FI116513B - Iskulaite - Google Patents

Description

116513 i

Iskulaite

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on iskulaite jännityspulssin muodostamiseksi työkaluun, jossa iskulaitteessa on runko, johon on kytkettävissä työkalu, ja 5 rungon ja työkalun välissä välityselin kuten välitysmäntä, jonka työkalun puoleiseen päähän työkalu on kosketuksessa joko suoraan tai välillisesti ainakin osan aikaa jännityspulssin muodostamisen aikana, välineet voiman aikaansaamiseksi rungon ja välityselimen välille niin, että voima pyrkii työntämään välityselintä työkaluun päin, sekä välityselimen suhteen työkalun puolella ole-10 va ensimmäinen painenestetila, jolloin välityselimessä on ensimmäisen pai-nenestetilan puolella työkaluun päin sijaitseva ensimmäinen painepinta, välineet paineisen painenesteen johtamiseksi vuorotellen mainittuun ensimmäiseen painenestetilaan ja sen jälkeen painenesteen päästämiseksi äkillisesti ! virtaamaan pois mainitusta ensimmäisestä painenestetilasta niin, että mainittu 15 voima rungon ja välityselimen välillä saa välityselimen kautta sen ollessa kosketuksessa työkaluun joko suoraan tai välillisesti aikaan työkalua sen pituussuunnassa kokoonpuristavan voiman ja sen vaikutuksesta työkaluun sen aksi-aaiisuuntaisen jännityspulssin, sekä painenesteen syöttökanava paineisen painenesteen syöttämiseksi iskulaitteeseen ja poistokanava painenesteen joh-20 tamiseksi pois iskulaitteesta.

': : Tunnetuissa iskulaitteissa iskut saadaan aikaan käyttämällä edestä- * kaisen liikkuvaa iskumäntää, jonka liike aikaansaadaan tyypillisesti hydrauli- sesti ja pneumaattisesti tai joissakin tapauksissa myös sähköisesti tai käyttäen voimalähteenä polttomoottoria. Jännityspulssi työkaluun syntyy, kun iskumäntä •' · ’: 25 iskee työkalun tai siihen kytketyn poraniskan päähän.

• ·

Iskulaitteen iskumekanismi voidaan myös toteuttaa käyttämällä erityistä jännityselementtiä iskupulssin aikaansaamiseksi. Tällainen jännitysele- . . mentti voi olla joko mekaaninen työkalun pituussuunnassa jännityksenalaiseksi • · · saatettava yksi- tai useampiosainen kappale tai johonkin tilaan paineenalai-30 seksi asetettava paineneste. Näissä ratkaisuissa jännityseiementti saatetaan jännityksen tai vastaavasti paineenalaiseksi samalla, kun niitä työnnetään suo-·.·'· raan tai välillisesti työkalun tai siihen kytketyn poraniskan päätä vasten. Jat- ./ kossa tässä patenttihakemuksessa ja patenttivaatimuksessa tarkoitetaan mää ritelmällä jännityseiementti sekä mekaanista että painenesteellä toteutettua ‘ · * ’ 35 ratkaisua. Vastaavasti määritelmällä jännityksen alainen tarkoitetaan sekä me kaanisen kappaleen saattamista mekaanisen jännityksen alaiseksi että paine- 116513 ! j j 2 nesteen saattamista paineen alaiseksi. Kun nämä vapautetaan äkillisesti jännityksestä tai vastaavasti paineen sallitaan äkillisesti laskea, syntyy tuloksena työkaluun siirtyvä ja sitä kautta työkalun läpi rikottavaan materiaaliin siirtyvä jännityspulssi. Jotta riittävän voimakas jännityspulssi saataisiin aikaan, on jän-5 nityselementin jännityksen tai paineen vapauttamisen tapahduttava nopeasti. Toisaalta jännityksen aikaansaaminen on tehtävä tavalla, mikä sallii suuret jännitykset ja korkeat paineet ilman, että mekaaninen kuluminen tai materiaalin kuormitus asettavat rajoja. Niinpä käytännössä jännityselementin jännitysvai-heen tai paineen nostaminen tapahtuu yksinkertaisimmin käyttäen paineväliai-10 netta tai paineväliainekäyttöisiä mäntä- ja venttiilirakenteita. Jotta riittävän suuri painenestevirtaus iskuvaiheessa tapahtuisi riittävällä nopeudella tarvittavan nopean paineenvapauttamisen aikaansaamiseksi, on iskutoimintaa ohjaavan ohjausventtiilin kyettävä ohjaamaan riittävän suuria nestevirtoja riittävän suurella taajuudella.

15 Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen iskulaite, millä jännityspulssin synnyttäminen jännityselementin avulla saadaan toteutetuksi tehokkaasti ja missä iskulaitteen iskutoiminnan ohjaaminen on yksinkertaista. Keksinnön mukaiselle iskulaitteelle on ominaista, että välineisiin paine-20 nesteen johtamiseksi ensimmäiseen painenestetilaan ja siitä pois kuuluu pyö-’ ”: rivästi asennettu ohjausventtiili, jossa on ohjauskanavia/aukkoja painenesteen ’ :· johtamiseksi jaksoittaisesti ensimmäisestä painenestetilasta poistokanavaan ’'. i ja että ohjausventtiilissä on useita keskenään rinnakkaisia ohjauskanavia/auk- ‘koja, jotka olennaisesti samanaikaisesti aukaisevat yhteyden ensimmäisen

t > I

;' ·': 25 painenestetilan ja painenesteen poistokanavan välillä.

