PL210594B1 - Urządzenie udarowe z zaworem sterującym oraz zawór sterujący do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie udarowe z zaworem sterującym oraz zawór sterujący, zwłaszcza do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego do wytwarzania impulsu naprężenia w narzę dziu.

Urządzenia udarowe zawierające ramę, do której jest dołączane narzędzie oraz człon przenoszący pomiędzy ramą i narzędziem, taki jak tłok przenoszący. Narzędzie styka się z końcem narzędziowym członu przenoszącego albo bezpośrednio albo pośrednio, co najmniej przez część czasu, podczas generowania impulsu naprężenia. Urządzenie zawiera ponadto elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą i członem przenoszącym w taki sposób, że siła usiłuje pchać człon przenoszący w stronę narzę dzia oraz przestrzeń pierwszego pł ynu hydraulicznego po stronie narzę dzia w stosunku do członu przenoszącego, który to człon przenoszący zawiera pierwszą powierzchnię ciśnieniową znajdującą się po stronie przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego od strony narzędzia, elementy do wprowadzania płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego, dla umożliwienia nagłego przepływu płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego tak, że siła pomiędzy ramą i członem przenoszącym powoduje, albo bezpośrednio albo pośrednio, przez człon przenoszący, w położeniu, w którym człon przenoszący styka się z narzędziem, siłę ściskającą narzędzie w kierunku wzdłużnym w wyniku czego powstaje impuls naprężenia w narzędziu w kierunku osiowym. Znane urządzenie udarowe zawiera również kanał płynu hydraulicznego dla dostarczania płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do urządzenia udarowego, i kanał wylotowy do wyprowadzania płynu hydraulicznego z urządzenia udarowego.

Znany jest także zawór sterujący do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego napędzanego płynem hydraulicznym, zaopatrzony w kanał zasilania prowadzący do urządzenia udarowego i odpowiednio, kanał wylotowy do wprowadzania pł ynu hydraulicznego do i z urz ądzenia udarowego, przy czym zawór sterujący jest przeznaczony do zainstalowania obrotowego w przestrzeni w ramie urządzenia udarowego, co najmniej jednego kanału wylotowego płynu hydraulicznego prowadzącego do tej przestrzeni, zawór sterujący zawiera, co najmniej jeden kanał albo otwór do sterowania przepływem płynu hydraulicznego.

W znanych urządzeniach udarowych, udary są uzyskiwane przez wykorzystanie ruchu posuwisto zwrotnego tłoka udarowego, którego ruch jest zwykle realizowany hydraulicznie albo pneumatycznie albo w pewnych przypadkach także elektrycznie, albo przez zastosowanie silnika spalinowego jako źródła mocy. Impuls naprężenia jest wytwarzany w narzędziu gdy tłok udarowy uderza w koniec narzędzia albo połączony z nim trzonek.

Mechanizm udarowy urządzenia udarowego może także być zrealizowany przez wykorzystanie specjalnego elementu naciskającego dla wytwarzania impulsu udarowego. Taki element naciskający może być pojedynczym elementem mechanicznym albo elementem wieloczęściowym poddawanym naciskowi w kierunku wzdłużnym narzędzia, może być także płynem hydraulicznym, umieszczonym w stanie sprężonym w pewnej przestrzeni. W tych rozwiązaniach, element naciskający jest poddawany odpowiednio naciskowi albo ciśnieniu, a jednocześnie, bezpośrednio albo pośrednio pchany w stronę końca narzędzia albo połączonego z nim trzonka. W dalszym ciągu tego opisu i w zastrzeżeniach, określenie „element naciskający” odnosi się zarówno do rozwiązania mechanicznego jak i rozwiązania zrealizowanego z zastosowaniem płynu hydraulicznego. Odpowiednio, określenie „poddawany naciskowi” odnosi się zarówno do poddawania elementu mechanicznego naciskowi mechanicznemu i do poddawania płynu hydraulicznego ciśnieniu. Gdy są one raptownie uwalniane od nacisku albo odpowiednio ciśnienie jest raptownie obniżane, wytwarzany jest w wyniku tego impuls naprężenia, który jest przenoszony do narzędzia i dalej przez narzędzie do materiału, który ma być rozbijany. Aby był wytwarzany wystarczająco silny impuls naprężenia, uwalnianie elementu naciskającego od nacisku albo ciśnienia musi zachodzić raptownie. Z drugiej strony, nacisk musi być realizowany w taki sposób, aby umożliwić duże naciski i wysokie ciśnienia bez ograniczeń stawianych przez zużycie mechaniczne albo obciążenie materiału. W konsekwencji, w praktyce, faza nacisku albo ciśnienia elementu naciskającego jest po prostu realizowana przez zastosowanie czynnika hydraulicznego albo tłoka napędzanego czynnikiem hydraulicznym i konstrukcji zaworowych. Dla zapewnienia wystarczająco dużego przepływu płynu hydraulicznego w fazie udaru przy osiągnięciu wystarczającej prędkości dla uzyskania wymaganego szybkiego obniżania ciśnienia, zawór sterujący udarami musi być zdolny do sterowania wystarczająco dużych przepływów płynu przy wystarczająco dużej częstotliwości.

PL 210 594 B1

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 2206014 znane jest hydrauliczne urzą dzenie udarowe z tłokiem udarowym sterowanym za pomocą tarczy sterującej i poruszanym ruchem posuwistozwrotnym pod działaniem płynnego czynnika ciśnieniowego, który to tłok podczas swojego suwu roboczego działa na narzędzie udarowe. Tarcza sterująca oraz tłok udarowy umieszczone są we wspólnej obudowie, przy czym jako tarcza sterująca zastosowana jest tarcza obrotowa, zaś w obudowie zamontowany jest silnik hydrostatyczny, który napędza tarczę obrotową. Dodatkowo silnik hydrostatyczny połączony jest z narzędziem udarowym za pomocą połączenia obrotowo-napędowego w celu umożliwienia zaciśnięcia narzędzia udarowego dla czynnego rozbijania skały.

Inne znane urządzenie udarowe do drążenia skał ujawniono w publikacji zgłoszenia międzynarodowego nr WO 03004822, które to urządzenie zawiera środki wywołujące naprężenie lub impuls, przenoszony na narzędzie udarowe połączone z urządzeniem udarowym, które to środki obejmują element udarowy osadzony na ramie oraz środki wprowadzające naprężenie do elementu udarowego i uwalniają ce element udarowy gwał townie od tego naprężenia, przy czym energia naprężenia jest uwalniana w postaci impulsu naprężenia działającego na narzędzie, które jest pośrednio bądź bezpośrednio połączone z elementem udarowym.

Celem wynalazku jest uzyskanie urządzenia udarowego i zaworu sterującego dla sprawnej realizacji wytwarzania impulsu naprężenia za pomocą elementu naciskającego, tak aby sterowanie udarami urządzenia udarowego także było proste.

Urządzenie udarowe z zaworem sterującym do wytwarzania impulsu naprężenia w narzędziu zawierające ramę, do której narzędzie jest dołączane, człon przenoszący pomiędzy ramą i narzędziem, taki jak tłok przenoszący, przy czym narzędzie styka się z końcem narzędziowym członu przenoszącego bezpośrednio albo pośrednio przez, co najmniej część czasu podczas wytwarzania impulsu naprężenia, elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą i członem przenoszącym, korzystnie siły popychającej człon przenoszący w stronę narzędzia, urządzenie zawiera także przestrzeń pierwszego płynu hydraulicznego po stronie narzędzia w stosunku do członu przenoszącego, przy czym człon przenoszący ma pierwszą powierzchnię ciśnieniową umieszczoną po stronie przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego w kierunku narzędzia, elementy do doprowadzania płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego pozwalające na nagły przepływ płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego, przy czym siła występująca pomiędzy ramą i członem przenoszącym wywołuje, bezpośrednio bądź pośrednio za pośrednictwem członu przenoszącego będącego w styku z narzędziem, siłę ściskającą narzędzie w jego kierunku wzdłużnym, wywołującą impuls naprężenia w narzędziu w kierunku osiowym oraz zawiera ponadto kanał płynu hydraulicznego doprowadzający płyn hydrauliczny pod ciśnieniem do urządzenia udarowego i kanał wylotowy odprowadzający płyn hydrauliczny z urządzenia udarowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że elementy do odprowadzania płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego zawierają zainstalowany obrotowo zawór sterujący mający kanały/otwory sterowania doprowadzające w sposób przerywany płyn hydrauliczny z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego do kanału wylotowego, przy czym zawór sterujący ma kilka równoległych kanałów//otworów sterowania jednocześnie otwierających odpowiednio połączenie pomiędzy przestrzenią pierwszego płynu hydraulicznego i kanałem wylotowym płynu hydraulicznego.

