操作的情况下提供出口(43)处的真空压强程度。

[0718] 在每个实施例中，下冲程出口(43)设计为在锤的上冲程期间打开以允许空气从真空腔(22)排出并在上冲程期间关闭以防止或至少限制空气进入真空腔(22)。下冲程出口利用足以防止由于锤振动或冲击导致的不期望打开的偏置被偏置关闭，同时在真空腔中的压强达到阈值超大气压水平(例如，0.1Bar)时打开。

[0719] 因此，由于空气和热量被排出，所以真空腔内任何的空气压缩和导致的热被最小化。用于选择性地减小空隙(42)中剩余空气的可能性的装置在图3中示出，其中真空腔(22)的在撞针(4)的被驱动端(17)周围的部分至少部分地被一个或多个空隙减小物体填充。图3示出泡沫(73)形式的空隙减小物体，其定位在空隙(42)中以在下部冲击面(15)与撞针被驱动端(17)之间的冲击期间保持避免与锤重块(9)的接触。替代的空隙减小物体包括球体、互锁形状、胶体等等。

[0720] 可以采用来自上部真空密封部(24)的多种替代密封部配置来形成所述下部真空密封部(25)。

[0721] 相较于上部真空密封部(24)，下部真空密封部(25)不受相邻密封部表面之间的同样大小的相对移动。虽然上部真空密封部(24)需要密封沿着锤重块(9)沿往复轴线(至少几米)的行进的移动，但是下部真空密封部(25)仅需要将撞针(4)相对于鼻状块(20)的元件的移动密封。

[0722] 图8-13示出位于冲击锤(1)的鼻状块(20)中的下部真空密封部(25)的不同实施例。以下参照图201-214c描述撞针(4)、减振器(19)以及鼻状块(20)中的其外壳的更充分说明。然而，部分地并且关于图1-4和8-13，可见：

[0723] -撞针(4)通过可滑动耦接部附接到冲击锤(1)，可滑动耦接部为两个止动销(27)的形式并且横向穿过反弹板(26)使得每个销(27)的一部分部分地向内突伸到形成在撞针(4)中的凹部(47)中。

[0724] -反弹板(26)经由可滑动耦接部连接撞针(4)，该可滑动耦接部处于(相对于于撞针(4)的被驱动端)远端挡块(48)与近端行进挡块(49)之间的凹部(47)的长度所限定的止动位置处。

[0725] -第一减振组件(50)和第二减振组件(51)(也称为上部减振组件(50)和下部减振组件(51))形式的减振器(19)在鼻状块(20)内横向围绕撞针(4)并且被反弹板(26)插入。

[0726] -在图2、4f、4h和9中具体示出的实施例中，第二减振组件(51)由包括多个非结合层形成，所述多个非结合层包括夹入非弹性层(53、26、28)的多个弹性层(52)。这在图9b中最佳示出。

[0727] -图8-13中的第一减振组件(50)以及图8和10-13中的第二减振组件(51)示出为缓冲器符号并表示单个减振层或缓冲器(比如单一弹性层(52)或包括夹入非弹性层(53)的至少两个弹性层(52)的多个非粘合层)。

[0728] 鼻状块(20)的内边界的平坦表面由盖板(21)形成在上端处并且由鼻状锥(28)形成在下端处。

[0729] 因此可见，这些内边界以及反弹板(26)的上部和下部平坦表面提供了与减振组件(50、51)相邻的四个刚性的非弹性表面。因此，根据实施例中采用的弹性层(52)和非弹性层(53)的数量，单个弹性层(52)可以被以下任一者的刚性平坦表面插入：

[0730] -盖板(21)和非弹性层(53)；

[0731] -鼻状锥(28)和非弹性层(53)；

[0732] -两个非弹性层(53)，或

[0733] -非弹性层(53)和反弹板(26)。

[0734] 在每个以上配置中，弹性层(52)夹在正交于撞针纵向轴线、共轴于冲击轴线(10)的相邻刚性表面的平行平坦表面之间。

[0735] 因此可见，鼻状块元件(20)按以下顺序在被驱动端(17)与冲击端(18)之间定位在撞针(4)周围：

[0736] ·盖板(21)；

[0737] ·第一(或上部)减振组件(50)；

[0738] ·反弹板(26)；

[0739] ·第二(或下部)减振组件(51)，和

[0740] ·鼻状锥(28)。

[0741] 需要下部真空密封部(25)来防止至少限制空气经由以上所列出的鼻状块元件进入到真空腔(22)中，并且下部真空密封部(25)可以由按以上鼻状块元件顺序定位在若干替代或累积位置处的密封件形成。

[0742] 因此，下部真空密封部(25)可以由定位在鼻状块(20)的相邻元件之间的一个或多个界面处的一个或多个密封件来提供。密封件的不同潜在位置为：

[0743] ·鼻状锥(28)与撞针(4)之间(图8中示出)；

[0744] ·下部减振组件(51)与撞针(4)之间(图9a和9b中示出)；

[0745] ·反弹板(26)与撞针(4)之间(图10中示出)和/或鼻状块内侧壁(54)之间(图10中示出)；

[0746] ·上部减振组件(50)与撞针(4)之间(未示出)，和/或

[0747] ·盖板(21)与撞针(4)之间(未示出)。

[0748] 根据另外的实施例，下部真空密封部(25)由形成为横向围绕撞针的单个独立密封层(55)的一个或多个密封件提供，并且位于：

[0749] ·鼻状锥(28)与下部减振组件(51)之间(图11中示出)；

[0750] ·上部减振组件(50)与盖板(21)之间(图12中示出)，和/或

[0751] ·盖板(21)与锤重块(9)的下部冲击面(15)的下部行进末端之间(图13中示出)。

[0752] 单独更详细地考虑以上提及的配置，图8示出由位于鼻状锥(28)中的相应环形凹部(57)中的多个鼻状锥环密封件(56)形成的下部真空密封部(25)。鼻状锥环密封件(56)接合在撞针(4)的表面上以防止空气、尘土和碎屑进入到鼻状块(20)内侧并随后进入真空腔(22)。鼻状锥环密封件(56)可以为出口式(即，用作额外的下冲程出口)或非出式，并且由偏置抵靠撞针(4)的弹性或非弹性材料形成。将会领会，图9-13中示出的任意下部真空密封部(25)的实施例都可以根据冲击锤(1)的具体要求形成为出口式或非出口式密封件。通过下部真空密封部(25)来执行排出可能是不必要的，因为可以经由外壳(6)和/或上部真空密封部(24)中的出口(43)来执行排出。此外，形成没有排出的下部真空密封部(25)使得可以使用更具鲁棒性、更高性能的密封件，这转而使得能够更好地抵抗大气进入。考虑到鼻状块(20)定位为直接暴露于来自冲击操作的碎片和空气传播的污染，通常更期望使鼻状块(20)的大气进入阻止最大化而非补充真空腔(22)的排出。

[0753] 图9a示出形成在撞针(4)与下部减振组件(51)和上部减振组件(50)中一者或两者之间的下部真空密封部(25)。

[0754] 图9b示出下部减振组件(51)的放大图，下部减振组件(51)由夹入非弹性层(53)的多个弹性层(52)形成。密封件由弹性层(52)和非弹性层(53)中的一者或两者形成或形成在其中，并且图9b阐释若干替代配置。图9b中下部真空密封部(25)的布置描述是说明性的，并不意味着要求这样的密封件组合或者本发明限于这样的密封件组合。

[0755] 图9b示出下部减振组件(51)中的下部真空密封部(25)，其为以下形式：

[0756] ·形成与撞针(4)相邻的弹性层(52)的内周缘边缘(或者可选地，外周缘边缘(未示出))的一体弹性层密封件(58)。密封件(58)成形为如果上侧上的压强为超大气压，则让空气通过，即密封件(58)用作先前描述的下冲程出口；

[0757] ·邻接与撞针(4)相邻的弹性层(52)的内周缘边缘(或者可选地，外周缘边缘(未示出))的不同的弹性层密封件(59)。该密封件(59)还用作每个密封件(58)的下冲程出口。

[0758] ·保持在非弹性层(51)的内周缘边缘(和可选地，外周缘边缘(未示出))内或者与其耦接的非弹性层密封件(60)，并由非弹性层密封件(60)由弹性材料或非弹性材料形成。

