FI123187B - Kallionrikkomislaitteen iskulaite, menetelmä iskulaitteen ohjaamiseksi - Google Patents

Description

Kallionrikkomislaitteen iskulaite, menetelmä iskulaitteen ohjaamiseksi

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on paineväliainetoiminen kallionrikkomislait-5 teen iskulaite, jolla voidaan antaa iskupulsseja kalliota rikkovalle työkalulle. Iskulaite käsittää iskumännän, jonka työpainepinnoille johdetaan vaikuttamaan paineväliaine, jolloin iskumäntä liikkuu edestakaisin iskusuunnassa ja paluu-suunnassa. Iskumännän työkiertoa ohjataan ohjausventtiilillä, jolla on asennot paineväliaineen ohjaamiseksi vaikuttamaan iskumännän työpainepinnoille ja 10 niiltä pois. Ohjausventtiilin toiminnan ohjaamisessa hyödynnetään painepuls-sia, joka muodostuu iskumännän liikkuessa työkiertonsa mukaisesti.

Edelleen keksinnön kohteena on menetelmä hydraulisen iskulaitteen iskumännän työkierron ohjaamiseksi.

Keksinnön ala on kuvattu tarkemmin hakemuksen itsenäisten pa-15 tenttivaatimusten johdannoissa.

Kallionrikkomiseen tarkoitetuissa iskulaitteissa on iskumäntä, joka liikkuu edestakaisin ja iskee iskumännän etupuolella sijaitsevaan työkaluun tai välikappaleeseen. Hydraulisissa iskulaitteissa on tyypillisesti ohjausventtiili, joka ohjaa painenestevirtauksia iskumännän työpainepinnoille ja niiltä pois oh-20 jaten siten iskumännän edestakaista liikettä eli työkiertoa. Ohjausventtiilin asemaa muutetaan suhteessa iskumännän asemaan johtamalla painevä-liainetta ohjauspainekanavia pitkin venttiilin työpainepinnoille. Iskumännässä olevat olakkeet syrjäyttävät venttiilin siirtämisessä tarvittavan paineväliainevir-tauksen. On havaittu, että ohjausventtiilin ohjaamisessa tarvitaan hetkellisesti 25 suuri määrä painenestettä ja että vuotovirtaukset iskumännän olakkeiden yli

CVJ

£ ovat suuret. Näiden seikkojen vuoksi perinteisten iskulaitteiden hyötysuhde on ^ riittämätön.

o i T- Keksinnön lyhyt selostus g Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen kalli-

CL

30 onrikkomislaitteen iskulaite sekä menetelmä sen työkierron ohjaamiseksi.

O) J Keksinnön mukaiselle iskulaitteelle on tunnusomaista se, että im- m ^ pulssithan rajaavat iskumäntä ja runko iskumännän radiaalisuunnassa tarkas- ° teltuna; ja että ensimmäinen paineyhteys käsittää rungossa olevan ainakin yh den impulssikanavan.

2

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että muodostetaan painepulssi rengasmaisessa impulssitilassa, jonka rajaa radiaa-lisuunnassa iskumäntä ja runko; ja välitetään painepulssi impulssitilasta rungossa olevassa impulssikanavassa ohjausventtiilille, joka sijaitsee etäisyyden 5 päässä impulssitilasta.

Ajatuksena on, että iskumännän työkiertoa ohjataan paineohjatulla ohjausventtiilillä, jonka asema sen ainakin yhdessä ääriasennossa vaihdetaan antamalla painepulssi venttiilin painepinnalle, jolloin venttiili saa vaihtoliikkeen alkusysäyksen. Painepulssi muodostetaan impulssitilassa, josta iskumäntä 10 sulkee liikkeensä aikana paineyhteyden, jolloin muodostuu suljettu painetila. Impulssitila on rengasmainen tila, jonka rajaavat iskumännän radiaalisuunnas-sa tarkasteltuna iskumäntä ja iskulaitteen runko. Rungossa on ainakin yksi im-pulssikanava, jonka avulla painepulssi välitetään venttiilille.

Esitetyn ratkaisun eräänä etuna on, että se mahdollistaa yksinker-15 täisen ja kestävän rakenteen iskumännän aseman tunnistamiseksi. Muodostunutta painepulssia käytetään ohjausventtiilin aseman muutoksen alullepanoon. Enää ei ole tarpeen ohjata iskumännän olakkeiden avulla suuria painenesteti-lavuuksia ohjausventtiilin siirtämiseksi. Edelleen hyötysuhdetta voidaan parantaa, sillä vuotovirtauksia voidaan vähentää. Iskumännän särmävuoto tai hel-20 mavuoto on merkittävä yksittäinen vuoto perinteisissä iskulaitteissa. Esitetty ratkaisu mahdollistaa riittävän pitkien tiivistyspintojen muodostamisen ja vuotojen vähentämisen.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ohjausventtiili sijaitsee erillään impulssitilasta.

25 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ainakin iskumännän iskusuunnassa on impulssitila, jossa muodostuvan painepulssin avulla tunnis-5 tetaan iskumännän asema iskusuunnassa. Iskusuunnassa olevassa impulssiti-

CNJ

^ lassa muodostuva painepulssi antaa ohjausventtiilille alkusysäyksen kohti v asentoa, joka aikaansaa iskumännän liikkeen paluusuuntaan.

30 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskumännän asema | tunnistetaan molemmissa liikesuunnissa, eli iskusuunnassa ja paluusuunnas- o) sa, impulssitiloissa muodostuvien painepulssien avulla. Tällöin iskulaite käsit- [£ tää ensimmäisen impulssithan iskumännän iskusuunnassa ja toisen impulssiti- ^ lan iskumännän paluusuunnassa. Impulssitiloissa muodostuvat painepulssit 00 35 antavat ohjausventtiilille alkusysäyksen sen molemmissa ääriasennoissa.

3

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskumäntä käsittää yhden impulssiolakkeen, jossa on impulssisärmät iskusuuntaan ja paluusuun-taan päin.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskumäntä käsittää 5 kaksi impulssiolaketta sovitettuna aksiaalisen etäisyyden päähän toisistaan. Ensimmäisessä impulssiolakkeessa on impulssisärmä iskusuuntaan päin ja toisessa impulssiolakkeessa on impulssisärmä paluusuuntaan päin.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ohjausventtiili on holkkimainen kappale, joka on iskumännän ympärillä. Holkkimainen ohjaus-10 venttiili on lisäksi sijoitettu iskulaitteessa aksiaalisen etäisyyden päähän im-pulssitiloista.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ohjausventtiili on karaventtiili joka käsittää mekaanisen paineohjatun ohjausluistin. Karaventtiilin ohjausluisti sijaitsee erillään iskumännästä ja impulssitilasta.

15 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskumäntä käsittää kaksi impulssiolaketta aksiaalisen etäisyyden päässä toisistaan. Impulssiolak-keiden halkaisijat ovat erisuuret, jolloin impulssiolakkeiden syrjäytystilavuus on erilainen iskusuunnassa ja paluusuunnassa. Tämä sovellutuksen ansiosta on mahdollista vaikuttaa painepulssin suuruuteen iskumännän eri liikesuunnissa. 20 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskusuunnan puo leisen ensimmäisen impulssiolakkeen halkaisija on pienempi kuin paluusuun-nan puoleisen toisen impulssiolakkeen. Tällöin iskumännän pienempi liikeno-peus paluusuunnassa on kompensoitu suuremman painepinta-alan avulla verrattuna iskusuuntaan, jossa iskumännän liikenopeus on suurempi. Tämän so-25 vellutuksen ansiosta voi painepulssin suuruus olla olennaisesti samansuurui-nen sekä iskusuunnassa että paluusuunnassa. Tällä on merkitystä silloin, kun o painepulssin avulla muodostetaan voima ohjausventtiilin ohjausluistin ase-

CNJ

^ maan vaikuttamiseksi. Iskumännän iskusuunnan ja paluusuunnan välinen no- τ peusero voidaan kompensoida muullakin tavoin kuin impulssiolakkeiden tai 30 vastaavien pinta-alojen avulla.

| Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskumännän ympä- o) rillä on holkkimainen ohjausventtiili, joka on sovitettu liikkumaan aksiaalisuun- [g nassa ensimmäisen ohjausaseman ja toisen ohjausaseman välillä. Holkkimai- ^ sen ohjausventtiilin ulkokehällä on iskusuuntaan ja paluusuuntaan päin vaikut- 00 35 tavia ohjauspainepintoja, joihin vaikuttava paineväliaineen paine on sovitettu määrittämään ohjausventtiilin aseman. Edelleen ovat impulssitilat aksiaalisen 4 etäisyyden päässä ohjausventtiilistä. Impulssitilat ovat myös lähempänä isku-männän etupäässä olevaa iskupintaa kuin ohjausventtiili. Eräs vaihtoehtoinen sovellutus voi olla se, että rakenne on muutoin samanlainen, mutta ohjaus-komponenttien aksiaalinen järjestys on päinvastainen niin, että ohjausventtiili 5 on sijoitettu lähemmäksi iskupintaa kuin impulssitilat.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että impulssikanavat ovat iskulaitteen runkoon muodostettuja porauksia, joiden avulla impulssitilat ovat yhteydessä ohjausventtiilin painepintoihin.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ohjausventtiiliin yh-10 teydessä on pitopiiri, joka on sovitettu ohjaamaan paineväliainetta ohjausluistin ohjauspainepinnoille ja pitämään ohjausluistin paikoillaan ensimmäisessä pää-tyasennossa ja toisessa päätyasennossa. Impulssitiloista impulssikanavia pitkin johdettu painepulssi aikaansaa ohjausluistiin hetkellisen voiman, joka Hipaisee ohjausluistin liikkeen kohti vastakkaista päätyasentoa. Painepulssi siis 15 muodostaa ohjausluistiin hetkellisen voimavaikutuksen ja sysää sen liikkeeseen. Kun alkusysäys on annettu, suorittaa pitopiiri muodostamat voimat ohjausluistin liikkeen loppuun päätyasentoon, johon ohjausluisti jää odottamaan seuraavaa painepulssia ja siitä jälleen seuraavaa liikettä vastakkaiseen pääty-asentoon. Pitopiirillä varustettu ohjausventtiili voi käsittää holkkimaisen ohjaus-20 luistin iskumännän ympärillä tai ohjausventtiili voi olla karaventtiili, joka on sijoitettu erilleen iskumännästä.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että pitopaineen aktivoi ohjausventtiili vaihtoliikkeensä avulla. Pitopaine ja siitä aiheutuva pitovoima eivät siis aktivoidu suoraan iskumännän vaikutuksesta.

25 Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että ohjausventtiilissä on ainakin yksi painepinta, johon vaikuttavan paineväliaineen painetta voidaan 5 säätää. Tämän säädön avulla voidaan vaikuttaa ohjausventtiilin liikenopeuteen

CNJ

^ iskumännän paluusuuntaa ohjaavassa liikesuunnassa. Paineen säädöllä ja v siitä aiheutuvalla liikenopeuden säädöllä voidaan vaikuttaa iskumännän iskun- 30 pituuteen ja sitä kautta myös iskulaitteen iskutaajuuteen.

| Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskulaite käsittää o) yhden tai useamman käynnistysventtiilin tai käynnistyspiirin, jolla voidaan pa- [g kottaa pysäytettynä olevan iskulaitteen ohjausventtiili ennalta määrättyyn ää- ^ riasentoonsa iskulaitteen uuden työkierron aloittamista varten. Myös iskumäntä 00 35 voidaan siirtää käynnistysventtiilin avulla ennalta määrättyyn asentoon käyn- 5 nistystä varten. Käynnistyksen jälkeen iskulaite on toiminnassa niin kauan kuin paineväliaineen syöttö sille katkaistaan.

Erään sovellutusmuodon ajatuksena on se, että iskulaitteen runko käsittää runko-osan, joka on kiinnitetty irrotettavasti runkoon. Edelleen on ai-5 nakin yksi impulssitila muodostettu niin, että sitä rajaavat iskumäntä ja mainittu runko-osa. Runko-osa voi olla esimerkiksi eräänlainen vaihdettavissa oleva patruuna tai vastaava rakenne.

Kuvioiden lyhyt selostus

Eräitä sovellutusmuotoja selitetään tarkemmin oheisissa piirustuk-10 sissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä erästä kallion-porauslaitetta, jossa voidaan hyödyntää hakemuksessa esitettyjä iskulaitteita, kuvio 2 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä erästä kallion-porausyksikköä, jossa voidaan hyödyntää hakemuksessa esitettyjä iskulaittei-15 ta, kuvio 3 esittää kaavamaisesti ja sivulta päin nähtynä erästä kaivu-konetta, joka on varustettu rikotusvasaralla, jossa voidaan hyödyntää hakemuksessa esitettyjä iskulaitteita, kuvio 4 esittää yksinkertaistetusti iskulaitteen ohjaukseen liittyviä 20 vaiheita ja piirteitä, kuvio 5a esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna iskulaitteen erästä sovellutusta, jossa työkiertoa ohjataan holkkimaisen ohjausventtiilin avulla, kuvio 5b esittää suurennettuna osaa kuvion 5a mukaisesta ohjaus- venttiilistä, 25 kuvio 6 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna iskulaitteen erästä

CVJ

£ sovellutusta, jossa työkiertoa ohjataan erään vaihtoehtoisen holkkimaisen oh- ^ jausventtiilin avulla, o V kuvio 7 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna iskulaitteen erästä ^ sovellutusta, jossa iskumäntä on varustettu kahdella impulssiolakkeella ja työni 30 kiertoa ohjataan holkkimaisen ohjausventtiilin avulla,

CL

kuvio 8 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erästä iskulaitetta, S jossa ohjausventtiili on karaventtiili, joka on sijoitettu erilleen iskumännästä, kuvio 9 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erästä iskulaitetta, o ^ joka käsittää käynnistysventtiilin, 35 kuvio 10 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna osaa eräästä isku- laitteesta, jonka rungosta puuttuvat kapeat vastaolakkeet, 6 kuvio 11 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erästä iskulaitetta, jossa iskumäntä on varustettu useilla erisuurilla olakkeilla paineyhteyksien muodostamiseksi impulssitiloista, kuvio 12 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erästä iskulaitetta, 5 jossa iskusuuntainen impulssitila on iskumännän ja rungon välissä ja pa-luusuuntainen impulssitila on iskumännän ja ohjausventtiilin välissä, kuviot 13 ja 14 esittävät kaavamaisesti ja aukileikattuina osia eräistä iskulaitteista, joissa iskumäntä sulkee impulssitilasta painekanavan, jonka seurauksena muodostuu suljettu paineilla ja painepulssi, 10 kuviot 15 ja 16 esittävät kaavamaisesti periaatetta erään ohjaus- venttiilin painepintojen mitoittamiseksi, kuvio 17 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erään poikkeavan iskulaitteen sovellutusta, jossa ohjausyksikkö ohjaa painetiedon perusteella sähköistä esiohjausventtiiliä, joka puolestaan ohjaa ohjausventtiiliä iskumän-15 nän ympärillä, ja kuvio 18 esittää kaavamaisesti ja aukileikattuna erään toisen poikkeavan iskulaitteen sovellutusta, jossa ohjausyksikkö ohjaa painetiedon perusteella sähköistä ohjausventtiiliä, joka ohjaa paineväliaineen suoraan iskumännän työpainetilaan, 20 Kuvioissa eräitä suoritusmuotoja on esitetty selvyyden vuoksi yksin kertaistettuna. Samankaltaiset osat on pyritty merkitsemään kuvioissa samoilla viitenumeroilla.

Eräiden sovellutusmuotojen yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitetty eräs kallionporauslaite 1, joka käsittää liiku-25 teltavan alustan 2, johon on sovitettu yksi tai useampi porauspuomi 3. Poraus-

CVJ

£ puomiin 3 on sovitettu kallionporausyksikkö 4, joka käsittää syöttöpalkin 5, ^ syöttöpalkille 5 sovitetun kallioporakoneen 6 sekä syöttölaitteen 7, jolla kallio- o V porakonetta 6 voidaan liikuttaa syöttöpalkilla 5 iskusuunnassa Aja paluusuun- ^ nassa B. Kallionporausyksiköllä 4 voidaan porata porareikiä kallion louhimista | 30 varten tai sillä voidaan porata porareikiä esimerkiksi kallioon asetettavia lujittei- ^ ta varten.

S Kuviossa 2 on esitetty eräs kallionporausyksikkö 4, joka käsittää kal- lioporakoneen 6, jonka poraniskaan 8 on kiinnitetty poraustyökalu 9, jonka o ^ uloimmassa päässä on porakruunu 10. Kallioporakone 6 käsittää iskulaitteen 35 11, jolla annetaan iskupulsseja poraniskalle 8, joka välittää iskupulssit poraus- työkalun 9 avulla porattavaan kiveen 12. Samalla kallioporakonetta 6 syöte- 7 tään syöttölaitteen 7 avulla kohti kalliota, jolloin porakruunussa 10 olevat terä-palat rikkovat kiveä ja muodostuu porareikä 13. Tyypillisesti kallioporakone 6 käsittää myös pyörityslaitteen 14, jolla poraniskaa 8 ja siihen kytkettyä poraus-työkalua 9 voidaan kääntää pituusakselinsa ympäri. Kallioporakone 6 käsittää 5 rungon 15, joka voi olla kiinnitetty kelkkaan 16, joka on sovitettu syöttöpalkin 5 tukemaksi. Kallioporakoneen rungossa 15 voi olla tila, johon iskulaite 11 ja siihen kuuluvat komponentit ovat sovitetut.