• » .···. Keksinnön olennainen ajatus on, että iskulaitteessa painenesteen virtauksen ohjaamiseksi jännityselementin jännittämiseen käytettyyn paine-. . nestetilaan ja vastaavasti sieltä pois käytetään ohjausventtiilinä pyörivää vent- tiiliä, missä on ensimmäiset ohjauskanavat jännityselementtiä kuormittavan **;·’ 30 painenesteen paineen vapauttamiseksi purkautumaan niin, että energia siirtyy jännityselementistä työkaluun jännityspulssina. Keksinnön erään edullisen to-:*·: teutusmuodon olennainen ajatus on lisäksi, että ohjausventtiilissä on toiset ohjauskanavat painenesteen paineen kytkemiseksi jännityselementille vuorotellen paineen vapauttamisen kanssa. Keksinnön erään toisen edullisen toteu-’···* 35 tusmuodon olennainen ajatus on, että siinä on erilliset apuventtiilit, jotka oh jaavat painenesteen syöttöä jännityselementille ja vastaavasti painenesteen 116513 3 päästämistä purkautumaan jännityselementiltä, jolloin pyörivä venttiili on kytketty ohjaamaan apuventtiileille syötettävä ohjauspainetta. Vielä keksinnön erään kolmannen edullisen toteutusmuodon olennainen ajatus on, että pyörivän venttiilin tiivistämiseksi vuodoilta käytetään erillisiä paineväliaineen edulli-5 sesti painenesteen paineen avulla säädettäviä liukutiivisteitä, joihin muodostettujen kanavien kautta painenesteen virtaus venttiilin ohjauskanaville ja niiltä pois on johdettu. Vielä keksinnön erään neljännen edullisen toteutusmuodon olennainen ajatus on, että pyörivissä venttiileissä on useita rinnakkaisia oh-jauskanavia, jotka olennaisesti samanaikaisesti aukaisevat ja vastaavasti sullo kevät painenesteen virtauksen toiseen tai molempiin suuntiin.

Keksinnön etuna on, että pyörivän venttiilin pyörimisnopeutta säätämällä voidaan säätää iskutaajuutta. Käyttämällä sopivasti muotoiltuja ja sopivan suuruisia kanavia ohjausventtiilissä voidaan painenesteen syöttö- ja pur-kautumisnopeutta säätää. Karatyyppisiä apuventtiileitä käytettäessä saadaan 15 erityisesti purkautumisnopeus nostetuksi vielä suuremmaksi, jolloin syntyvän jännityspulssin nousunopeus ja suuruus kasvaa. Vielä keksinnön erään toteutusmuodon etuna on, että usein rinnakkaisten ohjauskanavien vuoksi saadaan nopeasti aukaistuksi suuri virtauspoikkipinta-ala, jolloin erityisesti jännityspulssin aikaansaamiseksi tarvittava nopea paineen lasku saadaan tehokkaasti to-20 teutetuksi. Vielä keksinnön erään edullisen toteutusmuodon etuna on, että käytettäessä paineväliaineelia säädettäviä liukutiivisteitä saadaan eliminoiduksi viskoosikitkaa ja pienennetyksi venttiilin ja rungon välistä kitkapintaa, jolloin • · . kuluminen saadaan vähäisemmäksi ja venttiilin tarvitseva käyttöteho on varsin ;**, pieni.

• 25 Kuvioiden lyhyt selostus • ‘, · Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa

Fig. 1a ja 1b esittävät kaavamaisesti leikattuna iskulaitetta, jossa ovat eräät pyörivällä ohjausventtiilillä varustetut keksinnön toteutusmuodot, : .·. Fig. 2 esittää kaavamaisesti erästä toteutusmuotoa ohjausventtiilin . · · . 30 pyörittämiseksi ja sen pyörimisnopeuden säätämiseksi, ’·[’ Fig. 3a ja 3b esittävät kaavamaisesti osittain sivusta katsottuna ja leikattuna erästä iskulaitetta, jossa ovat keksinnön mukaisesti eräät Fig. 1 ja ‘: : vastaavasti Fig. 1 b pyörivän ohjausventtiilin toteutusmuodot,

: *. t Fig. 4a - 4c esittävät kaavamaisesti Fig. 3a toteutusmuotoa linjaa B

. · ·, 35 - B pitkin leikattuna ja akselin suunnassa katsottuna sen eri toimintavaiheissa, 116513 4

Fig. 5a - 5c esittävät sivusta katsottuna ja leikattuna erästä toista keksinnön mukaista iskulaitetta sen eri toimintavaiheissa sekä tähän toteutus-muotoon liittyvää apuventtiiliä yksityiskohtaisemmin.

Fig. 6a - 6c esittävät kaavamaisesti eräitä keksinnön mukaiseen is-5 kulaitteeseen soveltuvia pyörivien venttiilien toteutusmuotoja sekä niiden tiivistystä iskulaitteen rungon suhteen.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Fig. 1a esittää kaavamaisesti leikattuna keksinnön mukaista iskulaitetta 1, jossa on runko 2, jonka sisällä on jännityselementti 3. Jännityselementti 10 sijaitsee työkalun 4 kanssa samanakselisesti niin, että jännityselementin 3 toinen pää tukeutuu iskutoiminnan aikana runkoon 2 ja vastaavasti vastakkaista päästään työkalun 4 tai siihen kiinnitetyn sinänsä tunnetun poraniskan päähän. Jännityselementin 3 ja siten myös työkalun 4 kanssa samanakselisesti sijaitsee pyörivästi asennettu ohjausventtiili 5, jota pyöritetään akselinsa ympä-15 ri sopivalla pyöritysmekanismilla tai käännetään pyörivästi edestakaisin. Eräs tällainen pyöritysmekanismi on esitetty kuvion Fig. 2 yhteydessä. Fig. 1 esittää edelleen iskulaitteen rungossa 2 olevan painenestetilan 6 ja painenestetilassa olevan männän 7, joiden avulla jännityselementtiä 3 jännitetään ja vastaavasti vapautetaan pyörivän venttiilin 5 avulla. Jännityselementin 3 jännittämistä var-20 ten johtaa pumpulta 8 painenesteen syöttökanava 9 venttiilin 5 ohjauskanavina toimivien ja esimerkinomaisesti venttiilin 5 läpi johtavien aukkojen 5a kohdalle, jolloin aukot 5a tulevat yksi kerrallaan painenesteen syöttökanavan 9 kohdalle • i * '·* ja sallivat painenesteen virrata painenestetilaan 6 työntäen siten mäntää 7 * · i kohti jännityselementtiä 3. Tämän seurauksena jännityselementti 3 puristuu ·'..,: 25 kokoon ja siihen varautuu energiaa. Vastaavasti pyörivän venttiilin 5 pyö-riessä j nuolen A osoittamalla tavalla eteenpäin tulevat aukkojen 5a kanssa vuorotellen : *' *: sijaitsevat, myös painenestekanavina toimivat ja esimerkinomaisesti venttiilin 5 läpi johtavat aukot 5b yksi kerrallaan painenesteen poistokanavan 10 kohdalle, : . jolloin paineneste pääsee virtaamaan nopeasti painenestetilasta 6 painenes- ,·'··] 30 tesäiliöön 11. Tämän seurauksena puolestaan jännityselementti 3 vapautuu • » jännityksestä ja jännitys siirtyy jännityspulssina työkaluun 4. Jännityselementti I I > 3 ja mäntä 7 on esitetty kuviossa erillisinä. Tällöin jännityselementti 3 voi olla "·"· joko nestettä tai kiinteää materiaalia. Jännityselementin 3 ollessa kiinteää ma teriaalia, se voi olla integroitu männän 7 kanssa yhteen, jolloin ne muodostavat

