SE433821B - Med slagverkan arbetande maskin - Google Patents

Description

7909848-9 10 15 20 25 30 35 2 det inre hålrummet i luftdynan utefter en bestämd del av kolvens slaglängd öppnar (blir åtkomligt för luftpassage) genom kanalerna i kolvens sidoväggar. Samtliga omständig- heter medför en minskning av maskinens funktionssäkerhet pâ grund av att luft inmatas till respektive bortföres från luftdynan, då kolven befinner sig i den undre döda punkten.

Man har senare utvecklat maskiner, vid vilka luft in- föres till luftkudden respektive bortföres från densamma i såväl den övre som den undre döda punkten för kolven.

En sådan, med slagverkan arbetande maskin innefattar ett hus och en däri anordnad stationär cylinder, vars väg- gar är anordnadeatt tillsammans med huset bilda ett mellan- rum, medan i cylindern är i serie efter varandra anordnade ett slagorgan och en fram- och återgående drivkolv, vilka är 'skilda från varandra medelst en luftkudde. För ut- jämning av trycket i luftkudden i zonen för den övre och den undre döda punkten är maskinen försedd med ett system för avledande och inmatning av luft från respektive till luftdynan genom i kolvens sidoväggar upptagna hål (jämför exempelvis den västtyska patentskriften l 057 028).

Den väsentliga nackdelen med denna kända maskin är låg funktionssäkerhet samt låga utenergiparametrar, vilka här- rör frân att de spår i kolven, genom vilka luft inmatas till luftdynan respektive avledes från densamma i zonen för de undre och övre döda punkterna för kolven, har kon- stant tvärsnittyta, som förinställer den luftmängd, som förefinnes i luftdynan. Provningar av maskiner av denna typ har visat, att slagförloppet är mycket instabilt, då slag- energin hos slagorganet är låg. vid en avsevärd tvärsnittsyta hos hålen i kolven medför en snabb fyllning av luftdynan med luft i zonen för den övre döda punkten för kolven en minskning av dels den tid som vakuum (lågt tryck) är verksamt och dels lyfthöjden för slagorganet, vilket leder till en minskning av slag- organets rörelsehastighet före slaget, varför en hög slag- energi hos slagorganet inte kan alstras., Vid en minskning av tvärsnittytan hos hålen i kolven får den luftmängd i luftdynan, som införts i densamma, när '| | I l | n 10 15 20 25 30 35 7909848-9 3 kolven befann sig 1 den övre döda punkten, inte tillräcklig tid för att bortföras från luftdynan, då kolven befinner sig i den undre döda punkten. Detta resulterar i att slag- organets rörelse efter slaget omedelbart efter kolven sker i den tillslutna luftdynan, när ett övertryck uppträder i densamma, vilket övertryck är högre, ju mindre tvärsnitts- ytan hos hålen i kolven blir. Övertrycket i luftdynan verkar hämmande på slagorganets rörelse, dvs minskar slagorganets lyfthöjd och hastighet före slaget under slagorganets arbets- slag, vilket minskar slagenergin hos slagorganet. I det se- nare fallet är'det svårt att dessutom starta maskinen från tomgângsdrifttillståndet till arbetsdrifttillstândet, isyn- nerhet vid kollektormotordrivna maskiner, vilka uppvisar mildrad mekanisk karakteristik.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att så utforma systemet för inmatning och bortförande av luft till respektive från luftdynan, att man utan ytter- ligare förluster kan balansera den luftmängd, som skall inmatas till luftdynan i zonen för den övre döda punkten för kolven, och den luftmängd, som skall bortföras från luftdynan i zonen för den undre döda punkten för kolven.

Detta ernâs medelsten med slagverkan arbetande kompres- sionsvakuummaskin, som innefattar dels ett hus, dels en i detsamma anordnad stationär cylinder, vars väggar är anordnade att tillsammans med huset bilda ett mellanrum, medan i cylindern är anordnade ett slagorgan och en fram- och återgående drivkolv, vilka är skilda från varandra medelst en luftdyna eller luftkudde, och dels i kolvens sídoväggar upptagna hål för avledande från respektive in- förande av luft till luftkudden i ändamål att utjämna trycket i luftkudden i en zon vid kolvens övre respektive undre dödpunkter varvid enligt uppfinningen den stationära cylinderns vägg omedelbart under kolvens ändyta i zonen vid kolvens övre dödpunkt är försedd med ett hål, anordnat att förbinda luftkudden med mellanrummet mellan den sta- tionära cylinderna och huset.

