HU222125B1 - Készülék és eljárás rögzítőelemnek rögzítési alapba történő behajtására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya készülék rögzítőelemnek rögzítési alapba történőbehajtására, amely készüléknek egy munkadugattyúja van behajtásközbeni erőhatás gyakorlására a rögzítőelemre, amely munkadugattyúdugattyútányérból és merev, nem deformálható anyagból készültdugattyúszárból áll, ahol a dugattyútányér egy dugattyúmegvezetőhüvelyben egy munkalöket során nyugalmi helyzetből véghelyzetbetolható el, és a munkavégzés irányából nézve gyűrű alakúütközőfelülete van, amellyel koaxiálisan és attól meghatározotttávolságban egy megfogóhüvely merev, nem deformálható anyagbólkészült, gyűrű alakú ellenfelülete van elrendezve. A találmány lényegeaz, hogy a dugattyúszár (34) és a dugattyútányér (11) egy darabbólkészült vagy különálló alkatrészekből van kialakítva, azütközőfelületet (37) egy, a dugattyútányéron (11) kialakított, adugattyúszárat (34) koncentrikusan körülvevő hüvely (35) homlokoldalivégfelülete vagy közvetlenül a dugattyútányéron (51) levő gyűrűsfelület alkotja, míg az ellenfelületet (43) a dugattyúmegvezetőhüvelyen (7) rögzítetten elrendezett megfogóhüvely (38, 39) képezi,ahol az ütközőfelület (37) és az ellenfelület (43) nyugalmi helyzetbenegymástól a munkalöketnek (31) megfelelő axiális távolságbanhelyezkedik el, az ellenfelülettel (43) rendelkező megfogóhüvely (38,39, 50) a dugattyútányéron (11) levő hüvellyel (35) együtt, illetve adugattyútányéron levő gyűrű alakú felülettel együttesen egymunkadugattyú dugattyúszára (34) körül körkörösen elrendezettrugókamrát (44) képez, amelynek a munkavégzés irányában tekintettaxiális hosszát mereven határolja az ütközőfelület (37) és azellenfelület (43), amely rugókamrában (44) egy, a munkadugattyútvéghelyzetéből nyugalmi helyzetébe visszamozgató visszaállító eszközvan elrendezve. A találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárásalkatrésznek egy rögzítési alap felületén történő rögzítésére atalálmány szerinti készülék által egy rögzítőelem segítségével, amelyeljárásra az jellemző, hogy a rögzítendő alkatrészt ráhelyezik arögzítési alap felületére, a megvezetőhüvellyel rendelkező készüléketráhelyezik az alkatrészre, miközben a munkadugattyú (3) nyugalmihelyzetében van, majd ezt követően a munkadugattyút addig hajtják,amíg az véghelyzetét eléri, és ennek révén a rögzítőelemet azalkatrészen áthatoltatva behajtja a rögzítési alapba. ŕ

Description

A találmány tárgyát képezi továbbá egy eljárás alkatrésznek egy rögzítési alap felületén történő rögzítésére a találmány szerinti készülék által egy rögzítőelem segítségével, amely eljárásra az jellemző, hogy a rögzítendő alkatrészt ráhelyezik a rögzítési alap felületére, a megvezetőhüvellyel rendelkező készüléket ráhelyezik az alkatrészre, miközben a munkadugattyú (3) nyugalmi helyzetében van, majd ezt követően a munkadugattyút addig hajtják, amíg az véghelyzetét eléri, és ennek révén a rögzítőelemet az alkatrészen áthatoltatva behajtja a rögzítési alapba.

A találmány tárgya készülék rögzítőelemnek rögzítési alapba történő behajtására, amely készüléknek egy munkadugattyúja van behajtás közbeni erőhatás gyakorlására a rögzítőelemre, amely dugattyú dugattyútányérból és merev, nem deformálható anyagból készült dugattyúszárból áll, ahol a dugattyútányér egy dugattyúmegvezető hüvelyben egy munkalöket során nyugalmi helyzetből véghelyzetbe tolható el, és a munkavégzés irányából nézve gyűrű alakú ütközőfelülete van, amellyel koaxiálisán és attól meghatározott távolságban egy megfogóhüvely merev, nem deformálható anyagból készült, gyűrű alakú ellenfelülete van elrendezve.

A találmány továbbá egy eljárásra vonatkozik alkatrészeknek egy rögzítési alapon történő rögzítésére egy rögzítőelem segítségével, egy, a bevezetőben ismertetett készülékkel.

Számos ilyenfajta készülék ismert, amely a legkülönbözőbb alkatrészek rögzítési alapon történő rögzítésére szolgál olyan rögzítőelemek segítségével, mint például csapok, szegecsek, szögek.

Kivitelük szerint a készülékek egyedi üzemben, félautomatikus vagy teljesen automatikus üzemmódban működnek. Minden ilyen készülék felépítése alapvetően azonos, ahol egy munkadugattyút gyorsítanak mechanikusan vagy közeg nyomásával, például pirotechnikai úton keltett gáznyomással. Ez a munkadugattyú hajtja bele a tulajdonképpeni rögzítőelemet a rögzítési alapba. Továbbá a készülékek rendelkeznek olyan segédeszközökkel, amelyek kiegészítő funkciókat látnak el, vagy a készülék működési biztonságát, vagy a készülék kezelésének biztonságosságát szolgálják. Egy ilyenfajta kiegészítő funkcióra példa a munkadugattyú visszaállítása alaphelyzetbe egy behajtási folyamat után. További segédeszközök szolgálnak például a rögzítőelemeknek a készülékbe történő bevezetésére, és a lökéscsillapításra. További szerkezeti elemek, mint például a készülékház részei funkcionálisan másodlagos feladatokat látnak el.

Az US-A-4 441 644 számú iratban le van írva egy beverőkészülékhez való beverési pufferszögek vagy hasonló rögzítőelemek behajtására szolgáló készülékekhez, amely megoldás esetében egy sűrített levegővel működtetett beverődugattyút mozgatnak egy hengerben, és amely a megvezetőcsatomában levő szöget veri be egy rögzítési alapba. Ennek a szabadalomnak fő találmányi jellemzője a pufferrendszerben van, amely két különböző geometriájú és anyagú pufferelemből áll, amely üres ütések esetén, vagyis ha véletlenül nem helyeztek szöget a készülékbe, vagy olyan energiafölösleg esetén, ha például csekély ellenállású rögzítési alapba kerül behajtásra a rögzítőelem, biztosítani tudja ennek a fölösleges energiának oly módon történő elnyelését, hogy a készülék, illetve alkatrészei többszöri működtetés után is sértetlenek és biztos működésűek maradjanak.

A készülék működésének folyamata a következő.

A kézifogantyún elrendezett emelőkar működtetésekor sűrített levegő áramlik a henger belső terébe, a beverődugattyú felső síkja és a megvezetőhenger közötti térbe. Egy meghatározott nyomás elérésekor kioldódik a szorítómegfogás a beverődugattyú feje és egy reteszelőkarmantyú között, és a beverődugattyút a sűrített levegő készenléti helyzetéből lefékezési helyzetébe mozgatja, és ennek során a verőlöket által a szög be verődik a rögzítési alapba. A beverődugattyúnak az első elasztomer pufferelemen történő felütközésekor ez utóbbi tömörítődik, deformálódik és összenyomódik. Ezáltal már létrejön egy meghatározott, néhány mm-es rugózási út, és a fölösleges ütési energia legnagyobb része már ekkor elnyelődik. Még meglévő további fölösleges ütési energia esetén a beverődugattyú gyűrű alakú felülete egy második elasztomer pufferelemet is elér, amely a megvezetőhenger végén található. Ezáltal az alakzárás által a beverődugattyú teljesen lefékezésre kerül, és megvalósul egy további néhány mm-es rugózási út, amelynek hossza a második pufferelem keménységétől és alakváltozásától függ.

A keverési folyamat után a beverődugattyút sűrített levegő segítségével ismét készenléti (nyugalmi) helyzetébe állítjuk vissza. Ekkor behelyezésre kerülhet egy új szög, és indítható a következő beverési folyamat.

Egy ilyen készüléknél hátrányos a fékezési folyamat során fellépő nagy rugózási út, amely ugyan kíméli a beverőkészüléket, de erősen hátrányos a szög beütési

HU 222 125 Bl pontosságát tekintve. Mivel különböző fékezési folyamatok a puha pufferrendszer révén eltérő szöghosszúság, illetve rögzítőelem-minőség vagy eltérő rögzítésialapanyag-minőség esetén oda vezetnek, hogy a szögfejek különböző mélységben hatolnak be a rögzítési alapba (a szög feje az alappal vagy egysíkú lesz, vagy abból kiáll, vagy abba mélyebben besüllyed).

Egy további, sűrített levegővel működtetett beverőkészüléket ír le a EP-A-661140 számú dokumentum. Ennek a találmánynak az a célkitűzése, hogy megakadályozza a beverődugattyúnak, illetve a készülékfejnek a beverődugattyú előtti összenyomott levegő és az elasztikus fékezőpuffer által kiváltott utánverését, és megakadályozza dekoratív rögzítőelemeknek nagy felületen ezáltal történő megsérülését. Ennél a készüléknél is puhán és alakzáróan fékezi le a fékezőpuffer a beverődugattyút elasztikus deformáció révén egy meghatározott rugóúton belül, és ezt követően egy külön kamrában tárolt levegő a dugattyút visszamozgatja kiindulási helyzetébe.

A leírt fajtájú sűrített levegős készülékeket túlnyomórészt arra használják, hogy velük puha rögzítési alapokba, például fába hajtsanak be szögeket, vagyis ha az ütési energia viszonylag csekély. További hátránya ezeknek a készülékeknek tömlős csatlakozásuk helyhez kötött sűrített levegős berendezéshez.

Keményebb rögzítési alapok, mint például beton vagy acél esetén túlnyomórészt vegyi/pirotechnikai patronos hajtással rendelkező csapszegbehajtó (ún. szögbelövő) készülékeket használnak, amelyek ezáltal megengedik csapszegek, illetve szögek helytől független rögzítését is.

Ilyen csapszegbehajtó készülékekre tekinthető példának az EP-A-732 178 számú iratban leírt készülék. Ez a készülék bemutatja a modem készülékfejlesztési technika sokoldalú lehetőségét, és megjegyzendő, hogy a szabadalmi bejelentésben felsorolt műszaki jellemzők lényegében elasztomer anyagokból készült csillapítótagokon, fékezőelemeken és visszatérítő rugókon alapulnak.