I t I

[ · · ·, 35 yhden kokonaisuuden.

5 116513

Fig. 1b esittää erästä toista keksinnön toteutusmuotoa kaavamaisesti ja osittain leikattuna. Tämä toteutusmuoto eroaa Fig.la mukaisesta siinä, että tässä toteutusmuodossa pumpulta 8 tuleva painenesteen syöttökanava 9 on kytketty suoraan yhteyteen painenestetilan 6 kanssa. Edelleen tässä toteu-5 tusmuodossa ohjausventtiilistä 5 puuttuvat aukot 5a, jotka Fig.la mukaisessa tapauksessa kytkisivät syöttökanavan 9 vuorotellen yhteyteen painenestetilan 6 kanssa ja sulkivat vastaavasti yhteyden. Niinpä tässä toteutusmuodossa ohjataan pelkästään painenesteen paineen vapauttamista painenestetilasta 6 sopivin välein halutun jännityspulssin aikaansaamiseksi työkaluun 4. Muilta 10 osin sekä rakenteellisesti että toimivasti voivat Fig. 1a ja 1b mukaiset ratkaisut olla samanlaiset, eikä toimintaa näiltä osin ole tarpeen selittää uudelleen.

Fig. 2 esittää kaavamaisesti erästä pyöritysmekanismia, jolla pyörivää ohjausventtiiliä 5 voidaan pyörittää. Tässä toteutusmuodossa on ohjaus-venttiilissä 5 hammastus 5c ja runkoon 2 on muodostettu tilat hammastuksen 15 5c kanssa samanlaisella hammastuksella varustetulle ja sen kanssa kosketuksessa olevalle hammaspyörälle 12. Hammaspyörä 12 on asennettu rungon 2 suhteen pyörivästi, jolloin se hammastuksensa 12a vuoksi pyörii ohjausventtii-lin 5 kanssa samanaikaisesti, mutta vastakkaiseen suuntaan. Hammaspyörän 12 toiselle puolelle on kytketty painenesteen syöttökanava 9 ja toiselle puolelle 20 poistokanava 10. Syöttämällä painenestettä syöttökanavan 9 kautta muodostavat ohjausventtiili 5 ja hammaspyörä 12 hammaspyörämoottorin, jossa pai-neneste pystyy virtaamaan vain niiden hammastuksen kanssa niiden ympäri keskenään yhteensopivien hampaiden estäessä virtauksen niiden välistä. Niinpä hammaspyörä 12 ja ohjausventtiili 5 pyörivät niin, että niiden hammas-25 tuksen kytkeytymiskohta liikkuu kohti painenesteen syöttökanavaa 9 samalla, kun paineneste virtaa niiden ympäri poistuen poistokanavasta 10. Pyörimisno-j peuden säätämiseksi voidaan joko syöttö- tai poistokanavaan kytkeä kuristin tai virtauksensäädin, jollainen on kaavamaisesti esitetty tässä tapauksessa syöttökanavaan 9 kytkettynä. Säädin 13 voi olla joko säädettävä kuristin tai : ; 30 monimutkaisempi virtaussäädin, joka säätää painenesteen paineesta riippu- matta sen virtausmäärää ja siten tarkemmin ohjausventtiilin 5 pyörimisnopeut- • * ’ ta. Painenestepumpulta 8 voi lisäksi johtaa toinen painenesteen syöttökanava :...: 9a jollekin muulle toimilaitteelle sen käyttämiseksi. Ohjausventtiilin 5 pyörittä- miseen voidaan käyttää yhden hammaspyörän lisäksi useampia hammaspyö- 35 riä, kunhan kunkin hammaspyörän 12 ja ohjausventtiilin 5 muodostaman . · · ·, hammaspyörämoottorin molemmille puolille on kytketty painenesteen syöttö- ja * » a a a 116513 6 poistokanavat. Fig. 2 esittää katkoviivalla esitettynä numerolla 12 merkittynä periaatteellisesti hammaspyörää, joka on sijoitettu ohjausventtiilin 5 sisäpuolelle. Ohjausventtiilin 5 pyörittämiseen on tietenkin mahdollista käyttää myös erillistä pyöritysmoottoria tai muuta sopivaa pyöritysmekanismia, kuten sähkö- tai 5 paineilmamoottoria.

