RU2060148C1

RU2060148C1 - Hydraulic impact wrench

Info

Publication number: RU2060148C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Киек; Евгения Петровна Колоярцева; Георгий Гаврилович Балло; Вадим Викторович Гайдуков; Сергей Залманович Левтов
Original assignee: Владимир Александрович Киек; Евгения Петровна Колоярцева; Георгий Гаврилович Балло; Вадим Викторович Гайдуков; Сергей Залманович Левтов
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: impact wrench has check valve and cut-off device disposed in hydraulic cylinder. The check valve is spring-loaded along axis and is designed for periodical communication of piston and rod cavities. The cut-off device is connected with rod by means of traction and is designed for periodical interaction with hole of channel for outletting the working environment. If the force created by pressure of working environment in the cavity is equal to resistance from the side of mechanism for one-sided transmission of torque the rod begins to move out resulting in nut tightening. EFFECT: enhanced quality of assembly and disassembly of threaded connections in systems for controlling mechanized hydraulic tool. 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам управления механизированным гидравлическим инструментом, предназначенным для сборки и разборки резьбовых соединений. Кроме того, изобретение может быть использовано в различных механизмах возвратно-поступательного или колебательного действия с несиловым возвратом, например в лебедках, ножницах, прессах и других устройствах. Изобретение целесообразно использовать в гидросистемах высокого и сверхвысокого давления (выше 50 МПа). The invention relates to control systems for mechanized hydraulic tools for assembling and disassembling threaded joints. In addition, the invention can be used in various mechanisms of reciprocating or oscillatory action with non-force return, for example in winches, scissors, presses and other devices. The invention is advisable to use in hydraulic systems of high and ultrahigh pressure (above 50 MPa).

Известны гайковерты ведущих зарубежных фирм (см. каталоги фирм ЕNERPAC (США), САRL WALTER (Германия), НYTORC (Канада), alkitronic Германия) и другие), или, например, гайковерт [1] Во всех этих гайковертах отсутствует встроенная система управления работой гайковерта. В них переключение с рабочего на обратный ход производится вручную изменением положения клапанов на насосной станции. Такие схемы требуют специального устройства насоса, постоянного контроля при затяжке и ручного управления. Known wrenches of leading foreign companies (see catalogs of firms ENERPAC (USA), CARL WALTER (Germany), NYTORC (Canada), alkitronic Germany) and others), or, for example, a wrench [1] All these wrenches do not have an integrated work management system wrench. In them, switching from working to reverse is done manually by changing the position of the valves at the pump station. Such schemes require a special pump device, constant monitoring during tightening and manual control.

Известен гайковерт [2] включающий корпус, размещенный в корпусе гидроцилиндр, поршневая полость которого имеет канал для подвода рабочей жидкости, а также возвратную пружину и устройство для односторонней передачи крутящего момента, соединенное со штоком гидроцилиндра. Благодаря наличию пружинного возврата для питания насоса может быть использован практически любой насос, в том числе и простейшие ручные насосы. Known wrench [2] comprising a housing located in the housing of the hydraulic cylinder, the piston cavity of which has a channel for supplying the working fluid, as well as a return spring and a device for unilateral transmission of torque connected to the rod of the hydraulic cylinder. Thanks to the spring return, almost any pump can be used to power the pump, including the simplest hand pumps.

Однако при затягивании резьбы переключение гайковерта с рабочего на обратный ход и совершение следующего цикла производятся вручную. Данное решение является наиболее близким к предлагаемому и принято в качестве прототипа. However, when tightening the thread, the wrench is switched from working to reverse and the next cycle is performed manually. This solution is the closest to the proposed and adopted as a prototype.

Целью изобретения является оснащение гидравлического гайковерта встроенной системой автоматического обеспечения непрерывного возвратно-поступательного движения штока гидроцилиндра при работе. The aim of the invention is to equip a hydraulic wrench with an integrated system to automatically ensure continuous reciprocating movement of the hydraulic cylinder rod during operation.

