ES2201430T3 - Aparato de percusion con un dispositivo para invertir la presion sobre el piston de percusion. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO (1) PARA DESVIAR UNA PRESION EN UN EMBOLO PERCUTOR (21) QUE SE DESPLAZA CON MOVIMIENTO DE VAIVEN EN UN CILINDRO DE TRABAJO (2) DE UN APARATO PERCUTOR (A). SEGUN LA INVENCION, EL MEDIO DE CONTROL (11) PRESENTA FORMA ESFERICA.

Description

Aparato de percusión con un dispositivo para invertir la presión sobre el pistón de percusión.

La invención se refiere a un aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo para invertir la presión sobre un pistón de percusión, que puede desplazarse en vaivén dentro de una caja o cilindro de trabajo de un aparato de percusión, sobre todo de un martillo neumático, y que actúa conjuntamente con una herramienta, en el cual las cámaras de trabajo del cilindro de trabajo pueden ser conectadas alternativamente con una fuente de presión mediante un medio de control o un cuerpo de válvula con dos asientos de obturación a través de canales de admisión dispuestos detrás de los mismos.

Herramientas de percusión a presión, por ejemplo herramientas neumáticas, presentan esencialmente un pistón de percusión que puede desplazarse en vaivén dentro de un cilindro de trabajo y que, directa o indirectamente a través de una pieza intermedia, actúa conjuntamente con al menos una herramienta. Al alcanzar o justo antes de alcanzar el pistón dentro del cilindro de trabajo su posición de punto muerto, por ejemplo el punto muerto superior, el espacio que se halla por encima es conectado a una fuente de presión, provocando de esta manera, mediante la aplicación de presión, el movimiento del pistón para las carreras, por ejemplo la carrera de percusión. Al alcanzar o justo antes de alcanzar el pistón la posición de punto muerto inferior, en la cual éste transmite el trabajo de percusión a la herramienta, disminuye la presión en la cámara de trabajo para la carrera de percusión, al tiempo que la cámara para la carrera de retorno en el cilindro de trabajo es sometida a presión, debido a lo cual el pistón es llevado otra vez a la posición de punto muerto superior, dejándolo preparado para otra carrera de percusión.

Para la inversión de la presión o la conexión alternativa de las cámaras de trabajo con la fuente de presión para realizar la carrera de percusión o la carrera de retorno del pistón, se conocen en el sistema medios de control o cuerpos de válvula, que pueden ser desplazados automáticamente y están dotados de dos asientos de obturación respectivamente, que actúan alternativamente, llevándose a cabo la inversión mediante la reducción de la presión en la cámara de trabajo en oposición, siendo producida la misma al sobrepasar el pistón al menos un orificio de escape en el cilindro de trabajo.

Aparatos de percusión, sobre todo martillos neumáticos, tienen un campo de aplicación muy amplio y, por razones económicas, deben tener el menor consumo de energía, es decir de medios de presión, posible con relación a la potencia de percusión, así como una larga vida útil en servicio duro y con los mínimos requerimientos de mantenimiento. Una conformación sencilla y robusta de las piezas móviles, sobre todo de la pieza del dispositivo para invertir la presión sobre el pistón, es muy importante, siendo de gran relevancia el mínimo desgaste posible y una alta seguridad de funcionamiento de las mismas. Además, tienen importancia los factores reotécnicos, ya que después de la inversión se requiere inmediatamente la plena presurización de las cámaras de trabajo, sobre todo de la cámara que sirve para la carrera de percusión del pistón para maximizar la energía de percusión.

Es muy difícil coordinar o cumplir simultáneamente todos estos requisitos técnicos que se exigen a un dispositivo para invertir la presión sobre un pistón de percusión.

Por el documento AT 392 752 B se ha conocido, por ejemplo, un elemento de cierre de válvula en forma de anillo para un martillo neumático, que se mantiene movible en su posición con juego en dirección transversal al eje del cilindro de trabajo y que presenta un diámetro mayor que la superficie exterior del cilindro con los orificios de control para el suministro de aire comprimido. Con el mantenimiento y la limpieza adecuados, un elemento de cierre de válvula de este tipo puede satisfacer absolutamente los requerimientos que se le exigen para la inversión de la presión, sin embargo, con temperaturas bajas y lubrificantes viscosos existe el peligro de agarrotamiento. Otro inconveniente de este tipo de construcción constituye la mayor resistencia al flujo del medio de presión y una reducción más lenta o un aumento más lento de la presión en las cámaras de trabajo. Los llamados controladores de plaquitas tienen un cuerpo obturador en forma de disco o un medio de control conformado de esta manera, el cual puede ser aplicado de forma alternativa a las superficies de obturación opuestas a las caras frontales. Dispositivos de inversión de este tipo presentan casi siempre una construcción compleja con canales de flujo para los medios de presión cuyas formas son costosas de realizar, y tienden a originar vibraciones de rebote de la plaquita de obturación.

