FI115759B - Iskuja synnyttävä laite - Google Patents

Description

1 115759

ISKUJA SYNNYTTÄVÄ LAITE

Keksintö kohdistuu iskuja synnyttävään laitteeseen, joka käsittää rungon, josta laite on kiinnitettävissä esim. työkoneeseen, runkoon liitetyn iskuja välittävän kappaleen, joka ottaa vas-5 taan liikkuvan ja iskevän massan iskut ja välittää iskut maahan iskettävälle tai maasta ylös vedettävälle paalulle tai vastaavalle tai työkalulle ja jossa laitteessa kappaleen ja paalun tai työkalun välille on sovitettu kiinnipitolaite, jolla tartutaan paaluun tai työkaluun.

Ennestään tunnetaan mm.US patenttijulkaisusta 5,765,651 putkea maahan iskevä sekä myös to ylösvetävä laite, joka käsittää massan, jolle annetaan iskuliike ylös ja alaspäin höyryn tai pai-neveden avulla. Iskettävä putki on sijoitettu massan keskiaukosta läpi kulkevaksi. Massan yhteyteen kuuluu sylinterit tai vastaavat paluu- ja iskuliikkeiden aikaansaamiseksi massalle kumpaankin suuntaan. Massaan järjestetyt iskupinnat kohtaavat rengasmaiset vastaosat, jotka on kiilattu pysymään putken ympärillä, jolloin massan isku välittyy putkeen.

15 US 5,765,651 ratkaisun haittana on laitteen vähäinen teho, iskupintojen pienuus ja kunnollisen massan ohjauksen puuttuminen, jos putkesta on tartuttu päästä siten, että putki ei olemas-san sisällä ohjaamassa massan liikettä. Liikesylinterijärjestely symmetrisine liikkeineen molempiin suuntiin antaa massalle melko hitaan vauhdin, koska sylintereihin on johdettava 20 venttiileiden kautta vettä tai höyryä koko liikkeen ajan. Täten paineellisen höyryn käyttökään ei tee liikettä nopeaksi, sillä höyryä on johdettava venttiilin kautta sylinteriin, jossa paine on * , · ensi vaiheessa alhainen johtuen edellisestä liikesuunnasta. Myös laitteen värähtely symmet- * t * v · risestä massan edestakaisesta liikkeestä johtuen on voimakasta. Paluuliikkeen nopeus on yhtä * t ’...' suuri kuin iskusuunnan liike. Paluuliike pitää pysäyttää ilman iskua, joten siitä aiheutuu lait- ‘: 25 teeseen hankalaa värähtelyä. Jos paluuliikettä vielä hidastetaan venttiilien avulla, jää isku- ’ · · · ‘ taajuus vaatimattomaksi.

I | * » » ;; · Edellä esitettyjen haittojen eliminoimiseksi on kehitetty uusi liikutettavaa massaa hyväksi- * ♦ 1; ‘ käyttävä iskulaite, joka soveltuu paalujen maahan iskemiseen, poisvetämiseen ja myös työ- ; \ ’ 30 kalujen, kuten rikotusvasaran, kiinnittäminen siihen on mahdollista sekä mainituilla työka- ‘* luilla työskentely. Laite on iskutaajuudeltaan nopea sekä sen iskuenergia on säädettävissä.

'; ·1 i Keksinnön mukaiselle iskulaitteelle on tunnusmerkillistä, että laitteeseen kuuluu massaa : : liikuttavat liikesylinterit, joiden avulla massan paluuliike on toteutettavissa johtamalla neste- paine vaikuttamaan mainittujen sylinterien mäntään sylinterien ensiöpuolella ja joiden sylin- 2 115759 terien avulla massan iskuliike on toteutettavissa puristamalla mainittujen sylinterien toisio-puolella olevaa kaasua ensiöpuolelle johdetun nestepaineen avulla haluttuun paineeseen, jolloin iskuliike on aikaansaatavissa purkamalla nestepaine sylinterien ensiöpuolelta ja massan iskuenergia on säädettävissä massan paluuliikkeen pituuden tai siitä sylinterin ensiö- tai toi-5 siopuolelle aiheutuvan paineennousun avulla, i t

Keksinnön mukaisen iskulaitteen etuna on, että iskuenergia on helposti säädettävissä haluttuun arvoon. Säätö voidaan tehdä kauko-ohjatustikin. Massan kiihdytys tapahtuu optimaalisesti. Iskuliikkeen aiheuttavaan sylinteriin ei johdeta väliainetta lainkaan, joten sylinterin 10 liikkeestä tulee nopea, kun sylinterissä tapahtuu vain korkeapaineisen kaasun paisuminen iskuliikkeen aikana. Laitteen haitalliset värähtelyt saadaan pieneksi, kun paluuliikkeen aikana sylinterin mäntää pakotetaan ensiöpuolen nestepaineen voimalla puristamaan toisiopuolen kaasutilaa pienemmäksi ja nostamaan sen painetta. Puristuksen loppuvaiheessa männän liikettä voidaan helposti hidastaa venttiiliohjauksella eikä pelkästään paluuliikkeen loppuvai-15 heeseen tuleva tästä aiheutuva hidastus juurikaan pidennä paluuliikkeeseen käytettyä aikaa. Tartuntaelimiin on helposti kiinnitettävissä paalujen sijasta myös erilaisia iskeviä työkaluja.