A behajtódugattyú lefékezés! folyamata a kombinált puffer- és fékezőrendszeren keresztül, az egyes elemek elasztomer tulajdonságai miatt viszonylag lágyan történik, melynek során a behajtódugattyú axiális mozgását egy csapszeg behajtásakor, illetve üres lövéskor a fékezőelem sugárirányú megvastagodása helyileg korlátozza. A dugattyú visszatolására előirányzott elasztomer nyomórugó ennek során nagy mechanikai igénybevételt kell hogy elviseljen a behajtási folyamat dinamikája miatt, és az egész rugónak legalábbis egyes elemei a legteljesebb összenyomást szenvedik el. A javasolt visszaállító eszköz rugóútja is viszonylag kicsi a választott szeletelt elemes konstrukció speciális tulajdonságai és az elasztomer anyagspecifikus tulajdonságai következtében, úgyhogy a készüléknek egy meghatározott behajtási úthoz (=csapszeghossz) viszonyított építési hossza jelentős. Ennek következtében ez a csapszegbehajtó készülék viszonylag nehéz és nem könnyen kezelhető.

Egy további hátrány abban áll, hogy a behajtódugattyú lefékezés! folyamata a visszatérítő rugóval és a fékezőpufferrel kombinálva nem definiált, mivel mind a például különböző patronok általi meghajtóteljesítmény, mind az eltérő csapszeghosszak és eltérő behajtási ellenállások (különböző rögzítési alapok) miatti behajtási teljesítmény az egész lefékezési és megfogási folyamatot erősen rontják, és ezzel a behajtás minőségét befolyásolják. Az elasztomer rugó is nagy százalékát fogyasztja el a meghajtóenergiának, ha ezt a rugót a készülék rövidebb építési hossza érdekében erősen összenyomják. Ez a készülék behajtási teljesítményének csökkenéséhez vezet.

A dugattyú visszaállításának egy további lehetőségét írja le az US-A-3 331 546 számú leírás. Ennek során egy elasztomer tányérrugókból álló tárcsaszerű elrendezést nyomunk össze a behajtódugattyú előrehaladásakor. Üres lövéskor a behajtódugattyú teljes energiáját, illetve csapszeg behajtásakor könnyű rögzítési alapba a fölösleges energiát fel kell vennie a teljes rugózó anyagnak. Az építési hossz, a behajtási mélység pontossága és az energiafelhasználás tekintetében ennél a készüléknél is a fent leírtak érvényesek. A DE-A-2 632 413 számú irat egy csapszegbehajtó készüléket ismertet, amelynek elasztikus csillapítóblokkja egy sor egymás után kapcsolt gyűrűpárból áll. Itt a behajtódugattyú fékezőerejének bevezetése egy mozgatható megfogógyűrűn keresztül történik, amelyet a behajtódugattyú előrehaladásakor a dugattyúfej és a megfogógyűrű között felépülő gázpárna nyom a csillapítóblokkhoz. Ennek az elrendezésnek az előnye abban van, hogy a megfogógyűrű relatív mozgása miatt a behajtódugattyú felütközési erői kisebbek a fékezési folyamat során. Itt a behajtódugattyú, a megfogógyűrű és a csillapítóblokk alakzáró módon van egymással összekötve.

Egy pirotechnikai hajtással rendelkező behajtódugattyúnak egy további fékező- és megfogórendszerét írja le az US-A-4 824 003 számú leírás. Itt a pufferrendszer egy kónuszos fékezőgyűrűből áll, amelybe a behajtódugattyú szintén kónuszos kialakítású feje alakzáróan belefut. Ez után a fékezőgyűrű után egy két részből álló gyűrű alakú egység van elrendezve, amely elasztikusán és plasztikusan deformálható. Ezáltal a behajtódugattyú definiált módon megfogható lesz, és a fölösleges behajtási energiát a fékezőrendszer elnyelheti. Ennél a készüléknél nem terveztek be automatikus dugattyú-visszatolást. A behajtódugattyú viszonylag nagy ráfutósebessége mellett a kónuszos megfogó- és fékezőrendszerek nagyon nagy felületi nyomást hoznak létre, mivel a gyártási tűrések miatt a két kónuszos felület természetesen sohasem teljesen alakzáróan összeillő, hanem sokkal inkább annak csak egy kis részterülete az. Ezáltal helyi túlterhelések keletkeznek alakzárás közben, amelyek következménye a behajtódugattyú, illetve a fékezőgyűrű anyagkárosodása lesz a plasztikus deformációk miatt.

A jelen találmány által megoldandó feladat az, hogy

- egy olyan, a bevezetőben meghatározott jellegű készüléket alkossunk, amely úgy van megtervezve, hogy nemcsak az alapfunkciót, hanem különböző kiegészítőfunkciókat is optimálisan betölt, és amelynek tervezése olyan, hogy a készülék ki3

HU 222 125 Bl alakításának és használatának számos változatát is lehetővé teszi, emellett további feladat az, hogy

- javaslatot tegyünk ennek a készüléknek az alkalmazására.

A kitűzött feladatot a bevezetőben meghatározott jellegű készüléknél a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a dugattyúszár és a dugattyútányér egy darabból készült vagy különálló alkatrészekből van kialakítva, az ütközőfelületet egy, a dugattyútányéron kialakított, a dugattyúszárat koncentrikusan körülvevő hüvely homlokoldali végfelülete, vagy közvetlenül a dugattyútányéron levő gyűrűs felület alkotja, míg az ellenfelületet a dugattyúmegvezető hüvelyen rögzítetten elrendezett megfogóhüvely képezi, ahol az ütközőfelület és az ellenfelület nyugalmi helyzetben egymástól a munkalöketnek megfelelő axiális távolságban helyezkednek el, az ellenfelülettel rendelkező megfogóhüvely a dugattyútányéron levő hüvellyel együtt, illetve a dugattyútányéron levő gyűrű alakú felülettel együttesen egy munkadugattyú dugattyúszára körül körkörösen elrendezett rugókamrát képez, amelynek a munkavégzés irányában tekintett axiális hosszát mereven határolja az ütközőfelület és az ellenfelület, amely rugókamrában egy, a munkadugattyút véghelyzetéből nyugalmi helyzetébe visszamozgató visszaállító eszköz van elrendezve.

A kitűzött feladat megoldásához tartozik továbbá a találmány szerinti készülék célirányos alkalmazása, amelyre a találmány értelmében az jellemző, hogy a rögzítendő alkatrészt ráhelyezzük a rögzítési alap felületére, a megvezetőhüvellyel rendelkező készüléket ráhelyezzük az alkatrészre, miközben a munkadugattyú nyugalmi helyzetében van, úgy, hogy a munkadugattyút addig hajtjuk, amíg az véghelyzetét eléri, és ennek révén a rögzítőelemet az alkatrészen áthatoltatva behajtja a rögzítési alapba.

A találmány elvét és az általa elérhető előnyöket az alábbiakban kiviteli példákon keresztül mutatjuk be részletesebben, a csatolt rajzra történő hivatkozással; ennek során nemcsak a találmányt újuk le, hanem a behajtási technika alapvető elméleteit és a technika állását is megmagyarázzuk.

A rajzon az 1. ábra egy hagyományos készülék szerkezeti felépítését mutatja lényeges alkotóelemeivel, egyszerűsített metszeti ábrázolásban, a 2. ábra egy további hagyományos készüléket tüntet fel, a 3A. ábra egy találmány szerinti készülék vázlatos hosszmetszete, ahol munkadugattyú a kiindulási helyzetében van, tehát a munkalöket előtt, a 3B. ábra a 3A. ábrán látható készülék ugyancsak vázlatos hosszmetszete, ahol a munkadugattyú végső helyzetében van, tehát a munkalöket után és a visszaállítás előtt, a 4A. és 4B. ábra két készülék vázlatos hosszmetszete a találmány szerinti lökethatárolás változataival, a 5A-5F. ábrák több készülék vázlatos hosszmetszeteit mutatják mechanikus visszaállító segédeszközök különböző kiviteli változataival, a 6. ábra egy készülék vázlatos hosszmetszete, tányér alakjában kivitelezett dugattyútányérral, a 7A. és 7B. ábra készülékek vázlatos hosszmetszetei, ahol a dugattyúszár meg van erősítve a dugattyútányér rögzítési tartományában, a 8. ábra a 3 A. ábrán látható készülék egy változata, egy különleges kivitelű munkadugattyúval, a 9. ábra a 3A. ábrán bemutatott készülék egy további változata, amelynek munkadugattyúja egy további, speciális kivitelű dugattyú, a 10A-10E. ábrák készülékek lehetséges kiviteli példáit mutatják, amelyek konstrukciós lehetőséget adnak a munkadugattyú munkalöket-határolásának megváltoztatására, a 11A-11C. ábrák három készülék kiviteli példáját tünteti fel az 5E. ábra szerinti visszatérítő rugó elrendezésére, a 12A. és 12B. ábra két kiviteli példát mutat csillapítással rendelkező munkadugattyúval felszerelt készülékre, a 13 A. és 13B. ábra két tandemrendszerrel felszerelt készüléket szemléltet, amelyekben a munkadugattyúban egy szekunder dugattyú található, míg a 14A. és 14B. ábra olyan készülékeket tüntet fel, amelyekben a munkadugattyú meghajtása elektromágneses.

Itt utalunk arra, hogy a különböző készülékekben elrendezett, azonos funkciójú alkatrészek készülékenként részben eltérő hivatkozási jellel rendelkeznek, és hogy nem minden készülék esetén van minden alkatrész hivatkozási jellel ellátva.

Az 1. ábrán egy hagyományos készülék lényeges szerkezeti elemei láthatók. Egy 1 házban egy hajtóközeg segítségével egy 3 munkadugattyút gyorsítunk. Ez a munkadugattyú hajt be egy behajtandó 4 rögzítőelemet, például egy szöget vagy csapszeget egy 6 rögzítési alapba, éspedig egy rögzítendő 5 alkatrészen át, vagy ennek az 5 alkatrésznek a számára, amely 5 alkatrész a rögzítőelem segítségével a 6 rögzítési alapon rögzítendő. A 3 munkadugattyú egy dugattyúmegvezető 7 hüvelyben mozog. A 3 munkadugattyú visszaállítása alaphelyzetbe egy 8 visszaállító egységgel történik. A 3 munkadugattyú egy 9 csillapítóeszközre csapódik rá, amely lökethatároló eszközként is szolgál. A 3 munkadugattyúnak van egy 10 dugattyúszára és egy 11 dugattyútányérja. A tömítés egy, all dugattyútányér mögötti hajtóközeggel töltött 2 közegtér irányában egy 12 tömítőelem révén valósul meg.

A behajtandó 4 rögzítőelem lényegében véve egy 4a csapszegszárból, egy 14 csapszegfenékből és egy

HU 222 125 Β1 megvezetési tartományból áll. Egy segédeszköz 13 csapszegtár gyanánt szolgál. A 10 dugattyúszár és a 4 rögzítőelem egy 16 megvezetőhüvelyben mozognak. A vezérlést egy 17 vezérlőberendezés adja. Egy 18 ház másodlagos (szekunder) szerkezeti elemet képez. Egy 19 csillapítóelem található a dugattyúmegvezető 7 hüvely és egy 20 rátéthüvely között.

