ES2234615T3 - INNOVATIVE OLEODYNAMIC PERCUSSION MACHINE THAT WORKS WITH CONSTANT HYDRAULIC PRESSURE. - Google Patents
INNOVATIVE OLEODYNAMIC PERCUSSION MACHINE THAT WORKS WITH CONSTANT HYDRAULIC PRESSURE.Info
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Abstract
Máquina de percusión oleodinámica con un cuerpo (1) en el que se encuentra un pistón (3) que transforma la potencia hidráulica del circuito de alimentación en potencia mecánica de salida, una herramienta (5) que transfiere dicha potencia mecánica, canales (7a), (20), (6), orificios de control (19), (11), (15), volúmenes de control y de empuje (7), (16) que permiten que el fluido no compresible del proceso, por ejemplo aceite, transforme la potencia hidráulica en potencia mecánica; incluyendo también un acumulador hidráulico de alta presión relleno de nitrógeno (2) con la función de almacenar la potencia hidráulica suministrada por el circuito de alimentación (6) y de devolverla al pistón (3); caracterizándose dicha máquina porque comprende una válvula de corredera moduladora (4) que mantiene la presión de funcionamiento en un valor constante y controla por sí misma el movimiento del pistón, variando su desplazamiento activo y los orificios de control de entrada y de descarga de aceite (19),(11); no empleando dicha máquina de percusión, por consiguiente, ningún elemento de control externo, tal como una válvula de regulación de flujo, una válvula de retención del tipo ABIERTA-CERRADA o similar, para controlar la presión de funcionamiento y/o el desplazamiento activo o pasivo, y no utilizando ningún tope mecánico de la carrera del pistón.Oleodynamic percussion machine with a body (1) in which there is a piston (3) that transforms the hydraulic power of the power circuit into mechanical output power, a tool (5) that transfers said mechanical power, channels (7a) , (20), (6), control holes (19), (11), (15), control and thrust volumes (7), (16) that allow non-compressible process fluid, for example oil , transform the hydraulic power into mechanical power; including also a nitrogen-filled high pressure hydraulic accumulator (2) with the function of storing the hydraulic power supplied by the supply circuit (6) and returning it to the piston (3); said machine being characterized in that it comprises a modulating slide valve (4) that maintains the operating pressure at a constant value and controls the movement of the piston itself, varying its active displacement and the inlet and oil discharge control orifices ( 19), (11); not using said percussion machine, therefore, no external control element, such as a flow regulating valve, an OPEN-CLOSED check valve or the like, to control the operating pressure and / or active displacement or passive, and not using any mechanical stop of the piston stroke.
Description
Máquina innovativa de percusión oleodinámica que trabaja a presión hidráulica constante.Innovative oleodynamic percussion machine that It works at constant hydraulic pressure.
El objetivo de la presente invención consiste en una máquina de percusión oleodinámica cuya característica básica es la ausencia de un dispositivo de regulación hidráulica, válvulas de retención o de ajuste. La mayoría de las máquinas de percusión oleodinámica alternativas conocidas en la técnica funcionan según el mismo principio básico: un pistón, operado por un fluido no compresible a alta presión, es acelerado hasta una elevada velocidad y crea un impacto sobre la herramienta que produce la demolición. La energía del impacto, bajo la forma de energía de presión, se almacena en un cargado de nitrógeno (u otro gas equivalente). La elevada presión en el cabezal trasero se halla directamente conectada al circuito de alta presión que actúa en el área intermedia del pistón, apoyando la carrera ascendente del pistón.The objective of the present invention is to an oleodynamic percussion machine whose basic characteristic is the absence of a hydraulic regulation device, valves retention or adjustment. Most percussion machines Oleodynamic alternatives known in the art work according to the same basic principle: a piston, operated by a fluid not compressible at high pressure, it is accelerated to a high speed and creates an impact on the tool that produces the demolition. The impact energy, in the form of pressure energy, is stored in a charged nitrogen (or other equivalent gas). The high pressure on the rear head is directly connected to the high pressure circuit that acts in the area intermediate piston, supporting the upward stroke of the piston.
Otros mecanismos conectan alternativamente los circuitos de alta y baja presión con la cabeza del pistón. En estos mecanismos, el pistón se desplaza alternativamente a posiciones extremas denominadas punto muerto superior y punto muerto inferior. La energía de impacto es directamente proporcional a la carrera del pistón y a la suma de las fuerzas dinámicas que actúan sobre éste.Other mechanisms alternately connect the High and low pressure circuits with the piston head. In these mechanisms, the piston moves alternately to positions extremes called upper dead center and lower dead center. The impact energy is directly proportional to the race of the piston and the sum of the dynamic forces acting on East.