Korzystnie, zawór sterujący ma kanały sterowania do przepływowego łączenia w sposób przerywany kanału płynu hydraulicznego z przestrzenią pierwszego płynu hydraulicznego, doprowadzające w sposób przerywany płyn hydrauliczny z kanału płynu hydraulicznego do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego, przy czym zawór sterujący ma kilka równoległych kanałów sterowania otwierających jednocześnie połączenie pomiędzy kanałem płynu hydraulicznego i przestrzenią pierwszego płynu hydraulicznego i/lub alternatywnie z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego do kanału wylotowego.

Korzystnie, elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą i członem przenoszącym zawierają, pomiędzy ramą i członem przenoszącym, element naciskowy poddawany naciskowi przez doprowadzenie płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego.

Korzystnie, elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą i członem przenoszącym zawierają, pomiędzy ramą i członem przenoszącym, przestrzeń drugiego płynu hydraulicznego, wypełnioną płynem hydraulicznym i ograniczoną przez człon przenoszący, korzystnie tłok przenoszący, zamontowany ruchomo w stosunku do ramy w kierunku wzdłużnym narzędzia, przy czym człon przenoszący zawiera drugą powierzchnię ciśnieniową usytuowaną od strony przestrzeni drugiego płynu hydraulicznego.

PL 210 594 B1

Korzystnie, przestrzeń drugiego płynu hydraulicznego jest przestrzenią zamkniętą pomiędzy ramą i poddawanym naciskowi przez dostarczanie płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego tłokiem przenoszącym, uwalnianym od nacisku przez umożliwienie nagłego odpływu płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego z wytworzeniem osiowego impulsu naprężenia na narzędziu.

Korzystnie, przestrzeń drugiego płynu hydraulicznego w urządzeniu udarowym jest połączona ze źródłem ciśnienia.

Korzystnie, źródło ciśnienia jest pompą płynu hydraulicznego.

Korzystnie, zawór sterujący jest zainstalowany obrotowo, w sposób pozwalający na ciągły ruch obrotowy w tym samym kierunku.

Korzystnie, zawór sterujący jest zainstalowany obrotowo, w sposób pozwalający na okresowy ruch obrotowy tam i z powrotem.

Korzystnie, obrotowy zawór sterujący jest obracany za pomocą napędzającego czynnika hydraulicznego, korzystnie silnika napędzanego płynem hydraulicznym.

Korzystnie, silnik napędzany płynem hydraulicznym jest silnikiem przekładniowym, utworzonym przez uzębienie w obrotowym zaworze sterującym i oddzielne koło zębate połączone obrotowo z tym uzębieniem, kanał zasilania płynu hydraulicznego oraz, odpowiednio, kanał wylotowy po przeciwnych stronach ich punktu styku.

Korzystnie, urządzenie udarowe zawiera co najmniej dwa silniki przekładniowe utworzone przez uzębienie w obrotowym zaworze sterującym i kanał zasilania oraz, odpowiednio, kanał wylotowy po przeciwnych stronach ich punktu styku.

Korzystnie, urządzenie udarowe zawiera elementy do regulowania prędkości obrotowej zaworu sterującego, a tym samym częstotliwości udarowej i prędkości uwalniania.

Korzystnie, urządzenie udarowe zawiera co najmniej jeden, sprzężony i sterowany przez obrotowy zawór sterujący, oddzielny zawór pomocniczy, zamykający połączenie z przestrzeni płynu hydraulicznego do kanału powrotnego, gdy płyn hydrauliczny jest dostarczany do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego i otwierający, odpowiednio, połączenie z przestrzeni płynu hydraulicznego do kanału powrotnego, gdy umożliwiony jest odpływ płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego.

Korzystnie, zawór pomocniczy jest podobny do wrzeciona.

Korzystnie, zawór pomocniczy ma postać tulei łączącej przepływowo dla płynu hydraulicznego kanał płynu hydraulicznego, przez kanał sterowania zaworu sterującego z przestrzenią pierwszego płynu hydraulicznego.

Korzystnie, przestrzeń pierwszego płynu hydraulicznego jest połączona przepływowo, dla części płynu hydraulicznego, przez zawór pomocniczy i ponadto przez kanał sterowania zaworu sterującego z kanałem powrotnym.

Korzystnie, obrotowy zawór sterujący zawiera część tulejową, w której jest utworzona co najmniej część kanałów/otworów sterowania.

Korzystnie, obrotowy zawór sterujący zawiera część kołnierzową, w której jest utworzona co najmniej część kanałów/otworów sterowania.

Korzystnie, pomiędzy zaworem sterującym i ramą urządzenia udarowego umieszczone są uszczelnienia, regulowane czynnikiem hydraulicznym.

Korzystnie, w uszczelnieniach są umieszczone prowadzące przez nie kanały, przez które jest prowadzony płyn hydrauliczny co najmniej przez kanały/otwory wylotowe.

Korzystnie, doprowadzająca płyn hydrauliczny pompa płynu hydraulicznego jest połączona przepływowo dla doprowadzania płynu hydraulicznego z obrotowym zaworem sterującym i odpowiednio, przez kanał wylotowy ze zbiornikiem płynu hydraulicznego, przez część długości kanału zasilania, i kanał u wylotowego, i odpowiednio wzdł uż kilku równoległ ych kanał ów zasilania i kana ł ów wylotowych, przy czym liczba kanałów sterowania w obrotowym zaworze sterującym i liczba równoległych kanałów zasilania i kanałów wylotowych prowadzących do zaworu sterującego są powielane przez taką samą liczbę całkowitą.

Korzystnie, liczba kanałów sterowania w zaworze sterującym jest liczbą kanałów zasilania pomnożoną przez liczbę całkowitą bądź odwrotnie i odpowiednio w stosunku do liczby kanałów wylotowych, pomnożoną przez liczbę całkowitą, bądź odwrotnie.

Zawór sterujący do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego napędzanego płynem hydraulicznym, zawierający kanał zasilania prowadzący do urządzenia udarowego i odpowiednio, kanał

PL 210 594 B1 wylotowy do doprowadzania i odprowadzania płynu hydraulicznego do i z urządzenia udarowego, przy czym zawór sterujący jest zainstalowany, korzystnie, obrotowo w przestrzeni w ramie urządzenia udarowego oraz ma co najmniej jeden kanał wylotowy płynu hydraulicznego prowadzący do tej przestrzeni, a ponadto zawór sterujący zawiera co najmniej jeden kanał bądź otwór do sterowania przepływem płynu hydraulicznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawór sterujący zawiera wiele równoległych kanałów bądź otworów, przemiennie jednocześnie otwierających połączenie z urządzenia udarowego do kanału wylotowego i zamykających połączenie do kanału wylotowego podczas obrotu zaworu sterującego.

Korzystnie, kanał zasilania płynu hydraulicznego jest połączony przepływowo z przestrzenią w ramie urządzenia udarowego, zaś zawór sterujący zawiera wiele równoległych kanałów lub otworów sterowania, otwierających przemiennie jednocześnie połączenie z kanału zasilania z urządzeniem udarowym i, odpowiednio, przemiennie zamykających połączenie do kanału zasilania.

Korzystnie, zawór sterujący zawiera wiele równoległych kanałów lub otworów sterowania otwierających połączenia do kanału zasilania i kanału wylotowego w różnych momentach czasowych.

Korzystnie, zawór sterujący jest instalowany obrotowo, w sposób pozwalający na ciągłe obracanie się w tym samym kierunku i zawiera elementy, takie jak uzębienie, tworzące połączenie zaworu sterującego z elementami do jego obracania.

Korzystne skutki w przypadku urządzenia udarowego według wynalazku uzyskano dzięki temu, że elementy do odprowadzania płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego, zawierają zainstalowany obrotowo zawór sterujący mający kanały/otwory sterujące do przerywanego wprowadzania płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego do kanału wylotowego, ponadto dzięki temu, że zawór sterujący ma kilka równoległych kanałów/otworów sterujących, które zasadniczo jednocześnie otwierają odpowiednie połączenia pomiędzy przestrzenią pierwszego płynu hydraulicznego i kanałem wylotowym płynu hydraulicznego. Zalety rozwiązania według wynalazku polegają na tym, że zawór sterujący według wynalazku zawiera wiele równoległych kanałów albo otworów, które gdy zawór sterujący obraca się, przemiennie jednocześnie otwierają odpowiednio połączenia z urządzenia udarowego do kanału wylotowego i zamykają połączenie do kanału wylotowego.