Az ilyen készülékek teljesítményt meghatározó tulajdonságai a munkadugattyú teljesítménye és a dugattyú munkavégző útja, illetve a munkadugattyú lökete. A munkadugattyú teljesítményét elsődlegesen a munkadugattyú m_k tömege és a dugattyú v_k sebessége határozza meg. Az E_k dugattyúenergiát és az I_k dugattyúimpulzust a munkadugattyú gyorsításakor és a rögzítési alapra történő rögzítéskor átvisszük a rögzítőelemre és a készülékházra. A dugattyú E_k energiája és I_k impulzusa az alábbiak szerint számítható ki:

E_k=m_k/2v_k ²

Ik^=mk^vk

A rögzítőelem tulajdonságait - állandóan feltételezve a behajtási folyamat közbeni kielégítő alaktartást meghatározhatjuk, illetve leírhatjuk a rögzítési alapba történő kívánt behajtási mélységgel és a behajtási csatorna fajtájával. Ha feltételezzük, hogy egy V térfogati elem kiszorításához a rögzítési alapban szükséges E kinetikus energia első közelítésben állandó marad - a végballisztikában ez a tétel mint az úgynevezett Cranz-féle modelltörvény széleskörűen elterjedt -, akkor az

E/V=k összefüggésből, amelyben k állandó, kiadódnak a készülékek behajtási teljesítményére vonatkozó legfontosabb feltételek - és ezekből pedig a készülékeket illető alapvető megfontolások. A következőkben ezt egy viszonylag egyszerű példán keresztül magyarázzuk meg.

Ha a csapszeg egy adott koncepciója esetén előírunk egy meghatározott behajtási mélységet, akkor a munkadugattyú ehhez szükséges kinetikus energiáját például a Richter-féle elmélet szerint becsülhetjük meg, amely elmélet az ISL-ben továbbfejlesztésre került. Ezt az elméletet behatoló, különbözően hegyes, illetve csúcsíves merev magok számára állították fel, és az az anyagszilárdság mellett figyelembe veszi a tehetetlenségi és a súrlódási erőket is; az eredetileg homogén anyagú célokra felállított elméletet kiteijesztették többrétegű anyagú célokra is, amelyet illetően utalunk az R 120/83 számú, K. Hoog által írt, „Páncélos egyenlet nem deformálható csúcsíves lövedékekre, és ennek kiterjesztése deformálható lövedékekre” című ISLjelentésre. Az elmélet foglalkozik végballisztikai kérdések analitikai tárgyalásával nem deformálható penetrátorok esetén 10 mm-es behajtási mélység esetén egy építőipari acélból készült rögzítési alapba, 4 mm-es csapszegátmérő esetén, csúcsíves csapszeg esetén érvényes az alábbi összefüggés, ha ez a csúcsíves test karcsú:

E/V«2

Tehát a csapszeg behajtásához 0,25 kJ energiára van szükség. Ezt az energiát például biztosítani tudja egy 0,1 kg súlyú csapszeggel és 0,1 kg súlyú munkadugattyúval rendelkező készülék 72 m/s sebesség mellett, vagy a csapszeg és a dugattyú kétszer akkora tömege esetén kb. 50 m/s sebesség mellett. Richter elmélete szerint állandó energia mellett csökkenő becsapódási sebesség esetén növekszik a mélységi behatolás teljesítménye, éspedig kb. 20%-kal, ha a becsapódási sebesség a fent említett példa szerint 72 m/s-ról 50 m/s-ra csökken; a kisebb energiaigény miatt ennélfogva az előirányzott behajtási mélység esetén az utóbbi becsapódási sebesség értéke nem 50 m/s, hanem csak kb. 40 m/s kellene hogy legyen. Ezeket a viszonyokat figyelembe kell venni a készülékek méretezésekor a munkadugattyú tömegére és a sebességre vonatkozóan. A megfelelő meggondolások már csak azért is fontosak, mert egy lehetséges elgörbüléssel (kibicsaklással) összefüggésben, amelyre lentebb kitérünk, meg tudjuk mutatni, hogy egy kritikus, készülékre nézve specifikus sebességet nem szabad túllépni, illetve hogy a készülék méretezésekor meghatározásra kerülnek a dinamikus fizikai értékek határai.

Az előnyös dugattyúsebességre vonatkozó kérdéssel összefüggésben adott dugattyúenergia esetén be kell vonni a meggondolásokba a munkadugattyú és az azt körülvevő készülék közötti kölcsönhatást is. Erre szolgál a következő megfontolás dugattyú: készülékház^: 10 tömegarány esetén, illetve 0,1 kg-os dugattyútömeg és 1 kg-os készülékháztömeg esetén, továbbá 30 m/s dugattyúsebesség mellett a dugattyú és a készülékház impulzusegyenlősége tényéből adódik a munkadugattyú gyorsítása után a készülékház 3 m/s-os visszafútási sebessége. A dugattyú kinetikus energiája 45 J, a készülékház kinetikus energiája 4,5 J, és a kinetikus energiák összege ennélfogva 49,5 J értékű lesz. A dugattyú kinetikus energiájának a teljes kinetikus energiához viszonyított aránya 49/4,5 vagy majdnem 11. Ha a dugattyú tömegét megnöveljük 0,2 kg-ra és ezzel egyidejűleg 0,9 kg-ra csökkentjük a készülékház tömegét, hogy az összes tömeg ne változzon, miközben az összenergia állandó (ugyanannyi) kell hogy maradjon, továbbá annak figyelembevételével, hogy a dugattyú impulzusa és a készülékház impulzusa egyenlő kell hogy legyen, akkor az adódik, hogy 20 m/s a dugattyú sebessége és a készülékház visszafútási sebessége 4,5 m/s. A dugattyú kinetikus energiája ekkor 40,5 J és a házé 9 J. Ez a dugattyú kinetikus energiája és az összes kinetikus energia viszonyát tekintve 49,5/9, illetve kb. 5,5 értékűnek felel meg. Ez azt jelenti, hogy a munkadugattyú tömegének 0,1 kg-ról 0,2 kg-ra történő megkétszerezésekor a készülékháznak átadott visszafútási energia megkétszereződik, tehát az összenergia kb. 10%-áról annak kb. 20%-ára nő meg.

Az energiaviszonyok fenti áttekintése ugyan a nagy dugattyúsebesség mellett szól, szemben a fentebb elmagyarázott Richter-féle elmélettel, amely szerint előnyben részesítendő az alacsony dugattyúsebesség. Továbbá a gyakorlatban a dugattyútömegnek konstrukciós okból történő megváltoztatásakor lényegesen kisebb tömegkülönbséggel kell számolni a munkadugattyút és a készülékházat illetően, mint a fent említett tömegkülönbségek, úgyhogy a munkadugattyú és a készülékház energiájának aránya csak 3%-5% körüli mértékben változhat kedvezőtlenebb irányba, ha csökken a dugattyú

HU 222 125 Bl sebessége. Ezáltal túlsúlyba kerülnek a Richter-féle elmélet szerinti végballisztikai érvek az inkább alacsonyabb dugattyúsebesség mellett szólva. Ehhez járul még a meggondolás a kihajlást/kibicsaklást és a megengedhető anyagfeszültségeket illetően, amelyek mindegyike szintén határolja a dugattyú sebességét. Ezek a meggondolások azt is megmutatják, hogy a tömeg-, illetve energiaelosztáson keresztül befolyásolható a készülékház visszafutási terhelése.

Készülék- és anyagspecifikus kérdések tárgyalása és megfelelő számítások általánosan szólva a legjobban olyan anyagokra vonatkozóan végezhetők, amelyek mechanikai-dinamikai viselkedése például analitikus összefüggésekkel leírható.

Sokkal összetettebbek és ennek megfelelően nehezebben tárgyalhatok, illetve számíthatók például olyan behajtási folyamatok, amelyek során rögzítőelemeket, illetve csapszegeket inhomogén és nemfémes rögzítési alapokba hajtunk be, mint például betonba, különösen vasalt betonba, kavicsos betonba, porózus és sprőd, illetve kemény anyagokba, mint például többrétegű felépítményekbe. Egy további, műszaki szempontból igényes probléma rögzítőelemek, illetve csapszegek behajtásakor akkor adott, ha a rögzítendő elem - például héjalás, szigetelőszőnyeg vagy fémlemez - és a rögzítési alap felépítése és mechanikai tulajdonságai erősen különböznek egymástól. A problémák fenti bemutatásából kényszerűen adódik az, hogy a készülékek lényeges alkatrészeit, vagyis a munkadugattyú-egységet úgy kell méretezni és kivitelezni, hogy az az előforduló különböző felhasználási feltételeknek megfeleljen. Továbbá a munkadugattyú-egységet a koncepció megváltoztatása nélkül, illetve az egyes szerkezeti elemek viszonylag egyszerű megváltoztatásával optimálisan kell tudni illeszteni különböző követelményekhez. A fenti követelményeket még erősíti az, hogy betartandók a változó biztonsági előírások.

A behajtási teljesítmény, a megbízható működés különböző anyagok párosítása esetén és az előre meghatározott, betartandó behajtási mélység tehát - összefüggésben az egyes készülékelemekkel - döntő feltételei az optimális műszaki megoldásnak.

Az ismert készülékeknél különös problémát jelent a munkadugattyú szükséges lefékezése. Ennek a problémának a megtárgyalásakor különbséget kell tenni az olyan behajtási folyamatok között, amikor ténylegesen behajtásra kerül rögzítőelem, és azok között, amikor nem kerül behajtásra rögzítőelem, ez utóbbi folyamatok rettegett esetek a készülékgyártók számára, és ezeket „üres lövéseknek” hívják. Ilyen üres lövések lépnek fel akkor, ha a készülék kioldásakor/működtetésekor nincsen benne behajtható alkatrész, vagy ha a megcélzott rögzítési alap egy üreg (például rés), vagy abban üreg található. A behajtási folyamat során ismert módon a dugattyú energiájának, illetve impulzusának egy része átadódik a rögzítőelemnek és a rögzítési alapnak. A munkadugattyú lefékezése és egy meghatározott behajtási mélység betartása ennek során szerepet játszik. Üres lövések esetén a dugattyú teljes energiáját magában a készülékben kell kompenzálni. Ez rendszerint a készülék érintett alkatrészeinek csúcsterheléséhez vezet, és megfelelő (ütés)csillapító eszközöket, illetve a dugattyú lefékezéséről történő gondoskodást követel.

Kézi működtetésű készülékek esetén ezeknek az (ütés)csillapítási problémáknak nagy a jelentőségük; ezek megoldása feltételezi a készülék egyes szerkezeti elemeinek műszakilag kiegyensúlyozott együttműködését azzal a céllal, hogy csak elkerülhetetlen külső erők lépjenek fel, illetve hogy a terhelési profil optimált legyen. Az olyan készülékek esetén, amelyeket nem terveznek kézzel működtetni, ezek a követelmények hátrább szorulnak. Ezt illetően azonban figyelembe veendő, hogy a csillapítóegységek, illetve -elemek messzemenő elhagyásakor a készülék egyes szerkezeti elemeiben a feszültségek nőnek, amit azok méretezésekor figyelembe kell venni.

