NO147392B - Apparat for overfoering av stoetkrefter til en langstrakt gjenstand. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et apparat for overføring av støtkraft til en langstrakt gjenstand, f. eks. en pel, ved hjelp av en slagdyne omfattende et i en sylinder virkende stempel, hvis utenfor sylinderen utragende del får innvirke på gjenstanden, idet sylinderen inneholder en gass hvis trykk kontinuerlig reguleres under arbeidets gang i avhengighet av den motstand gjenstanden møter.

Dette trykk som normalt kan variere mellom 20 bar

og 250 bar, må kunne forandres i overensstemmelse med den motstand som pelen utsettes for under neddrivningen.

Man har tidligere foreslått anordningen av forskjellige kamre i slagdynen, samt organ for å føre olje og gass mellom disse. Disse anordninger gir imidlertid ikke de ideelle forhold ved pelslagning, som krever at gasstrykket i trykkammeret er proporsjonalt med motstanden pelen møter ved neddrivningen. Denne motstand kan, under forskjellige trinn av slaget mot en og samme pel, motivere trykkvariasjoner i gassen, som går opptil 5-10 ganger det lavest anvendte trykk.

I tidligere anordninger, hvor mengden av gass er konstant, varierer volumet med gasstrykket slik at volumet er lite ved høyt trykk. Kompresjonen under støtet vil ytterligere redusere gassvolumet og medføre en ikke ønsket spenningsvaria-sjon i den dannede støtbølgekraft.

Ved andre anordninger tilføres trykkgass til trykk-kammeret under den fallende slaghammer. Ved stor jordmotstand, dvs. vanligvis under sluttrinnet av slaget mot hver enkelt pel, kreves gasstrykk på 200 - 250 bar i slagdynen. Dette trykk oppnås ikke direkte ved hjelp av den tilførte gass, men det er sluttesultatet av en adiabatisk trykkstigning under den re-tarderte slagdel. Her er den ønskede konstantholding av støt-bølgekraf ten ennu dårligere, samtidig som anvendelsen av anordningen innebærer et forbruk ay den trykkluft som tilføres trykk-kammeret.

Med normalt forekommende overtrykk i den tilførte gass tjener anordningen hovedsakelig det formål etter støtet å tilbakekaste slagdelen til utgangsstillingen for en ny fallbevegelse. Ved å regulere trykket i den tilførte gass, forandres fallhøyden til slagdelen og dermed også maksimalverdien i den adiabatiske trykkbølgekurye. Reguleringen er rent pneumatisk, mens den nu foreslåtte anordning reguleres hydraulisk.

Den kjente anordnings virkning minner i prinsippet om dieselslagdelens, hvor tilskuddsenergien tilføres ved at finfor-delt olje sprøytes inn i trykkammeret og antennes av kompresjonen under den fallende slagdel.

Ifølge: oppfinnelsen foreslås nu derfor at et middel for regulering av gasstrykket i sylinderen skal omfatte et adskilt fra slagdynen anordnet og i åpen forbindelse med denne stående trykkammer som inneholder gass og en væske, et væskeforråd, en pumpe som. er beregnet på å tilføre væske under trykk fra forrådet til trykkammeret, samt en ventil innrettet til å styre tilstrømningen og frastrømningen til trykkammeret i avhengighet av signaler som oppnås fra en ved stemplet og/eller gjenstanden anbragt giver, idet det hele er slik anordnet at gasstrykket forblir i det vesentlige konstant under støtet.

Fordelaktig kan det være anordnet en til trykkammerets gasside tilsluttbar beholder for trykkgass.

Slagdynen tenkes fortrinnsvis sammenbygget med slagdelen, men kan også arbeide adskilt fra denne og være plassert mellom slagdelen og gjenstanden under støtet.

Hvis slagdynen er sammenbygget med en slagdel, som er utformet som en sylinder for et trinnstempel, hvis utenfor sylinderen ragende ende er innrettet til å støte mot gjenstanden, og hvor til slagdelen tilsluttede organ er innrettet til å bibringe slagdynen en forspenning som utløses ved støtet mot gjenstanden, kan apparatet ifølge oppfinnelsen videre være kjennetegnet ved at de organ som forspenner slagdynen omfatter en pumpe med fast fortrengning, samt en parallelt med denne koblet pumpe med varierbar fortrengning, som arbeider uavhengig av den primære pumpe som bestemmer gasstrykket i sylinderen.