Kuvio 3 esittää erästä kaivukonetta 17, jossa on liikuteltava alusta 2 ja jonka puomi 3 on varustettu rikotusvasaralla 18. Rikotusvasaraa 18 voidaan 10 käyttää mm. kivilohkareiden, kallion, maankuoren ja vastaavan rikkomiseen. Rikotusvasara 18 käsittää rungon 19, jonka sisään on sovitettu iskulaite 11, jolla voidaan antaa iskupulsseja työkalulle 20, joka iskupulssien vaikutuksesta tunkeutuu rikottavaan materiaaliin 12 ja saa sen rikkoutumaan.

Seuraavissa kuvioissa 4-18 esitettäviä iskulaitteita, niiden erilaisia 15 sovellutuksia ja sovellusten yhdistelmiä voidaan käyttää iskulaitteena edellä kuvatun kaltaisissa kallionporakoneissa ja rikotusvasaroissa.

Kuviossa 4 on havainnollistettu iskulaitteen toimintaan liittyviä vaiheita. Iskulaite käynnistetään johtamalla sille pumpulta tai vastaavasta paine-lähteestä hydraulipaine paineväliainekanavia pitkin. Iskulaite voi olla varustettu 20 yhdellä tai useammalla käynnistysventtiilillä, jolla ohjataan pakotetusti ohjaus-venttiili ennalta määrättyyn asentoon iskulaitteen käynnistystä varten. Myös iskumäntä voidaan siirtää käynnistystä varten ennalta määrättyyn asentoon. Iskulaitteen iskumännän työpainepinnoilla vaikuttava paine saa iskumännän tekemään työkiertonsa mukaisesti edestakaista liikettä. Ohjausventtiili ohjaa 25 painenesteen syöttöä painepinnoille niin, että iskumännän liike muuttuu isku-suunnan ja paluusuunnan välillä. Iskumännässä oleva impulssisärmä sulkee 5 paineyhteyden männän ympärillä olevasta impulssitilasta, mikä aiheuttaa äkilli-

CNJ

^ sen paineen nousun eli painepulssin sulkeutuvassa impulssitilassa. Tällä pai- v nepulssilla annetaan alkusysäys ohjausventtiilin vaihtoliikkeelle, eli ohjausvent- 30 tiili saadaan painepulssin avulla vaihtamaan asentonsa ääriasennosta toiseen. | Iskulaite jatkaa toimintaansa niin kauan kun sille johdetaan painenesteen pai- cn ne.

[£ Kuvioissa 5a ja 5b on esitetty iskulaitteen 11 eräs sovellutus. Isku- ^ laitteen 11 mekaaninen perusrakenne voi olla patruuna-tyyppinen. Tällainen 00 35 iskupatruuna 24 voidaan sovittaa yhtenä valmiiksi kokoonpantuna yksikkönä kallioporakoneen tai rikotusvasaran runkoon muodostettuun tilaan. Kun tässä 8 hakemuksessa puhutaan iskulaitteesta 11, tarkoitetaan sillä kuvioissa esitetyn iskupatruunan 24 lisäksi kuitenkin myös perinteistä rakennetta, joka koostuu useasta erillisestä komponentista ja joka kokoonpannaan kallionrikkomislait-teessa olevaan iskulaitetilaan.

5 Iskulaitteen 11 runko 25 voi olla olennaisesti putkimainen pit känomainen kappale. Iskusuunnan A puoleisessa päässä runkoa 25 voi olla ensimmäinen päätyholkki 26, joka voi käsittää yhden tai useamman laakerin 27 ja yhden tai useamman tiivisteen 28. Vastaavasti voi paluusuunnan B puoleisessa päässä runkoa 25 olla toinen päätyholkki 29, joka voi myös käsittää 10 laakerin 30 ja tiivisteet 31. Tällaiset päätyholkit 26 ja 29 on helppo ja nopea asentaa ja tarvittaessa vaihtaa. Tiivisteiden 28, 31 ja laakerien 27, 30 väliset osuudet voivat olla yhteydessä vuotokanaviin 32 mahdollisten vuotovirtausten johtamiseksi tankkiin.

Iskulaite 11 käsittää pitkänomaisen iskumännän 33, jonka isku-15 suunnan A puoleisessa päässä on iskupinta 70, joka iskee poraniskaan tai suoraan työkaluun, kun iskumäntä 33 tekee työkiertonsa mukaisesti edestakaista liikettä. Iskumäntä 33 käsittää halkaisijaltaan erisuuruisia osuuksia 33a -33d, jolloin iskumännässä 33 on työpainepinnat 34a ja 34b, joihin voidaan johtaa vaikuttamaan painenesteen paine niin, että iskumäntä 33 liikkuu haluttuun 20 liikesuuntaan. Ensimmäinen työpainepinta 34a on ensimmäisessä työpaineti-lassa 35, eli ns. etutilassa, johon johdetaan painekanavasta 36 jatkuvasti painenesteen paine, jolloin iskumäntään 33 vaikuttaa työkierron aikana koko ajan voima, joka pyrkii siirtämään iskumäntää 33 paluusuuntaan B päin. Toinen työpainepinta 34b on toisessa työpainetilassa 37, eli ns. takatilassa, joka yh-25 distetään iskumännän 33 iskuliikkeen A aikaansaamiseksi painekanavaan 38, ja joka yhdistetään paluuliikkeen B aikaansaamiseksi tankkikanavaan 39. Pai-o nenesteen virtausta työpainetilaan 37 ja sieltä pois ohjataan ohjausventtiilin 40

CM

^ avulla, joka on pitkänomainen holkkimainen kappale, joka on sovitettu isku- 17 männän 33 ympärille, runkoon 25 muodostettuun tilaan. Kun ohjausventtiili 40 30 siirtyy iskusuunnassa A vasemman puoleiseen ääri- eli ohjausasentoonsa, se g sulkee painekanavan 38 ja avaa samalla tankkikanavan 39. Vastaavasti, kun o) ohjausventtiili 40 siirtyy vasemman puoleisesta ohjausasennostaan paluu- [g suunnassa B oikeanpuoleiseen ääri- eli ohjausasentoonsa, se sulkee tankki- ^ kanavan 39 ja avaa painekanavan 38. Toinen työpainepinta 34b on mitoitettu 00 35 pinta-alaltaan selvästi suuremmaksi kuin ensimmäinen työpainepinta 34a, jol loin iskumännän 33 liikkeitä voidaan ohjata pelkästään muuttamalla toisessa 9 työpainetilassa 37 vaikuttavan painenesteen painetta. Ohjausventtiilin 40 aseman vaihto tapahtuu suhteessa iskumännän 33 asemaan. Seuraavaksi käsitellään tarkemmin sitä, miten ohjausventtiilin 40 avulla ohjataan iskumännän 33 työkiertoa, eli liikettä iskupisteestä takakääntöpisteeseen ja takaisin.

5 Iskumännän 33 ulkokehällä on impulssiolake 41 ja rungossa 25 on ensimmäinen vastaolake 42 ja toinen vastaolake 43. Vastaolakkeet 42 ja 43 sijaitsevat aksiaalisen etäisyyden päässä toisistaan. Iskumäntä 33 ja runko 25 rajaavat radiaalisuunnassa rengasmaiset iskusuuntaisen ensimmäisen impulssithan 44 ja vastaavasti paluusuuntaisen toisen impulssithan 45. Impulssitilojen 10 44, 45 välisellä osuudella on välitila 46, joka on yhteydessä painelinjaan 47.

Impulssiolakkeen 41, vastaolakkeiden 42, 43 ja impulssitilojen 44, 45 tarkoituksena on se, että niiden avulla muodostetaan iskumännän ääriasemaa lähestyttäessä painepulssi, jota käytetään ohjausventtiilin 40 aseman muuttamiseen ja siitä seuraten iskumännän 33 liikesuunnan muuttamiseen.

15 Impulssiolakkeen 41 aksiaaliset pinnat K1 ja K2 rajaavat impulssiti- loja 44, 45 aksiaalisuunnassa silloin, kun iskumäntä 33 liikkuu kohti impulssiti-laa. Kuviossa 5a pinta K1 pienentää impulssithan 44 tilavuutta kun mäntä 33 liikkuu iskusuunnassa A. Impulssiolakkeessa 41 on iskusuuntainen impuls-sisärmä S1 ja paluusuuntainen impulssisärmä S2. Kun impulssisärmä S1 tulee 20 vastaolakkeen 42 kohdalle, sulkee se paineyhteyden Y1 impulssitilasta 44, minkä jälkeen paineväliainetta ei pääse enää siirtymään impulssitilasta 44 välitilaan 46. Tällöin impulssitilasta 44 tulee suljettu paineilla ja muodostuu paine-pulssi. Samalla tavoin paluuliikkeen B aikana iskumännässä 33 oleva toinen impulssisärmä S2 tulee toisen vastaolakkeen 43 kohdalle ja sulkee paineyh-25 teyden Y2, minkä seurauksena toisesta impulssitilasta 45 tulee suljettu paineti-la ja muodostuu painepulssi.