Zasadniczy pomysł wynalazku polega na tym, że wykorzystany jest w urządzeniu udarowym obrotowy zawór jako zawór sterujący do sterowania przepływem płynu hydraulicznego do i z przestrzeni płynu hydraulicznego stosowanego do wywierania naprężenia elementu naciskającego, przy czym zawór zawiera pierwsze kanały sterowania dla obniżenia ciśnienia płynu hydraulicznego obciążające element naciskający w taki sposób aby umożliwić przenoszenie energii z elementu naciskającego na narzędzie jako impulsu naprężenia. Ponadto, zasadniczy pomysł korzystnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że zawór sterujący zawiera drugie kanały sterujące dla łączenia ciśnienia płynu hydraulicznego z elementem naciskającym przemiennie z obniżaniem ciśnienia. Zasadniczy pomysł drugiego korzystnego przykładu wykonania wynalazku polega na tym, że urządzenie zawiera oddzielne dodatkowe zawory do sterowania doprowadzaniem płynu hydraulicznego do elementu naciskającego i odpowiednio wypuszczeniem płynu hydraulicznego z elementu naciskającego, obrotowy zawór jest połączony dla sterowania podawaniem ciśnienia sterującego do dodatkowych zaworów. Według trzeciego korzystnego przykładu wykonania wynalazku stosowane są oddzielne uszczelnienia przesuwne, korzystnie regulowane za pomocą ciśnienia płynu hydraulicznego i wyposażone w kanały dla prowadzenia przepływu płynu hydraulicznego do i z kanałów sterowania. W czwartym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku obrotowe zawory są wyposażone w wiele równoległych kanałów sterowania, które zasadniczo jednocześnie otwierają i odpowiednio zamykają przepływ płynu hydraulicznego w jednym albo obu kierunkach.

Zaletą wynalazku jest to, że prędkość obrotowa zaworu obrotowego jest regulowana w celu sterowania częstotliwości udarowej. Użycie odpowiednio zaprojektowanych kanałów o odpowiednich rozmiarach w zaworze sterującym umożliwia regulowanie prędkości dopływu i odpływu płynu hydraulicznego. Użycie podobnych do wrzeciona dodatkowych zaworów umożliwia zwłaszcza jeszcze większe zwiększenie prędkości odpływu, co powoduje zwiększenie przyrostu prędkości i wielkości impulsu naprężenia. Zaletą przykładu wykonania wynalazku jest to, że zastosowanie kilku równoległych kanałów sterowania umożliwia zwiększenie przekroju przepływu, który ma być otwarty, umożliwiając sprawną realizację szybkiego obniżenia ciśnienia wymaganą zwłaszcza dla wytwarzania impulsu naprężenia.

PL 210 594 B1

Zaletą innego korzystnego przykładu wykonania wynalazku jest to, że użycie uszczelnień przesuwnych, regulowanych za pomocą płynu hydraulicznego umożliwia wyeliminowanie tarcia lepkiego (wynikającego z lepkości płynu) i zmniejszenie powierzchni tarcia pomiędzy zaworem i ramą, co powoduje mniejsze zużycie i stosunkowo małą moc napędową wymaganą przez zawór.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1a i 1b przedstawiają uproszczony widok przekroju urzą dzenia udarowego w przykł adach wykonania wynalazku wyposażonego w obrotowy zawór sterujący, fig. 2 - w uproszczeniu przykład wykonania obrotowego zaworu sterującego i regulowanie jego prędkości obrotowej, fig. 3a i 3b - uproszczone widoki z boku przekrojów urządzenia udarowego, zawierającego zawór sterujący według przykładów wykonania wynalazku dla obrotowego zaworu sterującego, odpowiednio z fig. 1a i fig. 1b, fig. 4a do 4c uproszczone widoki przykładu wykonania z fig. 3a w przekroju wzdłuż linii B-B, widziane osiowo w różnych etapach pracy, fig. 5a do 5c - widoki z boku innego urządzenia udarowego, według wynalazku w różnych etapach pracy i w większej skali zawór pomocniczy odpowiadający temu przykładowi wykonania, fig. 6a do 6c - w uproszczeniu przykłady wykonania zaworów obrotowych, odpowiednich dla urządzenia udarowego według wynalazku i ich uszczelnienie w stosunku do ramy urządzenia udarowego, fig. 7 w uproszczeniu przykład wykonania urządzenia udarowego, według wynalazku oraz fig. 8 - w uproszczeniu kolejny, jeszcze inny przykład wykonania urządzenia udarowego, według wynalazku.

Urządzenie udarowe, według wynalazku zilustrowano na fig. 1a, przedstawiającej uproszczony widok urządzenia udarowego 1 w przekroju w przykładzie wykonania wynalazku, zawierającego ramę 2 i znajdujący się w niej element naciskający 3. Element naciskający jest współosiowy z narzędziem 4, jeden koniec elementu naciskającego 3 opiera się o ramę 2 podczas udarów, a odpowiednio jego przeciwny koniec opiera się o koniec narzędzia 4 albo trzonek przymocowany do niego, co jest znane w technice. Współosiowo z elementem naciskającym 3 i dlatego także z narzędziem 4, jest zainstalowany obrotowy zawór sterujący 5, który obraca się wokół osi z odpowiednim mechanizmem obrotowym albo obraca się tam i z powrotem. Jeden taki przykładowy mechanizm obrotowy jest pokazany na fig. 2. Fig. 1 pokazuje ponadto przestrzeń 6 pierwszego płynu hydraulicznego w ramie 2 urządzenia udarowego i człon przenoszący, na przykład tłok przenoszący 7 umieszczony w przestrzeni płynu hydraulicznego, które są zastosowane do naciskania na element naciskający 3 i odpowiednio zwalniane za pomocą zaworu obrotowego 5. Tłok przenoszący 7 ma pierwszą powierzchnię ciśnieniową znajdującą się od strony przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego 6. Dla naciskania na element naciskający 3, kanał zasilania płynu hydraulicznego 9 prowadzi z pompy 8 do otworów 5a służących, jako kanały sterowania zaworu sterującego 5 i prowadzących, przykładowo, przez zawór sterujący 5, dzięki czemu otwory 5a dochodzą, jeden w danym czasie, do kanału zasilania płynu hydraulicznego 9 i umożliwia przepłynięcie płynu hydraulicznego do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego, a więc popycha tłok 7 w stronę elementu naciskającego 3. W wyniku tego, element naciskający 3 przeciwdziała i energia wprowadzana jest do niego oraz wytwarzana jest siła, działająca pomiędzy ramą 1 i tłokiem przenoszącym 7, która usiłuje pchać tłok przenoszący 7 w stronę narzędzia 4. Odpowiednio, gdy zawór obrotowy 5 obraca się w przód w sposób pokazany strzałką A, otwory 5b, umieszczone przemiennie z otworami 5a, także działającymi jako kanał płynu hydraulicznego prowadzą przykładowo przez zawór 5, dochodzą, jeden w danym czasie (pojedynczo), do kanału wylotowego 10 płynu hydraulicznego, umożliwiając szybkie przepłynięcie płynu hydraulicznego z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego do zbiornika 11 płynu hydraulicznego. To z kolei powoduje, że element naciskający 3 jest uwalniany od nacisku, i siła wytwarzana przez nacisk naciska na narzędzie, zgromadzona energia jest przenoszona jako impuls naprężenia na narzędzie 4. Rysunek pokazuje oddzielnie element naciskający 3 i tłok przenoszący 7. Więc element naciskający 3 może być albo litym materiałem albo może być płynem hydraulicznym w drugiej przestrzeni 3' płynu hydraulicznego. Tłok przenoszący 7 zawiera więc drugą powierzchnię ciśnieniową umieszczoną w kierunku drugiej przestrzeni 3' płynu hydraulicznego. Gdy element naciskający 3 jest litym materiałem, może on być zintegrowany z tłokiem przenoszącym 7, aby stanowić jedną całość.