[0759] ·其位于减振组件非弹性层(51)与撞针(4)之间和/或位于非弹性层(51)与鼻状块内侧壁(54)(未示出)之间的紧密配合密封件(61)，

[0760] ·邻接与撞针(4)相邻的非弹性层(53)的内周缘边缘(或者可选地，外周缘边缘(未示出))的不同弹性或非弹性层密封件(75)。

[0761] ·以上的任一组合或排列。

[0762] 图10示出一对反弹板环密封件(62)，其位于反冲板(26)与撞针(4)相邻的内周缘和与鼻状块内侧壁(54)相邻的外周缘周围的环形凹部(63)中。应当理解，接合于鼻状块内侧壁(54)的外反弹板环密封件(62)作为内反弹板环密封件(62)的额外保护密封件。鼻状块(20)元件的组合堆叠(即，上部减震组件(50)和下部减振组件(51)以及反弹板(26))自身有效提供了对空气进入的复合密封件。因此将会领会，鼻状块内侧壁(54)与上部减振组件(50)及下部减振组件(51)之间的相应密封件(未示出)也可能作为额外的保护密封件。

[0763] 图11-13示出使用单个独立密封层(55)来提供下部真空密封部(25)。虽然独立密封层(55)可以配置为各种形式，但在图11-13的实施例中，每个独立密封层(55)形成有内部柔性膜片(64)部分和圆柱形的、基本刚性的外边缘(65)部分。柔性膜片(64)的接触撞针(4)的周缘随着撞针(4)沿着冲击轴线(10)移动自由地弯曲，即随着撞针(4)从当撞针处于顶部位置时的上部位置(64)移动到撞针(4)向下移动时的下部位置(64')。外边缘(65)还提供相邻鼻状块元件之间的密封壁。额外的保护静态密封件(66)位于膜片边缘部分(65)与鼻状块内壁(54)之间。

[0764] 图11示出定位在鼻状锥(28)与下部减振组件(51)之间的独立密封层(55)。

[0765] 在图12中，独立密封层(55)定位在上部减振组件(50)与盖板(21)之间。

[0766] 在图13中，独立密封层(55)定位在鼻状块(2)外侧并且在盖板(21)与锤重块(9)的下部冲击面(15)的下部行进末端之间的空隙(42)中。

[0767] 下部真空密封部(25)可以替代地由以下形成或包括以下：通过预加载荷或紧密配合偏置到与撞针和/或鼻状块内侧壁相接触的柔性弹性体、弹性材料或非弹性材料、单向出口和/或以上的组合或排列。

[0768] 如以上所讨论的，优选实施例能够在冲击轴线(10)的任意倾斜(包括向上)下有效操作。这提供对通用冲击操作、采石、采矿、提炼、拆除工作等等的巨大通用性。其还使得冲击锤能够应用于专门应用，比如图14中示出的自动隧道挖掘冲击锤(200)形式的另外实施例。在隧道挖掘操作中来自头顶上方落石的固有操作者危险自然偏向于使用远程控制的冲击锤。常常与隧道挖掘相关联的有限边界还适合具有高冲击能量/体积比的紧凑冲击锤。在陡峭的冲击轴线(10)倾斜下操作的需要还限制现有技术的仅重力冲击锤的适用性。图14中示出的自动隧道挖掘冲击锤(200)包括位于外壳(6)中的撞针(4)配置，其可比于前述实施例中示出的撞针。外壳(6)经由方位支架(72)安装在履带载体(71)上，方位支架(72)使得冲击锤(200)能够改变冲击轴线(10)的倾斜角(θ)。在图14中，冲击锤(200)阐释为处于三个定向X1、X2、X3下，其分别具有θ＝70°、90°和105°的距竖直线的相应冲击轴线(10)倾斜。这些定向明显是示例性的，并且本发明不限于此。同样显而易见的是，自动隧道挖掘冲击锤(200)不必限于隧道挖掘操作，并且可以用于其他有限区域、靠近陡峭岩壁、沟渠挖掘等等。

[0769] 图15示出在所示出现有技术的仅重力冲击锤(100)与根据一个优选实施例的真空辅助冲击锤(1)之间的比较。以上记录的使用较轻锤重块(9)来实现与常规现有技术的仅重力冲击锤(100)相同的冲击能量(甚至具有更短的最大落下高度)的能力提供更加进一步的重量节省、制造及相关联的经济效益。在操作循环期间，在下冲程的端部，锤重块(9)冲击撞针(4)的被驱动端(17)从而经由撞针(4)将动能传递到工作表面(5)。

[0770] 然而，如在别处更详细解释的，并非锤重块(4)的所有动能都传递到工作表面(5)，如在以下情况下：

[0771] ·“未击中”，当操作者将锤重块(4)落在撞针(4)的被驱动端(17)上而冲击端(18)不接触工作表面(5)时，锤重块(9)的冲击迫使近端行进挡块(49)抵靠可滑动耦接的止动销(27)(图3中最清楚地示出的部件)。可观的冲击载荷因此通过冲击锤(1)传递并且被冲击锤(1)吸收。

[0772] ·“过击”，其中即使工作表面(5)在撞击后的确成功破碎，但是冲击也可能仅吸收了撞针(4)和锤重块(9)的一部分动能。在这样的情况下，对冲击锤(1)的合成作用直接可比于“未击中”。在实践中，冲击操作在多种多样的倾斜下进行，并且很少以完全垂直的冲击轴线(10)来执行。

[0773] ·工作表面(5)的性质需要在破碎发生前进行多次冲击，并且因此撞针(4)或锤重块(9)可能从未破碎的工作表面(5)反弹开来。反弹的撞针/锤重块(4、9)的方向将主要包括横向于冲击轴线(10)的分量，从而使得其与外壳(6)的容纳表面(8)相接触。

[0774] 由于锤重块(9)相较于冲击锤(1)的其余部分相对大的质量，所以锤重块(9)与容纳表面(8)之间的接触区域特别易受损坏。因此，容纳表面(8)和相邻锤外壳(6)的在锤重块(9)与撞针(4)的冲击点处围绕锤重块(9)的部分和相较于外壳(6)的其余部分需要额外的强化。图15示出真空辅助冲击锤(1)和仅重力的现有技术冲击锤(100)之间的相对差值：

[0775] 真空辅助冲击锤(1)；

[0776] ·锤重块高度VW

[0777] ·锤冲程长度VX

[0778] ·整体外壳筒长度VL

[0779] ·强化外壳部分VX

[0780] 以及

[0781] 仅重力的现有技术冲击锤(100)；

[0782] ·锤重块高度GW

[0783] ·锤冲程长度GX

[0784] ·整体外壳筒长度GL

[0785] ·强化外壳(6)部分GX

[0786] 其中

[0787] -整体外壳筒长度VL、GL为容纳表面(8)在撞针(4)的被驱动端(17)与外壳(6)的上部远端之间平行于冲击轴线(10)的长度，并且

[0788] -锤冲程长度VX、GX为锤重块(9)在容纳表面(8)内沿着冲击轴线(10)行进的距离。

[0789] 如先前所描述的，冲击锤(1)可以使用显著较轻的锤重块(4)来实现与现有技术的仅重力冲击锤(100)相同的冲击能量。假设直径相等(以便于比较)，那么真空辅助冲击锤(1)的锤重块高度VW小于现有技术冲击锤(100)的锤重块高度GW。相较于锤重块高度GW减小的锤重块高度VW产生对于冲击锤(1)若干优点，即：

[0790] ·尽管锤冲程长度VX等于锤冲程长度GX，但整体筒长度VL小于整体筒长度GL。现有技术冲击锤(100)所需要的整体外壳筒长度GL的额外长度自然增加了冲击锤(100)的总重量，并因此向所需挖掘机(2)的重量增加六至七倍的该数值。由于现有技术锤(100)的额外重量位于外壳(6)的末端，所以其极惯性矩也不利地增加能够有效操纵冲击锤(100)的挖掘机(2)类型的所需强度(以及因此重量)；