5 Painepulssi välitetään ensimmäisestä impulssitilasta 44 enSimmäiS-

CNJ

^ tä impulssikanavaa 59 pitkin ohjausventtiilin 40 ensimmäiselle ohjauspainepin- 7" nalle 52. Vastaavasti painepulssi välitetään toisesta impulssitilasta 45 toista 30 impulssikanavaa 58 pitkin ohjausventtiilin 40 toiselle ohjauspainepinnalle 51. | Impulssikanavien 58, 59 avulla painepulssi johdetaan siis vaikuttamaan suo- o) raan ohjausventtiilin 40 ohjauspainepintoihin 51, 52. Painenestevirtaus impuls- [£ sikanavissa 58, 59 on hyvin pieni, sillä niissä välitetään vain painepulssi ja oh- ^ jausventtiilin 40 aseman muutoksessa tarvittava alkuheräte, eikä koko ohjaus- 00 35 venttiilin 40 liikkeen vaatimaa nestetilavuutta. Impulssikanavat 58, 59 voivat olla runkoon 25 tehtyjä porauksia tai vastaavia kanavia.

10

Kuviossa 5a ohjausventtiili 40 on siirtyneenä paluusuunnassa B ääriasentoonsa, jossa sen ohjauspainepintoihin vaikuttavat voimat pitävät sen niin kauan kunnes se saa ensimmäisestä impulssikanavasta 59 painepulssin antaman alkusysäyksen vaihtaa asentoaan iskusuuntaan A päin. Painepulssi 5 horjuttaa ohjausventtiilin tasapainoasemaa päätyasennossa, minkä jälkeen sen muihin ohjauspainepintoihin vaikuttavat voimat voivat suorittaa ohjausventtiilin asennon muutoksen loppuun. Ohjausventtiiliin 40 vaikuttaa sen ää-riasemissa pitovoimat, jotka varmistavat sen, että venttiili on jatkuvasti tahdistettu iskumännän liikkeisiin.

10 Kuviossa 5b on esitetty suurennettuna osa kuvion 5a mukaisesta ohjausventtiilistä 40. Ohjauspainepintaan 51 vaikuttaa painelinjan P paine, sillä se on impulssikanavan 58, impulssithan 45 ja välitilan 46 kautta yhteydessä painelinjaan P. Kun ohjausventtiili 40 on oikeanpuoleisessa ääriasennossa, on työpainekanava 38 auki ja tankkikanava 39 suljettuna. Edelleen ovat ohjaus-15 venttiilin 40 pitopiiriin liittyvät tankkikanava 60 ja ensimmäinen pitokanava 61 suljettuna. Toinen pitokanava 62 on auki ja sen paine vaikuttaa pitopiirin pito-pintoihin 63 ja työntää venttiiliä oikealle. Venttiiliä 40 oikealle päin vaikuttavaan pitopintaan 63 vaikuttaa siten paine, kun taas vasemmalle päin vaikuttava pi-topinta 64 on paineeton. Tällöin venttiili 40 pysyy tässä asennossa niin kauan, 20 kunnes sen asemaa horjutetaan toisesta impulssikanavasta 59 annettavalla painepulssilla, joka vaikuttaa ohjauspainepintaan 52. Tällöin venttiili 40 saa äkillisen voimasysäyksen ja liikahtaa hiukan vasemmalle päin sillä seurauksella, että pitokanavan 61 paine kohdistuu pitopiirin pitopintoihin 64. Tämä voima voi suorittaa venttiilin 40 siirron loppuun vasempaan ääriasentoonsa. Kun vent-25 tiili 40 liikkuu vasemmalle, kytkeytyvät ohjauspainepinnat 63 tankkikanavaan 60. Kun venttiili 40 on vasemmanpuoleisessa ääriasemassaan, on painekana-5 va 38 kiinni. Tankkikanava 39 on auki, jolloin paineneste pääsee virtaamaan

CNJ

^ työpainetilasta 37 tankkiin iskumännän 33 ja ohjasventtiilin 40 välissä olevan v välyksen 65 läpi. Iskumäntä 33 aloittaa liikkeensä paluusuuntaan B, ja kun se 30 lähestyy jälleen ääriasemaansa, muodostuu toisessa impulssitilassa 45 paine-| pulssi, joka välitetään impulssikanavan 58 avulla venttiilin ohjauspainepinnalle o) 51. Tällöin venttiili liikahtaa paineen vaikutuksesta paluusuuntaan B päin, jol- [g loin pitopinta 64 kytkeytyy tankkikanavaan 39. Samalla sulkeutuu yhteys tank- ^ kikanavasta 60 ohjauspainepinnoille ja avautuu yhteys pitokanavaan 62. Pito- 00 35 kanavassa 62 vaikuttava paineneste siirtää venttiilin 40 oikeanpuolimmaiseen ääriasemaansa.

11 Näin ollen ohjausventtiilin 40 pitopiiri käsittää ainakin pitokanavat 61 ja 62 sekä pitopinnat 63 ja 64. Pitopiiri pitää venttiilin 40 sen ääriasennoissa ja toisaalta suorittaa venttiilin 40 siirtoliikkeen loppuun sen jälkeen, kun venttiilille on ensin annettu alkusysäys pois ääriasemastaan. Impulssivälineet liittyvät 5 vain tämän alkusysäyksen muodostukseen.

Kuviossa 5b on vielä esitetty korvauspainekanava 66, jonka avulla voidaan johtaa painenestettä impulssitilaan sillä hetkellä, kun iskumäntä vaihtaa liikesuuntaansa ja paine laskee impulssitilassa. Korvauspainekanavan avulla voidaan välttää iskumännän liikkeen hidastuminen ja kavitaatio impulssi-10 tilassa. Myös muissa tässä hakemuksessa esitetyissä sovellutuksissa voi olla korvauspainekanavat.

Todettakoon vielä, että painekanavissa 38, 62, 66 ja 61 voi vaikuttaa iskulaitteen 11 normaali iskunpaine.

Kuvioiden 5a ja 5b mukaisen sovellutuksen etuna on mm. se, että 15 ohjausventtiilin ohjaamisessa käytettävää painenestettä tulee johdetuksi vain vähäisiä määriä tankkiin. Tämä seikka parantaa iskulaitteen hyötysuhdetta.

Kuviossa 6 on esitetty eräs vaihtoehtoinen rakenne kuvioissa 5a ja 5b esitetylle täysin hydraulisesti ohjatulle iskulaitteelle 11. Ohjausventtiili 40 oikeanpuolimmaisessa ääriasennossaan, jossa sen ohjauspainepintaan 51 20 vaikuttaa paine kanavasta 67 sekä edelleen impulssikanavan 58, impulssitilan 45 ja välitilan 46 läpi painelinjan P paine. Kun ensimmäisessä impulssitilassa 44 muodostettu painepulssi välitetään impulssikanavaa 59 pitkin toiselle ohja-uspainepinnalle 52, saa venttiili 40 alkuliikkeen vasemmalle päin. Koska toinen ohjauspainepinta 52 on mitoitettu pinta-alaltaan selvästi suuremmaksi kuin en-25 simmäinen ohjauspainepinta 51, siirtyy venttiili 40 edelleen vasemmalle päin. Painekanavan 67 paine vaikuttaa toiseen ohjauspainepintaan 52 ja siirtää 5 venttiilin ääriasentoonsa vasemmalle. Painekanavasta 67 ohjauspainepintaan

CM

^ 52 vaikuttava paine pitää venttiilin tässä asennossa siihen saakka, kunnes sen ^ asemaa jälleen horjutetaan antamalla uusi painepulssi toisesta impulssitilasta 30 45. Painepulssi vaikuttaa ensimmäiseen ohjauspainepintaan 51 ja saa venttii- | Iin 40 liikahtamaan oikealle päin. Tällöin venttiilin iskusuuntaiseen A päätypin- o) taan 68 vaikuttaa painekanavan 38 paine, joka yhdessä painekanavasta 67 [g ohjauspainepintaan 51 vaikuttavan voiman kanssa suorittaa venttiilin 40 liik- ^ keen loppuun kuviossa esitettyyn ääriasentoon. Ohjausventtiilin pitotoimintoa ^ 35 varten voidaan painepintojen mitoitus tehdä myöhemmin kuvioiden 15 ja 16 yhteydessä esitettyjen periaatteiden mukaan.