Цель достигается тем, что в гидравлическом гайковерте, содержащем корпус, размещенный в нем гидроцилиндр, имеющий канал для подвода рабочей среды, соединенный со штоком гидроцилиндра механизм для односторонней передачи крутящего момента и связанную с последним сменную рабочую головку, канал для подвода рабочей среды размещен со стороны штоковой полости гидроцилиндра; в гидроцилиндре выполнен канал для отвода рабочей среды, размещенный со стороны поршневой полости; гайковерт снабжен подпружиненным по оси обратным клапаном, предназначенным для периодического сообщения поршневой и штоковой полостей, а также запорным устройством, связанным со штоком и предназначенным для периодического взаимодействия с отверстием канала для отвода рабочей среды. Обратный клапан и запорное устройство могут быть размещены как внутри конструкции гидроцилиндра, так и вне его. The goal is achieved in that in a hydraulic wrench containing a housing, a hydraulic cylinder placed therein, having a channel for supplying a working medium, a mechanism for unilateral transmission of torque connected to the hydraulic cylinder rod and a replaceable working head connected to the latter, the channel for supplying a working medium is placed on the side rod cavity of a hydraulic cylinder; in the hydraulic cylinder, a channel is made for the removal of the working medium, located on the side of the piston cavity; the wrench is equipped with an axially spring-loaded check valve designed for periodic communication of the piston and rod cavities, as well as a shut-off device connected to the rod and designed for periodic interaction with the channel opening to divert the working medium. The non-return valve and shut-off device can be placed both inside and outside the hydraulic cylinder structure.

При работе гайковерта между штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра поддерживается разность давлений, величина которой определяется рабочей площадью штоковой полости и сопротивлением движению штока гидроцилиндра на холостом ходу. Разность давлений поддерживается подпружиненным по оси обратным клапаном, который может быть выполнен регулируемым. When the wrench is operated between the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder, the pressure difference is maintained, the value of which is determined by the working area of the rod cavity and the resistance to idle movement of the hydraulic cylinder rod. The pressure difference is supported by an axial spring-loaded check valve, which can be made adjustable.

Когда запорное устройство перекрывает канал для отвода рабочей среды, открывается обратный клапан, рабочая жидкость поступает в поршневую полость и выталкивает шток. При этом выполняется рабочий ход гидроцилиндра. В крайнем положении шток воздействует на запорное устройство, которое при этом сообщает поршневую полость с каналом для отвода рабочей среды. Давление в поршневой полости падает, и под воздействием давления в штоковой полости, поддерживаемого обратным клапаном, шток возвращается в исходное положение. Здесь он воздействует на запорное устройство, которое перекрывает канал для отвода рабочей среды, и цикл повторяется. When the locking device closes the channel for the removal of the working medium, the check valve opens, the working fluid enters the piston cavity and pushes the rod. In this case, the working stroke of the hydraulic cylinder is performed. In the extreme position, the rod acts on the locking device, which at the same time communicates the piston cavity with a channel for discharging the working medium. The pressure in the piston cavity drops, and under the influence of pressure in the rod cavity supported by a non-return valve, the rod returns to its original position. Here he acts on the locking device, which closes the channel for the removal of the working medium, and the cycle repeats.

Непрерывный процесс возвратно-поступательного движения штока продолжается до тех пор, пока резьба не будет затянута с требуемым усилием, после чего сбрасывается давление в канале для подвода рабочей среды и гайковерт переносится в другую позицию. The continuous process of the reciprocating movement of the rod continues until the thread is tightened with the required force, after which the pressure in the channel for supplying the working medium is relieved and the wrench is transferred to another position.