[0791] ·冲击锤(1)的强化外壳部分VX与锤重块高度上的差异直接成正比地短于相应部分GX。这导致真空辅助冲击锤(1)的进一步重量节省。

[0792] ·由于真空辅助冲击锤(1)的锤重块高度VW仅为现有技术冲击锤(100)的锤重块高度GW的三分之一，因此相应锤重块(9)在与容纳表面(8)横向冲击时的特性不同。当锤重块(9)向着容纳表面(8)横向偏斜时，其将很少与容纳表面(8)进行同时且均匀接触并且使得锤重块侧面(16)准确地平行。相反，锤重块(9)趋于关于容纳表面(8)转动而生成耦接。因此，所产生的与容纳表面(8)的冲击为点载荷而非沿着强化外壳部分VX、GX的长度均匀分散。相对于现有技术锤(100)，真空辅助冲击锤(1)极大缩短的锤重块高度VW显著减小了这样的力的大小，因此进一步减小了对强化外壳部分VX需要的强化大小。

[0793] 图101-102示出根据单独实施例的设备，其为具有装配有缓冲滑块的重块的冲击锤的形式。

[0794] 图101示出装配到小型挖掘机(1-2)的小型冲击锤(1-1)形式的设备的另外实施例。

[0795] 冲击锤(1-1)包括：

[0796] -提升和/往复机构(未示出)，

[0797] -重块形式的往复部件，其配置为具有用于撞击工作表面(1-5)的一体式工具端(1-4)的单一锤重块(1-3)，和

[0798] -外壳(1-6)，其附接到挖掘机(1-2)并且利用外壳内侧壁(1-7)形式的容纳表面部分地围绕锤重块(1-3)。

[0799] 图102示出装配于大型挖掘机(1-102)的大型冲击锤(1-100)形式的替代设备实施例。

[0800] 冲击锤(1-100)包括：

[0801] -提升机构(未示出)

[0802] -重块(1-103)形式的往复部件

[0803] -外壳(1-106)，其附接到挖掘机(1-102)并且利用以外壳内侧壁(1-107)形式设置的“容纳表面”或“外壳重块引导件”部分地围绕锤重块(1-103)。

[0804] 提升机构在落到撞针(1-104)(撞针转而冲击工作表面(1-105))上之前使得重块(1-103)在外壳重块引导件(1-107)内抬高。

[0805] 关于图101、103和107中示出的锤(1-1)，锤重块(1-3)为细长的基本矩形/长方形的板或叶片配置。锤重块(1-3)具有矩形横向截面并且包含一对平行的纵向宽侧壁(1-8)，纵向宽侧壁(1-8)由一对平行的短侧壁(1-9)接合，相对的上部元端面(1-10)和下部远端面(1-11)各自设置有工具端(1-4)。锤重块(1-3)的对称形状使得工具端(1-4)能够在一者磨损时交换。锤重块(1-3)从外壳(1-6)移除并反向工具端(1-4)的位置重新插入。然而，图103中示出的锤仅具有一个工具端(1-4)。

[0806] 在操作期间，锤重块(1-3)在纵向穿过锤重块(1-3)的几何中心的线性冲击轴线(1-12)周围往复运动。锤重块(1-3)在被释放前被提升机构沿着冲击轴线(1-12)向上抬高至其最大竖直高度，或者沿着冲击轴线(1-12)向下驱动直到冲击工作表面(1-5)。

[0807] 图103b示出添加了一对对中定位的缓冲滑块(1-13)的图103a的锤重块(1-2)。图103c为示出缓冲滑块(1-13)的部件分解图，即：

[0808] -第一层(1-14)，其由预定低摩擦性能的材料(比如形成UHMWPE、尼龙、PEEK或钢等)，和

[0809] -第二层(1-15)，其由比如弹性体(例如聚氨酯)的预定减振性能的材料形成。

[0810] 第一层(1-14)形成有外表面(1-16)，外表面(1-16)配置和定向为侧壁(1-8、1-9)与外壳内侧壁(1-7)之间的第一接触点。第二层(1-15)位于第一层(1-14)与重块侧壁(1-8、1-9)之间并且形成有连接到第一层(1-14)的下侧(1-18)的外表面(1-17)以及连接到重块侧壁(1-8、1-9)的内表面(1-19)。

[0811] 第一层(1-14)和第二层(1-15)基本平行于彼此并且平行于侧壁(1-8、1-9)的外表面。虽然缓冲滑块(1-13)可以位于侧壁(1-8、1-9)上的多种位置，但图103中示出的实施例中的短侧壁(1-9)的狭窄宽度允许使用跨越窄侧壁(1-9)的单个缓冲滑块(1-13)，窄侧壁(1-9)位于相邻的纵向顶点(1-20)之间并延伸到相对的宽侧壁(1-8)的部分。

[0812] 在图102和104中示出的替代实施例中，重块(1-103)不同于图101和103的实施例之处在于：

[0813] -尺寸-显著更大的质量/重量；

[0814] -形状-块状而非叶片，并且

[0815] -上端和下端-平坦，未装配有工具端(1-4)。

[0816] 锤(1-103)也可以采取关于图1-16所描述的真空辅助冲击锤(1)的形式。

[0817] 由于重块(1-103)用来冲击撞针(1-104)，所以不需要工具端或反向的能力。重块(1-103)基本为矩形横截面的长方体块，并且具有由一对平行的短侧壁(1-109)接合的一对平行的纵向宽侧壁(1-108)以及相对的上部远端面(1-110)和下部远端面(1-111)。

[0818] 在操作期间，锤重块(1-103)在纵向穿过锤重块(1-103)的几何中心的线性冲击轴线(1-112)周围往复运动。在被释放前，锤重块(1-103)被提升机构沿着冲击轴线(1-112)向上抬高至其最大垂直高度，在重力下和/或借助沿着冲击轴线(1-112)的真空辅助下落直到冲击撞针(1-104)。重块(1-103)装配有定位在侧壁(1-108、1-109)周围的多个缓冲滑块(1-113)。

[0819] 图104和105示出缓冲滑块(1-113)的部件分解图，即：

[0820] -第一层(1-114)，其由预定低摩擦性能的材料(比如UHMWPE、PEEK、钢)形成，和[0821] -第二层(1-115)，其由比如弹性体(例如聚氨酯)的预定减振性能的材料形成。

[0822] 图105b和105c示出组装的缓冲滑块(1-113)，缓冲滑块(1-113)在重块(1-103)的两个平坦侧壁(1-108、109)上以及四个纵向顶点(1-120)上装配于重块(1-103)。

[0823] 第一层(1-114)形成有外表面(1-116)，外表面(1-116)配置和定向为在侧壁(1-108、1-109)与外壳内侧壁(1-107)之间的第一接触点。第二层(1-115)位于第一层(1-114)与重块侧壁(1-108、1-109)之间并且形成有连接到第一层(1-114)的下侧(1-118)的外表面(1-117)以及连接到重块侧壁(1-108、1-109)的内表面(1-119)。第一层(1-114)和第二层(1-115)基本平行于彼此并且平行于侧壁(1-108、1-109)的外表面。

[0824] 在图102、104和105的实施例中放置在侧壁(1-108、1-109)上的缓冲滑块(1-113)在轮廓上为矩形板，然而可以利用替代形状，比如图106中示出的圆形缓冲滑块(1-113)。

[0825] 图107a和107b示出图101和103中示出的锤重块(1-3)的两种另外的配置。图107a示出具有成对的相同工具端(1-4)的双向锤重块(1-3)，其能够在一个工具端(1-4)磨损时反向。锤重块(1-3)还能够用于撬动和耙动岩石等，其中锤重块(1-3)被锁定而不能沿着冲击轴线(1-12)移动，并且与下部远端面(1-11)相邻的侧壁(1-8、1-9)向外侧突伸穿过外壳(1-6)以进行撬动。直接暴露于撬动和耙动作用的任何缓冲滑块(1-13)将会损坏。因此，缓冲滑块(1-13)纵向定位为远离锤重块(1-3)的两个远端(1-10、1-11)。

[0826] 图107b示出具有仅一个工具端(1-4)的单向锤(1-3)，单向锤(1-3)也能够进行撬动和耙动，但不能反向。因此，缓冲滑块(1-13)纵向非对称地布置，并且额外的缓冲滑块定位在上部远端表面(1-10)附近。