Figura 1b przedstawia w uproszczeniu inny przykład wykonania wynalazku w częściowym przekroju. Ten przykład wykonania różni się od przykładu z fig. 1a tym, że w tym przykładzie wykonania, kanał zasilania 9 płynu hydraulicznego z pompy 8 jest bezpośrednio połączony z przestrzenią 6 pierwszego płynu hydraulicznego. Ponadto, w tym przykładzie wykonania, zawór sterujący 5 nie ma otworów/kanałów 5a, które w przypadku przykładu z fig. 1a, łączyły kanał zasilania 9 przemiennie z przestrzenią 6 płynu hydraulicznego i odpowiednio, zamykały połączenie. Tak wiec, w tym przykładzie wykonania, jest sterowane tylko obniżenie ciśnienia płynu hydraulicznego w przestrzeni 6 pierwPL 210 594 B1 szego płynu hydraulicznego w odpowiednich okresach dla wytwarzania pożądanego impulsu naprężenia dla narzędzia 4. Poza tym zarówno konstrukcja jak i działanie rozwiązań z fig. 1a i 1b mogą być podobne, nie ma więc potrzeby ponownego opisywania ich działania.

Figura 2 przedstawia w uproszczeniu mechanizm obrotowy dla obracania obrotowego zaworu sterującego 5. W tym przykładzie wykonania, zawór sterujący 5, jest wyposażony w zęby 5c przewidziane są również przestrzenie w ramie 2 na koło zębate 12, które jest wyposażone w zęby podobne do zębów 5c i styka się z nimi. Koło zębate 12 jest zainstalowane obrotowo w stosunku do ramy 2, jego uzębienie 12a powoduje jego obrót jednocześnie z zaworem sterującym 5, ale w przeciwnym kierunku. Do jednej strony koła zębatego 12 jest dołączony kanał zasilania 9 płynu hydraulicznego, a do drugiej strony kanał wylotowy 10. Na skutek działania płynu hydraulicznego podawanego przez kanał zasilania 9, zawór sterujący 5 i koło zębate 12 tworzą silnik przekładniowy, przy czym płyn hydrauliczny może płynąć tylko z powodu uzębienia wokół nich, wzajemnie dopasowane zęby uniemożliwiają przepływ pomiędzy nimi. Tak więc, koło zębate 12 i zawór sterujący 5 obracają się w taki sposób aby uzyskać punkt połączenia ruchu ich zębów z kanałem zasilania 9 płynu hydraulicznego w tym samym czasie gdy płyn hydrauliczny przepływa wokół nich i jest odprowadzany przez kanał wylotowy 10. Dla regulowania prędkości obrotowej, przepustnica albo regulator przepływu, w uproszczeniu pokazany tutaj jako włączony do kanału zasilania 9, może być włączony albo do kanału zasilania albo do kanału wylotowego. Regulator 13 może być albo regulowaną przepustnica albo bardziej złożonym regulatorem przepływu, który reguluje ilość płynu hydraulicznego niezależnie od jego ciśnienia, a więc dokładniej, prędkość obrotową zaworu sterującego 5. Ponadto, drugi kanał zasilania 9a płynu hydraulicznego może prowadzić z pompy 8 płynu hydraulicznego do drugiego siłownika, dla jego napędzania. Ponadto do jednego koła zębatego, może być dołączonych wiele kół zębatych dla obracania zaworu sterującego 5, przyjmując, że kanał doprowadzający płyn hydrauliczny i kanał wylotowy są dołączone do obu stron silnika przekładniowego utworzonego przez każde z kół zębatych 12 i zawór sterujący 5. Fig. 2 ogólnie pokazuje, zaznaczone liniami przerywanymi koło zębate 12 umieszczone wewnątrz zaworu sterującego 5. Jest naturalnie także możliwe użycie oddzielnego silnika obrotowego (wirującego) albo innego odpowiedniego mechanizmu obrotowego, takiego jak silnik elektryczny albo pneumatyczny, dla obracania zaworu sterującego 5.

Figura 3a pokazuje szczegół urządzenia udarowego, częściowo jako przekrój widziany z boku, zawierający przykład wykonania obrotowego zaworu sterującego według wynalazku. Działanie zaworu w tym przykładzie wykonania odpowiada działaniu urządzenia udarowego pokazanego w uproszczeniu na fig. 1a. Zawór sterujący 5 obraca się w kierunku pokazanym strzałką A, kanały zasilania 9 i 10 płynu hydraulicznego prowadzą do niego. Przedstawione są przykładowo dwa końce kanałów płynu hydraulicznego w komorach 14a i 14b doprowadzenia i odprowadzenia, to jest jeden na obu stronach zaworu sterującego. W praktyce jest kilka kanałów doprowadzenia i odprowadzenia, są też otwory doprowadzenia i odprowadzenia w zaworze sterującym. Zawór sterujący 5 zawiera otwory/kanały 5a i 5b doprowadzenia i odprowadzenia, które biegną przez cylindryczną ramę, działając jak kanały płynu hydraulicznego, prowadzące przez ściankę cylindrycznej ramy zaworu sterującego 5 i są tak umieszczone w kierunku obrotów zaworu, że poruszają się kolejno w czasie odpowiednio w punkcie komór 14a i 14b doprowadzenia i odprowadzenia. To umożliwia przemienne doprowadzanie płynu hydraulicznego do i z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. Jest to opisane na fig. 4a do 4c.

Figura 3b przedstawia częściowy przekrój w widoku z boku jeszcze innego szczegółu urządzenia udarowego, zawierającego zawór sterujący według kolejnego przykładu wykonania obrotowego zaworu sterującego według wynalazku. Działanie urządzenia w tym przykładzie wykonania odpowiada działaniu urządzenia udarowego pokazanego w uproszczeniu na fig. 1b, ale różnica w porównaniu z rozwiązaniem z fig. 3a jest taka, że kanał zasilania 9 płynu hydraulicznego jest bezpośrednio dołączony do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego, przez co doprowadzenie komory 14a i odpowiednio, doprowadzenie otworów 5a w zaworze sterującym 5 nie występują. Ponadto, przykładowo, rozmiar otworów 5b oprowadzenia i komory 14b oprowadzenia w kierunku osiowym jest większy, co jednakże, z definicji, nie jest konieczne.

Figury 4a do 4c przedstawiają w uproszczeniu urządzenie udarowe z zaworem sterującym z fig. 3a w trzech etapach pracy. W sytuacji pokazanej na fig. 4a, gdy zawór sterujący 5 obraca się, przednia krawędź otworu 5a znajduje się przy komorze 14a doprowadzenia, dlatego płyn hydrauliczny pod ciśnieniem rozpoczyna przepływ z pompy 8 płynu hydraulicznego przez kanał zasilania 9, jak pokazano strzałką, przez komorę 14a doprowadzenia i otwór 5a do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. To samo naturalnie zachodzi po przeciwnej stronie, gdy górny otwór 5a z fig. 4a jest w odpowiednim po8

PL 210 594 B1 łożeniu w stosunku do komory 14a doprowadzenia z lewej strony ramy 2 urządzenia udarowego. Otwory 5b nie są jednocześnie przy komorze 14b odprowadzenia, i dlatego płyn hydrauliczny nie może być wypuszczony z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. Zawór sterujący 5 łączy, w sposób pokazany na fig. 4a, kanał zasilania płynu hydraulicznego w taki sposób, aby umożliwić działanie tłoka przenoszącego 7 płynu hydraulicznego pod ciśnieniem na element naciskający 3 i wywrzeć na niego nacisk albo ciśnienie. Gdy zawór sterujący 5 kontynuuje obracanie, otwory 5a i 5b obracają się odpowiednio i w przypadku pokazanym na fig. 4b, ma miejsce końcowy etap naciskania na element naciskający, tylne krawędzie otworów 5a dochodzą do komór 14a doprowadzenia i gdy zawór kontynuuje obracanie, stopniowo zamykają połączenie z kanałem zasilania 9 płynu hydraulicznego przez komorę 14a i otwór 5a do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. W tej sytuacji, odpływ płynu hydraulicznego z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego jest nadal odcinany. W przypadku pokazanym na fig. 4c, gdy obracający się zawór sterujący 5 dochodzi do położenia, w którym wstrzymuje się doprowadzenie płynu hydraulicznego do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego i najdalsze krawędzie otworów 5b w kierunku obrotów osiągają właśnie komory 14b odpływu. Ponieważ otwory 5b są znacznie wyżej niż otwory 5a na płaszczyźnie pionowej zaworu sterującego 5, płyn hydrauliczny zaczyna stosunkowo szybko odpływać z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego przez komorę 14b odpływu i kanał wylotowy 10, dlatego ciśnienie w przestrzeni 6 płynu hydraulicznego raptownie spada. W tej sytuacji element naciskający, gdy zostaje raptownie zwolniony, wytwarza impuls naprężenia w narzędziu w sposób opisany powyżej. Figura 3a pokazuje sytuację gdzie tylko jeden otwór 5a i 5b doprowadzenia i odpływu jest widoczny, ale może być kilka z nich, rozmieszczonych kolejno wokół obrotowego zaworu sterującego 5 zależnie od wymaganej wielkości przepływ płynu hydraulicznego i prędkości przepływu, jak w uproszczeniu pokazano na fig. 1 i fig. 4a do 4c. Im szybciej obraca się zawór sterujący 5, tym większa jest częstotliwość impulsu naprężenia, to jest tak zwana częstotliwość udarów wytwarzanych przez narzędzie. Chociaż fig. 3a pokazuje zasadniczo prostokątne otwory doprowadzenia i odprowadzenia, ich kształt, co jest znane, może być dowolny.

