PL210595B1 - Zawór sterujący i sposób sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego oraz urządzenie udarowe - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór sterujący i sposób sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego oraz urządzenie udarowe, w szczególności zawór sterujący, który porusza się tam i z powrotem w kierunku wzdłu ż nym, dostosowany do otwierania i zamykania kanał ów ciśnieniowych prowadzących do urządzenia udarowego, które to urządzenie udarowe jest przeznaczone dla rozbijania skał.

Znane są przeznaczone do rozbijania skał, młoty udarowe i wiertarki udarowe, wyposażone w urządzenie udarowe do wytwarzania impulsów udarowych przenoszonych do skały przez narzę dzie. Urządzenie udarowe zawiera element udarowy, taki jak tłok udarowy, na którego robocze powierzchnie ciśnieniowe może działać czynnik przenoszący ciśnienie i ten element udarowy jest dostosowany do wytwarzania koniecznych impulsów udarowych. Czynnik przenoszący ciśnienie, działający na element udarowy może być sterowany przez zawór sterujący połączony dla otwierania i zamykania kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie. Jak wiadomo ze stanu techniki, zwiększenie częstotliwości udarowej urządzenia udarowego zwykle usprawnia rozbijanie skał. Jednakże, istniejące zawory sterujące ograniczają zwiększenie częstotliwości udarowej.

Rozwiązania opisanego wyżej rodzaju dotyczące urządzeń udarowych pracujących z zastosowaniem czynnika przenoszącego ciśnienie zostały ujawnione przykładowo w szwedzkim opisie patentowym nr SE 373774 oraz w amerykańskim opisie patentowym nr US 3,425,498.

W opisie patentowym nr US 3,425,498 ujawniono urzą dzenie wibracyjne uruchamiane czynnikiem hydraulicznym, w którym narzędzie udarowe posiada dwa równoległe cylindry hydrauliczne, w których tł oki wykonują sterowane za pomocą gł ównego zaworu udarowe suwy robocze przemiennie, przy czym każdy z tłoków podczas pierwszej fazy suwu roboczego otwiera zawór pilotowy, za pośrednictwem którego przepływ płynu hydraulicznego powoduje wycofywanie się drugiego tłoka. Podczas swego ruchu cofającego drugi tłok zamyka połączony z nim zawór pilotowy w wyniku czego spada ciśnienie płynu na końcu cylindra powodując ruch zaworu głównego z położenia roboczego do drugiego położenia.

Wspomniany wyżej szwedzki opis patentowy nr SE 373774 również ujawnia urządzenie udarowe zaopatrzone w dwa cylindry, w których przemiennie poruszają się tłoki pod działaniem hydraulicznego czynnika ciśnieniowego.

Celem wynalazku jest zapewnienie nowatorskiego i ulepszonego zaworu sterującego i urządzenia udarowego jak również sposobu sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego.

Zawór sterujący do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego zawierającego element udarowy, który to zawór posiada ramę zawierającą wewnątrz przestrzeni, co najmniej dwa kanały czynnika przenoszącego ciśnienie połączone z tą przestrzenią i element sterujący, którym jest wydłużony element umieszczony w przestrzeni w ramie, oraz który jest ruchomy wzdłużnie w pierwszym kierunku sterowania i w drugim kierunku sterowania, przy czym element sterujący jest elementem otwierającym i zamykającym kanały czynnika przenoszącego ciśnienie podczas przemieszczania się tego elementu sterującego tam i z powrotem zgodnie z jego cyklem pracy, a ponadto element sterujący posiada kilka otwierających i zamykających kanały czynnika przenoszącego ciśnienie momentów otwierania połączenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór sterujący ma cykl pracy obejmujący kilka momentów otwierania połączenia w obu skrajnych położeniach elementu sterującego oraz w położeniach pomiędzy tymi położeniami skrajnymi, przy czym ruch elementu sterującego od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem obejmuje co najmniej cztery momenty otwierania połączenia.

Korzystnie, element sterujący ma postać wydłużonej tulei mającej powierzchnię zewnętrzną i powierzchnię wewnę trzną , zawór sterują cy ma co najmniej jedną pierwszą roboczą przestrzeń ciśnieniową i co najmniej jedną drugą roboczą przestrzeń ciśnieniową, a także zawiera pierwszy kanał sterowania ciśnieniem, doprowadzający czynnik przenoszący ciśnienie do pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej oraz zawór sterujący zawiera drugi kanał sterowania ciśnieniem, doprowadzający czynnik przenoszący ciśnienie do drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej, ponadto zawór sterujący ma co najmniej jedną pierwszą roboczą powierzchnię ciśnieniową przesuwającą element sterujący w pierwszym kierunku sterowania za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie w pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej oraz zawór sterujący ma co najmniej jedną drugą roboczą powierzchnię ciśnieniową przesuwającą element sterujący w drugim kierunku sterowania za pomocą czynnika przePL 210 595 B1 noszącego ciśnienie w drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej, zaś robocze przestrzenie ciśnieniowe są usytuowane w przestrzeni w ramie wokół elementu sterującego.

Korzystnie, element sterujący zawiera co najmniej jeden element łączący przenoszący zewnętrzną, działającą mechanicznie siłę do elementu sterującego.

Korzystnie, wymiary otworów połączonych w momentach otwierania połączenia są tak dobrane, że w każdym z momentów otwierania połączenia otwory są połączone przez taki sam czas, niezależnie od prędkości elementu sterującego w danym momencie otwierania połączenia.

Korzystnie, położenie otworów, które mają być połączone w momencie otwierania połączenia jest zwymiarowane tak, że podczas cyklu pracy, różnica czasu pomiędzy kolejnymi momentami otwierania jest stała.

Korzystnie, zawór sterujący zawiera co najmniej dwa równoległe kanały czynnika przenoszącego ciśnienie, w których kierunek przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie jest taki sam, przy czym ruch elementu sterującego w jednym kierunku sterowania z jednego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia otwiera jednocześnie połączenia z równoległych kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie przez zawór sterujący.

Sposób sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego, w którym doprowadza się ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie do co najmniej jednej roboczej powierzchni ciśnieniowej elementu udarowego w urządzeniu udarowym i wytwarza się impuls udarowy, przy czym stosuje się co najmniej jeden zawór sterujący zawierający co najmniej ramę i element sterujący, do sterowania czynnikiem przenoszącym ciśnienie, przemieszcza się wzdłużnie element sterujący zgodnie z jego cyklem pracy w pierwszym kierunku sterowania i w drugim kierunku sterowania, otwiera się i zamyka kanał y czynnika przenoszącego ciśnienie prowadzące do urządzenia udarowego zgodnie z cyklem pracy elementu sterującego, przy czym otwiera się i zamyka kanały czynnika przenoszącego ciśnienie podczas jednego cyklu pracy elementu sterującego w kilku momentach otwierania połączenia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wytwarza się w urządzeniu udarowym za pomocą pojedynczego elementu udarowego kilka impulsów udarowych na jeden cykl pracy elementu sterującego.