[0827] 冲击锤(包括以上描述的冲击锤(1、1-1、1-100))配置为在来自外壳(6、1-6、1-106)的最小阻碍或阻力下抬高和降低重块。锤重块(9、1-3、1-103)仅直接连接到提升机构(未示出)而不连接到外壳内侧壁(8、1-7、1-107)。因此，当重块(9、1-3、1-103)向上或向下行进时，重块(9、1-3、1-103)的路径和/或外壳内侧壁(8、1-7、1-107)的定向从完全竖直冲击轴线(10、1-12、1-112)的任何偏离都可能导致相互接触。

[0828] 初始冲击点主要在重块顶点(1-20、1-120)中的一个处，该撞击对重块(1-3、1-103)施加相应的力矩，从而，除非重块(1-3、1-103)首先达到其往复路径的顶部或底部，否则引起重块(1-3、1-103)转动直到冲击在直径上相对的顶点(1-20、1-120)上。如果工作表面(1-5、1-105)不正交于冲击轴线(1-12、1-112)，和/或如果工作表面(1-5、1-105)没有在冲击期间破碎，则重块(1-3、1-103)在工作表面(1-5、1-105)上的冲击还可能生成横向反作用力。

[0829] 图108a-b示出锤重块(1-3)冲击不平坦工作表面(1-5)，其生成远离工作表面(1-5)的相称的横向反作用力。横向反作用力在重块(1-3)中产生的力矩引起重块(1-3)转动远离工作表面(1-5)。这种转动可以基本平行于宽侧壁(1-8)的平面(如图108a所示)或者基本平行于窄侧壁(1-9)的平面(如图108b所示)或者其任意组合。接触的转动作用引起重块(1-
3)的直径上相反的部分与重块外壳引导件(1-7)接触。

[0830] 图108a、108b中示出的锤重块(1-3)代表适合于耙动和撬动的可反向双向锤重块(1-3)。因此，缓冲滑块(1-13)沿着纵向侧壁(1-8、9)位于中心处以避免撬动/耙动期间的损坏。然而，缓冲滑块(1-13)尺寸设置得足以确保第一层(1-14)的外表面(1-16)在顶点(1-20)的远端部分之前与外壳重块引导件(1-7)的表面接触。

[0831] 图109示出可以与图102、104、105的实施例的重块(1-103)比较的在其向下行进期间冲击外壳内侧壁(1-107)的情况。同样，重块侧壁(1-109)的下部远端部分的冲击引起重块(1-103)中的产生力矩的转动以及相对侧壁(1-109)的上部远端部分上的相应冲击。因此，重块(1-103)上的缓冲滑块(1-113)定位在这些接触点处。

[0832] 当重块(1-3、1-103)冲击外壳内侧壁(1-7、1-107)并且压缩载荷施加到形成第二层(1-15、1-115)的弹性体时，振动被弹性体(1-15、1-115)远离冲击点的体积位移所吸收。

[0833] 围绕弹性体(1-15、1-115)的任何刚性边界都将弹性体(1-15、1-115)的位移限制为在任意无限制边界处发生。在前述实施例中，其中弹性体(1-15、1-115)被重块(1-3、1-103)的位于弹性体(1-15、1-115)下方的刚性第一层下侧(1-18、1-118)和刚性上部表面(1-
21、1-121)所限制，弹性体(1-15、1-115)在压缩下基本平行于重块(1-3、1-103)的表面横向地移动。

[0834] 图101-104中示出的实施例提供具有位移空隙(1-22、1-122)的弹性体(1-15、1-115)，位移体积可以在压缩的作用下进入位移空隙(1-22、1-122)中。如图103c所示，缓冲滑块(1-13)在第二层(1-15)中包括一系列圆形位移空隙(1-22)，位移空隙(1-22)在三个侧部上基本均匀地沿着第二层(1-15)延伸，使得这一系列空隙(1-22)在每个宽侧壁(1-8)和相应的窄侧壁(1-9)上在重块表面(1-21)之上延伸。

[0835] 图104中的实施例也利用缓冲滑块(1-113)的第二层(1-115)中的圆形位移间隙(1-122)的相应配置。

[0836] 由于两个实施例中的缓冲滑块(1-13、1-113)在其外部横向周缘上被重块(1-3、1-103)的刚性部分(1-21、1-121)围绕，因此弹性体不能在压缩下向外横向偏斜。因此，在压缩下，弹性体(1-15、1-115)仅能够向内横向移动到圆形位移空隙(1-22、1-122)中。在另外的实施例(未示出)中，位移空隙可以形成重块(1-3、1-103)的位于弹性体(1-15、1-115)下方的第一层下侧(1-18、1-118)中和/或刚性上部表面(1-21、1-121)中。

[0837] 然而，多种位移空隙的替代配置是可能的，并且图100和111中阐释了示例性例子。图110a-110d示出四个替代的第二层(1-15a、15b、15c、15d)实施例，其包含四种不同的位移空隙配置，分别在图111a-111d中的截面图中更详细地示出。虽然每个第二层(1-15a-d)成形为配合其所装配的重块表面(1-21、1-121)的相应轮廓，但每个第二层(1-15a-d)与侧壁(1-8、1-9、1-108、1-109)相邻的部分仍为基本平坦的。

[0838] 图110a和110b分别示出配置为装配于纵向顶点(1-20、-120)的缓冲滑块(1-13、1-113)。图110c和110d分别示出矩形和圆形的缓冲滑块(1-13、1-113)以装配到侧壁(1-8、1-
9、1-108、1-109)。

[0839] 图111a-111d示出分别在箭头方向上施加压缩力之前(LHS)和之后(RHS)穿过图110a-110d中的线AA、BB、CC和DD的截面放大图。

[0840] 图111a示出具有一系列位移空隙(1-22a)的第二层(1-15a)，该位移空隙(1-22a)为从上部表面(1-17a)正交延伸通过第二层(1-15a)到下部表面(1-19a)的孔的形式。右侧图示示出膨胀到相邻的位移空隙(1-22a)中的第二层(1-15a)的弹性体材料。

[0841] 图111b示出具有一系列位移空隙(1-22b)的第二层(1-15b)，该位移空隙(1-22b)为第二层(1-15b)的下侧(1-19b)中反复波纹形压痕的形式。该波纹在压缩的作用下变得更短且更宽，并且偏斜到空隙(1-22b)中。

[0842] 图111c示出具有一系列位移空隙(1-22c)的第二层(1-15c)，该位移空隙(1-22c)为形成在第二层(1-15c)的下侧(1-19b)和上部表面(1-17c)二者上的多个圆形横截面突起之间的反复压痕的形式。在压缩下，该突起横向偏斜到位移空隙(1-22c)中，从而变得更短且更宽。

[0843] 图111d示出具有锯齿形的下侧(1-19d)和上部表面(1-17d)的第二层(1-15d)，该锯齿形的下侧(1-19d)和上部表面(1-17d)产生相应的一系列锯齿形的位移空隙(1-22d)。锯齿轮廓的顶点在压缩作用下变平，因此挠曲到空隙(1-22d)中。将容易领会，若干替代的位移空隙配置是可能的，并且图110a-d中示出的缓冲滑块(1-15a-d)和图111a-d中的位移空隙(1-22a-d)配置的组合为优化的示例，其不应当被视为限制性的。

[0844] 形成上述所有第二层(1-15、1-115、1-15a-1-15d)的减振弹性体通过允许弹性体偏斜到位移空隙(1-22、1-122、1-22a-1-22d)中来提供吸收冲击振动的配置，从而防止对弹性体聚合物的损坏。偏斜通常小于30％，因为30％以上的偏斜更可能对缓冲滑块发生损坏。

[0845] 通过保持第一层(1-14、1-114)和第二层(1-15、1-115)的相邻接触表面非结合或非粘附于彼此来提高缓冲滑块(1-13、1-113)的减振潜能。接触表面为第一层上部表面(1-17、1-117)和第二层下部表面(1-18,1-118)。这使得弹性体上部表面(1-17)能够在压缩下横向移动通过第一层的下侧(1-18)。然而，第一层(1-14、1-114)和第二层(1-15、1-115)明显需要部件来维持其在冲击操作的猛烈作用下相互接触。

