NO178293B - Hydraulisk drevet, repeterende slaghammer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en slaghammer av typen som har en ramme og et hammerhode glidbart montert i rammen for slik å bevege seg langs en forutbestemt akse, og som nærmere bestemt er av typen ifølge ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Slaghammere blir brukt i stor utstrekning ved gruve-, grave-og demoleringsarbeide. Deres funksjon er å påføre høye repeterende slagbelastninger pr. arealenhet mot en overflate for å oppbryte denne eller for å dele denne. Det vanlige pressluftbor er et eksempel på en pneumatisk drevet anordning som drives med trykkluft, som avgir brå slagstøt i tuppen av et verktøy slik som en hakke eller en spade.

Mens pressluftbor fortsatt blir brukt i stor utstrekning, har dets anvendelse gradvis blitt redusert til forholdsvis bærbare verktøy som håndteres av en muskuløs person. Reaksjonen på disse slag utøves av verktøyets masse og av operatøren. Dette er en åpenbar begrensning for anvendelig-heten av denne type verktøy.

Følgelig ble vognmonterte pneumatiske slagverktøy på mote, men det fremkom snart at mens de kunne oppta hammere som kunne avgi tyngre slag, ble selve hammerene et begrensende trekk på grunn av de iboende begrensninger med direkte bruk av trykkgass som drivkraft. Volumstrømningen, energitapene som oppsto i kompresjons-ekspansjonssyklusen, og de iboende lave virkningsgrader som inngår ved sirkulering av gassen gjennom hammeren, blant andre komplikasjoner, ga en uønsket begrensning på energien i støtene som kunne avgis uansett hvor passende hammeren var montert.

Som reaksjon på disse begrensninger, har væskedrevne slaghammere blitt utviklet under de siste tiår. Ettersom trykkvæsken som benyttes til å drive anordningen er hovedsakelig ikke-kompressibel, unngås mange av de vanskeligste problemer med pneumatiske anordninger. Slanger, fittinger og kanaler er dimensjonert til å oppta vaeskevolumet og det er ingen betydelige tap forårsaket av utvidelse fordi det ikke er noen vesentlig ekspansjon av selve drivfluidet.

Den generelle teori for væskedrevne anordninger er å utnytte en gasscelle som blir komprimert med en trykksatt væske. Cellen og væsken som trykksetter den blir haldt innfanget av en hurtigåpnende tallerkenventil. Når ventilen åpnes, påføres trykkvæsken, drevet av den ekspanderende gasscelle, mot en dreven flate i et hammerhode. Dette er en svært brå situasjon med høy energifrigjøring. Drivtrykket kan være i størrelses-orden 13,79 MPa eller større, og det effektive areal av drivflaten kan være i størrelsesorden minst 32,25 cm<2> til så mye som 8 116 cm2 .

I sin tur, slår hammerhodet mot et verktøy hvis spiss eller blad vanligvis er minst flere ganger mindre ved støtstedet. Fordelene med et slikt arrangement er åpenbart, og reflek-teres i de følgende eksempelvise US-patenter:

3,263,575 utstedt 2. august 1966,

3.363.512 utstedt 16. januar 1968,

3.363.513 utstedt 16. januar 1968,

4,111,269 utstedt 5. september 1978.

Slaghammere av denne hovedklasse er vidt anvendt og avgir faktisk slag med mye større impuls enn pneumatisk drevne verktøy, selv vognmonterte pneumatisk drevne verktøy.

I det pågående utviklingsforløp om væskedrevne slaghammere har problemer fortsatt fremkommet som ikke påstøtes i gassdrevne verktøy. Litteraturen nevner mange av disse. Kavitasjon er ett, væske-bankende virkninger er et annet. De fleste av disse er blitt løst på en eller annen måte, men det gjenstår fortsatt de gjenstridige problemer med å redusere strømningen av trykkvæske til et fornuftig minimum, og med passende ventilering av væskestrømmen, slik at fluidet ikke hemmer oppfyllingen eller uttømmingen av verktøyet; og slik ødelegger ikke verktøyet seg selv eller har en forringet ytelse som følgen av brå slag mellom elementene i selve verktøyet.

Disse - problemer har til nå enda ikke blitt fullstendig korriget. Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe i en s-laghammer et strømnings- og vent ilej> ingssystem for oppfylling og tømming av et slagverktøy som, mens de er overbærende for ytre krefter og virkninger, fortsatt gjør verktøyet pålitelig å bli manøvrert i et bredt spekter av driftstilstander ved et nært minimum væskevolum, med kun minimal, om noen, hemming av oppfyllingen og tømmingen av verktøyet, og uten å skade indre slag mellom elementene i selve slaghammeren. Det er ment at et hvert skarpt slag foregår kun mellom hodet på hammeren og slagverktøyet, og at dette utøves kun over en svært kort slaglengde.