Korzystnie, porusza się element sterujący przez doprowadzanie czynnika przenoszącego ciśnienie do roboczych powierzchni ciśnieniowych w elemencie sterującym.

Korzystnie, porusza się element sterujący za pomocą mechanizmu korbowego.

Korzystnie, reguluje się częstotliwość udarów urządzenia udarowego przez regulowanie prędkości mechanizmu korbowego.

Korzystnie, wytwarza się w urządzeniu udarowym dwa impulsy udarowe w jednym cyklu pracy zaworu sterującego.

Korzystnie, wytwarza się w urządzeniu udarowym cztery impulsy udarowe w jednym cyklu pracy zaworu sterującego.

Korzystnie, wytwarza się w urządzeniu udarowym sześć impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu sterującego.

Korzystnie, doprowadza się poprzez zawór sterujący co najmniej dwa równoległe strumienie czynnika przenoszącego ciśnienie i doprowadza się strumienie czynnika przenoszącego ciśnienie płynące w tym samym kierunku do co najmniej jednej roboczej powierzchni ciśnieniowej elementu udarowego, przy czym wytwarza się impuls udarowy.

Korzystnie, odprowadza się poprzez zawór sterujący co najmniej dwa równoległe strumienie czynnika przenoszącego ciśnienie do co najmniej jednej roboczej powierzchni ciśnieniowej elementu udarowego i wytwarza się impuls udarowy.

Urządzenie udarowe do rozbijania skał, zawierające co najmniej ramę, element udarowy umieszczony w przestrzeni zapewnionej w tej ramie i zawierający co najmniej jedną pierwszą roboczą powierzchnię ciśnieniową, połączoną z co najmniej jednym kanałem czynnika przenoszącego ciśnienie, który to element udarowy oddziałując ciśnieniem skierowanym na roboczą powierzchnię ciśnieniową wytwarza impulsy udarowe, co najmniej jeden zawór sterujący zawierający element sterujący, który jest ruchomy wzdłużnie oddziałując na doprowadzanie czynnika przenoszącego ciśnienie do co najmniej jednego kanału czynnika przenoszącego ciśnienie, prowadzącego do elementu udarowego, przy czym element sterujący zawiera kilka momentów otwierania połączenia otwierających i zamykających kanały czynnika przenoszącego ciśnienie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór sterujący ma cykl pracy obejmujący momenty otwierania połączenia w obu skrajnych położeniach elementu sterującego oraz w położeniach pomiędzy tymi położeniami skrajnymi, przy czym element sterujący jest ruchomy od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powro4

PL 210 595 B1 tem wytwarzając, co najmniej dwa impulsy udarowe w urządzeniu udarowym zaopatrzonym w pojedynczy element udarowy.

Korzystnie, zawór sterujący zawiera podobny do tulei element sterujący wyposażony w robocze powierzchnie ciśnieniowe.

Korzystnie, element sterujący jest przemieszczany za pomocą mechanizmu korbowego.

Korzystnie, częstotliwość udarowa urządzenia udarowego jest regulowana poprzez regulowanie prędkości mechanizmu korbowego.

Korzystnie, zawór sterujący zawiera co najmniej dwa równoległe kanały czynnika przenoszącego ciśnienie, w których kierunek przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie jest taki sam, przy czym element sterujący jest ruchomy w jednym kierunku sterowania z jednego położenia skrajnego do drugiego położenia skrajnego, otwierając jednocześnie połączenia z równoległych kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie przez zawór sterujący.

Korzystnie, przemieszczenie zaworu sterującego od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem wytwarza cztery impulsy udarowe w urządzeniu udarowym.

Korzystnie, przemieszczenie zaworu sterującego od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem wytwarza sześć impulsów udarowych w urządzeniu udarowym.

Korzystnie, element udarowy, który ma postać pręta pracującego na ściskanie, wywierającego nacisk, pod działaniem czynnika przenoszącego ciśnienie na ramę urządzenia udarowego przenoszony na roboczą powierzchnię ciśnieniową, przy czym element udarowy jest ściskany wzdłużnie, zaś zawór sterujący jest zaworem szybkiego odprowadzania czynnika przenoszącego ciśnienie działającego na roboczą powierzchnię ciśnieniową, przy czym element udarowy uzyskuje swoją początkową długość wytwarzając impuls udarowy.

Korzystne skutki rozwiązania według wynalazku wynikają z tego, że cykl pracy zaworu sterującego według wynalazku zawiera kilka momentów łączenia, dla otwierania i zamykania kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie, przy czym jeden cykl pracy zaworu sterującego od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem jest dostosowany do wytwarzania, co najmniej dwóch impulsów udarowych w urządzeniu udarowym.

Korzystne skutki sposobu, według wynalazku polegają na tym, że otwiera się i zamyka kanały czynnika przenoszącego ciśnienie podczas jednego cyklu pracy zaworu sterującego w kilku momentach łączenia, i wytwarza się w urządzeniu udarowym kilka impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu sterującego.

Korzystne skutki urządzenia udarowego według wynalazku wynikają z tego, że cykl pracy zaworu sterującego zawiera kilka momentów łączenia dla otwierania i zamykania kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie, a ponadto z tego, że jeden cykl pracy zaworu sterującego od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem jest dostosowany do wytwarzania co najmniej dwóch impulsów udarowych w urządzeniu udarowym.

Pomysł stanowiący podstawę wynalazku polega na tym, że zawór sterujący zawiera element sterujący, który może poruszać się wzdłużnie w pierwszym kierunku sterowania i w drugim kierunku sterowania tak, że element sterujący, w momentach łączenia zgodnie z cyklem pracy, jest dostosowany do otwierania i zamykania kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie, umożliwiając czynnikowi przenoszącemu ciśnienie oddziaływanie na jedną lub więcej roboczych powierzchni ciśnieniowych elementu udarowego, który ma być sterowany. Ponadto, jeden ruch tam i z powrotem elementu sterującego, to jest jeden cykl pracy, jest dostosowany do otwierania i zamykania kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie w kilku momentach łączenia elementu sterującego tak, że w jednym cyklu pracy zaworu wytwarzanych jest w urządzeniu udarowym kilka impulsów udarowych. Na przykład 2, 4 albo 6 impulsów udarowych moż e być wytwarzanych w jednym cyklu pracy zaworu sterującego. W momencie otwierania połączenia bądź momencie łączenia, przepływ czynnika przenoszącego ciśnienie może być skierowany w jednym kierunku do urządzenia udarowego albo od niego. Alternatywnie, w jednym momencie łączenia czynnik przenoszący ciśnienie może być skierowany do przepływu wzdłuż pierwszych kanałów do urządzenia udarowego i wzdłuż drugich kanałów od urządzenia udarowego. W momencie łączenia, zawór sterujący jest więc dostosowany do otwarcia połączenia pomiędzy co najmniej dwoma kanałami czynnika przenoszącego ciśnienie.