[0846] 图112示出固定特征(1-23)的示例性配置的选择，固定特征(1-23)配置为保持第一层(1-14、1-114)和第二层(1-15、1-115)相互接触。

[0847] 图112a示出配合螺纹部分的形式的固定特征(1-23a)，其基本正交于重块(1-3、1-103)的表面定位在第一层(1-14、1-114)的横向周缘以及第二层(1-15、1-115)的外唇部分的内表面处。

[0848] 图112b、112c、112d和112e示出以下形式的固定特征(1-23b、1-23c、1-23d和1-23e)：

[0849] -锥形凹部和突伸的唇部分；

[0850] -O形环密封件和互补的槽；

[0851] -弹性夹部分和配合的凹部；

[0852] -锯齿形的互锁部分，

[0853] 上述形式的部件同样基本正交于重块(1-3、1-103)的表面定位在第一层(1-14、1-114)的横向周缘以及第二层(1-15、1-115)的外唇部分的内表面处。

[0854] 第二层(1-15、1-115)足够柔性，使得其可以被挤压在第一层之上以及相应的固定特征(1-23)以被锁定在合适的位置。替代地，在缓冲滑块(1-13、1-113)为圆形的情况下，第二层(1-15、1-115)可以旋拧到第一层(1-14、1-114)上，在第一层(1-14、1-114)上如图112a设置有合适的配合螺纹。

[0855] 固定特征(1-23f-1-23k)的又一个变体在图113a-f中示出为在图101和103中示出的实施例的互补位置中将缓冲滑块(1-13)固定到锤重块(1-3)的窄侧壁(1-9)。

[0856] 图113a示出位于纵向顶点(1-20)处的单个第一层(1-14a)和第二层(1-15e)，在相邻缓冲滑块(1-13)之间在窄侧壁(1-9)上没有任何直接的物理连接。第一层(1-14a)和第二层(1-15e)不直接彼此固定，而是固定特征(1-23f)抵靠在外壳内侧壁(1-107)的物理接近点上以将缓冲滑块(1-13)保持在合适的位置。

[0857] 图113b示出位于两个纵向顶点(1-20)处并延伸过窄侧壁(1-9)的整个宽度和宽侧壁(1-8)的部分宽度的第一层(1-14b)和第二层(1-15f)。第一层(1-14b)和第二层(1-15f)不直接彼此固定，而是固定特征(1-23g)抵靠在外壳内侧壁(1-107)的物理接近点上以将缓冲滑块(1-13)保持在合适的位置。

[0858] 图113c示出如图113b所示的第一层(1-14b)和第二层(1-15f)的可比较的布置。然而，固定装置(1-23h)设置为第二层(1-15)中的突起，该突起成形并定位为与第一层(1-14c)中的相应凹部以及锤顶点(1-20)配合。因此，固定特征(1-23h)通过分别位于第一层(1-14c)和第二层(1-15g)的配接表面上的凸片和互补凹部将缓冲滑块(1-13)固定到重块(1-3)。

[0859] 图113d也示出如图113b)所示的第一层(1-14b)和第二层(1-15f)的可比较的布置。固定装置(1-23i)包括螺钉，该螺钉通过第一层(1-14d)中的埋头孔并通过第二层(1-15h)中的孔装配到窄侧壁(1-9)中的螺纹孔中。

[0860] 图113e示出如图113b)所示的第一层(1-14c)和第二层(1-15f)的可比较的布置。然而，固定特征(1-23i)反而包括插销，该插销从一个宽侧壁(1-8)通过第一层(1-14e)、第二层(1-15i)和重块(1-3)中的孔装配到相对的侧壁(1-8)。

[0861] 图113f示出图113c中示出的布置的可比较布置，其在锤重块(1-3)中具有与第二层(1-15g、1-15j)基部处的相应凸片配合的凹部。然而，固定特征(1-23k)以反向布置将第一层(1-14j)固定到第二层(1-14f)，即，第二层(1-15j)的凹部与第一层(1-14f)中的相应突起配合。

[0862] 上述缓冲滑块(1-13、1-113)具有UHMWPE第一层(1-14、1-14a-1-14f、1-114)和聚氨酯弹性体第二层(1-15、1-15a-1-15j、1-115)来提供相对轻重量的缓冲滑块(1-13、1-113)，同时提供足够的减振和低摩擦能力。如以上所讨论的，高减速力(高达一千个G)造成显著的附加力以用于缓冲滑块(1-13、1-113)重量上的任何增加。因此，尽管可以对第一层(1-14、1-114)使用比如钢的材料，但由于其较高的密度，这种配置将会增加更大的质量并因此在冲击期间具有比UHMEPE第一层(1-14、1-114)高的惯性。

[0863] 图114示出使用钢第一层(1-14)的缓冲滑块(1-13)的实施例。图114为钢第一层(1-14)和弹性体第二层(1-15)的部分分解组装图。钢第一层(1-14)具有常规的平坦上部表面(1-16)和下部表面(1-18)，下部表面(1-18)形成有固定特征(1-23m)的一部分，该固定特征(1-23m)的一部分为具有正交地突出远离下部表面(1-18)的多个分隔壁部分的多孔配置的形式。第二层(1-15)包括形成有固定特征(1-23m)的互补配合部分的上部表面(1-17)，该互补配接部分为正交地突出远离上部表面(1-17)的多孔配置的形式。第一层(1-14)和第二层(1-15)借助固定特征(1-23m)的多孔配置互锁，从而彼此固定。钢第一层(1-14)和弹性体第二层(1-15)的多个互锁部分造成了强耦接并且在平行于重块表面(1-21、121)平面的冲击力的作用下高度抗分离。注意，互锁的固定特征(1-23m)不延伸通过第二层(1-15)的整个厚度到下侧表面(1-19)。相反，定位在下部表面(1-19)与固定特征(1-23m)之间的第二层(1-15)的下部部分用来包含位移空隙(1-22)的形状以适应第二层(1-15)的材料在压缩期间的偏斜。

[0864] 将会领会，作用来将第一层(1-14、1-114)与第二层(1-15、1-115)分离的任何冲击力也作用来将整个缓冲滑块(1-13、1-113)与重块(1-3、1-103)分离。同样，抵抗高加速力的不利作用而将整个缓冲滑块(1-13、1-113)固定于重块(1-3、1-103)的部件需要甚至比单独施加于第一层(1-14、1-114)的那些更高。因此，如图103-107、114和115所示，重块(1-3、1-103)设置有强健的部件来将缓冲滑块(1-13、1-113)固定于重块(1-3、1-103)，该强健的部件设置为侧壁(1-8、1-108和1-9、1-109)上的槽口(1-24、1-124)的形式。

[0865] 如图103-107、114和115所示，缓冲滑块(1-13、1-113)位于重块(1-3、1-103)上的槽口(1-24、1-124)中，槽口(1-24、1-124)形成有定位在缓冲滑块周界处的保持面(1-25、1-125)。缓冲滑块周界处的保持面(1-25、1-125)可以定位在以下部件周围：

[0866] -缓冲滑块(1-13、1-113)的横向周缘；

[0867] -通过缓冲滑块(1-13、1-113)的内孔，和/或

[0868] -缓冲滑块(1-13、1-113)中的凹部。

[0869] 每个保持面(1-25,1-125)可以形成为脊部、肩部、突起、凹部、唇部、突出部或在重块远端(1-10、1-110、1-11、1-111)之一与缓冲滑块(1-13、1-113)的至少一部分之间呈现定位在重块(1-3、1-103)的侧壁(1-8、1-9、1-108、1-109)上的槽口(1-25、1-125)中的刚性保持面的其他形式。

[0870] 图115中示出的宽侧壁槽口(1-124)的保持面(1-125)形成为槽口(1-124)的向内收窄的壁(1-125)，以抵抗基本正交于重块侧壁(1-108)的力分量而将缓冲滑块(1-13、1-113)固定于重块侧壁(1-108)。其他保持特征(未示出)可以包括反向锥、上部唇、O形环槽、螺纹或与滑块(1-113)互锁的其他特征。

[0871] 在前述的实施例中，每个槽口保持面(1-25、1-125)可以形成为基本正交于相应的侧壁(1-8、1-9、1-108和1-109)延伸并且向外或向内延伸的壁。

