FI124155B - Menetelmä ja laite potkurin suulakkeen kehän valmistamiseksi ja vesikulkuneuvo - Google Patents

Description

Menetelmä ja laite potkurin suulakkeen kehän valmistamiseksi ja vesikulkuneuvo

Ala

Keksintö liittyy potkurin suulakkeen kehän valmistusmenetelmään ja 5 -laitteeseen.

Tausta

On tunnettua käyttää suulakkeen valmistuksessa useaa, esimerkiksi 6-10, metallilevyä tai -sektoria, jotka puristetaan muottiin ja hitsataan yhteen. Nämä sektorit on ennen yhteen saattamista muokattu siten, että yhteen 10 asetettuna ne muodostavat olennaisesti kehämäisen rakenteen, jossa veden tulosuunnan mukainen avoin pääty on poikkipinta-alaltaan hieman suurempi kuin veden päästösuunnan mukainen avoin pääty.

Ongelmina yllä kuvatussa järjestelyssä ovat muun muassa suulakkeen kyseenalainen kestävyys ja suulakkeen mahdollinen epätasaisuus 15 johtuen useista hitsaussaumoista ja sektoreista, ja suulakkeen monimutkainen valmistus. Johtuen valmistusmenetelmästä suulake kokee myös muodonmuutoksia, mikä aiheuttaa suulakkeelle epäideaalisen muodon. Tästä johtuen suulakkeen ulkonäköjä veden virtaus suulakkeessa ovat epäedullisia.

Lyhyt selostus 20 Keksintö tavoittelee parannetun potkurin suulakkeen kehän valmistusmenetelmän ja -laitteen tarjoamista.

Esillä olevan keksinnön eräänä puolena esitetään menetelmä, joka on ilmaistu itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1.

^ Esillä olevan keksinnön eräänä puolena esitetään laite, joka on ^ 25 ilmaistu itsenäisessä patenttivaatimuksessa 7.

i

Keksinnöllä saadaan aikaan kestävä ja pinnaltaan sileä suulakkeen i LO kehä. Suulakkeen kehällä on hyvät symmetriaominaisuudet. Keksinnöllä x saadaan suulakkeelle optimaalinen muoto toisin kuin tunnetun tekniikan tr “ ratkaisuissa. Valmistusmenetelmä ja -laite ovat myös kustannustehokkaita, in 30 Kuvioiden lyhyt selostus

O

o Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuviot 1Aja 1B esittävät esimerkinomaisia suulakkeen muotoja; 2

Kuviot 2A ja 2B esittävät laitteita suulakkeen kehän muodostamiseksi eräiden suoritusmuotojen mukaisesti;

Kuviot 3Aja 3B esittävät laitteita suulakkeen kehän muodostamiseksi eräiden suoritusmuotojen mukaisesti; 5 Kuviot 4A ja 4B esittävät poikkileikkauskuvia esimerkinomaisista vastakappaleista;

Kuvio 5 esittää erään suoritusmuodon mukaista muottia ylhäältä kuvattuna;

Kuvio 6 esittää erään suoritusmuodon mukaisen vastakappaleen 10 ylhäältä kuvattuna;

Kuvio 7 esittää menetelmän suulakkeen kehän valmistamiseksi erään suoritusmuodon mukaisesti; ja

Kuviot 8A, 8B ja 8C esittävät esimerkinomaisia suulakkeen muotoja.

Suoritusmuotojen kuvaus 15 Vaikkakin eri suoritusmuotoja voidaan toteuttaa suulakkeisiin, joita valmistetaan muun muassa laivoille, lentokoneille ja sukellusveneille, seuraavassa selityksessä katsotaan suulakkeen olevan käytössä laivassa. Tämä ei kuitenkaan rajoita suojapiiriä ainoastaan laivojen suulakkeisiin vaan myös edellä mainittujen muiden kulkuneuvojen ja alusten suulakkeet ovat 20 suojapiirin sisällä. Lisäksi eri suoritusmuotojen mukaisesti valmistettua suulakkeen kehää voidaan hyödyntää myös muissa laitteissa, kuten esimerkiksi tuulivoimaloissa.

Potkureiden yhteyteen on tunnettua asettaa niin sanottu suulake, toisin sanoen potkurikehä, joka olennaisesti ympäröi potkuria siipien kärkien 25 suunnasta. Näitä potkureita voidaan täten kutsua suulakepotkureiksi tai ς kanavoiduiksi potkureiksi avopotkurien sijaan. Suulakkeen tarkoitus on ™ laivoissa ohjata vesimassa potkuriin. Tästä syystä suulake on tyypillisesti

Is" 9 hieman leveämpi veden tulosuunnasta kuin veden päästösuunnasta, eu esimerkiksi molemmista päistään avoimen, katkaistun kartion muotoinen.

| 30 Toisin sanoen se pakottaa potkurin ympärillä olevan virtauskentän määrättyyn ^ muotoon. Tämä kuitenkin aiheuttaa sen, että suulakkeeseen kohdistuu suuri c\j paine, koska se kerää vettä laajemmalta alueelta kuin päästää potkurin jälkeen ° ulos. Lentokoneissa suulake voi vastaavasti ohjata ilmavirtaa. Lisäksi suulake o w voi suojata potkuria ulkoisilta tekijöiltä.

