SE504101C2 - Hydraulisk momentimpulsmekanism - Google Patents

Description

504 101 2 omgivande vätskekammaren i drivorganet. Sådana permanenta läckageöppningar för att reducera cykeltiden och öka impulsfrekvensen förorsakar emellertid en oönskad reduktion av impulsenergin.

Grundtanken med uppfinningen är att åstadkomma en impulsmekanism av ovan angiven typ i vilken ett tryckberoende ventilorgan är anordnad att medge vätskekommunikation via en eller flera öppningar från högtryckskammaren till vätskekammaren i drivorganet så länge tryckskillnaden mellan dessa kammare befinner sig under en viss nivå, men att blockera en sådan kommunikation då tryckskillnaden överstiger denna nivå. Därigenom ökas impulsfrekvensen och vibrationerna minskas.

Denna princip är emellertid förut känd i sig själv och har tillämpats vid andra typer av impulsmekanismer såsom beskrivs i US 3,283,537 och US 4,683,961.

Huvudändamàlet med uppfinningen är istället att åstadkomma en impulsmekanism av just den typ som beskrivs i patentkravets l ingress och i vilken den utgående axeln innefattar åtminstone en ventilkammare som kommunicerar kontinuerligt med högtryckskammaren, radiella öppningar som sammanbinder högtryckskammaren inuti den utgående axeln med den omgivande vätskekammaren i drivorganet, samt tryckberoende ventilorgan som är anordnade att styra vätskekommunikationen genom de radiella öppningarna mellan högtryckskammaren och drivorganets vätskekammare så att de radiella öppningarna blockeras då tryckskillnaden mellan högtryckskammaren och vätskekammaren överstiger en viss nivå.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en impulsmekanism som har två ventilkammare vilka bildas av en 504 101 3 tvärgående borrning som sträcker sig genom den utgående axeln vinkelrätt mot cylinderborrningarna och korsande högtryckskammaren och vilka definieras av två ändförslutningar som bildar stödorgan för ventilorganen och innefattar radiella öppningar.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinningen framgår av den följande beskrivningen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj med hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning: Fig 1 visar ett längsgående snitt genom en impulsmekanism enligt uppfinningen.

Fig 2 visar i större skala en delvy av impulsmekanismen i Fig 1.

Fig 3 visar en ändvy av ett kolvelement.

Fig 4a, b och c visar tvärsnitt längs linjen IV-IV i Fig 1 och åskådliggör tre skilda relativlägen hos impulsmekanismen.

Fig 5a, b, c visar i större skala delvyer av ventilorganen enligt uppfinningen och åskådliggör ventilorganen i alternativa lägen.

Impulsmekanismen som visas i ritningsfigurerna är speciellt avsedd för skruvförbandsdragande verktyg och innefattar ett drivorgan 10 som är rotationsdrivet av en motor (icke visad) via en bakre axeltapp ll. 504 1o1 4 Drivorganet 10 är utformat med en koncentrisk vätskekammare 12 som vid sin främre ände är sluten av en gängad ringformig ändvägg 13. Den senare är försedd med en vätskepåfyllningsplugg 14.

En utgående axel 16 sträcker sig in i vätskekammaren 12 och är utformad med en fyrkantände 17 för anslutning till en mutterhylsa av standardtyp. Den utgående axeln 16 är försedd med två radiellt riktade cylinderborrningar 18, 19 vilka sträcker sig koaxiellt relativt varandra. Inuti var och en av dessa cylinderborrningar 18, 19 finns rörligt styrt ett kolvelement 20, 21. Mellan kolvelementen 20, 21 är anordnat en central högtryckskammare 23.

Drivorganet 10 är försett med kamorgan för àstadkommande av en styrd radiell reciprokerande rörelse av kolvelementen 20, 21 vid relativ rotation mellan drivorganet 10 och den utgående axeln 16. Kamorganen innefattar en kamyta 24 med två 180 grader åtskilda kamprofiler 25, 26 på vätskekammarens 12 inre cylindriska vägg, samt en central kamspindel 28. Den senare är förbunden med drivorganet 10 genom en klokoppling 29 och sträcker sig in i en koaxiell borrning 30 i den utgående axeln 16. Vid relativ rotation mellan drivorganet 10 och den utgående axeln 16 kommer kamprofilerna 25, 26 på vätskekammarens vägg att samtidigt verka på de båda kolvelementen 20, 21 inåt, i riktning mot varandra. Med en 90 fasförskjutning i relation till kamprofilerna 25, 26 verkar kamspindeln 28 på kolvelementen 20, 21 för att förskjuta dessa utåt till lägen i vilka de återigen kan aktiveras av kamprofilerna 25, 26.