[0872] 在图116中示出的实施例中，保持面(1-25、1-125)位于第二层(1-15、1-115)下的侧壁(1-108)中的槽口(1-124)的周界内，并且形成为向外延伸的壁，因而形成相应的定位突起(1-126)。窄侧壁(1-109)上向内延伸的保持面(1-125)形成定位凹部(1-127)，定位凹部(1-127)执行与定位突起(1-126)相同的保持功能。

[0873] 在图116的实施例中，定位突起(1-126)穿过第二层(1-115)中的孔(1-128)和第一层(1-114)中的孔(1-129)。同样如图116中所示，示出了分离槽口(1-124)中的逆向配置，其中定位部分(1-130)从第一层(1-114)的下部表面(1-118)突伸穿过第二层中的孔(1-128)延伸到定位凹部(1-127)中。

[0874] 定位凹部(1-127)或定位突起(1-126)的使用使得缓冲滑块(1-13,1-113)能够定位为与上部远端面(1-110)或下部远端面(1-111)直接相邻而没有如图101-104和图106-109示出的实施例中的保持面(1-125)围绕缓冲滑块(1-13,1-113)的整个外周缘。

[0875] 应当领会，当使用这样的定位突起(1-126)或定位凹部(1-127)时，槽口(1-124)可以不是必要的。相反，缓冲滑块(1-113)可以仅借助分别从相应表面(1-108、1-109)向外或向内延伸的定位突起(1-126)或定位凹部(1-127)直接抵靠在外表面(1-108、1-109)上。

[0876] 图103d示出应用于锤重块(1-3)的相应实施例，其中锤重块(1-3)具有穿过第二层(1-15)中的孔(1-28)和第一层(1-14)中的孔(1-29)的定位突起(1-26)。

[0877] 如先前确定的，重块(1-3、1-103)与外壳内侧壁(1-7、1-107)之间的间隔越大，重块可用来在力(例如，重力)的横向分量下增加横向速度的距离越大，从而增加所产生的冲击力。图117和118中示出的实施例示出装配于锤重块(1-103)的顶点(1-120)和侧壁(1-108)的一对缓冲滑块(1-113)。缓冲滑块(1-13)包括多个预张紧表面特征(1-131，未全部标出)，多个预张紧表面特征位于：

[0878] -第一层下部表面(1-118)；

[0879] -第二层上部表面(1-117)；

[0880] -第二层下部表面(1-119)，和

[0881] -重块侧壁表面(1-121)，其与第二层(1-119)的下侧相邻。

[0882] 然而将会领会，预张紧表面特征(1-131)仅需要形成在以上四个表面中的一个上来成功起作用。在图117和118示出的实施例中，预张紧特征为小长钉，但比如翅片、纽扣等的替代是可能的。

[0883] 预张紧特征(1-131)为弹性的并且成形为使得其比第二层(1-115)的主平坦部分更容易压缩。预张紧表面特征(1-131)还在第一层(1-114)与第二层(1-115)之间以及第二层(1-115)与相应的侧壁(1-108或1-109)之间产生间隔。

[0884] 预张紧表面特征(1-131)形成为在重块(1-113)的往复运动期间将缓冲滑块的外表面(1-116)偏置到与外壳内侧壁(1-107)连续接触。如图118a所示，在使用时，预张紧特征(1-131)在重块(1-103)在外壳内侧壁(1-107)之内等距地横向定位时被预张紧。

[0885] 因此，当外壳内侧壁(1-107)处于平衡时(如图118a所示)，例如，基本竖直定向，第一层(1-114)的外表面(1-116)被偏置到与外壳内侧壁(1-107)轻微接触。在操作期间，如图118b所示，作用在重块(1-103)上的力的任何横向分量都作用来压缩预张紧特征(1-131)。
如关于上述实施例所讨论的，从该点向上的任何连续压缩力都引起第二层(1-115)的弹性体偏斜。

[0886] 图119a示出替代的缓冲滑块(1-213)，其具有由包括外表面(1-216)和内表面(1-218)的金属或塑料盘形成的第一层(1-214)。内表面(1-218)通过机械加工去除一定体积的盘厚度来形成。缓冲滑块(1-213)也可以为直线形或其他形状，而盘仅是一个示例。第二层(1-215)由三个子层形成，包括弹性体上部层(1-231)、中间刚性钢或塑料层(1-232)和下部弹性体层(1-233)。第二层(1-215)具有邻接第一层内表面(1-218)的外表面(1-217)和邻接往复重块(1-3)中的槽口(1-24)的第二层内表面(1-219)。

[0887] 如同先前的实施例，层(1-231、1-232、1-233)可以形成有位移空隙来适应弹性体层(1-231、1-233)在压缩下的体积位移。

[0888] 中间刚性层(1-232)为弹性体层(1-231、1-233)提供刚性边界，并且从而确保弹性体层在压缩下横向偏斜。单一的较厚弹性体层可以提供良好的减振性，但易受过热的损害，这是因为相较于多个较薄层，压缩和延展的量相对大。

[0889] 上部弹性体层(1-231)成形为提供预张紧特征以将第一层(1-214)偏置抵靠外壳内侧壁(1-7、1-107)。在该示例中预张紧特征通过将弹性体层(1-231)形成为具有凸面外表面(1-217)的碗状来实现。替代地，如同图117和118中示出的实施例，可以利用比如脊部、翅片或其他突起的预张紧表面特征，其推动第一层(1-214)但比弹性体层(1-231、1-233)更容易压缩。

[0890] 下部弹性体层(1-233)也形成有类似的预张紧形状特征，并且还包括用于适应第一层(1-214)的周缘壁(1-235)的凹部(1-234)。凹部(1-234)足够深，使得当在未压缩状态下组装时(图118b)，第一层壁(1-235)不触碰该凹部(1-234)的基部，从而在缓冲滑块(1-213)被冲击时允许第一层(1-214)的行进。

[0891] 当受到沿着冲击轴线的高加速度时，缓冲滑块(1-213)的部件可能易受刚性层(1-214、1-232)与弹性体层(1-231、1-233)之间的相对滑动损害。任何相对滑动都可能允许刚性层(1-232)移动并损坏其他层(1-233、1-231)。因此，在图119示出的实施例中，第一层(1-
214)和第二层(1-215)尺寸设定为在组装时提供紧密配合以防止这样的问题，比如对刚性层(1-232)和(1-214)的损坏，尤其是由于沿着冲击轴线的高加速度导致的损坏。

[0892] 因此，缓冲滑块(1-213)形成为层状堆叠，其相对于先前实施例中的单一第二层(1-15)、(1-115)带来改善的减振特征。缓冲滑块(1-213)尽管更加复杂和昂贵，但可以用于缓冲滑块(1-13)、(1-113)不足够强健的极其高冲击力的应用。相应地，第一层(1-214)可以由具有高耐磨性的钢或塑料形成，其虽然增加重量，但对于高冲击载荷带来增加的稳健性。

[0893] 冲击锤的一个实施例由图201-203阐释，该实施例为岩石破碎锤(2-1)的形式，包括限制在外壳(2-3)内线性移动的锤重块(2-2)。撞针(2-4)位于外壳(2-3)的鼻状锥部分中以从外壳(2-3)部分突伸。撞针(2-4)为细长的基本圆柱形的物块，其具有两个端部，即，被锤重块(2-2)冲击的被驱动端(17)和突伸穿过外壳(2-3)以接触被加工的岩石表面的冲击端(18)。外壳(2-3)为基本细长的，具有附接到位于外壳(2-3)的一端处的附接耦接部(2-6)(称为鼻状块(2-5))。附接耦接部(2-6)用来将冲击锤(2-1)附接到载体(未示出)，比如拖拉机挖掘机等等。

[0894] 冲击锤(2-1)还包括第一减振组件(2-7a)和第二减振组件(2-7b)形式的减振器，第一减振组件(2-7a)和第二减振组件(2-7b)在鼻状块(2-5)内横向围绕撞针(2-4)并且夹入反弹板(2-8)形式的止动件。

