RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 188335 (21) Numer zgłoszenia: 331474 (22) Data zgłoszenia: 16.02.1999 (13) B1 (51) IntCl7: F15B 11/02 F15B 15/08 Opis patentowy przedrukowano ze względu na zauważone błędy (54) Siłownik pneumatyczny udarowy (43) Zgłoszenie ogłoszono: 28.08.2000 BUP 17/00 (73) Uprawniony z patentu: Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Podstaw Technologii i Konstrukcji Maszyn TEKOMA, Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: Jerzy Lenczewski-Samotyja, Warszawa, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2005 WUP 01/05 (74) Pełnomocnik: Momot Zbigniew, Biuro Doradztwa Technicznego PL 188335 B1 (57) 1. Siłownik pneumatyczny udarowy przetwarzający sygnał sterujący na przesunięcie liniowe o dużej sile znamienny tym, że posiada cylinder (1) zaopatrzony w komorę akumulacyjną (2) połączoną z komorą bierną (3) przechodzącą w komorę podporową (4) połączoną z komorą zaworową (5) za pośrednictwem usytuowanego między nimi stożkowego cylindrycznego przejściami zaopatrzonego w promieniowe wylotowe otwory (15) z osadzonym wewnątrz zespołem tłoczyskowym (6) wyposażonym w tłok roboczy (7) dalej tłok podporowy (8) oraz tłok zaworowy (9) zaopatrzony w zawór zwrotny (9), którego tłok roboczy (7) i tłok podporowy (8) związane są z tłoczyskiem (6') natomiast tłok zaworowy (9) osadzony jest suwliwie na tłoczysku (6') za pośrednictwem zaworu zwrotnego (9) a ponadto posiada zewnętrzny tłumik akustyczny (20). F IG. 1
2 188335 Siłownik pneumatyczny udarowy Zastrzeżenia patentowe 1. Siłownik pneumatyczny udarowy przetwarzający sygnał sterujący na przesunięcie liniowe o dużej sile znamienny tym, że posiada cylinder (1) zaopatrzony w komorę akumulacyjną (2) połączoną z komorą bierną (3) przechodzącą w komorę podporową (4) połączoną z komorą zaworową (5) za pośrednictwem usytuowanego między nimi stożkowego cylindrycznego przejścia (14) zaopatrzonego w promieniowe wylotowe otwory (15) z osadzonym wewnątrz zespołem tłoczyskowym (6) wyposażonym w tłok roboczy (7) dalej tłok podporowy (8) oraz tłok zaworowy (9) zaopatrzony w zawór zwrotny (9), którego tłok roboczy (7) i tłok podporowy (8) związane są z tłoczyskiem (6') natomiast tłok zaworowy (9) osadzony jest suwliwie na tłoczysku (ó') za pośrednictwem zaworu zwrotnego (9) a ponadto posiada zewnętrzny tłumik akustyczny (20). 2. Siłownik pneumatyczny udarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jego tłok zaworowy (9) jest tłokiem dwustopniowym (9' i 9") wewnątrz którego osadzony jest zawór zwrotny (10) spoczywający suwliwie na tłoczysku (ó') posiadający kołnierzowy grzybek (16) podparty sprężyną (17) zaopatrzony w stożkową powierzchnię zamykającą (18) spoczywającą w gnieździe (19) ukształtowanym w tłoku zaworowym (9). 3. Siłownik pneumatyczny udarowy według zastrz. 1, znamienny tym, że na zewnętrznej powierzchni cylindra (1) nad wylotem promieniowych otworów' (15) usytuowany jest obwodowo tłumik akustyczny (20), zaś komora cierna (3) zaopatrzona jest w promieniowy odpowietrznik (21). * * * Przedmiotem wynalazku jest siłownik pneumatyczny udarowy przetwarzający sygnał sterujący na przesunięcie liniowe o dużej energii udaru. Znane są siłowniki z elementem przesuwnym wywierającym siłą wzdłuż krótkiej zazwyczaj drogi działania i zdolnym do jej dalszego wywierania po zaprzestaniu ruchu. Zależnie od sposobu wywierania siły rozróżnia się siłowniki hydrauliczne, pneumatyczne, elektromagnetyczne, elektrohydrauliczne i inne. Siłą napędową siłownika może być na przykład nacisk medium - sprężonego powietrza na tłoki w cylindrach siłownika, na przykład w siłownikach pneumatycznych z jednostronnym tłoczyskiem dwustronnego działania powodujące dwukrotne zwiększenie siły na tłoczysku o regulowanej amortyzacji pneumatycznej. Klasycznym rozwiązaniem konstrukcyjnym takiego siłownika pneumatycznego o działaniu udarowym jest tuleja cylindrowa w której porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym tłok-bijak, przy czym siła odrzutu pochodząca od posuwisto-zwrotnego ruchu tłoka-bijaka amortyzowana jest przez sprężynę umieszczoną pomiędzy rozrządem powietrza a częścią chwytową. Wadą tego typu urządzeń jest niedostateczne tłumienie drgań, oraz niska sprawność mechaniczna spowodowana spadkiem ciśnienia czynnika roboczego na pokonanie opo- O ł*r7 r * ł i r i 1 A i i r o r m 1 U vv iai wia UU Wivi ^viun v Istotą siłownika pneumatycznego udarowego według wynalazku jest cylinder zaopatrzony w komorę akumulacyjną połączoną z komorą bierną przechodzącą w komorę podporową połączoną z komorą zaworową za pośrednictwem usytuowanego między nimi cylindrycznego stożkowego przejścia zaopatrzonego w promieniowe wylotowe otwory, z osadzonym wewnątrz zespołem tłoczyskowym wyposażonym w tłok roboczy dalej tłok podporowy oraz tłok zaworowy zaopatrzony w zawór zwrotny, którego tłok roboczy i tłok podporowy związane są z tłoczyskiem, natomiast tłok zaworowy osadzony jest suwliwie
