FI73374C - Hydrauliskt slagverk. - Google Patents

Description

73374

Hydraulinen iskulaite

Esillä olevan keksinnön kohteena on hydraulinen iskulaite, esim. kallioporakone, johon kuuluu iskumäntä, joka on sovitettu iskemään työkaluun kytkettyyn alasinelimeen, työkalua aksiaalisesti tukeva tuki ja tukimäntä, joka voi liukua sylinterissä ja johon vaikuttaa painekammion hydraulipaine mainitun tuen kuormittamiseksi määrättyyn etumaiseen pää-teasentoon, jolloin painekammio on liitetty painenesteläh-teeseen ja kapeat raot tukimännän ja sen sylinterin välissä muodostavat kuristettuja vuotokanavia painekammiosta. Tukimäntä ja painekammio muodostavat vaimennuslaitteen, joka pienentää rasituksia iskulaitteen rungossa vaimentamalla heijastuneita iskuaaltoja, jotka siirtyvät työkalun kärjestä taaksepäin työkalun, esim. kallioporan tai taltan läpi.

Keksinnön eräänä tarkoituksena on antaa säädetty vuotovirta vaimennuslaitteesta ja samalla antaa vaimennuslaitteelle pitempi elinikä. Tämä saadaan aikaan patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa esitetyllä tavalla.

Keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää pituusleikkausta keksinnön mukaisesti rakennetun kallioporakoneen etupään läpi, kuvio 2 esittää pituusleikkausta kallioporakoneen takaosan läpi, kuvio 3 esittää kuvioissa 1 ja 2 esitetyn kallioporakoneen kytkinkaaviota, ja kuvio 4 esittää suurennettuna kuvion 1 osaa. Toisiaan vastaaville osille on eri kuvioissa annettu sama viitemerkintä.

Kuvioissa esitettyyn kallioporakoneeseen 10 kuuluu alaosa 11, kansi 12, vaihdelaatikon kuori 13, väliosa 14, sylinte- 2 73374 ri 15 ja takakappale 16. Sylinteriin 15 on sovitettu edestakaisin liikkuva iskumäntä 17. Iskumäntä 17 muodostuu lieriömäisestä varresta, jossa on kaksi mäntäosaa 18, 19 män-täpintoineen 20, 21. Mäntäosasta 18 eteenpäin ulottuvaa iskumännän osaa on merkitty numerolla 17a ja mäntäosasta 19 taaksepäin ulottuvaa osaa on merkitty numerolla 17b. Män-täosien 18, 19 välistä varsiosaa on merkitty numerolla 17c.

Mäntäosa 17a on sovitettu iskemään alasinta eli liitintä 22 vasten, joka on tarkoitettu liitettäväksi esittämättä jätettyyn poratan-koon. Vaihdelaatikon 13 kuoreen on laakeroitu pyörivästä poraholkki 23 kartiomaisten rullalaakerien 24, 25 avulla. Poraholkki 23 on varustettu hammaskehällä 26, joka toimii yhdessä hammaspyörän 27 kanssa. Vääntiö 28 siirtää poraholkin 23 pyörinnän liittimeen 22. Liitin 22 on niin ollen kierty-mättömästi ohjattu vääntiössä, mutta voi kuitenkin liikkua aksiaalisesti tämän suhteen. Liittimen 22 etuosa on laakeroitu alaosaan 11 ohjaimen 29 ja kuulalaakerin 30 avulla. Huuhteluväliaineen syöttö liittimen 22 ja poratangon keski-reikään tapahtuu huuhtelupään 31 kautta. Huuhtelupään 31 ja vääntiön 28 välissä on pysäytysrengas 32. Poraholkin 23 takaosaan on sijoitettu holkkimainen tuXi eli poratulkka 33. Poratulkka 33 on varustettu kauluksella 34, joka on sovitettu tukeutumaan porahylsyn 23 taempaan päätepintaan.

