NO843072L - Hydraulisk slagverk - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et hydraulisk slagverk, omfat-tende et hus, en i huset frem og tilbakegående sylinder, et i sylinderen frem og tilbakegående slagstempel innrettet til å slå mot et anslagselement forbundet med et arbeid som skal utføres, eksempelvis en meisel eller et fjellbor, et kammer med et konstant trykk mellom huset og sylinderen for fremdrift i sylinderen i huset, et første kammer for å presse slagstemplet bakover i sylinderen, et andre kammer som periodisk settes under trykk og utluftes, mellom slagstemplet og sylinderen for å presse stemplet fremover i sylinderen, og ventilanordninger for å styre tilførselen og utluftningen av det andre kammer på grunnlag av sylinderens aksiale stilling i huset.

Et slagverktøy av denne type er beskrevet i US 3 060 394 og har et anslagselement som strekker seg inn i et periodisk trykksatt kammer. Den bakre ende av en bore-streng danner anslagselementet. Det periodiske fluidtrykk resulterer således i en periodisk kraft mot borestrengen og den fremadrettede kraft mot borestrengen vil bli unødvendig høy. Dette er en stor ulempe da det øker den kraft som må tilføres til verktøyets hus. Denne tilførte kraft til huset må balansere summen av den kraft som påvirkes mot det arbeid som skal utføres, eksempelvis steinsetting som skal brytes, og de indre reaksjonskrefter for drift av slagstemplet. Den tilførte kraft er vanligvis den dimensjonerende faktor og dette gjelder især for håndslagverktøy.

Det slagverktøy som beskrives i US 3 060 394 har ingen ti lbakemating fra stemplet til ventilen, dvs. til sylinderen som også danner en ventil. Således foreligger en risiko for at slagstemplet og sylinderen kommer i utakt med hverandre, især dersom slagstemplet mottar en stor retur-energi når det treffer anslaget, noe som av og til oppstår.

Det er et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et med trykkfluid drevet, vibrasjonsdempet slag-verktøy hvor forholdet mellom slagkraften og den nødvendig tilførte kraft er stor. Det er også et mål å frembringe et slagverktøy av denne type hvor slagstemplet og sylinderen ikke kommer i utakt med hverandre.

Oppfinnelsen beskrives i henhold til tegningen hvor fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom et slagverktøy ifølge oppfinnelsen, fig. 2 og 3 viser tverrsnitt langs 2-2 og 3-3 gjennom sylinderen på fig. 1 og fig. 4-8 viser lengdesnitt tilsvarende fig. 1, men med de bevegelige elementer i andre stillinger.

Slagverktøyet vist på tegningen er et hydraulisk håndspett. Det omfatter et hus 11 med håndtak 12, 13. Et heksagonalt skaft 14 på et arbeidsredskap i form av en meisel er innsatt i den fremre ende av huset 11 og holdes der av egnede, kjente og ikke viste anordninger. En ikke vist krage på meiselen ligger an mot huset 11 på kjent måte slik at en tilført kraft kan overføres fra huset til meiselen og slik at meiselen vil ha en definert aksial stilling i huset. Huset 11 danner en sylinder 15 for et slagstempel 16 som er innrettet til å slå mot skaftets 14 endeflate 17. Således danner meiselens skaft 14 en ambolt for slagstemplet 16. Et ringformet trykkammer 20 er utformet mellom huset 11 og sylinderen 15. De glidende flaters diameter foran kamret 20 er større enn diameteren for de glidende flater bak kamret 20 og trykket i kamret 20 virker således mot ringflaten 21 på sylinderen 20 for å presse sylinderen 20 fremover og en tilsvarende reaksjonskraft påføres ringflaten 22 på huset 11 for å presse huset bakover. To ringformede utsparinger 23 , 24 i sylinderen 15 og huset 11 danner et inntakskammer 25 og en utsparing 26 i huset 1 1 danner et uttakskammer 27. En nitrogenstyrt diafragmaakkumulator 30 er konstant tilkoblet inntakskamret 25 via en passasje 29. En tilførselsventil 31 er vist skjematisk. Den har en arm 32 for aktivering. Armen 32 er som sådan montert på håndtakene 12, 13 og ventilen 31 er festet til huset 11.