На фиг. 1 изображен гидравлический гайковерт с гидроцилиндром, шарнирно связанным с корпусом, оснащенный встроенной системой автоматического управления возвратно-поступательным движением штока гидроцилиндра с нерегулируемым рабочим усилием; на фиг. 2 изображен гайковерт с гидроцилиндром, корпус которого совмещен с корпусом гайковерта, с системой управления и с регулируемым рабочим усилием. In FIG. 1 shows a hydraulic wrench with a hydraulic cylinder pivotally connected to the housing, equipped with a built-in automatic control system for the reciprocating movement of the hydraulic cylinder rod with an unregulated working force; in FIG. 2 shows a wrench with a hydraulic cylinder, the housing of which is combined with the housing of the wrench, with a control system and with an adjustable working force.

Гидравлический гайковерт (вариант I, фиг. 1) включает корпус 1, механизм 2 односторонней подачи крутящего момента, гидроцилиндр, корпус 3 которого шарнирно связан с корпусом 1 гайковерта, а шток 4 шарнирно связан с механизмом односторонней передачи крутящего момента 2. Штоковая полость 5 гидроцилиндра напрямую сообщается с источником давления (с насосом). Поршневая полость 6 сообщается с источником давления или со штоковой полостью 5 через обратный клапан 7, поджатый пружиной 8, обеспечивающей некоторый перепад давлений между полостями 5 и 6. Полость 6 сообщается со сливом каналом 9 для отвода рабочей среды. В конструкции имеется запорное устройство 10, взаимодействующее со штоком 4 в крайних положениях. Запорное устройство 10 оснащено тягой 11 и пружиной 12. Hydraulic wrench (option I, Fig. 1) includes a housing 1, a mechanism for one-sided supply of torque, a hydraulic cylinder, the housing 3 of which is pivotally connected to the housing 1 of the wrench, and the stem 4 is pivotally connected to the mechanism of one-way transmission of torque 2. The rod cavity 5 of the hydraulic cylinder communicates directly with the pressure source (with pump). The piston cavity 6 communicates with the pressure source or with the rod cavity 5 through a non-return valve 7, preloaded by a spring 8, which provides a certain pressure difference between the cavities 5 and 6. The cavity 6 communicates with a drain channel 9 for draining the working medium. The design has a locking device 10 that interacts with the rod 4 in extreme positions. The locking device 10 is equipped with a rod 11 and a spring 12.

Гайковерт работает следующим образом. Гайковерт устанавливается посредством сменной рабочей головки (на чертеже не показана) на предварительно навинченную гайку. В исходном положении, например, шток 4 утоплен в корпусе 3 гидроцилиндра, канал 9 перекрыт запорным устройством 10. The wrench works as follows. The wrench is installed by means of a replaceable working head (not shown in the drawing) on a pre-screwed nut. In the initial position, for example, the rod 4 is recessed in the housing 3 of the hydraulic cylinder, the channel 9 is blocked by a locking device 10.

От насоса в штоковую полость 5 подается рабочая жидкость. Здесь давление повышается до величины, которую способен удержать клапан 7, поджатый пружиной 8. Поскольку движение в направлении возникающей силы невозможно, давление в полости 5 продолжает расти и при достижении выше упомянутой величины клапан 7 открывается, пропуская рабочую жидкость в поршневую полость 6. В полости 6 начинает расти давление и создаваться усилие на выталкивание штока 4. Когда это усилие сравняется с сопротивлением со стороны механизма односторонней передачи крутящего момента 2, шток начинает выдвигаться и при этом происходит затягивание гайки. В крайнем выдвинутом положении шток через пружину 12 и тягу 11 воздействует на запорное устройство 10, открывая канал 9 и сообщая тем самым полость 6 со сливом. При этом давление в полости 6 падает и под действием усилия, создаваемого давлением жидкости в полости 5, шток 4 ускоренно возвращается в исходное положение. При этом шток 4 воздействует на запорное устройство 10, которое, перекрывая канал 9, отделяет полость 6 от слива и начинается следующий цикл. From the pump in the rod cavity 5 is fed a working fluid. Here, the pressure rises to the value that the valve 7 can hold, pressed by the spring 8. Since movement in the direction of the arising force is impossible, the pressure in the cavity 5 continues to increase and when the above-mentioned value is reached, the valve 7 opens, passing the working fluid into the piston cavity 6. In the cavity 6, pressure begins to increase and a force is created to push rod 4. When this force is equal to the resistance from the side of the mechanism of unilateral transmission of torque 2, the rod begins to extend and in this case dit tightening nuts. In the extreme extended position, the rod through the spring 12 and the rod 11 acts on the locking device 10, opening the channel 9 and thereby communicating the cavity 6 with a drain. In this case, the pressure in the cavity 6 drops and under the action of the force created by the pressure of the liquid in the cavity 5, the rod 4 accelerates back to its original position. When this rod 4 acts on the locking device 10, which, blocking the channel 9, separates the cavity 6 from the drain and the next cycle begins.