Hammaspyörä 27 on kiinnitetty sokilla akselille 35. Akseli 35 on laakeroitu holkkeihin 36, 37 vaihdelaatikon kuoressa 13. Akselia 35 pyöritetään sylinteriin 15 kiinnitetyn hyd-raulimoottorin 38 avulla.

Taempaa rengasmaista painekammiota 39 rajoittavat sylinteri 15, varsiosa 17b, mäntäosan 19 mäntäpinta 21 ja tiivistys-puomin 40 etupinta. Etumaista rengasmaista painekammiota 43 rajoittavat samalla tavoin sylinteri 15, varsiosa 17a, mäntäosan 18 mäntäpinta 20 ja pyöreän tiivistyspuomin 44 takapinta.

II

3 73374

Luistin 46 muodostamaan jakoventtiiliin syötetään painenes-tettä tulojohdon 47 kautta. Akkumulaattori 48 on jatkuvasti liitetty tulojohtoon 47. Akkumulaattorin 48 tehtävänä on osaksi luovuttaa hetkellisesti suureneva painenestevirta iskumännän 17 työiskun aikana ja osaksi ottaa vastaan tietty öljymäärä, ennenkuin iskumäntä on kääntynyt luistin muutoksen aikana pääteasennoissa. Tulojohto 47 johtaa rengasmaiseen tulokammioon 49 jakoventtiilin sylinterissä. Venttiilin sylinterissä on myös kaksi rengasmaista poisto-kammiota 50, 51, joihin on liitetty paluujohdot 52, 53. Nämä paluujohdot johtavat esittämättä jätettyyn säiliöön, josta esittämättä jätetty syrjäytyspumppu imee nestettä syöttääkseen tulojohtoon 47 painenestettä esittämättä jätetyn ohjausventtiilin kautta. Akkumulaattori 54 on jatkuvasti liitetty paluujohtoihin 52, 53. Akkumulaattorin 54 tehtävänä on estää paineiskuja järjestelmässä. Akkumulaattorit 48, 54 tasoittavat iskulaitteen voimakkaasti vaihtelevaa painenesteen tarvetta iskusyklin aikana ja painehuippuja.

Luistin 46 sijaitessa kuviossa 3 esitetyssä vasemmassa pääte-asennossa syötetään painenestettä taempaan painekammioon 39 yhdistetyn syöttö- ja poistokanavan 55 kautta, kun taas etumainen painekammio 43 tyhjennetään paluujohtoon 53 toisen yhdistetyn syöttö- ja poistokanavan 56 kautta. Luistin 46 sijaitessa esittämättä jätetyssä oikeassa pääteasennos-saan johdetaan painenestettä sen sijaan etumaiseen paine-kammioon 43 kanavan 56 kautta samalla, kun taempi painekammio 39 tyhjennetään kanavan 55 kautta.

Luistissa 46 ulostyöntyvät pääteosat 57, 58, joiden pääte-pintoihin 59, 60 vaikuttaa paine säätökanavissa 61, 62, jotka laskevat iskumännän 17 sylinteriseinään. Pääteosassa 57 on rengasmainen mäntäpinta 63, johon vaikuttaa kanavan 55 paine luistissa 46 olevan kanavan 64 kautta. Pääteosassa 58 on samanlainen mäntäpinta 65, johon vaikuttaa kanavan 56 paine luistissa 46 olevan kanavan 66 kautta. Mäntäpinnat 4 73374 63, 60 toimivat pidinpintoina, minkä vuoksi niillä on pienempi pinta-ala kuin päätepinnoilla 59, 60, jotka toimivat kääntöpintoina. Kanava 74 on liitetty poistokohtaan mäntäosien 18, 19 välisen tilan jatkuvaa tyhjennystä varten. Tällä tavoin toinen säätökammioista 61, 62 tulee aina olemaan tyhjennetty tämän kanavan 74 kautta, kun toiseen näistä säätökanavista johdetaan painenestettä.