Fig. 3a esittää osittain sivusta katsottuna ja leikattuna erästä isku-laitteen yksityiskohtaa, jossa on keksinnön mukaisesti eräs pyörivän ohjaus-venttiilin toteutusmuoto. Tämän toteutusmuodon toiminta vastaa Fig. 1a kaavamaisesti esittämän iskulaitteen toimintaa. Ohjausventtiili 5 pyörii nuolen A 10 osoittamaan suuntaan ja siihen johtavat painenestekanavat 9 ja 10. Painenes-tekanavat päättyvät syöttö- ja poistokammioihin 14a ja 14b, joita on esitetty esimerkinomaisesti kaksi kumpaakin eli yksi ohjausventtiilin kummallakin puolella. Käytännössä syöttö- ja poistokanavia on useita kappaleita, kuten syöttöjä poistoaukkoja ohjausventtiilissä. Ohjausventtiilissä 5 on sylinterimäisen run-15 gon läpi painenestekanavina toimivat syöttö- ja poistoaukot 5a ja 5b, jotka joh-! tavat ohjausventtiilin 5 sylinterimäisen rungon seinämän läpi ja sijaitsevat vent tiilin pyörimissuunnassa niin, että ne siirtyvät ajallisesti peräkkäin syöttö- ja vastaavasti poistokammioiden 14a ja 14b kohdalle. Näin saadaan vuorotellen syötetyksi painenestettä painenestetilaan 6 ja sieltä pois. Tätä on sinänsä ku-20 vattu Fig. 4 a - 4c yhteydessä.

Fig. 3b esittää osittain sivusta katsottuna ja leikattuna vielä erästä iskulaitteen yksityiskohtaa, jossa on keksinnön mukaisesti vielä eräs pyörivän 1 * ^ ohjausventtiilin toteutusmuoto. Tämän toiminta vastaa Fig. 1b mukaisen kaa- vamaisesti esittävän iskulaitteen toimintaa, mutta erona Fig. 3a mukaiseen / 25 ratkaisuun on se, että painenesteen syöttökanava 9 on kytketty suoraan pai- » · ’··«* nenestetilaan 6, jolloin syöttökammiot 14a ja vastaavasti ohjausventtiilissä 5 » · | : V olevat syöttöaukot 5a puuttuvat. Edelleen esimerkinomaisesti on poistoaukko- •»> jen 5b ja poistokammioiden 14b koko aksiaalisuunnassa suurempi, mikä sinänsä ei kuitenkaan ole välttämätöntä.

: 30 Fig. 4a - 4c esittävät kaavamaisesti iskulaitetta, jossa on Fig. 3a esittämä ohjausventtiili sen kolmessa toimintavaiheessa. Fig. 4a osoittamassa tilanteessa ohjausventtiilin 5 pyöriessä tulee aukon 5a etureuna syöttökam-’···’ mion 14a kohdalle, jolloin paineista painenestettä alkaa virrata paineneste- : pumpulta 8 syöttökanavan 9 kautta siinä olevan nuolen esittämänä syöttö- 35 kammion 14a ja aukon 5a läpi painenestetilaan 6. Sama tapahtuu tietenkin ; · ‘ ’. vastakkaisella puolella, jossa Fig. 4a, ylempi aukko 5a on vastaavassa asen- 7 116513 nossa iskulaitteen rungon 2 vasemmalla puolella olevan syöttökammion 14a suhteen. Samanaikaisesti aukot 5b eivät ole poistokammioiden 14b kohdalla, joten paineneste ei pääse purkautumaan pois painenestetilasta 6. Näin oh-jausventtiili 5 kytkee Fig. 4a esittämällä tavalla painenesteen syöttökanavan 5 niin, että paineinen paineneste pääsee vaikuttamaan mäntään 7 ja sen kautta jännityselementtiin 3 ja saattamaan sen jännityksen tai paineen alaiseksi. Oh-jausventtiilin 5 pyöriessä edelleen kääntyvät aukot 5a ja 5b vastaavasti, jolloin Fig. 4b esittämässä tapauksessa ollaan jännityselementin jännitysvaiheen lopulla, jolloin aukkojen 5a takareunat saapuvat syöttökammioiden 14a kohdalle 10 ja venttiilin pyörimisen jatkuessa vähitellen sulkevat yhteyden painenesteen syöttökanavasta 9 kammion 14a ja aukon 5a läpi painenestetilaan 6. Tässä tilanteessa edelleen on painenesteen poistuminen painenestetilasta 6 suljettu. Fig. 4c esittämässä tapauksessa ohjausventtiili 5 on pyöriessään edennyt tilanteeseen, jossa painenesteen syöttö painenestetilaan 6 on lakannut ja auk-15 kojen 5b pyörimissuunnassa etummainen reuna on juuri saapunut poistokammioiden 14b kohdalle. Koska aukot 5b ovat ohjausventtiilin 5 korkeussuunnassa merkittävästi korkeammat kuin aukot 5a, alkaa paineneste purkautua painenestetilasta 6 poistokammion 14b ja poistokanavan 10 kautta varsin nopeasti, jolloin paine painenestetilassa 6 äkillisesti laskee. Tällöin jännitysele-20 mentti äkillisesti vapautuessaan saa aikaan aiemmin kuvatulla tavalla jännitys-pulssin työkalun läpi. Fig. 3a esittää tilannetta, jossa näkyy vain yksi syöttö- ja ; * · · poistoaukko 5a ja 5b, mutta niitä voi olla pyörivän ohjausventtiilin 5 ympäri . useita peräkkäisiä riippuen sekä tarvittavasta painenesteen virtausmäärästä : että virtausnopeudesta, kuten on kaavamaisesti esitetty Fig. 1 ja Fig. 4a - 4c ' 25 yhteydessä. Mitä nopeammin ohjausventtiiliä 5 pyöritetään, sitä suurempi jän- ; nityspulssien taajuus eli ns. iskutaajuus työkalun läpi saadaan aikaan. Vaikka

Fig. 3a esittääkin olennaisesti suorakaiteen muotoisia syöttö-ja poistoaukkoja, ' voi niiden muoto olla mikä tahansa sinänsä tunnettu.