El objetivo de la invención es eliminar los inconvenientes de los dispositivos para invertir la presión en un aparato de percusión, que pertenecen al estado de la técnica, y crear un dispositivo de este tipo que presente una construcción sencilla, así como una alta seguridad funcional y operacional al tiempo que garantice, desde el punto de vista de la técnica de los fluidos, la maximización de la energía de percusión del pistón con el mínimo consumo de medios de
presión.

Según la invención, este problema se resuelve en un dispositivo genérico por el hecho de que el medio de control presenta una forma esférica.

Las ventajas que se consiguen mediante la invención consisten esencialmente en que, al abrir una válvula o al levantar un medio de control esférico del asiento de la válvula, se requiere un camino más corto para dejar libre una sección del flujo eficaz. Según se ha comprobado, la forma esférica del medio de control también tiene importantes ventajas reotécnicas, ya que se reduce considerablemente la formación de turbulencias en el medio de presión en flujo, las cuales pueden provocar importantes pérdidas de presión.

La forma esférica conlleva también la mayor masa de un cuerpo, respecto a su superficie. En un aparato de percusión, sin embargo, los medios de control o cuerpos de válvula deben tener la mínima masa posible, con tal de conseguir altas velocidades de inversión y mantener reducida la carga de impacto sobre los asientos de válvula. Por los motivos antes mencionados, el sector técnico ha considerado que la utilización de medios de control pesados, sobre todo los esféricos, es sumamente desventajosa y los desarrollos se han orientado hacia cuerpos de válvula ligeros en forma de plaquitas o anillos que actúan conjuntamente con asientos de obturación que presentan grandes superficies. De forma totalmente sorprendente se ha mostrado, sin embargo, que la carga sobre las superficies de obturación generada por los medios de control esféricos no provoca de ninguna manera un mayor desgaste, y que, por lo contrario, en condiciones extremas, por ejemplo a bajas temperaturas, así como en malas condiciones de trabajo sin mantenimiento y similares, se gana considerablemente en seguridad operacional, y que presenta ventajas en lo que se refiere a un consumo reducido de medios de presión con un aumento de la energía de percusión del pistón.

Tanto para conseguir una minimización del desgaste, como también la más alta velocidad de inversión posible, así como con vistas al flujo del medio de presión, también constituye una ventaja que la superficie activa de los asientos de obturación tenga la forma de la superficie lateral de un cono circular truncado o de un segmento esférico, y que los diámetros de los asientos de obturación y del medio de control esférico estén dimensionados de tal manera que la línea de contacto circular o la línea de contacto semejante del medio de control puede situarse en una zona entre la limitación superior e inferior de la superficie activa de los asientos de obturación, en dirección axial, a una distancia de por lo menos 0,02 veces el diámetro del medio de control.

Condiciones reotécnicas particularmente ventajosas para el medio de control junto con recorridos de apertura cortos del cuerpo de válvula se pueden conseguir si el diámetro medio de los asientos de obturación presentan un valor de 0,86 hasta 0,55 veces, preferentemente de 0,82 hasta 0,68 veces el diámetro del medio de control esférico.

Si, tal y como se ha previsto, según otra variante y de forma ventajosa, en el estado de apertura la superficie del medio de control esférico y la superficie activa del correspondiente asiento de obturación están, a la altura de la línea de contacto, a una distancia de por lo menos 0,011 hasta máximo 0,11 veces, preferentemente de 0,04 hasta 0,06 veces el diámetro del medio de control, entonces, incluso con altas energías del medio de presión, la energía cinética del cuerpo esférico se puede mantener tan pequeña durante la inversión que no contribuye a un desgaste tal de los asientos de obturación que merme la durabilidad del dispositivo de inversión.

Alternativamente, el medio de control esférico puede tener un peso de menos de 7,8 gramos, preferentemente menos de 4,9 gramos por centímetro cúbico del volumen de la esfera, lo cual puede aumentar la velocidad de inversión y asegurar la función de inversión del cuerpo de válvula, incluso con distintas presiones del medio de presión.

Sobre todo si el medio de control esférico está formado de plástico, las ventajas de la invención pueden ser aprovechadas muy eficazmente en sus realizaciones.

