ITBA20120055A1 - Demolitore per escavatori con pistone e circuito idraulico ottimizzato - Google Patents

Description

La presente invenzione industriale si riferisce ad un demolitore per escavatori con circuito idraulico ottimizzato.

Sono note allo stato della tecnica varie realizzazioni di demolitori per escavatori. Il principio secondo cui lavorano i demolitori noti allo stato della tecnica si può descrivere con riferimento alla figura 1. In questi escavatori liquido idraulico in pressione entra in una camera di spinta attiva (11), per mezzo di condotti (12) collegati ad un attacco di ingresso (13) del liquido in pressione. Collegato a questi condotti (12) c’à ̈ un primo volume (142) di un accumulatore (14). Una membrana elastica (143) divide detto volume pieno di liquido in pressione (142) da un secondo volume contenente azoto (141). La membrana elastica (143) pertanto permette di sfruttare il volume (141) come un volume di accumulo. La funzione principale dell’accumulatore (14) à ̈ di accumulare olio nella fase passiva (quando il pistone va dal PMI al PMS) per restituirlo in fase attiva, quando la portata richiesta nella camera di spinta (11) à ̈ maggiore di quella che viene fornita all’ingresso (13) del demolitore.

Durante la fase di spinta attiva la pressione esercitata dall’olio contenuto nella camera di spinta attiva (11) agisce sulla superficie superiore (151) di un pistone (15) che trasmette la forza esercitata dall’olio all’utensile (16) che viene utilizzato per demolire.

Concentrico al pistone (15) à ̈ un distributore (17). Il distributore serve per mettere in comunicazione la camera di spinta attiva (11) alternativamente sia con la parte a bassa pressione del circuito (18) collegata al ritorno a bassa pressione dell’olio, sia con l’ingresso ad alta pressione (13).

Quando il pistone (15) Ã ̈ in fase di spinta, la camera di spinta (11) Ã ̈ separata dalla parte a bassa pressione (18) del circuito idraulico dal distributore (17).

E’ altresì presente una camera di spinta passiva (20), collegata all’alimentazione dell’olio in pressione per mezzo di una serie di condotti (21). A titolo puramente illustrativo in figura 1 à ̈ mostrato un solo condotto che collega la camera di spinta passiva al circuito di alimentazione, ma ciò non esclude che possano essere utilizzate configurazioni diverse, ad esempio tre condotti disposti a 120°.

Sulla superficie inferiore (152) del pistone (15) che à ̈ affacciata alla camera di spinta passiva (20) l’olio in pressione agisce su una corona circolare, la cui area à ̈ evidentemente minore dell’area (151) su cui agisce l’olio nella camera di spinta attiva (11). Si genera pertanto uno squilibrio tra le due forze agenti sul pistone in direzione verticale, e questo squilibrio spinge il pistone verso il basso. La corsa verso il basso del pistone (15) costituisce la parte attiva del ciclo. In questa fase il pistone, urtando sull’utensile, gli trasmette la sua energia cinetica e quindi esercita una forza sull’utensile del demolitore, che quindi demolisce il materiale in lavorazione.

Quando il pistone (15) raggiunge il punto morto inferiore, il sistema à ̈ tale che, in quella posizione, il pistone (15) scopre l’area inferiore del distributore (17). Essendo l’area inferiore del distributore (17) maggiore dell’area superiore, la risultante delle forze agenti sul distributore à ̈ tale da muoverlo verso l’alto. Nel suo moto verticale il distributore (17) in sequenza prima chiude la luce di alta pressione e subito dopo scopre la luce di scarico della camera di spinta attiva (11), disconnettendo in questo modo la camera di spinta attiva (11) dal circuito di alta pressione e connettendola a quello di bassa. In questo modo, la nuova risultante delle forze agenti sul pistone (15) à ̈ tale da spingerlo verso l’alto riportandolo nella posizione iniziale e ripristinando il ciclo. Il bypass (19) serve quando il distributore scendendo chiude la luce di scarico. In quel momento l’olio che si trova tra distributore (17) ed il pistone (15) (in questa fase il distributore à ̈ infilato attorno al pistone) deve essere scaricato, perché il distributore (17) sta scendendo, e lo scarico avviene tramite il bypass (19). Come detto il pistone (15) agisce su un utensile (16) utilizzato per demolire il materiale in lavorazione. L’utensile (16) à ̈ provvisto di una gola (163) le cui estremità (161,162) definiscono la massima escursione assiale possibile permessa all’utensile. Nella gola (163) dell’utensile (16) à ̈ infatti impegnato un ferma-utensile (25), solidale al demolitore (1) che limita l’escursione assiale consentita all’utensile (16).