Som framgår av Figs. 1, 2 och 3 innefattar varje kolvelement 20, 21 en cylindrisk koppformig kropp och en rulle 31 resp 32, vars ändamål är att reducera friktionsmotståndet mellan kolvelementet och kamprofilerna 504 101 25, 26.

Cylinderborrningarna 18, 19 är försedda med längsgående spår 33, 34 som sträcker sig från borrningarnas 18, 19 yttre ändar men som inte når borrningarnas 18, 19 inre ändar. Ett cirkulärt cylindriskt tätningsparti 35 är lämnat för tätande samverkan med ett cirkulärt tätningsparti 36 på kolvelementet 20, 21. Tätningspartiet 36 är placerat mellan yttre flata partier 37 och inre flata partier 38, varigenom bildas shuntkanaler förbi tätningspartiet 35 då tätningspartiet 36 på kolvelementet 20, 21 inte samverkar med tätningspartiet 35. Se Fig 2.

För att låsa kolvelementen 20, 21 mot rotation och för att tillförsäkra att de flata partierna 37, 38 alltid sammanfaller med spåren 33, 34 är var och en av rullarna 32 utformade med en axiell förlängning 40 som delvis ingår i och är styrd i ett av spåren 34.

För att undvika att två momentimpulser genereras under varje relativt rotationsvarv mellan drivorganet 10 och den utgående axeln 16 är kamspindeln 28 utformad med ett platt parti 42 som är anordnat att öppna en förbindelse mellan högtryckskammaren 23 och vätskekammaren 12 genom samverkan med en radiell öppning 43 i den utgående axeln 16 en gång varje relativt varv. Se Fig 1.

Den utgående axeln 16 är vidare försedd med två varandra motstàende ventilkammare 45, 46. Dessa ventilkammare 45, 46 bildas av en diametralt sig sträckande borrning som korsar cylinderborrningarna 18, 19 liksom den axiella borrningen 30. Var och en av ventilkammarna 45, 46 begränsas av en ändförslutning 47 som är fastmonterad på den utgående axeln 16 genom en gängförbindning 48. Ändförslutningen 47 innefattar ett antal öppningar 50 för vätskekommunikation 504 101 6 mellan högtryckskammaren 23 och vätskekammaren 12.

Var och en av ändförslutningarna 47 uppvisar ett säte 49 och tjänar som monteringsorgan för ett brickventilelement 51 av Belleville-fjädertyp. Den tjänar också som hàllarorgan för en stödring 52. Den senare är utformad med axiella tänder 53 genom vilka ventilelementet 51 hålls i läge i oaktiverat tillstånd. Varje ventilelement 51 är förformat till konisk form i vilken det intar ett öppet läge skilt från sätet, men är elastiskt deformerbart till ett stängt läge mot sätet då tryckskillnaden mellan högtryckskammaren 23 och den omgivande vätskekammaren 12 överstiger en viss nivå. Se Figs 4a, b, c och 5a, b, c.

I drift är den utgående axeln 16 ansluten till ett skruvförband för åtdragning via en mutterhylsa uppburen på fyrkantänden 17, och drivorganet 10 roteras av motorn via axeltappen 11.

Under nedgängningsfasen av skruv- eller mutteràtdragningförloppet är momentmotståndet från skruvförbandet mycket lågt. Detta innebär att kamprofilerna 25, 26 inte är i stånd att röra kolvelementen 20, 21 mot vätsketrycket i högtryckskammaren 23 och att den utgående axeln 16 roterar tillsammans med drivorganet 10. I detta läge har tätningspartierna 36 på kolvelementen 20, 21 just nått fram till tätningspartierna 35 i cylinderborrningarna 18, 19, varigenom högtryckskammaren 23 tillsluts.

Då skruvförbandet gängats ned och förspänningsfasen inleds pressar kamprofilerna 25, 26 kolvelementen 20, 21 kraftfullt mot varandra. Detta resulterar i en minskad volym av högtryckskammaren 23 och ett vätskeutsläpp förbi ventilelementen 51. Till följd av flödesstrypningen förbi ventielementen 51 stiger vätsketrycket inne i 504 101 7 högtryckskammaren 23 snabbt. Detta innebär att tryckskillnaden mellan högtryckskammaren 23 och vätskekammaren 12 snabbt når den nivå där ventilelementen 51 deformerats till sina stängda lägen i vilka de blockerar vätskekommunikationen genom öppningarna 50. Se Figs. 4b, 5b. Därefter stiger trycket i högtryckskammaren 23 till toppnivá för att generera en momentimpuls i den utgående axeln 16.