35 Laivoissa käytetään yleisesti vedenpinnan alapuolista ainakin yhtä potkuria aiheuttamaan voima, joka liikuttaa laivaa haluttuun suuntaan. Potkurin 3 toimintaperiaatteen mukaisesti potkurin pyörivä liike muuttuu työntövoimaksi. Potkuri koostuu akselista ja siihen olennaisesti kohtisuoraan kiinnitetyistä kahdesta tai useammasta siivestä. Tämän vuoksi potkureita kutsutaan myös nimellä siipipyörä. Tarkemmin sanottuna laivoissa, kuten valtamerialuksissa, 5 on tunnettua käyttää kiinteää potkuria, jonka akseli on jatkoa laivan pituussuunnassa sen alaosaan asetetulle potkurin voimansiirtoakselille. Tällöin potkurin perässä on tyypillisesti peräsin, jota kääntämällä laivaa voidaan ohjata haluttuun suuntaan. Nykyään on myös tunnettua käyttää kääntyviä potkureita. Erään valmistajan valmistamia kääntyviä potkureita kutsutaan nimellä Azipod®. 10 Tällainen potkuri ei välttämättä tarvitse peräsintä, koska sitä voidaan kääntää. Tämä johtuu siitä, että kääntyvä potkuri on tyypillisesti kiinnitetty laivan pituussuuntaan nähden olennaisesti kohtisuoraan asetuttuun voimansiirto- ja ohjausakseliin. Pyörittämällä tätä pystysuoraan asetettua akselia pituus-akselinsa suhteen potkuri kääntyy haluttuun suuntaan. Tämän avulla laivaa 15 voidaan ohjata liikkumaan myös olennaisesti laivan sivusuunnassa. Tämä on tärkeää esimerkiksi lähellä satamaa. Toisaalta myös kiinteä potkuri voi olla tällä tavalla pystysuuntaisen akselin päässä.

Potkuriin sovellettava suulake voi käsittää sisäkehän ja ulkokehän, kuten esimerkiksi sisä- ja ulkolieriön (tai lieriömäisen kappaleen) tai sisä- ja 20 ulkokartion (tai kartiomaisen kappaleen), jotka voivat yhteen saatettuina muodostaa suulakkeen sivuseinämän. Sisäkehä voi ainakin osittain määrittää suulakkeen sisäpinnan muodon, ja ulkokehä voi ainakin osittain määrittää suulakkeen ulkopinnan muodon. Eri suoritusmuotojen mukaista suulakkeen kehää, joko sisäkehää tai ulkokehää, voidaan hyödyntää sekä kiinteissä että 25 kääntyvissä kanavoiduissa potkureissa. Laivoissa voi lisäksi olla useita potkureita, joille kaikille voidaan asettaa suulake, jossa on eri suoritusmuotojen 5 mukaisella menetelmällä ja laitteella valmistettu suulakkeen kehä.

(M

^ Kuvioissa 1A ja 1B on esitetty potkurin eli siipipyörän 108 ympärillä ^ oleva suulake 100/120. Suulaketta 100 voidaan kutsua myös potkurikehäksi.

^ 30 Suulake 100/120 on avoin molemmista päistään 102, 104, jotta vesi 110 voi £ virrata suulakkeen 100/120 läpi. Tyypillisesti suulake 100/120 käsittää kaksi is. kehää, sisä- ja ulkokehän, jotka ovat toisiaan vasten näin muodostaen $ suulakkeen 100/120 sisä-ja ulkopinnan päiden 102 ja 104 väliin. Suulakkeen

O

^ kehää voidaan kutsua myös suulakkeen vaipaksi tai suulakkeen sivuprofiiliksi.

^ 35 Suulakkeen 100/120 toinen pääty 104 on poikkipinta-alaltaan tyypillisesti suurempi kuin pääty 102, jotta suulake 100/120 pystyy ottamaan haltuunsa 4 suuremman vesimassan. Tämä aiheuttaa suulakkeen 100/120 sisäpinnan muodon perusteella joko suuremman virtausnopeuden tai suuremman paineen potkurille. Kuviossa 1A suulake 100 on katkaistun kartion muotoinen tuottaen suuremman paineen potkurille ja hidastaen veden virtausnopeutta. Tämä on 5 edullista muun muassa haluttaessa hiljentää potkurin käyntiääniä. Kuviossa 1B suulake 120 on epälineaarisesti levenevä tuottaen suuremman virtausnopeuden potkurille näin lisäten potkurin tehokkuutta. Tulee myös huomioida, että kuvio 1 esittää vain kaksi esimerkinomaista suulaketta, eivätkä eri suoritusmuodot rajoitu näihin muotoihin vaan näiden kahden suulakkeen 10 muodon lisäksi voidaan valmistaa erimuotoisia suulakkeita.

Kuviossa 2 on esitetty laite suulakkeen kehän, joko sisäkehän tai ulkokehän, valmistamiseksi erään suoritusmuodon mukaisesti. Lähtökohtana suulakkeen kehän valmistukselle on lieriö 200. Kuvion 2A lieriö 200 voi olla ympyrälieriö, monikulmainen lieriö (särmiö), kehältään ovaalin muotoinen lieriö 15 tai kehältään vapaamuotoinen lieriö. Tässä yhteydessä lieriötä voidaan kutsua myös tunnelikappaleeksi. Lieriöllä on päädyt 204 ja 206 ja päätyjä 204/206 yhdistävä sivuseinämä 202. Päädyt 204/206 ovat tyypillisesti avoimia apertuureja, mutta eräässä suoritusmuodossa toinen, ei-muokattava pääty 206 voi olla myös suljettu. Tällöin pääty 206 kuitenkin avattaisiin esimerkiksi 20 leikkaamalla ennen lieriön 200 käyttämistä suulakkeessa potkurin ympärillä. Lisäksi, vaikkakin lieriö 200 on esitetty siten, että sen molemmat päädyt 204 ja 206 ovat samankokoisia, niin lieriön 200 ei tarvitse välttämättä olla tämän muotoinen. Toisin sanoen päädyt 204 ja 206 voivat olla erimuotoisia ja/tai poikkipinta-alaltaan erikokoisia. Myös sivuseinämä 202 voi olla kuviosta 2A 25 poiketen epälineaarinen ja/tai epäsymmetrinen. Selvyyden vuoksi oletetaan kuitenkin, että lieriö 200 on molemmista päistään 204/206 avoin ympyrälieriö.