Zaletą wynalazku jest to, że gdy cykl pracy zaworu sterującego zawiera kilka momentów otwierania połączenia określanych także jako momenty łączenia, częstotliwość pracy zaworu może być kilka razy mniejsza niż częstotliwość pracy urządzenia udarowego. W takim przypadku, chociaż częPL 210 595 B1 stotliwość udarowa urządzenia udarowego została określona jako bardzo duża, częstotliwość pracy zaworu sterującego może być umiarkowana. Dodatkowo, zawór sterujący mający mniejszą częstotliwość pracy jest łatwiejszy do wykonania i sterowania. Dodatkowo, zawór mający mniejszą częstotliwość pracy może się mniej zużywać niż zawór szybko pracujący.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że element sterujący jest dostosowany do otwarcia dwóch albo więcej równoległych kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie zasadniczo jednocześnie, gdy element sterujący porusza się w pierwszym kierunku sterowania i/lub w drugim kierunku sterowania. W takim przypadku, czynnik przenoszący ciśnienie może przepływać wzdłuż dwóch albo więcej różnych kanałów do jednej lub więcej roboczych powierzchni ciśnieniowych urządzenia udarowego, dla wytwarzania impulsu udarowego. W równoległych kanałach, kierunek przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie jest taki sam. Alternatywnie, w pewnych zastosowaniach urządzenia udarowego, element sterujący może być stosowany do przenoszenia czynnika przenoszącego ciśnienie od roboczej powierzchni ciśnieniowej elementu udarowego wzdłuż kilku równoległych kanałów do kanału wypływowego, a wiec do wytwarzania impulsu udarowego. Kilka równoległych kanałów umożliwia przepływ wystarczająco dużej objętości przez zawór.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że zawór sterujący jest poruszany za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie, np. hydraulicznie.

Zawór sterujący zawiera ramę i podobny do tulei element sterujący. Element sterujący jest umieszczony w przestrzeni w ramie zaworu i może poruszać się w kierunku osiowym. Zewnętrzna powierzchnia elementu sterującego jest wyposażona w kilka roboczych powierzchni ciśnieniowych, znajdujących się w roboczej przestrzeni ciśnieniowej, otaczających element sterujący. Element sterujący może poruszać się pod działaniem ciśnienia czynnika przenoszącego ciśnienie w roboczej przestrzeni ciśnieniowej, a więc także ciśnienie działające na robocze powierzchnie ciśnieniowe. Element sterujący ponadto zawiera jeden lub więcej otworów biegnących od zewnętrznej powierzchni tulei do wewnętrznej powierzchni tulei. Ruch elementu sterującego w kierunku osiowym umożliwia ustawienie otworów przy i z dala od kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie znajdujących się w ramie, dla sterowania przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że element sterujący zaworu sterującego jest poruszany mechanicznie przez przyłożenie do niego siły zewnętrznej, z co najmniej jednego siłownika.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że element sterujący zaworu sterującego jest poruszany za pomocą mechanizmu korbowego. Mechanizm korbowy zawiera co najmniej korbę i ramię łączące, połączone z elementem sterujący przez odpowiednie elementy łączące. Mechanizm korbowy może ponadto zawierać koło zamachowe.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że otwory połączone w momentach łączenia w czasie cyklu pracy są zwymiarowane tak, że w każdym momencie łączenia, otwory są połączone zasadniczo przez taki sam czas, niezależnie od prędkości elementu sterującego w momencie łączenia. Jeżeli ruch elementu sterującego nie jest harmoniczny, spowodowane tym wady mogą być skompensowane przez dokładne zwymiarowanie otworów.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że położenie otworów, które mają być połączone w momencie łączenia jest zwymiarowane tak, że podczas cyklu pracy, różnica czasu pomiędzy kolejnymi momentami otwierania jest zasadniczo stała.

Pomysł stanowiący podstawę przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że czynnikiem przenoszącym ciśnienie jest płyn hydrauliczny.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony widok przekroju pokazujący urządzenie udarowe w sytuacji, gdy ruchomy tłok udarowy ma właśnie zawrócić dla wykonania nowego suwu, fig. 2 - uproszczony widok przekroju pokazujący urządzenie udarowe z fig. 1 w sytuacji, gdy tłok udarowy rozpoczyna ruch udarowy, fig. 3 uproszczony widok przekroju pokazujący zawór sterujący według wynalazku, fig. 4 - uproszczony widok przekroju pokazujący drugi zawór sterujący według wynalazku, fig. 5 - uproszczony widok przekroju pokazujący urządzenie udarowe, w którym raptowny zanik ciśnienia czynnika przenoszącego ciśnienie, działającego na powierzchnię ciśnieniową elementu udarowego powoduje wytwarzanie impulsu udarowego, fig. 6 - uproszczony widok urządzenia sterującego według wynalazku poruszanego za pomocą mechanizmu korbowego, fig. 7 - w uproszczeniu wykresy prędkości i położenia w sytuacji, w której zawór steruj ą cy wedł ug wynalazku jest dostosowany do wytwarzania dwóch impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu, fig. 8 - w uproszczeniu wykresy prędkości i położenia w sytuacji,

PL 210 595 B1 w której zawór steruj ą cy wedł ug wynalazku jest dostosowany do wytwarzania czterech impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu i fig. 9 - w uproszczeniu wykresy prędkości i położenia w sytuacji, w której zawór sterujący według wynalazku jest dostosowany do wytwarzania sześciu impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu.

Dla jasności, figury przedstawiają przedmiot wynalazku w sposób uproszczony. Podobne oznaczenia odsyłające identyfikują podobne elementy konstrukcyjne.

Fig. 1 i 2 przedstawiają strukturę i zasadę pracy urządzenia udarowego 1. W tym przypadku, urządzenie udarowe 1 zawiera tłok udarowy 8a, który za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie, jest ruchomy tam i z powrotem w kierunku udaru A i w kierunku powrotnym B, powierzchnia udarowa 18 tłoka udarowego jest dostosowana do uderzania o narzędzie 17 znajdujące się z przodu tłoka udarowego 8a i do wytwarzania impulsu udarowego na narzędziu 17 dla rozbijania skał. Tłok udarowy 8a pracuje więc jako element udarowy 8 wytwarzający impulsy udarowe. Cykl pracy tłoka udarowego 8a może być sterowany przez układ sterujący, za pomocą zaworu sterującego 2, a czynnik przenoszący ciśnienie w przestrzeni ciśnieniowej 20 działa na tłok udarowy 8a. W pewnych zastosowaniach, ciśnienie występujące w innych przestrzeniach ciśnieniowych, np. w przestrzeni ciśnieniowej 11, może także być sterowane. Typowo, czynnikiem przenoszącym ciśnienie jest płyn hydrauliczny.

Na fig. 1 - tłok udarowy 8a właśnie uderzył w narzędzie 17 i tłok udarowy 8a właśnie zawraca w nowym suwie w kierunku powrotnym B. Zawór sterujący 2 otworzył połączenie z przestrzeni ciśnieniowej 20 na tylnym końcu tłoka udarowego 8a do kanału 7c prowadzącego do zbiornika tak, że ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie zasadniczo nie wpływa na roboczą powierzchnię ciśnieniową 9 na tylnym końcu tłoka udarowego 8a. Połączenie jest wykonane ze źródła ciśnienia 30 przez kanał 10 do przestrzeni ciśnieniowej 11 wokół tłoka udarowego 8a tak, że ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie działa na robocze powierzchnie ciśnieniowe 12a do 12c tłoka udarowego 8a, które są zwymiarowane tak, że tłok udarowy 8a rozpoczyna ruch w kierunku B.