12

Kuviossa 7 esitetty iskulaite 11 käsittää ohjausventtiilin 40, jonka perusrakenne ja toiminta vastaavat kuvioissa 5a ja 5b esitettyä. Näin ollen venttiilissä 40 on mm. pitopiiri ja siihen kuuluvat kanavat ja painepinnat. Kuviossa 7 esitetty konstruktio eroaa edellisissä kuvioissa esitetystä ainakin sinä, että run-5 ko 25 on kaksiosainen ja käsittää ensimmäisen runko-osan 25a ja toisen runko-osan 25b, joiden välillä on liitospinta 69. Lisäksi eroaa kuvion 7 sovellutus siten, että iskumännässä 33 on kaksi impulssiolaketta 41a ja 41b aksiaalisen etäisyyden päässä toisistaan. Iskusuuntaisen impulssiolakkeen 41a halkaisija D1 on pienempi kuin paluusuuntaisen impulssiolakkeen 41b halkaisija D2. Is-10 kumännän 33 nopeus iskusuunnassa A on selvästi suurempi kuin nopeus pa-luusuunnassa B. Paluusuuntainen impulssiolake 41b voidaan mitoittaa suuremmaksi kuin iskusuuntainen impulssiolake 41a niin, että saadaan kompensoitua nopeuseroista johtuva erisuuruinen painepulssi. Painepulssin suuruus on nimittäin verrannollinen iskumännän nopeuteen ja impulssiolakkeen pai-15 nenestettä syrjäyttävään pinta-alaan. Mikäli eri suunnissa muodostuvia paine-pulsseja ei kompensoida erisuuruisten syrjäytyspinta-alojen avulla, voidaan painepulssien erisuuruus ottaa huomioon ohjausventtiilin 40 ohjauspainepinto-jen mitoituksessa. Edelleen voidaan kompensointi hoitaa välysten sopivalla mitoituksella.

20 Kuviossa 7 esitetyssä sovellutuksessa ensimmäinen vastaolake 42 on ensimmäisessä runko-osassa 25a ja toinen vastaolake 43 on toisessa runko-osassa 25b. Tämä rakenne mahdollistaa sen, että vastaolakkeiden 42, 43 aksiaalista etäisyyttä voidaan muuttaa, jolloin voidaan vaikuttaa hetkeen, jolloin tunnistetaan iskumännän 33 asema ja Hipaistaan ohjausventtiilin 40 aseman 25 muutos. Runko-osien 25a, 25b väliin liitospintaan 69 voidaan sovittaa esimer-kiksi välilevyjä tai runko-osat voivat olla kytketyt toisiinsa kierreliitoksella, jolloin o niitä voidaan kääntää portaattomasti toisiaan kohti ja toisistaan poispäin. Vas-

CNJ

^ taolakkeiden 42, 43 keskinäiseen etäisyyteen vaikuttamalla voidaan vaikuttaa T iskumännän 33 iskunpituuteen ja sitä kautta iskutaajuuteen ja iskunopeuteen.

^ 30 Kuvion 7 kumpikin impulssiolake 41a, 41b on varustettu impuls- | sisärmällä S1, S2 sekä pinnalla K1, K2. Periaate painepulssin muodostukses- o) sa on siten vastaava kuin edellä on kuvattu.

Kuviossa 8 on esitetty eräs iskulaite 11, jossa on edellisten kuvioi-^ den kaltaiset impulssivälineet 41, S1, S2, K1, K2, 44, 45 painepulssien muo- ^ 35 dostamiseksi iskumännän 33 aseman perusteella. Kuviossa 8 esitetty sovellu tus poikkeaa siinä, että ohjausventtiili on karaventtiili 77, joka on sijoitettu fyy- 13 sisesti erilleen iskumännästä 33. Karaventtiili 77 voi käsittää oman rungon 78 tai se voi olla muodostettu iskulaitteen runkoon. Karaventtiili 77 käsittää mekaanisen ohjausluistin 79, joka voi olla pitkänomainen holkkimainen kappale kuten kuviossa on esitetty, tai vaihtoehtoisesti se voi olla tappimainen ohjaus-5 elin. Ohjausluistilla 79 on ohjausasemat, joissa se ohjaa painenestettä paine-kanavasta 80 kanavaa 57 pitkin työpainetilaan 37 ja vastaavasti sieltä pois tankkikanavaan 81. Ohjausluistin 79 ulkokehällä on ohjauspainepinnat 51, 52, joihin johdetaan vaikuttamaan impulssikanavien 58, 59 avulla painepulssi im-pulssitiloista 44, 45. Edelleen on ohjausluistin yhteydessä pitopiiri, joka käsittää 10 pitokanavat 61, 62 sekä painepinnat 63, 64. Karaventtiilin 77 toimintaperiaate vastaa kuvion 5b selityksessä esitettyä.

Kuviossa 9 esitetyn iskulaitteen 11 peruskonstruktio ja toiminta vastaavat kuviossa 6 esitettyä. Kuvion 9 mukainen sovellutus poikkeaa kuitenkin kuviossa 6 esitetystä siinä, että se käsittää käynnistysventtiilin 82, joka on esi-15 tetty kuviossa 6 tilanteessa, jossa iskulaitteelle 11 ei syötetä painekanavasta 83 painenestettä. Tällöin käynnistysventtiiliin 82 ei vaikuta ohjauspaine, vaan jousi 84 on siirtänyt venttiilin 82 vasemmalle asemaan b. Kun iskulaite 11 jälleen käynnistetään, syötetään painekanavaan 83 painenestettä, jonka käynnis-tysventtiili 82 ohjaa ohjausventtiilin 40 ohjauspainepinnalle 85, jolloin venttiili 20 40 siirtyy iskusuuntaan A päin. Tällöin iskulaitteen 11 toiminta käynnistyy ja iskumäntä 33 alkaa tehdä työkiertonsa mukaista edestakaista liikettä ohjaus-venttiilin 40 ohjaamana. Käynnistysventtiili 82 siirtyy normaaliin käyttöasen-toonsa a sen jälkeen kun painekanavan 83 paine on noussut ja paine on vaikuttanut ohjauskanavan 86 kautta käynnistysventtiiliin 82. Käynnistysventtiilin 25 82 tarkoituksena on varmistaa ohjausventtiilin 40 siirtyminen pakko-ohjatusti asentoon, jossa iskumäntä 33 liikkuu paluusuuntaan B päin. Kuvioon merkitty 5 kanava Ps on käynnistettäessä kytkettynä painekanavaan 83 ja käynnistyksen

CNJ

^ jälkeen kytkettynä tankkiin T.

v Käynnistysventtiilin 82 ohjauskanavassa 86 voi olla kuristin 87, jolla 30 voidaan vaikuttaa painetasoon, jossa käynnistysventtiili 82 siirtyy käyttöase-| maan a. Kuristin 87 voi olla säädettävä tai sillä voi olla kiinteä asetus, o) Ohjausventtiilissä 40 voi olla käynnistyspinta-ala, jolla venttiili pak- [£ ko-ohjataan etuasentoon iskulaitetta käynnistettäessä. Tätä pinta-alaa voidaan ^ käyttää lisäksi iskupituuden säätämiseen. Kun iskulaite on käynnistettyjä sen 00 35 jälkeen nostetaan painetta käynnistyspinta-alan käsittävässä painetilassa, voi- 14 daan ohjausventtiilin liikenopeutta taaksepäin hidasta. Tästä seuraa iskunpi-tuuden suureneminen ja iskutaajuuden pienentyminen.

Seuraavien kuvioiden 10-14 tarkoituksena on osoittaa se, että painepulssin muodostaminen voidaan toteuttaa eri tavoin vaikka perusajatus 5 onkin sama.

Kuviossa 10 esitetty sovellutus on perusajatukseltaan ja -konstruktioltaan edellisissä sovellutuksissa esitettyjen kaltainen. Erona on kuitenkin se, että vastaolakkeet 42' ja 43' eivät ole aksiaalisuunnassa kapeita olakkeita. Kun impulssiolake 41 työntyy iskusuunnassa A olevaan impulssiti-10 laan 44 tai paluusuunnassa B olevaan impulssitilaan 45 muodostuu painepuls-si, joka laukaisee muutoksen ohjausventtiilin 40 asemassa. Impulssithan sulku avautuu, kun ohjausventtiili 40 vaihtaa asemaansa.

Kuviossa 11 on esitetty käyn n istysventti i Iillä 82 varustettu iskulaite 11, jonka iskumäntä 33 käsittää useita eri olakkeita 33a - 33h sekä impuls-15 siolakkeen 41. Tässä tapauksessa impulssiolake 41 ei käsitä impulssisärmiä S1, S2, vaan ne sijaitsevat olakkeissa 33d ja 33e. Impulssisärmät S1 ja S2 sulkevat iskumännän 33 ääriasemissa paineyhteydet Y1 ja Y2 kanaviin 71 ja 72, jolloin muodostuvat suljetut impulssitilat 44, 45. Painepulssit välitetään im-pulssikanavia 58, 59 pitkin ohjausventtiilille 40, joka voi vastata kuviossa 6 esi-20 tettyä. On myös mahdollista käyttää kuviossa 8 esitettyä karaventtiiliä 77.