Il funzionamento descritto à ̈ tipico dei demolitori per martelli idraulici noti allo stato dell’arte.

Ai demolitori per escavatori noti allo stato dell’arte sono connessi vari limiti, tra i quali il fatto che il funzionamento descritto à ̈ indipendente dal fatto che la punta dell’utensile (16) stia effettivamente lavorando del materiale o meno. Ciò à ̈ dannoso perché l’intera forza esercitata dalla pressione del liquido presente nella camera di spinta attiva (11) sul pistone (15) e quindi sull’utensile (16), che dovrebbe servire a demolire il materiale in lavorazione, quando la punta lavora a vuoto, si scarica sul ferma utensile (25), con ciò sottoponendolo a sollecitazioni elevate, che possono portare in breve tempo alla deformazione dello stesso e quindi a periodi di fermo-macchina onerosi.

Un altro limite dei demolitori noti allo stato dell’arte à ̈ legato alle brusche variazioni di pressione che si generano nel circuito idraulico durante il ciclo, a seguito di una conformazione del circuito idraulico non ottimizzata. Infatti gli escavatori di ultima generazione, causa le norme sempre più severe sulle emissioni, per ridurre la coppia assorbita dalle pompe, utilizzano pompe dell’olio a cilindrata variabile con portate massime ridotte rispetto a quelle utilizzate sugli escavatori di qualche anno fa. Ciò implica che, essendo la portata in ingresso al demolitore ridotta in proporzione rispetto a quella tradizionalmente utilizzata nei demolitori, all’accumulatore sono richieste espansioni maggiori, che causano maggiori oscillazioni di pressione e quindi una riduzione dell’efficienza. In particolare durante la fase attiva del ciclo, quando la camera di spinta viene messa in pressione dall’olio del circuito di alta, spingendo il pistone verso il basso fino ad impattare l’utensile, à ̈ necessario assicurare che la camera sia pressurizzata per tutta la fase attiva nonostante l’espansione dovuta alla discesa del pistone. Per fare ciò à ̈ necessario che il circuito idraulico del demolitore sia tale da garantire, una volta fissate le condizioni di portata e pressione di alimentazione che sono determinate dall’escavatore su cui il demolitore viene montato, il passaggio della portata di fluido necessaria a riempire costantemente il volume della camera di spinta. A puro titolo di esempio, e senza che ciò sia limitativo per gli scopi dell’invenzione, à ̈ necessario garantire un buon funzionamento con portate di olio erogate dall’escavatore ridotte di circa il 20% rispetto a un escavatore di pari peso noto allo stato dell’arte. Indicativamente un martello di 200 Kg secondo la presente invenzione utilizza portate dell’ordine di 40-45 l/min.

Un ulteriore limite dei demolitori per escavatori noti allo stato dell’arte à ̈ legato alla necessità di aumentare la massa del pistone, a parità di ingombro dello stesso e cilindrata del demolitore, al fine di aumentare la forza trasmessa sull’utensile.

Infatti l’energia potenziale di urto massima teorica à ̈ costante ed ottenibile per mezzo della espressione seguente:

pressione x area di spinta x corsa pistone = 0,5 x massa x velocità<2>Pertanto raddoppiando la massa, la velocità diminuisce di un rapporto pari a 1/radQ(2), circa uguale a 1,414<2. Se ne deduce che la quantità di Moto, che à ̈ data dal prodotto della massa del pistone per la sua velocità aumenta all’aumentare della massa del pistone, e poiché la forza trasmessa sull’utensile à ̈ pari alla variazione di quantità di moto nel tempo, essendo il tempo di urto circa costante al variare della massa e la quantità di moto iniziale pari a zero (utensile fermo) se ne deduce che, a parità di cilindrata e di pressione di alimentazione la forza trasmessa aumenta all’aumentare della massa dell’utensile.

E’ evidente quindi che un problema tecnico legato all’ottimizzazione dei pistoni à ̈ quello di aumentare la massa del pistone mantenendo costanti la pressione di alimentazione, la cilindrata e l’ingombro complessivo del demolitore.