188335 3 na tłoczysku za pośrednictwem zaworu zwrotnego, ponadto tłok zaworowy jest tłokiem dwustopniowym, wewnątrz którego osadzony jest zawór zwrotny spoczywający suwliwie na tłoczysku posiadający kołnierzowy grzybek podparty sprężyną, zaopatrzony w stożkową powierzchnię zamykającą spoczywającą w gnieździe ukształtowanym w tłoku zaworowym, a ponadto na zewnętrznej powierzchni cylindra nad wylotem promieniowych otworów usytuowany jest obwodowo tłumik akustyczny. Zaletą techniczną siłownika pneumatycznego udarowego według wynalazku jest prosta i zwarta konstrukcja umożliwiająca wykonanie pracy o wysokim poziomie energetycznym. Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat funkcjonalny siłownika pneumatycznego udarowego, zaś fig. 2 - siłownik pneumatyczny udarowy w przekroju wzdłuż osi podłużnej. Siłownik pneumatyczny udarowy ma postać cylindra 1 wewnątrz którego ukształtowane są kolejno cztery komory: komora akumulacyjna 2 połączona z komorą bierną 3 przechodząca w komorę podporową 4 przechodząca w komorę zaworową 5 z osadzonym zespołem tłoczyskowym 6 wyposażonym w tłok roboczy 7, tłok podporowy 8 oraz tłok zaworowy 9 zaopatrzony w zawór zwrotny 10 zamknięty na zewnętrznych krańcach w funkcjonalne pokrywy, doprowadzająco-prowadzącą tłoczysko 6', pokrywę 22 oraz zamykającą pokrywę 23, przy czym tłok roboczy 7 i tłok podporowy 8 związane są w sposób trwały z tłoczyskiem 6', natomiast tłok zaworowy 9 jest tłokiem dwustopniowym 9' i 9" wewnątrz którego osadzony jest zawór zwrotny 10 spoczywający na tłoczysku 6' przy czym tłok roboczy 7 oraz tłok podporowy 8 zaopatrzone są w pierścienie amortyzujące 24 typu 0 spełniające funkcje zderzaków elastycznych. Jednostronnie wyprowadzone na zewnątrz cylindra 1 tłoczysko 6' stanowi stempel udarowy siłownika, zaś tłok 9" zamyka lub otwiera przejście między komorą podporową 4 a strefą przejściową komory zaworowej 5, przy czym w komorze biernej 3 usytuowany jest promieniowy odpowietrznik 21 dla odpowietrzania komory do ciśnienia otoczenia. Zasilanie siłownika pneumatycznego medium odbywa się do komory akumulacyjnej 2 poprzez otwór komunikacyjny 11, zaś do komory zaworowej poprzez otwór komunikacyjny 12 za pośrednictwem zaworu dwupołożeniowego trójdrogowego 13 usytuowanego w układzie sterowania. W strefie przejściowej między komorą podporową 4 a komorą zaworową 5 cylinder 1 posiada stożkowe cylindryczne przejście 14 zaopatrzone w promieniowe wylotowe otwory 15 medium umożliwiające szybką dekompresję komory podporowej 4. Ponadto na zewnętrznej powierzchni cylindra 1 nad wylotem promieniowych otworów 15 usytuowany jest obwodowo tłumik akustyczny 20 tłumiący nadmierny hałas zjawiska dekompresji medium. Zawór zwrotny 10 posiada kołnierzowy grzybek 16 podparty sprężyną 17 zaopatrzony najkorzystniej w stożkową powierzchnię zamykającą 18 spoczywającą w gnieździe 19 ukształtowanym w tłoku zaworowym 9. Działanie siłownika pneumatycznego udarowego według wynalazku jest możliwe przy zachowaniu właściwych proporcji powierzchni roboczych poszczególnych tłoków pod warunkiem, że Ft z > Ft p > Ft r, określających: Fj z - powierzchnię roboczą tłoka zaworowego 9 Ft p - powierzchnię roboczą tłoka podporowego 8 F t r - powierzchnię roboczą tłoka roboczego 7 oraz sprzężeniu zwrotnym ciśnienia medium podawanego do komór 2 i 5, przy czym podanie medium pod ciśnieniem zasilającym do komory zaworowej 5 powoduje osiowe przemieszczenie tłoka zaworowego 9 oraz zamknięcie komory podporowej 4, zaś napełnianie komory następuje poprzez zawór zwrotny 10 z jednoczesnym przemieszczaniem osiowym zespołu tłoczyskowego 6 w skrajne prawe położenie do stanu gotowości siłownika do wykonania pracy.
4 188 335 Dla wykonania pracy - uderzenia tłoczyska 6' przerywa się zasilanie komory zaworowej 5 i dokonuje jej rozprężenia przez połączenie toru zasilania z ciśnieniem otoczenia, co powoduje że tłok zaworowy 9 wycofując się otwiera przelot z komory podporowej 4 do strefy przejściowej 14 komory zaworowej 5 powodując gwałtowną dekompresję komory podporowej 4 co powoduje szybki ruch zespołu tłoczyskowego 6 do przodu wywołane przez tłok roboczy napędzany 7 ciśnieniem medium panującym w komorze akumulacyjnej 2.
188 335 5 FIG. 2
6 188 335 F IG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.