Det är lämpligt, att tvärsnittsytan hos hålet i cylin- 79098 48-9 10 l5 20 25 30 35 4 derns vägg utgör 0,14 - 0,33 av tvärsnittsytan hos hålen i kolven.

Fördelen med föreliggande uppfinning är att luft i zonen för den övre döda punkten för kolven inmatas till luftdynan genom det hål i cylindern, vars tvärsnittsyta är så vald, att trycket i luftdynan ~ från och med den tid- punkt, då kolven öppnar detta hål - börjar öka och - vid den tidpunkt, då hålet tillslutes - blir lika med trycket i utrymmet mellan den stationära cylindern och huset. Det låga tryck, som uppträder under öppningstiden för hålet i cylindern, gör i detta fall att slagorganet lyftes en av- sevärd höjd, vilket resulterar i att slagorganet vid kol- vens arbetsslag får en hög rörelsehastighet före slaget och följaktligen en hög slagenergi.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. l visar ett snitt genom en med slagverkan arbetande kompressionsvakuummaskin enligt uppfinningen (kolven befinner sig i den undre döda punkten), fig. 2 visar ett snitt genom samma maskin, då kolven befinner sig i den övre döda punkten, fig. 3 visar ett tvärsnitt genom naskinens kolv, cylinder och hus, då kolven befinner sig i den undre döda punkten, fig. 4 visar en kombinerad kurva, som representerar en arbetsslagcykel, varvid SP betecknar kolvens rörelse, Söz rörelsen av slagorganet vid maskinen enligt uppfinningen, Söl rörelsen av slagorganet vid den kända maski- nen, och Pig. 5 visar en grafisk framställning av arbets- slagcykeln (arbetsslagförloppet) vid en hög rörelsefrekvens hos kolven, varvid 'Sp betecknar kolvens rörelse, SÖ3 rörelsen av slagorganet hos den kända maski- nen, SÖ3. den med kolvens rörelse kombinerade rörelsen av slagorganet hos den kända maskinen, 10 15 20 25 30 35 7909848-9 5 Sö4 rörelsen av slagorganet hos den enligt uppfinningen föreslagna maskinen, Sö4. den med kolvens rörelse kombinerade rörel- sen av slagorganet hos maskinen enligt uppfinningen, H längden av luftdynan vid den tidpunkt då maskinen från tomgångsdrifttillstånd över- föres till arbetsdrifttillstånd, R radien hos vevslängen hos en omvandlande vevslängs- och vevstakmekanism.

Den med slagverkan arbetande kompressionsvakuummaskinen innefattar ett hus l, i vilket en stationär cylinder 2 är anordnad. Mellan cylinderns 2 utsida och husets 1 insida är en, ett mellanrum 3 bildande spalt utformad. Mellanrummet 3 är förenat med ett utrymme 4, som är bildat av ett hålrum där en omvandlande vevslängs- och vevstakmekanism 5 är anordnad, vilket hålrum vid den mot en drivkolv 6 vända sidan är avgränsat av dess insida 7. Den ihåliga kolven 6 är förbunden med vevslängs- och vevstakmekanismen 5 och anordnad i cylindern 2. Utrymmet 3 är fyllt med samma medium, som fyller en luftdyna, som beskrives närmare i fortsättningen. I cylindern 2 är dessutom anordnat ett fritt förflyttbart slagorgan 8, som är skilt från kolven 6 me- delst en luftdyna 9. Luftdynans 9 parametrar, dvs dess längd HO och tvärsnittsyta FD kan beräknas och väljas i beroende av den önskade slagfrekvensen och slagenergin hos slagor- ganet på i och för sig känt sätt utan nâgra svårigheter.

Slagorganets 8 ändyta 10 är anordnad att vid den sida, som är motsatt luftdynan 9, samverka med ett arbetsverktyg ll.

Luft är avsedd att i den undre döda punkten för kolven in- matas respektive bortföras genom i kolvens 6 väggar upptagna hål 12 samt genom segmentformade, i cylinderns 2 (fig. 1 och 3) insida upptagnaspår l3. I den övre döda punkten för kol- ven 6 inmatas respektive bortföres luft genom ett hål 14, som är upptaget i cylinderns 2 vägg och ligger omedelbart under kolvens ändyta 15.

