PL164839B1 - Agregat hydrauliczny do napedu narzedzi3 0Pierwszenstwo:28.09.1989,DE,89 39323547 3Uprawniony z patentu:Lukas Hydraulik GmbHErlangenDE4 3 PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Agregat hydrauliczny do napedu narzedzi, sklada- j acy sie zasadniczo z pompy, cylindra hydraulicznego podwójnego dzialania i wystajacego jednostronnie z obudowy cylindra i uruchamiajacego napedzie tloczy- ska, którego tlok oddziela od siebie dwie przestrzenie tloczne, które sa za pomoca zaworu przelaczajacego polaczone zamiennie albo z przewodem cisnieniowym, albo z przewodem ssacym pompy, przy czym przewód ssacy pompy polaczony jest z przestrzenia wyrównawcza, w której umieszczona jest membrana zmieniajaca skute- czna objetosc przestrzeni wyrównawczej, znamienny tym, ze objetosc przestrzeni wyrównawczej (1c) odpowiada co najmniej sumie objetosci wyporowej tloczyska (11) wsu- nietego calkowicie w obudowe (15) cylindra, objetosci sprezania medium hydraulicznego i pojemnosci skoko- wej pompy (2), przy czym przestrzen wyrównawcza (1c) i przestrzen tloczyska (1b) sa-wspólosiowo usytuowane w obudowie (15) cylindra na stronie odwróconej wzgledem tloczyska (11) i sa oddzielone od siebie trwala nie lamliwa scianka dzialowa (16), która jest utworzona w postaci wkrecanej w obudowe (15) cylindra zatyczki, zas w obu- dowie (15) cylindra umieszczone sa razem róznicowy cylinder hydrauliczny (1) i pompa (2), przy czym powierz- chnia membrany (18) odwrócona od scianki dzialowej (16) jest polaczona z atmosfera, zas w przewodzie ssacym ( 7') jest umieszczony zawór jednokierunkowy (4), przy czym czesc przewodu ( 7') ssacego miedzy zaworem prze- laczajacym (3) a zaworem jednokierunkowym (4) pola- czona jest z przestrzenia wyrównawcza przewodem (8). F IG . 1 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest agregat hydrauliczny do napędu narzędzi, zwłaszcza nożyc lub rozpieraczy, składający się zasadniczo z pompy i cylindra z tłokiem oraz z pierwszej i drugiej niskociśnieniowych przestrzeni tłocznych, przy czym druga niskociśnieniowa przestrzeń tłoczna posiada membranę zmieniającą jej skuteczną objętość i obydwie niskociśnieniowe przestrzenie tłoczne współdziałają ze sobą za pośrednictwem zaworu.

Postawienie do dyspozycji funkcjonalnego agregatu, o najmniejszej, możliwej do uzyskania objętości konstrukcyjnej, składającego się z cylindra hydraulicznego, pompy, zaworów i narzędzia tnąco-rozpierającego, dysponującego znaczną siłą, jest niezbędne z punktu widzenia urządzeń stosowanych w ratownictwie. W zastosowaniu przenośnym cylindry są eksploatowane przy użyciu ręcznej pompy. Ponieważ pojemność skokowa pompy jest zasadniczo mniejsza niż efektywna pojemność cylindra, ciecz hydrauliczna, potrzebna do działania, musi być dostarczana z dodatkowego zewnętrznego zbiornika. Agregaty tego rodzaju są rozprowadzane przez firmę FAG Kugelfischer Georg Schafer KGaA pod nazwą Lukas LKS35.

Chociaż agregat nie ma wady innych takich urządzeń, polegającej na tym, że oddzielnie napędzane urządzenia wymagają znacznej przestrzeni, to jednak posiada tę niedogodność, że nie daje się eksploatować o dowolnym położeniu, ale tylko w takim, przy którym ciecz hydrauliczna zakrywa otwór zasysający pompy. W szczególnych warunkach działania służb ratowniczych nie jest wykluczone, że cenny czas będzie uciekał dlatego tylko, że trzeba będzie znaleźć takie miejsce ustawienia agregatu, przy którym będzie istniała pewność, że pompa nie zassie powietrza.