Pumpen med fast fortrengning er dimensjonert for omtrent halve den maksimalt nødvendige fluidummengde.

Det kan videre på slagdelen, på stemplet eller på gjenstanden være anbragt følerorgan som er innrettet til å styre den variable pumpe.

Herved kan stemplet være utstyrt med en rundt om forløpende flens, som sammen med en i sylinderen fritt bevegelig tetningsring arbeider i et delrom i sylinderlegemet, og som avgrenses fra sylinderen av en skillevegg, hvilket delrom mottar det fluidum som bygger opp stemplets forspenning.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av kravene .

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til utførelseseksempler som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 skjematisk en slagdyne for peldrivning, med midler for i henhold til oppfinnelsen å forandre trykket i sylinderen,

fig. 2 en modifisert utførelsesform hvor slagdynen er innebygget i en slagdel, og organ er innrettet til å for-spenne slagdynestemplet med det formål å tilveiebringe en automatisk oppstøtning av slagdelen,

fig. 3 en alternativ utførelse av i en slagdel innebygd slagdyne, hvor slagdelen løftes ved hjelp av hydraulisk trykk, og

fig. 4 og 5 anordninger ved kombinert slagdel/slagdyne, svarende til den som er vist på fig. 3, henholdsvis fig. 2, anordnet for hydraulisk løfting, men hvor løftehøyden påvirkes av slagdynetrykket.

Den på fig. 1 skjematisk viste anordning er beregnet på å benyttes ved nedslagning av peler. Selve pelkranen er ikke vist, bare slagdelen med sammenbygd slagdyne 10 samt den øvre ende av en pel 11.

Slagdynen er på kjent måte formet som en sylinder 12, i hvilken det arbeider et trinnstempel 13. Dette stempel har et Tat av sylinderen utragende endeparti 14 som skal støte mot pelen.

Sylinderrommet 12 ovenfor stemplet 13 holdes fylt med en gass, og stempelet støttes i sin lengst utragende stilling av en ring 25 av elastisk materiale.

Når slagdelen med slagdynen slår mot pelen, komprime-res gassen i sylinderen 12 momentant og ekspanderer deretter umiddelbart. Forutsatt at gassvolumet er stort i forhold til volumreduksjonen under støtet, oppnår man derved at den i pelen produserte støtbølge blir den for pelslagning mest idelle. Sam-menlignet med det tilfelle hvor slagdelen får slå direkte mot pelen, henholdsvis mot et forholdsvis kompakt mellomlegg eller mot et lite gassvolum, blir pelslagningen derved mer effektiv og utsetter pelen for mindre hårde påkjenninger.

Trykket i sylinderen varieres under arbeidets gang ved hjelp av en anordninq omfattende et trykkammer 15, som dels gjennom en ledning 16 står i forbindelse med sylinderen 12, dels gjennom en ledning 17 står i forbindelse med en vekselven-til 18.

Trykkammeret inneholder både gass og olje, og ved å forandre oljevolumet i trykkammeret kan man hurtig forandre trykket på gassen såvel i trykkammeret 15 som i sylinderen 12.

I en beholder 19 utenfor trykkammeret 15 har man tilstrekkelig mengde olje, og en pumpe 20 kan trykke inn denne i trykkammeret.

Ventilen 18 som kan være en magnetventil av kjent type, styres av en giver 21, i dette tilfelle montert på stempelets 14 utragende ende, mén alternativt monterbar ved den øvre pelende. Denne giver kan f. eks. anordnes til å avføle støtbøl-gerefleksene i pelens ende, som på sin side er en funksjon av den motstand pelen møter ved neddrivninq og med ledning av dette å regulere trykket i sylinderen 12.

Denne regulering skjer ved at ventilen 18 innstilles slik at enten olje via <p>umpen føres inn i trykkammeret, eller at olje tappes ut av dette og via en tilbakeledning 22 tilbake-føres til beholderen 19.