Säätökanavassa 61 on neljä haaraa, jotka laskevat iskumän-nän 17 sylinteriseinään. Viitemerkintä 61a viittaa yhteen näistä haaroista. Vaihdettavan säätötulpan 67 avulla voidaan yksi tai useampia näistä haaroista sulkea. Tällä tavoin voidaan iskumännän 17 taempaa pääteasentoa ja niin ollen iskun pituutta vaihdella, jolloin saadaan erilaisia iskuluku-ja ja erilaista iskuenergiaa.

Tuki- eli vaimennusmäntä 68 on siirrettävästi ja pyörivästi ohjattu väliosassa 14. Vaimennusmännän taaksepäin suunnattu mäntä-pinta 69 muodostaa vaimennuskammion 70 liikkuvan rajaseinän. Vaimennuskammiota 70 rajoittaa taaksepäin konehuoneen rengasmainen pinta 73. Vaimennuskammio 70 on kanavan 71 kautta yhteydessä tulojohtoon 47 ja akkumulaattoriin 48. Kalliopo-rakoneeseen 10 vaikuttava syöttövoima siirretään poratankoon vaimennuskammiossa 70 sijaitsevan paineilmatyynyn kautta. Vaimennusmännän 68 mäntäpinta 69 mitoitetaan siten, että vaimennusmäntään 68 vaikuttava eteenpäin suunnattu voima ylittää syöttövoiman. Syöttövoima siirretään poratulkan 33 kauluksen, poraholkin 23 ja laakerin 24 välityksellä kannen 12 pintaan 72.

Kallioporakoneen toiminta selitetään seuraavassa viitaten piirustuskuvioihin.

Oletetaan, että luisti 46 sijaitsee kuviossa 3 esitetyssä asennossa, niin että taempaan painekammioon 39 syötetään painenestettä ja etumainen painekammio 43 on tyhjennetty.

Il .

5 73374

Oletetaan edelleen, että iskumäntä 17 on liikkumassa eteenpäin. Säätötulppa 67 pitää säätökanavan 61 kaksi oikeaa haaraa suljettuina. Siinä asennossa, jossa iskumäntä 17 sijaitsee kuviossa 3, tyhjennetään säätökanava 62 tyhjen-nyskanavan 74 kautta ja säätökanava 61 on ollut tyhjennettynä etumaiseen painekammioon 43 siihen asti, kunnes mäntä-osa 18 peitti kanavahaaran 61a. Siirtämällä syöttökanavan 55 paine luistin 46 pitopintaan 63 varmistetaan, että luisti pysyy asennossaan. Iskumännän 17 jatkaessa liikettään eteenpäin (vasemmalle kuviossa 3) avautuu säätökanava 61 jälleen tyhjennystä varten, nyt tyhjennyskanavaan 74. Kun mäntäosa 19 sen jälkeen ohittaa säätökanavan 62 suun, tämä avautuu taempaa painekammiota 39 kohti ja paine siirtyy sieltä säätökanavan 62 kautta luistin päätepintaan 60.

Luisti siirtyy nyt esittämättä jätettyyn toiseen asentoonsa (oikealle kuviossa 3), niin että etumainen painekammio 43 saatetaan paineen alaiseksi, kun taas taempi 39 tyhjennetään. Tämä tapahtuu aivan ennenkuin iskumäntä iskee liittimeen 22. Siirtämällä syöttökanavan 56 paine luistin pito-pintaan 65 varmistetaan, että luisti 46 pysyy oikeassa asennossaan. Säätökanava 62 on jo yhteydessä tyhjennyskanavaan 74, kun mäntäosan 18 mäntäpinta 20 ohittaa säätökanavan 61 haarakanavan 61a, niin että etumaisen painekammion 43 paine siirtyy säätökanavan 61 kautta luistin päätepintaan 59, niin että luisti 46 siirtyy kuviossa 3 esitettyyn vasempaan asentoonsa, johon se, kuten edellä kuvattiin, jää pito-pintaa 63 vasten vaikuttavan nestepaineen takia. Painenes-tettä syötetään nyt tulojohdosta 47 taempaan painekammioon 39, ja iskumäntä 17 hidastuu mäntäpintaan 21 vaikuttavan nestepaineen takia. Akkumulaattori 48 saa nyt ottaa vastaan nesteen, joka puristuu ulos painekammiosta 39 iskumännän 17 taaksepäin tapahtuvan liikkeen takia, joka pienentää painekammion 39 tilavuutta. Akkumulaattoriin 48 syötetään painenestettä myös työiskun ensimmäisen osan aikana. Kun iskumäntä 17 kuitenkin saavuttaa syötettyä virtausta vastaavan nopeuden, alkaa akkumulaattori 48 sen sijaan syöttää painenestettä painekammioon 39 ja yhä suurentaa iskumännän 17 nopeutta.