Kuviossa 12 on esitetty iskulaite 11, jossa iskusuunnassa A on rengasmainen impulssitila 44 rungon 25 ja iskumännän 33 välissä. Iskumännässä on ensimmäinen impulssiolake 41a, jossa on impulssisärmä S1, joka sulkee impulssithan 44. Paluusuunnassa B on erilaiset impulssivälineet. Toinen im-25 pulssitila 45 muodostuu rengasmaiseen tilaan iskumännän 33 ja holkkimaisen ohjausventtiilin 40 väliin. Ohjausventtiilin 40 sisäkehällä on vastaolake 43 ja 5 iskumännän 33 takaosassa on venttiilin 40 kohdalla toinen impulssiolake 41b,

CNJ

^ jossa on impulssisärmä S2 ja otsapinta K2. Toisessa impulssitilassa 45 muo- T dostuva painepulssi vaikuttaa suoraan ohjausventtiilin 40 takapinnassa ole- 30 vaan painepintaan 76. Osan 29 ja painepinnan 76 välissä on rako, joka ei näy | kuviossa. Kuviossa 12 on siten esitetty kahden eri impulssinmuodostusperiaat- o teen yhdistelmä. Ohjausventtiilin 40 painepinnat mitoitetaan niin, että ohjausta venttiiliin vaikuttaa sen ääriasemissa pitovoimat, esimerkiksi kuvioissa 15 ja 16 ^ esitettyjen periaatteiden mukaisesti.

00 35 Kuviossa 13 on esitetty voimakkaasti yksinkertaistettuna kaksi vaih toehtoista tapaa painepulssin muodostamiseksi. Ensimmäisessä vaihtoehdos- 15 sa iskumännässä 33 oleva impulssiolake 41 on varustettu impulssisärmällä S1a, joka sulkee rungossa 25 olevan paineyhteyden Y1a. Tällöin muodostuu suljettu impulssitila 44 ja painepulssi, joka välitetään impulssikanavaa 59 pitkin ohjausventtiilille. Toisessa vaihtoehdossa paineyhteys Y1b on iskumännässä 5 33. Tällöin impulssisärmä S1b on paineyhteyden Y1b muodostavan kanavan tai porauksen suuaukon yhteydessä.

Kuviossa 14 esitetyssä ratkaisussa ei ole lainkaan impulssiolaketta, vaan impulssitilaa 44 rajoittaa aksiaalisuunnassa iskumännän osuuden 33c otsapinta K1. Edelleen on impulssisärmä S1 iskumännän osuudessa 33b. Pai-10 nepulssi muodostuu, kun iskumäntä 33 liikkuu kuviossa vasemmalle niin, että impulssisärmä S1 ohittaa paineyhteyden Y1. Tällöin impulssitilasta 44 ei enää pääse siirtymään paineväliainetta tätä kanavaa pitkin paineillaan 75.

Kuviossa 13 ja 14 esitettyjä periaatteita voidaan soveltaa sekä isku-suunnassa A että paluusuunnassa B.

15 Kuvioissa 15 ja 16 on esitetty yksityiskohtaisemmin kuvioissa 6, 9, 11 ja 12 esitettyjen ohjausventtiilien 40 työpainepintojen mitoittamisen periaatteita. Kuten kuvioista havaitaan, on ohjausventtiilissä 40 olevien ohjauspaine-pintojen 51 ja 52 pinta-alat A1 ja A2 mitoitettu erisuuriksi. Edelleen voidaan ohjausventtiilin 40 päissä olevien painepintojen 68, 85 ja 91 pinta-alat A3, A4 20 ja A5 mitoittaa erisuuriksi.

Kuvioissa 15 ja 16 esitetty sovellutus liittyy ratkaisuun, jossa isku-männän isku-ja paluuliikkeen aikana muodostetaan hetkellisesti suljettu paine-tila ja siinä syntyvää painepulssia käytetään hyväksi ohjausventtiilin aseman ohjaamisessa.

25 Kuvioissa 15 ja 16 esitetyn ohjausventtiilin 40 toimintaperiaate poik- keaa mm. kuvioissa 5a ja 5b esitetyn venttiilin toiminnasta, koska venttiilissä ei 5 ole erillisiä painepintoja pitovoimien muodostamista varten, vaan siinä hyödyn-

CNJ

^ netään ohjauspinta-aloja 51 ja 52 sekä venttiilin päissä olevia painepintoja 68, v 85 ja 91, jotka mitoitetaan jäljempänä esitettävällä tavalla. Iskumännän taka- 30 työtilassa 37 vaihtelee paine työkierron aikana ja tätä painevaihtelua käytetään | hyväksi pitovoimien Fpjt0 muodostamisessa.

o) Kuviossa 15 ohjausventtiili 40 on asennossa, jossa takatyötila 37 on [£ kytkeytyneenä tankkipaineeseen, sillä iskumäntä on paluusuuntaisessa B liik- ^ keessä. Ohjauspainepinnoilla 51 ja 52 vaikuttaa iskunpaine. Ohjauspainepin- 00 35 nan 52 pinta-ala A2 on mitoitettu suuremmaksi kuin ohjauspainepinnan 51 pin- 16 ta-ala A1. Tällöin ohjausventtiiliin 40 vaikuttaa pitovoima Fpjt0, joka pitää ohja-usventtiilin 40 kuviossa 15 esitetyssä asennossa.

Tällöin ohjausventtiiliin 40 vaikuttavan pitovoiman Fpjt0 suuruus voidaan laskea seuraavalla kaavalla: 5 f„,0=p (α,-α1)-γ·(α1-αι-α!) = ρ aa,-t^(aa2-as) , jossa kaavassa ΔΑι on ohjauspainepintojen 51 ja 52 erotus ja jossa ΔΑ2 on ohjausventtiilin 40 päissä olevien painepintojen 68 ja 91 pinta-alojen 10 A3 ja A4 erotus.

Kuviossa 16 on esitetty ohjausventtiilin 40 asento sen jälkeen, kun iskumäntä on siirtynyt paluusuunnassa B niin lähelle vaihtoasemaa, että isku-männässä oleva paluusuunnan puoleinen impulssipinta työntyy impulssitilaan 45 ja aiheuttaa hetkellisen painepulssin. Painepulssi välitetään impulssikana-15 van 58 avulla ohjausventtiilin 40 ohjauspainepinnalle 51, jolloin ohjausventtiili 40 saa alkusysäyksen vaihtaa asentonsa, eli venttiili saa painepulssista liipaisun siirtoliikkeelle. Kun ohjausventtiili 40 on kuvion 16 mukaisessa asennossa, on takatyötila 37 kytkeytyneenä painekanavaan P, minkä seurauksena ohjaus-venttiiliin 40 vaikuttaa pitovoima Fpjt0, jonka suuruus voidaan laskea seuraaval-20 la kaavalla: F„,„=-P-(A1-Al)+P(A3-At)-TAi=P-(AA2-&Al)-TAi

Jotta pitovoimat Fpjt0 olisivat aina oikean suuntaiset, voidaan pinta- 25 alat määrittää seuraavalla tavalla:

T

cvj Ml >—(Δ4 -As) ° jossa ΔΑι on ohjauspainepintojen 51 ja 52 pinta- ό alojen erotus

V T

AA2 > AA2 +j;A

i 30 jossa ΔΑ2 on ohjausventtiilin 40 päissä takatyötilassa 37 olevien painepinta-alojen erotus.

O)

LO

>- Kuvioissa 15 ja 16 esitetyn sovellutuksen etuna on mm. se, että oh- ° jausventtiilin rakenne voi olla huomattavan yksinkertainen. Lisäksi ohjausvent- 35 tiilistä aiheutuvat vuodot voivat olla vähäiset.

17

Edelleen tämän hakemuksen kuvioissa 17 ja 18 esitetään vielä eräät iskulaitteet, jotka poikkeavat edellä esitetyistä ja itsenäisissä vaatimuksissa määritellyistä ratkaisuista. Ajatuksena on se, että ainakin yksi impulssitila on varustettu paineanturilla impulssitilassa muodostuvan painepulssin tunnis-5 tamiseksi. Painetieto välitetään anturilta ohjausyksikölle, joka ohjaa painetie-don avulla ohjausventtiiliä. Ohjausventtiili voi ohjata paineväliainevirtausta suoraan iskumännän ainakin yhdelle työpainepinnalle ja sieltä pois. Vaihtoehtoisesti ohjausyksikkö ohjaa painetiedon perusteella ainakin yhtä esiohjausventtii-liä, joka ohjaa pääohjausventtiiliä. Pääohjausventtiili käsittää ohjausluistin, jon-10 ka avulla paineväliainevirtaus ohjataan iskumännän yhdelle tai useammalle työpainepinnalle ja sieltä pois. Ohjausyksikkö voi olla varustettu ohjausstrategialla ja sen ohjausparametreja voidaan muuttaa, minkä ansiosta iskulaitetta voidaan ohjata monipuolisesti.

Kuviossa 17 iskulaite 11 on esiohjattu sähköisesti ohjatun venttiilin 15 21 avulla. Venttiiliä 21 ohjataan yhden tai useamman ohjausyksikön 22 avulla, jolle välitetään mittaustietoa antureilta 23a ja 23b. Ohjausyksikkö 22 voi olla varustettu ohjausstrategialla, jonka mukaisesti se ohjaa iskulaitteen toimintaa mittaustieto huomioiden. Antureilla voidaan tarkoittaa myös muita tunnistustietoa tuottavia välineitä, kuten esimerkiksi mittauslaitteita, mittauselimiä ja tun-20 nistimia.