Fig. 4 a - 4c esittämä toiminnallinen kuvaus soveltuu sellaisenaan : 30 myös Fig. 3b mukaisen toteutusmuodon toimintaan painenesteen paineen va- pauttamiseen liittyvältä osalta. Painenesteen paineen syötön osalta toiminta on ,···, sellainen, että painenestetilaan 6 syötetään koko ajan painenestettä pumpulta • · .‘[‘j 8, jolloin ohjausventtiilin 5 ollessa asennossa, jossa yhteys poistoaukkojen 5b • · kautta poistokanavaan 10 on suljettu, paine painenestetilassa 6 nousee, saa-: *** 35 den aikaan jännityselementin jännittymisen. Poistoaukkojen 5b aukaistessa seuraavassa vaiheessa painenesteelle purkautumistien poistokanavaan 10, j 116513 ! i 8 tapahtuu virtaus painenesteen syöttökanavan 9 poikkipinta-alaan nähden olennaisesti suuremmalla kanavien poikkipinta-alalla. Poikkipinta-alojen erosta johtuen uutta paineista painenestettä painenestetilaan 6 pääsee virtaamaan merkittävästi hitaammin kuin mitä sitä sieltä poistuu, jolloin paine äkillisesti 5 painenestetilassa 6 laskee ja aiemmin kuvattua vastaavalla tavalla jännitys-pulssi syntyy työkaluun. Yhteyden painenestetilasta 6 poistokanavan 10 jälleen katketessa jännittyy jännityselementti 3 jälleen ja työvaiheet toistuvat peräkkäin edellä kuvatulla tavalla.

Fig. 5a - 5c esittävät erästä keksinnön toteutusmuotoa, jossa pyöri-10 vän ohjausventtiilin 5 lisäksi käytetään erillisiä karatyyppisiä apuventtiileitä 15, joiden toimintaa pyörivä ohjausventtiili 5 painenesteen virtauksen ohjaamisen lisäksi ohjaa. Fig. 5a kuvaa poikkileikkauksena tilannetta, jossa painenestettä syötetään iskulaitteeseen jännityselementin jännittämiseksi. Iskulaite ja siihen kuuluvat jännityselementti sekä työmäntä ovat periaatteellisesti samanlaiset ja 15 niiden toiminta on samanlaista kuin Fig. 3a ja 3b esittävät, vaikkakin ovat muodoltaan erilaiset. Edelleen runkoon 2 on asennettu yksi tai useampi, esimerkiksi Fig. 5a - 5b osoittamalla tavalla kaksi karatyyppistä, esimerkinomaisesti holkkimaista apuventtiiliä 15, joita tarkemmin suurennettuna esittää Fig. 5c. Käytännössä on edullista, että apuventtiileitä on yhtä monta kuin painenes-20 tetilaan 6 johtuvia aukkoja. Apuventtiileissä 15 on niiden läpi kulkeva kanava 15a ja kaksi painepintaa 15 b ja 15c. Apuventtiilin painepintaan 15c vaikuttaa aina ohjauskanavan 9c kautta painenesteen paine, joka voi olla esimerkiksi normaali painenesteen työpaine tai jokin muu ja se vaikuttaa apuventtiiliin 15 • ’ ‘; niin, että sen venttiili pyrkii siirtymään Fig. 5a osoittamasta tilanteesta alaspäin.

25 Apuventtiilin toiseen painepintaan 15b puolestaan vaikuttaa Fig. 5a osoitta- j; ·; * massa tilanteessa ohjauskanavan 17 ja kanavan 9b kautta normaali painenes- » » * teen paine, joka aiheuttaa apuventtiiliin 15 vastakkaissuuntaisen voiman, joka ' · · · ’ on suurempi kuin painepintaan 15c vaikuttavan paineen aikaansaama voima ja pitää siten apuventtiilin 15 Fig. 5a osoittamassa asemassa. Ohjausventtiilin 5 • » i.j j 30 syöttö- ja poistokanavat ovat tässä toteutusmuodossa pelkästään ohjausvent-tiilin 5 pinnassa olevia uramaisia ohjaus- ja painenestekanavia, eikä niiden läpi ,···, kulkevia aukkoja kuten Fig. 3a - 4c esittivät. Fig. 5a esittämässä tilanteessa ohjausventtiilille 5 johtava syöttökanava 9 on kytkeytynyt painenestekanavan 16, painenestekanavan 9a ja apuventtiilin 15 läpi johtavan kanavan 15a kautta • *· 35 kammioon 6, jolloin paineneste pääsee sitä kautta virtaamaan apuventtiilin 15 f 116513 9 läpi ja vaikuttamaan männän 7 kautta jännityselementtiin 3 ja aikaansaa jännityksen jännityselementtiin 3.

Fig. 5b esittämässä tilanteessa ohjausventtiili 5 on pyörinyt tilanteeseen, missä ohjauskanava 16 on siirtynyt pois painenestekanavan 9 kohdalta 5 ja näin ollen painenesteen syöttö kammioon 6 on lakannut. Edelleen ohjaus-kanava 17 on kääntynyt pois ja sen tilalle on kääntynyt ohjauskanava 18, joka kytkee apuventtiilin 15 painepinnan 15b yhteyteen poistokanavan 10 kanssa. Samalla on apumännän 15 painepintaan 15b vaikuttanut paine lakannut, jolloin apumäntä on siirtynyt Fig. 5b osoittamaan asentoon aukaisten samalla män-10 näitä 7 kammiosta 6 suoran yhteyden painenesteen poistokanavaan 10. Lisäksi kammiosta 6 on auennut yhteys apuventtiilin 15 läpi johtavan kanavan 15a, painenestekanavan 9a ja kanavan 19 kautta samanaikaisesti yhteys poistokanavaan 10. Niinpä paineneste pääsee kahta rinnakkaista kautta purkautumaan pois kammiosta 6 ja tämän seurauksena mäntä 7 erittäin nopeasti 15 vapautuu siihen vaikuttaneesta paineesta, ja jännityselementistä 3 syntyy nopea jännityspulssi työkalun 4 läpi. Tämän jälkeen ohjausventtiilin 5 pyöriessä edelleen palataan jälleen Fig. 5a osoittamaan tilanteeseen ja näin työkierto alkaa uudelleen.