Por consiguiente, debe mantenerse la presión del aceite en el cabezal trasero en el valor constante de la presión oleodinámica del acumulador, ya que el valor de la energía de impacto depende de ella. Válvulas especiales, controladas por la presión del acumulador, regulan el orificio de descarga para variar, como consecuencia de ello, la caída de presión entre la presión dinámica que se determina en la cabeza del pistón y la presión del circuito de retorno. Esto significa que el valor de la presión dinámica en el acumulador es inversamente proporcional a la velocidad de elevación del pistón.Therefore, the pressure of the oil in the rear head at the constant pressure value accumulator oleodynamics, since the energy value of Impact depends on it. Special valves, controlled by the accumulator pressure, regulate the discharge orifice to vary, as a result, the pressure drop between the pressure dynamics that is determined at the piston head and the pressure of the return circuit This means that the pressure value accumulator dynamics is inversely proportional to the piston lift speed.
Se describe una válvula de este tipo en la patente europea nº 0085279, y forma parte del aparato dado a conocer en la patente U.S.A. nº 4.380.901.A valve of this type is described in the European Patent No. 0085279, and is part of the apparatus disclosed in U.S.A. No. 4,380,901.
El inconveniente de estas aplicaciones es la regulación de la válvula de control de la presión. Se trata de un elemento muy inestable, debido a constantes de tiempo muy cortas, y a la diferencia entre su característica de control y la que hace referencia a las condiciones de funcionamiento.The drawback of these applications is the regulation of the pressure control valve. It's about a very unstable element, due to very short time constants, and to the difference between its control characteristic and what it does Reference to operating conditions.
Esta inestabilidad resulta en picos elevados de presión en la cabeza del pistón que producen vibraciones y rebotes en la máquina de percusión. Por consiguiente, es necesario regular el sistema hidráulico de la maquinaria de mando o el de las válvulas de control, especialmente durante la instalación. Como consecuencia, una regulación inadecuada provoca daños en la estructura de la máquina debido a un elevado esfuerzo mecánico o a carreras excesivamente potentes, reduciendo considerablemente la vida de elementos como bombas, conducciones, distribuidores, etc. Finalmente, otro inconveniente más es el sello hidráulico, que habitualmente afecta al sistema de la máquina/circuito en condiciones de trabajo, para cualquier tipo de laminación que implique esfuerzos térmicos que reduzcan la fiabilidad y rendimiento del circuito. Este sello dinámico puede formarse únicamente utilizando un tipo especial de materiales.This instability results in high peaks of pressure in the piston head that produce vibrations and rebounds on the percussion machine. Therefore, it is necessary to regulate the hydraulic system of the control machinery or that of the valves control, especially during installation. Due, improper regulation causes damage to the structure of the machine due to high mechanical stress or racing excessively powerful, greatly reducing the life of elements such as pumps, pipes, distributors, etc. Finally, another inconvenience is the hydraulic seal, which usually affects the machine / circuit system in working conditions, for any type of lamination that involve thermal stresses that reduce reliability and performance of the circuit This dynamic seal can only be formed using a special type of materials.
La presente invención resuelve los mencionados problemas técnicos y se caracteriza porque la máquina de percusión no posee ningún elemento externo de control tal como una válvula de regulación de flujo, una válvula de retención del tipo ABIERTA-CERRADA o similar y, en consecuencia, no presenta ningún sello dinámico de alta presión. La ventaja de ello consiste en que puede variarse automáticamente el punto muerto superior del pistón, sin ningún aparato de retención, regulación o control, permitiendo así modular en tiempo real el desplazamiento activo de la cámara de empuje y la energía de impacto del aparato hidráulico sobre la herramienta; todo ello se lleva a cabo empleando el control automático oleodinámico de un elemento denominado modulador. De esta manera, el valor de la presión en el acumulador de gas/aceite se mantiene constante. Esto quiere decir que la presión de trabajo y, por consiguiente, la fuerza activa sobre el pistón se mantienen constantes, mejorando la fiabilidad del sistema de percusión, así como del armazón del cuerpo y del circuito de funcionamiento hidráulico.The present invention resolves those mentioned technical problems and is characterized because the percussion machine it has no external control element such as a valve flow regulation, a check valve of the type OPEN-CLOSED or similar and, consequently, not It presents no high pressure dynamic seal. The advantage of it is that the neutral can be varied automatically upper piston, without any retention, regulation or control, thus allowing real-time displacement modulation active thrust chamber and device impact energy hydraulic on the tool; all this is carried out using the automatic oleodynamic control of an element called modulator In this way, the value of the pressure in the accumulator Gas / oil remains constant. This means that the working pressure and, consequently, the active force on the piston remain constant, improving system reliability of percussion, as well as the body frame and the circuit of hydraulic operation