En un aparato de percusión, sobre todo en un martillo neumático, puede ser ventajoso, con miras a una gran disponibilidad y facilidad de reparación y de mantenimiento, que dicho dispositivo de inversión esté conformado como elemento constructivo propio e insertado en el aparato de percusión. Mediante simple cambio de dicho elemento es posible, de esta manera, restablecer la disposición de servicio en un tiempo muy breve. Por motivos reotécnicos, pero sobre todo con miras a una instalación rápida y sencilla, es muy ventajoso que el dispositivo de inversión esté conformado esencialmente como un elemento constructivo en forma de disco con una escotadura circunferencial que forme parcialmente el canal de admisión a la cámara de trabajo para la carrera de retorno del pistón de percusión, sobresaliendo las partes del canal de admisión, que conducen a la fuente de presión y a la cámara de trabajo para la carrera de percusión del pistón de percusión, esencialmente en dirección axial respectivamente, del elemento constructivo.

Alternativamente también se puede disponer que dicho dispositivo de inversión esté formado, por lo menos parcialmente, por aquella parte del aparato de percusión que está situada en oposición a la herramienta y unida al cilindro de trabajo. Este modo de realización integrada del dispositivo de inversión dispuesto, por ejemplo, en la empuñadura de un martillo, puede ser económico y ofrece un acortamiento de la longitud de construcción del aparato de percusión que, dado el caso, puede ser útil y/o necesaria.

A continuación, la invención es descrita con más detalle por medio de dibujos que ilustran solamente un modo de realización. Los dibujos muestran:

En la figura 1, un martillo neumático (A) en sección longitudinal,

en la figura 2, una sección transversal (A-A) del martillo, según la figura 1,

en la figura 3, de forma esquemática, un dispositivo de inversión con medios de control esféricos,

en la figura 4, un detalle de un martillo neumático, en el cual el dispositivo de inversión está conformado como elemento constructivo, y

en la figura 5, un dispositivo de inversión integrado en la empuñadura de un martillo neumático.

En la figura 1 se muestra un martillo neumático (A) previsto para ser manejado con ambas manos, el cual ha de ser alimentado por una fuente de presión (D) a través de una conexión lateral. El martillo (A) posee en dirección del eje longitudinal un cilindro de trabajo (2) en el cual un pistón de percusión (21), que actúa conjuntamente con una herramienta (3), puede ser desplazado en vaivén por un medio de presión pretensado, facilitado por la fuente de presión (D), dado el caso por aire comprimido. Mediante una válvula de mando con un cuerpo de válvula (5) se puede conectar, según los requerimientos, un dispositivo de inversión (1) con la fuente de presión (D). El dispositivo (1) para invertir la presión sobre el pistón de percusión está dotado de un medio de control esférico (11), el cual conecta de forma alternativa, es decir, bien a través de por lo menos un canal de admisión (41), la fuente de presión (D) con una cámara de trabajo (22) para una carrera de percusión, o bien mediante un canal de admisión (42), esencialmente paralelo al eje del cilindro de trabajo (2), la fuente de presión (D) con una cámara de trabajo (23) para la carrera de retorno del pistón (21).

En la figura 2 se aprecia, según la sección (A-A) de la figura 1, la instalación de un dispositivo de inversión (1) con el medio de control esférico (11) y con los canales de admisión (41) y (42) para las cámaras de trabajo.

En la figura 3 se muestra la parte central de un dispositivo (1) para invertir la presión sobre un pistón de trabajo. Una fuente de presión (D) provoca mediante la reducción de la presión en la dirección (D2) que un medio de control esférico (11) sea presionado contra un asiento de obturación (12), conformando una línea de contacto anular (14). En el lado opuesto, entre un asiento de obturación (13) con una superficie activa (131) y la superficie del medio de control esférico (11), se ha formado una hendidura para que el medio de presión pueda fluir en la dirección (D1), es decir para someter a presión una cámara de trabajo que se encuentra allí mismo. Las superficies activas (121), (131) de los asientos de obturación (12), (13) tienen la forma de la superficie lateral de un cono circular truncado o de un segmento esférico, estando dispuesta cada línea de contacto (14), formada por el medio de control (11), en ataque entre la limitación superior y inferior de dichas superficies activas. Si en la construcción de un dispositivo de inversión se ha previsto, según la invención, una línea de contacto en la limitación inferior (142) de la superficie activa (131) del asiento de obturación (13), dicho dispositivo de inversión tendrá garantizada una larga vida útil a pesar del desgaste a largo plazo y del desplazamiento de la línea de contacto hacia la limitación superior (141).