A jelen találmány nemcsak a fent említett elméleti meggondolásokat veszi figyelembe, hanem minden, a készülékek megvalósításával összefüggő, idevágó szempontot is. Ez azt jelenti, hogy az új készülék a munkadugattyú konstruktív tartományára vonatkozóan nemcsak optimális módon megfelel ebben a tartományban minden műszaki követelménynek, hanem minden vonatkozásban az opcionális kiviteli változatok legnagyobb számú variációját engedi meg. így például az új készülék meghajtását illetően optimálható, amely meghajtás lehet mechanikus, pirotechnikai, pneumatikus vagy elektromos hajtás. Továbbá az új készülék eddig nem megvalósított minimális építési hosszúságú lesz, amely hosszértékét gyakorlatilag csak a megkövetelt behajtási mélység határozza meg. Továbbá az új készülék olyan szerkezeti koncepciós kialakítású, amely a legkülönbözőbb kiviteli alakokat engedi meg a készülékre nézve; kivitele lehet kézi működtetésű készülék, de lehet szélsőséges követelményeknek megfelelő, illetve egészen meghatározott előírások szerint gyártott készülék; példaként legyenek megemlítve a nehéz súlyú készülékként történő felhasználás, például nagyobb méretű rögzítőelemek behajtására az acélszerkezet-gyártásban vagy gyártórobotokban, de a különösen könnyű vagy miniatürizált kivitelek is.

Egy további, a készülékek kialakítását tekintve nagyon fontos követelmény azok robosztussága a használat során.

Ugyancsak kívánatos az, hogy kifogástalanul működőképes készülékek kerüljenek gyártásra különleges anyagok felhasználása nélkül. A különleges anyagok általában szűk felhasználási területre korlátozódnak, ennek megfelelő csekély biztonsági eltérési mozgástér lehetőségével, költségigényesek, gyakran hosszabb időn át nehezen beszerezhetők, feldolgozásuk nehéz és kombinálásuk más anyagokkal gyakran problematikus is. Egy igényes, univerzálisan alkalmazható és egyidejűleg költségelőnyös megoldás feltételezi, hogy az egyes alkatrészeket minimális mértékű mechanikai megmunkálásnak kelljen alávetni, és hogy a ráfordításigényes anyagkezeléseket és felületi megmunkálást messzemenően elkerüljük.

Automatikus működésű készülékek esetén a munkadugattyú visszaállítása minden behajtási folyamat után biztosított kell hogy legyen. Erre a célra ismert egy sor

HU 222 125 Β1 eljárás, amelyek skálája az elhasznált munkavégző gáz általi dugattyú-visszatolástól (Hilti) a mechanikus rugós elemeken át az elasztomer anyagból készült visszaállító rugókig (Würth) teljed. Az elhasznált munkavégző gáz általi dugattyú-visszaállító rendszerek műszaki szempontból viszonylag ráfordításigényesek, és felhasználási területüket, valamint működési biztonságukat illetően korlátokkal rendelkeznek. így például egy gázfejlesztőt igénylő gyorsítóközeg meglétét igénylik. Továbbá a visszaállítási folyamat működési zavarok vagy határtartományok esetén nehezen biztosítható. Fémes és elasztomer visszaállító rugóknál biztosítani kell azt, hogy azok ne túl sok energiát vonjanak el a munkalökettől, és ezáltal a behajtási teljesítményt ne befolyásolják hátrányosan a felhasznált energiamennyiséghez képest. Ezenkívül fémrugókat nem tehetünk ki túl nagy gyorsulásoknak, mivel dinamikus igénybevétel esetén a mechanikai anyagtulajdonságok korlátosak. Elasztomer, illetve gumiszerű, pufferfiinkciókkal rendelkező visszaállító elemek ezenkívül egy rendszer kiviteli hosszát is befolyásolják, és viszonylag nagy funkciós térfogatot igényelnek. Továbbá ezek, ugyanúgy mint az elhasznált munkavégző gáz által működtetett visszaállító eszközök, korlátozzák a készüléktervező mozgásterét.

Alapvetően érvényes az, hogy a visszaállító eszközök, illetve visszaállító elemek biztos működésűek kell hogy legyenek; a tehetetlenségi erők és a behajtási folyamat negatív befolyásolásának elkerülése érdekében legyen kicsi a tömegük, mechanikusan csak saját terhelésük legyen, csak viszonylag kis visszaállító erőket keltsenek, igényeljenek kis építési térfogatot, és műszaki változtatások esetén - például egyes alkatrészek módosításakor - legyenek egyszerű módon megváltoztathatók (illeszthetők a körülményekhez).

Ahhoz a készüléktípushoz, amelyhez az 1. ábrán látható ismert készülék is tartozik, lehetőségek sora ismeretes a 3 munkadugattyú csillapítására, illetve útjának határolására és az egész készülék csillapítására is. Az ismert megoldások esetén a dugattyú csillapítása például egy, a csillapító- és lökéshatároló 9 eszköz és a 10 dugattyúszár közötti szorítóillesztés révén valósul meg a Hilti megoldása szerint, vagy pedig axiális pufferelés révén, például a Kellner/Würth kónuszos megoldása révén, amelynek során a 3 munkadugattyú energiája, illetve impulzusa átadásra kerül a 8 visszaállító rugón keresztül a csillapító- és lökethatároló 9 eszköznek. Ez döntő mértékben korlátozza a 8 visszaállító rugó tervezői kialakítását, és meg nem engedhető igénybevételt is okoz a csillapító- és lökethatároló 9 eszközben és a 10 dugattyúszárban a munkadugattyú teljesítményfölöslege esetén, mint ahogy az például üres lövések esetében megvalósul. A 10 dugattyúszár megszorulásakor a csillapító- és lökethatároló 9 eszközben nem valósul meg definiált lefékezés. Ezenkívül az ilyen, súrlódáshoz kötött folyamatok alapvetően nem egyformán ismételhetők, illetve a használati idő folyamán és például a felület milyensége következtében is alapos változásoknak van kitéve.

A 2. ábra közelebbről mutatja a csillapítási probléma megoldását Kellner/Würth szerint, amely megfelel a technika mai állásának. Ennél a készüléknél lényeges elemek a 21 munkadugattyú útjának határolása egy 22 dugattyúrúdkónusszal és egy elasztomer 27 visszaállító rugóval. A 21 munkadugattyú lefékezése céljából a 22 dugattyúrúdkónusz egy kónuszos gyűrűszerű 25 elembe ütközik. Ezt a kónuszos gyűrűszerű 25 elemet egy 26 pufferelem puffereli. A 28a, illetve 28b nyílásszög meghatározza a dugattyú energiájának sugárirányú és tengelyirányú összetevőit. A 22 dugattyúrúdkónusz felülete a hátulsó 23 dugattyúrúdrész és az elülső dugattyúrúdrész átmérőinek arányából adódik.

Itt nyilvánvaló, hogy az anyag igénybevétele szempontjából döntő kónuszos felület nem változtatható, illetve növelhető meg tetszőlegesen: egyrészt az a tengely közelében helyezkedik el, a sugár változtatása tehát a felület vonatkozásában viszonylag csekély hatású. Az elülső 24 dugattyúrúdrész legkisebb lehetséges átmérőjét a rögzítőelem behajtásének követelményei határozzák meg. A hátulsó 23 dugattyúrúdrész átmérője nem növelhető meg tetszőlegesen, mivel különben a megmaradó munkatérfogat egy 27 visszaállító elem számára túl kicsi lenne. Ennél a koncepciónál kényszerűen adódik az, hogy a dugattyúhüvely viszonylag hosszú.

Ha nagyobb 28a, illetve 28b nyílásszöget választunk, akkor a 22 dugattyúrúdkónusz felülete kisebb lesz, aminek az a következménye, hogy az anyag igénybevétele gyorsan meghaladja a megengedett feszültségeket. Kicsi 28a, illetve 28b nyílásszögek esetén megnő a dugattyú energiájának sugárirányú összetevője. Ennek a következménye nagy nyomófeszültségek kialakulása a 22 dugattyúrúdkónuszban. Az összehasonlíthatóan nagy radiális összetevő a kónuszos gyűrűszerű elemben nagy húzó igénybevételt okoz. Összességében érvényes, hogy egy ilyenfajta megoldás esetében csak korlátozottan lehetséges a döntő paraméterek illesztése, illetve optimalizálása a készülék előirányzott széles felhasználási tartományában.

Alapvetően a munkadugattyúnak egy elasztikus elemmel, mint például gumirugó segítségével történő visszatolása műszaki szempontból érdekes megoldás. Egy ilyenfajta megoldásnak azonban két hátránya van. Egyrészt ilyenkor hosszú szárú 21 munkadugattyúk adódnak, mivel a 22 dugattyúrúdkónusz mögött a 27 visszaállító rugó funkciója miatt még lennie kell egy, a szükséges dugattyúútnak megfelelő hátulsó 23 dugattyúrúdrésznek; a munkadugattyú azonban az igénybevétel szempontjából a készüléknek a legkritikusabb eleme; ennek révén a dugattyúrúd hossza is mindig döntő feltétel.

Második hátrány, hogy a munkadugattyú nagyobb energiafölösleg, illetve üres lövések esetén is kritikus szerkezeti elem, éspedig különösen az átmenet helye az elülső vékonyabb 24 dugattyúrúdrész felé. Ezek a különösen dinamikus igénybevétel esetén kritikus helyek szükségessé teszik, hogy a teljes munkadugattyúhoz értékes nyersanyagokat használjunk fel, úgyhogy a munkadugattyú nagyon igényes, és ezért drága alkatrészét alkotja a készüléknek. Hasonló meggondolások érvényesek a kónuszos gyűrűszerű 25 elemre vonatkozóan is. Összefoglalva, erre a megoldásra érvényes, hogy a 21 munkadugattyúnak egy 22 dugattyúrúdkónusszal tör7

HU 222 125 Bl ténő kialakítása a kónuszos gyűrűszerű 25 elemmel együttesen megnehezíti az optimális készülékméretezést, és a készülék kialakításának variálását csak korlátozott mértékben engedi meg.

Különös jelentősége van a munkadugattyú olyan kialakításának, hogy elegendően biztonságos legyen kibicsaklás ellen, mert már a munkadugattyú nagyon csekély tengelyeltérései is a behajtási folyamat dinamikája miatt a készülék leállását eredményezhetik. Vékony testek dinamikus terhelése esetén a megtörés elleni biztonságot illetően különbséget kell tenni statikus és dinamikus törési problémák között. Statikus törési problémákra Euler szerint kiszámítható a megfelelő törési terhelés. Dinamikus törési problémák kiváltképpen erősen dinamikus és lökésszerű terhelésnek kitett alkatrészeknél lépnek fel, és úgynevezett dinamikus-plasztikus töréshez vezetnek. Erre vonatkozóan utalunk az RT 13/70 számú ISL jelentésben található, „Vizsgálatok karcsú fémhengerek plasztikus törését illetően, fémes céltárgyakba történő becsapódáskor” című tanulmányra, melynek szerzői Weihrauch et al. Ellentétben a statikus, illetve Eulerféle töréssel, dinamikus-plasztikus törés esetén nem játszik szerepet a test hossza, illetve karcsúsága, mivel a dinamikus törési folyamat az ütközési felület és a kiteijedő plasztikus (hullám)front között játszódik le. Kísérleti vizsgálatok szerint, karcsú, nagyon szilárd testek kemény céltárgyakba történő becsapódásakor kb. 100 m/s sebességig, abból indulhatunk ki, hogy - amennyiben nem lépjük túl a plaszticitási határt - a törési problémák Euler módszere szerint tárgyalhatok.