Kuvion 17 mukaisessa tilanteessa iskumäntä 33 on siirtynyt isku-suunnassa A niin, että impulssiolake 41 on siirtynyt välitilasta 46 ensimmäisen vastaolakkeen 42 kohdalle. Tällöin impulssisärmä S1 sulkee paineyhteyden Y1 ensimmäisen impulssithan 44, jolloin muodostuu painepulssi, joka voidaan 25 tunnistaa paineanturilla 23a. Paineanturin 23a mittaustiedon perusteella ohja-usyksikkö 22 tunnistaa iskumännän 33 saavuttaneen iskusuunnassa A ennalta 5 määritellyn aseman, jonka perusteella se voi antaa ohjauskomennon ohjauslin-

CNJ

^ jaa 48 pitkin sähköiselle esiohjausventtiilille 21 sen aseman muuttamiseksi T niin, että venttiili siirtyy kuviossa 17 esitetystä asemasta vasemmalle päin. Esi- 30 ohjausventtiilin 21 aseman muuttaminen aiheuttaa ohjausventtiilin 40 aseman | muuttumisen ja edelleen iskumännän 33 liikesuunnan muuttumisen, o) Kun iskumäntä 33 liikkuu paluusuunnassa B kohti ääriasentoaan, [£ sulkee impulssisärmä S2 paineyhteyden Y2, jolloin muodostuu suljettu paineti- ^ la ja painepulssi. Toisessa impulssitilassa 45 muodostunut painepulssi havai- 00 35 taan toisella paineanturilla 23b, jolloin voidaan tunnistaa, että iskumäntä 33 on siirtynyt paluusuunnassa B ennalta määriteltyyn asemaan. Ohjausyksikkö 22 18 antaa mittaustiedon ja sille annetun ohjausstrategian mukaisesti ohjauskomennon ohjauslinjaa 49 pitkin sähköiselle esiohjausventtiilille 21, joka muuttaa asentonsa niin, että se vastaa kuviossa 17 esitettyä tilannetta.

Kuviossa 17 esitetty ohjausventtiili 40 käsittää sen ulkokehällä olak-5 keen 50 sekä ensimmäisen ohjauspainepinnan 51 ja toisen ohjauspainepinnan 52. Ohjauspainepintoihin 51, 52 vaikuttavaa painetta voidaan muuttaa yhdistämällä ohjauspainepinnat joko painelinjaan P tai tankkilinjaan T, jolloin ohjausventtiili siirtyy joko iskusuuntaan A tai paluusuuntaan B päin. Kuvion 17 mukaisessa tilanteessa esiohjausventtiili 21 on asemassa a, jossa ensimmäinen 10 ohjauspainepinta 51 on yhteydessä painelinjaan P ja toinen ohjauspainepinta 52 on yhteydessä tankkilinjaan T, jolloin ohjausventtiili 40 siirtynyt paluusuuntaan B päin. Kun ensimmäisessä impulssitilassa 44 on tunnistettu painepulssi, siirtää ohjausyksikkö 22 esiohjausventtiilin 21 kuviossa vasemmalle päin asemaan b, jolloin toinen ohjauspainepinta 52 kytkeytyy painekanavan 53 avulla 15 painelinjaan P ja ensimmäinen ohjauspainepinta 51 kytkeytyy painekanavan 54 avulla tankkilinjaan T. Tämän seurauksena ohjausventtiiliin 40 kohdistuu voimavaikutus, joka siirtää sen kuviossa esitetystä asemasta vasemmalle päin sillä seurauksella, että työpainekanava 38 sulkeutuu ja tankkikanava 39 avautuu. Tällöin toiseen työpainepintaan 34b vaikuttava paine pienenee ja isku-20 mäntä 33 muuttaa liikesuuntansa paluusuuntaan B päin. Kun painepulssi tunnistetaan toisesta impulssitilasta 45, siirretään ohjausventtiili 40 takaisin kuviossa 17 esitettyyn asentoonsa ohjausyksikön 22 ja esiohjausventtiilin 21 ohjaamana.

Kuviossa 18 esitetty iskulaite 11 eroaa kuvion 17 iskulaitteesta niin, 25 että siinä ei ole lainkaan holkkimaista ohjausventtiiliä. Sitä vastoin ohjausyksik-kö 22 on sovitettu ohjaamaan sähköistä ohjausventtiiliä 56, joka on puolestaan 5 sovitettu ohjaamaan painenesteen virtauksia suoraan toiseen työpainetilaan

CNJ

^ 37 sieltä pois kanavaa 57 pitkin. Kuviossa 18 esitetyssä tilanteessa ohjaus- v venttiili 56 on asennossa, jossa se johtaa painenestettä painelinjasta P työ- 30 paineillaan 37, jolloin iskumäntä 33 liikkuu iskusuuntaan A päin. Kun impuls-| siolake 41 asettuu ensimmäisen vastaolakkeen 42 kohdalle, muodostuu pai- o) nepulssi, joka tunnistetaan, ja joka huomioiden ohjausyksikkö 22 antaa ohja- [£ uskomennon ohjausventtiilin 56 asennon muuttamiseksi. Tällöin ohjausventtiili ^ 56 siirtyy kuviossa vasemmalle päin, jolloin se avaa työpainetilasta 37 yhtey- 00 35 den tankkiin T. Tämän seurauksena iskumäntä 33 muuttaa liikesuuntansa.

19

Ymmärtämisen helpottamiseksi on tämän hakemuksen kuvioissa merkitty tankkiin yhteydessä olevat kanavat kirjaimilla T. Painelinjassa olevat kanavat ovat merkityt kirjaimilla P.

Käytännön syistä kaikkia kuvioiden mukaisia sovellutuksia ei ole se-5 liietty jokaisen kuvion selityksessä yksityiskohtaisesti ja täydellisesti, vaan eri kuvioissa esitettyjä rakenteita ja toimintaperiaatteita voidaan käyttää muissakin kuvioissa esitettyjen sovellutusten ymmärtämiseen.

Etutila 35 voi olla myös vaihtuvapaineinen tila tämän hakemuksen kuvioissa esitetyistä sovellutuksista poiketen. Tällöin ohjausventtiili 40, 77 on 10 sovitettu ohjaamaan painenesteen syöttöä myös tähän tilaan ja sieltä pois.

Edelleen voi iskumännän 33 paluusuuntainen pää liikkua tämän hakemuksen kuvioista poiketen painetilassa, esimerkiksi paineakun painetilassa, jolloin iskumännän paluuliike varaa paine-energiaa paineakkuun, joka voidaan käyttää seuraavan iskuliikkeen aikana.

15 Iskulaitteen 11 rakennetta ja sille johtavia paineväliainekanavia on kuvattu tämän hakemuksen kuvioissa patruunatyyppisenä rakenteena. Tällainen iskupatruuna voidaan sovittaa paikoilleen kallioporakoneen tai rikotus-vasaran rungossa olevaan tilaan. Vaihtoehtoisesti voi rakenne olla perinteinen konstruktio.

20 Useisiin kuvioihin on merkitty viitteellä H pitkä särmä tai helma, jon ka keksinnön mukainen konstruktio mahdollistaa. Tällaisen pitkän tiivistyspin-nan ansiosta voivat iskumännän 33 ja rungon 25 väliset vuodot olla vähäiset. Tällöin iskulaitteen 11 hyötysuhde on hyvä.

Tässä hakemuksessa on käytetty termiä ’’liipaisu” (englanniksi trig-25 ger), kun on kuvattu sitä, että painepulssi antaa alkusysäyksen tai saattaa al-kuun ohjausventtiilin aseman muutoksen. Painepulssi siis laukaisee tapahtu-5 maketjun, jonka seurauksena ohjausventtiili siirtyy asentoon, joka saa aikaan

CM

^ iskumännän liikesuunnan muuttumisen.

^ Painepulssi on äkillinen, impulssimainen paine, jonka paineen suu- 30 ruus on peruspainetta suurempi, ja jonka kestoaika on lyhyt. Tällaisella paine-| pulssilla voidaan kuitenkin aikaansaada muutos vallitsevaan olotilaan, vaikka en itse muutoksen suorittamisessa käytettäisiinkin jotain muuta painetta ja paineta pintoja.

^ Joissain tapauksissa tässä hakemuksessa esitettyjä piirteitä voi- ^ 35 daan käyttää sellaisenaan, muista piirteistä huolimatta. Toisaalta tässä hake- 20 muksessa esitettyjä piirteitä voidaan tarvittaessa yhdistellä erilaisten kombinaatioiden muodostamiseksi.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patentti-5 vaatimusten puitteissa.