Scopo del trovato oggetto della presente invenzione à ̈ pertanto fornire un pistone con geometria ottimizzata per aumentare la massa del pistone stesso a parità di ingombro del demolitore. Secondo un altro scopo la presente invenzione intende fornire un demolitore per escavatori che superi i limiti legati allo stato dell’arte, ed in particolare che sia dotato di un sistema che consenta di sconnettere automaticamente l’utensile dal circuito di alta pressione quando non sta lavorando effettivamente materiale da distruggere. Inoltre il demolitore oggetto della presente invenzione intende fornire un circuito idraulico ottimizzato per garantire un corretto funzionamento del demolitore in presenza di basse portate di olio.

Il trovato oggetto della presente invenzione realizza gli scopi prefissati, in quanto trattasi di un pistone per l’utilizzo in un demolitore idraulico per escavatore, configurato in maniera da poter scorrere in maniera alternativa all’interno di detto demolitore sotto la spinta di un liquido idraulico contenuto in un circuito comprendente almeno una prima camera di spinta, detta attiva ed una seconda camera di spinta, detta passiva, detto pistone essendo di forma simmetrica intorno ad un asse ed essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno tre discontinuità di diametro che definiscono quattro tratti a diverso diametro, configurati in modo che quando il pistone à ̈ montato all’interno del demolitore la discontinuità tra il tratto a diametro maggiore che definisce il diametro della sede all’interno della quale scorre il pistone ed il tratto a diametro minore si affaccia sulla camera di spinta passiva; il tratto avente diametro (A), minore del diametro (B), si trova all’interno della camera di spinta attiva e definisce la superficie di spinta in senso assiale del liquido in pressione e dal fatto che detto pistone presenta un ulteriore tratto di diametro (C) minore di detto diametro (A), che occupa almeno parzialmente il volume della camera di spinta attiva, aumentando la massa del pistone a parità di ingombro del demolitore e di cilindrata.

Il trovato fornisce inoltre un demolitore per escavatore dotato di un sistema di by-pass per evitare i colpi a vuoto. Detto sistema di bypass comprende un bypass tra la parte di alta pressione e la parte di bassa pressione del circuito idraulico, configurato in modo che, nelle normali condizioni lavorative (quindi con una resistenza offerta all’utensile da parte del materiale in lavorazione) il bypass à ̈ chiuso dal pistone. In assenza di resistenza offerta dal materiale in lavorazione all’utensile, l’utensile (e quindi il pistone) à ̈ sottoposto ad una escursione assiale maggiore. In questo caso il bypass viene scoperto e il circuito di alta viene messo in comunicazione tramite la luce di bypass con il circuito di bassa pressione. In questa maniera all’interno del demolitore vi à ̈ solo bassa pressione, pertanto il pistone si blocca nella sua posizione al PMI e non può più risalire. Il demolitore smette pertanto di funzionare. Nel momento in cui l’operatore riposiziona il demolitore contro il materiale da lavorare, il bypass viene chiuso e viene pertanto ripristinato il normale funzionamento precedentemente descritto.

Questi ed altri vantaggi saranno evidenti dalla descrizione dettagliata del trovato che farà riferimento alle figure da 1 a 9 allegate.

In figura 1 à ̈ mostrato un modo di realizzazione di un demolitore noto allo stato dell’arte, ed il cui funzionamento à ̈ stato descritto in premessa.

In figura 2 Ã ̈ mostrato un modo di realizzazione preferenziale del demolitore secondo la presente invenzione;

In figura 3 Ã ̈ mostrato un dettaglio della realizzazione delle luci di scarico secondo un ulteriore modo di realizzazione preferenziale del demolitore secondo la presente invenzione;

In figura 4 à ̈ mostrato un dettaglio di un modo di realizzazione delle luci discarico secondo quanto noto allo stato dell’arte

In figura 5 Ã ̈ mostrato un dettaglio del bypass di scarico compreso nel demolitore secondo la presente invenzione;

In figura 6 à ̈ mostrato un dettaglio del sistema di alimentazione dell’olio di un modo di realizzazione preferenziale del demolitore secondo la presente invenzione.

In figura 7 à ̈ mostrato un grafico con l’andamento della pressione in camera di spinta e della pressione di scarico durante un ciclo tipico di un demolitore noto allo stato dell’arte

In figura 8 Ã ̈ mostrato un modo di realizzazione preferenziale del pistone secondo la presente invenzione.