Es necesario destacar la diferencia entre el innovador modulador de la presente invención y una válvula de corredera normal y conocida. En términos generales, tanto los dispositivos neumáticos como los hidráulicos comprenden un distribuidor o válvula de corredera para proporcionar la presión. Este distribuidor o válvula de corredera posee un control del tipo ABIERTO-CERRADO y es desplazado por el fluido a las posiciones extremas. En la Patente EP-A-0085279 se presenta un dispositivo similar, mencionándose en dicho documento que se trata de una parte del sistema que limita la carrera ascendente del distribuidor anticipando la fase de arranque del pistón con respecto al punto muerto superior. Estos dispositivos se combinan con "otros que permiten la evacuación del fluido comprimido a diferentes velocidades desde la protuberancia del distribuidor, en la cámara anular (2C) que esta misma protuberancia forma en la parte superior de la ranura (2)". Se describe un dispositivo similar en la Patente U.S.A. nº 4.380.901, con una válvula conectada a la línea de alta presión que determina la ley de movimiento. En el dispositivo dado a conocer en la patente francesa nº 8114043, una válvula de paso único genera el movimiento alternativo del pistón. Por consiguiente, a partir de la literatura y del estado actual de la técnica, resulta evidente que ni la carrera del distribuidor ni su velocidad pueden ser reguladas sin la ayuda de un dispositivo externo u otros medios. Con el modulador de deslizamiento hidráulico de la presente invención, la apertura de los orificios de salida del circuito hidráulico es controlada automáticamente por la posición del modulador. Esto constituye una evolución innovadora con respecto al tradicional distribuidor de carrete.It is necessary to highlight the difference between Innovative modulator of the present invention and a valve normal and known slide. In general terms, both pneumatic devices like hydraulic ones comprise a distributor or slide valve to provide pressure. This distributor or slide valve has a type control OPEN-CLOSED and is displaced by the fluid at extreme positions. In the patent EP-A-0085279 presents a similar device, mentioning in said document that it is of a part of the system that limits the upward stroke of the distributor anticipating the start phase of the piston with respect to the top dead center. These devices are combined with "others that allow the evacuation of compressed fluid to different speeds from the distributor boss, in the annular chamber (2C) that this same protuberance forms in the part upper slot (2) ". A similar device is described in U.S.A. No. 4,380,901, with a valve connected to the line of high pressure that determines the law of movement. At device disclosed in French Patent No. 8114043, a Single pass valve generates reciprocating piston movement. Therefore, from the literature and the current state of the technique, it is clear that neither the distributor's career nor Its speed can be regulated without the help of a device external or other means. With hydraulic slide modulator of the present invention, the opening of the exit holes of the hydraulic circuit is automatically controlled by position of the modulator. This constitutes an innovative evolution with respect to to the traditional reel distributor.
Otro objetivo de la presente invención consiste en la fácil instalación en funcionamiento, debido a la ausencia de procedimientos de ajuste y comprobación de los caudales de flujo y de la presión de trabajo. Por consiguiente, la presente invención resuelve el problema específico del alquiler de martillos, en el que resulta difícil realizar reparaciones y mantenimiento diarias, dado que el aparato de percusión oleodinámica puede ser utilizado en diferente máquinas y circuitos de acuerdo con las necesidades.Another objective of the present invention is to in the easy installation in operation, due to the absence of procedures for adjusting and checking flow rates and of working pressure. Accordingly, the present invention solves the specific problem of hammer rental, in which it is difficult to perform daily repairs and maintenance, given that the oleodynamic percussion apparatus can be used in Different machines and circuits according to the needs.
Éstas y otras ventajas serán descritas con más detenimiento en la descripción detallada de la invención, haciendo referencia a las tablas 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7 y 7/7, que muestran algunos diagramas factibles como ejemplos no restrictivos del funcionamiento de la invención.These and other advantages will be described with more detailed description of the invention, making reference to tables 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7 and 7/7, which show some feasible diagrams as non-restrictive examples of the operation of the invention.
En referencia a las tablas anteriormente mencionadas:In reference to the tables above mentioned:
\bullet el dibujo 1 muestra la invención en una vista en alzado seccionada;drawing 1 shows the invention in a sectioned elevation view;
\bullet los dibujos 2 y 3 muestran el mismo diagrama en dos posiciones de funcionamiento diferentes;drawings 2 and 3 show the same diagram in two different operating positions;
\bullet el dibujo 4 muestra un detalle ampliado de la cabeza del pistón y del fundamento interno del modulador;drawing 4 shows an enlarged detail of the piston head and the internal foundation of the modulator;
\bullet los dibujos 5 y 6 muestran la geometría y consiguiente característica de regulación de los orificios de descarga inferior y superior;drawings 5 and 6 show the geometry and consequent regulation feature of the holes of lower and upper discharge;
\bullet el dibujo 7 muestra un detalle del sistema de protección interna;drawing 7 shows a detail of the internal protection system;
\bullet los dibujos 8 y 9 representan posibles variaciones de la geometría del pistón.• drawings 8 and 9 represent possible Piston geometry variations.