Na fig. 2, tłok udarowy 8a rozpoczyna ruch udarowy w kierunku udaru A. Zawór sterujący 2 otworzył połączenie z kanału 7a do kanału 7b i ponadto do przestrzeni ciśnieniowej 20 tak, że ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie dostarczanego ze źródła ciśnienia 30 działa na roboczą powierzchnię ciśnieniową 9. Robocze powierzchnie ciśnieniowe w kierunku udaru A są zwymiarowane jako wyraźnie większe niż robocze powierzchnie ciśnieniowe działające w kierunku powrotnym B tłoka udarowego 8a tak, że tłok udarowy 8a rozpoczyna ruch w stronę narzędzia 17 z dużym przyspieszeniem i uderza o nie.

Jest oczywiste dla fachowców, że urządzenie udarowe 1 może także być zrealizowane w inny sposób niż pokazany tytułem przykładu na fig. 1 i 2. Element udarowy 8 może zawierać kilka różnych ramion i roboczych powierzchni ciśnieniowych. Ponadto, zawór sterujący 2 może być przystosowany do przenoszenia czynnika przenoszącego ciśnienie do wszystkich roboczych powierzchni ciśnieniowych albo tylko do niektórych roboczych powierzchni ciśnieniowych.

Fig. 3 pokazuje przykład wykonania zaworu sterującego 2 według wynalazku. Elementy wykorzystujące zawór sterujący 2 mogą być umieszczone w części roboczej 90 znajdującej się nad odcinkiem pierwszego końca zaworu podczas gdy elementy dla sterowania czynnikiem przenoszącym ciśnienie, to jest elementy łączące, mogą być umieszczone w części sterującej 91 znajdującej się nad odcinkiem drugiego końca zaworu. Zawór sterujący 2 zawiera ramę 3 i element sterujący 5. Element sterujący 5 może być wydłużony podobny do tulei która może poruszać się w kierunku osiowym w stosunku do ramy 3. Element sterujący 5 może zawierać pierwszą roboczą powierzchnię ciśnieniową 60 działającą w kierunku A i połączoną z pierwszą roboczą przestrzenią ciśnieniową 61 zaworu sterującego 2. Element sterujący 5 może ponadto zawierać drugą roboczą powierzchnię ciśnieniową 62 działającą w kierunku B i połączoną z drugą roboczą przestrzenią ciśnieniową 63 zaworu sterującego 2. Powierzchnia zewnętrzna elementu sterującego 5 może zawierać występ 64, który gdy element sterujący 5 porusza się w kierunku osiowym, może otwierać i zamykać połączenie z roboczych przestrzeni ciśnieniowych 61, 63 z kanałem wylotowym 65. Ponadto, ruch elementu sterującego 5 w kierunku osiowym jest dostosowany do otwierania i zamykania połączenia z pierwszego kanału 66 sterowania ciśnieniem do pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61. Podobnie, element sterujący 5 może być dostosowany do otwierania i zamykania połączenia drugiego kanału 67 sterowania ciśnieniem do drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63.

Jak pokazano na fig. 3, powierzchnia zewnętrzna tulei może być wyposażona w wycięcia po obu stronach występu 64. Wycięcia umożliwiają zwiększenie objętości roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 i 63. Ponadto, robocze przestrzenie ciśnieniowe 61 i 63 mogą, za pomocą kanałów

PL 210 595 B1 łączących 68 i 69, być połączone z dodatkowymi przestrzeniami 70 i 71 znajdującymi się w ramie 3a wewnątrz tulei. Zadaniem dodatkowych przestrzeni 70 i 71 jest zwiększenie objętości roboczych przestrzeni ciśnieniowych 61 i 63. W pewnych przypadkach, wycięcia 80 znajdujące się w elemencie sterującym 5 tylko albo alternatywnie, dodatkowe przestrzenie 70, 71, mogą wystarczająco zwiększyć objętości roboczych przestrzeni ciśnieniowych 61, 63. Gdy robocze przestrzenie ciśnieniowe 61 i 63 mają wystarczająco dużą objętość, energia ciśnienia może być w nich zgromadzona dla wykorzystania do poruszania elementu sterującego 5 w kierunku osiowym w sposób jaki będzie pokazany poniżej. Na fig. 3, element sterujący 5 jest pokazany w środkowym położeniu, z którego może poruszać się do pierwszego skrajnego położenia w kierunku A i odpowiednio do drugiego skrajnego położenia w kierunku B. Element sterujący 5 może więc realizować funkcję sterowania w obu skrajnych położeniach jak również w środkowym położeniu.

Element sterujący 5 z fig. 3 może być wyposażony w kilka równoległych kanałów wylotowych 72a do 72c, wzdłuż których czynnik przenoszący ciśnienie może przepływać od urządzenia udarowego 1 do kanału 73 prowadzącego do zbiornika, gdy element sterujący 5 jest w środkowym położeniu. Jeżeli element sterujący 5 porusza się ze środkowego położenia w kierunku A albo B, połączenie równoległych kanałów wylotowych 72a do 72c z kanałem 73 zamyka się. W tym samym czasie, połączenie z kanału 74 ciśnienia do kanału 75a albo 75b ciśnienia roboczego otwiera się. Cykl pracy zaworu sterującego 2 z fig. 3 zawiera więc kilka momentów łączenia. Gdy zawór sterujący 2 z fig. 3 porusza się od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia, dwie funkcje sterowania mogą być realizowane podczas tego jednokierunkowego ruchu z lewa na prawo: w pierwszym skrajnym położeniu, czynnik przenoszący ciśnienie może przepływać do urządzenia udarowego 1 wzdłuż kanału 75a ciśnienia roboczego; w środkowym położeniu, czynnik przenoszący ciśnienie może wypływać z urządzenia udarowego 1 do zbiornika wzdłuż równoległych kanałów wylotowych 72a do 72c i, ponadto w drugim skrajnym położeniu, czynnik przenoszący ciśnienie jest podawany do urządzenia udarowego 1 wzdłuż kanału 75b. Zawór sterujący 2 może być połączony z urządzeniem udarowym 1 tak, że jeden ruch elementu sterującego 5 w kierunku osiowym w kierunku A albo B wytwarza jeden impuls udarowy w urządzeniu udarowym 1. Więc, częstotliwość pracy urządzenia udarowego 1 może być podwojona w porównaniu z częstotliwością pracy zaworu sterującego 2. Jeżeli cykl roboczy zaworu sterującego ma kilka momentów łączenia, jest możliwe wytwarzanie w urządzeniu udarowym 1 jeszcze większej i parzystej liczby udarów w jednym cyklu pracy zaworu sterującego 2. W takim przypadku, stosunek częstotliwości pracy zaworu sterującego 2 może być jeszcze mniejszy w stosunku do częstotliwości udarowej urządzenia udarowego 1, np. jedna czwarta, jedna szósta, itd. Liczba równoległych i zasadniczo jednocześnie otwieranych kanałów wylotowych 72a do 72c może być określana tak, że równoległe kanały mają razem wystarczająco duży przekrój aby umożliwić szybki przepływ przez zawór koniecznego strumienia.