Fig. 6a - 6c esittävät kaavamaisesti ja osittain leikattuina eräitä kek-20 sinnön mukaisten iskulaitteeseen soveltuvien pyörivien venttiileiden toteutus-muotoja tiivistysratkaisuineen.

Fig. 6a esittää kaavamaisesti pyörivän venttiilin toteutusmuodon, jossa ohjausventtiilissä 5 on sekä laippamainen osa 5' että holkkimainen osa 7; 5" siten, että kummankin läpi on muodostettu ohjausaukkoja 5a ja vastaavasti ;.. ’ 25 5b. Tässä toteutusmuodossa ovat painenesteen syöttökanavan 9 ja painenes- 7; tetilan 6 keskenään yhteyteen kytkevät aukot 5a sijoitettu ohjausventtiilin 5 : laippamaiselle osalle 5' ja vastaavasti painenestetilan 6 ja poistokanavan 10 toisiinsa yhdistävät poistoaukot 5b holkkimaiseen osaan 5". Periaatteessa aukot voitaisiin kytkeä päinvastoin, eli poistoaukot 5b laippamaiselle osalle 5' ·,! · 30 ja syöttöaukot 5a holkkimaiselle osalle 5". Iskulaitteen toiminnan kannalta kui- 7’: tenkin on edullista, että poistoaukot 5b ovat holkkimaisella osalla 5", jossa kehänopeus on suurin ja siten aukeamisnopeus sekä vastaavasti seurauksena jännityspulssin nousunopeus suurin. Fig. 6a esittää myös tiivisterakenteen ohjausventtiilin 5 ja rungon 2 välisten välysten tiivistämiseksi. Esimerkinomaisesti ; 35 tiivisterakenne on esitetty vain ohjausventtiilin 5 holkkimaisen osan 5” tiivistä- 10 116513 mänä, mutta vastaavalla tavalla voidaan laippamaisen osan 5' tiivistäminen toteuttaa soveltamaan 6b esitettyä ratkaisuperiaatetta.

Fig. 6a esittämässä ratkaisussa on tiiviste 20, joka sijaitsee tilassa 21 ja voi liikkua kyseisessä tilassa venttiilin 5 säteissuunnassa. Tiivisteeseen 5 20 vaikuttaa venttiiliin 5 nähden vastakkaisella puolella olevaan pintaan pai-nenesteen paine Ps siten, että tiiviste työntyy venttiiliin 5 päin halutulla voimalla. Tiivisteessä 20 on lisäksi kanava 20a, joka on kytketty tiivisteen 20 seinämän läpi johtavan aukon 20b kautta joko painenesteen poistokammiosta 14 b lähtevään poistokanavaan 10. Yhteys tiivisteessä 20 olevasta kanavasta 20a 10 voidaan kytkeä myös muulla tavoin, kuten esimerkiksi suoraan rungon 2 läpi, kuten katkoviiva 10'osoittaa. Säätämällä painetta Ps voidaan säätää tiivisteen 20 ja ohjausventtiilin 5 pintojen välistä välystä. Paineensäätö voidaan toteuttaa erillisellä ulkoisella säätöpaineella tai se voidaan kytkeä esimerkiksi riippuvaiseksi ohjausventtiilin 5 pyöritysmoottorin painetasosta, iskulaitteen syöttöpai-15 neesta jne., jolloin vuodoista johtuvat painevaihtelut painenestetiloissa 6 voivat säätää tiivistyskappaleen säätämisen ohjausventtiilin suhteen optimiväiykselle niin, että hyvin pieni painenesteen vuoto tiivisteen 20 ja ohjausventtiilin 5 välillä voi tapahtua. Tämä samalla hoitaa voitelun pintojen välillä.

Fig. 6b esittää vastaavasti laippamaista ohjausventtiiliä, jossa sekä 20 syöttö- että poistoaukot 5a ja 5b ovat sijoitetut laippamaisen osan läpi venttiilin 5 pyörimisakselin suunnassa. Tässä toteutusmuodossa ovat aukot 5a ja 5b . . : kehän suunnassa peräkkäin, kuten Fig. 6c esittää. Vaihtoehtoisesti voivat syöt- , tö- ja poistoaukot 5a ja 5 b olla sijoitetut laippamaisen venttiiliosan suhteen säteissuunnassa eri kohdille, jolloin edullisemmassa toteutusmuodossa pois-25 toaukot sijaitsevat säteen suunnassa lähempänä ulkokehää mahdollisimman ’;1: * nopean paineen vapauttamisen aikaansaamiseksi. Fig. 1 b vastaavassa toteu- I i < : tusmuodossa, jossa ohjataan pelkästään painenesteen paineen vapauttamista : eli päästetään painenestettä painenestetilasta 6 poistokanavaan 10, riittävät tietysti vain poistoaukot 5b, joiden koko ja sijainti on valittavissa vastaavasti · 30 sen mukaan. Fig. 6b esittää myös Fig. 6a toteutusmuotoa vastaavasti tiiviste- ratkaisut, jotka on sijoitettu venttiilin 5 poikkipinnalla tiivistämään aukot Fig. 6a _··’*, vastaavasti. Tässä toimivat myös samat periaatteet, eikä sitä sen vuoksi erik- seen ole tarpeen selittää. Tätä Fig. 6b esittämää tiivisteratkaisua voidaan vastaavasti soveltaa tiivistävän Fig. 6a mukaisen toteutusmuodon laippaosan 5' j 35 aukot yhdessä holkkimaisen osan 5” tiivistävän tiivisteratkaisun kanssa. Tiivis- tys voidaan myös toteuttaa siten, että tiivistyspaine on kytketty vaikuttamaan 11 116513 ! venttiilin 5 aksiaalisuunnassa, jolloin tiivisteet ovat kiinteästi tai jäykästi kytketyt runkoon tai venttiiliin tai ovat osa jommastakummasta.