En tilførselsledning 33 fra en pumpe 37 har en ledning 34 til kamret 20 og en ledning 35 til ventilen 31. En passasje 28 forbinder tilførselskamret 25 med ventilen 31. Uttakskamret 27 er konstant tilkoblet en tank 38 via en returledning 36. Ventilen 31 er på fig. 1 vist i av-stillin-gen hvor den kobler tilførselskamret 25 til returledningen. I av-stiIlingen slipper ventilen 31 olje direkte fra tilfør- selsledningen 33, 35 til returledningen 36 for å gi kjøling til pumpen 37. Mellom slagstemplet 16 og sylinderen 15 foreligger et ringkammer 40 for å presse slagstemplet 16 bakover av det trykk som virker mot en ringflate 41 på slagstemplet. Dette kammer 40 er konstant tilkoblet tilfør-selskarnret 25 ved hjelp av tre boringer 49 gjennom sylinderen 15. Et annet kammer 42 er utformet rundt et hode 43 på slagstemplet 16 for å presse slagstemplet 16 ned mot den kraft som påføres fra trykket i kamret 40. Et bakre sylind-risk parti 39 av kamret 42 danner en sylinder for stempel-hodet 23.

En ringformet utsparing 44 i sylinderen 15 har tre bakover vendende forlengelser i form av tre flater 45,46,47. Utsparingen 44 og forlengelsene 45,46,47 danner et ventilkammer 48. Utsparingenes 44,24 kanter 51,52 danner sammen en inntaksventi1 for kamret 42. Tre boringer 50 danner kommunikasjon mellom ventilkamret 48 og kamret 42. De tre flaters .45-47 kanter 53 og utsparingens 26 kant 54 danner sammen en uttaksventil for kamret 42. Avstanden mellom kantene 52,54 er lik avstanden mellom kantene 51,53. En avtrekkerpassasje 55 fører fra et frest spor 56 mellom de to flater 45 , 46 til enden av kamret 42. Kamrene 58,59 foran og bak sylinderen 15 er utluftet til atmosfæren.

I det etterfølgende beskrives slagverktøyets virkemåte.

Når pumpen 38 er i drift og ventilen 31 befinner seg i sin av-stilling som er vist på fig. 1, befinner sylinderen 15 seg i sin fremste stilling på grunn av trykket i kamret 20. Når ventilen forskyves til sin driftsstilling som er vist på fig. 4-8, vil inntakskamret 25 og kamret 40 være konstant trykksatt. Ventilkamret 44 er trykksatt fra inntakskamret 25 og således er også kamret 42 trykksatt slik at sylinderen 15 starter bevegelse bakover. Slagstemplet 16 holdes presset mot meiselen 14. Når sylinderen 15 når den stilling som er vist på fig. 4, vil kantene 51,52 lukke inntaket fra inntakskamret 25 til kamret 42 og kantene 53,54 vil åpne uttaket fra kamret 42 til uttakskamret 27. Nar kamret 42 på denne måte er trykksatt vil trykkraften på ringflaten 41 på slagstemplet akselerere slagstemplet 16 bakover slik det er vist på fig. 5 og trykkraften på ringflaten 21 på sylinderen 15 avbremser sylinderen 15. Sylinderen 15 beveges imidlertid bakover på grunn av sitt treg-hetsmoment og vil snu og starte fremadgående bevegelse når den befinner seg omtrent i den stilling som er vist på fig. 6. Slagstemplets 16 hode 43 vil beveges inn i det sylin-driske parti 39 i kamret 42 slik det er vist på fig. 6 og avstenge et øvre parti 57 av kamret 42 fra resten av kamret 42, og da avtrekkerpassasjen 55 er åpen til uttakskamret 27 vil slagstemplet 16 holdes koblet til sylinderen 15 på grunn av trykkraften mot dens flate 41. Slagstemplet 16 vil kobles til sylinderen 15 når sylinderen snur og kort før eller etter snuingen. Når sylinderen 15 deretter beveges fremover, bringer den slagstemplet 16 med seg og når sylinderkamret 42 igjen er trykksatt, holdes slagstemplet 16 koblet til sylinderen 15 da det øvre kammer 57 fremdeles er trykksatt. Mår sylinderen 15 når den stilling som er vist på fig. 7 kort etter trykksettingen av sylinderkamret 42, åpnes av-trekkerpassas j en 55 til ventilkamret 48 og trykksettes, og trykket i det øvre kammer 57 presser slagstemplet 16 ut av sylinderpartiet 39 ved en relativt liten hastighet på grunn av avtrekkerpassasjens lille kapasitet. Således vil inntaksventilen som dannes av kantene 51,52 være helt åpen når slagstemplet 16 beveges ut av sitt sylinderparti 39 og slagstemplet 16 vil starte sin fremadgående akselerasjon meget tydelig. Sylinderen 15 snur og starter sin returbeve-gelse på grunn av trykket i kamret 42, og når slagstemplet 16 slår mot meiselen vil sylinderen være meget nær til den stilling hvor kantene 51,52 avstenger tilførselen til kamret 42 og kantene 53,54 åpner kamret 42 for å utlufte, slik det kan sees på fig. 8. På grunn av trykksettingen av kamret 42 som oppstår omtrent samtidig med slaget, starter slagstemplet 16 returbevegelsen og sylinderen avbremses slik det er vist i fig. 5, og sekvensen på fig. 5-8 gjentas.