Zawór sterujący 2 pokazany na fig. 3 może być dostosowany do niezależnej zmiany położenia bez sterowania zewnętrznego. Gdy element sterujący 5 jest w pierwszym skrajnym położeniu, to jest został przesunięty w lewo, druga robocza przestrzeń ciśnieniowa 63 jest połączona z drugim kanałem 67 sterowania ciśnienia. Ponieważ pierwsza robocza przestrzeń ciśnieniowa 61 jest następnie połączona z kanałem wylotowym 65, element sterujący 5 jest poddawany działaniu siły, która usiłuje przesunąć go w kierunku B. W tym samym czasie, energia ciśnienia jest gromadzona w drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63 i w dodatkowej przestrzeni 71 Gdy element sterujący 5 porusza się ze skrajnego położenia d0 w kierunku B do określonego punktu dp, połączenie drugiego kanału 67 sterowania ciśnieniem do drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63 zamyka się. W tej sytuacji, połączenie drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63 z kanałem wylotowym 65 jest jeszcze zamknięte. Energia ciśnienia gromadzona w drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63 wymusza kontynuowanie ruchu elementu sterującego 5 w kierunku B. Oznacza to, że ściśnięty (sprężony) czynnik przenoszący ciśnienie w drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63 rozszerza się tak, że energia ciśnienia przekształca się w energię kinetyczną. Gdy element sterujący 5 osiąga określony punkt, występ 64 otwiera połączenie z drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 63 do kanału wylotowego 65. Gdy element sterujący 5 porusza się dalej w kierunku B poza położenie środkowe, występ 64 zamyka połączenie z pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 z kanałem wylotowym 65. W wyniku tego, gdy element sterujący 5 porusza się dalej w prawo to ciśnienie w pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 zwiększa się. Gdy element sterujący 5 kontynuuje dalej ruch w kierunku B, połączenie pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 z pierwszym kanałem 66 sterowania ciśnieniem otwiera się. Więc, czynnik przenoszący ciśnienie obecny w pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 może wnikać

PL 210 595 B1 do pierwszego kanału 66 sterowania ciśnieniem. Energia kinetyczna elementu sterującego 5 zmniejsza się ciągle, gdy element sterujący porusza się w stronę skrajnego położenia. Siła działająca na pierwszą roboczą powierzchnię ciśnieniową 60 elementu sterującego 5 na koniec zatrzymuje element sterujący 5 i powoduje zmianę jego kierunku ruchu. Element sterujący 5 zaczyna następnie przyspieszać w przeciwnym kierunku A. Ponieważ konstrukcja i działanie zaworu sterującego są symetryczne w obu kierunkach, opisane powyżej fazy są powtarzane. Element sterujący 5 kontynuuje ruch tam i z powrotem bez sterowania zewnętrznego tak długo jak czynnik przenoszący ciśnienie jest podawany do kanałów 66 i 67 sterowania ciśnieniem.

W zaworze sterującym 2 z fig. 3 i 4, ruch elementu sterującego 5 w skrajnych położeniach może być wytłumiony za pomocą zamkniętych przestrzeni ciśnieniowych. Element sterujący 5 nie jest więc zatrzymywany mechanicznie, dzięki czemu powierzchnie w kierunku osiowym elementu sterującego 5 i rama 3 nie są poddawane niszczącym naprężeniom mechanicznym.

Zawór sterujący 2 pokazany na fig. 4 może być dostosowany do wykonywania ruchu tam i z powrotem pomiędzy skrajnymi położeniami w sposób podobny do zaworu sterującego pokazanego na fig. 3. Różnica w porównaniu z rozwiązaniem z fig. 3 jest taka, że element sterujący 5 jest dostosowany tylko do otwierania i zamykania równoległych kanałów wylotowych 72a do 72c dla przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie od urządzenia udarowego 1 do kanału 73 prowadzącego do zbiornika. Urządzenie udarowe 1 może być ciągle połączone ze źródłem ciśnienia, z którego czynnik przenoszący ciśnienie jest podawany do jednej lub więcej roboczych powierzchni ciśnieniowych w elemencie udarowym. Impulsy udarowe konieczne dla rozbijania skał mogą być wytwarzane przez umożliwienie czynnikowi przenoszącemu ciśnienie działającemu na element udarowy raptownego odpływu do zbiornika.

Ponadto, w połączeniu z zaworem sterującym 2 sterowanym ciśnieniem mogą być wprowadzone elementy dla zapewnienia, że element sterujący 5 nie będzie pozostawał w położeniu środkowym, gdy zawór sterujący 2 został zatrzymany. Z powodu wpływu tych elementów, element sterujący 5 jest dostosowany do ruchu w jednym ze swoich skrajnych położeń tak, że gdy ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie jest ponownie doprowadzone do zaworu sterującego 2, rozpoczyna on ruch tam i z powrotem zgodnie z cyklem pracy.

Ponieważ zawór sterujący 2 z fig. 3 i 4 nie wymaga sterowania zewnętrznego, cykl pracy urządzenia udarowego 1 jest prosty do wysterowania, a konstrukcja zaworu sterującego 2 może być stosunkowo prosta. Ponadto, na działanie zaworu sterującego 2 można wpływać w różny sposób przez zwymiarowanie wspomnianych punktów otwarcia odpowiednio dp i dt, a ponadto przez działanie ciśnienia występującego w kanałach kontroli ciśnienia 66 i 67. Inną zaletą rozwiązań ujawnionych na fig. 3 i 4 są małe straty ciśnienia. Jest tak dlatego, że punkty dp i dt mogą być zwymiarowane tak, że połączenie kanałów 66 i 67 sterowania ciśnieniem z roboczymi przestrzeniami ciśnieniowymi 61 i 63 otwiera się tylko po tym jak ciśnienie występujące w roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 i 63 dzięki ruchowi elementu sterującego 5, zwiększy się tak, że odpowiada ciśnieniu występującemu w kanałach 66 i 67 sterowania ciśnieniem. Ponadto, punkty dp i dt mogą być zwymiarowane tak, że połączenie z roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 i 63 do kanału wylotowego 65 otwiera się tylko po tym jak ciśnienie w roboczej przestrzeni ciśnieniowej 61 i 63 zmniejszy się tak, że zasadniczo odpowiada ciśnieniu w zbiorniku.