Maskinen fungerar på följande sätt. 19n9s48-9 10 15 201 25 30 35 6 När kolven 6 från den undre döda punkten rör sig uppåt, verkar ett i luftdynan 9 mellan kolven 6 och slagorganet 8 alstrat lågt tryck (vakuum) så, att slagorganet 8 rör sig uppåt omedelbart efter kolven 6. När kolven 6 når den övre döda punkten (se kurvan Sp i fig. 4), öppnar hålet 14 i cylindern 2, vilket resulterar i att luft från utrymmet 3 börjar strömma in i det inre hålrummet i luftdynan 9, var- för det låga trycket (vakuumeü i luftdynan 9 börjar sjunka.

Hålets 14 tvärsnittsyta är så vald, att det låga trycket i luftdynan 9 sjunker under hela den tid, som hålet 14 är öppet medelst kolven 6, från en punkt a till en punkt b på kurvan SP (fig. 4). Det låga trycket blir lika med noll, då kolven 6 tillsluter hålet 14, vid punkten b på kurvan SP (fig. 4). Genom att dels luftdynan 9 blir tillsluten efter det att hålet 14 tillslutits av kolven 6 och dels slagorganet 8 under denna tidsperiod rör sig mot kolven 6, börjar trycket öka i luftdynan. Tryckökningen medför att slagorganets 8 lyfthastighet nedgår till noll och dess rö- relseriktning växlas (kurvan Söz i fig. 4), varvid slag- organet 8 - när det bringas närmare arbetsverktyget ll - ges en bestämd rörelsehastighet före slaget samt en motsva- rande slagenergi. Maskinen får högsta möjliga funktions- säkerhet och alstrar den mest stabila slagenerqin under säkerställande av höga energiegenskaper, då förhållandet mellan tvärsnittsytan hos hålet 14 i cylindern 2 och tvär- snittsytan hos hålen 12 i kolven 6 är mellan 0,l4:l och O,33:l.

Ifall tvärsnittsytförhållandet överstiger 0,33:l, nedgår det låga tryck, som uppträder i luftdynan 9 efter det att hålet 14 öppnats av kolven 6 i dess övre döda punkt, snabbt till noll (punkten a på kurvan Sp i fig. 4).

I detta fall påverkas slagorganet 8 under den större delen av öppningstiden för hålet 14 inte av vakuumkrafterna. Detta minskar slagorganets 8 lyfthöjd (slagorganets 8 rörelse- bana Söl visas i fig. 4) och därefter slagorganetsrörelse- hastighet före slaget (på grund av att slagorganets 8 accelerationshöjd minskar, när slagorganet 8 rör sig i 10 15 20 25 30 35 7909848-9 7 slagriktninqen), Vilken rörelsehastighet är proportionell motztgß, dvstangenten för stigvinkeln för en tangent till rörelsebanan Söl för slagorganet 8 i en slagpunkt C'l (fig. 4). Minskningen av slagorganets 8 rörelsehastighet medför en minskning av slagorganets 8 slagenergi.

Ifall tvärsnittsytförhållandet understiger 0,l4:l, slår slagorganet 8 och kolven 6 mot varandra under transien- ta driftförhållanden exempelvis vid övergång från tomgångs- drifttillstând till att arbeta under arbetsslagdriftför- hållanden. Denna nackdel manifesterar sig vid kollektor- motordrivna maskiner med mildrad mekanisk karakteristika.

Maskinen arbetar i detta fall - samtidigt som den överfö- res till slagdriftförhållanden - vid den första tidpunkten med den rörelsefrekvens hos kolven 6, som är lika med kol- vens 6 frekvens, när maskinen arbetar i tomgång, vilken frekvens kan 1,5 - 2 gånger överstiga arbetsslagfrekvensen.