Fig. 6c esittää Fig. 6b mukaisen toteutusmuodon venttiiliä 5 ja tiivisteitä 20 Fig. 6b suhteen alhaalta päin katsottuna. Fig. 6b puolestaan on leik-5 kaus Fig. 6c esittämän linjan C - C suunnassa, vaikkakaan Fig. 6c ei näytä kaikkia Fig. 6b leikkauksessa esitettyjä yksityiskohtia. Fig. 6c näyttää ohjaus-venttiilin 5, jossa on esitetty kehän suunnassa peräkkäin aukkoja 5a ja 5b pai-nenesteen ohjaamiseksi painenestetilaan ja sieltä pois. Edelleen Fig. 6c esittää kaksi tiivistettä 20, joilla havainnollistetaan tiivisteiden rakennetta. Kuten 10 Fig. 6c esittää, ovat tiivisteiden aukot edullisesti olennaisesti venttiilissä olevien aukkojen 5a ja 5b muotoiset, jotta mahdollisimman tehokas painenesteen virtaus saataisiin aikaan. Aukot 5a ja 5b on sijoitettu niin, että niiden välillä oh-jausventtiilin 5 kääntyessä tai pyöriessä ohjausventtiilin aukkojen välinen umpinainen kohta sulkee yhteyden aukkoihin, kunnes kanava seuraavan kerran 15 aukeaa päästäen painenesteen virtaamaan joko aiemmin mainittuun painenestetilaan 6 tai sieltä pois. Fig. 6 c esittää edelleen kaksisuuntaisella nuolella D, että ohjausventtiili 5 voi haluttaessa pyöriä myös edestakaisella liikkeellä, mikäli se konstruktiivisista syistä katsotaan edulliseksi. Vastaavalla tavalla myös muissa kuvioissa esitetyt venttiilit voivat haluttaessa toimia jatkuvan saman-20 suuntaisen pyörintäliikkeen sijasta edestakaisella pyörintäliikkeellä.

Keksintöä on edellä selitetty piirustuksien esittämän esimerkin mu- ....: kaisesti, eikä sitä ole millään tavoin rajoitettu siihen. Olennaista on, että tällai- , set jännityselementille varustetut iskulaitteen ohjaamiseen käytetään pyörivästi asennettua ohjausventtiiliä, jonka pyörimis- tai kääntymisnopeutta mahdolli-25 sesti voidaan säätää halutun iskutaajuuden aikaansaamiseksi.

• · • >

Claims (23)

116513 i 12 j

1. Iskulaite jännityspulssin muodostamiseksi työkaluun (4), jossa is-kulaitteessa on runko (2), johon on kytkettävissä työkalu (4), ja rungon (2) ja työkalun (4) välissä välityselin kuten välitysmäntä (7), jonka työkalun (4) puo- 5 teiseen päähän työkalu (4) on kosketuksessa joko suoraan tai välillisesti ainakin osan aikaa jännityspulssin muodostamisen aikana, välineet voiman aikaansaamiseksi rungon (2) ja välityselimen välille niin, että voima pyrkii työntämään välityselintä työkaluun (4) päin, sekä välityselimen suhteen työkalun (4) puolella oleva ensimmäinen painenestetila (6), jolloin välityselimessä on ensimmäi-10 sen painenestetilan (6) puolella työkaluun (4) päin sijaitseva ensimmäinen pai-nepinta, välineet paineisen painenesteen johtamiseksi vuorotellen mainittuun ensimmäiseen painenestetilaan (6) ja sen jälkeen painenesteen päästämiseksi äkillisesti virtaamaan pois mainitusta ensimmäisestä painenestetilasta (6) niin, että mainittu voima rungon (2) ja välityselimen välillä saa välityselimen kautta 15 sen ollessa kosketuksessa työkaluun (4) joko suoraan tai välillisesti aikaan työkalua (4) sen pituussuunnassa kokoonpuristavan voiman ja sen vaikutuksesta työkaluun sen aksiaalisuuntaisen jännityspulssin, sekä painenesteen syöttökanava (9) paineisen painenesteen syöttämiseksi iskulaitteeseen ja poistokanava (10) painenesteen johtamiseksi pois iskulaitteesta, tunnettu siitä, 20 että välineisiin painenesteen johtamiseksi ensimmäiseen painenestetilaan (6) . ja siitä pois kuuluu pyörivästi asennettu ohjausventtiili (5), jossa on ohjauska- navia/aukkoja (5b) painenesteen johtamiseksi jaksoittaisesti ensimmäisestä ·[ painenestetilasta (6) poistokanavaan (10) ja että ohjausventtiilissä (5) on usei- "· ta keskenään rinnakkaisia ohjauskanavia/aukkoja (5b), jotka olennaisesti sa- / 25 manaikaisesti aukaisevat yhteyden ensimmäisen painenestetilan (6) ja pai- : ,; nenesteen poistokanavan (10) välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että ohjausventtiilissä (5) on ohjauskanavia/aukkoja (5a) painenesteen johtamiseksi • jaksoittaisesti painenesteen syöttökanavasta (9) ensimmäiseen paineneste- • tl · . · * ·. 30 tilaan (6) ja että ohjausventtiilissä (5) on useita keskenään rinnakkaisia ohjaus- ’·’ kanavia/aukkoja (5a), jotka olennaisesti samanaikaisesti aukaisevat yhteyden I * ’ · · · ‘ ensimmäisen painenestetilan (6) ja painenesteen syöttökanavan (9) välillä niin, : että yhteys syöttökanavasta (9) painenestetilaan (6) ja painenestetilasta (6) 4 ; ‘ *,, poistokanavaan (10) on avoinna vuorotellen. . * . 35