5 Lieriö 200 voidaan valmistaa rullamuovaamalla metallinauhasta

(M

^ avoin sivuseinämä 202 ja hitsaamalla tai muutoin saattamalla avoin ° sivuseinämä 202 suljetuksi näin muodostaen lieriön 200, jossa on vähintään ^ 30 yksi sulkemissauma 208. Rullamuovauksessa metallinauha mankeloidaan | ainakin yhden rullamuovausparin läpi, jossa rullat asetetaan siten, että haluttu i— sivuseinämän 202 vahvuus ja kaarevuus saadaan aikaiseksi. Rullat voivat sijaita toisiinsa nähden niin, että haluttu, mahdollisesti kaareva lieriön 200 ς sivuseinämän 202 muoto saadaan aikaan. Tällä muodolla tarkoitetaan sitä, ™ 35 että avoimen sivuseinämän 202 alku- ja loppupääty saadaan saatettua yhteen hitsattavaksi tai muutoin toisiinsa kytkettäviksi. Lieriö voidaan valmistaa myös 5 taivuttamalla levyä puristimella. Eräässä suoritusmuodossa lieriössä 200 on vain yksi sulkemissauma. Yhden sulkemissauman, kuten hitsaussauman, etu on siinä, että rakenteesta tulee merkittävästi tasaisempi ja kestävämpi kuin jos rakenteessa olisi useita hitsaussaumoja. Tästä syystä pyritään yhteen hitsi-5 saumaan, mutta on myös mahdollista valmistaa lieriö 200 useammasta levystä.

Lieriön 200 dimensiot ovat ennalta määritettävissä. Esimerkiksi sivuseinämän 202 vahvuus voi olla esimerkiksi luokkaa 10-30 mm. Lieriön 200 sivuseinämän 202 korkeus voi olla esimerkiksi luokkaa 0,5-3 metriä ja lieriön 10 200 halkaisija voi olla esimerkiksi luokkaa 2-10 metriä.

Lieriön 200 valmistusmateriaali voi olla riittävän murtovenymän ja lujuuden omaava metalli. Yleensä lieriö valmistetaan rakenneteräksestä tai ruostumattomasta tai hapon kestävästä teräksestä.

Laite suulakkeen kehän valmistamiseksi erään suoritusmuodon 15 mukaisesti käsittää myös kehämäisen muotin 220, jonka sivuprofiili 222 on muotin toista päätyä 226 kohti levenevä. Muotti 220 on sovitettavissa lieriön 200 päädyn 204 kaulalle siten, että muotin 220 ensimmäinen pääty 224 on lieriön 200 sisätilaa kohti, ja muotin 220 toinen pääty 226 on poikkipinta-alaltaan suurempi kuin lieriön 200 pääty 204. Erään suoritusmuodon 20 mukaisesti muotti 220 käsittää poikkipinta-alaltaan pienemmän ensimmäisen päädyn 224, poikkipinta-alaltaan suuremman toisen päädyn 226 ja näiden kahden päädyn 224 ja 226 väliin jäävän sivuprofiilin 222, joka on ulkopinnaltaan ainakin osittain levenevä kohti toista päätyä 226, kuten viitenumero 223 esittää. Toisin sanoen muotti 220 on poikkipinta-alaltaan 25 sivuprofiilin 222 suuntaisesti tarkasteltuna kasvava kohti toista päätyä 226, ja muotin 220 suureneva poikkipinta-ala on ainakin jossain kohtaa suurempi kuin 5 lieriön 200 kyseisen päädyn 204 poikkipinta-ala. Tämä varmistaa sen, että

(M

^ muotti 220 pysyy lieriön 200 päädyn 204 kaulalla ilman, että muotti 220 ^ ainakaan kokonaan vajoaisi esimerkiksi painovoiman vaikutuksesta lieriön 200 ^ 30 sisällä. Kappaleita 200/220 voidaan sovittaa toisiinsa myös muussa suunnassa g kuin kuvion 2A suunnassa, jossa muotti 220 asetetaan lieriön 200 päälle.

Toisin sanoen muotti 220 voi olla alla, ja lieriö 200 voidaan asettaa muotin 220 $ päälle, tai muotti 220 ja lieriö 200 voidaan sovittaa toisiinsa horisontaali- ? tasossa.

^ 35 Päätyjen 224 tai 226 ei kuitenkaan tarvitse olla fyysisesti olemassa.

Esimerkiksi jos muotti 220 on pallomainen, niin päädyt voidaan ajatella 6 virtuaalisiksi päädyiksi. Tällöin esimerkiksi pääty 224 on siinä pallon poikkileikkauksessa, joka on sovitettavissa lieriön 200 kaulalle, ja pääty 226 on se pallomaisen muotin poikkileikkaus, joka on poikkipinta-alaltaan suurempi kuin lieriön pääty 204. Samaa pätee myös muihin kuvioihin, jotka eivät sisällä 5 fyysisesti päätyjä.

Muottia 220 voidaan kutsua myös meistiksi, muokkausrakenteeksi, pullistuskappaleeksi, puristus- tai vetomuotiksi jne. Eräässä suoritusmuodossa muotti 220 voi olla kehämäinen, päädyistään 224 ja 226 umpinainen kappale tai, kuten eräässä toisessa suoritusmuodossa, rengasmainen, päädyistään 10 224 ja 226 avoin kappale.

Jälkimmäisen suoritusmuodon mukainen rengasmainen muotti 520 on kuvattu kuviossa 5. Kuvion 5 muotti 520 käsittää diagonaalisilla viivoilla ja viitenumerolla 522 esitetyn tietyn muotoisen sivuprofiilin ylhäältä katsottuna. Muotissa 520 voi lisäksi olla ainakin yksi kytkentäpiste 528. Kukin 15 kytkentäpiste 528 voi sallia yhdystangon kytkennän muottiin 520. Tämä ainakin yksi yhdystanko voi yhdistää muotin 520 vastakappaleeseen, jota tullaan kuvaamaan myöhemmin. Kytkentäpiste 528 voi olla vain osittainen läpivienti mahdollistaen kuitenkin yhdystangon stationaarisen kiinnittämisen muottiin 520 tai kokonainen läpivienti mahdollistaen yhdystangon stationaarisen kiinnittä-20 misen muottiin 520 tai yhdystangon läpiviennin muotissa 520 ilman stationaarista kiinnitystä. Stationaarisella kiinnityksellä tarkoitetaan, että kiinnitetyt kappaleet eivät liiku suhteessa toisiinsa.