Znana jest z opisu patentowego RFN nr DE-OS 3 603 109 ręczna pompa hydrauliczna do uruchamiania prasy do końcówek kablowych i innych urządzeń hydraulicznych. Cylinder roboczy i pompa hydrauliczna są przy tym usytuowane współosiowo we wspólnej obudowie. Cylinder roboczy posiada wysokociśnieniową przestrzeń tłoczną, zaś pompa ręczna składa się z cylindra niskociśnieniowego, w którym usytuowany jest przesuwnie niskociśnieniowy tłok tłoczny. W koncentrycznym przewierceniu tego tłoka umieszczony jest wysokociśnieniowy tłok tłoczny, stanowiący zamknięcie znajdującego się w niskociśnieniowym tłoku tłocznym cylindra wysokociśnie164 839 niowego. Pompę poprzedza umieszczony w obudowie zapasowy zbiornik medium hydraulicznego, zamknięty elastyczną membraną, połączony zaworami z niskociśnieniową przestrzenią tłoczną pompy ręcznej. Wspomniany zbiornik zawiera w sobie całą ilość medium hydraulicznego, potrzebnego do uruchomienia hydraulicznego narzędzia. Umieszczona w tym zbiorniku membrana służy do tego, żeby przyłącze ssące pompy w każdym położeniu agregatu było zalane medium hydraulicznym, co wyklucza zasysanie powietrza. Ponieważ cała robocza objętość medium musi się znaleźć w zapasowym zbiorniku, więc również i ta pompa wymaga znacznej przestrzeni. Jeżeli, jak to jest niezbędne w przypadku aparatów ratunkowych, zachodzi konieczność wytworzenia znacznych sił i wymagane są duże suwy tłoka cylindra, agregat zbudowany według DE-OS 3603 109 staje się zbyt długi, tak że posługiwanie się nim jest dla obsługującego uciążliwe.

Z opisu patentowego RFN nr DE-A-23 36 249 znana jest hydrauliczna jednostka robocza, która zawiera cylinder hydrauliczny podwójnego działania, wykonany jako cylinder różnicowy, zbiornik z membraną ograniczającą przestrzeń wyrównawczą, pompę i zawór przełączający. W tym urządzeniu cylinder różnicowy i przestrzeń wyrównawcza usytuowane są na dwóch różnych osiach, tak, że powoduje to stosunkowo duże rozmiary urządzenia, ponadto są odpowiednio oddzielne układy połączeń przewodów rurowych, a zatem jest tam wiele miejsc połączeń i uszczelnień, które w sposób oczywisty obciążone są wadami wynikającymi z przemysłowych tolerancji wykonawczych.

Stąd celem wynalazku jest opracowanie agregatu hydraulicznego do uruchamiania narzędzia, który będzie posiadał zwartą formę konstrukcyjną, za pomocą którego będzie można wytwarzać znaczne siły, i w którym będzie zagwarantowane niezawodne działanie ssące pompy w każdym położeniu. Dalej przedstawiony jest odpowiedni układ połączeń hydraulicznych, służący do uruchamiania odpowiadającego wynalazkowi agregatu.

Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiągnięto dzięki temu, że objętość przestrzeni wyrównawczej odpowiada co najmniej sumie objętości wyporowej tłoczyska wsuniętego całkowicie w obudowę cylindra, objętości sprężania medium hydraulicznego i pojemności skokowej pompy, przy czym przestrzeń wyrównawcza i przestrzeń tłoczna są współosiowo usytuowane w obudowie cylindra na stronie odwróconej względem tłoczyska i są oddzielone od siebie trwałą nie łamliwą ścianką działową, która jest utworzona w postaci wkręcanej w obudowę cylindra zatyczki, zaś w obudowie cylindra umieszczone są razem różnicowy cylinder hydrauliczny i pompa, przy czym powierzchnia membrany odwrócona od ścianki działowej jest połączona z atmosferą, zaś w przewodzie ssącym jest umieszczony zawór jednokierunkowy, przy czym część przewodu ssącego między zaworem przełączającym a zaworem jednokierunkowym połączona jest z przestrzenią wyrównawczą przewodem.

Korzystnie na powierzchnię membrany odwróconą od ścianki działowej jest wywierany nacisk przez sprężynę.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia agregat z cylindrem hydraulicznym w stanie odpowiadającym fazie obciążenia, pokazany w sposób schematyczny, fig. 2 - ten sam agregat, przedstawiony w ten sam sposób, co na fig. 1, ale w stanie odpowiadającym całkowitemu obciążeniu cylindra hydraulicznego, fig. 3 agregat jak na fig. 1, ale w stanie odpowiadającym początkowi fazy odciążania, fig. 4 - inny przykład wykonania cylindra hydraulicznego pokazany fragmentarycznie.

Cylinder hydrauliczny 1 i tłokowa pompa 2 znajdują się we wspólnej obudowie 15. Oczywiście można sobie również wyobrazić istnienie dwóch oddzielnych obudów.