In figura 9 à ̈ mostrato il pistone mostrato in figura 8 montato all’interno di un demolitore secondo la presente invenzione.

Come mostrato in figura 8, il pistone (15) secondo la presente invenzione à ̈ di forma simmetrica intorno ad un asse (150) e presenta almeno tre discontinuità di diametro che definiscono quattro tratti a diametro diverso (A,B,C,D).

In particolare la discontinuità tra il tratto a diametro maggiore (B) ed il tratto a diametro minore (D), quando il pistone (15) à ̈ montato all’interno del demolitore (1) come mostrato in figura 2,9,5 si affaccia sulla camera di spinta passiva (20). La corona circolare derivante dalla discontinuità definisce la superficie su cui agisce in senso assiale la pressione del liquido presente nella camera di spinta (20). Il tratto avente diametro (A), che à ̈ nel pistone secondo la presente invenzione minore del tratto a diametro (B), si trova all’interno della camera di spinta attiva e definisce la superficie di spinta in senso assiale del liquido in pressione. La presenza di un ulteriore tratto di diametro (C), detto diametro (C) essendo minore del diametro della superficie di spinta attiva (A) consente di occupare almeno parzialmente il volume della camera di spinta attiva, aumentando la massa del pistone a parità di ingombro del demolitore (1) e di cilindrata. Per quanto detto precedentemente questo accorgimento aumenta la forza esercitata dal pistone (15) sull†̃utensile (16). Inoltre la presenza della protrusione di diametro (C), diminuendo il volume della camera di spinta attiva (11) quando il pistone à ̈ intorno al suo punto morto superiore e viene scoperta la luce di alta pressione, consente una più rapida pressurizzazione della camera di spinta attiva (11).

Come mostrato in figura 2, il demolitore per escavatore secondo la presente invenzione comprende un pistone (15) che agisce su un utensile (16) secondo quanto descritto in premessa.

Il circuito di alimentazione di alta pressione del demolitore prevede un ingresso (13), collegato con la camera di spinta attiva (11) e, a mezzo del condotto (21) con la camera di spinta passiva (20). Il circuito di alimentazione presenta inoltre una gola anulare (22) comunicante con il circuito di alta pressione.

Come già descritto la forma del pistone (15) secondo la presente invenzione à ̈ tale per cui la superficie laterale del pistone presenta alcune discontinuità di diametro ed In particolare il pistone nella parte superiore ha un diametro (A) minore rispetto al cilindro in cui scorre, per cui si viene a creare un incavo tra il pistone (15), il cilindro e la boccola di riduzione (24), posta tra pistone e cilindro, dove à ̈ ricavato il condotto (23).

Nella parte inferiore rispetto alla parte a diametro (A), il diametro (B) del pistone (15) à ̈ tale da far scorrere il pistone (15) all’interno della sede ricavata nel corpo del demolitore (1), ed al contempo fare tenuta rispetto alla gola anulare (22). In pratica, quando in corrispondenza della gola anulare (22) si trova la porzione a diametro maggiore (B) del pistone (15), la gola non à ̈ in comunicazione con altri condotti se non con il condotto (21) di alimentazione.

Secondo un ulteriore modo di realizzazione non mostrato in figura, la gola anulare (22) può essere sostituita da uno o più fori praticati in senso radiale, o da condotti di altra forma, purché utili allo scopo.

Se il pistone ha un escursione maggiore di quella di lavoro, la parte del pistone a diametro minore (A) viene a trovarsi in corrispondenza della gola anulare (22). In questa maniera la gola anulare (22) à ̈ in comunicazione, a mezzo del condotto (23) con il ritorno a bassa pressione dell’olio (18).

Si viene quindi a creare un percorso preferenziale per l’olio in pressione costituito dal tratto di alimentazione (21), dalla gola anulare (22) e dal condotto di ritorno (23). La possibilità per l’olio di seguire questo percorso preferenziale dipende dalla posizione assiale del pistone e, quindi, dell’utensile. Come già detto, ciò fa si che nel martello ci sia solo bassa pressione perché l’ingresso di alta pressione (13) viene cortocircuitato con l’uscita a bassa pressione (18).