Sylinderen 15 skal være minst fem ganger så tung som stemplet 16 og fortrinnsvis omkring minst ti ganger så tung og dens bevegelse vil derfor være langsom. Tidskorrela-sjonen mellom slagstemplet 16 og sylinderen 15 er ikke kri-tisk og vil variere noe på grunn av egenskapene ved de arbeider som utføres, som kan være klebrig asfaltveidekke eller hardt fjell.

Under drift er den eneste fluidkraft mot huset 11 kraften mot flaten 22 i det konstant trykksatte kammer 20. Da alle glidende flaters diametre bakenfor kamret 22 er lik, vil ventilaktiveringen for å trykksette og utlufte kamret 42 ikke medføre noen svingende resulterende kraft mot huset, det vil i virkeligheten ikke foreligge noen resulterende kraft i det hele tatt. Det vil således kun foreligge en konstant fluidkraft mot huset og denne kraft står overfor summen av vekten av huset og den kraft som tilføres huset, det vil si som tilføres håndtakene 12,13. Noen få tiendedels Nev/ton bør tilføres håndtakene 12,13 for å presse meiselen mot arbeidsstykket og hindre rekyl.

Som beskrevet beveges sylinderen 15 og slagstemplet 16 samtidig under en del av hver driftssyklus og de kan derfor ikke komme i utakt med hverandre selv om slagstemplet mottar en stor returkraft fra meiselen, noe som kan skje. Avtrekkerpassasjen 55 er ikke absolutt nødvendig, men den gir som resultat en mer nøyaktig styring av forholdet. Således kan avtrekkerpassasjen fjernes og også andre modi-fikasjoner kan gjøres innenfor kravenes ramme. Eksempelvis kan sylinderen 15 benyttes som en styreventil som styrer en separat ventil som igjen styrer strømmen til kamret 42.

Selv om et manuelt holdt spett er vist, kan oppfinnelsen benyttes også for andre slagverktøy, eksempelvis for manuelle fjellbor og større fjellbor og spett.

Claims (8)

1. Trykkfluidpåvirket slagverktøy med et hus (11), en i huset (11) bevegelig sylinder (15), et slagstempel (16) som er bevegelig i sylinderen (11) og innrettet til å slå mot et anslagselement (18) koblet til et arbeidsredskap (14) eksempelvis en meisel eller et borestål, et konstant trykksatt kammer (20) mellom huset (11) og sylinderen (15) for å presse sylinderen (15) fremover i huset (11), et første kammer (40) for å presse slagstemplet (16) bakover i sylinderen (11), et periodisk trykksatt og utluftet andre kammer (42) mellom slagstemplet (16) og sylinderen (15) for å presse slagstemplet (16) fremover i sylinderen (11), og ventilanordninger (48, 51-54) for å styre trykksettingen og utluftingen av det andre kammer på grunnlag av sylinderens (15) aksiale stilling i huset (11), KARAKTERISERT VED at slagstemplet (16) strekker seg fremover ut av sylinderen (11) i et ikke trykksatt kammer (58) ved den fremre ende av sylinderen (11), idet det første kammer (40) er avgrenset kun av slagstemplet (16) og sylinderen (15) og konstant trykksatt, og at slagstemplet (16) har et større påvirkningsareal i det andre kammer (42) enn i det første kammer (40).

2. Slagverktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at ventilanordningen (31) er innrettet til å styre sylinderens (15) og slagstemplets (16) frem og tilbakegående bevegelse på en slik måte at slagstemplet (16) og sylinderen (15) er sammenkoblet slik at de beveges samtidig under en del av hver driftssyklus.

3. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at samvirkende skuldre og utsparinger (51-54) i huset (11) og på sylinderen (15) danner ventilanordningene.

4. Verktøy ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at et inntakskammer (25) som er utformet mellom huset og sylinderen (15) og konstant er koblet til et inntak (28) som under drift konstant er trykksatt, og et uttakskammer (27) som er dannet mellom huset (11) og sylinderen (15) ved baksiden av inntakskamret (25) og konstant er koblet til et uttak (26), idet ventilanordningen omfatter et ventilkammer (48) som er anordnet mellom inntaks- og uttakskamrene (25, 27) og er innrettet til alternativt å bli sammenkoblet med inntaks- og uttakskamrene (25, 27) på grunnlag av sylinderens (15) aksiale stilling i huset (11), idet ventilkamret (48) konstant er forbundet med det andre kammer (42) ved hjelp av en passasje (50) gjennom sylinderen (15), mens inntakskamret (25) og ventilkamret (42) er slik innrettet at det trykk som hersker i kamrene ikke påfører en resulterende aksialkraft mot huset (15).

5. Verktøy ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at slagstemplet (16) er innrettet til å avlukke et bakre endeparti (57) av det andre kammer (42) fra passasjen (50) fra ventilkamret (48), når slagstemplet (16) når en bakre endestilling i sylinderen (15), at en utløserpassasje (55) fører mellom det andre kammers (42) bakre endeparti (57) og en utløserventilanordning (36), utformet mellom huset (11) og sylinderen (15) og innrettet til alternativt å trykksette og utlufte avtrekkerpassasjen, idet avtrekkerventilanordningen (56) er innrettet til å trykksette avtrykker-passasjen (55) kun når sylinderen (15) befinner seg foran en stilling som er en fastlagt avstand foran den stilling hvor ventilkamret (48) er åpnet mot inntakskamret (25).

6. Verktøy ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at avtrekkerventilanordningen (56) er innrettet til alternativt å åpne avtrekkerpassasjen (55) mot ventilkammeret (48) og mot uttakskamret (27).

7. Trykkfluidpåvirket slagverktøy med et hus (11), en i huset (11) bevegelig sylinder (15), et i sylinderen (15) bevegelig slagstempel (16) som er innrettet til å slå mot et anslagselement (17) forbundet med et arbeidsredskap (14), en ventilanordning (48, 51-54) som styrer sylinderens (15) frem og tilbakegående bevegelse i huset (11) og slagstemplets (16) frem og tilbakegående bevegelse i sylinderen (15), idet ventilanordningene omfatter samvirkende deler (51-54) i sylinderen (15) og huset (11), KARAKTERISERT VED at ventilanordningen (48, 51-54) er innrettet til å styre sylinderens (15) og slaghammerens (16) frem og tilbakegående bevegelse på en slik måte at slaghammeren (16) og sylinderen (15) er sammenkoblet slik at de beveges samtidig under en del av hver arbeidssyklus.

8. Trykkfluidpåvirket slagverktøy, KARAKTERISERT VED at ventilanordningen (48, 51-54) er innrettet til å styre den frem og tilbakegående bevegelse på en slik måte at slagstemplet (16) og sylinderen (15) er sammenkoblet slik at de beveges sammen under en del av hvert fremadrettet arbeidsslag for slagstemplet (16).