Opis funkcjonalny pokazany na fig. 4a do 4c jest odpowiedni także dla działania urządzenia według przykładu wykonania z fig. 3b, jeśli chodzi o obniżenie ciśnienia płynu hydraulicznego. W przypadku wzrostu ciśnienia płynu hydraulicznego, działanie polega na tym, że płyn hydrauliczny jest doprowadzany cały czas do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego z pompy 8, dlatego, gdy zawór sterujący 5 jest w położeniu zamykającym połączenie przez odpływowe otwory 5b do kanału wylotowego 10, ciśnienie w przestrzeni 6 płynu hydraulicznego wzrasta, powodując nacisk na element naciskający. W następnym etapie, gdy odpływowe otwory 5b otwierają drogę odpływu płynu hydraulicznego do kanału wylotowego 10, przepływ zachodzi przy zasadniczo większym polu przekroju poprzecznego kanałów w stosunku do pola przekroju poprzecznego kanału zasilania 9 płynu hydraulicznego. Dzięki różnym polom przekroju poprzecznego, płyn hydrauliczny pod ciśnieniem może przepływać na nowo do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego znacznie wolniej niż odpływa z niej, przez co ciśnienie w przestrzeni 6 płynu hydraulicznego raptownie spada i wytwarzany jest impuls naprężenia w narzędziu w taki sposób, że odpowiada temu co opisano powyżej. Gdy połączenie z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego do kanału wylotowego 10 zostaje ponownie przerwane, element naciskający 3 jest ponownie obciążany i etapy działania są kolejno powtarzane w opisany powyżej sposób.

Figury 5a do 5c przedstawiają przykład wykonania wynalazku, w którym stosowane są oddzielne, podobne do wrzeciona, dodatkowe zawory 15 oprócz obrotowego zaworu sterującego 5, obrotowy zawór sterujący 5 steruje ich działaniem poza sterowaniem przepływem płynu hydraulicznego. Figura 5a przedstawia widok przekroju w sytuacji, gdy płyn hydrauliczny jest doprowadzany do urządzenia udarowego dla wywierania obciążenia, nacisku, na element naciskający. Urządzenie udarowe, element naciskający i tłok roboczy są w zasadzie podobne i ich działanie jest podobne do pokazanego na fig. 3a i 3b, chociaż mają one różne kształty. Ponadto, dwa albo więcej, np. jak pokazano na fig. 5a do 5b, dwa podobne do wrzeciona, przykładowo podobne do tulei, dodatkowe zawory 15 są zainstalowane w ramie 2, są one pokazane w powiększeniu i bardziej szczegółowo na fig. 5c. W praktyce, korzystne jest stosowanie tylu dodatkowych zaworów ile jest otworów prowadzących do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. Dodatkowe zawory 15 są wyposażone w kanał przelotowy 15a i dwie powierzchnie ciśnieniowe 15b i 15c. Ciśnienie płynu hydraulicznego działa zawsze na powierzchnię ciśnieniową 15c zaworu pomocniczego przez kanał sterowania 9c, ciśnienie jest np. normalnym ciśnieniem roboczym płynu hydraulicznego albo podobnym i działa na zawór pomocniczy 15 tak, że jego zawór usiłuje przesunąć się w dół z położenia pokazanego na fig. 5a. W sytuacji pokazanej na fig. 5a, normalne ciśnienie płynu hydraulicznego działa na drugą powierzchnię ciśnieniową 15b zaworu poPL 210 594 B1 mocniczego przez kanał sterowania 17 i kanał 9b, ciśnienie wytwarza przeciwną siłę w zaworze pomocniczym 15, siła jest większa niż siła wytwarzana przez ciśnienie działające na powierzchnię ciśnieniową 15c, więc utrzymuje zawór pomocniczy 15 w położeniu pokazanym na fig. 5a. W tym przykładzie wykonania, kanały doprowadzenia i wylotowy zaworu sterującego 5 są tylko podobnymi do rowków kanałami sterowania i płynu hydraulicznego na powierzchni zaworu sterującego 5, a nie otworami przelotowymi jak pokazano na fig. 3a do 4c. W sytuacji pokazanej na fig. 5a, kanał zasilania 9, prowadzący do zaworu sterującego 5 jest połączony z komorą 6 przez kanał 16 płynu hydraulicznego, kanał ciśnienia 9a i kanał 15a prowadzący przez zawór pomocniczy 15, przez który płyn hydrauliczny płynie przez zawór pomocniczy 15 i działa na element naciskający 3 przez tłok 7, wytwarzając nacisk na element naciskający 3.

W sytuacji pokazanej na fig. 5b, zawór sterujący 5 obracał się do położenia, gdzie kanał sterowania 16 odsunął się od punktu połączenia z kanałem zasilania 9 płynu hydraulicznego, co zatrzymuje doprowadzanie płynu hydraulicznego do komory 6. Ponadto, kanał sterowania 17 odsunął się i został zastąpiony przez kanał sterowania 18 co umożliwia połączenie powierzchni ciśnieniowej 15b zaworu pomocniczego 15 z kanałem wylotowym 10. W tym samym czasie, ciśnienie działające na powierzchnię ciśnieniową 15b dodatkowego tłoka 15 zatrzymało się, przez co dodatkowy tłok przesunął się do położenia pokazanego na fig. 5b, jednocześnie otwierając bezpośrednie połączenie z tłoka przenoszącego 7 w przestrzeni 6 do kanału wylotowego 10 płynu hydraulicznego. Ponadto połączenie z przestrzeni 6 jest także jednocześnie otwarte do kanału wylotowego 10 przez kanał 15a prowadzący przez zawór pomocniczy 15, kanał 9a płynu hydraulicznego i kanał 19. W konsekwencji, płyn hydrauliczny może odpływać z komory 6 dwoma równoległymi drogami w rezultacie, ciśnienie przestaje bardzo szybko działać na tłok przenoszący 7, raptowny impuls naprężenia wytwarzany jest przez element naciskający 3 na narzędzie 4. Po tym, ponieważ zawór sterujący 5 nadal obraca się, proces powraca do sytuacji pokazanej na fig. 5a, i cykl pracy rozpoczyna się od nowa. Figury 6a do 6c przedstawiają w uproszczeniu przykłady wykonania zaworów sterujących obrotowych odpowiednich dla urządzenia udarowego według wynalazku z odpowiednimi rozwiązaniami uszczelnienia.

Figura 6a przedstawia w uproszczeniu przykład wykonania zaworu obrotowego, zawór sterujący 5 jest wyposażony zarówno w podobną do kołnierza część 5 i podobną do tulei część 5, otwory 5a i 5b sterowania, są odpowiednio dopasowane do obu tych części. W tym przykładzie wykonania, otwory 5a łączące kanał zasilania 9 płynu hydraulicznego i przestrzeń 6 płynu hydraulicznego są umieszczone w części 5 podobnej do kołnierza zaworu sterującego 5, a odpowiednio, otwory odpływowe 5b łączące przestrzeń 6 płynu hydraulicznego i kanał wylotowy 10 są umieszczone w podobnej do tulei części 51 Zasadniczo otwory mogą być połączone odwrotnie, np. otwory odpływowe 5b w podobnej do kołnierza części 5], a otwory doprowadzające 5a w podobnej do tulei części 51 Jednakże, z punktu widzenia działania urządzenia udarowego, korzystne jest, aby otwory odpływowe 5b były w podobnej do tulei części 51 gdzie prędkość obwodowa jest maksymalna, a w konsekwencji, prędkość otworu i odpowiednio, w rezultacie prędkość narastania impulsu naprężenia jest maksymalna. Fig. 6a także pokazuje konstrukcję uszczelnienia dla uszczelnienia luzów pomiędzy zaworem sterującym 5 i ramą 2. Przykładowo, konstrukcja uszczelnienia jest pokazana tylko jako uszczelnienie podobnej do tulei części 52 zaworu sterującego 5, ale uszczelnienie podobnej do kołnierza części 5] może być zrealizowane w podobny sposób stosując zasady rozwiązania pokazanego na fig. 6b.