Rozpatrywanie funkcjonowania agregatu zostanie rozpoczęte od przyjęcia założenia, że obydwa tłoki 10,22 są całkowicie wysunięte z odpowiednich cylindrów, a przestrzeń wyrównawcza 1c jest napełniona dodatkowo cieczą hydrauliczną w ilości odpowiadającej objętości sprężania cieczy hydraulicznej. Tłok 10 z przymocowanym do niego tłoczyskiem 11, wystającym na zewnątrz obudowy 15, przesuwa się we wnętrzu cylindra hydraulicznego 1.Tłok 10 posiada na całym swoim obwodzie rowek 19, w którym znajduje się pierścień uszczelniający 24 tak, że po obydwóch stronach tłoka 10 powstają dwie różne, zmienne przestrzenie tłoczne 1a, 1b, o objętości zależnej od jego chwilowego położenia w cylindrze.

164 839

Przestrzeń tłoczna 1a, poddawana działaniu wysokiego ciśnienia jest ograniczona stopą tłoka 10a i dnem cylindra. Przestrzeń tłoczna 1b, poddawana działaniu niskiego ciśnienia, znajduje się między spodem tłoka 10b i znajdującą się wewnątrz cylindra hydraulicznego 1 ścianką działową 16. Ścianka działowa 16 jest usytuowana w pewnej odległości od pokrywy 9 cylindra i wraz z nią tworzy wewnątrz cylindra hydraulicznego 1 zamkniętą przestrzeń. Między ścianką działową 16 i pokrywą 9 cylindra znajduje się membrana 18, umieszczona w ten sposób, że wraz z tą ścianką działową 16 ogranicza zmienną przestrzeń wyrównawczą 1c. Przestrzenie tłoczne la, 1b są połączone kanałami, odpowiednio, 6 względnie 7 z ręczną pompą 2, przy czym kanał 6 jest kanałem wysokociśnieniowym, a kanał 7 - niskociśnieniowym. Do przestrzeni wyrównawczej 1c uchodzi znajdujący się w obudowie cylindra 15 niskociśnieniowy kanał 8.

Dostępna normalnie w handlu membrana 18 jest tak usytuowana w cylindrze hydraulicznym 1, że odcina ujście kanału 8 od znajdującego się w pokrywie cylindra 9 kanału 17, stanowiącego połączenie z otaczającą atmosferą, a w stanie odpężonym (fig. 1) przylega całą powierzchnią do ścianki działowej 16. Membrana 18 winna być przy tym tak usytuowana, żeby objętość przestrzeni wyrównawczej 10, formującej się między nią a ścianką działową 16, nie była w stanie jej obciążenia mniejsza od objętości wsuniętego całkowicie do cylindra hydraulicznego 1 tłoczyska 11, powiększonej o objętość sprężania cieczy hydraulicznej (przy rozwinięciu maksymalnej siły) i objętość skokową (wydajność pompy) pompy 2. Ściankę działową 16, ograniczającą przestrzeń wyrównawczą 1c, stanowi zatyczka wkręcana w prosty sposób w światło cylindra. Zakończenie zatyczki, zwrócone ku spodowi tłoka 10b, posiada promieniowy pierścień uszczelniający 13, zabezpieczający przed przedostawaniem się cieczy hydraulicznej z przestrzeni niskociśnieniowej 1b do przestrzeni wyrównawczej 1c.

Do końca tłoczyska 11, przeciwległego temu, na którym znajduje się tłok 10, przymocowany jest wodzikami 25,26 rozpieracz pokazany tylko fragmentarycznie. Mocowanie zapewnia otwieranie szczęk 27, 28, kiedy tłoczysko 11 jest wprowadzone do cylindra hydraulicznego 1.

Ręczna pompa 2 jest zwyczajną pompą tłokową, o pojemności skokowej mniejszej od pojemności cylindra hydraulicznego 1. W cylindrze 21 pompy 2 jest prowadzony ślizgowo pierścieniem uszczelniającym 29 tłok pompy 22. Dołączone do niego tłoczysko 23, zakończone jest umocowaną do niego przegubowo dźwignią 30, prowadzoną ślizgowo na umocowanym do obudowy bolcu 32 w znajdującym się w środku jej długości podłużnym otworze 31. Wielkość tłoka pompy 2 zależy od tego, ile suwów winna wykonać pompa, aby przesunąć całkowicie tłok 10 w cylindrze hydraulicznym 1.