Rögzítőelemek gyorsításakor a készülékben két olyan tartomány van, ahol különösen könnyen léphet fel törés, vagyis egyrészt a dugattyútányér és a behajtófejben lévő elülső megvezetés közötti tartományban, másrészt a behajtófejben levő elülső megvezetés és a rögzítőelem, illetve csapszeg vagy szög közötti tartományban.

Továbbá törés magában a rögzítőelemben, tehát a csapszegben vagy szögben is felléphet. Nagyon összetett a fent másodjára említett törés a behajtófejben levő elülső megvezetés és a rögzítőelem közötti tartományban, mivel az előrehaladó csapszeg már szabad része a behajtás közben folyamatosan egyre hosszabb lesz; az említett törést ezért különösen a rögzítőelemre történő rácsapódáskor és a behajtási folyamat alatt ezzel a rögzítőelemmel együtt kell vizsgáim.

Analitikus módszerekkel ennélfogva csak néhány alapvető becslés végezhető; pontosabb vizsgálatokat, mivel laterális mozgások esetén már nem tengelyszimmetrikus elrendezésekről van szó, háromdimenzionális végeselem-módszer szerinti számításokkal kell végrehajtani.

A törési terhelés megbecslésekor az Euler-féle módszer szerint első közelítésben abból indulunk ki, hogy a fent elsőként és másodikként említett törési problémák esetén kétfajta törés keveredéséről van szó, ugyanis egyrészt szabadon mozgó végekkel bíró, tengelyirányban terhelt rúd töréséről, másrészt egyik végén befogott rúd töréséről, amelynek másik vége szabad, úgyhogy az úgynevezett szabad törési hossza értéke 1 és 2 közötti. A rúdnak tekintett alkatrészekben ébredő feszültség az alábbi egyenlettel számítható:

σ=Επ/4 (r/L)² ahol E a rugalmassági modulus, r a sugár, és A a rúd hossza. Ha a hossz:átmérő arány 10:1 értékű, illetve ha ennek megfelelően a hossz:sugár arány 20:1 értékű, akkor például a statikus törés határaként kb. 1300 N/mm² feszültség adódik.

A munkadugattyúnak a rögzítőelemre, illetve a csapszegre történő rácsapódásakor indukált feszültség általánosan a következő egyenlettel számítható:

σ=ν(Ερ)¹/₂ ahol E a rugalmassági modulus, v a becsapódási sebesség, és p a sűrűség. Ebből az egyenletből adódik az a v sebesség, amelynél egy bizonyos anyagot illetően elérjük a határfeszültséget. Ez a kiválasztott példára kb. 35 m/s. Ha figyelembe vesszük, hogy a munkadugattyú nagyobb szilárdságú, például 1500 N/mm² szilárdságú anyagból készül, és hogy dinamikus folyamatoknál nagyobb határfeszültséggel lehet számítani, továbbá hogy a jelenlegi esetben a határfeszültségek 1,5-szer nagyobbak lehetnek, akkor kb. 60 m/s sebesség adódik. Az elülső dugattyúszár, illetve a rögzítőelem nagyobb sebessége esetén túllépjük az elaszticitási határt, és helyileg megfolyik az anyag. Ezen kívül számítani kell az Euler-féle törésre is.

A fenti becslésnek a készülékek méretezését illetően alapvető jelentősége van. Ez különösen aláhúzza azt a követelményt, hogy a munkadugattyú szabad hosszát lehetőség szerint röviden kell tartani. Ez fontos a csapszeg/szög központos (irányú) meglökésével kapcsolatban. Ezenkívül a kritikus feszültségek elkerülése érdekében a megválasztott sebesség ne legyen túl nagy. Ez feltételezi, hogy a szükséges behajtási teljesítményt más eszközök változtatásával állíthassuk be, például a dugattyú tömegének változtatásával.

A 3A. és 3B. ábrán látható vázlatosan ábrázoltán a munkadugattyú környezetének kialakítása egy rögzítőelemek behajtására szolgáló, találmány szerinti készülék számára. Az így tervezett új készülék egy sor olyan előnyt egyesít magában, amelyekkel nemcsak a fent bemutatott problémák oldhatók meg messzemenően, hanem biztosított a lehetőségek legnagyobb száma konstrukciójukat tekintve sokoldalú kiviteli alakok változatai számára. A 3A. ábrán ábrázoltuk ennek a koncepciónak a fő ismérveit. Ezek abban állnak, hogy a 31 munkalöket határolása céljából beterveztünk egy, all dugattyútányérra ható lökethatároló eszközt. Ennek kialakítása olyan, hogy all dugattyútányéron elrendezésre került egy olyan ütközőfelület, amely a dugattyú véghelyzetében, tehát a munkalöket után egy, a hengeren elrendezett ellenfelületnek csapódik.

Az ütközőfelületet alkothatja egy 35 dugattyúhüvely elülső 37 végfelülete. A másik 43 ütközőfelületet alkothatja egy 39 gyűrűelemmel kapcsolódó 38 megfogóhüvelynek all dugattyútányér felé eső végfelülete. Itt lehetséges az, hogy csak a 35 dugattyúhüvelyt, csak a 39 gyűrűelemet a 38 megfogóhüvellyel vagy a 35 dugattyúhüvely és a 39 gyűrűelem/38 megfogóhüvely kombinációját tervezzük be. A 38 megfogóhüvely kialakítása lehet bordás/lépcsős is.

HU 222 125 Β1

Ennek az elrendezésnek révén kialakításra kerül egy olyan tér, amely 44 rugókamra gyanánt szolgál, amelyben elrendezhető a 8 visszaállító eszköz. Ez a 8 visszaállító eszköz e behajtási folyamat és üres lövés során csak saját terhelése által kap igénybevételt. A 35 dugattyúhüvelyre, illetve a 38 gyűrűelemre átvitt lökés egy 29 tartógyűrűn keresztül fejti ki hatását, amely 28 tartógyűrű a maga részéről szükség esetén a készülékház irányába egy csillapítóelem révén lökéscsillapított lehet.

Az alábbiakban felsoroljuk az új készülék előnyeit, a teljesség igénye nélkül:

- Minimális lesz a 34 dugattyúszár hossza.

- A konstrukció illeszthető a munkadugattyú különböző visszaállítási lehetőségeihez. így a tág határok között megváltoztatható 44 rugókamra révén nemcsak valamennyi mechanikus visszaállító eszköz, például fémrugó vagy elasztomer rendszer alkalmazható, hanem más visszaállító eszközök is alkalmazhatók, például hajtóközeggel, különösen gázzal működők alkalmazása is lehetséges.

- A koncepció alapvetően alkalmas a munkadugattyú különböző fajtájú meghajtása számára, különösen elektromágneses vagy elektrotermikus meghajtás számára is.

- A dugattyú sebessége állandó primer energia mellett a dugattyú tömegének variálása révén tág határok között változtatható.

- A méretezés illeszthető a felhasznált anyagokhoz; korrekciók viszonylag könnyen lehetségesek, például változó teljesítménykövetelmények miatt.

- A 34 dugattyúszár tetszőlegesen merev kivitelű lehet.

-A 11 dugattyútányér a 35 dugattyúhüvellyel együtt rendkívül merev alkatrészt képez.

- A dugattyú megvezetése és a dugattyú tömítése a 11 dugattyútányér környékén előnyösen kivitelezhető.

- A 10 dugattyúszár átmérőjének, illetve a munkadugattyú tömegének a méretek általi és/vagy más sűrűségű anyagok felhasználása általi változtatása révén ugyanakkora hajtás mellett variálható a készülék teljesítménye, ami a felhasználás szempontjából rendkívül fontos. Ezáltal a konstruktív szerkezeti kialakítás részletei illeszthetők a behajtási folyamat végballisztikai előírásaihoz.

- A 10, illetve 34 dugattyúszár és a 11 dugattyútányér külön alkatrészek lehetnek. Ezáltal lehetséges mindkét szerkezeti elem külön-külön történő optimalizálása, például a felületi megmunkálást, az anyagot, a tömeget és a méreteket illetően. A szár teljesen hengeres kialakítása esetén felhasználhatók például olyan anyagok, amelyek meghatározott mechanikus tulajdonságok, például nagy törésállóság elérése érdekében olyan különleges kezelésnek vethetők alá, amelyek csak hengeres testek esetén lehetségesek, például kovácsolás általi hidegkeményedés. Ilyen módon többek között már nitrogénnel ötvözött acélok is rendelkezésre állnak az itt szóba jöhető méretekben, amelyek szilárdsága a 3000 N/mm² közelében van.

- Különböző dugattyúszárak kombinálhatok egyes dugattyútányérokkal.

- A nagy terhelésű tartományokban, amelyeket a 3B. ábrán körök jelölnek, alkalmazhatók multigradiens anyagok; itt olyan anyagokról van szó, amelyeknek például mechanikai tulajdonságai, például a keménység megadott határértékek között a térnek egyik irányában változnak, tehát például a kész alkatrésztesten axiális vagy radiális irányban, de rendszerint két egymásra merőleges irányban már nem.

- A koncepció optimális módon illeszthető a behajtási mélységet és teljesítményt illetően különböző követelményekhez. így például a rövid dugattyúszárak és azok merevsége miatt nemcsak igen nagy behajtási mélység valósítható meg, hanem az igen nagy behajtási erők is uralhatok.

- Csak kevés alkatrészfelület igényel ráfordításigényes megmunkálást. Ezek különösen egyszerűen kivitelezhetők.

- A fent elmagyarázott variációs lehetőségek miatt a munkadugattyú környékén a készülék a fellépő külső erők vonatkozásában is optimálható, például a behajtás közbeni terhelés formáját és mértékét illetően.

- A koncepció az adottságoknak optimális módon megfelelő, mivel a szükséges visszaállító erők viszonylag kicsik. Ez egyedül a dugattyú tömegének következménye, amely például kézi üzemű készülékeknél 50 és 300 gramm közötti lehet. A visszaállító eszköznek tehát elsősorban kielégítően gyors és biztos visszatolást kell biztosítania, továbbá a dugattyú rögzítését kell biztosítania kiindulási helyzetben. A felhasználási terület kiterjesztendő a találmány által adott lehetőségek révén miniatürizált készülékekre, dinamikusan mozgatott tömegekkel a grammos tartományban, például nagy szilárdságú nemfémes alkatrészek felhasználásával éppenséggel a dinamikus igénybevételnek kitett alkatrészeket illetően is, továbbá kiterjesztendő a felhasználási terület egészen a nehéz, illetve nagy tömegű berendezésekig, melyek speciális követelményeket elégítenek ki, például ha igen nagy ütőerőre, illetve kalapácserőre van szükség.