Som en ytterligere fordel, oppnås de ovenfor nevnte formål i en slaghammer som har et minimalt antall deler, hvor alle disse er oppbygd med iboende stabile former og betraktlige tverrsnitt for slik å motstå de svært sterke og brå kreftene som er involvert ved driften av denne anordning.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en slaghammer av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken til det etterfølgende selvstendige krav.

Et hammerhode er montert frem og tilbake bevegelig i rammen med en tett glidepasning. Det har en støtflate som vender mot slagverktøyet for å slå mot verktøyet når slagenden av verktøyet er innenfor et spekter av posisjoner hvor slaget er ment å skje. Ved posisjoner ut forbi dette beregnede spekter, bremses hammerhodet slik at det ikke slår mot rammen. Støtet mot verktøyet er et brått slag med høy energi, og er ikke ment å bidra til en påfølgende kraftpåføring etter det første slag.

Hammerhodet er motstående til en kompressibel gasscelle. Gasscellen er forhåndsbelastet til et ønsket trykk som vil bli øket som følgen av ytterligere oppfylling ved bevegelse av hammerhodet under kraften av en væske påført hammerhodet mens slaghammeren oppfylles for sitt neste slag.

Hammerhodet har et skaft, en belastningsskulder og en tallerkenventilport. En tallerkenventil er frem og tilbake bevegelig innpasset i hammerhodet med et tallerkenhode slik proporsjonert og anordnet at det lukker tallerkenventilporten for å kunne fylle opp slaghammeren, og til å bli brått fjernet fra tallerkenventilporten for å kunne avfyre slaghammeren. En avfyringstapp er innpasset i rammen for å samvirke med tallerkenventilen for å bringe tallerkenventilen av fra setet når slaghammeren skal avfyres.

Trekkene ifølge den foreliggende oppfinnelse vedrører forsikring om at (1) slaghammeren kan lades eller oppfylles under alle driftsforhold; (2) at tallerkenventilen ikke vil bli utsatt for brå indre støt som vil ha tilbøyelighet til å ødelegge denne; (3) at slaghammeren kan hurtig avfyres under alle arbeidsbetingelser; og (4) at hammerhodet ikke vil bevege seg utover sine grenser for slik å avgi et slag mot selve rammen.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen vil fullstendig forstås av den følgende detaljerte beskrivelse og de vedlagte tegninger. Fig. 1-7 er aksielle snittriss av en slaghammer i samsvar med hovedkonseptet ifølge oppfinnelsen vist i syv påfølgende driftstrinn. For tydeliggjøring av beskrivelsen, har enkelte detaljer ved oppfinnelsen blitt utelatt som er vist i andre figurer i forstørret målestokk. Fig. 8-15 er halve aksialsnitt som viser slaghammeren i påfølgende driftstrinn og som viser den foretrukne utførelse av oppfinnelsen, i forstørret målestokk, som innbefatter enkelte av de utelatte detaljer. Fig. 16-19 er ytterligere forstørrede halve aksialsnitt som viser- oppbygningen og virkemåten av tallerkenventilen i nærmere detalj. Fig. 20 og 21 er forstørrede halve aksialsnitt som viser slaghammeren i to tilstander av hammerens bevegelse over sine grenser.

Oppfinnelsen vil best forstås av et generelt overblikk over dens grunnkonstruksjon og funksjon, hvoretter trekkene ved oppfinnelsen som muliggjør at denne konstruksjon funksjonerer pålitelig vil bli beskrevet.

Som vist i fig. 1-7, har en slaghammer 20 i samsvar med oppfinnelsen en ramme 21 med en senterakse 22. Slagstøtet avgis langs denne akse. Rammen har en verktøykanal 23 med en skjematisk vist avsats 24. Et slagverktøy 25, slik som en skarpspisset hakke eller meisel, er innpasset i verktøykana-len. En holdeskulder 26 passer i avsatsen eller utsparingen og dette inngrep holder verktøyet i kanalen. Det gjør begrenset frem- og tilbakebevegelse mulig mellom ytterposi-sjonene avgrenset av skulderene 27 og 28. Fagmannen vil innse at det er ulike andre typer holdeinnretninger som kan anvendes for dette formål.

Slagverktøyet kan være av en hvilken som helst annen ønsket type, for eksempel spader eller krumme eller sylinderiske skjær. Slagverktøyet har en slagende 30 for mottak av et slag, og en arbeidsende 30a for å avgi et resulterende støt mot en arbeidsflate som skal brytes eller knuses.

Slaghammeren innbefatter et hammerhode 31 med et skaft 32 innpasset i en føringssylinder 33 i rammen. Den nedre enden av hammerhodet ventileres til atmosfæren forbi slagverktøyet gjennom utsparingen 34.