6 73374

Kun kallioporakoneeseen kohdistetaan syöttövoimaa, liitin 22 puristuu poratulkkaa 33 vasten. Koska vaimennus-mäntään 68 vaikuttava eteenpäin suunnattu voima ylittää syöttövoiman, poratulkka 33 ja vaimennusmäntä 68 jäävät kuviossa 1 esitettyyn asentoon. Syöttövoiman kohdistus merkitsee siis vain sitä, että kosketuspinnan 72 paine kevenee.

Kallioporakoneen käytön aikana esiintyvien iskuaaltohei-jastusten aikana poratangossa ja liittimessä 22 iskeytyy liitin 22 poratulkkaa 33 vasten. Poratulkka 33 ja niin ollen vaimennusmäntä 68 nousevat irti poraholkista 23, jos iskuaaltoheijastus ylittää tietyn arvon. Tämä vaimentaa iskuaaltoheijastuksen vaikutusta kallioporakoneeseen. Liitin 22 ja poratanko palautuvat sen jälkeen syöttövoimasta riippumattomaan asentoon vaimennuskammion 70 paineen vaikutuksesta.

Poraholkin 23 ja liittimen 22 pyörintä siirtyy vaimennus-mäntään 68 poratulkan 33 välityksellä. Vaimennuskammiossa 70 oleva paineilmatyyny muodostaa niin ollen aksiaalilaa-kerin liitintä 22 ja poratankoa varten.

Paineiskut, joita syntyy vaimennuskammiossa 70, kun vaimennusmäntä saatetaan nousemaan poraholkilta 23, tasoittuvat akkumulaattorissa 48. Esiintyvien vuotohäviöiden kompensoimiseksi on vaimennuskammio 70 liitetty paineneste-lähteeseen. Edullisessa suoritusmuodossa käytetään tulojoh-toon 47 liitettyä akkumulaattoria myös vaimennuskammion 70 akkumulaattorina. Vuotohäviöt kompensoidaan niin ollen tulojohdosta 47 tulevan painenesteen avulla. Tällaista rakennetta käytettäessä voidaan siis yksi akkumulaattori . jättää pois.

Tukimännän 68 ja sen rungon 14 väliosasta muodostuvan sylinterin toisiaan kohti liikkuvien pintojen väliin muodostuu ahtaita rakoja 76, jotka muodostavat ahtaita vuotokana-

II

7 73374 via painekammiosta 70. Rakojen ulkopäissä on rengasmaisia uria 77, 78, joissa on tiivistysrenkaat 79, 80 (kuvio 4). Kanavat 81, 82 johtavat urien 77, 78 sisäsivuilta kanavaan 83, jossa on vaihdettava ruuvi 84, jossa on läpimenevä poraus, joka muodostaa suutinkuristimen. Kanava 85 johtaa pois vuotoöljyn poistokanaviin 52, 53. Kaksi rakoa 75, 76 muodostavat siis kaksi kuristusta, jotka on kytketty keskenään rinnakkain ja kytketty sarjaan suutinkuris-tuksen 84 kanssa. Suutinkuristuksessa 84 on terävä tuloreuna.