En la figura 4 se muestra la parte superior de un martillo neumático (A) en sección longitudinal. El dispositivo (1) para invertir la presión del pistón de percusión en el cilindro de trabajo (2) está conformado esencialmente como elemento constructivo en forma de disco. La preparación del medio de presión, liberada por un cuerpo de la válvula de mando (5), se lleva a cabo en una parte frontal del dispositivo y dicho medio de presión es transportado a través de por lo menos una escotadura en dirección axial a la cámara de inversión. Un medio de control esférico actúa entre los asientos de obturación que están dispuestos esencialmente transversales a la dirección axial, saliendo dicho canal de admisión (41), que conduce a la cámara de trabajo (22) para la carrera de percusión del pistón, en dirección axial de dicho dispositivo de inversión (1) debido a un cambio de dirección en el mismo. La preparación del medio de presión para la carrera de retorno se lleva a cabo en el elemento de inversión (1) mediante un orificio, dispuesto en dirección radial en el asiento de obturación, que desemboca en una escotadura circunferencial (42) y a través de un canal de admisión a la cámara de trabajo correspondiente. Mediante este modo de realización del dispositivo de inversión (1) no solamente se consigue una aplicación de presión eficaz y mejorada sobre el pistón de percusión durante la carrera de trabajo del aparato de percusión, sino que dicho dispositivo de inversión o el elemento constructivo en forma de disco también puede ser montado y, dado el caso, cambiado en cualquier posición de giro, de forma sencilla y sin fallos.

En la figura 5 se puede apreciar un dispositivo para invertir la presión sobre un pistón de percusión en un martillo neumático (A), en el cual el medio de control (11) es mantenido, esencialmente mediante una pieza para atornillar en la empuñadura, a una distancia entre los asientos de obturación, los cuales continúan como canales de admisión (41) y (42) hasta las cámaras de trabajo. El suministro de presión (D) a la cámara de inversión se realiza transversalmente al movimiento del medio de control.

Claims (10)

1. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo (1) para invertir la presión sobre un pistón de percusión (21), que puede desplazarse en vaivén dentro de una caja o cilindro de trabajo (2) de un aparato de percusión (A), sobre todo de un martillo neumático, y que actúa conjuntamente con una herramienta (3), en el cual las cámaras de trabajo (22,23) del cilindro de trabajo (2) pueden ser conectadas alternativamente con una fuente de presión, mediante un medio de control (11) y un cuerpo de válvula, que acoge dicho medio de control (11) y está dotado de dos asientos de obturación (12,13), a través de canales de admisión (41,42) dispuestos detrás, caracterizado porque el medio de control (11) presenta una forma esférica.

2. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie activa (121, 131) de los asientos de obturación (12,13) tiene la forma de la superficie lateral de un cono circular truncado o de un segmento circular, y porque los diámetros de los asientos de obturación (12,13) y del medio de control esférico (11) son dimensionados de tal manera que la línea de contacto circular (14) o la línea de contacto semejante del medio de control (11) con el asiento de obturación (12,13) puede situarse en una zona entre la limitación superior (141) e inferior (142) de la superficie activa (131) de los asientos de obturación (12,13), en dirección axial, a una distancia de por lo menos 0,02 veces el diámetro del medio de control (11).

3. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el diámetro medio de los asientos de obturación (12,13) presenta un valor de 0,86 hasta 0,55 veces, preferentemente de 0,82 hasta 0,68 veces, el diámetro del medio de control esférico (11).

4. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, en el estado de apertura, la superficie del medio de control esférico (11) y la superficie activa del correspondiente asiento de obturación están, a la altura de la línea de contacto (14), a una distancia de por lo menos 0,011 hasta máximo 0,11 veces, preferentemente de 0,04 hasta 0,06 veces, el diámetro del medio de control (11).

5. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el medio de control esférico (11) tiene un peso de menos de 7,8 gramos, preferentemente menos de 4,9 gramos, por centímetro cúbico del volumen de la esfera.

6. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medio de control esférico (11) es de plástico.

7. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho dispositivo de inversión (1) puede ser realizado e insertado en el aparato de percusión como elemento constructivo propio.

8. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo de inversión (1) está conformado como elemento constructivo esencialmente en forma de disco con una escotadura circunferencial que forma parcialmente el canal de admisión (42) en la cámara de trabajo (23) para la carrera de retorno del pistón de percusión (21), sobresaliendo las partes del canal de admisión, que conducen a la fuente de presión (D) y a la cámara de trabajo (22) para la carrera de percusión del pistón de percusión (21), esencialmente en dirección axial del elemento constructivo (1).

9. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho dispositivo de inversión (1) está formado, por lo menos parcialmente, por la parte del aparato de percusión que está situada en oposición a la herramienta y unida con el cilindro de trabajo.

10. Aparato de percusión, sobre todo un martillo neumático, con un dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el canal de admisión (42) a la cámara de trabajo (23) para la carrera de retorno del pistón (21) está integrado en el silenciador del aparato de percusión.