[0895] 减振组件(2-7a、2-7b)和反弹板(2-8)在鼻状块(2-5)中作为围绕撞针(2-4)的堆叠被盖板(2-9)保持在一起，上部盖板(2-9)经由纵向螺栓(2-10)固定于外壳(2-3)的鼻状锥(2-11)部分，鼻状块(2-5)位于锤(2-1)的撞针(2-4)突伸穿过的远端部分处。上部盖板(2-9)为具有平坦下部表面的刚性非弹性板，该下部表面面对第二减振组件(2-7b)的上部弹性层(2-12)。鼻状锥(2-11)也为具有平坦上部表面的刚性配件，该上部表面面对第一减振组件(2-7a)的下部弹性层(2-12)。反弹板(2-8)形成有平行的刚性上部平坦表面和下部平坦表面，上部平坦表面面对第二减振组件(2-7b)的下部弹性层(2-12)，下部平坦表面面对第一减振组件(2-7a)的上部弹性层(2-12)。上部盖板(2-9)、反弹板(2-8)和鼻状锥(2-11)的平坦表面基本平行，各自中心开孔并对准以适应撞针(2-4)的通过。

[0896] 如图203中可以更清楚看到的，单个减振组件(2-7a、2-7b)由多个单个层构成。在图201-214示出的实施例中，每个减振组件(2-7a、2-7b)由被非弹性层分隔开的两个弹性层构成，这两个弹性层为聚氨酯弹性体环形环(2-12)的形式，该非弹性层为穿孔钢板(2-13)的形式。减振组件(2-7a、2-7b)保持在盖板(2-9)与鼻状锥(2-11)之间，但其以其他方式在平行/共轴于撞针(2-4)的纵向轴线的纵向移动上不受限制。除了物理地保持物理接触外，上述的减振组件(2-7a。2-7b)、盖板(2-9)和鼻状锥(2-11)中的构成元件不是结合的、粘附的、固定的或以任何其他方式连接在一起的。

[0897] 撞针(2-4)通过可滑动耦接部附接到冲击锤(2-1)，可滑动耦接部为横向穿过反弹板(2-8)的两个止动销(2-14)的形式，使得每个销(2-14)的一部分部分地向内突伸到撞针(2-4)中形成的凹部(2-15)中。可滑动耦接部在止动位置处将撞针(2-4)与反弹板(2-8)连接，止动位置由(关于撞针(2-4)的驱动端)凹部(2-15)在远端行进挡块(2-20)与近端行进挡块(2-21)之间的长度限定。

[0898] 每个减振组件(2-7a、2-7b)中的聚氨酯环(2-12)垂直于撞针纵向轴线被细长滑块(2-16)的形式的引导元件保持在合适的位置，引导元件位于鼻状块(2-5)的内壁上并定向为与撞针纵向轴线基本平行。

[0899] 每个聚氨酯环(2-12)包括小型的圆形突起(2-17)，其在聚氨酯环(2-12)的平面中从外周缘(2-23)向外径向延伸。细长滑块(2-16)配置有细长槽，细长槽成形为与突起(2-17)互补的轮廓，以使得能够将减振组件(2-7a、2-7b)保持横向对齐。这允许环(2-12)横向延伸，同时防止聚氨酯环(2-12)撞击在外壳(2-3)的内壁上，即，维持环(2-12)与撞针(2-4)共轴对中，因而防止对聚氨酯环(2-12)的任何生成的磨损/过热。

[0900] 细长滑块(2-16)大致为细长的矩形板，其由与弹性层(2-12)类似的弹性材料(例如，聚氨酯)形成。然而，优选地，细长滑块(2-16)由更柔软的弹性材料(即，具有更低的弹性模量)形成。这提供两个关键的益处：

[0901] 1.细长滑块(2-16)比聚氨酯环形环(2-12)更容易磨损。因此，由于细长滑块(2-16)在磨损时可以轻易更换而不需要移除和拆除减振组件(2-7a、2-7b)来更换环形环(2-
12)，所以维护成本减小。

[0902] 2.细长滑块(2-16)几乎不带来对环形环(2-12)在载荷下横向偏斜的阻力，因而避免了使突起(2-17)变得局部不可压缩，这可能导致其失效。

[0903] 在减振过程期间，随着弹性体环(2-12)横向偏斜，突起(2-17)被向外压迫到越来越多地接触细长滑块(2-16)，直到压强达到细长滑块(2-16)连带聚氨酯环(2-12)开始平行于撞针纵向轴线移动的点。

[0904] 如图201中最清楚所示，每个突起(2-17)在突起的顶点处包括基本凹形的凹部(2-19)。每个凹部(2-19)为部分圆柱形部分，其定向为具有处于弹性层(2-12)的平面中的几何旋转轴线。在压缩载荷下，弹性层(2-12)的竖直中心最大程度地向外横向移动。从而凹部(2-19)使得弹性层(2-12)能够向外延展而不引起突起(2-17)的中心膨胀越过突起(2-17)的周界。

[0905] 图204a-b)、205a-b)和206a-b)分别示出锤重块(2-2)冲击撞针(2-4)之前(图204a、205a、206a)和之后(图204b、205b、206b)的延时破碎锤(2-1)形式的冲击锤分别执行有效撞击、未击中和无效撞击。

[0906] 在通常的使用中(如图204a-204b所示)，撞针(2-4)的下部前端放置在岩石(2-18)上，并且锤(2-1)下降直到止动销(2-14)撞击在凹部(2-15)的远端行进挡块(2-20)上。这称作“待发”位置。然后，锤重块(2-2)被允许在外壳(2-3)内落在撞针(2-4)的上端上，并且所产生的力通过撞针(2-4)传递到岩石(2-18)。当冲击导致岩石(2-18)成功破碎(如图204b所示)时，几乎所有的来自锤重块(2-2)的冲击能量可以散失，并且如果有较小的力的话，需要任一减振组件(2-7a、2-7b)来吸收该力。

[0907] 图205a-205b示出“未击中”或“干击”的效果，其中，锤重块(2-2)冲击撞针(2-4)而没有通过冲击岩石(2-18)等被止挡。因此，锤重块(2-2)的所有或很大一部分冲击能量传递到锤(2-1)。锤重块(2-2)冲击撞针(2-4)的向下的力迫使凹部(2-15)的上端处的近端行进挡块(2-21)与止动销(2-14)接触。因此，反弹板(2-8)被压迫向下，因而压缩反弹板(2-8)与鼻状锥(2-11)之间的减振组件(2-7a)。在吸收冲击振动的过程中，压缩力使聚氨酯环(2-12)正交于撞针纵向轴线横向移动。钢板(2-13)防止聚散置环相互接触，从而避免了磨损并且还使减振组件(2-7a)中所有弹性聚氨酯环(2-12)的组合减振能力相较于使用单一弹性构件最大化。

[0908] 在“干击”中生成显著程度的热。然而，已经发现，假如操作者在继续冲击操作之前允许冷却期，则甚至接连几次这样的撞击可以避免对聚氨酯环(2-12)的永久性损坏。理想地，聚氨酯环(2-12)的形变在所施加的力的方向上小于约30％的厚度变化，但这在干击中可以增加到50％。

[0909] 图206a-206b示出无效撞击的效果，其中锤重块(2-2)对撞针(2-4)的冲击力不足以使岩石破碎，引起撞针(2-4)在往复路径上反弹到外壳(2-3)中。这迫使止动销(2-14)与撞针凹部(2-15)的最下端接触。因此，向上的力经由反弹板(2-8)传递到上部减振组件(2-7b)，引起弹性聚氨酯环(2-12)在吸收施加的力期间横向偏斜。因此，减振组件(2-7b)减轻反弹力对锤(2-1)和/或载体(未示出)的有害作用。

[0910] 图207-214示出替代实施例，其利用图201-203中引导元件的替代引导元件配置。

[0911] 图201-203中所示的实施例示出细长滑块(2-16)引导元件，其形成有纵向凹部和形成在弹性层上的互补突起(2-17)。在图207和208示出的实施例中采用相反配置，其中细长滑块(2-116)形成有纵向突起(2-117)，而弹性层(2-12)的周缘边缘(2-23)的一部分形成为匹配细长滑块(2-116)上的突起(2-117)的相应凹部。如上所述，第一实施例和第二实施例二者中的细长滑块(2-16、116)在对中弹性层(2-12)上功能相同。