Muotti 220 voidaan valmistaa valamalla yhtenäinen muotti metallista. Eräässä suoritusmuodossa muotti 220 valetaan nikkeli-alumiini-25 pronssista. Nikkeli-alumiini-pronssin etu on siinä, että se on kestävää ja liukasta. Lisäksi, koska useat potkurit valmistetaan nikkeli-alumiini-pronssista, o on edullista, että muotti on valmistettu samasta materiaalista. Materiaalin

CM

^ liukkaus on edullista suulakkeen kehän valmistuksessa. Muotin 220 ^ kestävyyteen vaikuttaa materiaalin lisäksi se, että muotti 220 on eräässä ^ 30 suoritusmuodossa valettu yhtenäinen kappale.

£ Lisäksi laite suulakkeen kehän valmistamiseksi lieriöstä 200 käsittää välineet muotin 220 pakottamiseksi ennalta määrätty matka lieriön 200 (tunnelikappaleen) sisälle siten, että muotin 220 sivuprofiilin 222 ulkopinta ? kulkee lieriön 200 sisäpintaa vasten näin leventäen ainakin osan lieriöstä 200 ^ 35 vastaamaan muotin 220 sivuprofiilin 222 levenevää muotoa, jolloin lieriö 200 saavuttaa suulakkeen kehän muodon. Saavutettu suulakkeen kehän muoto voi 7 olla suulakkeen kehän sisäpinnan muoto tai suulakkeen kehän ulkopinnan muoto. Eli toisin sanoen saavutettu suulakkeen kehä voi olla suulakkeen sisälieriö tai suulakkeen ulkolieriö. Suoritusmuotojen mukaisesti valmistettua kehää voidaan siis soveltaa sekä suulakkeen ulkokehäksi että suulakkeen 5 sisäkehäksi. Pakottamisen jälkeen muotti 220 irrotetaan lieriöstä 200. Muotti 220 voidaan alun perin muodostaa halutun muotoiseksi, ja aiheuttamalla muotin 220 kulkeutuminen lieriön 200 sisään muotti 220 pakottaa ainakin osan lieriöstä 200 levenemään. Eräässä suoritusmuodossa muotti 220 kulkee kauttaaltaan lieriön 200 sisäpintaa pitkin, jolloin lieriön 200 sivuseinämä 202 10 levenee kauttaaltaan.

Muotin 220 muoto ei rajoittunut kuvion 2A muotoon, vaan myös erilaisia muotteja voidaan valmistaa. Muotin funktiona on leventää ainakin osaa lieriön 200 sivuseinämästä 202. Eräässä suoritusmuodossa ainakin osa muotin 220 sivuprofiilin 222 ulkopinnasta on epälineaarisesti levenevä kohti 15 muotin toista päätyä 226. Epälineaarisuus on hyödyllistä, jotta saavutetaan potkurille hyvä energiatehokkuus. Sivuprofiilin 222 ulkopinta voi olla esimerkiksi eksponentiaalisesti levenevä kohti muotin 220 poikkipinta-alaltaan suurempaa päätyä 226. Eräässä suoritusmuodossa sivuprofiilin 222 korkeus on valittu vastaamaan lieriön 200 sivuseinämän 202 muokattavaksi halutun 20 osan pituutta. Näin saavutetaan materiaalin suhteen taloudellinen ratkaisu, koska muotti 220 on juuri halutun pituinen.

Aikaansaatu suulakkeen kehä voi siis olla esimerkiksi osa kuvion 1 esittämää suulaketta 100/120. Eräs mahdollinen suulakkeen kehä 230 on esitetty myös kuviossa 2B. Kuvion suulakkeen kehän 230 sivuseinämä 202 on 25 symmetrisesti leventynyt kauttaaltaan lieriömäisen suulakkeen kehällä 230 kohdasta 203 vastaamaan muotin 220 sivuprofiilin 222 epälineaarista o levenemistä (kohta 223 muotissa). Lieriön 200 leventyessä vastaamaan

CM

^ halutun muotoisen suulakkeen kehän 230 muotoa voi aiheutua sivuseinämän ° 202 ohentumista. Tämä ohentuma ei kuitenkaan heikennä merkittävästi

LO

^ 30 suulakkeen kehän 230 sivuseinämän 202 kestävyyttä tai soveltuvuutta potkurin £ suulakkeeseen.

is. Kuten sanottu muotti 220 pakotetaan lieriöön 200. Pakottaminen käsittää muun muassa puristamisen, painamisen tai vetämisen. Eräässä ? suoritusmuodossa välineet painamiseksi voivat käsittää muun muassa suuren ™ 35 massan, joka asetetaan muotin päädyn 226 (tai päädyn 226 kehän) päälle aiheuttamaan painovoiman vaikutuksesta muotin 220 painumisen lieriön 200 8 sisällä. Tällöin lieriö 200 voi olla esimerkiksi kovan maan päällä tai asetettuna tukirakenteen päälle. Eräässä toisessa suoritusmuodossa puristusvälineet käsittävät muun muassa ainakin yhden suuren kokoluokan puristimen. Puristin voi olla esimerkiksi hydrauliikkapuristin tai ruuvipuristin. Puristin voi olla 5 asetettuna päätyjen 226 ja 206 kehälle ja aiheuttaa muotin 220 pakottamisen lieriön 200 sisälle ennalta määrätyn matkan verran. Jos muotti 220 ja lieriö 200 ovat päädyistään avoimia, niin puristin voi olla asetettuna muotin 220 ja lieriön 200 sisäpuolella. Jos taas muotti 220 on umpinainen, niin puristimen akseli voi kulkea muotin 220 ja lieriön 200 ulkopuolella.

10 Erään suoritusmuodon mukaisesti muotin 220 sivuprofiilissa 222 ja/tai lieriön 200 sivuseinämässä 202 käytetään rasvaa, jotta sivuseinämien 202 ja 222 välinen kitka olisi mahdollisimman pieni. Tämä on edullista, jotta voidaan minimoida pakotuksessa käytettävä energian tarve. Käytettävä rasva voi olla esimerkiksi syvävetoöljyä.