Zamiast tulei pokazanej na fig. 3 i 4, element sterujący 5 może także być innym ruchomym wzdłużnie elementem. Element sterujący 5 może być np. suwakiem albo sworzniem, w tym przypadku zawór sterujący 2 może być zaworem typu szpulowego. Także w tym przypadku, element sterujący 5 może mieć położenie środkowe jak również pierwsze skrajne położenie i drugie skrajne położenie. Równoległe ciśnieniowe/wylotowe kanały mogą być dostosowane do łączenia w środkowym położeniu albo w skrajnym położeniu elementu sterującego 5. Ponadto, jeżeli więcej momentów łączenia czyli momentów otwierania połączenia jest przewidziane, odcinek pomiędzy środkowym punktem i skrajnym położeniem może mieć jeden lub więcej momentów łączenia.

W zaworze sterującym 2 według wynalazku, jeden ruch tam i z powrotem elementu sterującego 5 jest dostosowany do otwierania i zamykania kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie tak, że kilka impulsów udarowych, np. 2, 4 albo 6 impulsów udarowych, jest wytwarzanych w urządzeniu udarowym 1 w jednym cyklu pracy zaworu. To umożliwia zmniejszenie częstotliwości pracy zaworu sterującego 2. Z drugiej strony, przez zastosowanie takiego zaworu sterującego umożliwiającego utworzenie kilku impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu, częstotliwość udarowa urządzenia udarowego 1 może być zwiększona przy czym częstotliwość pracy zaworu sterującego 2 nie jest czynnikiem

PL 210 595 B1 ograniczającym. Ruch elementu sterującego 5 w kierunku osiowym może być zwymiarowany np. za pomocą liczby momentów łączenia występujących w cyklu pracy zaworu: im większa liczba momentów łączenia, tym może być dłuższy ruch elementu sterującego 5. Ponadto, ponieważ prędkość elementu sterującego 5 może być różna w różnych momentach łączenia, kanały umieszczone w ramie 3 zaworu sterującego mogą być zwymiarowane tak, że w każdym momencie łączenia, kanał jest otwarty przez zasadniczo równy odcinek czasu.

Zależnie od struktury urządzenia udarowego, zawór sterujący, którego element sterujący jest dostosowany do ruchu pomiędzy środkowym i skrajnymi położeniami może być albo przystosowany do przenoszenia strumienia czynnika przenoszącego ciśnienie wzdłuż równoległych kanałów od roboczej powierzchni ciśnieniowej urządzenia udarowego albo przystosowany do przenoszenia strumienia do roboczej powierzchni ciśnieniowej dla wytwarzania impulsów udarowych.

Figura 5 pokazuje, bardzo uproszczone, „urządzenie udarowe z prętem ściskanym”. W takim urządzeniu udarowym 1, element udarowy nie porusza się tam i z powrotem za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie ale impulsy udarowe są wytwarzane przez zmianę ciśnienia czynnika przenoszącego ciśnienie na powierzchni roboczej 9 elementu udarowego 8. Ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie jest przenoszone do roboczej przestrzeni ciśnieniowej 20 za pomocą zaworu sterującego 2 tak, że element udarowy 8 pcha go w kierunku B do ramy 24 i spręża. W tym zastosowaniu, element udarowy 8 pracuje jako pręt ściskany (ciśnieniowy). Gdy ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie działające na powierzchnię ciśnieniową 9 elementu udarowego może, za pomocą zaworu sterującego 2, bardzo szybko zaniknąć w roboczej przestrzeni ciśnieniowej 20, element udarowy 8 uzyskuje swoją początkową długość tak, że wytwarza on impuls udarowy na narzędzie 17. Wykorzystując zawór sterujący 2 według wynalazku, którego cykl pracy ma kilka momentów łączenia w jednym cyklu pracy zaworu, można uzyskać dużą częstotliwość udarów dla urządzenia udarowego z prętem ściskanym (ciśnieniowym). Częstotliwość własna pracy zaworu sterującego 2 może, jednakże być kilka razy mniejsza od częstotliwości udarowej urządzenia udarowego.

Figura 6 przedstawia przykład wykonania przy zastosowaniu zaworu sterującego 2 według wynalazku. W tym przypadku, element sterujący 5 nie porusza się w kierunku osiowym za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie ale może być poruszany mechanicznie za pomocą siłownika 100. Zewnętrzna siła wytwarzana przez siłownik 100 może być skierowana na elementy łączące 101, tak jak czop elementu nośnego, znajdujący się w elemencie sterującym 5. Siłownik 100 może być np. mechanizmem korbowym 102, który może zawierać koło zamachowe 103, korbę 104 jak również pręt łączący 105. Jak wiadomo, mechanizm korbowy 102 umożliwia przekształcanie ruchu obrotowego C w ruch liniowy tam i z powrotem D, i na odwrót. Długość ruchu wykonywanego przez element sterujący 5 w kierunku D może być zależna od długości korby 104. Ponadto, prędkość obrotowa koła zamachowego 103 umożliwia wpływ na częstotliwość pracy zaworu sterującego 2, natomiast częstotliwość pracy wpływa bezpośrednio na częstotliwość udarów urządzenia udarowego 1. Koło zamachowe 103 może uzyskiwać moment obrotowy np. za pomocą silnika wirującego 106 napędzanego czynnikiem ciśnieniowym. Dzięki mechanizmowi korbowemu 102, moc wymagana przez zawór sterujący 2 może być mała. Gdy element sterujący 5 jest opóźniany w skrajnych położeniach ruchu, energia kinetyczna elementu sterującego 5 jest gromadzona jako energia kinetyczna mechanizmu korbowego 102. Gdy element sterujący 5 jest ponownie przyspieszany ze skrajnego położenia do położenia środkowego, energia kinetyczna gromadzona w mechanizmie korbowym 102 może być przekazywana do elementu sterującego 5. W najkorzystniejszym przypadku, silnik 106 o ruchu obrotowym jest potrzebny tylko dla pokonania energii tarcia.

Mechanizm korbowy 102 pokazany na fig. 6 nie jest zdolny do wytwarzania doskonałego ruchu harmonicznego. To może być uwzględnione przy określaniu rozmiaru i położenia otworów, które mają być otwierane przez element sterujący 5. Ponadto, jeżeli pręt łączący 105 jest zwymiarowany jako wyraźnie dłuższy od korby 104, ruch elementu sterującego 5 może być wystarczająco bliski ruchowi harmonicznemu.

Element sterujący zaworu sterującego według wynalazku może być poruszany przez czynnik przenoszący ciśnienie, np. płyn hydrauliczny; mechanicznie, np. przez mechanizm korbowy; elektrycznie, np. przez cewkę; albo alternatywnie w inny odpowiedni sposób. Istotne jest, że element sterujący porusza się tam i z powrotem przy użyciu odpowiedniego elementu albo siłownika tak, że w kilku momentach otwierania połączenia w cyklu pracy zaworu sterującego, otwieranie i zamykanie kanałów przepływowych, wytwarza w urządzeniu udarowym kilka impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu.