Haciendo referencia al dibujo 1, la máquina de percusión oleodinámica comprende, según la presente invención, los siguientes componentes principales: el cuerpo (1), un acumulador hidráulico (2) de alta presión relleno de nitrógeno, un pistón (3), una válvula de corredera moduladora (4), una herramienta (5), una línea de alimentación de alta presión (6), el volumen de elevación (7) con la línea del volumen de elevación (7a), la línea de descarga de baja presión (8), el modulador (9) del volumen de baja presión, un modulador amortiguador hidráulico (10), orificios de control (11) del volumen de empuje, el volumen de corona de conexión (12), la línea de descarga inferior (13) del modulador y la línea de descarga inferior (13a) del modulador, el modulador (14) del volumen de elevación, los orificios de control del volumen (15) del modulador, el volumen de empuje (16), el amortiguador hidráulico (18) del pistón, orificios de salida a alta presión (19), la línea de alimentación (20) del acumulador, orificios de paso (21) del acumulador, la válvula de rebose (22), mostrada en el dibujo 7, una zona de preapertura (A) del pistón, una zona de preapertura de la válvula de corredera moduladora (3), el "meato" del sello dinámico superior (C) del modulador, el "meato" del sello dinámico inferior (D) del modulador, el sello dinámico superior (E) del cuerpo, el sello dinámico interno (F) de la caja, el "meato" hidráulico (G) del amortiguador y la zona interna calibrada (H) del modulador.Referring to drawing 1, the machine Oleodynamic percussion comprises, according to the present invention, the following main components: the body (1), an accumulator Hydraulic (2) high-pressure nitrogen-filled, one piston (3), a modulating slide valve (4), a tool (5), a High pressure feed line (6), lifting volume (7) with the lift volume line (7a), the discharge line low pressure (8), the low pressure volume modulator (9), a hydraulic damper modulator (10), control holes (11) of the thrust volume, the crown ring volume (12), the lower discharge line (13) of the modulator and the discharge line bottom (13a) of the modulator, the modulator (14) of the volume of elevation, the volume control holes (15) of the modulator, the thrust volume (16), the hydraulic shock absorber (18) of the piston, high pressure outlet holes (19), the line of supply (20) of the accumulator, through holes (21) of the accumulator, overflow valve (22), shown in drawing 7, a pre-opening zone (A) of the piston, a pre-opening zone of the modulating sliding valve (3), the "meatus" of the seal superior dynamic (C) of the modulator, the "meatus" of the seal lower dynamic (D) modulator, the upper dynamic seal (E) of the body, the internal dynamic seal (F) of the box, the Hydraulic "meatus" (G) of the shock absorber and the inner zone calibrated (H) of the modulator.
La presente invención comprende un componente esencial; un acumulador de dos cámaras equipado con aceite presurizado y gas nitrógeno separados por un diafragma de caucho que mantiene encerrado el nitrógeno. La cámara rellena de aceite se halla conectada a la línea de alta presión del circuito hidráulico y a la parte central del pistón para empujar el pistón en dirección ascendente. La cámara rellena de aceite se halla conectada asimismo a la cámara de empuje, en la que la válvula de corredera moduladora suministra aceite presurizado.The present invention comprises a component essential; a two chamber accumulator equipped with oil pressurized and nitrogen gas separated by a rubber diaphragm that keeps nitrogen locked. The oil-filled chamber is is connected to the high pressure line of the hydraulic circuit and to the central part of the piston to push the piston in the direction upward. The oil-filled chamber is also connected to the thrust chamber, in which the modulating slide valve supplies pressurized oil.
La presión en la cámara de aceite depende de la relación entre el caudal de entrada y el caudal impulsivo de salida. El caudal de descarga es función de los siguientes parámetros:The pressure in the oil chamber depends on the relationship between the input flow and the impulse output flow. The discharge rate is a function of the following parameters:
a) la velocidad ascendente del pistón que determina el tiempo de descarga de aceite a través del circuito de descarga, en función de la caída de presión que ha tenido lugar. Los orificios de salida son controlados automáticamente por el punto muerto superior de la válvula de corredera moduladora que modula la apertura;a) the ascending speed of the piston that determines the oil discharge time through the circuit discharge, depending on the pressure drop that has taken place. The exit holes are automatically controlled by the point top dead modulator slide valve that modulates the opening;
b) la variación de la carrera ascendente del pistón, que define la cantidad de aceite del ciclo pasivo o de retorno;b) the variation of the upward stroke of the piston, which defines the amount of oil in the passive cycle or return;
c) la variación de la carrera de la válvula de corredera moduladora, que determina de manera secuencial la posición del punto muerto superior del pistón y también de su carrera;c) the variation of the valve stroke sliding modulator, which sequentially determines the position from the top dead center of the piston and also from its stroke;
d) picos de presión en la cámara de empuje debido a las ondas de impacto de retorno procedentes del pistón. La presente invención elimina estos picos de presión abriendo el orificio de salida antes del impacto;d) pressure spikes in the thrust chamber due to the return impact waves from the piston. The The present invention eliminates these pressure peaks by opening the exit hole before impact;
e) características de la ralentización hidráulica durante la última parte del movimiento ascendente del modulador;e) characteristics of hydraulic slowdown during the last part of the upward movement of the modulator;
f) la duración completa de un ciclo de trabajo activo/pasivo.f) the full duration of a work cycle active passive.