15 Erään suoritusmuodon mukaisesti välineet muotin 220 pakotta miselle lieriön 200 sisälle ennalta määrätyn matkan verran käsittävät kuviossa 6 esitetyn vastakappaleen, jota vasten lieriö 200 on asetettavissa. Kuvion 6 ylhäältä kuvattu vastakappale 600 käsittää ainakin yhden kytkentäpisteen 602, joista kukin voi sallia yhdystangon läpiviennin tai kiinnityksen vastakappa-20 leessa 600. Tämä ainakin yksi yhdystanko voi yhdistää muotin 220 vasta-kappaleeseen 600. Toisin sanoen yhdystanko on asetettavissa vastakappaleen 600 ja muotin 220 välille kytkien vastakappaleen 600 ja muotin 220 toisiinsa. Kytkentäpiste 602 voi olla vain osittainen läpivienti mahdollistaen kuitenkin yhdystangon stationaarisen kiinnittämisen vastakappaleeseen 600 tai 25 kokonainen läpivienti mahdollistaen yhdystangon stationaarisen kiinnittämisen ___ vastakappaleeseen 600 tai yhdystangon läpiviennin vastakappaleessa 600 o ilman stationaarista kiinnitystä. Stationaarisella kiinnityksellä tarkoitetaan, että ^ kiinnitetyt kappaleet eivät liiku suhteessa toisiinsa.

^ Kuviossa 6 on myös diagonaaliviivoin esitetty asetusalusta 604.

^ 30 Täten vastakappale voi käsittää asetusalustan 604 vastakappaleen 600, jota £ asettamisuloketta vasten lieriön 200 päädyn 206 kehä asettuu. Tämä on esitetty kuviossa 4 kahden esimerkinomaisen vastakappaleen 400A ja 400B poikkileikkauskuvan avulla. Poikkileikkauskuva on otettu kuvion 6 vasta-

O

5 kappaleen katkoviivoin merkitystä kohdasta katsottuna nuolien suunnasta.

0X1 35 Kuviossa 4A ja 4B on kuvattuna eräiden suoritusmuotojen mukaiset vastakappaleet 400A ja 400B. Vastakappaleet 400A ja 400B käsittävät 9 asettamisalustat 404A ja 404B, sekä ulokkeet 401A ja 401B, jotka ulokkeet 401A ja 401B käsittävät ainakin yhden kytkentäpisteen 402A ja 402B.

Eräässä suoritusmuodossa vastakappale 600 on lieriömäinen kappale, jonka halkaisija on sen verran pienempi tai suurempi kuin suulakkeen 5 kehäksi 230 muokattavan lieriön 200 halkaisija, että asetettaessa lieriö 200 vastakappaleen 600 ympärille tai sisälle osa lieriön 200 sivuseinämästä 202 asettuu vastakappaleen 600 sivuseinää vasten. Vastakappale 600 voidaan asettaa kiinteästi paikalleen, jolloin siihen ainakin oleellisesti kontaktissa oleva lieriö 200 ei myöskään pääse liikkumaan. Näin vastakappale 600 tuottaa 10 efektin, joka tukee lieriötä 200.

Yleensä vastakappale valmistetaan rakenneteräksestä normaaleja konepajan valmistusmenetelmiä käyttäen. Vastakappale voidaan myös valmistaa valamalla se riittävän lujuusominaisuuden omaavasta materiaalista. Täten eräässä suoritusmuodossa vastakappale on valamalla valmistettu. 15 Valmistusmateriaali voi olla nikkeli-alumiini-pronssi.

Tarkastellaan kuvioita 3A ja 3B, jotka ovat poikkileikkauskuvioita muotista 220 tai 520, lieriöstä 200 ja vastakappaleesta 600, 400A tai 400B. Kuviot esittävät myös välineitä muotin 220 pakottamiseksi lieriöön 200. Kuvio 3A kuvaa alkutilannetta ja kuvio 3B kuvaa hetkeä, jolloin muotti 220 on 20 pakotettu lieriön 200 sisään. Nämä välineet muotin 220 pakottamiseksi lieriön 200 sisälle ennalta määrätyn matkan verran käsittävät tässä suoritusmuodossa ainakin yhden yhdystangon 300, joka yhdystanko 300 on stationaarisesti kiinnitetty joko muottiin 220 tai vastakappaleeseen 600. Kuvion 3 esimerkissä stationaarinen kiinnitys on tehty vastakappaleeseen 600 kiinnitysvälinein 302, 25 jotka kiinnitysvälineet 302 voivat käsittää muun muassa kierteet ja mutterin. Jos vastakappale on kuvion 4B mukainen, voidaan yhdystankoon 300 järjestää 5 kierre, joka ruuvataan vastakappaleeseen 600 muodostaen stationaarisen

(M

^ kiinnityksen.

° Muotissa 220 on suoritusmuodon mukaisesti ainakin yksi tn ^ 30 kytkentäpiste 528, joka sallii yhdystangon 300 kytkemisen muottiin 220. Tässä | suoritusmuodossa kytkeminen on läpivienti muotista 220. Tällöin muotti 220 on is. liikuteltavissa suhteessa yhdystankoon 300. Liikuteltavuus voi tarkoittaa sitä, että muotti 220 voi liikkua (liukua) ylös tai alas pitkin yhdystankoa 300.