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että välineisiin voiman aikaansaamiseksi rungon (2) ja välityselimen välille kuu- 116513 luu rungon (2) ja välityselimen välissä oleva jännityselementti (3) joka asetetaan jännityksen alaiseksi johtamalla paineista painenestettä mainittuun ensimmäiseen painenestetilaan (6).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen iskulaite, tunnettu 5 siitä, että välineisiin voiman aikaansaamiseksi rungon (2) ja välityselimen välille kuuluu rungon (2) ja välityselimen välissä painenestettä täynnä oleva toinen painenestetila (3'), joka rajoittuu rungon (2) suhteen työkalun (4) pituussuunnassa liikkuvasti asennettuun välityselimeen, kuten esimerkiksi välitysmäntään (7), jossa on toiseen painenestetilaan (6) päin sijaitseva toinen painepinta 10

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että toinen painenestetila (3’) on rungon (2) ja välitysmännän (7) väliin suljettu tila, joka saatetaan jännityksen alaiseksi syöttämällä paineista painenestettä mainittuun ensimmäiseen painenestetilaan (6) ja vapautetaan jännityksestä päästämällä paineneste äkillisesti virtaamaan pois mainitusta ensimmäisestä pai-15 nenestetilasta (6) niin, että painenesteeseen varastoitunut jännitysenergia purkautuu työkaluun (4) sen aksiaalisuuntaisena jännityspulssina.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että iskulaitteessa oleva toinen painenestetila (3’) on kytketty yhteyteen paineläh-teen kanssa niin, että paine toisessa painenestetilassa (3’) säilyy iskulaitteen 20 toiminnan aikana olennaisesti vakiona.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että .., : painelähde on painenestepumppu (8; 8’).

, 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tun- Γ . n e 11 u siitä, että ohjausventtiili (5) on asennettu jatkuvasti samaan suuntaan 25 pyöri västi.

· ’ 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen iskulaite, tunnettu : >' siitä, että ohjausventtiili (5) on asennettu jaksoittaisesti edestakaisin pyörivästi. > t I

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että pyörivää ohjausventtiiliä (5) pyöritetään paineväliainekäyttöi-30 sellä, edullisesti painenestekäyttöisellä moottorilla.

: ’'': 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että painenestekäyttöinen moottori on hammaspyörämoottori ja että hammas-'· ' pyörämoottorin muodostaa pyörivässä ohjausventtiilissä (5) oleva hammastus (5c) ja hammastuksen kanssa pyörivässä kosketuksessa oleva erillinen ham-35 maspyörä (12) sekä painenesteen syöttökanava ja vastaavasti poistokanava ; : niiden kosketuskohdan vastakkaisilla puolilla. 116513

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että siinä on ainakin kaksi hammaspyörämoottoria, jotka muodostavat pyöri-| vässä ohjausventtiilissä (5) oleva hammastus (5c) ja syöttökanava ja vastaa vasti poistokanava niiden kosketuskohdan vastakkaisilla puolilla.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 10 - 12 mukainen iskulaite, tun ne 11 u siitä, että siihen kuuluvat välineet pyörivän ohjausventtiilin (5) pyörimisnopeuden ja siten iskutaajuuden ja laukaisunopeuden säätämistä varten.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että siinä on ainakin yksi erillinen apuventtiili (15), joka on kytketit) ty pyörivän ohjausventtiilin (5) ohjaamaksi niin, että syötettäessä painenestettä ensimmäiseen painenestetilaan (6) kukin apuventtiili (15) sulkee yhteyden pai-nenestetilasta (6) paluukanavaan (10) ja vastaavasti päästettäessä paineneste virtaamaan pois ensimmäisestä painenestetilasta (6) avaa yhteyden painenes-tetilasta paluukanavaan (10).

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että apuventtiili (15) on karatyyppinen.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että apuventtiili (15) on holkkimainen, jolloin paineneste painenestekanavasta (9) ohjausventtiilin (5) ohjauskanavan kautta ensimmäiseen painenestetilaan 20 (6) virtaa apuventtiilin (15) läpi.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että osa ensimmäisestä painenestetilasta (6) poistuvasta painenesteestä virtaa vastaavasti apuventtiilin (15) läpi ja edelleen ohjausventtiilin (5) ohjauskanavan ; . kautta paluukanavaan (10). :, : 25

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tun nettu siitä, että pyörivässä ohjausventtiilissä (5) on holkkimainen osa, johon i ainakin osa ohjauskanavista/aukoista on muodostettu. I > l

: 19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tun nettu siitä, että pyörivässä ohjausventtiilissä (5) on laippamainen osa, johon ; : : 30 ainakin osa ohjauskanavista/aukoista on muodostettu.

: ‘: 20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, t u n - ,;, n e 11 u siitä, että ohjausventtiilin (5) ja iskulaitteen rungon (2) välillä on paine- '''1 ’ väliaineella säädettävät tiivisteet (20).

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, i\. 35 että tiivisteisiin (20) on muodostettu niiden läpi johtavat kanavat, joiden läpi : ‘": paineneste ainakin poistokanavien/aukkojen kautta johdetaan. 116513

22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että painenestettä syötetään painenestepumpulta (8) pyörivälle ohjausventtiilille (5) ja vastaavasti ohjausventtiililtä (5) poistokanavan kautta painenestesäiliöön (11) osan syöttö- ja vastaavasti poistokanavan pituutta 5 useita rinnakkaisia syöttö- ja vastaavasti poistokanavia pitkin ja että pyörivässä ohjausventtiilissä (5) olevien kanavien (5a) lukumäärä ja ohjausventtiilille (5) johtavien rinnakkaisten syöttökanavien (9a) ja vastaavasti poistokanavien lukumäärä ovat saman kokonaisluvun mukaisesti kertautuneita.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, 10 että ohjausventtiilissä (5) olevien kanavien (5a) lukumäärä on syöttökanavien (9a) lukumäärä kerrottuna kokonaisluvulla tai päinvastoin ja vastaavasti poistokanavien lukumäärän suhteen samalla kokonaisluvulla kerrottuna tai päinvastoin. > < * t · I I * I I « I I i I % % » > * » 16 116513