For fremstillingsformål, vil de indre overflater av rammen og de indre og utvendige flater av hammerhodet fortrinnsvis være sirkulære. En belastningskrave 35 er utformet på hammerhodet. Dens-^-diameter er større enn diameteren av .føringssylinderen 33, og kraven er glidbart innpasset i en belastningssylinder 36. Det vil ses at det er en forskjell mellom arealet av belastningskraven 35 i den øvre enden av hammerhodet som vist i fig. 1 og arealet av hodeskaftet 32 i den nedre enden. Betegnelsene "øvre" og "nedre" som benyttet gjennom dette skrift, refererer seg til avstander fra slagverktøyet, hvor det nærmeste er de "nedre".

Et belastningskammer 40 er utformet mellom føringssylinderen 33 og belastningssylinderen 36. En trykkinngangsport 41 går gjennom rammens vegg inn i belastningskammeret.

En tallerkenventilport 45 er utformet i toppen av hammerhodet. Dens øvre flate 46 vender inn i et kompresjonskammer 47, og dens nedre flate 48 vender inn i et tallerkenven-tilkammer 49 hvorfra kanalen 50 forgrener seg under den nedre flate 51 av belastningskraven 35. Kanalene 53 åpner inn i belastningskammeret 40 fra den nedre ende av tallerkenventil-hodekammeret 52.

En tallerkenventil 55 innbefatter en tallerkenventilstamme 56 og tallerkenventilhode 57. Stammen er frem og tilbake bevegelig i tallerkenventilkanalen 58 i hammerhode-skaftet. En avlastningskanal 59 forløper fra den nedre ende av tallerkenventilpassasjen til slagenden av hammerskaftet for slik å ventilere tallerkenventilkanalen til atmosfæren. Tallerkenventilhodet beveger seg frem og tilbake i ventilhode-kammeret 52. Passende tetningsinnretninger, eller tilstrekkelig fine toleranser, er sørget for for å hindre vesentlig fluidlekkasje inn i tallerkenventilkanalen. Ventilhodet har en skulder 60, en tallerkenventil-drivflate 67 på skulderen, en lukkeflate 65 som vender mot den nedre flate 48 av tallerkenventil-porten og en sylinderisk vegg 66 glidbart innpasset i ventilhode-kammeret 52.

En avfyringstapp 70 er båret av rammen i banen for tallerkenventilen i kompresjonskammeret 47 med _^t armkors 71. Avfyringstappen har en sylinderisk ytre vegg 72 tilpasset til å entre i tallerkenventilporten, og en flate 73, begge for et formål som vil bli beskrevet.

En gasscelle 75 er montert i rammen i dens øvre ende. Den innbefatter en innvendig sylinderisk vegg 76. Et kopplignende stempel 77 er glidbart anpasset i veggen 76. Det har en omkretsmessig sylinderisk vegg 78 med en ytre doserende kant 79. En gassladning under passende trykk, ofte omlag 3,45 MPa, føres inn i denne celle. Dette ekspanderer cellen som vist i fig. 1. Stempelet stoppes i en ytterende av sin bevegelse med en begrensende skulder 80.

En dreneringsport 81 åpner inn i veggen 76. Porten 81 stenges av den omkretsmessige vegg 78 av stempelet i en eller annen posisjon av stempelet og forblir åpen i de andre. Tappelinjen 82 forløper gjennom rammen til et reservoar (ikke vist). En sekundær gasscelle 83 kan eventuelt plasseres i tappelednin-gen for å sikre tilstrekkelig drenering om nødvendig.

Den generelle drift av denne anordning vil nå bli beskrevet, med henvisning til fig. 1-7, som viser syv suksessive trinn ved dens drift.

I fig. 1 er hammerhodet vist i sin tilstand like etter den har avgitt et slag til slagverktøyet og er i ferd med å begynne gjenoppfylling. Merk at slagverktøyet 25 er blitt presset til sin øvre grense av vekten av slaghammerens vekt utøvet på dens slagende som motstås av materialet det skal knuse i sin arbeidsende. Holdeskulderen 26 er begrenset av skulderene 27 i utsparingen 24 så slagenden 30 er plassert på det sted hvor den er ment å avgi det neste støt.

Ved dette tidspunkt er gasscellen 75 fullstendig ekspandert. Veggen 76 lukker dreneringsporten.

Tallerkenventilen er i sin nederste stilling, noe også hammerhodet er. Tallerkenventilporten er åpen. Innløpsporten 41 (som alltid er åpen for trykk) står i kommunikasjon med ventilhodekammeret 52, klar til å utøve hydraulisk trykk mot tallerkenventilens drivflate 67. Kompresjonskammeret 47 og tallerkenventilkammeret 49 er ved det samme trykk. Bemerk at ytterligere utvidelse av gasscellen hindres av begrensnings-skulderen 80.