Et trykkgassrør 23 er via en treveisventil 24 tilsluttbar til trykkammeret 15. Ved hjelp av et slikt ladet rør kan man første gang sette systemet under høyt trykk. Når man skal avbryte arbeidet og ikke ønsker å ha det høye trykk stående tilbake i trykkammeret, sylinderen og rørledningen, kan man ved omstilling av ventilen 24 opplade trykkgassrøret 23 med i systemet gjenblivende trykk og deretter stenge av røret fra systemet.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 2 er slagdynen innebygd i en slagdel 30 og beveger seg altså sammen med denne.

Slagdynevirkningen er den samme, og de samme henvisningstall som på fig. 1 er benyttet for å angi de tilsvarende elementer. Slagdynen omfatter således en sylinder 12 i hvilken det er bevegelig et stempel 13. Den ene ende 14 av dette stempel rager utenfor det legeme som danner slagdelen og inneslut-ter slagdynen.

Stempelet avstøttes i sin mest utragende stilling av en elastisk ring 25, og sylinderen står gjennom ledningen 16 i forbindelse med trykkammeret 15. De med dette samvirkende komponenter som er beregnet på å regulere gasstrykket behøver ikke gjentas en gang til her og har de samme betegnelser som på fig. 1.

Her inngår imidlertid en anordning for å gi slagdynen en forspenning, som før støtet tilveiebringer en viss komprimer-ing av gassen i sylinderen 12.

Stempelet 13, 14 er utstyrt med en radiell flens 31, som arbeider i et delrom 32 i slagdellegemet 30 og som avgrenses fra sylinderen 12 av en skillevegg 33.

Flensen 31 samvirker med en tetningsring 34 anordnet

i delrommet under denne. En ledning 35 for tilføring av et trykkfluidum munner i slagdelslegemet under tetningsringen 34.

Trykkfluidum leveres av to pumper 36 og 37 som med sine sugeledninger er tilsluttet til en beholder 38, som inneholder en viss mengde av fluidum.

Hensikten her er at man ved å regulere slagdynens forspenning skal få slagdelen til å arbeide helt automatisk uten hjelp av en mekanisk løfteanordning. Slagdelen skal med andre ord kastes opp fra pelen på grunn av det i slagdynen innebygde trykk. Høyden på oljenivået under stempelet skal motsvare pelens virkelige nedsynkning.

Pumpen 36 har en fast kapasitet eller fortrengning

og svarer for omtrent halvdelen av en maksimalt nødvendig pumpe-strømning, mens den parallelt arbeidende pumpe 37 har variabel kapasitet og benyttes for å kontrollere fallhøyden som påvirkes av graden av forspenning.

Den variable pumpe 37 styres av en elektronisk giver 39 som er montert på slagdelen 30 eller på stemplet 14. Ved slagdelen er det anordnet en ventil 40 som stenger under støtti-den. Umiddelbart ved slagdelens anslag bremses stempelet 14 og mellom flensen 31 og tetningsringen 34 åpnes forbindelse mellom delrommet 32 <qg> returledningen 41 til beholderen 38.

Ventilen 40 ved ledningens 35 tilkobling til delrommet 32 stenges mekanisk eller hydraulisk under støtet, f. eks. ved at en kontaktinnretning ved stempelet 14 støter mot pelen. I det korte tidsmoment hvor ventilen 40 er stengt tas pumpe-strømningen opp av en akkumulator 42.

Trykket i delrommet senkes således påtagelig i forbindelse med at slagdelen får kontakt med pelen. Når slagdelen på grunn av ekspansjonen av gassen i sylinderen 12 kastes opp-over, i en grad som er avhengig av den forspenning man like før har gitt til slagdynen, tilføres på ny trykkfluidum til delrommet 32, dvs. under luftferden, når slagdelen er adskilt fra

pelen.

Ettersom ledningen 35 munner under tetningsringen 34, løftes denne opp til kontakt med flensen 31 og slutter sammen med denne rommet under flensen. Fluidum tilføres igjen dette rom til den mengde som ønskes for forspenningen og som er nød-vendig for at slagdelen neste gang skal kastes tilstrekkelig høyt opp for å gi ønsket fallhøyde.

Som ovenfor angitt styres dette av giveren 39.

Når stempelet treffer pelen, trykkes den inn i sylinderen, og kontakten mellom flensen 31.og tetningsringen 34 heves. Den mekanisk frie tetningsring fortsetter nemlig sin nedovergående bevegelse i forhold til stempelet, og trykkfluidum kan strømme forbi flensen 31 til det øvre avløp fra delrommet 3 2 .