- A dugattyúszár ellátható egy furattal, amely például befogadhat egy jelvezetéket vagy egy kiegészítő mechanikai eszközt. Itt gondolni lehet például arra, hogy egy belső rúd segítségével a tulajdonképpeni behajtási folyamat közben vagy az után kiváltsunk egy további működési funkciót. Egy üreges dugattyú is befogadhat egy belső, illetve szekunder dugattyút, amint ez a 11. ábrán látható.

A 3B. ábrán a munkadugattyú legelőrébb nyúló helyzetében látható. A 35 dugattyúhüvely ütköző felülete és a 38 megfogóhüvely másik ütközőfelülete egymáson vannak, úgyhogy a 35 dugattyúhüvely a 38 meg9

HU 222 125 Β1 fogóhüvely 39 gyűrűelemével együtt alkotja az itt zárt kivitelű 44 rugókamrát, amely magába fogadja a visszaállító eszközt, például egy visszaállító rugót vagy más visszaállító eszközöket.

Szimulációs számítások, amelyek elvégezhetők fór- 5 gásszimmetrikus szerkezeti elemekre két dimenzióban, és az aszimmetrikus alkatrészek dinamikus terhelésének megbecslésére három dimenzióban, és amelyeket az ISL-ben a feltaláló javaslatára tájékozódási céllal el is végeztek, igazolták nemcsak a törésre és az anyag igénybe- 10 vételére vonatkozó fenti meggondolásokat a fellépő sebességek vonatkozásában, hanem azt is megmutatták, hogy a behajtási folyamat során, tehát a munkadugattyúnak a behajtandó rögzítőelemre történő rácsapódásakor és a rögzítőelem előrehajlásakor ugyanúgy, mint leféke- 15 ződéskor, és különösen üres lövéskor, olyan lökésszerű terhelések lépnek fel, amelyek meghatározzák a részt vevő alkatrészek dinamikus viselkedését, és meghatározzák az anyag fellépő, illetve megengedhető igénybevételét is. Ezenkívül például lökések szuperpozíciója révén 20 nagy helyi feszültségek keletkezhetnek, amelyek a megfolyási határ átlépéséhez vezethetnek, és amely feszültségek konstrukciós intézkedésekkel elkerülhetők. Az új készüléknek előnyös tulajdonsága, hogy az ilyenfajta intézkedések foganatosítása az egyes alkatrészek variációs le- 25 hetősége miatt különösen egyszerű módon lehetséges.

A nagy dinamikus terhelésnek kitett területeket, amint már említettük, a 3B. ábra bekarikázva ábrázolja. Ezek a területek a következők:

- a munkadugattyúnak a rögzítőelemet, illetve a 30 csapszeget előrehajtó 45a homlokfelülete;

- a 45b tartományban érintkezésbe kerülő ütközőfelület és másik ütközőfelület;

- a különösen üres lövés esetén a 34 dugattyúszár tömegtehetetlensége miatt húzó irányú igénybe- 35 vételnek kitett 45c tartomány;

- a 34 dugattyúszár és a 11 dugattyútányér közötti 45d átmeneti tartomány;

- a 11 dugattyútányér és a 35 dugattyúhüvely közötti 45e átmeneti tartomány; 40

- az elülső 41 hüvelyfelület és a 30 hüvelypuffer, illetve a 30 hüvelypuffer és a 29 gyűrű közötti 45f átmeneti tartomány.

A 4A. és 4B. ábra egy olyan 8 visszaállító eszközt ábrázol, amelyet nyíl jelöl, és amely magában foglalja a 45 48A zónát, illetve 48B kamrát két határesetben.

A 4A. ábra szerint a 48A zónát egyedül egy hosszú 35a dugattyúhüvely alkotja, a 4B. ábra szerint a 48B kamrát egyedül egy hosszú 39a megfogóhüvely alkotja. Megfelelően lapos lesz az első esetben a 4A. ábra szerinti 50 50 ellengyűrű, és a második esetben a 4B. ábra szerinti az 51 dugattyútányér.

A 4A. ábrán láthatók példák egy munkavégző közeg, például egy munkavégző gáz bevezetésére is.

A szokásos, központos 46 bevezetés mellett a közeg be- 55 vezetése megvalósulhat a kerületen elosztott 47a nyílásokon át, vagy több 47b furaton keresztül.

Szintén a 4A. ábrán láthatók példák különböző tömítésekre, amelyek a munkadugattyú környékén helyezkednek el, és a közegtér irányában tömítenek. Ezekre a 60 tömítésekre szükség van fluid hajtóközegek alkalmazása esetén. Ebben az esetben szó lehet például egy 49a gyűrűs tömítésről, vagy egy 49b labirintustömítésről, amelyekre példa a 4A. ábra felső térfelén látható; hosszú dugattyúhüvelyek előnyösen csak végeiken vannak megvezetve, amint ezt a 4A. ábra alsó térfelén ábrázoltuk; itt a 49c üreg miatt eltekinthetünk egy külön tömítőelem alkalmazásától.

Amint már többször utaltunk rá, a munkadugattyú 3 A. ábrán látható 31 dugattyúlöketének határolására különös figyelmet kell fordítani nagy behajtási teljesítmény és üres lövések csillapítása esetén. A csillapítást illetően különbséget kell tenni a mozgóalkatrészek csillapítása és a többi alkatrész, mint például a készülékház csillapítása között.

A mozgóalkatrészek csillapítása megvalósítható

- a 35 dugattyúhüvelyen keresztül, amely a munkadugattyú maradék energiáját továbbítja;

- a 11 dugattyútányérban levő csillapítóeszközökkel;

- a 38 megfogóhüvely és a 35 dugattyúhüvely anyagainak rugalmassága révén;

- részben a 8 visszaállító eszköz által;

- a 35 dugattyúhüvely 37 végfelületének a 29 tartógyűrűre történő közvetlen ráillesztésével vagy a 7 dugattyúhüvely belső felületére, illetve a 20 rátéthüvelyre történő közvetlen ráillesztéssel.

Ezenkívül vulkanizáltan elrendezésre kerülhetnek csillapítóelemek mind a 38 megfogóhüvely környékén, mind pedig all dugattyútányér, illetve a 35 dugattyúhüvely környékén.

A munkavégző részt körülvevő készülékház csillapítása befolyásolható a következők szerint:

- a mozgatott, lefékezendő tömeg és a nyugalomban levő tömeg meghatározott arányával;

- speciális csillapítóeszközökkel a készülékházon, előnyösen elasztomer elemekkel.

Egy gumiból készült csillapító „töltöttségi” fokán keresztül például a gumi különleges dinamikus tulajdonságai révén a csillapítóelemmel történő, anyagon és alakon keresztüli kombinációjával minden tetszőleges csillapítási fúnkció/függvény beállítható, egészen az ütközésre kemény viselkedésig teljes töltöttség esetén.

Műszakilag különösen igényes és egyszerűsége miatt érdekes változatot képez az az eset, amikor semmilyen különös csillapítási intézkedést sem tervezünk bele a készülékbe. A fellépő erőket ekkor egyedül a szerkezeti kialakítás és az anyag tulajdonságai veszik fel. A moduláris felépítés és a találmány különleges jellemzői által lehetővé válik szélsőséges tulajdonságú anyagok felhasználása, ami a kialakítást, az anyag sűrűségét és terhelhetőségét illeti. Ezt az alábbi példák segítségével magyarázzuk meg:

- a 38 megfogóhüvely teljes egészében vagy részben nehézfémből vagy keményfémből, kerámiaanyagból, könnyűfémből vagy (üveg)szál-erősítésű anyagokból készült, a tulajdonságoknak megfelelően kemény, nehéz, könnyű, csillapító;

- a 34 dugattyúszár - esetleg csak a csapszeg felőli részén - keményfémből vagy kerámiaanyagból

HU 222 125 Β1 készült, a tulajdonságoknak megfelelően kemény, könnyű;

- a 11 dugattyútányér olyan szerkezeti elemeket tartalmaz, amelyek például üvegszál-erősítésű anyagokból vannak, és a tulajdonságoknak megfelelően könnyűek, csillapítóak;

- a 11 dugattyútányérba behelyezésre került egy vulkanizálási réteg;

- a 34 dugattyúszár all dugattyútányérban lökést csillapító módon van csapágyazva;

- a 38 megfogóhüvely, a 34 dugattyúszár vagy a 11 dugattyútányér a 35 dugattyúhüvellyel együtt multigradiens anyagból készült.

Különösen nagyobb átmérőjű alkatrészek esetén, mind a mozgó, mind pedig a nem mozgó alkatrészeket illetően előnyös lehet, ha ezek kis sűrűségű anyagokból készülnek, mint a könnyűfém, (üveg)szál-erősítésű műanyagok vagy alakítható kerámiaanyagok. Olyan szerkezeti megoldások is elképzelhetők, amelyek esetén a testek üreges kialakításúak, és szükség szerint, például habosított fémanyagokkal vannak kombinálva, ami a könnyű súlyú kivitel és a nagy merevségű kialakítás kombinációja.

A 34 dugattyúszár és a 11 dugattyútányér lehetséges kétrészes kivitelezése következtében all dugattyútányér előállítható öntéstechnikai eljárásokkal. Ez különösen előnyös nem forgásszimmetrikus alakok vagy a 11 dugattyútányér és a 35 dugattyúhüvely komplex kialakítása esetén, kapcsolódóan a 34 dugattyúszárral. All dugattyútányér és a 34 dugattyúszár közötti kapcsolódás lehet oldható vagy nem oldható kivitelű, és az lehet például menetes, forrasztott, ragasztott, vulkanizált, dörzshegesztett, határfelületen szinterezett, rászorított vagy rázsugorított módon megvalósított.

Az 5A-5E. ábrákon mechanikus visszaállító eszközökkel megvalósított készülékekre láthatók példák.

Az 5A. ábra szerint a visszaállító elemeket tekintve egy egyszerű gumihüvelyről vagy 52 -tömlőről van szó, amely például egy homogén elasztomer anyagból vagy habosított anyagokból áll. Nagyobb dugattyúlöketekhez készült hosszabb kiviteli alakok esetén gondoskodni kell megfelelő 52a megvezetésekről. Az ilyen egyszerű elrendezések csak viszonylag rövid 31 munkalöketekhez alkalmasak. Biztosítani kell azt is, például a rugókamra kialakítása révén, hogy a 35 dugattyúhüvely mozgása zavartalanul megtörténhessen. Ezt elősegítheti például egy vékony 52b hüvely.

Az 5B. ábra szerint a visszaállító elem vagy 53a üregkamrákból felépülő rendszerből áll, amint ez az 5B. ábra felső térfelén látható, vagy egy harmonikaszerű 53b elemből áll, amint az az 5B. ábra alsó térfelén ábrázolt.

