Pierwszenstwo: 16.03.1971 (P. 146931) Zgloszenie ogloszono: 05.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 30.09.1974 72105 KI. 42s,l/18 MKP B06bl/18 Twórcy wynalazku: Kazimierz Turopolski, Jan Orlacz, Waclaw Kozlowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Konstrukcyjno-Mechani- zacyjne Przemyslu Weglowego, Gliwice (Polska) Wibrator hydrauliczny Wynalazek dotyczy wibratora hydraulicznego sta¬ nowiacego urzadzenie, w którym przesuwna prosto¬ linijnie masa drgajaca jest pobudzana do drgan ciecza robocza. Wibrator ten moze byc dostosowa¬ ny do róznych celów, na przyklad moze byc wyko¬ nany jako wiertarka udarowa.Znane wibratory hydrauliczne maja mase drgaja¬ ca osadzona miedzy dwiema wstepnie napietymi sprezynami lub miedzy komorami z powietrzem sprezonym ruchem itej masy. Wzbudzanie i utrzy¬ manie drgan osiaga sie dzialaniem na mase drgaja¬ ca sil o kierunku zmiennym z okreslona czestotli¬ woscia. Sily te uzyskuje siie dzialaniem cieczy robo¬ czej ma miase drgajaca stanowiaca tlok umieszczoiny w cylindrze, którego dwie komory, ipoddbniie jak w silowniku hydraulicznym dwustronnego dzialania, sa na przemian laczone jedna z przewodem tlocz¬ nym, a druga ze splywowym. Znane jest rozwiaza¬ nie przy zastosowaniu sprezyn o tyle uproszczone, ze tylko jedna z komór laczy sie na przemian z przewodem tlocznym i splywowym, zas druga ko¬ mora jest stale polaczona z przewodem tlocznym.To uproszczenie jest 'mozliwe dzieki zastosowaniu tloka róznicowego o wiekszej powierzchni roboczej w komorze, w której zmienia sie cisnienie.Duzym postepem w budowie wibratorów hydrau¬ licznych jest stosowanie na doplywie i odplywie cieczy tak zwanych hydraulicznych akumulatorów gazowych. Dzieki tym akumulatorom nie traci sie energii i czasu na przyspieszanie przeplywu cieczy 10 15 w przewodach, co umozliwia osiaganie drgan o du¬ zej czestotliwosci.Równiez znane jest umieszczanie masy drgajacej miedzy poduszkami powietrza, co daje niewatpliwie korzysci w porównaniu ze stosowaniem sprezyn.Jednakze takie urzadzenia musza miec oprócz cy¬ lindra hydraulicznego cylinder pneumatyczny, przy czym masa drgajaca winna byc tak uksztaltowana aby pelnila funkcje tloków w obu cylindrach. Sta¬ nowi to powazna komplikacje urzadzenia.Szyfokoizimienne doprowadzanie ii odprowadzanie cieczy roboczej wymaga dobrego rozwiazania roz¬ rzadu. Do rozrzadu moga sluzyc urzadzenia suwa¬ kowe lub obrotowe. Znane obrotowe urzadzenia rozrzadcze stanowia polaczenie kurka wielodrozne¬ go z silnikiem sluzacym do obracania jego rdzenia.Szczególnie korzystne znane rozwiazanie rozrzado¬ wego urzadzenia obrotowego polega na umieszcze¬ niu obrotowej tulei na zewnatrz lub wewnatrz scia¬ ny obwodowej cylindra w miejscu, w którym znaj¬ duje isie dana komora robocza. Tuleja obrotowa i cylinder maja otwory, które pokrywajac sie w róznych polozeniach katowych lacza na przemian wnetrze cylindra z zasilaniem lub isplywem. Na ogól urzadzenia rozrzadcze obrotowe, mimo ze z róznych wzgledów sa korzystniejsze od suwakowych maja te wade, ze nie sa zwiazane z drganiami masy. Mo¬ ze to spowodowac, ze silnik wraz z elementem obro¬ towym rozrzadu osiagnie nadmierna .predkosc obro¬ towa, a wówczas masa drgajaca, czyli tlok, nie zda- 72105/ - 3 zy w tyim tempie wykonywac pelnego skoku. Na przyklad, w maszynie udarowej na skutek zbyt wczesnych przesterowan tlok nie oddaje energii kinetycznej zerdzi, lecz zostaje zahamowany cis¬ nieniem cieczy roboczej, zanim zderzy sie z zerdzia.Wibrator wedlug wynalazku ma nastepujace ce¬ chy znane. Budowa jego jest w zasadzie oparta na