Fig. 3 viser en modifisert utførelse med en slagdyne av den på fig. 1 viste type innebygd i en slagdel 50.

For slagdynen og de komponenter som samvirker med denne i den hensikt å bestemme gasstrykket i sylinderen benyttes de samme betegnelser som på de foranstående figurer, og disse komponenter beskrives derfor ikke på nytt.

Hensikten er i dette tilfelle at slagdelen skal

løftes ved hjelp av hydraulisk kraft.

Slagdelen 50 er utstyrt med en andre sylinder 51,

i hvilken et stempel 52 arbeider. Dette stempel er montert på

en hul stempelstang 53 som rager ut gjennom slagdelens øvre ende og er fast forbundet med et stativ 54. Dette kan betraktes som fast under hver løftebevegelse, men må naturligvis kunne manøv-reres slik at det kontinuerlig følger pelens synkende bevegelse.

Den hule stempelstang 53, som står i forbindelse med sylinderen 51 like ved stempelet 52, er tilsluttet til to led-ninger 55, 56 for et hydraulisk fluidum.

Gjennom ledningen 55 føres hydraulisk fluidum av en pumpe 57 fra en beholder 58 frem til en ventil 59 på stativet 54. Ledningen 56 fører hydraulisk fluidum tilbake fra ventilen 59 til beholderen 58. Ventilen 59 styres av giveren 21 eller på annen egnet måte og bestemmer således det hydrauliske flui-dums strømning til og fra sylinderen 51, slik at fallhøyden blir den rette.

Det er åpenbart at slagdelen 50 kommer til å løftes

i forhold til det stillestående stempel 52 når hydraulisk fluidum tilføres gjennom ledningen 55 og ventilen 59, men vil komme til å falle når den sistnevnte åpner forbindelsen med returledningen 56.

Ved hensiktsmessig programmering av giveren kan man oppnå varierende fallhøyde, f. eks. i avhengighet av hastig-hetsforandringene til stempelet 14. En akkumulator 60, henholdsvis 61 er tilsluttet til hver ledning 55, henholdsvis 56, med det formål å ta hånd om pumpestrømmen i det øyeblikk ventilen 59 stenger forbindelsen med sylinderen 51, henholdsvis den plutselige utstrømning som oppstår når ventilen 59 åpner for fallbevegelse.

Under visse forhold kan det være hensiktsmessig å tilpasse fallhøyden til gasstrykket i sylinderen.

Naturligvis kan alternativt stempelstangen 53 gjøres massiv og hydraulisk væske tilføres sylinderen 51 gjennom en bøyelig ledning.

Fig. 4 og 5 viser to utførelser hvor løftehydrau-likksylinderen 51 er åpen mot slagdynens sylinder 12, slik at gasstrykket i denne får virke på stempelets 52 underside. Den hydrauliske væskes trykk er således høyere enn det laveste nor-male gasstrykk, men alt ettersom slagdelen heves øker kompri-meringen av gassen og bidrar til en øket akselerasjon under fallbevegelsen.

Anordningen ifølge fig. 4 svarer til den på fig. 3, ogde samme henvisningstall er benyttet. Den eneste forskjell er som ovenfor nevnt at sylinderen 51 står i forbindelse med sylinderen 12 gjennom en forlenget del 65 som' naturligvis kan være formet som en kanal med mindre diameter enn sylinderen 51.

Fig. 5 viser en kombinert slagdel/slagdyne utstyrt for automatisk løfting ifølge fig. 2 og utstyrt med en tilsats for øket fallakselerasjon ifølge fig. 4. Eventuelt kan f. eks. ved starting av automatikken også løftingen skje hydraulisk ifølge fig. 4.

Samme henvisningstall med hensyn til slagdel og slagdyne som på fig.. 2 er blitt benyttet, og for den hydrauliske

løfting benyttes de samme betegnelser som på fig. 3 og 4. Virk-ningen til denne anordning er åpenbar og behøver ikke beskrives på nytt. For anordningen forutsettes dog ventilen 59 fortrinnsvis manuelt styrt og uavhengig av giveren 21. Under automatisk drift forekommer ingen hydraulisk væske i sylinderen 51.