Då all rörelseenergi hos drivorganet 10 har omformats till vätsketryck och vidare till en momentimpuls i den utgående axeln 16 sjunker trycket i högtryckskammaren 23 under den nivå då ventilelementen 51 hålls i sina stängda lägen. Det moment som avges av motorn fortsätter att rotera drivorganet 10 relativt den utgående axeln 16, och eftersom ventilelementen 51 åter har öppnat vätskekommunikationen genom öppningarna 50 sjunker trycket i högtryckskammaren 23 snabbt och vid ett tidigt skede. Kamprofilerna 25, 26 kan nu passera centrum av kolvelementen 20, 21 utan något motstånd från det vätsketryck som verkar på kolvelementen 20, 21. Se Figs. 4c och 5c. Efter ytterligare en kort rotationsrörelse hos drivorganet 10 har tätningspartierna 36 hos kolvelementen 20, 25 passerat tätningspartierna 35 i cylinderborrningarna 18, 19 och den tätande samverkan däremellan har upphört. Detta innebär att drivorganet 10 är fritt att påbörja accelerationen inför nästa impuls utan någon försening beroende på kvarstående vätsketryck i högtryckskammaren 23. Detta innebär kortare impulsgenererande cykler och en högre impulsfrekvens.

Under drivorganets 10 accelerationsfas trycks kolvelementen 20, 21 utåt av kamspindeln 28, varvid hydraulvätska sugs in i högtryckskammaren 23 genom öppningarna 50 förbi ventilelementen 51. Ventilelementen 51 hålls i läge av stödringarna 52. 504 1031 8 När tätningspartierna 35 och 36 befinner sig vid sidan av varandra återfylls högtryckskammaren 23 också genom spåren 33, 34 i cylinderborrningarna 18, 19 och de flata partierna 37, 38 på kolvelementen 20, 21.

I det ovan beskrivna exemplet består de tryckberoende ventilelementen 51 av ringformiga fjäderbrickor av en något konisk nominell form. Alternativt kan ventilelementen 51 innefatta två koniska brickfjädrar omgivande en plan platta, eller kan ventilelementen 51 innefatta enkla eller dubbla plana plattor enbart. Utföringsformer av uppfinningen är sålunda inte begränsade till det beskrivna exemplet utan kan varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (4)

504 101 Patentkrav.

1. Hydraulisk momentimpulsmekanism, innefattande ett roterbart drivet drivorgan (10) försett med en koncentrisk vätskekammare (12) liksom radiellt verkande kamorgan (25, 26, 28), en utgående axel (16) sträckande sig genom nämnda vätskekammare (12) i drivorganet och uppvisande tvâ radiellt sig sträckande cylinderborrningar (18, 19) vilka kommunicerar kontinuerligt med varandra via en central högtryckskammare (23), samt två varandra motstáende kolvelement (20, 21) vilka är reciprokerbara i nämnda cylinderborrningar (18, 19) medelst nämnda kamorgan (25, 26, 28), k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda utgående axel (16) uppvisar åtminstone en ventilkammare (45, 46) som kommunicerar kontinuerligt med nämnda högtryckskammare (23), varvid nämnda ventilkammare (45, 46) innefattar en eller flera radiella vätskekommunikationsöppningar (50) för anslutning av nämnda högtryckskammare (23) till nämnda vätskekammare (12) i drivorganet (10), samt tryckberoende ventilorgan (51) anordnade att blockera nämnda en eller flera vätskekommunikationsöppningar (50) då tryckskillnaden mellan nämnda högtryckskammare (23) och nämnda vätskekammare (12) i drivorganet (10) överstiger en bestämd nivå.

2. Impulsmekanism enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda ventilkammare (45, 46) är två till antalet och bildas av en tvärgàende borrning som sträcker sig genom nämnda utgående axel (16) vinkelrätt mot cylinderborrningarna (18, 19) och genomkorsande nämnda högtryckskammare (23), nämnda ventilkammare (45, 46) definieras av två ändförslutningar (47) uppvisande nämnda vätskekommunikationsöppningar (50) och uppbärande nämnda ventilorgan (51). 504 101 10

3. Impulsmekanism enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda ventilorgan (51) innefattar en eller flera bladfjäderelement.

4. Impulsmekanism enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda ventilelement (51) innefattar en eller flera brickfjädrar av Belleville-typ.