Az 5C. ábrán látható egy, a 2. ábrán láthatónak megfelelő visszaállító eszköz, amelynek azonban 54a gumirugója nem kell, hogy fékezőhatást vagy lökethatároló erőt fejtsen ki. A gyűrűk, illetve az 54b tárcsák itt rögzítőelem gyanánt szolgálnak.

Az 5D. ábra szerint a visszaállító eszközt egy fémanyagú 55a spirálrugó képezi.

Az 5E. ábra szerint a visszaállító eszközt négyszögletes keresztmetszetű 55b rugó vagy lapos huzal alkotja. AS fémrugókat az 56a, 56b, illetve 56c felületek rögzítik.

Az 5F. ábrán példa látható többfokozatú, illetve többrészes visszaállító eszközökre. Itt egy fej-, illetve hüvelyoldali 57a elem, egy dugattyútányér-oldali 57b elem és egy elválasztó- 57c elem kombinációjáról van szó. Ez az elem puffer gyanánt is szolgálhat a 37 és 43 homlokfelületek között.

A 6. ábrán látható példa a dugattyútányér egy különleges kiviteli alakjára, amely 60 lépcsős tányérként van kialakítva, amely felépítését tekintve egy elülső 61 dugattyútányérrészből és egy hátulsó 62 dugattyútányérrészből áll. A dugattyúkamra hüvelye, illetve a dugattyúmegvezető 64 hüvely megfelelően kialakított ennek a 60 lépcsős tányérnak a befogadása céljából. Ez a kiviteli alak akkor előnyös, ha például el kell érni egy terhelésváltozást a munkalöket közben. Az elülső 61 dugattyútányérrész külső tartománya ekkor célszerűen olyan feladatokat lát el, mint a megvezetés és a 63 közegtömítés. Ezen a módon alapvetően végrehajtható a szerkezeti szétválasztás a meghajtott dugattyúrész és a megvezetett, illetve csillapított, illetve visszatolt rész* között. A dugattyúkamra hüvelye, illetve a dugattyúmegvezető 64 hüvely hátulsó része itt különösen alkalmas arra, hogy például magába fogadjon egy 64a beállítószerkezetet, amely a kimeneti kamratérfogat megváltoztatására szolgál.

A 7A. és 7B. ábrán olyan készülékek láthatók, amelyek dugattyúszára lehetőség szerint meg van erősítve a dugattyútányér környékén. Ez a koncepció alkalmas arra, hogy a dugattyútányér és a dugattyúszár közötti átmeneti tartományban fellépő megnövekedett dinamikus feszültségeket felvegye, amelyet illetően utalunk a 3B. ábrára is az azon látható 45c, 45d és 45e tartományokkal.

A 7A. ábrán láthatóan a 66 dugattyúszár átmérője hátulsó irányban megnagyobbodik. A hátulsó 66a dugattyúszárrész például egy 66b menet által kapcsolódik a megfelelően kialakított 69 dugattyútányérral. A 69 dugattyútányér és a 66 dugattyúszár, illetve a hátulsó 66a dugattyúszárrész kialakítása lehet olyan, hogy a hátulsó 66a dugattyúszárrész áthatol a 69 dugattyútányéron, vagy csak a 69 dugattyútányérba kerül beültetésre. Az e példa szerinti áthatoló 66a dugattyúszárrész a hajtóközeg felőli oldalon rendelkezik egy, a közeg vezetésére szolgáló 67 furattal. Ennek térfogata változtatható egy becsavart 68 elem által.

A 7B. ábrán egy munkadugattyú látható egy, a 71 dugattyútányérba beültetett hengeres 70 dugattyúszárral, amely egy megfelelő 71a dugattyúszárbefogadó helyen szerelten illeszkedik a 71 dugattyútányérhoz. A 70 dugattyúszár és a 71a dugattyúszár-befogadó hely közötti kapcsolódás történhet például menettel, forrasztással vagy rázsugorítással. Ebben a példában a 71 dugattyútányémak van egy 72 bemélyedése, amelynek kiviteli alakja például a hajtóközeg vezetésére, illetve az eredeti közegtérfogat megváltoztatására szolgáló becsavart elem.

A 8. ábrán egy, a 3. ábra szerinti készülékhez való munkadugattyú látható, amelynek áthatoló 73 dugattyú11

HU 222 125 Bl szára van. A 73 dugattyúszár egészen hengeres, és ezzel alakja a lehető legegyszerűbb. A 73 dugattyúszár rendelkezhet egy benne levő 74 furattal is, amely igény esetén a közegtér irányába elzárható egy 75 dugóval. Egy ilyen 74 furat többek között arra is szolgálhat, hogy közeget vezessen a 73 dugattyúszáron át a behajtandó rögzítőelemre. A 76 dugattyútányér és annak a 73 dugattyúszár-felvételére, illetve a 73 dugattyúszár megvezetésére szolgáló 73a része megfelelő kialakítású.

A 9. ábrán egy, a 3. ábra szerinti készülékhez való munkadugattyú látható, amely a 78 dugattyútányér tartományában rendelkezik egy külön 77 gyűrűelemmel. Ez például ebben a tartományban erősítheti a dugattyúszárat, vagy szolgálhat a dugattyú tömegének megváltoztatására is. Ezenkívül szolgálhat speciális csillapítóelem gyanánt a megfelelően illesztett 79 megfogóhüvely a belső 80 vállára történő rácsapódásakor. Ezen a módon például időben differenciáltan történhet meg a rácsapódási folyamat a 78 dugattyúhüvely és a 79 megfogóhüvely külső 81 vállának tartományában, valamint a 77 gyűrűelemből és a 79 megfogóhüvely belső 80 vállából álló kombinációtartományában.

A fenti példaszerű magyarázatokból láthatóvá válik, hogy az új készülékkel a munkadugattyú variációs lehetőségeivel a készülék központi alkatrészét képezi. Különösen fontos a munkadugattyú felosztása szárrészre és dugattyútányérrészre. Csak ez a felosztás eredményezi a már leírt konstrukciós és anyagtechnikai játékteret, amely lehetővé teszi az optimális illesztést a mindenkori terhelési helyzethez.

A 10A-10E. ábrán a 31 munkalöket, illetve a behajtási mélység variálását szolgáló néhány példa látható. A behajtási mélység, illetve a 31 munkalöket például az alábbiak révén variálható:

- a teljes munkadugattyú hosszának megváltoztatásával;

- eltérően hosszú dugattyúszárak megválasztásával, amelyet illetően utalunk a 7., 8., 10A. és 10B. ábrák megfelelő részeire;

- eltérően hosszú 83 szárrátétek révén, amelyek vagy a 84 dugattyúszárral szilárdan, például forrasztás, ragasztás vagy fémes összeköttetés által kapcsolódnak, vagy amelyek kicserélhetők, és e célból csapos, csavaros illesztésűek a 83 szárrátét egy 85 csapján keresztül, vagy a 84 dugattyúszár egy 86 csapján keresztül, amelyet illetően utalunk a 10C. ábrára;

- a 35 dugattyúhüvely hosszának megváltoztatása révén, amelyet illetően utalunk a 10D. ábrára;

- a 39 megfogóhüvely hosszának, illetve a 38 megfogóhüvely vállhosszának megváltoztatása révén, amelyet illetően utalunk a 10E. ábrára;

- a 70 dugattyúszámak a 71 dugattyútányérban történő különböző beszerelési mélységét illetően a dugattyútányér megfelelő magassága esetén, amelyet illetően például utalunk a 7B. ábrára;

- az imént említett egyes lehetőségek alkalmas kombinációja révén.

Az új készülék egy sor alkalmazási lehetőségét illetően az itt javasolt elv esetén abból lehet kiindulni, hogy eltekinthetünk a csillapítástól, még üres lövések esetén is. Ebben az esetben minimumra csökken a munkadugattyúegység építési hossza. A 11A-11C. ábrán láthatók a készülék megfelelő kiviteli alakjai. A 11 A. ábra szerint a 35 dugattyúhüvely közvetlenül csapódik rá egy 87 gyűrűre, amely után csupán egy, a készülék számára szolgáló 19 csillapítóelem kapcsolódik, amint az az 1. ábrán látható. Rugózó elemként itt egy laposhuzalból készült 55b rugó került elrendezésre a rugókamrában, amelyet illetően utalunk az 5E. ábrára.

A 11B. ábrán az új készülék egy további változata látható. Itt a 35 dugattyúhüvely közvetlenül a 87a dugattyúkamra elülső határoló felületére csapódik rá.

A munkalöket megnövelése céljából a 35 dugattyúhüvely adott hossza esetén a 87 gyűrű elmaradhat, és az 55b rugó elülső homlokfelülete annak a 89 rátéthüvelyre történő felfekvése révén sokkal előrébb kerülhet, amelyet illetően utalunk a 11C. ábrára.

Alapvetően az is elképzelhető, hogy a 34 dugattyúszár egy belső 90 dugattyútányér révén egy megfelelően kivitelezett külső 91 dugattyútányérban rugósán illeszkedik. Ez megvalósulhat például egy 92 dugattyútányér-rugó vagy egy elasztomer 90a csillapítóelem révén, amelyet illetően utalunk a 12A. ábrára. A 12B. ábrán egy olyan változat látható, amelynél például egy 92 dugattyútányér-rugó révén vagy egy elasztomer 90b réteg révén rugósán megtámasztott 90 dugattyútányérra közvetlenül hat a munkavégző gáz ereje.

A 13A. és 13B. ábra az új készüléknek egy nagyon speciális alkalmazási kivitelére vonatkozik. Itt egy tandemrendszerről van szó, amely rendelkezik egy 97 munkadugattyú-tányérral, amelyben egy további dugattyú, illetve szekunder 94 dugattyú helyezkedik el. A 13 A. ábra szerint a szekunder 94 dugattyú, amelynek van egy hozzárendelt 95 dugattyúrúdja, mely utóbbi a külső munkadugattyú 96 dugattyúszárában van elrendezve. Ebben a példában a szekunder 94 dugattyú és a külső munkadugattyú külön-külön hajtható meg, például egy 46 közegbevezetésen keresztül a szekunder 94 dugattyút illetően, és egy 47a közegbevezetésen keresztül a külső munkadugattyút illetően. Erre vonatkozóan utalunk a 4A. ábrára is.

A 13B. ábrán látható példa szerint a belső 94 dugattyú egy 98 fedél által zárt hátsó dugattyúhüvelyben mozog.

A 13A. és 13B. ábrán látható készülékekben a szekunder 94 dugattyú 95 dugattyúrúdja a munkadugattyú 96 dugattyúszárához képest viszonylagos mozgást tud végezni 99 úthosszon. Ezáltal például lehetséges egy megfelelően kialakított rögzítőelemben, illetve csapszegben egy meghatározott kiegészítőfúnkció elindítása.