Påføring av tilstrekkelig hydraulisk trykk mot tallerkenventilens drivflate 67 vil starte det neste trinn som er vist i fig. 2. Dette trykk vil drive tallerkenventilen oppad for å stenge ventilporten 45. Dette åpner også ventilhodekammeret 52 mot kanalene 50, og dette forsyner hydraulisk trykk til belastningssylinderen 36 fra innløpsporten. Dette muliggjør at den resulterende kraftforskjell over hammerhodet starter å bevege hammerhodet oppad, som vist i fig. 3.

I fig. 3 bemerk igjen at det ringformede ventilhodekammer 52 er blitt åpnet mot belastningskraven 35. Hammerhodet vil nå fortsette å bevege seg oppad. Kompresjonskammeret 47 fylles med hydraulisk fluid som holdes mellom gasscellen og den øvre flate av hammerhodet. Væsken er hovedsakelig inkompressibel, men gassen i cellen er kompressibel. Derfor overføres trykket skapt i kompresjonskammeret 47 til gasscellen som komprimerer og lagrer energi. Hele denne tiden er dreneringen lukket av stempelets 77 vegg. Den øvre enden av hammerhodet nærmer seg avfyringstappen.

Fig. 4 viser situasjonen der slaghammeren er nesten oppfyllt og klar for avfyring. Oppmerksomhet skal gis den kjensgjer-ning at doseringskanten 79 på stempelet 77 i gasscellen har passert den nedre kant av dreneringsporten. Dersom det ikke var noe avlastning ved dette sted, kunne det forekomme at systemet ville mangle evne til å bevege hammerhodet tilstrekkelig- langt til å nå avfyr ings tappen. Dette er fordi slaghammeren fortsatt inneholder fluidet som er benyttet i den forutgående syklus. I det minste må denne mengde slippes ut. Avlastningen som gis av doseringskanten åpner utslipps-porten for å tillate utgang av fluid i et volum omlag likt med det som er brukt i den forutgående syklus.

Avfyringstappen har nå entret og lukket tallerkenventilporten, som innbefatter et volum 85 av hydraulisk fluid mellom denne og hodet på tallerkenventilen.

Bevegelse oppad av hammerhodet fortsetter en kort avstand inntil trinnet vist i fig. 5 oppstår. Ved dette øyeblikk, som senere vil bli omtalt i detalj, løftes ventilhodet av fra setet. En brå bevegelse eksemplifisert med pilen 86 oppstår, som driver tallerkenventilen til åpning svært hurtig. Nå vil hammerhodet bli drevet aksielt av trykket utøvet av gasscellen. Dette er trinnet vist i fig. 6.

Som vist i fig. 6, er hammerhodet på sin vei ned, eksemplifisert med pilen 87. Dette muliggjøres av friheten til det hydrauliske fluid å strømme forbi hammerhodet inn i det utvidede kompresjonskammer 47, eksemplifisert med pilene 88. Hammerhodet blir hurtig drevet mot slagverktøyet. Naturligvis er avfyrings- eller utløsertappen etterlatt i sin faste posisjon.

Støtforholdene er vist i trinnet illustrert i fig. 7. Tallerkenventilen er blitt drevet til sin nedre grense. Husk at dens nedre ende ventileres til atmosfæren. Hammerhodet har slått mot slagenden til slagverktøyet og slagverktøyet overfører denne impuls, eksemplifisert med pilen 89, til en arbeidsflate 90. Det er nå nødvendig at hammerhodet stopper selv om slagverktøyet av en eller annen årsak ikke hadde vært på plass for å bli truffet som vist i de forutgående figurer. Bremsefunksjonen vil bli omtalt i nærmere detalj senere.

Etter - støtet kan systemet returnere til trinnet vist i fig. 1. Ved dette punkt kan det være ønskelig for utsendelse av det u-tsendte fluid fra dreneringsporten å bii assistert. Den sekundære gasscelle vil assistere med dette, i tilfelle en lang, langsom ledning eller noe annet retarderende trekk kunne sinke den nødvendige utsendelse.

Dette system er teoretisk utmerket. Imidlertid må slaghammeren fremstilles av konvensjonelle materialer, ved bruk av økonomiske og vanlige fremstillingsteknikker til kommersielle toleranser. Slike hammere må forventes å virke med hell i mange klimaer som spenner fra svært varmt til svært kaldt. Det er også ønskelig å kunne hurtig tilpasse hammeren bruken av forskjellige hydrauliske fluider som avviker stort i viskositet. Vann, olje og vann-olje-suspensjon eller emulsjoner er eksempler.

Av enda større betydning, er trekkene av pålitelig drift og rimelig tidslengde mellom reparasjoner og vedlikehold. En slaghammer tilvirket i nøyaktig samsvar med de forenklede konstruksjoner vist i fig. 1 til 7 har ikke gitt slike fordeler. I steden, mens de kan ha arbeidet et begrenset antall sykluser, fortsatt i for kort tid eller under forskjellige vanlige driftsbetingelser, ville hammeren ikke utløses pålitelig, eller ville ikke utløses i det hele tatt. Ofte ville den ødelegge indre deler av seg selv på grunn av støtbelastningene som utøves mellom dens egne deler.