Quando l’utensile incontra resistenza, tende a spingere il pistone verso l’alto, con ciò mantenendolo all’interno del range di escursione assiale di funzionamento. Al venir meno della spinta esercitata dal materiale in lavorazione, il pistone tenderebbe a spingere verso il basso l’utensile oltre il consentito. Così facendo però viene scoperta la gola anulare (22) che, realizzando il by-pass descritto, annulla le forze di pressione agenti sul pistone, che si blocca al punto morto inferiore, lasciando la gola (22) in comunicazione con la gola (154), e quindi con il condotto (23).

Si à ̈ in questa maniera realizzato un demolitore per escavatore che realizza gli scopi prefissati.

Secondo ulteriori varianti preferite, al demolitore per escavatore appena descritto possono essere apportate altre modifiche come meglio descritte nel seguito.

In particolare le modifiche sono volte, rispetto a quanto noto allo stato dell’arte, a ridurre la cilindrata a parità di forza esercitata, ad ottimizzare il rapporto tra il volume dell’accumulatore e la cilindrata, oltre che il layout dei circuiti di alta e bassa pressione, al fine di ridurre le perdite di carico ed al contempo evitare picchi di pressione.

La cilindrata di un demolitore à ̈ data dalla superficie superiore del pistone, ovvero dalla superficie della camera di spinta attiva, per la sua corsa. Durante la fase attiva, quando la camera di spinta viene messa in pressione dall’olio del circuito di alta, spingendo il pistone verso il basso fino ad impattare l’utensile, à ̈ necessario assicurare che la camera sia pressurizzata per tutta la fase attiva nonostante l’espansione dovuta alla discesa del pistone. Avere una portata di olio insufficiente comporta una peggiore pressurizzazione e una diminuzione della velocità di impatto del pistone sull’utensile. Per evitare questo fenomeno, nel demolitore per escavatori secondo la presente invenzione la cilindrata à ̈ stata ridotta, riducendo il diametro (A) della camera di spinta. Ad esempio, senza che ciò sia limitativo per gli scopi della presente invenzione, per martelli da 200 a 300 Kg à ̈ ipotizzabile l’utilizzo di camere di spinta con diametri compresi tra 40 e 45 mm. La riduzione della cilindrata comporta che il martello durante la fase attiva richieda meno olio, per cui può funzionare anche con portate minori. Per mantenere un corretto funzionamento del sistema si rende però necessaria una modifica della geometria del pistone (15). In particolare il pistone (15) presenta un diametro di spinta attiva minore di quello di spinta passiva (A<B). E’ particolarmente utile agire sul diametro piuttosto che sulla corsa per ridurre la cilindrata perché, essendo la cilindrata proporzionale al quadrato del diametro, intervenire sul diametro ha un’influenza maggiore che intervenire sulla corsa. Riducendo il diametro della camera di spinta attiva, e volendo comunque conservare inalterata la massa del pistone (15), dal momento che determina l’energia cinetica per la demolizione, à ̈ necessario aumentare il diametro del pistone (15) nella parte inferiore, al fine di non doverne aumentare la lunghezza.

La presenza inoltre della protrusione di diametro (C) già descritta, consente di aumentare ulteriormente la massa a parità di ingombro del pistone (15).

L’aumento della lunghezzasarebbe infatti sconveniente per ragioni di ingombro e anche perché pistoni troppo snelli non sono adatti a trasmettere l’energia d’urto all’utensile, che ha delle dimensioni più o meno fisse per ragioni commerciali. In genere conviene che il pistone abbia un diametro circa pari all’utensile, ma mai molto inferiore, per massimizzare la trasmissione dell’energia d’urto. Le variazioni del diametro del pistone per come descritte consentono quindi di mantenere l’interfaccia con l’utensile invariata ed ottimizzata per trasmettere l’energia d’urto, senza modificare gli utensili e senza aumentare le dimensioni assiali del demolitore. Ciò consente anche l’utilizzo di utensili già a disposizione per demolitori noti allo stato dell’arte con pistoni dello stesso peso.