I samtlige utførelsesformer er det tale om en pel, men det er klart at samme apparater kan benyttes for drivning av spunt eller annen slagning, henholdsvis opptrekking av andre langstrakte gjenstander.

For på enklest mulig måte å adskille forskjellige funksjoner er det benyttet "olje" for å regulere gasstrykket i slagdynen, "trykkfluidum" for å tilveiebringe forspenning av stempelet, og "hydraulisk væske" for å forflytte slagdelen ak-sielt. Selvfølgelig er det i praksis det samme medium som benyttes for de tre operasjoner.

Forbindelsesledninger mellom slagdyne og tilførsels-kildene for gass og trykkfluidum kan inneholde bøyelige slan-ger, kneleddanordninger eller teleskoprør, som er forbundet med en mellomdel som følger pelens synkende bevegelse.

Forbindelsen mellom slagdynens gasskammer og trykk-klokken er stadig åpen, og den sistnevnte har en slik størrelse at det totale gassvolum tåler den sammentrykning som skjer i slagdynen nettopp i støtøyeblikket uten at gasstrykket forandres i vesentlig grad.

Claims (9)

1. Apparat for overføring av støtkraft til en langstrakt gjenstand, f. eks. en pel (11), ved hjelp av en slagdyne omfattende et i en sylinder (12) virkende stempel (13), hvis utenfor sylinderen utragende del (14) får innvirke på gjenstanden, idet sylinderen inneholder en gass hvis trykk kontinuerlig reguleres under arbeidets gang i avhengighet av den motstand gjenstanden møter, karakterisert ved at et middel for regulering av gasstrykket i sylinderen omfatter et adskilt fra slagdynen anordnet og i åpen forbindelse med denne ^stående trykk-kammer (15) som inneholder gass og en væske, et væskeforråd (19), en pumpe (20) som er beregnet på å tilføre væske under trykk fra forrådet (19) til trykkammeret (15), samt en ventil (18) innrettet til å styre tilstrømningen og frastrømningen til trykkammeret (15) i avhengighet av signaler som oppnås fra en ved stemplet (13, 14) og/eller gjenstanden (11) anbragt giver (21), idet det hele er slik anordnet at gasstrykket forblir i det vesentlige konstant under støtet.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved en til trykkammerets (15) gasside tilsluttbar beholder (23) for trykkgass.

3. Apparat ifølge krav 1 og/eller 2, hvor slagdynen er sammenbygget med en slagdel (30), som er utformet som en sylinder for et trinnstempel (13, 14), hvis utenfor sylinderen ragende ende (14) er innrettet til å støte mot gjenstanden, og til slagdelen tilsluttede organ (36, 37) som er innrettet til å bibringe slagdynen (13) en forspenning som utløses ved støtet mot gjenstanden, karakterisert ved at de organ som forspenner slagdynen omfatter en pumpe (36) med fast fortrengning samt en parallelt med denne koblet pumpe (37) med varierbar fortrengning, som arbeider uavhengig av den primære pumpe (20) som bestemmer gasstrykket i sylinderen (12).

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at pumpen (36) med fast fortrengning er dimensjonert for omtrent halve den maksimalt nødvendige fluidummengde.

5. Apparat ifølge krav 3 og/eller 4, karakterisert ved at det på slagdelen (30), på stemplet (14) eller på gjenstanden er anbragt følerorgan (39) innrettet til å styre den variable pumpe 37.

6. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 3-5, karakterisert ved at stemplet (13) er utstyrt med en rundt om forløpende flens (31), som sammen med en i sylinderen fritt bevegelig tetningsring (34) arbeider i et delrom i sylinderlegemet, og som avgrenses fra sylinderen (12) av en skillevegg (33), hvilket delrom mottar det fluidum som bygger opp stemplets forspenning.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved en i tilløpsledningen fra pumpene (36, 37) innsatt ventil (40), beregnet på ved støt å stenge en tilløpsledning (35) til delrommet (32).

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved en i tilløpsledningen (35) anbragt akkumulator (42) for lagring av den av pumpene (36, 37), under ventilens (40) steng-ningsøyeblikk leverte fluidummengde.

9. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 3-8, karakterisert ved at sylinderen (12) er utstyrt med en innoverrettet, rundt om forløpende mellomvegg (33), innrettet til å virke som anlegg for en bufferfjær som motvirker stempelbevegelsen.