Seuravassa keksintöä selostetaan tarkemmin oheisiin piirustuskuvioihin viittaamalla, joissa

Kuvio 1 esittää laitetta leikattuna sivulta iskemässä paalua maahan.

20 Kuvio 2 esittää laitetta leikattuna sivulta iskemässä paalua ylös maasta.

, ·. Kuvio 3 esittää paineen nousua sylinterin toisiopuolella männän liikkeen funktiona.

> » ; ·. Kuvio 4 esittää männän sisällä olevaa liikkuvaa toisiomassaa.

* » · t · ; Kuviossa 1 on kaivinkoneen puomiston päähän kiinnitetty iskulaite, joka sovitus on tehty is- ;'"; 25 kulaitteeseen kuuluvien kiinnitysvälineiden 12 avulla. Iskulaitteesen kuuluu runko 1 ja sen sisään on vaimennus/joustoelinten 3 välityksellä sovitettu iskukoneisto. Iskukoneistoon kuu-i luu massa 2 ja sitä liikuttavat sylinterit 8. Sylinterien toiset päät on kiinnitetty runkoa 1 yh- : : distävään palkkiin 21 ja toiset päät massaan 2. Massan 2 toisessa päässä on iskupinta 18, jo- : v. ka iskee vastinkappaleen 5 iskupintaan 19. Vastinkappaleeseen 5 kuuluu sinänsä tunnettu kii- . ' . 30 laperiaatteella toimiva tartuntalaite 6, joka kiristyy paalun 7 ympärille. Tartuntalaite 6 on | . esim. hydraulisylinterijäijestelyllä avattavissa ja kiristettävissä, jolloin otteen vaihto paalussa, • t irrotukset ja kiinnitykset voivat tapahtua helposti ohjaamosta käsin.

Massan 2 edestakaisen liikkeen ohjaamiseksi on osien 21 ja 5 välille sijoitettu ohjausputki 9.

3 115759

Sylinterien ensiöpuolelle 20 johdetaan paineneste linjaa 14 pitkin massan nostamiseksi ylös iskun jälkeen. Sylinterien toisiopuolella on kaasutäytös, jota vastaan paineneste silloin työntää mäntää 16. Kaasutäytös on esim. typpeä ja se puristuu korkeaan paineeseen riippuen matkas-5 ta s, jonka mäntä 16 kulkee. Ohjausyksikön 17 avulla on esim. voitu etukäteen määrittää, mihin paineeseen rajoitetaan ensiöpuolen paine massan paluuliikkeen aikana, jolloin tietty paine muodostuu sylinterien toisiopuolellekin. Paine voidaan mitata toisiopuoleltakin ja välittää tieto ohjausyksikölle 17. Venttiilisovitelmasta 13 johdetaan paineneste linjaa 14 pitkin ensiöpuolelle 20. Ohjausyksikkö 17 ohjaa linjaan 14 sijoitettua vaihtoventtiiliä 13 avautu-10 maan ja massa lähtee alaspäin iskuun. Kaukosäädöllä ohjausyksikön 17 kautta säädetään tässä tapauksessa iskun pituutta linjan 14 paineensäädön tai toisiopuolelta mitatun paineen avulla.

Sylinterin 8 männänvarren kiinnityskohdassa on esim. kestomagneetti 11 ja rungon 1 sisäpuo-15 lella lähestymisanturi 10, jolloin näiden muodostaman sijainnintunnistuksen avulla on massan paluuliikkeen asema tunnistettavissa. Asematieto viedään ohjausyksikölle 17. Ohjausyksikön 17 avulla on valittavissa, miten pitkälle (matka s) massa 2 palautetaan iskua varten. Iskuja synnyttävä paine sylinterin 8 toisiopuolelle määräytyy paluumatkan s pituuden perusteella. Kuvion 3 mukaisesti paine P toisiopuolella kasvaa matkan s pidetessä. Esitäyttöpaine (esim. typpi) toisiopuolella on Pe. Haluttu iskuenergia saadaan määrittämällä miten pitkälle massa 2 palautetaan linjaa 14 pitkin johdettavan painenesteen avulla. Tai kääntäen, mihin i.. painearvoon annetaan ensiöpuolelle 20 syötettävän painenesteen paineen kohota ennenkuin massan paluuliike pysäytetään. Iskun aikaansaamiseksi avataan ensiöpuolelta 20 painenes-. · · · * teelle poistumistie, jolloin toisiopuolen kaasunpaine työntää äkillisesti mäntää 16 ja silloin myös männänvarren ulos massan 2 liikkuessa saman matkan. Iskuenergia E on S