Wysokociśnieniowy kanał 6 i niskociśnieniowy kanał 7, łączą cylinder 1 z zaworem przełączającym 3, ukształtowanym jako rozdzielacz 4/2, zaś przewód 6' i T łączą ten zawór 3, poprzez znajdujące się w nich zawory jednokierunkowe 4, 5, z cylindrem 21 ręcznej pompy 2. Zawory jednokierunkowe 4,5 są przy tym tak usytuowane, że ciecz hydrauliczna do ręcznej pompy 2 może dopływać wyłącznie przewodem T ssącym i może być z niej odprowadzana wyłącznie przewodem 6'.

Między zaworem jednokierunkowym 4 i zaworem przełączającym 3, od przewodu 7' odgałęzia się kolejny kanał niskociśnieniowy 8, znajdujący swoje ujście, jak już wspomniano, w przestrzeni wyrówna.wczej lc.

Opisany agregat działa w sposób następujący:

Figura 1 przedstawia cylinder hydrauliczny 1 w położeniu podstawowym, przy czym tłok 10 nie wykonał jeszcze żadnego przesunięcia wstecz, a więc znajduje się jeszcze w swoim położeniu spoczynkowym.

Zawór przełączający 3 znajduje się w takim położeniu, że ciecz hydrauliczna, przez zawór jednokierunkowy 5, względnie odcinek przewodu 6', może docierać z ręcznej pompy 2 do kanału 6, a z niego do cylindra 1, do jego wysokociśnieniowej przestrzeni tłocznej 1a.

Przy wprowadzaniu w ruch ręcznej pompy 2, przy każdym suwie sprężającym (strzałka k) ciecz hydrauliczna, znajdująca się w przestrzeni tłocznej 21, zostaje przetłoczona do wysokociśnieniowej przestrzeni tłocznej 1a w cylindrze 1 tak, że tłok 10 przesuwa się na rysunku wprawo. Jednocześnie strumień cieczy hydraulicznej, wypychanej przez tłok 10 z niskociśnieniowej przestrzeni tłocznej 1b, wpływa kanałem 7 i przewodem T oraz kanałem 8, jako że zawór jednokierunkowy 4 w wyniku wytworzonego w przestrzeni tłocznej 21 pompy 2 nadciśnienia jest zamknięty, do przestrzeni wyrówna, wczej 1c.

164 839

Przy końcu suwu sprężania membrana 18 zajmuje położenie zaznaczone na fig. 1 linią przerywaną, przy czym objętość wyznaczona wówczas membraną 18 i ścianką działową 16, odpowiada skutecznej objętości pompowania ręcznej pompy 2, łącznie z objętością części tłoczyska 11, zanurzonego w przestrzeni tłocznej 1a cylindra, z pominięciem objętości sprężania medium. Objętość medium hydraulicznego, odpowiadająca objętości sprężania, ponieważ jest wykorzystana dodatkowo w przestrzeni la cylindra do wytworzenia nacisku, może być sprowadzona ponownie tylko z przestrzeni wyrównawczej 1c.

Ponieważ membrana 18 jest połączona kanałem 17 z otaczającą atmosferą, w kanale 7 i przewodzie 7, 8 występuje tylko nadciśnienie wywołane oddziaływaniem na ciecz hydrauliczną napięcia membrany. Gdyby napięcie własne membrany 18 okazało się niewystarczające, pomiędzy pokrywą 9 cylindra a jej płaszczyzną, zwróconą ku przestrzeni wyrównawczej, może być wprowadzona dodatkowo sprężyna naciskowa 14 (fig. 4). Przy suwie zasysania (strzałka s) ręcznej pompy 2 otwiera się zawór jednokierunkowy 4 tak, że znajdująca się w przestrzeni wyrównawczej 1c ciecz hydrauliczna przepływa kanałem 8 i przewodem 7' z powrotem do przestrzeni tłocznej 21 pompy. Równocześnie znajdujący się pod działaniem sprężyny zawór 5 zamyka wysokociśnieniowy kanał 6' tak, że tłok 10 nie ulega wówczas przesunięciu. Proces ten powtarza się tak długo, dopóki tłok 10 nie wejdzie w krańcowe położenie, zaznaczone na fig. 2. Szczęki 27, 28 są wówczas całkowicie otwarte.

W chwili wykonania kończącego pompowanie suwu ssącego, w przestrzeni wyrównawczej 1c znajduje się ilość cieczy hydraulicznej, odpowiadająca dokładnie objętości zanurzonej w przestrzeni tłocznej la części tłoczyska 11, pomniejszonej o objętość sprężania pompy tłokowej 2. Ta znajdująca się w przestrzeni wyrównawczej 1c ilość cieczy hydraulicznej jest niezbędna do tego, żeby można było ponownie przestawić tłok 10 w jego drugie krańcowe położenie, ponieważ maksymalnie uchwytna objętość cieczy hydraulicznej (tłok z prawej strony wysokociśnieniowej przestrzeni tłocznej 1a) jest mniejsza o objętość tłoczyska 11 łącznie z objętością sprężania cieczy hydraulicznej od maksymalnej objętości niskociśnieniowej przestrzeni tłocznej 1b.