budowie silownika hydraulicznego dwustronnego dzialania. Tlok róznicowy stanowi w nim mase drgajaca. Jedna tylko komora robocza ma polacze¬ nia z zasilaniem i splywem sterowane obrotowym urzadzeniem rozrzadczym typu tulei obrotowej.Druga komora robocza jest stale polaczona z prze¬ wodem zasilajacym czyli tlocznym. Na zasilaniu i na splywie umieszczone sa hydrauliczne akumula¬ tory gazowe.Glówna istota wynalazku polega na tym, ze ta z wymienionych komór, która ma stale .polaczenie z przewodem zasilajacym jest zarazem komora we¬ wnetrzna akumulatora. To polaczenie komory robo¬ czej z komora akumulatorowa w jedna calosc osiag¬ nieto wedlug wynalazku przez otoczenie komory roboczej podatna membrana akumulatora i zasta¬ pienie sciany obwodowej tej komory roboczej przez uklad elementów niezbednych dla zachowania wy¬ trzymalosci mechanicznej. Miedzy niimi pozostawio¬ no luki dla swobodnego przeplywu cieczy w kierun¬ ku promieniowym, tj. od osi komory roboczej do podatnej membrany akumulatora. Starano sie przy tym, aby .sumaryczna powierzchnia tych luk byla jak najwieksza. W tak uksztaltowanej komorze dzialanie cieczy na tlok jest równie elastyczne jak dzialanie poduszki powietrznej, a zatem stosowanie dodatkowych poduszek powietrznych elementów sprezystych jest tu zbedne.Dalsza istotna nowa cecha wibratora wedlug wy¬ nalazku jest rozwiazanie obrotowego urzadzenia rozrzadcrego polegajace na tym, ze zamiast odreb¬ nego silnika do obracania tulei sama tuleja sluzy za element obrotowy silnika i ma w tym celu dwa wience napedowe. Jeden z nich stanowia znane otwory przeplywowe w tulei, którym nadano kie¬ runek skosny, aby przeplyw cieczy zasilajacej do wnetrza komory roboczej powodowal obracanie tulei. Drugi wieniec napedowy stanowia zewnetrzne naciecia na tulei zblizone ksztaltem do lopatek tur¬ binowych. Specjalne kanaly wychodzace z komór roboczych cylindra sluza do wprowadzania na ten wieniec cieczy roboczej, która nastepnie przechodzi na oplyw. IKanaly te maja wewnatrz cylindra otwo¬ ry wlotowe zamykane srodkowym odcinkiem tloka, wzdluz którego to odcinka tlok ima najwieksza srednice. Gdy tlok zostanie tak przesuniety, ze przy otworze znajdzie sie jego odcinek o mniejszej sred¬ nicy, wlot do kanalu zostaje otwarty. Zachodzi to wówczas, gdy tlok zbliza sie do jednego lub drugie¬ go krancowego polozenia.Naped tulei rozrzadczej za pomoca pierwszego sposród opisanych tu wienców napedowych, nadaje tulei mniejsza predkosc obrotowa niz przewidziana przy optymalnej pracy urzadzenia. Naped za pomo¬ ca obu wienców równoczesnie powoduje predkosc obrotów znacznie wieksza. Na tym polega sprzeze¬ nie zwrotne sterowania z ruchami tloka. Przy wiel¬ kiej czestotliwosci drgan, przy której (tlok drga 4 tylko w obrebie srodkowego odcinka przeznaczonej dla niego drogi, doplyw cieczy na zewnetrzny wie¬ niec tulei jest odciety. Obroty tulei ulegaja zmniej¬ szeniu wobec czego pozostawia sie tlokowi czas na 5 przebywanie dluzszej drogi i na racjonalne odda¬ wanie przez mase drgajaca nagromadzonej energii np. na zerdz z narzedziem urabiajacym. Przeciwnie jezeli na skutek zbyt powolnych drgan tlok prze¬ bywa stosunkowo dluzsze okresy czasu w poloze- 10 niach zblizonych do krancowych i przy tym otwiera doplyw cieczy do wienca zewnetrznego, nastepuje przyspieszanie obrotów tulei.Opisane powyzej obie nowe cechy konstrukcyjne V wibratora moga byc stosowane pojedynczo, gdyz sa * 15 od siebie niezalezne. Szczególnie racojnalne i ko- ' rzystne jest och laczne zastosowanie.Wibrator wedlug wynalazku dziala niezawodnie, jest wydajny pod wzgledem