SE504102C2 - Hydraulisk momentimpulsmekanism avsedd för ett momentavgivande verktyg - Google Patents

Description

i 504 102 2 högtryckskammaren görs mindre brant. Detta eftergivliga organ är verksamt endast då tryckskillnaden mellan högtryckskammaren och drivorganets vätskekammare understiger en bestämd nivå.

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 l 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 och 4b visar tvärsnitt längs linjen IV-IV i Fig 1 och åskådliggör två skilda relativlägen hos impulsmekanismens element.

Fig 5 visar ett diagram som åskådliggör momentimpulsens karakteristik med och utan tillämpning av uppfinningen.

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. 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. 504 102 3 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 dessa kolvelement 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 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 504 102 4 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 for 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 tvà varandra motstående impulsmodereringskammare 45, 46. Dessa kammare 45, 46 bildas av en diametralt sig sträckande borrning som korsar cylinderborrningarna 18, 19 liksom den axiella borrningen 30. Var och en av kammarna 45, 46 begränsas av en ändförslutning 47 som är fastmonterad på den utgående axeln 16 genom en gängförbindning 48. Ändförslutningen 47 fungerar som ett monterings- och stödorgan för ett cirkulärt stålmembran 50 och är utformad med en grund delsfärisk stödyta 51. En hàllarring 52 är placerad innanför ändförslutningen 47 för att klämma den yttre kanten av membranet 50 till tätande anliggning mot ytan 51.

En central genomgående öppning 54 medger 504 102 5 vätskekommunikation mellan vätskekammaren 12 och den sida av membranet 50 som vätter mot ändförslutningen 47.

Membranet 50 har en nominell plan cirkulär form och är elastiskt deformerbar av tryckskillnaden mellan högtryckskammaren 23 och den omgivande vätskekammaren 12.

Då tryckskillnaden överstiger en viss nivå kommer membranet 50 till anliggning mot ytan 51, varigenom membranets 50 eftergivlighet begränsas.

Under drift får drivorganet 10 ett drivande moment frän motorn via axeltappen 11, och den utgående axeln 16 är kopplad till ett skruvförband för àtdragning medelst en mutterhylsa ansluten till fyrkantänden 17.

Under làgmomentfasen under vilken nedgägning av skruven eller muttern utförs förskjuts kamprofilerna 25, 26 från de lägen som visas i Fig 4a till lägen i vilka de börjar ingripa med rullarna 31, 32. Tätningspartierna 36 hos kolvarna 20, 21 börjar samverka med tätningspartierna 35, i cylinderborrningarna 18, 19. Till en början är det överförda momentet tillräckligt lågt för att inte generera någon riktig tryckökning i högtryckskammaren 23.

Tryckskillnaden mellan högtryckskammaren 23 och vätskekammaren 12 är således ännu inte tillräckligt hög för att åstadkomma en deformation av membranen 50.

Då skruvförbandet är nedgängat och förspänningsfasen inleds börjar kamprofilerna 25, 26 pressa kolvarna 20, 21 inåt, varigenom fluidumvolymen som innestängs i högtryckskammaren 23 och modereringskamrarna 45, 46 trycksätts. Som ett resultat från det ökade trycket i högtryckskammaren 23 och i modereringskamrarna 45, 46 ger membranen 51 efter utåt, varigenom de ger upphov till en ökad elasticitet hos den inneslutna vätskevolymen. Då emellertid trycket i 504 102 6 högtryckskammaren 23 når en viss nivå kommer membranen 50 till anliggning mot ytorna 51, varigenom en ytterligare deformation av membranen 50 förhindras. Vätskan bakom membranen 50 trycks ut i vätskekammaren 12 genom öppningarna 54.

Då kolvarna 20, 21 förskjuts ytterligare inåt av kamprofilerna 25, 26 förlorar tätningspartierna 36 sin tätande samverkan med tätningspartierna 35 i cylinderborrningarna 18, 19, vilket innebär at: vätska från högtryckskammaren 23 kan passera förbi dessa tätningspartier 35, 36 och att trycket i 23 snabbt faller till den utgående axeln 16 avbryts. högtryckskammaren . Momentöverföringen från drivorganet 10 I Fig 5 visas de överförda momentet M i relation till tiden t under en typisk momentimpuls.