Den foreliggende oppfinner har over en betraktlig tidsperiode, og som følge av eksperimenter og feil, fastlagt at det er fire problemområder, og ved hjelp av denne oppfinnelsen har vedkommende løst disse for å produsere en pålitelig, anvendelig slaghammer med lang levetid.

Problemområdene er disse:

1. Det trengs forsikring om at slaghammeren kan lades - at tallerkenventilen kan tvinges til lukket stilling og holdes lukket for å fullende ladeprosessen. Ellers ville

slaghammeren stoppe.

2. Sikre at slaghammeren, når den er ladet,^kan avfyres ved pådrag av tilførselstrykket. Ellers krever avfyring av slaghammeren krefter som ikke er tilgjengelig på praktisk

måte.

3. Beskyttelse av hammerhodet og rammen mot skade av støt med hverandre dersom hammerhodet plasseres i en omstendighet

der det kunne gå ut over sine grenser og slå mot rammen.

4. Beskyttelse av tallerkenventilhodet mot støtskade når den gjennomløper sykluser mot sin lukkede stilling dersom hammerhodet produseres i en situasjon der den kunne bevege seg utover sine grenser.

Under dets utviklingsforløp, har gjentagelsene ifølge fig. 1-7, skjønt teoretisk korrekt, vist seg å innebære samtlige av problemene ovenfor. Problemene i seg selv er langt fra åpenbare. Helt motsatt måtte hver feil analyseres. Etter hvert som det kom for dagen, var årsakene til feilene alt annet enn åpenbare, og selv når de var erfart forekom det ofte at "løsningen" på et problem forårsaket nok et problem. Likevel synes det at de faktiske årsaker til feil nå er kjent, og har blitt innarbeidet i en slaghammer som dermed ble helt ut pålitelig. Mens detaljene som gjør dette konsept økonomisk levedyktig synes i seg selv å være forholdsvis små, særlig i en slik stor anordning, ble de ikke lett kommet på og behovet for disse var heller ikke enkle å finne.

Fig. 8-15 viser forbedringer som er foretatt for å muliggjøre at slaghammer-systernet skjematisk vist i fig. 1-7 virker pålitelig og med en passende levetid. I størst mulig utstrekning har identiske tall blitt gitt de funksjonelt like elementer, og beskrivelsen av disse elementer vil ikke bli repetert.

Hovedforskjellene vil finnes i oppbygningen av tallerkenventilhodet 157, i den nedre flate eller side av ventilporten 145, i et drivkammer 160 og i en innsnevring 161 mellom drivsylinderen og ladekammeret 40. Visse viktige dimensjo-nene forhold vil også bli omtalt.

Med henvisning til fig. 8-15, går trykkinnløpsporten 41 inn i ladekammeret 40. I denne utførelsen er kammeret 40 dannet ved noe forstørret diameter av føringssylinderen 33 over innløpsporten 41, og likeledes utvidelse av diameteren av hodeskaftet over innløpsporten, når relatert til posisjonen av hammerhodet i rammen når den er i nedre stilling klar for lading. Dette skaper en innsnevring 161 mellom ladekammeret 40 og drivkammeret 160. Denne innsnevring er en fluidtet-tende-glidepasning som foreligger over et område av hammerhodeposisjoner ved og under den vist i fig. 8-10, men som opphører å eksistere når hammerhodet beveger seg over denne stilling. Deretter er kammerene 40 og 160 direkte forbundet.

Tallerkenhodet 157 er betraktlig modifisert fra konstruksjonen vist i fig. 1-7. Det har en nedre skulder 162 alltid eksponert for trykket fra innløpsporten 41 gjennom ladekammeret 40 og forgreningene 53. Tallerkenventilkanalen har et avlastningstrinn 162 i kommunikasjon med forgreningene 53 for å sikre denne kommunikasjon. En ringformet dempende skulder 164 som samvirker med et dempende trinn 167 tildannet i toppen av kammeret 52, med et nedre sete 168 og en omkretsmessig sylinderisk vegg 169. Når tallerkenventilen heves med sitt hode over dempningstrinnet, kommuniserer forgreningene 53 direkte med tallerkenventilkammeret 49 gjennom ventilhode-kammeret 52. I den nederste stilling av tallerkenventilen vist i fig. 8 vil denne kommunikasjon bli sperret med en del av tallerkenventilen som ennå ikke er beskrevet.

Ved nå å gå tilbake til drivkammeret 160, er dette dannet mellom den nedre flate 51 av ladekraven 35 og en avsmalnet skulder 170 tildannet i overgangen mellom ladekammeret 40 og drivkammeret. Volumet av dette kammer varierer som en funksjon av den aksielle plassering av hammerhodet i rammen. I posisjoner ved og under den som er vist i fig. 8, er dets reduksjon i volum anvendelig til å bremse.^hammerhodet mot bevegelse over dets grenser.