Rozwiązanie pokazane na fig. 6a zawiera uszczelnienie 20 umieszczone w przestrzeni 21 i mogące poruszać się w tej przestrzeni w kierunku promieniowym zaworu sterującego 5. Ciśnienie płynu hydraulicznego Ps działa na uszczelnienie 20 na powierzchni przeciwnej w stosunku do zaworu sterującego 5 w taki sposób, aby dopychać uszczelnienie do zaworu sterującego 5 z pożądaną siłą. Uszczelnienie 20 także zawiera kanał 20a, który jest połączony przez otwór 20b prowadząc przez ściankę uszczelnienia 20 do kanału wylotowego 10 prowadzącego z komory 14b odpływu płynu hydraulicznego. Połączenie z kanałem 20a uszczelnienia 20 może także być zrealizowane w inny sposób, przykładowo bezpośrednio przez ramę 2, jak pokazano linią przerywaną 10'. Regulowanie ciśnienia Ps, umożliwia regulowanie luzu pomiędzy powierzchniami uszczelnienia 20 i zaworem sterującym 5. Regulowanie ciśnienia może być zrealizowane przez wykorzystanie oddzielnej zewnętrznej regulacji ciśnienia, albo może być połączone np. uzależniając poziom ciśnienia silnika obracającego zawór sterujący 5, ciśnienie doprowadzane do urządzenia udarowego itp. przez co zmiany ciśnienia w przestrzeni płynu hydraulicznego 6 spowodowane upływem umożliwiają regulowanie elementu uszczelniającego w stosunku do zaworu sterującego, dla optymalizacji luzu, zapewniając bardzo mały

PL 210 594 B1 upływ płynu hydraulicznego pomiędzy uszczelnieniem 20 i zaworem sterującym 5. To jednocześnie zapewnia smarowanie pomiędzy powierzchniami.

Figura 6b pokazuje, w podobny sposób, zawór sterujący podobny do kołnierza, w którym otwory 5a i 5b zarówno doprowadzenia jak i odprowadzenia przechodzą przez część podobną do kołnierza w kierunku osi obrotów zaworu sterującego 5. W tym przykładzie wykonania, otwory 5a i 5b są umieszczone kolejno w kierunku obwodowym, jak pokazano na fig. 6c. Alternatywnie, otwory 5a i 5b doprowadzenia i odprowadzenia mogą być umieszczone w różnych punktach w kierunku promieniowym w stosunku do zaworu kołnierzowego (podobnego do kołnierza). Dlatego w korzystniejszym przykładzie wykonania, otwory odpływowe są umieszczone bliżej obwodu w kierunku promieniowym dla uzyskania możliwie jak najszybszego obniżania ciśnienia. W odpowiadającym przykładzie wykonania z fig. 1b, gdzie tylko obniżanie ciśnienia płynu hydraulicznego jest sterowane, to jest, płyn hydrauliczny odpływa z przestrzeni 6 płynu hydraulicznego do kanału wylotowego 10, same otwory 5b odpływowe są wystarczające, ich wymiar i położenie mogą być odpowiednio dobrane. Figura 6b przedstawia rozwiązanie uszczelnienia, odpowiadające przykładowi wykonania z fig. 6a i umieszczone w przekroju zaworu sterującego 5 dla uszczelnienia odpowiadających otworów z fig. 6a. Tutaj mają także zastosowanie takie same zasady i oddzielny opis nie jest dlatego wymagany. Odpowiednio, to rozwiązanie uszczelnienia pokazane na fig. 6b może być zastosowane do uszczelnienia otworów kołnierza 5 z przykładu wykonania pokazanego na fig. 6a razem z rozwiązaniem uszczelnienia podobnej do tulei części 5. Te uszczelnienia mogą także być zrealizowane przez działanie ciśnienia uszczelnienia na zawór sterujący 5 w kierunku osiowym, uszczelnienia są mocowane albo sztywno połączone z ramą albo zaworem albo są częścią jednego z nich.

Figura 6c pokazuje zawór sterujący 5 i uszczelnienia 20 dla przykładu wykonania z fig. 6b widziany z dołu w stosunku do fig. 6b. Fig. 6b, z kolei, jest przekrojem w kierunku linii C-C pokazanej na fig. 6c, chociaż fig. 6c nie pokazuje wszystkich szczegółów pokazanych w przekroju na fig. 6b. Fig. 6c przedstawia zawór sterujący 5 wyposażony w kolejne otwory 5a i 5b w kierunku obwodowym dla prowadzenia płynu hydraulicznego do i z przestrzeni płynu hydraulicznego. Ponadto, fig. 6c pokazuje dwa uszczelnienia 20 dla ilustracji konstrukcji uszczelnienia. Jak pokazuje fig. 6c, otwory uszczelnień są korzystnie zasadniczo takiego samego kształtu jak otwory 5a i 5b w zaworze sterującym dla uzyskania maksymalnie sprawnego przepływu płynu hydraulicznego. Otwory 5a i 5b są umieszczone tak, że pomiędzy nimi, gdy zawór sterujący 5 obraca się, zamknięty punkt pomiędzy otworami zaworu sterującego zamyka połączenie do otworów aż do następnego otwarcia kanału umożliwiającego przepływ płynu hydraulicznego do albo z wspomnianej uprzednio przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. Fig. 6c pokazuje ponadto, za pomocą dwukierunkowej strzałki D, że jeżeli jest to pożądane, zawór sterujący 5 może obracać się także ruchem obrotowo-zwrotnym, jeżeli uznaje się to za korzystne z powodów konstrukcyjnych. Odpowiednio, jeżeli jest to pożądane, zawory pokazane także na innych figurach rysunku mogą poruszać się ruchem obrotowo-zwrotnym zamiast ciągłym ruchem obrotowym w tym samym kierunku.

Figura 7 pokazuje w uproszczeniu podstawowy przykład wykonania urządzenia udarowego według wynalazku. Fig. 7 przedstawia urządzenie udarowe w przypadku, gdy jest ono obciążone dla wytworzenia impulsu naprężenia. Przedstawione jest mianowicie urządzenie udarowe 1 zawierające ramę 2. Rama ma jako element naciskający 3 przestrzeń 31 drugiego płynu hydraulicznego zawierającą płyn hydrauliczny, przestrzeń jest ograniczona z jednej strony przez tłok przenoszący 7, działający jako człon przenoszący. Przestrzeń drugiego płynu hydraulicznego jest połączona przez kanał zasilania 91 ze źródłem ciśnienia, takim jak pompa 81 płynu hydraulicznego, która doprowadza płyn hydrauliczny pod ciśnieniem do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego pod ciśnieniem P1. Z jednej strony tłoka przenoszącego 7, to jest od strony przeciwnej do przestrzeni 31 drugiego płynu hydraulicznego, jest przestrzeń 6 pierwszego płynu hydraulicznego, która z kolei, jest połączona przez kanał zasilania 9 i zawór sterujący 5 ze źródłem płynu hydraulicznego, takim jak pompa 8 płynu hydraulicznego, która doprowadza płyn hydrauliczny pod ciśnieniem P₂. Z zaworu sterującego 5, płyn hydrauliczny wraca kanałem wylotowym 10 prowadzącym do zbiornika płynu hydraulicznego 11. Ponadto, może ono zawierać akumulator hydrauliczny połączony z przestrzenią 31 drugiego płynu hydraulicznego dla łagodzenia impulsów ciśnienia. Zamiast dwóch pomp 8 i 81 płynu hydraulicznego, może być użyta jedna wspólna pompa 8 płynu hydraulicznego, co pokazano linią przerywaną 911.