Come già accennato un elemento fondamentale per le prestazioni del demolitore à ̈ l’accumulatore. Esso deve essere in grado di fornire in fase attiva la portata necessaria a pressurizzare la camera di spinta attiva, ma à ̈ importante fare in modo che la variazione tra max e min pressione sia la minore possibile in modo da non stressare la membrana e stabilizzare il range di funzionamento del demolitore, evitando oscillazioni di pressione troppo elevate che si ripercuotono sul funzionamento della pompa dell’olio. Difatti maggiore à ̈ la pressione a cui lavora il circuito, minore à ̈ la portata erogata dalla pompa di alimentazione dell’olio. Per questo motivo sarebbe ideale lavorare con una pressione di alimentazione costante durante tutto il ciclo. Per questo motivo secondo un modo di realizzazione preferenziale del demolitore secondo la presente invenzione, pur diminuendo la cilindrata del demolitore rispetto a quanto noto allo stato dell’arte a parità di forza esercitata dal demolitore, si sono mantenuti accumulatori con volumi simili a quelli tradizionalmente impiegati sui demolitori noti allo stato dell’arte. Il rapporto tra il volume dell’accumulatore e la cilindrata del martello secondo la presente invenzione à ̈ preferibilmente compreso tra 10 e 14, al contrario di quanto noto allo stato dell’arte, in cui tale rapporto à ̈ inferiore a 10.

Riguardo al circuito di alta pressione nel demolitore secondo la presente invenzione sono stati adottati alcuni accorgimenti per ridurre le perdite di carico nel circuito idraulico tra l’ingesso del demolitore/accumulatore e la luce di ingresso nella camera di spinta attiva. Tali accorgimenti sono:

- Introduzione di una smussatura (30) mostrata in figura 6, all’intersezione tra il condotto (144) che collega l’accumulatore (14) alla camera di spinta attiva (11) ed il condotto (31) che collega l’inlet (13) con la luce di ingresso nella camera di spinta attiva, in modo da favorire il cambio di direzione dell’olio evitando la formazione di vortici;

- Allineamento del condotto di inlet nel demolitore (13) con il condotto di inlet (31) in camera di spinta attiva, in modo da ridurre le deviazioni che l’olio deve fare nel percorso che connette ingresso a camera di spinta.

- Incremento dell’area della luce di ingresso in camera di spinta attiva. In particolare il rapporto tra area della luce di ingresso e cilindrata à ̈ stato portato a valori superiori a 1.5E-02 m<-1>.

Anche il circuito di bassa pressione del demolitore secondo la presente invenzione ha subito alcune modifiche rispetto a quanto noto allo stato dell’arte. Il circuito di bassa pressione à ̈ infatti collegato al circuito di alta tramite il rapporto delle aree di spinta attiva e passiva del pistone. In fase passiva il pistone à ̈ soggetto all’azione di due forze agenti in direzione verticale. La prima, che lo riporta verso l’alto à ̈ data dal prodotto dell’alta pressione per l’area di spinta passiva. L’altra forza à ̈ data dal prodotto della pressione nella camera di spinta attiva, che in questa fase à ̈ connessa con la parte a bassa pressione del circuito idraulico, per l’area di spinta attiva. Essendo l’area di spinta attiva maggiore di quella passiva ne consegue che per far risalire il pistone dal PMI al PMS l’alta pressione non può essere inferiore a un valore minimo, funzione del rapporto delle due aree moltiplicato per la pressione nella camera di spinta in questa fase. Al termine della fase attiva la camera di spinta attiva à ̈ in collegamento con l’alta pressione. Il distributore comincia a salire e chiude l’alta pressione. Da questo istante fino al momento in cui apre le luci di scarico ci sono in genere almeno 4-6 [mm] di corsa in cui il distributore sale e tutte le luci sono chiuse. Tale valore non può essere azzerato per via delle tolleranze di lavorazione e per tenere conto dell’usura dei componenti nel tempo. Questo significa che il volume di tale camera aumenta, a causa della differenza tra il diametro esterno superiore e inferiore del distributore. Essendo l’olio incomprimibile, a tale espansione corrisponde un crollo della pressione nella camera di spinta attiva. In pura teoria si potrebbe anche raggiungere una pressione inferiore alla tensione di vapore, sebbene in realtà la pressione dipende anche dai trafilamenti interni e dalla quantità di aria disciolta nell’olio. In ogni caso, quando viene scoperta la luce di bassa può succedere che la pressione nella camera di spinta attiva sia minore di quella di ricircolo, per cui la camera si pressurizza quasi istantaneamente. In questa fase però, il pistone ha già ricominciato la sua fase di risalita, per cui quando la camera di spinta attiva si pressurizza, la forza necessaria per fare risalire il pistone aumenta di colpo di un valore molto grande, pari al prodotto del rapporto tra le due aree precedentemente menzionato per il salto di pressione che à ̈ avvenuto in camera. Questo causa fenomeni oscillatori di pressione all’ingresso rilevati su alcuni demolitori, e mostrati in figura 7.