La válvula moduladora interactúa con el pistón, determinando de manera automática el control secuencial de los anteriores parámetros.The modulating valve interacts with the piston, automatically determining the sequential control of previous parameters.
Haciendo referencia a la figura 1, la válvula de carrete moduladora (4) se encuentra en posición inactiva, y el pistón (3) se encuentra en el punto muerto inferior. La línea de descarga inferior (13) y (13a) del modulador está cerrada. Desde la línea del circuito de alimentación de alta presión (6), el aceite fluye al volumen de empuje ascendente (7) a través del circuito (7a), y desde la cámara de empuje (16) a través del orificio de entrada de aceite a alta presión (9). El aceite empuja el nitrógeno presente en el acumulador de gas/aceite a alta presión (2) al circuito secundario de alimentación (20), a través de los orificios (21). El sello hidráulico de la alta presión hacia la baja presión se asegura mediante el acoplamiento entre el modulador y el cuerpo. En estas condiciones, la alimentación de alta presión actúa sobre la cabeza del pistón (3) y el volumen de empuje ascendente (7). Considerando la diferencia entre las áreas, la alta presión empuja el pistón hacia abajo en contraste con el movimiento de reacción de la herramienta.Referring to Figure 1, the valve modulating reel (4) is in the inactive position, and the piston (3) is in the bottom dead center. The line of Bottom discharge (13) and (13a) of the modulator is closed. From the High pressure feed circuit line (6), oil flows to the upward thrust volume (7) through the circuit (7a), and from the thrust chamber (16) through the hole of high pressure oil inlet (9). The oil pushes nitrogen present in the high pressure gas / oil accumulator (2) at secondary power circuit (20), through the holes (twenty-one). The hydraulic seal from high pressure to low pressure It is secured by coupling between the modulator and the body. Under these conditions, the high pressure feed acts on the piston head (3) and upward thrust volume (7). Considering the difference between the areas, high pressure pushes the piston down in contrast to the reaction movement of the tool.
Al mismo tiempo, la alimentación de alta presión actúa sobre la superficie expuesta de la válvula de corredera moduladora (4), que posee un volumen (9) conectado al circuito de baja presión (8) a través de los orificios (11) del volumen de empuje y el circuito de descarga (8) de la válvula de carrete moduladora. La diferencia entre las áreas de empuje, junto con el diferencial de presión estática entre la presión de alimentación y la presión de descarga, determinan la fuerza ascendente que eleva la válvula de carrete moduladora (4) hasta el máximo de su carrera permitido; de esta manera, se obtiene el cierre del orificio de entrada (19) y la apertura del orificio (11) del volumen de empuje. Al final de su carrera, la válvula de carrete moduladora (4) es ralentizada por un amortiguador hidráulico (10) del modulador, y el aceite contenido en el volumen (14) es descargado a través del orificio (15).At the same time, high pressure feed acts on the exposed surface of the slide valve modulator (4), which has a volume (9) connected to the circuit low pressure (8) through the holes (11) of the volume of thrust and discharge circuit (8) of the spool valve modulator The difference between the thrust areas, along with the static pressure differential between the supply pressure and the discharge pressure, determine the rising force that raises the modulating spool valve (4) to the maximum of its stroke permitted; in this way, the closure of the orifice of inlet (19) and opening of the hole (11) of the thrust volume. At the end of its run, the modulating spool valve (4) is slowed by a hydraulic damper (10) of the modulator, and the oil contained in the volume (14) is discharged through the hole (15).
De esta manera, el valor de la presión estática en el volumen (16) disminuye, permitiendo que se imponga la fuerza ascendente del volumen de empuje (7), dando inicio al movimiento ascendente del pistón (3) que proporciona la descarga del aceite residual en el volumen (16), hacia el circuito de descarga de baja presión (8) a través del orificio de control (11).In this way, the static pressure value in volume (16) decreases, allowing force to be imposed upward thrust volume (7), starting the movement ascending piston (3) that provides the oil discharge residual volume (16), towards the low discharge circuit pressure (8) through the control hole (11).
En esta fase, el orificio de entrada (19) de aceite de alta presión está cerrado, y el aceite procedente del circuito de alimentación de aceite de alta presión llena el acumulador de gas/aceite (2) a través de la línea de circuito (20) y los orificios (21), hasta la presión dinámica del circuito de alimentación.In this phase, the entrance hole (19) of high pressure oil is closed, and the oil coming from the high pressure oil feed circuit fills the gas / oil accumulator (2) through the circuit line (20) and the holes (21), up to the dynamic pressure of the circuit feeding.