^ Lisäksi välineet muotin 220 pakottamiseksi lieriöön 200 käsittävät ^ 35 suoritusmuodon mukaisesti kiinnitysvälinein 304 kuhunkin yhdystankoon 300 kiinnitetyn hydrauliikkajärjestelyn 310. Tuottamalla painetta hydrauliikka- 10 järjestelyyn 310 hydrauliikkajärjestelyn 310 ainakin välillisesti muottiin 220 tai vastakappaleeseen 600 kontaktissa oleva ainakin yksi osa liikkuu suhteessa yhdystankoon 300 samalla pakottaen muotin 220 kohti lieriön 200 sisätilaa. Tässä esimerkissä hydrauliikkajärjestely 310 on ainakin välillisesti (suoraan tai 5 välikappaleen kautta) kontaktissa muottiin 220. Tällöin, kuin painetta tuotetaan hydrauliikkajärjestelyyn 310, tietty hydrauliikkajärjestelyn 310 osa liikkuu suhteessa yhdystankoon 300 samalla painaen muotin 220 kohti lieriötä 200, kuten on esitetty kuviossa 3B. Kun muotti 220 painautuu lieriöön 200, lieriön 200 sivuprofiili levenee kohdasta 203 vastaamaan muotin ulkopinnan profiilia. 10 Eräässä suoritusmuodossa hydrauliikkajärjestelmä 310 on kokoluokaltaan sellainen, että yhdellä kiinnityksellä ja paineentuottamisella hydrauliikkajärjestelyyn 310 hydrauliikkajärjestely 310 pystyy aiheuttamaan muotin 220 liikkeen tarvittavan ennalta määrätyn matkan verran lieriön 200 sisälle. Eräässä toisessa suoritusmuodossa hydrauliikkajärjestelmä 310 on 15 kokoluokaltaan sellainen, että yhdellä kiinnityksellä ja paineentuottamisella hydrauliikkajärjestelyyn 310 hydrauliikkajärjestely 310 pystyy aiheuttamaan muotin 220 kulkeutumisen vain osan tarvittavasta ennalta määrätystä matkasta lieriön 200 sisälle. Tällöin voi olla tarvetta irrottaa hydrauliikkajärjestely 310 yhdystangosta 300, siirtää hydrauliikkajärjestelyn 310 paikkaa yhdystangossa 20 300 ja kiinnittää hydrauliikkajärjestely 310 uudelle paikalle yhdystankoon 300.

Tämä uusi paikka on sellainen, että hydrauliikkajärjestely 310 pystyy paineistuksessa taas aiheuttamaan muotin 220 liikkumista suhteessa yhdystankoon 220 kohti lieriön 200 sisätilaa.

Erään suoritusmuodon mukaisesti hydrauliikkajärjestely käsittää 25 yhdystankoa 300 ympäröivän sylinterin 312 ja männän 314 sekä lisäksi paineentuottovälineet 316 sylinteri-mäntä-parille, jossa joko sylinteri 312 tai o mäntä 314 on ainakin välillisesti kontaktissa muottiin 220 tai vastakappa-

<M

^ leeseen 600. Kuvion 3 esimerkissä hydrauliikkajärjestelyn 310 mäntä 314 on ^ kiinnitysvälinein 304 kiinnitetty yhdystankoon 300 stationaarisesti. Kun ^ 30 painetta, esimerkiksi öljyä tai paineilmaa, tuotetaan kuvion 3A sylinteri-mäntä- | parille paineentuottovälineiden 316, kuten venttiilin ja pumpun kautta, mäntä 314 työntyy ulos sylinteristä 312. Tuotettu paine, kuten öljy tai paineilma, on £J kuvattuna sylinterissä 312 ristikkokuvioinnilla. Koska mäntä 314 on ς stationaarisesti kiinnitetty yhdystankoon 300 kiinnitysvälinein 304, kuten ^ 35 mutterilla, sylinteri 312 liikkuu yhdystankoa 300 pitkin samalla työntäen sylinteriin 312 kontaktissa olevan muotin 220 kohti lieriön 200 sisäosaa. Tällöin 11 lieriön 200 sivuseinämä muotoutuu lieriötä 200 leveämmän muottirakenteen 220 voimasta halutun suulakkeen kehän muotoiseksi.

Toisessa suoritusmuodossa hydrauliikkajärjestely 310 on ainakin välillisesti kontaktissa vastakappaleeseen 600, ja yhdystanko 300 on statio-5 naarisesti kiinnitetty muottiin 220 ja vain läpiviennin kautta vastakappaleeseen 600. Tällöin vastakappale 600 voidaan järjestää hydrauliikkajärjestelyn 310 avulla liikkeeseen puristaen vastakappaleen 600 ja muotin 220 kohti toisiaan ja samalla muotin 220 lieriön sisälle. Lopulta hydrauliikkajärjestely 310, yhdystanko 300 ja muotti irrotetaan suulakkeen kehästä (alkuperäisestä 10 lieriöstä 200).

Hydrauliikkajärjestelyn 310 männän 314 sijaan sylinteri 312 voisi olla stationaarisesti kiinnitetty yhdystankoon 300, jolloin mäntä 314 olisi se hydrauliikkajärjestelyn 310 osa, joka liikkuisi suhteessa yhdystankoon 300.

Vaikkakin kuvio 3 kuvaa, että hydrauliikkajärjestely 310 on muotin 15 220 ei-vastakappaleen 600 puoleisella osalla, voisi hydrauliikkajärjestely 310 olla sijoitettuna ja kiinnitettynä myös vastakappaleen 600 ja muotin 220 väliin. Tällöin hydrauliikkajärjestelyyn 310 voisi olla kiinnitettynä ulottimet, jotka yhdistäisivät hydrauliikkajärjestelyn 310 joko vastakappaleeseen 600 tai muottiin 220. Painetta tuotettaessa hydrauliikkajärjestelyn 310 suhteessa 20 yhdystankoon 300 liikkuva osa vetäisi ulottimien avulla joko muottia 220 tai vastakappaletta 600 kohti toisiaan aiheuttaen muotin 220 painautumisen lieriön 200 sisälle. Vaihtoehtoisesti edellä mainittuun tai kuviossa 3 esitettyyn hydrauliikkajärjestely 310 voisi olla sijoitettuna ja kiinnitettynä myös vastakappaleen 600 puolelle.