Az új készülék eddig leírt kiviteli alakjainál abból indultunk ki, hogy a munkadugattyú meghajtása egy munkavégző közeg, például pirotechnikai úton előállított gáz segítségével történik. Amint már említettük, e mellett az általánosan szokásos gázerejű meghajtás mellett még további meghajtási lehetőségek jönnek számításba. Bizonyára különösen érdekes ezen a helyen az elektromágneses gyorsítás. Ennek felhasználási lehetőségét az alábbiakban vázlatosan, tehát kapcsolási raj12

HU 222 125 Β1 zok és áramutak nélkül ismertetjük, miközben utalunk a megfelelő alapismeretekre, amelyek megtalálhatók a CCG tanfolyam anyagában, amelynek szerzője Sterzelmeier.

Ezen a helyen alapvetően úgynevezett tekercses gyorsítók jönnek számításba, amelyek impulzusszerű, korlátolt idejű indukcióval működnek. Az itt tárgyalt alkalmazás esetén elsősorban egy úgynevezett lapos tekercses gyorsító jön számításba, amint az az elektrodinamikából ismeretes. A Lenz-törvényen alapuló működési elv ismeretesen abban áll, hogy egy elektromosan jól vezető gyűrűn, amely mágneses csatolásban van egy tekerccsel, átvezetünk egy áramimpulzust. Ekkor mindkét rész nagy erővel taszítja egymást. Az elv alkalmazható gyűrű alakú és sík elemekre is. A kiviteli alakot illetően megkülönböztethetünk:

- tekercsrendszert a dugattyúhüvelyben, illetve gyűrű alakú gyorsítót;

- tekercsrendszert a dugattyútányérban, illetve lapos tekercses gyorsítót;

- elektromágneses fékezőrendszert.

Elektromágneses berendezések különös előnye a vezérelhetőségben van. így például az energia beállítható az igényelt behajtási teljesítménynek megfelelően. A jelek igen rövid futási ideje következtében vezérlés/szabályozás még a behajtási folyamat közben is lehetséges.

A 14A. ábrán két lehetőséget ábrázoltunk. Egy 100 primer tekercs gyorsít egy 101 szekunder tekercset a dugattyútányér alján. Alternatívaként vagy ezzel párhuzamosan a munkadugattyút meghajthatja egy sugárirányú 102 tekercsrendszer is.

Az is lehetséges, hogy a munkadugattyú visszaállítását a 105 szekunder tekercs megfelelő 103 és 104 tekercsrendszereivel valósítsuk meg, amelyek egy 106 gyűrűben vannak elhelyezve, amelyre utal a 14B. ábra.

Alapvetően ajánlatos egy axiálisan rövidebb, inkább előnyösen oldalirányú kiterjedésű elektromágneses meghajtórendszer alkalmazása, mivel egyrészt nagyobb tekercsrendszerek esetén növekszik a hatásfok, másrészt nagyobb gyorsulások esetén nagyobb sugárirányú erőket kell hogy felvegyen a tekercseket körülvevő anyag.

Claims (23)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Készülék rögzítőelemnek (4) rögzítési alapba (6) történő behajtására, amely készüléknek egy munkadugattyúja van behajtás közbeni erőhatás gyakorlására a rögzítőelemre (4), amely munkadugattyú dugattyútányérból (11, 51) és merev, nem deformálható anyagból készült dugattyúszárból (34) áll, ahol a dugattyútányér (11, 51) egy dugattyúmegvezető hüvelyben (7) egy munkalöket (31) során nyugalmi helyzetből véghelyzetbe tolható el, és a munkavégzés irányából nézve gyűrű alakú ütközőfelülete (37) van, amellyel koaxiálisán és attól meghatározott távolságban egy megfogóhüvely (38, 50) merev, nem deformálható anyagból készült, gyűrű alakú ellenfelülete (43) van elrendezve, azzal jellemezve, hogy a dugattyúszár (34) és a dugattyútányér (11, 51) egy darabból készült vagy különálló alkatrészekből van kialakítva, az ütközőfelületet (37) egy, a dugattyútányéron (11) kialakított, a dugattyúszárat (34) koncentrikusan körülvevő hüvely (35) homlokoldali végfelülete vagy közvetlenül a dugattyútányéron (51) levő gyűrűs felület alkotja, míg az ellenfelületet (43) a dugattyúmegvezető hüvelyen (7) rögzítetten elrendezett megfogóhüvely (38, 39, 50) képezi, ahol az ütközőfelület (37) és az ellenfelület (43) nyugalmi helyzetben egymástól a munkai öketnek (31) megfelelő axiális távolságban helyezkednek el, az ellenfelülettel (43) rendelkező megfogóhüvely (38, 39, 50) a dugattyútányéron (11) levő hüvellyel (35) együtt, illetve a dugattyútányéron (51) levő gyűrű alakú felülettel együttesen egy munkadugattyú dugattyúszára (34) körül körkörösen elrendezett rugókamrát (44) képez, amelynek a munkavégzés irányában tekintett axiális hosszát mereven határolja az ütközőfelület (37) és az ellenfelület (43), amely rugókamrában (44) egy, a munkadugattyút (11, 34, 51) véghelyzetéből nyugalmi helyzetébe visszamozgató visszaállító eszköz (8, 52, 53a, 53b, 54a, 54b, 55a, 55b, 57a, 57b, 57c) van elrendezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyúszár (34), illetve a dugattyútányér (11, 51), illetve a dugattyúhüvely (35) és a hüvely (39, 50), illetve a megfogóhüvely (38) anyaga nehézfém, acél, könnyűfém, mint például dúralumínium, vagy titán, keramikus anyag, rostos szerkezetű anyag, kovácsolt, illetve hidegkeményedésű fémes anyag, vagy öntési, forgácsolási, kovácsolási vagy húzási technikával előállított multigradiens anyag.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyúhüvelynek (35) és/vagy a megfogóhüvelynek (38,51) a munkadugattyú hossztengelyével koncentrikusan szimmetrikusan elrendezett, bordaszerű részfelülete(i) van(nak).
4. 4. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az ütközőfelület (37) és az ellenfelület (43) a munkadugattyú hossztengelyéhez képest derékszögben, vagy kónuszosán van kialakítva.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a munkadugattyú hajtására szolgáló eszközök mechanikus vagy vegyi/pirotechnikai alapúak, vagy nyomás alatt levő közeg, vagy elektromágneses vagy elektrotermikus alapúak.
6. 6. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyúszár (34) elülső felületén egy prégelő- vagy tüskés-kónuszos eszköz, és/vagy a rögzítőelemmel (4) kapcsolatot teremtő felvevőelem van elrendezve, és/vagy a dugattyúszár (34) elülső felülete üreges vagy masszív hidegsajtoló szerszámként kialakított, és annak elülső tartománya átmérőjét és/vagy alakját tekintve különbözik a hátulsó tartománytól.
7. 7. Az 1., 2. vagy 6. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyúszárban (34) furat van, és/vagy a dugattyúszár egy központi henger alakú magból és egy azt körülvevő hüvelyből áll, és/vagy hogy a dugattyúszár átmérője és hossza változtatható és/vagy tetszőleges keresztmetszetű.

   HU 222 125 Bl
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyútányémak (11) a meghajtóeszköz felé eső oldala sík felületű vagy legalább egyik oldalán bemélyedéssel rendelkezik, és/vagy a hajtóközeg felé eső oldalán a közeget vezető és/vagy elosztó eszközzel rendelkezik.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyútányér (11) egy furatba (67) behelyezett elemmel rendelkezik.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyútányér (11) gyűrűs tömítés (49a) vagy labirintustömítés (49b) révén tömített a hajtóközeg közegtere irányába.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyúszár (34) és a dugattyútányér (11) összekapcsolási módja menet, forrasztás, ragasztás, vulkanizálás, rászorítás, illetve zsugorítás, dörzshegesztés, vagy az egymással érintkező felületek közötti fémes összeköttetés, például szinterezés vagy bonderezés.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a munkadugattyút (3) lefékezésére elrendezett elem elasztomer puffer, fémes elem, szorítóillesztést adó elem, rugós elem és/vagy gyűrűelem, és a gyűrűelem legalább egyik oldala szabályosan hengeres és/vagy legalább egyik oldalán bemélyedéssel rendelkezik.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a gyűrűelem, illetve a megfogóhüvely egy külső vállal (81) és/vagy egy belső vállal (80) rendelkezik.
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a munkavégző közeg bejuttatása centrális vagy decentrális, például a kerület mentén elosztott nyílásokon át megvalósított.
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a visszaállító eszköz (8) egy gumihüvely, illetve egy gumitömlő (52), egy üregkamrás gumirendszer (53 a), egy, például fém- vagy polimer anyagú, rugózó harmonikaszerű elem (53b), gumirugó (54a), laposhuzalrugó (55a), laprugó (55b) és/vagy több részből álló, illetve többfokozatú rugózó elemet (57) tartalmazó kialakítású, és az utóbbi adott esetben megvezetéssel (57c) rendelkezik.
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyútányér (11) lépcsős tányérként (60) van kialakítva, amelynek elülső dugattyútányérrésze (61) és hátulsó dugattyútányérrésze (62) van, és a meghajtás egyidejűleg a két vállfokozat egyike révén megvalósított.
17. 17. A 16. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a lépcsős tányér (60) vállfokozatai egyforma anyagúak, előnyösen homogén anyagúak vagy különböző anyagúak, amelyek összekötése forrasztással, hegesztéssel, csavarozással vagy vulkanizálással megvalósított, vagy érintkező felületeik például szinterezéssel vagy bonderezéssel vannak összekötve.
18. 18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy egy gyűrűelem (77) egy dugattyúszárral (73) vagy dugattyútányérral (78) kapcsolódik, amely a tömegváltozást szolgálja, és a gyűrűelem (77) előnyösen rugózó tulajdonságú, és előnyösen közvetlenül fekszik fel a megfogóhüvelyre (79).
19. 19. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a munkadugattyú (97) rendelkezik egy benne elrendezett szekunder dugattyúval (94), és előnyösen a munkadugattyú (97) és a szekunder dugattyú (94) meghajtható, és a szekunder dugattyú nyitott (94) vagy zárt rendszerben mozgatható.
20. 20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyúszár (34) és a dugattyútányér (90) között csillapítóelem (92) van elrendezve.
21. 21. Az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyútányérhoz (11) legalább két dugattyúszár kapcsolódik.
22. 22. Az 1-21. igénypontok legalább egyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyútányér (90) és egy dugattyútányér-fedél között egy, például dugattyútányér-rugóként (92) és/vagy elasztomer csillapítóelemként (90a) kivitelezett ütéscsillapító elem van elrendezve.
23. 23. Eljárás alkatrésznek (5) egy rögzítési alap (6) felületén történő rögzítésére egy rögzítőelem (4) segítségével, az 1-22. igénypontok bármelyike szerinti készülékkel, azzal jellemezve, hogy a rögzítendő alkatrészt (5) ráhelyezzük a rögzítési alap (6) felületére, a megvezetőhüvellyel (16) rendelkező készüléket ráhelyezzük az alkatrészre (5), miközben a munkadugattyú (3) nyugalmi helyzetében van, majd ezt követően a munkadugattyút (3) addig hajtjuk, amíg az véghelyzetét eléri, és ennek révén a rögzítőelemet (4) az alkatrészen (5) áthatoltatva behajtja a rögzítési alapba (6).