energetycznym, moze byc uruchomiony z kazdego polozenia, w którym 20 zostal zatrzymany i ma budowe znacznie prostsza niz wibratory znane, a dzieki temu ma równiez znacznie mniejsze wymiary gabarytowe oraz mniej¬ szy ciezar, co stanowi wielkie jego zalety. iPrzedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy- 25 kladzie wykonania na rysunku przedstawiajacym wibrator w przekroju osiowym.Tlok 1 ma w poszczególnych odcinkach trzy rózne srednice. Najwieksza srednice ma on w odcinku srodkowym, scisle dopasowanym ido wnetrza cylin- 80 dra, sluzacym do oddzielania roboczych komór 2 i 3.Komora 2 ma wewnatrz tuleje rozrzadcza 4, której otwory 5 lacza ja na przemian z przewodem tlocz¬ nym 6, a otwory 7 z przewodem splywowym 8. Po¬ laczenia te prowadza poprzez wnetrza akumulatora 35 9 wysokiego cisnienia i akumulatora 10 nisMego cis¬ nienia, które to wnetrza akumulatorów sa stale polaczone z odpowiadajacymi im przewodami tlocz¬ nym badz splywowym. Odcinek tloka 1 o najmniej¬ szej srednicy znajduje sie w komorze 2, dzieki cze- 40 mu do komory tej zwrócona jest wieksza powierz¬ chnia robocza tloka 1 niz do komory 3, Komora 3 stanowi praktycznie jedna niepodzielna przestrzen wraz z wewnetrzna komora 11 akumulatora 9 po¬ niewaz powazna czesc sciany obwodowej cylindra 45 jest usunieta na calej dlugosci tej komory z pozo¬ stawieniem jedynie luzno ustawionych elementów 12. Równiez sciana 13, na której w braku cisnienia cieczy opiera sie membrana 14 akumulatora, zaopa¬ trzona jest w tyle otworów, ze nie stanowi prze- 50 szkody dla swobodnego przeplywu cieczy. W tym uksztaltowaniu dana przestrzen nalezy traktowac jako jedna komore 3, 11, siegajaca w kierunku pro¬ mieniowym od osi urzadzenia do membrany 14.Tuleja 4 rozrzadcza ma wieniec napedzajacy, 55 który stanowia skosne sciany otworów 5 zasilaja¬ cych komore oraz drugi wieniec 15 zlozony z naciec ksztaltu lopatek turbiny na jej zewnetrznej po¬ wierzchni. Do wienca 15 prowadzi ciecz robocza co najmniej jeden kanal 16 na przemian z komory 3, 60 albo z komory 2 zaleznie od polozenia tloka 1. Wlot kanalu 16 jest otwarty w krancowych polozeniach tloka 1, a zamkniety w .posrednich polozeniach tego tloka.Obudowa 17 wibratora moze raiiec rózne czolowe 65 zamkniecia w zaleznosci od zastosowania wibratora.72105 6 Na rysunku zaznaczono czolowe zemkniecie 18, któ¬ re zabezpiecza tlok przed nadmiernym przesuwem oraz fragment przeciwleglego zamkniecia 19, które w przypadku maszyny udarowej jest rozwiazane w znany sposób: ma zaczepy zerdzd iip.Doprowadzenie cieczy roboczej za posrednictwem nie uwidocznionego ma rysunku zaworu poprzez przewód 6 powoduje niezawodnie uruchomienie wi¬ bratora niezaleznie od tego w jakim polozeniu ele¬ mentów ruch wibratora zostal zatrzymany. Z chwila doprowadzenia cieczy pod cisnieniem natychmiast zostaja uruchomione Obroty tulei 4 dziejka temu, ze po zatrzymaniu cisnienie, które ewentualnie moglo panowac wówczas w komorze 2 spada natychmiast z róznych powodów. Miedzy innymi dlatego, ze otwory przelotowe 5 i 7 sa tak zblizone, aby przed zamknieciem wlotu juz zaczynalo sie otwieranie splywu i przeciwnie. Zaleznie od chwilowego polo¬ zenia katowego tuled rozrzadJczej 4 nastepuje pola¬ czenie komory 2 z przestrzenia akumulatora 9 badz z przestrzenia akumulatora 10. W pierwszym przy¬ padku nastepuje wzrost cisnienia w komorze 2 do cisnienia roboczego, co .powoduje przesuwanie tloka w lewo. W drugim przypadku cisnienie w komorze 2 spada do wartosci cisnienia na Splywie, wobec cze¬ go stale cisnienie w komorze 3 powoduje przesunie¬ cie tloka w prawo. PL PL