El pistón (3), libre para ascender (figura 2), se introduce en la válvula de carrete moduladora (4) y ejerce presión contra el volumen ascendente (14) de la válvula de corredera moduladora a través de los orificios (15), constituyendo una fuerza descendente del modulador (4) que empuja el pistón hacia abajo, hallándose abierto el circuito de descarga inferior (13), (13a) del modulador.The piston (3), free to ascend (figure 2), is Insert the modulating spool valve (4) and exert pressure against the rising volume (14) of the slide valve modulator through the holes (15), constituting a force descending modulator (4) that pushes the piston down, the lower discharge circuit (13), (13a) of the modulator
La interacción dinámica entre el movimiento alternativo del pistón (3) y el movimiento opuesto de la válvula de corredera moduladora (4) finaliza cuando la válvula de corredera moduladora abre el orificio de entrada (19) de aceite de alta presión (alcanzando la posición de avance extremo) y cuando, al cerrar el orificio (11), recrea el sello de "meato" dinámico (D). Desde el circuito de alimentación de alta presión (6), el aceite entra tanto en el volumen de empuje (16) como en el volumen de empuje ascendente (7), gracias al volumen de aceite comprimido por el nitrógeno contenido en el acumulador (2). Por tanto, el mismo valor de la presión actúa en la parte superior del pistón (3) y en la parte inferior del volumen (7), generando una fuerza descendente proporcional a la diferencia entre ambas áreas. La fuerza resultante es igual a un súbito empuje descendente que actúa sobre el pistón (3), proporcionándole un movimiento de aceleración uniforme.The dynamic interaction between the movement alternative piston (3) and the opposite movement of the valve Sliding modulator (4) ends when the slide valve modulator opens the inlet hole (19) of high oil pressure (reaching the extreme forward position) and when, at close the hole (11), recreate the dynamic "meatus" seal (D). From the high pressure feed circuit (6), the oil enters both the thrust volume (16) and the volume upward thrust (7), thanks to the volume of compressed oil by the nitrogen contained in the accumulator (2). Therefore the same pressure value acts on the top of the piston (3) and on the lower part of the volume (7), generating a downward force proportional to the difference between both areas. The resulting force is equal to a sudden downward thrust that acts on the piston (3), providing a uniform acceleration movement.
Cuando el área (A) del pistón (3) alcanza la posición (B) de la válvula de carrete moduladora (4) antes de lo debido (con respecto a la posición de impacto en la herramienta, que ha cerrado previamente el circuito -13-, -13a-), elimina el "meato" dinámico (A)/(B) y permite que el aceite activo a alta presión presurice completamente la válvula de carrete moduladora (4) que presenta un volumen (9) a baja presión. El volumen a baja presión (9) de la válvula de corredera moduladora (4), multiplicado por la diferencia entre la presión establecida en el acumulador (2) y la de la descarga, preexistente en el volumen (9), determina una fuerza proporcional a la presión dinámica generada en el volumen (16). Esta fuerza provoca que el modulador cierre en dirección ascendente el orificio de entrada del aceite a alta presión (19) en la dirección del control del volumen de elevación (14) del modulador.When the area (A) of the piston (3) reaches the position (B) of the modulating spool valve (4) before due (with respect to the position of impact on the tool, which has previously closed the circuit -13-, -13a-), eliminates the Dynamic "meatus" (A) / (B) and allows the active oil to high pressure fully pressurize the modulating spool valve (4) which presents a volume (9) at low pressure. Volume down pressure (9) of the modulating slide valve (4), multiplied by the difference between the pressure set in the accumulator (2) and that of the download, preexisting in volume (9), determines a force proportional to the dynamic pressure generated in the volume (16). This force causes the modulator to close in the direction ascending the high pressure oil inlet hole (19) in the direction of the lift volume control (14) of the modulator
La válvula de corredera moduladora (4) transforma la energía cinética introduciendo a alta velocidad el volumen de control de elevación (14) del modulador, creando un "meato" dinámico (E), (F) que ejerce presión sobre el volumen de control (14) del modulador y, mediante la apertura parcial de los orificios (11) del volumen de empuje, obliga al aceite (atrapado en el volumen -14-) a fluir a través de los orificios (15), con características de regulación de tipo exponencial.The modulating slide valve (4) transforms the kinetic energy introducing at high speed the volume of elevation control (14) of the modulator, creating a "meatus" dynamic (E), (F) that puts pressure on the control volume (14) of the modulator and, by partially opening the holes (11) of the thrust volume, forces the oil (trapped in the volume -14-) to flow through the holes (15), with Exponential type regulation characteristics.