On edullista ylläpitää pientä vuotovirtausta painekammiosta 70, koska vuotoöljy johtaa pois lämpöä painekammiosta. Vuoto ei tietysti saa olla liian suuri, koska tämä aiheuttaa energian häviötä. Kuristusten 75, 76, 84 kuvatulla yhdistelmällä on kaksi pääetua: se tekee vuotovir-tauksen muutoksista suhteellisen pieniä, kun viskositeetti muuttuu, ja se pienentää vaikutusta, joka todellisella raon leveydellä on vuotovirtaukseen. Jos viskositeetti pienenee, virtaus rakojen 75, 76 läpi suurenee, ja suurentuneen virtauksen takia, jonka on mentävä suutinkuristuk-sen 84 läpi, paineen lasku tämän yli tulee suurenemaan.

Tämä merkitsee sitä, että paineenlasku rakojen 75, 76 yli pienenee ja pienentynyt paineen lasku pyrkii pienentämään virtausta rakojen läpi. Tämän takia vuodon suureneminen jää melko pieneksi.

Käytännössä todelliset raon leveydet vaihtelevat kallio-porasta toiseen toleranssien takia. Suutinkuristuksen 84 takia tulevat vuotovirtauksen vaihtelut eri porakoneiden välillä olemaan suhteellisen pieniä silloinkin, kun raon leveydet vaihtelevat melko paljon. Kallioporakoneessa, jossa raon leveys mitattiin 0,015 mmrksi ja suuttimen 84 halkaisija oli 0,5 mm, oli vuotovirtaus 1,2 1/min. Kun raon leveys kaksinkertaistettiin, vuotovirtaus suureni määrään 1,7 1/min, mitä on pidettävä pienenä lisäyksenä .

73374 8

Painekcunmiossa 70 vallitsee normaali pumppupaine, ts. tavallisesti noin 200 baaria, mutta iskuaaltojen vaikutuksesta syntyvät painehuiput ovat monta kertaa suurempia. Näitä painehuippuja syntyy myös silloin, kun kammion 70 ja akkumulaattorin 48 välinen kanava on lyhyt, suora ja leveä, kuten kuviossa 1 esitetään, koska paineen muodostus on hyvin nopea. Painehuiput vaimentuvat kuitenkin raoissa, niin ettei tiivistysrenkaiden 79, 80 tarvitse kestää huippujen erittäin suurta painetta. Tiivistysrenkai-siin 79, 80 kohdistuu kanavassa 83 vallitseva paine, joka on pienempi kuin painekammion 70 paine.

Claims (4)

1. Hydraulinen iskulaite, esim. kaliioporakone, johon kuuluu iskumäntä (17 a-c) , joka on sovitettu iskemään työkaluun kytkettyyn alasinelimeen, työkalua aksiaalisesti tukeva tuki (33, 34) ja tukimäntä (68), joka voi liukua sylinterissä ja johon vaikuttaa painekammion (70) hydraulipaine mainitun tuen (33, 34) kuormittamiseksi määrättyyn etumaiseen pääte-asentoon, jolloin painekammio (70) on liitetty paineneste-lähteeseen ja ahtaat raot (75, 76) tukimännän ja sen sylinterin välissä muodostavat kuristettuja vuotokanavia painekam-miosta (70), tunnettu siitä, että tiivisterenkaat (79, 80) on sovitettu vuotokanavien ulko-osiin ja kuristettu kanavaelin (81-85) johtaa säiliöön vuotokanavien osista, jotka sijaitsevat tiivisterenkaiden sisäpuolella, jolloin mainittu kuristettu kanavaelin (81-85) on mitoitettu siten, että paineenlaskusuhde kanavaelimen (81-85) ja vuotokanavien (79, 80) välillä on suurempi kuin 25 prosenttia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että kuristettu kanavaelin (81-85) käsittää kuristamat-tomat kanavat (81, 82), jotka johtavat yhteiseen kuristukseen (84) ja kuristuksesta (84) johtaa kuristamaton johto (85) säiliöön.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että mainittu kuristus (84) muodostuu vaihdettavasta yksiköstä.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen iskulaite, tunnettu siitä, että suutinkuristuksesssa (84) on terävä tuloreuna.