L’incremento della luce di alta pressione a valori superiori a 1,5E-02 m<-1>rispetto alla cilindrata evita il verificarsi dell’inconveniente descritto, per due motivi:

- Durante la fase attiva la camera di spinta si pressurizza meglio e quindi raggiunge valori finali di pressione più elevati, per cui anche con la successiva espansione dovuta alla risalita del distributore, la pressione finale sarà più elevata, e quindi prossima a quella di ricircolo;

- l’aumento delle dimensioni della luce di ingresso in camera di spinta attiva ha diminuito la lunghezza della corsa del pistone durante la quale tutte le luci sono chiuse. A titolo indicativo tale corsa può essere considerata pari a 2 mm. Ne consegue che l’espansione collegata ad una corsa ridotta genera un salto di pressione minore.

Il circuito di bassa pressione del demolitore secondo la presente invenzione elimina la camera anulare intorno al pistone. Con riferimento alla figura 3, durante la discesa dal PMS al PMI del distributore, l’olio viene prima scaricato attraverso la luce di scarico primaria (50), e quando questa viene chiusa attraverso quella secondaria (40).

Nei demolitori noti allo stato dell’arte, la luce secondaria (40) à ̈ normalmente chiusa dal pistone, ma durante la fase attiva, mentre il pistone scende, ad un certo punto la luce secondaria viene scoperta e messa in comunicazione con una camera anulare (42) ricavata nel pistone che a sua volta à ̈ in comunicazione con lo scarico. L’olio raggiunge quindi lo scarico passando attraverso una camera (42) ricavata nel volume del pistone. Ovviamente questa camera anulare à ̈ in movimento poiché il pistone sta scendendo.