Гидравлический гайковерт (фиг. 2) включает корпус 1, механизм односторонней передачи крутящего момента, состоящий из рычага 2, храпового колеса 3, многозубой собачки 4, упора 5, рычагов 6 и пружины 7, а также включает гидроцилиндр, корпус которого совмещен с корпусом 1 гайковерта. Гидроцилиндр имеет шток 8, образующий с корпусом 1 две рабочие полости: поршневую 9 и штоковую 10. Полость 10 может напрямую сообщаться с источником давления (с насосом), а полость 9 через обратный клапан 11, поджатый пружиной 12. Поджатие пружины регулируется вращением маховика 13. Полость 9 сообщается со сливом посредством канала 14. Гидроцилиндр оснащен запорным устройством 15, обеспечивающим периодическое перекрытие канала 14. Запорное устройство 15 взаимодействует со штоком 8 в крайних положениях, для чего оснащено тягой 16 и пружиной (на чертеже не показана). Шток 8 связан с рычагом 6 шарнирной тягой 17. A hydraulic wrench (Fig. 2) includes a housing 1, a one-way torque transmission mechanism consisting of a lever 2, a ratchet wheel 3, a multi-tooth dog 4, a stop 5, levers 6 and a spring 7, and also includes a hydraulic cylinder, the housing of which is combined with the housing 1 wrench. The hydraulic cylinder has a rod 8, forming two working cavities with the body 1: piston 9 and rod 10. The cavity 10 can directly communicate with the pressure source (with the pump), and the cavity 9 through the check valve 11, preloaded by the spring 12. The spring compression is regulated by the rotation of the flywheel 13 The cavity 9 communicates with the discharge through the channel 14. The hydraulic cylinder is equipped with a locking device 15, which provides periodic overlapping of the channel 14. The locking device 15 interacts with the rod 8 in extreme positions, for which it is equipped with a rod 16 and a spring (in the drawing shown). The rod 8 is connected to the lever 6 by an articulated rod 17.

Гайковерт по второму варианту работает следующим образом. The wrench according to the second option works as follows.

Вращением маховика 13 гайковерт настраивают на требуемый момент затяжки. Контроль при настройке осуществляется по рискам на штоке маховика 13 или по манометру на насосе (на чертеже не показаны). В исходном положении поршневая полость 9 имеет минимальный объем, а штоковая полость 10 максимальный (шток 8 в крайнем правом положении, как изображено на фиг. 2). При этом канал 14 перекрыт запорным устройством 15. От насоса рабочая жидкость поступает в штоковую полость 10, где происходит повышение давления до величины, на которую настроен клапан 11. Поскольку движение в направлении возникающей при этом силы невозможно, давление в полости 10 продолжает расти, клапан 11 открывается и пропускает жидкость в полость 9. Здесь создается усилие на выдвижение штока 8, и, как только это усилие превысит силы сопротивления, шток 8 начнет выдвигаться. При этом усилие от гидроцилиндра через шарнирную тягу 17, рычаг 6, взаимодействующий с рычагом 2 и собачкой 4 посредством упора 5, производит обжатие храпового колеса 3 и его поворот на некоторый угол. При этом происходит затяжка гайки. By rotating the flywheel 13, the wrench is adjusted to the required tightening torque. Control during adjustment is carried out according to the risks on the flywheel rod 13 or on the pressure gauge on the pump (not shown in the drawing). In the initial position, the piston cavity 9 has a minimum volume, and the rod cavity 10 is maximum (rod 8 in the far right position, as shown in Fig. 2). In this case, the channel 14 is closed by the locking device 15. From the pump, the working fluid enters the rod cavity 10, where the pressure rises to the value that the valve 11 is set to. Since movement in the direction of the force arising from this is impossible, the pressure in the cavity 10 continues to increase, the valve 11 opens and passes the fluid into the cavity 9. Here, a force is created to extend the rod 8, and, as soon as this force exceeds the resistance forces, the rod 8 will begin to extend. In this case, the force from the hydraulic cylinder through the articulated rod 17, the lever 6, interacting with the lever 2 and the dog 4 by means of the stop 5, compresses the ratchet wheel 3 and rotates it by a certain angle. In this case, the nut is tightened.