PL 210 595 B1

Wykres prędkości 109 i wykres położenia 110 pokazane na fig. 7 odnoszą się do zaworu sterującego 2 umożliwiającego wytwarzanie dwóch impulsów udarowych w jednym cyklu pracy elementu sterującego 5. Taki zawór sterujący 2 jest pokazany np. na fig. 3 i 4. W sytuacji pokazanej na fig. 7, częstotliwość udarowa urządzenia udarowego 1 jest ustawiona na 500 Hz. Ponieważ dwa impulsy udarowe są wytwarzane w urządzeniu udarowym 1 podczas jednego cyklu pracy zaworu sterującego 2, częstotliwość pracy zaworu sterującego 2 jest połową częstotliwości udarowej, to jest wynosi 250 Hz. Oznaczenie „o” jest użyte na fig. 7 dla pokazania momentów otwierania połączenia zaworu sterującego 2, w których element sterujący 5 łączy kanały. Prędkość elementu sterującego 5 w momencie łączenia wynosi 10 m/s, a amplituda położenia elementu sterującego wynosi 6,4 mm.

Wykres prędkości 109 i wykres położenia 110 pokazane na fig. 8 odnoszą się do zaworu sterującego 2 mogącego wytwarzać cztery impulsy udarowe w jednym cyklu pracy elementu sterującego 5. Taki zawór sterujący 2 jest pokazany np. na fig. 6. Element sterujący 5 może być wyposażony w trzy otwory 107, a rama 3a może być wyposażona w dwa otwory 108. Alternatywnie, element sterujący 5 może być wyposażony w dwa otwory 107, a rama 3a może być wyposażona w trzy otwory 108. W sytuacji z fig. 8, częstotliwość udarowa urządzenia udarowego 1 jest ustawiona na 500 Hz. Ponieważ cztery impulsy udarowe są wytwarzane w urządzeniu udarowym 1 podczas jednego cyklu pracy zaworu sterującego 2, częstotliwość pracy zaworu sterującego 2 jest tylko jedną czwartą częstotliwości udarowej, to jest 125 Hz. Oznaczenie „o” jest użyte na fig. 8 dla pokazania momentów łączenia zaworu sterującego 2, w których element sterujący 5 łączy otwory 107 i 108. Prędkość elementu sterującego 5 w momencie łączenia wynosi 10 m/s, a amplituda położenia elementu sterującego wynosi 18,6 mm.

Gdy wytwarzana jest duża liczba impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu, może być korzystne zwiększenie amplitudy ruchu elementu sterującego 5. To zapewnia, że prędkość elementu sterującego 5 jest wystarczająco duża w momencie łączenia. Ponadto, gdy amplituda elementu sterującego 5 jest zwiększona, zawór sterujący 2 może być zwymiarowany tak, że powierzchnie uszczelniające zaworu są wystarczająco długie dla uniknięcia wycieków wewnętrznych w zaworze.

Wykres prędkości 109 i wykres położenia 110 pokazane na fig. 9 odnoszą się do zaworu sterującego 2 mogącego wytwarzać sześć impulsów udarowych w jednym cyklu pracy elementu sterującego 5. W sytuacji z fig. 9, częstotliwość udarowa urządzenia udarowego 1 jest ustawiona na 500 Hz. Ponieważ sześć impulsów udarowych jest wytwarzanych w urządzeniu udarowym 1 podczas jednego cyklu pracy zaworu sterującego 2, częstotliwość pracy zaworu sterującego 2 jest tylko jedną szóstą częstotliwości udarowej, to jest 83,3 Hz. Oznaczenie „o” jest użyte na fig. 9 dla pokazania momentów łączenia zaworu sterującego 2, w których element sterujący 5 łączy kanały. Średnia prędkość elementu sterującego 5 w momencie łączenia wynosi 10 m/s, a amplituda położenia elementu sterującego wynosi 26,7 mm.

Ponadto należy stwierdzić, że zawór sterujący według wynalazku może także być zastosowany w połączeniu z urządzeniami udarowymi innego rodzaju do rozbijania skał. Wynalazek dotyczy raczej sterowania i struktury cyklu pracy zaworu sterującego, niż techniki stosowanej do wytwarzania impulsów udarowych w urządzeniu udarowym albo urządzeniu do rozbijania skał.

Rysunki i opis są przeznaczone jedynie do zilustrowania idei wynalazku. Szczegóły rozwiązań według wynalazku mogą się zmieniać w zakresie objętym załączonymi zastrzeżeniami patentowymi.

Claims (23)

1. Zawór sterujący do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego zawierającego element udarowy, który to zawór posiada ramę zawierającą wewnątrz przestrzeń, co najmniej dwa kanały czynnika przenoszącego ciśnienie połączone z tą przestrzenią i element sterujący, którym jest wydłużony element umieszczony w przestrzeni w ramie, oraz który jest ruchomy wzdłużnie w pierwszym kierunku sterowania i w drugim kierunku sterowania, przy czym element sterujący jest elementem otwierającym i zamykającym kanały czynnika przenoszącego ciśnienie podczas przemieszczania się tego elementu sterującego tam i z powrotem zgodnie z jego cyklem pracy, a ponadto element sterujący posiada kilka otwierających i zamykających kanały czynnika przenoszącego ciśnienie momentów otwierania połączenia, znamienny tym, że zawór sterujący (2) ma cykl pracy obejmujący kilka momentów otwierania połączenia w obu skrajnych położeniach elementu sterującego (5) oraz w położeniach pomiędzy tymi położeniami skrajnymi, przy czym ruch elementu sterującego (5) od pierwszego

PL 210 595 B1 skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem obejmuje co najmniej cztery momenty otwierania połączenia.

2. Zawór sterujący według zastrz. 1, znamienny tym, że element sterujący (5) ma postać wydłużonej tulei, mającej powierzchnię zewnętrzną i powierzchnię wewnętrzną, zawór sterujący (2) ma co najmniej jedną pierwszą roboczą przestrzeń ciśnieniową (61) i co najmniej jedną drugą roboczą przestrzeń ciśnieniową (63), a także zawiera pierwszy kanał (66) sterowania ciśnieniem, doprowadzający czynnik przenoszący ciśnienie do pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej (61) oraz zawór sterujący (2) zawiera drugi kanał (67) sterowania ciśnieniem, doprowadzający czynnik przenoszący ciśnienie do drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej (63), ponadto zawór sterujący (2) ma co najmniej jedną pierwszą roboczą powierzchnię ciśnieniową (60) przesuwającą element sterujący (5) w pierwszym kierunku sterowania (A) za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie w pierwszej roboczej przestrzeni ciśnieniowej (61) oraz zawór sterujący (2) ma co najmniej jedną drugą roboczą powierzchnię ciśnieniową (62) przesuwającą element sterujący (5) w drugim kierunku sterowania (B) za pomocą czynnika przenoszącego ciśnienie w drugiej roboczej przestrzeni ciśnieniowej (63), zaś robocze przestrzenie ciśnieniowe (61, 63) są usytuowane w przestrzeni (4) w ramie (3) wokół elementu sterującego (5).

3. Zawór sterujący według zastrz. 1, znamienny tym, że element sterujący © zawiera co najmniej jeden element łączący (101) przenoszący zewnętrzną, działającą mechanicznie siłę do elementu sterującego (5).