Nel demolitore secondo la presente invenzione, la luce di scarico secondaria (40) à ̈ direttamente in connessione con lo scarico, attraverso una camera anulare di compensazione (41) ricavata nel corpo del demolitore e non nel pistone. In questo modo l’olio percorre meno strada e si riducono le perdite di carico. Abbassare la pressione media allo scarico consente, per quanto prima descritto, di abbassare la pressione massima di inlet evitando che assuma valori troppo elevati. Le camere di compensazione hanno anche lo scopo di smorzare eventuali picchi di pressione quando il distributore inizia la sua risalita. In questa fase infatti, fino a quando il distributore non chiude la luce di alta pressione, il circuito di bassa à ̈ in comunicazione con quello di alta tramite la luce di scarico secondaria. Questa fase à ̈ molto breve (< 1 ms), però potrebbe generarsi un picco di pressione nel circuito di bassa. Le camere di compensazione servono a smorzare tale picco.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) Pistone (15) per l’utilizzo in un demolitore idraulico per escavatore (1), configurato in maniera da poter scorrere in maniera alternativa all’interno di detto demolitore sotto la spinta di un liquido idraulico contenuto in un circuito comprendente almeno una prima camera di spinta, detta attiva (11) ed una seconda camera di spinta, detta passiva (20), detto pistone essendo di forma simmetrica intorno ad un asse (150) ed essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno tre discontinuità di diametro che definiscono quattro tratti a diverso diametro (A,B,C,D), configurati in modo che quando il pistone (15) à ̈ montato all’interno del demolitore (1) - la discontinuità tra il tratto a diametro maggiore (B) che definisce il diametro della sede all’interno della quale scorre il pistone ed il tratto a diametro minore (D) si affaccia sulla camera di spinta passiva (20); - il tratto avente diametro (A), minore del diametro (B), si trova all’interno della camera di spinta attiva e definisce la superficie di spinta in senso assiale del liquido in pressione. e dal fatto che detto pistone presenta un ulteriore tratto di diametro (C) minore di detto diametro (A), che occupa almeno parzialmente il volume della camera di spinta attiva (11), aumentando la massa del pistone a parità di ingombro del demolitore (1) e di cilindrata.
2. 2) Demolitore per escavatore (1) utilizzabile in associazione ad un pistone (15) secondo la rivendicazione 1 comprendente - un corpo metallico all’interno del quale à ̈ ricavato un circuito idraulico alimentabile dall’esterno con liquido in pressione, detto circuito idraulico comprendente - un ingresso (13) per il liquido in pressione ed un’uscita (18) per il ritorno del liquido in pressione al circuito di alimentazione, - una camera di spinta attiva (11) ed una camera di spinta passiva (20) selettivamente collegabili a detto ingresso (13) per il liquido in pressione; - Condotti (12,21) per collegare detta camera di spinta attiva e detta camera di spinta passiva a detto ingresso (13); - un pistone (15) secondo la rivendicazione 1 - un utensile (16) posizionato in maniera coassiale a detto pistone (15) e configurato per scorrere assialmente all’interno di detto corpo metallico del demolitore tra una prima ed una seconda posizione definite dall’impegno delle estremità (161,162) di una gola (163) ricavata in detto utensile (16), su un ferma utensile (21) solidale a detto corpo metallico - un accumulatore (14) comprendente un primo volume (142) collegato al circuito contenente il liquido in pressione ed un secondo volume (141) separati da una membrana elastica (143); - un distributore (17), posizionato in maniera concentrica al pistone (15) e configurato per scorrere assialmente mettendo in comunicazione, alternativamente la camera di spinta attiva (11) con la parte del circuito idraulico ad alta pressione o con la parte a bassa pressione Caratterizzato dal fatto che detto circuito idraulico comprende inoltre un bypass tra detti condotti idraulici (12,21) e l’uscita (18) del circuito idraulico, configurato in modo che detto bypass à ̈ normalmente ostruito dal pistone (15) e viene scoperto quando il pistone (15) à ̈ in una posizione che presenta una escursione assiale maggiore di una posizione limite predeterminata, così realizzando un circuito idraulico a perdita di carico ridotta tra l’ingresso (13) e l’uscita (18) di detto circuito idraulico.
3. 3) Demolitore per escavatore secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto bypass comprende una gola anulare (22) concentrica al pistone (15) comunicante con detti condotti (12,21) per collegare detta camera di spinta attiva e detta camera di spinta passiva a detto ingresso (13); 4) Demolitore per escavatore secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto bypass comprende uno o più fori praticati in senso radiale sulla superficie interna della sede di scorrimento di detto pistone (15), comunicanti con detti condotti (12,21) per collegare detta camera di spinta attiva e detta camera di spinta passiva a detto ingresso (13). 5) Demolitore per escavatore secondo la rivendicazione 3 o 4 configurato in maniera tale che , se detto pistone (15) ha un escursione assiale che lo porta oltre una posizione limite predeterminata, detto tratto avente diametro (A) minore del diametro (B) che definisce il diametro della sede all’interno della quale scorre il pistone (15) viene a trovarsi in corrispondenza della gola anulare (22), mettendola in comunicazione con il ritorno a bassa pressione dell’olio (18). 6) Demolitore per escavatore secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che il diametro del pistone (15) nella parte a diametro maggiore (B) à ̈ tale da permettere al pistone di scorrere assialmente nella sua sede ed al tempo stesso fare tenuta rispetto alla gola anulare (22), non permettendo all’olio in pressione contenuto in detta gola anulare di transitare verso l’uscita (18) del circuito idraulico 7) Demolitore per escavatore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che Il rapporto tra detto primo volume (142) di detto accumulatore (14) e la cilindrata del demolitore à ̈ preferibilmente compreso tra 10 e 14. 8) Demolitore per escavatore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che all’intersezione tra il condotto (144) che collega l’accumulatore (14) alla camera di spinta attiva (11) ed il condotto (31) che collega l’inlet (13) con la camera di spinta attiva à ̈ praticata una smussatura in modo da favorire il cambio di direzione dell’olio evitando la formazione di vortici. 9) Demolitore per escavatore secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il rapporto tra l’area della luce di ingresso nella camera di spinta attiva (11) e la cilindrata à ̈ maggiore di 1.5E-02 m<-1>. 10) Demolitore per escavatore secondo una delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre una camera anulare (41) in comunicazione con l’uscita (18) del circuito idraulico e disposta concentricamente a detto pistone (15), che viene messa in comunicazione con detta camera di spinta passiva (20) durante la discesa del pistone, permettendo quindi di scaricare l’olio da detta camera di spinta passiva all’uscita del circuito idraulico caratterizzato dal fatto che detta camera anulare (41) à ̈ ricavata nel corpo metallico di detto demolitore.