I hammerhodeposisjoner over det vist i fig. 8, vil det være direkte forbundet med ladekammeret 40 for slik å lette ladingen av støthammeren.

Ved dette punkt kan en kommentar omkring bevegelse utover grensene for slaghammeren være nyttig. Det er svært uønsket at en eller annen del av hammerhodet slår mot rammen. Slaghammere av denne type er konstruert til å avgi hundrevis av Nm energi i hver korte tidsperiode. Formålet er å avgi et brått støt med en høy impuls fordi støt med høy impuls er mest effektive i å bryte eller knuse strukturer. Imidlertid kan slike støt avgitt mot rammen være like så skadelig for rammen selv som de er ment å være skadelig for strukturer og formasjoner som skal brytes ned.

Som det kan ses i fig. 8-15, er slagverktøyet 25 glidbart innpasset i rammen. Når slaghammeren presser verktøyet mot en struktur, vil det bli trukket tilbake som vist. Da befinner dens slagende 30 seg som vist, og dette er hvor hammerhodet er best konstruert for å slå mot den. Når hammerhodet slår mot slagenden, er det ment at energien i hammerhodet overføres til slagverktøyet, og dette bremser betraktelig hammerhodet mot ytterligere bevegelse mot rammens aksjons-ende.

Imidlertid kan bevegelse utover grensene også skyldes en "tørr utløsning". Dette kan for eksempel forekomme når hammeren er i drift i en horisontal retning som arbeider langs en vertikal flate og utløses automatisk. Av og til kan slagverktøyet ikke være i kontakt med flaten overhode, eller idet minste ikke tilstrekkelig fast. Disse situasjoner er av og til kalt en "tørr avfyring". Da "behøver hammerhodet ikke en gang å nå slagverktøyet, eller om det gjør dette, kan slagverktøyet ikke overføre nok av den kinetiske energi i hamme-rhodet til å stoppe hammerhodet før det=-slår mot rammen. For å unngå indre skade må hammerhodet bremses.

Uansett tilfelle, må bremsevirkningen for å stoppe dette tunge element vanligvis fullendes innenfor omlag 2,5 cm eller så av bevegelsen. En slik hurtig bremsevirkning krever at ytterligere påsetting av drivkraft motstås. I sin tur betyr dette bruk av trykket i ladekammeret 40 og drivkammeret 160 for å lukke tallerkenventilen for å hindre fluidoverføring til kompresjonskammeret 47 og til å utøve en motstandskraft som er tilbøyelig til å bremse hammerhodet.

I alle omstendigheter, innbefattende slag under rutinelading og innretting, såvel som ved tørravfyring eller andre følsomme stillinger for bevegelse utover grensene, er selve tallerkenventilen utsatt for hurtig bevegelse og brå stopper.

Faktisk ender den aksielle bevegelse av tallerkenventilen i begge sine retninger med en metall mot metall kontakt. Når ventilporten åpnes for å frigjøre energien lagret i gasscellen og kompresjonskammeret, er det viktig at den beveger seg hurtig for slik ikke å hemme den nødvendige fluidoverføring gjennom ventilporten for å muliggjøre at slaghammeren kan bevege seg brått. Imidlertid kan slik heftig bevegelse raskt ødelegge tallerkenventilen med mindre midler er anordnet for å dempe den ved ytterendene av dens åpnende bevegelse.

Også, mens lukkingen av tallerkenventilen for å muliggjøre at slaghammeren kan lades gjøres mot trykket i gasscellen, og derfor er mindre brå, beveges fortsatt tallerkenventilen til stengning med betraktlige trykkforskjell. Det er den beste praksis å regulere denne stengning.

Av enda større betydning er den potensielle skade på tallerkenventilhodet når hammerhodet utsettes for bevegelse utover grensene. Her er lukningsgraden av tallerkenventilen spesielt hurtig og fraværet av egnede midler for å regulere stengningen av tallerkenventilen under disse betingelser har ført til betraktlig vanskelighet.

Nok en annen omstendighet kan oppstå i rutinedrift av denne slaghammer hvor, dersom konstruksjonen ikke er tilstrekkelig, slaghammeren vil stoppe og kan ikke lades på nytt før hammeren er fjernet fra kontakt med arbeidsflaten og selv da kan tallerkenventilen skjelve og aldri komme til anlegg for å fullende ladingen av verktøyet.

Forbedringene vist i fig. 8-21 har overvunnet de ovenfor potensielle svakheter.

Den øvre flate 166 av tallerkenventilen 157 er betydelig modifisert fra det som er vist i fig. 1-7. Den innbefatter en primær lukkekant 190 over en sylindrisk doseringsflate 191 og en skrånende flate 192 som forløper oppad til en sylindrisk sekundær doseringsflate 193.