[0912] 在替代实施例(未示出)中，细长滑块(2-16、2-116)形式的引导元件可以布置在撞针(2-4)的外部。同样将领会，弹性层内周缘(2-24)与撞针(2-4)之间的可滑动接合可以由细长滑块引导元件上的凹部和弹性层周缘(2-24)上的突起形成，反之亦然。

[0913] 图209和210示出(分别在侧视截面图和平面截面图中)另外的优选实施例，其包括定位销(2-22)形式的引导元件。四个等距间隔开的定位销(2-22)位于弹性层的横向外周缘(2-23)与内周缘(2-24)之间的非弹性层(2-13)的平坦表面上，该定位销(2-13)基本平行于撞针纵向轴线定向以穿过弹性层(2-12)。

[0914] 各个销(2-22)可以形成为各种配置，包括位于非弹性层(2-13)的相对侧部上的两个定位销或基本单个的连续销，其固定并通过非弹性钢板(2-13)并在两侧上穿过弹性层(2-12)。图209示出以下配置，其中定位销(2-22)形成为两个分离元件并且在非弹性板(2-13)的相对侧部上共轴对齐。然而将会领会，非弹性板(2-13)任一侧上的定位销(2-22)不必需要对齐或数量相同。

[0915] 弹性层(2-12)在压缩下同时向着鼻状块(2-5)的侧壁(2-27)向外和向着撞针(2-4)向内横向偏斜。定位销(2-22)定位在横向外周缘(2-23)与内周缘(2-24)之间的零点路径(2-25)上的点处。由于该零点路径(2-25)在减振期间横向固定，因此在弹性层(2-12)与定位销引导元件(2-22)之间没有相对移动，并且因此它们之间没有张力或压缩。本领域技术人员将容易领会，可以采用包括两个或更多销(2-22)的替代配置来确保弹性层(2-12)的对中。包括定位销(2-22)的位置(如图209所示)的零点路径(2-25)位于外内周缘(2-23、2-24)之间的大致环形的零点路径(2-25)上。

[0916] 图211和212示出包含张力带(2-26)形式的引导元件的另外的实施例，张力带(2-26)限制每个弹性层(2-12)和四个锚定点(2-29)，锚定点(2-29)为对中定位的与四个鼻状块侧壁(2-27)中的每一个相邻的鼻状块纵向螺栓(2-10)的形式。分离的张力带(2-26)设置为用于每个弹性层(2-12)并施加由弹性层(2-12)从其围绕撞针(2-4)的对中位置的位移所引起的恢复反作用力。然而将会领会，张力带(2-26)可以配置为在不同数量的锚定点(2-
29)和/或鼻状块侧壁(2-27)的其他部分或附接件以及相应的弹性层(2-12)周围穿过。

[0917] 张力带(2-26)还可以由比如弹性体的弹性材料形成。张力带(2-26)的在每个锚定点(2-29)之后穿过的部分穿过相邻鼻状块侧壁(2-27)中的浅凹痕(2-28)，从而防止带(2-26)在使用期间从鼻状块螺栓(2-10)向上或向下滑动或滚动。

[0918] 张力带(2-26)施加到弹性层(2-12)上的对中力与带(2-26)通过弹性层(2-23)的外周缘(2-23)从相邻锚定点(2-29)之间的直接路径移洞的程度成比例。锚定点(2-29)和弹性层(2-23)关于撞针纵向轴线的对称布置产生关于撞针纵向轴线的的对中力。

[0919] 图213和214a示出又一个实施例，该实施例包括支撑稳定特征(2-30)形式的引导元件，支撑稳定特征(2-30)直接从弹性层外周缘(2-23)突出以接触鼻状块侧壁(2-27)。非弹性层(2-13)的平坦表面形成有基本方形的中心部分和位于中心方形外周缘(2-23)的四个顶点处的四个凸片部分(2-31)。位于非弹性层(2-13)的每个顶点处的凸片部分(2-31)通过相邻的鼻状块螺栓(2-10)之间到鼻状块侧壁(2-27)的近端点。从外周缘(2-23)突出的稳定特征(2-30)与非弹性层外周缘(2-34)的形状大致镜像，但是它们之间具有边缘以允许在冲击使用期间横向偏斜。在凸片部分(2-31)在鼻状块侧壁(2-27)的最近端点内时，稳定特征(2-30)近得足以在冲击使用期间接触侧壁，以提供对中和稳定作用。由于弹性层(2-12)的其余部分(包括稳定特征(2-30))被非弹性层(2-13)支撑，所以减轻了弹性层(2-12)上的损坏性磨损的可能性。

[0920] 图214b和214c阐释第五和第六实施例，其包含图214a示出的实施例的变体，并且示出沿着与鼻状块侧壁(2-27)相邻的支撑稳定特征(2-30)的截面线AA获得的侧视放大图。

[0921] 图214b示出夹入非弹性层(2-13)的一对弹性层(2-12)，其中外周缘锥形部分(2-36)延伸到非弹性层(2-13)的上部和下部表面上的周缘边缘(2-34)。

[0922] 图214c示出夹入一对各自具有外周缘的弹性层(2-12)的非弹性层(2-13)，外周缘具有延伸到弹性层(2-12)的与非弹性层(2-13)相邻的表面上的周缘边缘(2-23)的锥形部分(2-37)。

[0923] 图214b的实施例通过减小刚性非弹性层(2-13)压缩相邻弹性层(2-12)的体积而在压缩减小期间在外周缘锥形部分(2-37)处产生减小的压强。

[0924] 关于图214c中示出的实施例的锥形部分(2-37)所引起的弹性层(2-12)材料体积的减小直接可比于对关于图201所描述的部分圆柱形截面凹部(2-19)的体积的作用。

[0925] 在连续使用期间，撞针(2-4)的侧部使撞针(2-4)穿过的盖板(2-9)和鼻状板(2-11)磨损。因此，撞针的纵向轴线从冲击轴线(2-100)偏离，使得减振组件(2-7a、2-7b)更靠近鼻状块壁(2-27)。为了防止减振组件(2-7a、2-7b)与鼻状块壁(2-27)之间的不利接触，一定程度大小的横向间隙(2-32)包含在撞针(2-4)与非弹性层内周缘(2-35)之间或者鼻状块侧壁(2-27)与非弹性外周缘(2-34)之间(如图208所示)。因此，在需要对盖板(2-9)和鼻状板(2-11)进行维护之前，冲击锤(2-1)可以适应一定程度的磨损。

[0926] 因此，虽然非弹性层(2-13)通过靠近撞针(2-4)的圆周而对中，但非弹性层(2-13)由于其均匀的圆形内横截面而可以在使用期间围绕撞针(2-4)转动。因此，为了防止非弹性层(2-13)与鼻状块侧壁(2-27)和/或鼻状块螺栓(2-10)之间的任何不利干扰，鼻状块内壁(2-27)设置有一对基本细长长方形的限制元件(2-33)，该限制元件(2-33)放置在一对鼻状块螺栓(2-10)之间并且向着撞针(2-4)向内横向延伸。限制元件(2-33)定位并设定尺寸为足够靠近非弹性层(2-13)以阻碍任何转动，同时允许平行于纵向冲击轴线(2-100)的移动。应当注意，虽然撞针纵向轴线和冲击轴线(2-100)可以由于磨损而轻微偏离，但所有的图都示出无磨损的情况，因此两个轴线是共轴的。

[0927] 在替代实施例(未示出)中，非弹性层(2-12)配置为，其外周缘(2-34)紧邻鼻状块壁(2-27)和/或鼻状块螺栓(2-10)的至少一部分定位，并且在非弹性层内周缘(2-24)与撞针(2-4)之间具有间隙间隔。

[0928] 仅通过示例的方式描述了本发明的方面，并且应当领会，可以在不背离其范围的情况下对其进行修改和增添。

[0929] 应当领会，本文的公开内容包含以下实施例，其中任意一个实施例或方面的特征、部件、方法或方面中的任意一个或多个可以以任意方式单独、部分或集体地与任意其他实施例或方面的任意其他特征结合，并且除非另外明确说明，否则本文的公开内容不排除任何可能的组合。

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[0939] 表7

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[0941] 表8

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[0944] 表9

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[0946] 表10

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[0951] 表14

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