Det är från teorin för beräkning av slagmekanismer av kompressionsvakuumtyp känt, att en ökning av kolvens rörelse- frekvens resulterar i en minskning av lyftbrantheten för slagorganet (se kurvan SÖ3 1 fig. 5). Vid ett tvärsnitts- ytförhållande understigande 0,14:l (för enkelhetens skull vid en tvärsnittsyta hos hålet 14 lika med noll) uppträder lågt tryck mellan slagorganet 8 och kolven 6 under den större delen av arbetsförloppet medan den zon, där trycket alstras med början från en punkt d i fig. 5, redan inledes, - när kolven 6 når den undre döda punkten (från en punkt e till en punkt f i fig. 5). När luftdynans 9 inre rum öppnar genom hålet 12 i kolven 6 sjunker trycket i dynan 9 till det i utrymmet 3 rådande trycket, varvid den tid trycket verkar på slagorganet 8 är kort. Slagorganet 8 bromsas men hinner inte växla rörelseriktning. Sedan hålen 12 i kolven 6 vid kolvens 6 rörelse uppåt tillslutits i punkten f i fig. 5, alstras mellan slagorganet 8 och kolven 6 ett lågt tryck, med vars hjälp slagorganet 8 på nytt börjar röra sig omedel- bart efter kolven 6. Slagorganets 8 rörelse påbörjas i detta fall redan då luftdynans 9 längd är lika med H1 (fig. 5) men inte med HO, varvid H1 är mindre än Ho. Med varje rörel- secykel för kolven 6 minskar således luftdynans 9 längd 7909848-9 10 15 20 25 30 8 tills slagorganet 8 helt sammanförts med kolven 6 i dess undre döda punkt. Detta sammanförande är av slagkaraktär, vilket mycket ogynnsamt inverkar på maskinens funktions- säkerhet.

Då tvärsnittsytförhållandet är större än 0,l4:l, för- hindrar man att slagorganet 8 och kolven 6 slår mot varandra under transienta driftförhâllanden för maskinen.

Kolvens 6 rörelse uppåt åtföljes 1 detta fall av att hålrummet i luftdynan 9 öppnar genom hålet 14. Det i dynan 9 rådande trycket ökar till det i utrymmet 3 uppträdande trycket, när kolven 6 tillsluter hålet 14 (punkten b på kurvan Sp i fig. 5). Eftersom kolven 6 och slagorganet 8 efter passage av punkten b i fig. 5 rör sig mot varandra, börjar trycket i luftdynan 9 öka. Den tid detta tryck är verksamt innan luftdynan 9 öppnats genom kolvens 6 hål 12 är i detta fall avsevärt längre (frân punkten b till punkten e på kurvan sp i fig. 5), varvid slagorganet 8 hinner växla rörelseriktning (rörelsebanan Sp i fig. 5). Arbetsförloppet (arbetscykeln) avslutas med att slagorganet 8 slår mot arbetsverktyget ll vid en punkt g i fig. 5. Sedan slag- organet 8 rekylerat under efterföljande arbetsförlopp, lyftes det omedelbart efter kolven 6 till en ännu större höjd, varigenom slagorganet 8 får en högre rörelsehastighet före slaget och följaktligen en högre slagenergi. Samtidigt som slagorganets 8 slagenergi blir högre från arbetsför- lopp till arbetsförlopp (från cykel till cykel) och följakt- ligen belastningen på drivanordningen blir högre, göres kolvens 6 rörelsehastighet lägre. Detta sker tills kolvens 6 rörelsefrekvens och slagorganets 8 slagenergi blivit lika er det stationära driftförhållandena med den nominella, und I detta fall uppträdande frekvensen respektive energin. slår slagorganet 8 och kolven 6 inte mot varandra, när maskinen startas.

Claims (2)

1. 7909848- 9 9 PATENTKRAV l. Med slagverkan arbetande maskin, innefattande dels ett hus (l), dels en i huset (l) anordnad stationär cylinder (2), vars väggar är anordnade att tillsammans med huset (l) bilda ett mellanrum (3), medan i cylindern (2) är anordnade ett slaqorgan (8) och en fram- och återgående drivkolv (6), vilka är skilda från varandra medelst en luftkudde (9) och dels i kolvens (6) sidoväggar upptagna hål (12) för avledande från resp. införande av luft till luftkudden (9) i ändamål att utjämna trycket i luftkudden (9) i en zon vid kolvens (6) övre resp. undre dödpunkter, k ä n n e t e c k n a d av att den stationära cylinderns (2) vägg, omedelbart under kolvens (6) ändyta (15) i zonen vid kolvens (6) övre dödpunkt är försedd med ett hål (14), anordnat att förbinda luftkudden (9) med mellanrummet (3) mellan den stationära cylindern (2) och huset (l).
2. 2. Maskin enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a d av att tvärsnittsytan hos hålet (14) i cylinderns (2) vägg utgör 0,l4 - 0}33 av tvärsnittsytan hos hålen i kolven (6).