Den nedre flate 148 av ventilporten er blitt modifisert til å arbeide med den øvre flate 166 av tallerkenventilen. Den innbefatter en innvendig primær sylinderisk doseringsflate 195 som foretar en nær, men ikke tettende pasning med. doseringsflaten 191. En avsmalnet lukkeflate 196 forløper oppad til å krysse en sylinderisk sekundær doseringsflate 197. De tilhørende dimensjoner er slik at dens oppad ytterste primære lukkekant 190 tetter mot lukkeflaten 196.

Flatene 191 og 195 virker sammen som en sleideventil, som også flaten 193 og 197 gjør.

Det er viktig, at konusvinkelen for den skrå flate 192 på tallerkenventilen er noen få grader større, kanskje 2 grader (mindre enn det som i virkeligheten er vist) enn konusvinkelen for den skrå lukkeflate 196, for å skape et lavvolumskammer 200 (fig. 18). Den aksielle lengde av kammeret 200 er større ved sitt senter enn ved sin ytre kant.

Den sekundære doseringsflate 193 på tallerkenventilen, og sekundære doseringsflate 197 i ventilporten, gjør en nær, men ikke tettende pasning for slik å utøve en doserende virkning.

Enkelte av problemene løst med den foreliggende oppfinnelse kan best forstås med hensyn til omstendighetene vist i fig. 8, 16 og 19.

Anta i fig. 8 en svært vanlig situasjon. Hammeren har nettopp fullendt sitt slag og venter gjenladning. Kom i hu at disse er svært tunge anordninger båret på hydraulisk drevne bommer eller utliggere som retter og presser disse mot en arbeidsflate. Anta i fig. 8 at rammen blir presset tungt nedad mot en arbeidsflate. Dette vil bevege rammen nedad slik at den hviler mot skulderen på slagverktøyet. Nå, dersom tilstrekkelig aksialkraft utøves mot rammen i tillegg til vekten av rammen, kan verktøyet ikke beveges nedad, og heller ikke hammerhodet - hammerhodet blir ganske enkelt fastholdt av slagverktøyet.

Ute av bruk ville den manglende evne for hammerhodet til å bevege seg nedad ikke synes å være et problem, men i anordningen i fig. 1 kan det være et problem. Dette er fordi tallerkenventilen er åpen og ventilkammeret er åpen mot kompresjonskammeret 47. Væsken over tallerkenventilen er i en "låst" tilstand og tallerkenventilen kunne ikke starte bevegelse oppad før rammen er løftet slik at hammerhodet kan bevege seg nedad for å lage et rom i ventilkammeret for at ventilen kan entre ventilkammeret. Dette er en ulempe ved drift av anordningen og tenderer til å minske dens pro-duktivitet .

Denne omstendighet forhindres ved korrekt valg av størrelses-forholdene mellom tallerkenventilen og hammerhodet. Ved størrelsesforholdet menes forholdet mellom arealer aktive i å drive- et stempel med hode.

I denne anordning, med henvisning til fig. 16, er forsterkerforholdet (R hode) av hammerhodet 31 det totale areal (Ah) av ladekraven, eksemplifisert med sin radius 205, delt på arealet (Ah) av hodet minus arealet (As) av dets skaft, eksemplifisert ved den radielle forskjell, således: (R hode) = Ah/(Ah-As).

Forsterkningsforholdet av tallerkenventilen (R pop) er arealet (Ahp) av hodet av tallerkenventilen, eksemplifisert ved radius av tallerkenventilen 207, delt på (Ahp) minus arealet (Asp) av ventilskaftet eksemplifisert ved radius 208 av tallerkenventilskaftet, således: (R pop) = Ahp/(Ahp-Asp).

I samsvar med denne oppfinnelsen må (R hode) vesentlig overskride (R pop). For mange praktiske installasjoner er (R hode) omlag 4:1, og (R pop) er omlag 3,5:1.

Det vil ses at et gitt trykk utøvet ved innløpsporten 41 vil utvikle en høyere kraftforskjell som tenderer til å løfte tallerkenventilen enn kraftforskjellen som tenderer til å løfte hammerhodet. Således, selv om hammerhodet holdes ned, kan tallerkenventilen presses opp, som komprimerer gasscellen når den gjør dette. Ved passende dimensjonering av dimensjon-ene ovenfor, unngås det angitte dødpunkt og tallerkenventilen kan stige.

Nå oppstår imidlertid det neste problem. Det er nødvendig å få tallerkenventilen stengt og å holde denne stengt inntil anordningen utløses ved kontakt med utløseren og tallerkenventilen. Fig. 16-19 viser løsningen på dette problem. I fig. 16 er lukking av tallerkenventilen i ferd med å begynne, trykk mot undesiden av tallerkenventilen som har entret gjennom passasjene 53. En passende dimensjonert tallerkenventil beveger seg oppad som vist i fig. 17. Hammerhodet forblir ned.