25 Eräässä suoritusmuodossa sylinteri-mäntä-pareja on suuri joukko, joista muodostetaan tietyn kokoisia sylinteri-mäntä-parin joukkoja, jota joukkoa o ohjataan yhdellä pumpulla. Tällainen joukko voi käsittää esimerkiksi kuusi ^ sylinteri-mäntä-paria. Tällöin, yhdellä pumpulla voidaan ohjata suurta joukkoa ^ sylinteri-mäntä-pareja. Etuna sillä, että yhdellä pumpulla ohjataan vain ^ 30 osajoukkoa kaikista sylinteri-mäntä-pareista, on, että tällöin pumpulle asetetut | vaatimukset suhteessa paineöljyn tuottoon ovat löysemmät kuin jos kaikkia is. sylinteri-mäntä-pareja ohjattaisiin yhdellä pumpulla. Joukko pienempiä pumppuja on myös taloudellisesti edullisempaa hankkia kuin yksi suuri

O

^ pumppu, jolle asetetut vaatimukset ovat suuret. Lisäksi riski laitteen ^ 35 toimintahäiriölle ja mahdolliset korjauskustannukset ovat pienempiä, kun laitteessa käytetään useaa eri pumppua, joille asetetut vaatimukset ovat 12 suhteellisen löysät. Eri suoritusmuodot eivät kuitenkaan ole rajoittuneet tähän vaan kutakin sylinteri-mäntä-paria voidaan ohjata erikseen omalla pumpulla tai kaikkia sylinteri-mäntä-pareja voidaan ohjata tuottamalla painetta yhdellä pumpulla.

5 Eräässä suoritusmuodossa hydrauliikkajärjestelyllä saadaan aikaan kymmenien tonnien, esimerkiksi 60 tonnin, voima, jota voimaa hyödynnetään muotin 220 pakottamisessa lieriön 200 sisään. Suuren voimantuotto-vaatimuksen vuoksi on edullista käyttää useaa hydrauliikkajärjestelyä 310. Eräässä suoritusmuodossa, kuten kuviot 5 ja 6 esittävät, laitteeseen tulee 10 kahdeksan yhdystankoa, joista kussakin on sylinteri-mäntä-pari. Kaikissa yhdystangoissa ei kuitenkaan tarvitse olla hydrauliikkajärjestelyä, vaan joku yhdystanko voi olla ilman. Koska laitteella ikään kuin vedetään vastakappaletta 600 ja muottia 220 kohti toisiaan, menetelmää, jossa laitetta käytetään, voidaan kutsua niin sanotuksi syvävetomenetelmäksi.

15 Kuten aiemmin on mainittu, eri suoritusmuotojen mukaisesti valmistusmenetelmää voidaan hyödyntää sekä suulakkeen sisäkehän että suulakkeen ulkokehän valmistamiseen. Kuviossa 8 on kuvattuna tarkemmin mitä tarkoitetaan suulakkeen sisä- ja ulkokehällä. Kuviossa 8A-8C näytetään eri suulakkeita, jotka suulakkeet muodostuvat sisäkehästä 202A, 202B ja 202C 20 sekä ulkokehästä 800A, 800B ja 800C. Sisä- ja ulkokehät ovat päätyjen 204 ja 206 välissä. Vaikkakin aiempi selitys on kuvannut kuvioiden 8A ja 8C mukaisien sisäkehien 202A ja 202C valmistamisen, eri suoritusmuotojen mukaisilla valmistusmenetelmillä ja -laitteilla voidaan tuottaa myös kuvion 8B mukainen sisäkehä 202B. Lisäksi eri suoritusmuotojen mukaisilla valmistus-25 menetelmillä ja -laitteilla voidaan tuottaa kuvioiden 8A, 8B ja 8C mukaisia ulkokehän muotoja 800A, 800B ja 800C, tässä järjestyksessä. Yhteistä näiden 5 kehien 202A-202C ja 800A-800C rakenteelle on se, että kukin niistä on ainakin

(M

^ osittain sivuprofiililtaan levenevä. Tämä levenevyys voidaan aikaansaada eri ° suoritusmuotojen mukaisilla valmistusmenetelmillä ja -laitteilla. Eri valmistus- ^ 30 menetelmät ja -laitteet eivät kuitenkaan ole rajoitetut näihin muotoihin, vaan | myös muun muotoisia suulakkeen kehiä voidaan valmistaa, kunhan kehän i^. muoto on sivuprofiililtaan ainakin osittain levenevä.

Tuotettu sisä- ja ulkokehä voidaan lopuksi liittää yhteen, kuten ^ kuvioissa 8A-8C näytetään. Yhteen liittäminen voi tapahtua esimerkiksi ^ 35 hitsaamalla. Hitsauspisteiden välistä mahdollisesti onttoa tilaa voidaan 13 halutessa vahvistaa esimerkiksi lisäämällä teräslevyjä, jotka tukevat rakennetta.

Toisaalta suulake voidaan valmistaa myös ainoastaan yhdestä eri suoritusmuotojen mukaisesti valmistetusta kehästä. Suulakkeen kehän 5 sivuseinämää voidaan lisäksi vahvistaa lisäämällä siihen ennalta määrätyn mukaiset rakenteet, jolloin aikaansaadaan lopullinen suulakkeen muoto. Näin saadulla suulakkeella voi olla virtaukselle erityisen edullinen sileä sisäpinta.

Kuvio 7 esittää menetelmän suulakkeen kehän muodostamiseksi lieriöstä. Menetelmä alkaa kohdassa 700. Kohdassa 702 muodostetaan 10 kehämäinen muotti, jonka sivuprofiili on muotin toista päätyä kohti levenevä, ja joka muotti on sovitettavissa lieriön päädyn kaulalle siten, että muotin ensimmäinen pääty on lieriön sisätilaa kohti ja muotin toinen pääty on poikkipinta-alaltaan suurempi kuin lieriön kyseinen pääty. Kohdassa 704 pakotetaan muotti ennalta määrätty matka lieriön sisälle siten, että muotin 15 sivuprofiilin ulkopinta kulkee lieriön sisäpintaa vasten näin leventäen ainakin osan lieriöstä vastaamaan muotin sivuprofiilin levenevää muotoa, jolloin lieriö saavuttaa suulakkeen kehän muodon. Menetelmä loppuu kohdassa 706.