Si la presión dinámica en el volumen (16) es muy alta, estando el aceite del volumen (14) completamente descargado, la válvula de corredera moduladora (4) se detendrá en el punto muerto superior. Por el contrario, si la presión dinámica generada es muy baja, la válvula de corredera moduladora (4) terminará su carrera cuando se introduzca en el volumen (14) y comience a presurizarlo. De la misma manera, cuando la válvula de corredera moduladora (4) tenga una carga mayor, abrirá una fracción mayor del orificio de control (11) del volumen de empuje, provocando una menor resistencia hidráulica a la descarga; el pistón (3) se acelerará gracias al menor diferencial de presión en la descarga del aceite desenergizado a través de los orificios inferiores (11) del volumen de empuje. Por tanto, al reducirse el tiempo de descarga, la presión en el acumulador (2) tenderá a disminuir.If the dynamic pressure in the volume (16) is very high, with the oil volume (14) completely discharged, the modulating slide valve (4) will stop at the point dead superior. On the contrary, if the dynamic pressure generated it is very low, the modulating slide valve (4) will end its run when you enter the volume (14) and start pressurize it. In the same way, when the slide valve modulator (4) has a greater load, will open a larger fraction of the control hole (11) of the thrust volume, causing a smaller hydraulic discharge resistance; the piston (3) will accelerate thanks to the lower pressure differential in the oil discharge de-energized through the lower holes (11) of the volume of thrust. Therefore, when the discharge time is reduced, the pressure in the accumulator (2) it will tend to decrease.
El pistón (3) impacta con la herramienta (5) y asciende a una velocidad que es función de la diferencia entre el empuje ascendente y el de la presión de descarga existente en la cámara (16), multiplicada por el área de empuje del pistón (3). Durante la carrera ascendente, el pistón entra en la válvula de corredera moduladora (4) en su punto muerto superior variable, presurizando su parte superior en el volumen (14). La parte inferior del pistón está conectada con el circuito abierto de descarga (12), (13), (13a), desciende abriendo los orificios (19) y restableciendo el ciclo de funcionamiento. Esto permite mantener constantemente los valores medios de la presión de funcionamiento preestablecida.The piston (3) hits with the tool (5) and amounts to a speed that is a function of the difference between the upward thrust and that of the discharge pressure existing in the chamber (16), multiplied by the area of thrust of the piston (3). During the upward stroke, the piston enters the valve modulating slider (4) in its variable top dead center, pressurizing its upper part in volume (14). The bottom of the piston is connected to the open discharge circuit (12), (13), (13a), descend by opening the holes (19) and resetting the operating cycle This allows to keep constantly the average values of the preset operating pressure.
Resulta extremadamente importante el grado de exactitud en la definición de la geometría del paso fluidodinámico para optimizar el ajuste fino y los tiempos de la válvula de corredera moduladora (4). El objetivo consiste en no tener áreas con diferentes velocidades: las variaciones consiguientes de presión pueden influir en la constante de tiempo del sistema de modulación. Por consiguiente, debe optimizarse la ruta que debe recorrer el aceite a través del orificio de corona y el volumen de empuje (16) definido.The degree of accuracy in defining the geometry of the dynamic fluid passage to optimize the fine adjustment and valve times of Sliding modulator (4). The goal is to have no areas with different speeds: consequent pressure variations they can influence the time constant of the modulation system. Therefore, the route to be traveled must be optimized. oil through the crown hole and the thrust volume (16) definite.
El cabezal del pistón (3) en forma de cono invertido forma un paso de entrada con la curva interior y la base cónica de la válvula de corredera moduladora (4) (figura 4). El objetivo de esta especial geometría consiste en transformar en tiempo real la energía cinética del fluido en una energía de presión instantánea que mueve de manera instantánea la válvula de corredera moduladora (4). Tras ello, el fluido pasa a través de los orificios de control (11) del volumen, modulando la posición de parada del modulador. Estos orificios (11) pueden presentar diferentes formas, tal y como se describe en la figura 5: sección circular, rectangular o trapezoidal según la ley a usar.The cone-shaped piston head (3) inverted forms an entry step with the inner curve and the base Conical of the modulating slide valve (4) (figure 4). He objective of this special geometry is to transform into real time the kinetic energy of the fluid in a pressure energy snapshot that instantly moves the slide valve modulator (4). After that, the fluid passes through the holes control (11) of the volume, modulating the stop position of the modulator These holes (11) can have different shapes, as described in figure 5: circular, rectangular section or trapezoidal according to the law to use.