I fig. 18, nærmer den øvre flate av tallerkenventilen seg den nedre flate av ventilporten, og veggen av ventilen er nær den øvre ende av ventilhodekammeret 52. Hammerhodet er fortsatt nede. Bemerk imidlertid at de sylinderiske flater 191 og 193 nærmer seg sine tilhørende flater i ventilhodet. I korthet vil de virke som glidende doserende innsnevringer i likhet med en lekkende sleideventil, ment å passere væske, men i en begrenset mengde. Hammerhodet er fortsatt ned. Bemerk også at innsnevringen 161 har hindret strømning fra innløpsporten inn i kammeret 160.

Fig. 19 viser tallerkenventilen fullstendig i anlegg. Bemerk klaringen mellom flatene 192 og 196. Nå utøves fluid under trykk i drivkammeret 160 som beveger hammerhodet oppad. Som vist i fig. 19 har innsnevringen 161 mellom ladekammeret og drivkammeret forsvunnet og leveringstrykk pådras fullstendig hodet, med tallerkenventilen lukket. Fullt systemtrykk utøves nå mot tallerkenventilen, og det samme reduksjonsforhold som sikret dets tidligere virkning sikrer at den ikke vil skjelve, men vil heller forbli lukket.

Beskyttelsen av hammerhodet og rammen fra ødeleggende skade ved tørravfyring er best vist i fig. 20 og 21. I fig. 20 har anordningen blitt avfyrt og hammerhodet er på sin vei. Tallerkenventilen åpnes og trekkes tilbake. Det er ingen motstand mot flukten av hammerhodet. Imidlertid har innsnevringen 161 blitt skapt, og dette isolerer kammerene 40 og 160 fra hverandre. Fluid i kammeret 160 kan fritt strømme inn i kammeret 47. Imidlertid er fluid under skulderen 162 på tallerkenventilen innfanget. Etter at innsnevringen 161 lukker, reduserer ytterligere bevegelse av hammerhodet volumet i kammeret 40, og forsøker å heve tallerkenventilen til lukking som vist i fig. 21. Reduksjon av volumet i kammeret 160 bevirker nå en passende bremsing av hammerhodet. Bevegelse utover grensene hindres i den betydning at hammerhodet stoppes før det slår mot rammen.

Med trekkene ovenfor, kan en helt ut pålitelig, allsidig støthammer med lang levetid bygges.

Claims (1)

1.

Slaghammer av typen som har en ramme (21) og et hammerhode (31) glidbart montert i rammen for slik å bevege seg langs en forutbestemt akse (22), hvilket hammerhode (31) har respektive-- første og andre trykkflater (46,48)^-av forskjellig effektive arealer for utsettelse for fluidtrykk, plassert på motsatte sider av hammerhodet på tvers av nevnte akse (22), et kammer (49) i nevnte hammerhode (31) som kommuniserer med en tallerkenventilport (45) tildannet i hammerhodets første trykkflate (46), en tallerkenventil (55) glidbart montert i kammeret (49) for slik å bevege seg langs aksen (22) mellom respektive posisjoner som lukker eller åpner ventilporten (45), hvilken ventilport (45) muliggjør kommunikasjon mellom den andre trykkflate (48) og den første trykkflate (46) i hammerhodet (31) når ventilporten (45) er åpen og hindrer nevnte kommunikasjon når ventilporten (45) er lukket, respektive ytterligere første og andre trykkflater (65,67) av forskjellig effektivt areal for utsettelse for fluidtrykk, plassert på motsatte sider av tallerkenventilen (55) på tvers av aksen (22), et kompresjonskammer (47) inne i rammen (21) utsatt for hammerhodets (31) første trykkflate (46) og tallerkenventilens (55) første trykkflate (65) respektivt, innløpsinnretninger (41) for å slippe inn trykkfluid til hammerhodets (31) andre trykkflate (48) og tallerkenventilens (55) andre trykkflate (67) respektivt, utløpsorganer (82) for å slippe ut overskuddsfluid og innretninger (23) for å motta et slagverktøy (25) for bevegelse frem og tilbake i rammen (21) for slik å bli truffet av hammerhodet (31), karakterisert ved at forholdet mellom det effektive areal av hammerhodets (31) første trykkflate (46) og det effektive areal av hammerhodets (31) andre trykkflate (48) er større enn forholdet mellom det effektive areal av tallerkenventilens første trykkflate (65) og det effektive areal av tallerkenventilens (55) andre trykkflate (67), for slik å få tallerkenventilen (55) til å stenge ventilporten (45) når tallerkenventilens (55) andre trykkflate (67) er utsatt for nevnte trykkfluid i motsetning til trykket i kompresjonskammeret (47) mens hammerhodets (31) andre trykkflate (48) samtidig utsettes for nevnte trykkfluid, men er ikke istand til å-bevege seg mot nevnte trykk i trykkammeret (47).