Den streckade kurvan illustrerar momentimpuls- karakteristiken som åstadkoms av en tidigare känd impulsmekanism av den typ som beskrivs i ingressen till kravet 1. Kännetecknande särdrag hos denna tidigare kända impuls är en mycket abrupt och brant momenttillväxt under impulsens första del och ett högt toppmoment innan skruvförbandet börjar rotera. Båda dessa kännetecken gör det mycket svårt att åstadkomma en tillförlitlig signal från en momentgivare som monterats på den utgående axeln.

Processen är helt enkelt för snabb och abrubt för att kunna registreras på ett riktigt sätt av en elektronisk processtyrnings- och/eller övervakningsutrustning.

Som jämförelse visar den heldragna kurvan en impulskarakteristik av en mekanism som uppvisar uppfinningens särdrag. Såsom framgår av diagrammet sker momenttillväxten under de första 2,5 ms (millisekunderna) 504 102 7 ganska långsamt beroende på eftergivligheten hos membranen 50. Vid slutet av detta initialskede har membranen 50 nått sina fullt deformerade lägen och anligger mot ytorna 51 i ändförslutningarna 47. Detta innebär att eftergivligheten hos vätskevolymen som innestängts i högtryckskammaren 23 plötsligen minskar och att trycket i högtryckskammaren 23 liksom det överförda momentet ökar snabbare.

Beroende på den ökade volymen hos högtryckskammaren till följd av de ytterligare modereringskamrarna 45, 46 är emellertid momentökningen inte alls så brant som vid tidigare kända impulsmekanismer. Observera skillnaden i lutning mellan den heldragna kurvan och den streckade kurvan i Fig. 5. I det exempel som visas i Fig 5 nås toppmomentet under dubbelt så lång tid som under samma impulsfas hos den tidigare kända mekanismen.

Den ökade volymen hos högtryckskammaren reducerar också toppmomentets nivå men utsträcker impulsens varaktighet vilket innebär att samma mängd energi överförs.

Den långsammare momenttillväxten och det lägre toppmomentet hos den impuls som genereras av momentimpulsmekanismen enligt uppfinningen gör det möjligt att i praktiken använda en momentgivare och en processstyrnings- och/eller övervakningsutrustning.

Claims (4)

5Û4 102 Patentkrav.

1. Hydraulisk momentimpulsmekanism avsedd för ett momentavgivande verktyg, innefattande ett rotationsdrivet 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 två radiellt sig sträckande cylinderborrningar (18, 19) vilka kommunicerar kontinuerligt med en central högtryckskammare (23), samt två varandra motstående 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 modereringskammare (45, 46) vilken kommunicerar kontinuerligt med nämnda högtryckskammare (23)för tillförande av volym till nämnda högtryckskammare (23), att nämnda modereringskammare (45, 46) uppvisar ett tryckberoende eftergivligt organ (50) genom vilket elasticiteten hos tryckfluidumvolymen i nämnda högtryckskammare (23) ökas då tryckskillnaden mellan nämnda högtryckskammare (23) och nämnda vätskekammare (l2)i drivorganet understiger en bestämd nivå.

2. Impulsmekanism enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda eftergivliga organ (50) innefattar ett eller flera membran (50) som bildar del av nämnda modereringskammare (45, 46), varvid vart och ett av nämnda membran (50) är uppstötta av en inspänningskropp (47) vilken innefattar ett anliggningsorgan (51) för begränsande av nämnda membrans (50) elastiska deformation.

3. Impulsmekanism enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda modereringskammare (45, 46) innefattar två diametralt motsatta kammare (45, 504 102 9 46) bildade av en tvärgàende borrning som sträcker sig genom den utgående axeln (16) vinkelrätt mot nämnda cylinderborrningar (18, 19) och korsande nämnda högtryckskammare (23), varvid nämnda inspänningskropp (47) utgörs av två ändförslutningar (47) inneslutande nämnda kammare (45, 46) bildade av nämnda tvärgående borrning.

4. Impulsmekanism enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda ändforslutningar (47) innesluter nämnda membran.