4. Zawór sterujący według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiary otworów połączonych w momentach otwierania połączenia są tak dobrane, że w każdym z momentów otwierania połączenia otwory są połączone przez taki sam czas, niezależnie od prędkości elementu sterującego (5) w danym momencie otwierania połączenia.

5. Zawór sterujący według zastrz. 1, znamienny tym, że położenie otworów, które mają być połączone w momencie otwierania połączenia jest zwymiarowane tak, że podczas cyklu pracy, różnica czasu pomiędzy kolejnymi momentami otwierania jest stała.

6. Zawór sterujący według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej dwa równoległe kanały czynnika przenoszącego ciśnienie, w których kierunek przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie jest taki sam, przy czym ruch elementu sterującego (5) w jednym kierunku sterowania z jednego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia otwiera jednocześnie połączenia z równoległych kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie przez zawór sterujący (2).

7. Sposób sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego, w którym doprowadza się ciśnienie czynnika przenoszącego ciśnienie do co najmniej jednej roboczej powierzchni ciśnieniowej elementu udarowego w urządzeniu udarowym i wytwarza się impuls udarowy, przy czym stosuje się co najmniej jeden zawór sterujący zawierający co najmniej ramę i element sterujący, do sterowania czynnikiem przenoszącym ciśnienie, przemieszcza się wzdłużnie element sterujący zgodnie z jego cyklem pracy w pierwszym kierunku sterowania i w drugim kierunku sterowania, otwiera się i zamyka kanały czynnika przenoszącego ciśnienie prowadzące do urządzenia udarowego zgodnie z cyklem pracy elementu sterującego, przy czym otwiera się i zamyka kanały czynnika przenoszącego ciśnienie podczas jednego cyklu pracy elementu sterującego w kilku momentach otwierania połączenia, znamienny tym, że wytwarza się w urządzeniu udarowym (1) za pomocą pojedynczego elementu udarowego (8) kilka impulsów udarowych na jeden cykl pracy elementu sterującego (5).

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że porusza się element sterujący (5) przez doprowadzanie czynnika przenoszącego ciśnienie do roboczych powierzchni ciśnieniowych (60, 62) w elemencie sterującym (5).

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że porusza się element sterujący (5) za pomocą mechanizmu korbowego (102).

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że reguluje się częstotliwość udarów urządzenia udarowego (1) przez regulowanie prędkości mechanizmu korbowego (102).

11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wytwarza się w urządzeniu udarowym (1) dwa impulsy udarowe w jednym cyklu pracy zaworu sterującego (2).

12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wytwarza się w urządzeniu udarowym (1) cztery impulsy udarowe w jednym cyklu pracy zaworu sterującego (2).

13. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wytwarza się w urządzeniu udarowym (1) sześć impulsów udarowych w jednym cyklu pracy zaworu sterującego (2).

PL 210 595 B1

14. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że doprowadza się poprzez zawór sterujący (2) co najmniej dwa równoległe strumienie czynnika przenoszącego ciśnienie i doprowadza się strumienie czynnika przenoszącego ciśnienie płynące w tym samym kierunku do co najmniej jednej roboczej powierzchni ciśnieniowej (9) elementu udarowego (8), przy czym wytwarza się impuls udarowy.

15. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że odprowadza się poprzez zawór sterujący (2) co najmniej dwa równoległe strumienie czynnika przenoszącego ciśnienie do co najmniej jednej roboczej powierzchni ciśnieniowej (9) elementu udarowego (8) i wytwarza się impuls udarowy.

16. Urządzenie udarowe do rozbijania skał, zawierające co najmniej ramę, element udarowy umieszczony w przestrzeni zapewnionej w tej ramie i zawierający co najmniej jedną pierwszą roboczą powierzchnię ciśnieniową, połączoną z co najmniej jednym kanałem czynnika przenoszącego ciśnienie, który to element udarowy oddziałując ciśnieniem skierowanym na roboczą powierzchnię ciśnieniową wytwarza impulsy udarowe, co najmniej jeden zawór sterujący zawierający element sterujący, który jest ruchomy wzdłużnie oddziałując na doprowadzanie czynnika przenoszącego ciśnienie do co najmniej jednego kanału czynnika przenoszącego ciśnienie, prowadzącego do elementu udarowego, przy czym element sterujący zawiera kilka momentów otwierania połączenia otwierających i zamykających kanały czynnika przenoszącego ciśnienie, znamienne tym, że zawór sterujący (2) ma cykl pracy obejmujący momenty otwierania połączenia w obu skrajnych położeniach elementu sterującego (5) oraz w położeniach pomiędzy tymi położeniami skrajnymi, przy czym element sterujący (5) jest ruchomy od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem wytwarzając co najmniej dwa impulsy udarowe w urządzeniu udarowym (1) zaopatrzonym w pojedynczy element udarowy (8).

17. Urządzenie udarowe według zastrz. 16, znamienne tym, że zawór sterujący (2) zawiera podobny do tulei element sterujący (5) wyposażony w robocze powierzchnie ciśnieniowe (60, 62).

18. Urządzenie udarowe według zastrz. 17, znamienne tym, że element sterujący (5) jest przemieszczany za pomocą mechanizmu korbowego (102).

19. Urządzenie udarowe według zastrz. 18, znamienne tym, że częstotliwość udarowa urządzenia udarowego (1) jest regulowana poprzez regulowanie prędkości mechanizmu korbowego (102).

20. Urządzenie udarowe według zastrz. 16, znamienne tym, że zawór sterujący (2) zawiera co najmniej dwa równoległe kanały czynnika przenoszącego ciśnienie, w których kierunek przepływu czynnika przenoszącego ciśnienie jest taki sam, przy czym element sterujący (5) jest ruchomy w jednym kierunku sterowania z jednego położenia skrajnego do drugiego położenia skrajnego, otwierając jednocześnie połączenia z równoległych kanałów czynnika przenoszącego ciśnienie przez zawór sterujący (2).

21. Urządzenie udarowe według zastrz. 16, znamienne tym, że przemieszczenie zaworu sterującego (2) od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem wytwarza cztery impulsy udarowe w urządzeniu udarowym (1).

22. Urządzenie udarowe według zastrz. 16, znamienne tym, że przemieszczenie zaworu sterującego (2) od pierwszego skrajnego położenia do drugiego skrajnego położenia i z powrotem wytwarza sześć impulsów udarowych w urządzeniu udarowym (1).

23. Urządzenie udarowe według zastrz. 16, znamienne tym, że element udarowy (8), który ma postać pręta pracującego na ściskanie, wywierającego nacisk, pod działaniem czynnika przenoszącego ciśnienie na ramę (24) urządzenia udarowego (1) przenoszony na roboczą powierzchnię ciśnieniową (9), przy czym element udarowy (8) jest ściskany wzdłużnie, zaś zawór sterujący (2) jest zaworem szybkiego odprowadzania czynnika przenoszącego ciśnienie działającego na roboczą powierzchnię ciśnieniową (9), przy czym element udarowy (8) uzyskuje swoją początkową długość wytwarzając impuls udarowy.