В крайнем выдвинутом положении шток 8 взаимодействует с запорным устройством 15 посредством тяги 16. При этом открывается канал 14, полость 9 сообщается со сливом и под действием усилия, создаваемого сжатой жидкостью в полости 10, шток 8 быстро возвращается в исходное положение. При этом запорное устройство 15 перекрывает канал 14 и вышеописанный цикл повторяется. При обратном движении штока 8 собачка 4 скользит по зубьям храпового колеса 3, не передавая крутящего момента. In the extreme extended position, the rod 8 interacts with the locking device 15 by means of a rod 16. This opens the channel 14, the cavity 9 communicates with the drain and, under the action of the pressure generated by the compressed fluid in the cavity 10, the rod 8 quickly returns to its original position. In this case, the locking device 15 blocks the channel 14 and the above cycle is repeated. With the reverse movement of the rod 8, the dog 4 slides along the teeth of the ratchet wheel 3 without transmitting torque.

Гайковерт по второму варианту отличается большой безопасностью, но при этом имеет большие габариты и более сложную конструкцию по сравнению с гайковертом по первому варианту. По своим техническим возможностям варианты равноценны и при работе следует руководствоваться конкретными условиями использования. The wrench in the second embodiment is very safe, but it has a large size and a more complex structure compared to the wrench in the first embodiment. The options are equivalent in their technical capabilities and should be guided by specific conditions of use.

Предложенный гидравлический гайковерт имеет следующие технико-экономические преимущества. Гайковерт удобен в эксплуатации, так как может работать от любого насоса (ручного, электрического, пневматического), обеспечивающего требуемое давление рабочей среды. Гайковерт обеспечивает автоматическое заворачивание или отворачивание гаек, при этом заворачивание выполняется с требуемым моментом затяжки. Система автоматического управления проста в изготовлении, может быть размещена внутри гидроцилиндра, в связи с этим достаточно надежна. The proposed hydraulic wrench has the following technical and economic advantages. The wrench is convenient in operation, as it can operate from any pump (manual, electric, pneumatic) that provides the required pressure of the working medium. The nutrunner provides automatic tightening or loosening of the nuts, while tightening is performed with the required tightening torque. The automatic control system is easy to manufacture, can be placed inside the hydraulic cylinder, in this regard, it is quite reliable.

Claims

A hydraulic wrench containing a housing, a hydraulic cylinder installed therein, having a channel for supplying a working medium, a mechanism for unilateral transmission of torque connected to the hydraulic cylinder rod, and a replaceable working head associated with the latter, characterized in that the channel for supplying a working medium is located on the side of the rod cavity of the hydraulic cylinder, a channel for discharging the working medium located on the side of the piston cavity is made in the hydraulic cylinder, and the wrench is equipped with a spring-loaded axial spring located in the hydraulic cylinder along the axis an atomic valve designed for periodic communication of the piston and rod cavities, and a shut-off device connected to the rod and designed for periodic interaction with the channel opening for the removal of the working medium.