E = _5~ A /(s) ds jossa Aon männän poikkipinta-ala. (ensiöpuolen vastustavaa . 0 painetta ei kaavassa ole huomioitu) :.: : Kun tiedetään esipaine Pe, voidaan haluttu iskunergia saada aikaan, laskemalla kaavasta ku- ’ ·. - ‘ vion 3 funktiota käyttäen, millä matkan S arvolla se toteutuu ja säädetään paluumatkaksi S.

....: Ohjauskeskuksen 17 avulla havaitaan ja käsitellään massan 2 asemaa anturien 10, 11 avulla sekä paineanturin avulla linjassa 14 olevaa painetta, joka on ensiöpuolelle 20 syötettävä paineja vastaa myös toisiopuolen painetta, kun ei ole iskuliike kyseessä. Linjasta 14 voidaan 4 115759 tarkastaa myös vallitseva esipaine toisiopuolella.

Yksinkertaisin iskunpituuden s (= iskuenergian) säätö tapahtuu siirtämällä anturia 10 rungon 5 pinnalla 1. Kun magneetti 11 tulee kohdalle, vaihtaa venttiili sovitelmassa 13 suuntaa. On kuitenkin edullisempaa käyttää asemantunnistusjäijestelyä, jossa antureita ei siirretä. Tällöin valitaan anturi- ja havainnointijärjestely sellaiseksi, että anturin 10 avulla on ilmaistavissa yksikölle 17 osan 11 etäisyydet anturiin 10 nähden koko kyseeseen tulevalla liikematkalla. Voidaan käyttää induktioantureita, lähestymisantureita tai muita sinsänsä tunnettuja asemaa 10 ilmaisevia anturijäijestelyjä.

Vaihtoehtoisesti ensiöpuolen tai toisiopuolen nestepaine tunnistetaan ja kun aseteltu paine-arvo saavutetaan, antaa ohjausyksikkö 17 venttiilille 13 impulssin vaihtaa virtaussuunta iskua varten. Painearvo on sopivimmin aseteltavissa kauko-ohjatusti ohjaamosta, jolloin is-15 kuenergian suuruus on helppo valita kulloistakin tilannetta varten.

Kuviossa 2 on iskulaite kiinnitetty vaihtoehtoisella tavalla eli käännettynä 180°, esim. kaivinkoneen puomistoon, jolloin laitteella vedetään paaluja ylös maasta. Näin selvitään siis . . yhdellä tartuntakappaleella 5 ja tartuntaelinsovitelmalla 6. Kaivinkoneen puomin avulla on :·ϊ' mahdollista pitää paalussa yllä esijännitystä ylöspäin nostattamalla puomin avulla laitetta so-·;·. pivalla voimalla koko ajan ylöspäin. Vastaavasti näin pidetään yllä esijännitystä alaspäin . · · ·. paaluja maahan iskettäessä. Esijännitysvoima välittyy vaimennuskumien 3,4 kautta ja sen : suuruutta pitää rajoittaa kumien rikkoutumisen välttämiseksi.

5 Jos iskuja halutaan tehostaa, on massan 2 sisään järjestettävissä liikkuva massa 17 ja sille : ’ · | liiketila, joka on suurempi kuin massan 17 vaatima tilavuus. Massalla 17 on esim. matka d, '' “: jonka kuljettuaan se törmää tilansa päätyyn. Tämä törmäys tapahtuu pienellä murto-osase- ; , · # kunnin viiveellä massan 2 vastimeen 5 törmäämisen nähden. Kaksoisisku tehostaa massan « · * . · · ·. iskuvaikutusta. Massa 17 voi olla kiinteässä muodossa, nestettä tai raskasta granulaattia.

• I

.. i Kaksoisisku tapahtuu laitteen ollessa sekä iskemässä alaspäin että ylöspäin.

» · #

Kuvioissa 1 ja 2 sylinterit 8 ovat massan ulkopuolella, ne voivat olla myös lähempänä ohjaus-putkea 9 ja toisesta päästään kiinnitettynä massan 2 päätyyn. Tällöin laitteesta tulee halkaisi-jäftäätf selvästi pienempi, jos runko 1 on esim. putki. Rakennekorkeus tosin hieman kasvaa.

Claims (7)

1. 5 115759 I PATENTTIVAATIMUKSET !