CVJ

δ

CVJ

i o

X

CC

CL

CD

LO

LO

O

CVJ

Claims (15)

1. Kallionrikkomislaitteen iskulaite, joka on paineväliainetoiminen ja joka on sovitettu antamaan iskupulsseja kalliota rikkovalle työkalulle, ja joka iskulaite (11) käsittää: 5 rungon (25); iskumännän (33), joka on sovitettu liikkumaan työkierron aikana ak-siaalisuunnassa edestakaisin iskusuunnassa (A) ja paluusuunnassa (B) kun paineväliaine vaikuttaa sen työpainepintoihin (34a, 34b); ainakin yhden paineohjatun mekaanisen ohjausventtiilin (40, 77), 10 jolla on asennot paineväliaineen ohjaamiseksi vaikuttamaan iskumännän (33) ainakin yhteen työpainepintaan (34b) ja sieltä pois iskumännän (33) työkierron ohjaamiseksi, ja joka ohjausventtiili on varustettu painepinnoilla, joihin vaikuttavan paineväliaineen avulla ohjausventtiili on sovitettu siirtymään ääriasemi-ensa välillä; 15 ainakin yhden impulssithan (44, 45), joka on rengasmainen tila is kumännän (33) ympärillä; iskumännässä (33) olevan ainakin yhden pinnan (K1, K2), joka rajaa impulssitilaa (44, 45) aksiaalisuunnassa pienentäen impulssithan tilavuutta mainitun pinnan liikkuessa kohti impulssitilaa; 20 ja josta impulssitilasta (44, 45) on ainakin yksi ensimmäinen pai- neyhteys (58, 59) ohjausventtiilin ainakin yhteen painepintaan; ja josta impulssitilasta (44, 45) on ainakin yksi toinen paineyhteys (Y1, Y2); iskumännässä (33) olevan ainakin yhden impulssisärmän (S1, S2) 25 mainitun toisen paineyhteyden (Y1, Y2) sulkemiseksi, jolloin impulssitilasta ^ tulee suljettu paineilla ja muodostuu painepulssi; δ ja jossa painepulssi vaikuttaa ensimmäisen paineyhteyden kautta ό ohjausventtiiliin (40, 77) ja antaa sen vaihtoliikkeelle alkusysäyksen kohti vas- ^ iäkkäistä ääriasemaa; 30 tunnettu siitä, £ että impulssithan (44, 45) rajaavat iskumäntä (33) ja runko (25) is- σ> kumännän (33) radiaalisuunnassa tarkasteltuna; ja tn että ensimmäinen paineyhteys käsittää rungossa (25) olevan aina- 5 kin yhden impulssikanavan (58, 59). CVJ

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että ohjausventtiili (40, 77) on sijoitettu erilleen impulssitilasta (44, 45).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, 5 että iskulaite (11) käsittää ensimmäisen impulssithan (44) iskumän- nän (33) iskusuunnassa (A), jolloin muodostuva painepulssi antaa ohjausvent-tiilille (40, 77) alkusysäyksen kohti asentoa, joka aikaansaa iskumännän liikkeen paluusuuntaan (B).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, t u n -10 n e 11 u siitä, että iskulaite (11) käsittää ensimmäisen impulssithan (44) iskumännän iskusuunnassa (A) ja toisen impulssithan (45) iskumännän paluusuunnas-sa (B), jolloin impulssitiloissa (44, 45) muodostuvat painepulssit antavat ohja-usventtiilille (40, 77) alkusysäyksen sen molemmissa ääriasennoissa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tun nettu siitä, että runko (25) käsittää runko-osan, joka on kiinnitetty irrotettavasi! runkoon; ja että impulssilla (44, 45) on iskumännän (33) ja runko-osan rajaa-20 massa tilassa.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että ohjausventtiili (40) on holkkimainen kappale, joka on sovitettu iskumännän (33) ympärille aksiaalisen etäisyyden päähän impulssitilasta (44, 25 45).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen iskulaite, 5 tunnettu siitä, CNJ ^ että ohjausventtiili on karaventtiili (77) joka käsittää mekaanisen oh- v jausluistin (79); ja 30 että ohjausluisti (79) sijaitsee erillään iskumännästä (33) ja impulssiin tilasta (44, 45). o)

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen iskulaite, t u n - [g n e 11 u siitä, ^ että painepulssin vaikutus ohjausventtiiliin (40, 77) lakkaa viimeis- 00 35 tään ohjausventtiilin saavutettua uuden ääriasemansa; ja että ohjausventtiilin vaihtoliike aktivoi pitovoiman iskumännän lii-keasemasta riippumatta, joka pitovoima pitää ohjausventtiilin uudessa ää-riasemassa seuraavaan vaihtohetkeen saakka.

9. Menetelmä kallionrikkomislaitteen iskulaitteen ohjaamiseksi, jos-5 sa menetelmässä: ohjataan ainakin yhden paineohjatun mekaanisen ohjausventtiilin (40, 77) avulla paineväliainetta iskulaitteeseen (11) kuuluvan iskumännän (33) ainakin yhteen paineillaan (34a, 34b) ja sieltä pois iskumännän (33) työkierron ohjaamiseksi; 10 liikutetaan ohjausventtiiliä (40, 77) ääriasemiensa välillä suhteessa iskumännän (33) asemaan; muodostetaan iskumännän (33) liikkeen aikana painepulssi sulkemalla iskumännän (33) avulla paineyhteys (Y1, Y2) iskumäntää ympäröivästä ainakin yhdestä impulssitilasta (44, 45); ja 15 välitetään painepulssi impulssitilasta (44, 45) ohjausventtiilin (40, 77. ainakin yhdelle painepinnalle ja annetaan painepulssilla ohjausventtiilin vaihtoliikkeelle alkusysäys kohti vastakkaista ääriasemaa; tunnettu siitä, että muodostetaan painepulssi rengasmaisessa impulssitilassa (44, 45), 20 jonka rajaa radiaalisuunnassa iskumäntä (33) ja runko (25); ja välitetään painepulssi impulssitilasta (44, 45) rungossa (25) olevassa impulssikanavassa (58, 59) ohjausventtiilille (40, 77), joka sijaitsee etäisyyden päässä impulssitilasta (44, 45).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että käytetään iskulaitetta (11), jossa on impulssitilat (44, 45) iskusuun-5 nassa (A) ja paluusuunnassa (B); ja CNJ ^ välitetään impulssitiloista (44, 45) painepulssit ohjausventtiilin (40, v 77) painepinnoille vaihtoliikkeen alkusysäyksen aikaansaamiseksi ohjausvent- 30 tiilin kummassakin ääriasemassa.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnet- o) t u siitä, että [£ vapautetaan impulssithan (44, 45) sulku ennen kuin ohjausventtiili ^ (40, 77) on saavuttanut uuden ääriasemansa, jolloin painepulssin vaikutus oh- 00 35 jausventtiiliin lakkaa; aktivoidaan ohjausventtiilin (40, 77) vaihtoliikkeen vaikutuksesta, ja iskumännän liikeasemasta riippumattomasti, pitopaine vaikuttamaan ohjaus-venttiilin ainakin yhteen painepintaan; ja pidetään pitopaineella ohjausventtiili uudessa ääriasemassa seu-5 raavaan vaihtohetkeen saakka.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaikutetaan ohjausventtiiliin (40, 77) iskumännän työkierron aikana jatkuvasti pitovoimilla niin, että ohjausventtiili (40, 77) pyrkii säilyttämään ase-10 mansa sen kummassakin ääriasemassa; välitetään painepulssi impulssitilasta (44, 45) ohjausventtiilille (40, 77); annetaan painepulssin vaikuttaa ohjausventtiilin (40, 77) ainakin yhteen painepintaan (51, 52), jolloin ohjausventtiiliin (40, 77) vaikuttaa hetkelli-15 sesti voima, joka poikkeuttaa ohjausventtiilin (40, 77) ääriasemastaan; ja suoritetaan ohjausventtiilin (40, 77) siirtoliike loppuun pitovoimien vaikuttamana.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 kohdistetaan ohjausventtiilin (40, 77) ainakin yhteen painepintaan säädettävä painevälineen paine ohjausventtiilin liikenopeuteen vaikuttamiseksi siinä ohjaussuunnassa, joka vaikuttaa iskumännän (33) paluusuuntaiseen liikkeeseen (B); ja säädetään iskumännän (33) iskunpituutta vaikuttamalla mainitulla 25 tavalla ohjausventtiilin (40, 77) liikenopeuteen.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-13 mukainen mene- 5 telmä, tunnettu siitä, että CNJ ^ huomioidaan ohjausventtiilin (40, 77) ohjauksessa iskumännän (33) v suurempi nopeus iskusuunnassa (A) verrattuna paluusuuntaan (B); ja 30 järjestetään ohjausventtiiliin (40, 77) painepulssista aiheutuvan siir- | tovoiman suuruus riippumattomaksi iskumännän (33) liikenopeuksien erosta, o)

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 9-14 mukainen mene- [g telmä, tunnettu siitä, että ^ pakko-ohjataan ohjausventtiili (40, 77) käynnistysventtiilin (82) avul- 00 35 la ennalta määrättyyn ääriasentoon iskumännän (33) uuden työkierron aloitta mista varten.