Tämän menetelmän mukaisesti valmistettua suulakkeen kehää voidaan käyttää esimerkiksi laivassa tai lentokoneessa. Menetelmällä ja 20 laitteella on useita etuja. Suulakkeen valmistuksessa ei tarvitse käyttää taontaa tai materiaalin kuumentamista. Lisäksi suulakkeen kehä on kestävä, koska siinä on eräässä suoritusmuodossa vain yksi sulkemissauma. Suulakkeen kehän muoto on optimaalinen. Materiaalin valinta tuo liukkausefektin muotin ja lieriön välille vähentäen näiden välistä kitkaa. Erikokoisia suulakkeen kehiä 25 voidaan helposti valmistaa muuttamalla muotin ja lieriön halkaisijoita. Erimuotoisia muotteja voidaan valmistaa muuttamalla muotin leveyspara- 5 metrejä.

(M

^ Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä ° keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen

LO

^ 30 suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat | vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

h-.

CU

LO

o δ

(M

Claims (10)

1. Menetelmä potkurin suulakkeen kehän (230) valmistamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää: muodostetaan kehämäinen muotti (220), jonka sivuprofiili (222) on 5 muotin (220) toista päätyä (226) kohti levenevä, ja joka muotti (220) on sovitettavissa lieriön (200) päädyn (204) kaulalle siten, että muotin (220) ensimmäinen pääty (224) on lieriön (200) sisätilaa kohti ja muotin (220) toinen pääty (226) on poikkipinta-alaltaan suurempi kuin lieriön (200) kyseinen pääty (204); ja 10 pakotetaan muotti (220) ennalta määrätty matka lieriön (200) sisälle siten, että muotin (220) sivuprofiilin (222) ulkopinta kulkee lieriön (200) sisäpintaa vasten näin leventäen ainakin osan lieriöstä (200) vastaamaan muotin (220) sivuprofiilin (222) levenevää muotoa, jolloin lieriö (200) saavuttaa suulakkeen kehän (230) muodon. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä lisäksi käsittää: muodostetaan lieriö (200) rullamuovaamalla metallinauhasta avoin sivuprofiili (222); ja 20 hitsataan avoin sivuprofiili (222) suljetuksi näin muodostaen lieriön (200), jossa on yksi sulkemissauma (208).

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa muotin (220) sivuprofiilin (222) ulkopinnasta 25 on epälineaarisesti levenevä kohti muotin (220) toista päätyä (226) ja 0 sivuprofiilin (222) korkeus on valittu vastaamaan lieriön (200) sivuseinämän o (202) muokattavaksi halutun osan pituutta. i CO 0

^ 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, ° 30 tunnettu siitä, että menetelmä lisäksi käsittää: £ asetetaan lieriö (200) vastakappaletta (600) vasten, ja asetetaan ainakin yksi yhdystanko (300) vastakappaleen (600) ja 5. muotin (220) välille näin kytkien vastakappale (600) ja muotti (220) toisiinsa, ja o 5 kiinnitetään yhdystanko (300) stationaarisesti joko muottiin (220) tai CVJ 35 vastakappaleeseen (600); kiinnitetään kiinnitysvälinein (302) kuhunkin yhdystankoon (300) hydrauliikkajärjestely (310); tuotetaan painetta hydrauliikkajärjestelyyn (310), jolloin hydrauliikka-järjestelyn (310) ainakin välillisesti muottiin (220) tai vastakappaleeseen (600) 5 kontaktissa oleva ainakin yksi osa liikkuu suhteessa yhdystankoon (300) samalla pakottaen muotin (220) kohti lieriön (200) sisätilaa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä lisäksi käsittää: 10 valetaan yhtenäinen muotti (220) nikkeli-alumiini-pronssista.

6. Vesikulkuneuvo, tunnettu siitä, että siinä käytetään jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukaisesti valmistettua suulakkeen kehää (230).

7. Laite potkurin suulakkeen kehän (230) valmistamiseksi, tunnettu siitä, että laite käsittää: kehämäisen muotin (220), jonka sivuprofiili (222) on muotin (220) toista päätyä (226) kohti levenevä, ja joka muotti (220) on sovitettavissa lieriön 20 (200) päädyn (204) kaulalle siten, että muotin (220) ensimmäinen pääty (224) on lieriön (200) sisätilaa kohti ja muotin (220) toinen pääty (226) on poikkipinta-alaltaan suurempi kuin lieriön (200) kyseinen pääty (204); ja välineet muotin (220) pakottamiseen ennalta määrätty matka lieriön (200) sisälle siten, että muotin (220) sivuprofiilin (222) ulkopinta kulkee lieriön 25 (200) sisäpintaa vasten näin leventäen ainakin osan lieriöstä (200) vastaamaan muotin (220) sivuprofiilin (222) levenevää muotoa, jolloin lieriö O 5 (200) saavuttaa suulakkeen kehän (230) muodon. C\J i CO

° 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että m ° 30 ainakin osa muotin (220) sivuprofiilin (222) ulkopinnasta on epälineaarisesti | levenevä kohti muotin (220) toista päätyä (226) ja sivuprofiilin (222) korkeus on ^ valittu vastaamaan lieriön (200) sivuseinämän (202) muokattavaksi halutun osan pituutta, o o C\J

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että välineet muotin (220) pakottamiseksi lieriön (200) sisälle käsittävät: vastakappaleen (600), jota vasten lieriö (200) on asetettavissa; 5 ainakin yhden yhdystangon (300), joka on asetettavissa vastakappaleen (600) ja muotin (220) välille kytkien vastakappaleen (600) ja muotin (220) toisiinsa, missä yhdystanko (300) on stationaarisesti kiinnitetty joko muottiin (220) tai vastakappaleeseen (600); ja kiinnitysvälinein (302) kuhunkin yhdystankoon (300) kiinnitetyn 10 hydrauliikkajärjestelyn (310), johon painetta tuottamalla hydrauliikkajärjestelyn (310) ainakin välillisesti muottiin (220) tai vastakappaleeseen (600) kontaktissa oleva ainakin yksi osa liikkuu suhteessa yhdystankoon (300) samalla pakottaen muotin (220) kohti lieriön (200) sisätilaa.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että muotti (220) on yhtenäisesti valettu nikkeli-alumiinipronssista. o δ CNJ i CO o m o X cc CL C\j m o δ c\j