W przypadku z fig. 7, wykonywane jest tak zwane ładowanie (obciążanie), przez co doprowadzany jest płyn hydrauliczny, sterowany przez zawór 5, do przestrzeni 6 pierwszego płynu hydraulicznego tak, że tłok przenoszący 7 porusza się w kierunku strzałki B, aż osiągnie tylne położenie, to jest

PL 210 594 B1 najwyższe położenie na fig. 7. W tym samym czasie, płyn hydrauliczny odpływa z przestrzeni drugiego płynu hydraulicznego. Tylne położenie tłoka przenoszącego 7 jest określone przez rozwiązania mechaniczne urządzenia udarowego 1, na przykład przez różne występy i ograniczniki, a w przykładzie wykonania z fig. 7 występ 2a i kołnierz tylnej powierzchni tłoka przenoszącego 7a. Podczas działania urządzenia udarowego, urządzenie udarowe 1 jest pchane w stronę materiału, który ma być obrabiany z siłą F, to jest doprowadza siłę, która utrzymuje tłok przenoszący 7 w styku z narzędziem 4, i jego końcówką, przykładowo koronką wiertniczą albo podobną, w styku z materiałem, który ma być obrabiany. Gdy tłok przenoszący 7 przesunie się w kierunku strzałki B tak daleko jak jest to możliwe, zawór sterujący 5 obraca się w położenie, które umożliwia nagły przepływ płynu hydraulicznego z przestrzeni 6 pierwszego płynu hydraulicznego do zbiornika 11 płynu hydraulicznego. To umożliwia tłokowi przenoszącemu 7 wykonanie ruchu w kierunku narzędzia 4, dzięki działaniu siły wytworzonej przez ciśnienie płynu hydraulicznego w przestrzeni drugiego płynu hydraulicznego dodatkowo dopływającego do niej z pompy 8' płynu hydraulicznego. Ciśnienie P₂ działające na tłok przenoszący 7 w przestrzeni drugiego płynu hydraulicznego wytwarza siłę, która pcha tłok przenoszący 7 w stronę narzędzia 4, który naciska na narzędzie 4. W wyniku tego wytwarzane jest raptowne naprężenie sprężające w narzędziu 4 przez tłok przenoszący 7, które wytwarza impuls naprężenia poprzez narzędzie 4 aż do materiału, który ma być obrabiany. Tak zwany impuls odbicia odbity od materiału, który ma być obrabiany wraca z kolei z powrotem poprzez narzędzie 4, pchając tłok przenoszący 7 ponownie w kierunku strzałki B, przez co energia impulsu naprężenia jest przenoszona do płynu hydraulicznego w drugiej przestrzeni płynu hydraulicznego. Jednocześnie, zawór sterujący 5 wraca w takie położenie, że płyn hydrauliczny jest ponownie dostarczany do przestrzeni 6 pierwszego płynu hydraulicznego dla popychania tłoka przenoszącego 7 do tylnego położenia, to jest położenia udarowego.

Figura 8 przedstawia jeszcze jeden przykład wykonania urządzenia udarowego według wynalazku. Pokazuje ona w uproszczeniu obrotowy zawór sterujący 5 zawierający kilka kanałów/otworów 5a do doprowadzania płynu hydraulicznego do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego. Wokół zaworu sterującego 5, jest rama 2 urządzenia udarowego mająca pokazany przykładowo pierścieniowy kanał zasilania 9 dla płynu hydraulicznego. Kilka równoległych i przykładowo, promieniowych kanałów zasilania 9a prowadzi z kanału zasilania 9 do zaworu sterującego 5, liczba kanałów zasilania 9a jest przykładowo połową liczby kanałów/otworów 5a zaworu sterującego 5. Więc, gdy zawór sterujący 5 obraca się, płyn hydrauliczny jest dostarczany do przestrzeni 6 płynu hydraulicznego z podwójną częstotliwością, ponieważ połowa kanałów/otworów 5a na raz zostaje połączona z kanałem zasilania 9. Odpowiednio, oczywiście, przestrzeń 6 płynu hydraulicznego musi być podobnie połączona z kanałem wylotowym za pomocą odpowiedniej liczby kanałów, aby impulsy naprężenia mogły być wytwarzane z podwójną częstotliwością.

Aby występowało powielanie częstotliwości, tylko druga połowa musi mieć liczbę kanałów odpowiadającą powielaniu przez liczbę całkowitą. Więc liczba kanałów zasilania 9a może być równa liczbie powielonej w ramie, to jest na przykład podwojona w porównaniu z kanałami 5a zaworu sterującego 5. Odpowiednio, liczba kanałów wylotowych może być równa liczbie powielonej, na przykład podwójna, w zaworze sterującym 5, podczas gdy liczba kanałów może być mniejsza poza zaworem sterującym 5 w ramie 2. Ponadto, liczba kanałów w obu kierunkach może być taka sama w zaworze sterującym 5 i z drugiej strony w ramie 2, w takim przypadku jeden z tych elementów ma taką samą mniejszą liczbę kanałów, a odpowiednio, drugi z nich ma większą liczbę kanałów, równą powielaniu przez liczbę całkowitą.

Oprócz kanałów biegnących promieniowo mogą naturalnie być stosowane, także skierowane osiowo równoległe kanały, albo jedne i drugie kanały mogą być stosowane jednocześnie.

Wynalazek został opisany powyżej w odniesieniu do przykładów wykonania pokazanych na rysunkach, nie jest jednak w żadnym razie ograniczony do nich. Jest rzeczą zasadniczą, że jest zastosowany do sterowania urządzenia udarowego, wyposażonego w element naciskający zainstalowany obrotowy zawór sterujący, którego prędkość obrotów może być regulowana dla uzyskania pożądanej częstotliwości udarowej.

Claims (27)

1. Urządzenie udarowe z zaworem sterującym do wytwarzania impulsu naprężenia w narzędziu zawierające ramę, do której narzędzie jest dołączane, człon przenoszący pomiędzy ramą i narzędziem, taki jak tłok przenoszący, przy czym narzędzie styka się z końcem narzędziowym członu przenoszącego bezpośrednio albo pośrednio przez co najmniej część czasu podczas wytwarzania impulsu naprężenia, elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą i członem przenoszącym, korzystnie siły popychającej człon przenoszący w stronę narzędzia, urządzenie zawiera także przestrzeń pierwszego płynu hydraulicznego po stronie narzędzia w stosunku do członu przenoszącego, przy czym człon przenoszący ma pierwszą powierzchnię ciśnieniową umieszczoną po stronie przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego w kierunku narzędzia, elementy do doprowadzania płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego pozwalające na nagły przepływ płynu hydraulicznego z przestrzeni pierwszego płynu hydraulicznego, przy czym siła występująca pomiędzy ramą i członem przenoszącym wywołuje, bezpośrednio bądź pośrednio za pośrednictwem członu przenoszącego będącego w styku z narzędziem, siłę ściskającą narzędzie w jego kierunku wzdłużnym, wywołującą impuls naprężenia w narzędziu w kierunku osiowym oraz zawiera ponadto kanał płynu hydraulicznego doprowadzający płyn hydrauliczny pod ciśnieniem do urządzenia udarowego i kanał wylotowy odprowadzający płyn hydrauliczny z urządzenia udarowego, znamienne tym, ż e elementy do odprowadzania płynu hydraulicznego z przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego zawierają zainstalowany obrotowo zawór sterujący (5) mający kanały/otwory (5b) sterowania doprowadzające w sposób przerywany płyn hydrauliczny z przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego do kanału wylotowego (10), przy czym zawór sterujący (5) ma kilka równoległych kanałów/otworów (5b) sterowania jednocześnie otwierających odpowiednio połączenie pomiędzy przestrzenią (6) pierwszego płynu hydraulicznego i kanałem wylotowym (10) płynu hydraulicznego.

2. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór sterujący (5) ma kanały (5a) sterowania do przepływowego łączenia w sposób przerywany kanału (9) płynu hydraulicznego z przestrzenią (6) pierwszego płynu hydraulicznego, doprowadzające w sposób przerywany płyn hydrauliczny z kanału (9) płynu hydraulicznego do przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego, przy czym zawór sterujący (5) ma kilka równoległych kanałów (5a) sterowania otwierających jednocześnie połączenie pomiędzy kanałem (9) płynu hydraulicznego i przestrzenią (6) pierwszego płynu hydraulicznego i/lub alternatywnie z przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego do kanału wylotowego (10).