Obowiązuje przy tym zależność:

V-|a — Vib - Vkst + Vkomp gdzie:

Vn - wypełniana maksymalnie medium hydraulicznym objętość wysokociśnieniowej przestrzeni tłocznej la przy całkowicie wysuniętym i obciążonym tłoku 10

Vib - objętość niskociśnieniowej przestrzeni tłocznej 1b przy całkowicie wysuniętym tłoczysku (położenie podstawowe)

Vkst - objętość całkowicie wysuniętego tłoczyska

Vkomp - objętość sprężania medium hydraulicznego.

Przez przełączenie zaworu przełączającego 3, dotychczasowy kierunek przepływu w kanałach 6 i 7 zmienia się tak, że przy każdym suwie sprężania tłoka 22 pompy 2 medium hydrauliczne wpływa do niskociśnieniowej przestrzeni 1b, a tłok 10 cylindra 1 przesuwa się w kierunku położenia podstwowego (na rysunku w lewo). Obok zwartej formy konstrukcyjnej cylindra, obecność membrany 18 zapewnia to, że decydujące o niezawodnym zasysaniu ujście niskociśnieniowego kanału 8 do przestrzeni wyrównawczej 1c, jest w każdym położeniu cylindra 1 zalane medium hydraulicznym, a zatem tłok pompy 2 może zawsze podjąć czynność zasysania.

Działanie agregatu zostało objaśnione na narzędziu rozpierającym. Oczywiście, można zastosować również narzędzie tnące lub kombinowane narzędzie rozpierająco-tnące.

Przy zaworze przełączającym 3, znajdującym się w położeniu pokazanym na fig. 3, w przestrzeni cylindra 1b może zostać odtworzone również wysokie ciśnienie, tak że wówczas przestrzeń cylindra 1a staje się przestrzenią niskociśnieniową, a kanał 6 staje się kanałem niskociśnieniowym. Zatem zamykające się przy wysuwaniu tłoczyska 11 narzędzie znajduje się wówczas pod oddziaływaniem siły.

FIG.2

22 21 4 5

-28 26 11 12 15 1 19 10 24 Ib 13 16 1c

FIG.3

FIG.4

FIG.1

26 11 12 U10 24 19 15 1 13 16 1c

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Agregat hydrauliczny do napędu narzędzi, składający się zasadniczo z pompy, cylindra hydraulicznego podwójnego działania i wystającego jednostronnie z obudowy cylindra i uruchamiającego narzędzie tłoczyska, którego tłok oddziela od siebie dwie przestrzenie tłoczne, które są za pomocą zaworu przełączającego połączone zamiennie albo z przewodem ciśnieniowym, albo z przewodem ssącym pompy, przy czym przewód ssący pompy połączony jest z przestrzenią wyrównawczą, w której umieszczona jest membrana zmieniająca skuteczną objętość przestrzeni wyrównawczej, znamienny tym, że objętość przestrzeni wyrównawczej (1c) odpowiada co najmniej sumie objętości wyporowej tłoczyska (11) wsuniętego całkowicie w obudowę (15) cylindra, objętości sprężania medium hydraulicznego i pojemności skokowej pompy (2), przy czym przestrzeń wyrównawcza (1c) i przestrzeń tłoczyska (1b) są współosiowo usytuowane w obudowie (15) cylindra na stronie odwróconej względem tłoczyska (11) i są oddzielone od siebie trwałą nie łamliwą ścianką działową (16), która jest utworzona w postaci wkręcanej w obudowę (15) cylindra zatyczki, zaś w obudowie (15) cylindra umieszczone są razem różnicowy cylinder hydrauliczny (1) i pompa (2), przy czym powierzchnia membrany (18) odwrócona od ścianki działowej (16) jest połączona z atmosferą, zaś w przewodzie ssącym (7') jest umieszczony zawór jednokierunkowy (4), przy czym część przewodu (7' ssącego między zaworem przełączającym (3) a zaworem jednokierunkowym (4) połączona jest z przestrzenią wyrównawczą przewodem (8).
2. 2. Agregat według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchnię membrany (18) odwróconą od ścianki działowej (16) jest wywierany nacisk przez sprężynę (14). ~