De manera similar, los orificios de descarga (15) (figura 6) que definen la posición variable del punto muerto superior de la válvula de corredera moduladora (4) presentan diferentes formas. En términos generales, dichos orificios poseen una característica de regulación de tipo exponencial como función de la elevación. Para carreras cortas, pueden utilizarse regulaciones (ajustes) lineales con una considerable simplificación del diseño y una menor exactitud de la posición de control del punto muerto superior del moduladorSimilarly, the discharge holes (15) (figure 6) that define the variable position of the neutral upper modulator slide valve (4) present different ways. In general terms, these holes have a characteristic of exponential regulation as a function of The elevation. For short races, regulations may be used linear (adjustments) with considerable design simplification and less accuracy of the neutral control position top modulator
La máquina de percusión según otra realización ventajosa se caracteriza por que posee un amortiguador hidráulico (10) que protege de esfuerzos mecánicos a la válvula de corredera moduladora (4). Ello impide los golpes accidentales de la válvula de corredera moduladora (4). Una vez que la válvula de corredera moduladora (4) ha ascendido hasta su posición superior, el volumen (10), formado entre el punto muerto superior máximo del modulador (4) y los "meatos" (C) y (G), permite la transformación de la energía de inercia del modulador en energía térmica.The percussion machine according to another embodiment advantageous is characterized by having a hydraulic shock absorber (10) that protects the slide valve from mechanical stress modulator (4). This prevents accidental knocking of the valve Sliding modulator (4). Once the slide valve modulator (4) has risen to its upper position, the volume (10), formed between the maximum top dead center of the modulator (4) and the "meatos" (C) and (G), allows the transformation of the inertia energy of the modulator in thermal energy.
La máquina de percusión, según otra realización, se caracteriza por que posee un sistema de protección interna (figura 7) para mantener el nivel de la presión interna de funcionamiento y, como consecuencia, de la energía de impacto del pistón contra la herramienta, dentro del nivel de esfuerzo mecánico previsto en la fase de diseño.The percussion machine, according to another embodiment, It is characterized by having an internal protection system (figure 7) to maintain the internal pressure level of operation and, as a consequence, of the impact energy of the piston against the tool, within the mechanical stress level planned in the design phase.
Este sistema de protección interno se activará en el caso de un funcionamiento anómalo del circuito hidráulico que suponga problemas de flujo excesivo o fluctuaciones inesperadas.This internal protection system will be activated in the case of an abnormal operation of the hydraulic circuit that involve excessive flow problems or unexpected fluctuations.
Tal y como se ha descrito anteriormente, la ley de regulación de los orificios de control del volumen (14) hacia el volumen (16) posee una característica de regulación de tipo exponencial; por tanto, la constante de tiempo deberá reducirse de tal manera que la válvula de corredera moduladora (4) consiga la máxima elevación en el mínimo tiempo posible, favoreciendo una condición de funcionamiento en el desplazamiento máximo (máximo consumo de aceite del proceso). Por este motivo, el volumen de control de elevación (14) de la válvula de corredera moduladora se ha dotado de un segundo circuito con regulaciones del tipo ABIERTO-CERRADO que pueden funcionar en este caso extremo. Este segundo circuito posee una sencilla DERIVACIÓN conectada directamente al acumulador y a una válvula de retención (22) que posee la función de prioridad tal y como se ha descrito anteriormente y que se muestra en la figura 7. Finalmente, deben destacarse dos aspectos importantes para el correcto dimensionamiento de la invención: el primero consiste en que la eficiencia del impacto aumenta conforme aumenta la velocidad de impacto, y el segundo consiste en que la velocidad del impacto, siendo la aceleración constante en el pistón, tiende a aumentar conforme aumenta la carrera del pistón. También es conocido que la energía del impacto es proporcional al cuadrado de la velocidad de impacto; por tanto, en la fase de diseño, a fin de tener en su debida consideración lo que aquí se ha mostrado, los valores de la carrera del pistón deben mantenerse dentro de determinados criterios preestablecidos.As described above, the law for adjusting the volume control holes (14) towards the Volume (16) has a type regulation feature exponential; therefore, the time constant must be reduced from such that the modulating slide valve (4) achieves the maximum elevation in the minimum possible time, favoring a operating condition at maximum displacement (maximum process oil consumption). For this reason, the volume of lift control (14) of the modulating slide valve is has provided a second circuit with regulations of the type OPEN-CLOSED that can work in this case extreme. This second circuit has a simple DERIVATION connected directly to the accumulator and to a check valve (22) that has the priority function as described above and shown in figure 7. Finally, they should stand out two important aspects for the right sizing of the invention: the first is that the impact efficiency increases as the speed of impact, and the second is that the speed of impact, being the constant acceleration in the piston, it tends to increase as the piston stroke increases. It is also known that the impact energy is proportional to the square of the velocity of impact; therefore, in the design phase, in order to have in your due consideration what has been shown here, the values of the piston stroke must be maintained within certain criteria Preset
La consecuencia de esto es que el diámetro de empuje activo del pistón (DV16) sobre el que actúa directamente la alta presión debe reducirse proporcionalmente.The consequence of this is that the diameter of active piston thrust (DV16) on which the High pressure should be reduced proportionally.
La máquina de percusión puede ser modificada según diferentes modelos o tamaños, aunque manteniendo el mismo principio de funcionamiento.The percussion machine can be modified according to different models or sizes, while maintaining the same operating principle.
Las figuras 8 y 9 muestran dos variaciones de la geometría del pistón (3) en las que se reduce el diámetro de empuje activo.Figures 8 and 9 show two variations of the piston geometry (3) in which the thrust diameter is reduced active.
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