3. Urządzenie udarowe według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą (2) i członem przenoszącym zawierają, pomiędzy ramą (2) i członem przenoszącym, element naciskowy (3) poddawany naciskowi przez doprowadzenie płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego.

4. Urządzenie udarowe zastrz. 1, znamienne tym, że elementy do wytwarzania siły pomiędzy ramą (2) i członem przenoszącym zawierają, pomiędzy ramą (2) i członem przenoszącym, przestrzeń (3) drugiego płynu hydraulicznego, wypełnioną płynem hydraulicznym i ograniczoną przez człon przenoszący, korzystnie tłok przenoszący (7), zamontowany ruchomo w stosunku do ramy (2) w kierunku wzdłużnym narzędzia (4), przy czym człon przenoszący zawiera drugą powierzchnię ciśnieniową usytuowaną od strony przestrzeni drugiego płynu hydraulicznego.

5. Urządzenie udarowe według zastrz. 4, znamienne tym, że przestrzeń (3J drugiego płynu hydraulicznego jest przestrzenią zamkniętą pomiędzy ramą (2) i poddawanym naciskowi przez dostarczanie płynu hydraulicznego pod ciśnieniem do przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego tłokiem przenoszącym (7) uwalnianym od nacisku przez umożliwienie nagłego odpływu płynu hydraulicznego z przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego z wytworzeniem osiowego impulsu naprężenia na narzędziu (4).

6. Urządzenie udarowe według zastrz. 4, znamienne tym, że przestrzeń (3J drugiego płynu hydraulicznego w urządzeniu udarowym jest połączona ze źródłem ciśnienia.

7. Urządzenie udarowe według zastrz. 6, znamienne tym, że źródło ciśnienia jest pompą (8, 8) płynu hydraulicznego.

8. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór sterujący (5) jest zainstalowany obrotowo, w sposób pozwalający na ciągły ruch obrotowy w tym samym kierunku.

9. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawór sterujący (5) jest zainstalowany obrotowo, w sposób pozwalający na okresowy ruch obrotowy tam i z powrotem.

PL 210 594 B1

10. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że obrotowy zawór sterujący (5) jest obracany za pomocą napędzającego czynnika hydraulicznego, korzystnie silnika napędzanego płynem hydraulicznym.

11. Urządzenie udarowe według zastrz. 10, znamienne tym, że silnik napędzany płynem hydraulicznym jest silnikiem przekładniowym, utworzonym przez uzębienie (5c) w obrotowym zaworze sterującym (5) i oddzielne koło zębate (12) połączone obrotowo z tym uzębieniem, kanał zasilania płynu hydraulicznego oraz, odpowiednio, kanał wylotowy po przeciwnych stronach ich punktu styku.

12. Urządzenie udarowe według zastrz. 11, znamienne tym, że zawiera, co najmniej dwa silniki przekładniowe utworzone przez uzębienie (5c) w obrotowym zaworze sterującym (5) i kanał zasilania oraz, odpowiednio, kanał wylotowy po przeciwnych stronach ich punktu styku.

13. Urządzenie udarowe według zastrz. 10, znamienne tym, że zawiera elementy do regulowania prędkości obrotowej zaworu sterującego (5), a tym samym częstotliwości udarowej i prędkości uwalniania.

14. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera, co najmniej jeden, sprzężony i sterowany przez obrotowy zawór sterujący (5), oddzielny zawór pomocniczy (15), zamykający połączenie z przestrzeni płynu hydraulicznego (6) do kanału powrotnego (10), gdy płyn hydrauliczny jest dostarczany do przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego i otwierający, odpowiednio, połączenie z przestrzeni płynu hydraulicznego do kanału powrotnego (10), gdy umożliwiony jest odpływ płynu hydraulicznego z przestrzeni (6) pierwszego płynu hydraulicznego.

15. Urządzenie udarowe według zastrz. 14, znamienne tym, że zawór pomocniczy (15) jest podobny do wrzeciona.

16. Urządzenie udarowe według zastrz. 15, znamienne tym, że zawór pomocniczy (15) ma postać tulei łączącej przepływowo dla płynu hydraulicznego kanał (9) płynu hydraulicznego, przez kanał sterowania zaworu sterującego (5) z przestrzenią (6) pierwszego płynu hydraulicznego.

17. Urządzenie udarowe według zastrz. 16, znamienne tym, że przestrzeń (6) pierwszego płynu hydraulicznego jest połączona przepływowo, dla części płynu hydraulicznego, przez zawór pomocniczy (15) i ponadto przez kanał sterowania zaworu sterującego (5) z kanałem powrotnym (10).

18. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że obrotowy zawór sterujący (5) zawiera część tulejową, w której jest utworzona, co najmniej część kanałów/otworów sterowania.

19. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że obrotowy zawór sterujący (5) zawiera część kołnierzową, w której jest utworzona co najmniej część kanałów/otworów sterowania.

20. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy zaworem sterującym (5) i ramą (2) urządzenia udarowego umieszczone są uszczelnienia (20), regulowane czynnikiem hydraulicznym.

21. Urządzenie udarowe według zastrz. 20, znamienne tym, że w uszczelnieniach (20) są umieszczone prowadzące przez nie kanały, przez które jest prowadzony płyn hydrauliczny co najmniej przez kanały/otwory wylotowe.

22. Urządzenie udarowe według zastrz. 1, znamienne tym, że doprowadzająca płyn hydrauliczny pompa (8) płynu hydraulicznego jest połączona przepływowo dla doprowadzania płynu hydraulicznego z obrotowym zaworem sterującym (5) i odpowiednio, przez kanał wylotowy ze zbiornikiem (11) płynu hydraulicznego, przez część długości kanału zasilania i kanału wylotowego, i odpowiednio wzdłuż kilku równoległych kanałów zasilania i kanałów wylotowych, przy czym liczba kanałów (5a) sterowania w obrotowym zaworze sterującym (5) i liczba równoległych kanałów zasilania (9a) i kanałów wylotowych prowadzących do zaworu sterującego (5) są powielane przez taką samą liczbę całkowitą.

23. Urządzenie udarowe według zastrz. 22, znamienne tym, że liczba kanałów (5a) sterowania w zaworze sterującym (5) jest liczbą kanałów zasilania (9a) pomnożoną przez liczbę całkowitą bądź odwrotnie i odpowiednio w stosunku do liczby kanałów wylotowych (10), pomnożoną przez liczbę całkowitą, bądź odwrotnie.

24. Zawór sterujący do sterowania cyklem pracy urządzenia udarowego napędzanego płynem hydraulicznym, zawierający kanał zasilania prowadzący do urządzenia udarowego i odpowiednio, kanał wylotowy do doprowadzania i odprowadzania płynu hydraulicznego do i z urządzenia udarowego, przy czym zawór sterujący jest zainstalowany, korzystnie, obrotowo w przestrzeni w ramie urządzenia udarowego oraz ma co najmniej jeden kanał wylotowy płynu hydraulicznego prowadzący do tej przestrzeni, a ponadto zawór sterujący zawiera, co najmniej jeden kanał bądź otwór do sterowania przepływem płynu hydraulicznego, znamienny tym, że zawór sterujący (5) zawiera wiele równole14

PL 210 594 B1 głych kanałów bądź otworów (5b), przemiennie jednocześnie otwierających połączenie z urządzenia udarowego (1) do kanału wylotowego (10) i zamykających połączenie do kanału wylotowego (10) podczas obrotu zaworu sterującego (5).

25. Zawór sterujący według zastrz. 24, znamienny tym, że kanał zasilania (9) płynu hydraulicznego jest połączony przepływowo z przestrzenią w ramie (2) urządzenia udarowego, zaś zawór sterujący (5) zawiera wiele równoległych kanałów lub otworów (5a) sterowania, otwierających przemiennie jednocześnie połączenie z kanału zasilania (9) z urządzeniem udarowym (1) i, odpowiednio, przemiennie zamykających połączenie do kanału zasilania (9).

26. Zawór sterujący według zastrz. 24 albo 25, znamienny tym, że zawiera wiele równoległych kanałów lub otworów (5a) sterowania otwierających połączenia do kanału zasilania (9) i kanału wylotowego (10) w różnych momentach czasowych.

27. Zawór sterujący według zastrz. 24 albo 25, znamienny tym, że jest instalowany obrotowo, w sposób pozwalający na ciągłe obracanie się w tym samym kierunku i zawiera elementy, takie jak uzębienie (5c), tworzące połączenie zaworu sterującego (5) z elementami do jego obracania.