DE10003415B4

DE10003415B4 - Hydraulikhammer mit einem Druckgasspeicher

Info

Publication number: DE10003415B4
Application number: DE2000103415
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing.(grad.) Baumanns
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: DE10003415A1

Abstract

Hydraulikhammer (1) mit einem Druckgasspeicher zur Betätigung des Schlagkolbens (2), wobei das obere Kolbenende (19) des Schlagkolbens (2) in einer mit einem Fluid gefüllten ersten Kammer (11) geführt ist, die durch eine Membran (12) aus einem elastischen Werkstoff von einer mit Druckgas gefüllten und den Druckgasspeicher bildenden zweiten Kammer (10) getrennt ist und wobei die Membran (12) in jeder Stellung des Schlagkolbens (2) einer von dem Druck in der ersten Kammer (11) bewirkten Dehnung unterworfen ist.

Description

Technisches Gebiet
Hydraulikhämmer, auch als Schlagwerke bezeichnet, finden heute in weiten Bereichen eine Anwendung. So werden sie im Straßen- und Tiefbau, in Steinbrüchen, sowie bei Abbrüchen eingesetzt. In den meisten Fällen werden sie als Zusatz oder als Anbaugeräte bei Baumaschinen verwendet. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Druckmittel betriebenen Schlagkolben, der mit einem auswechselbaren Werkzeug zusammenwirkt. Über eine entsprechende Steuerung erhält der Schlagkolben eine Schlagzahl von mehreren hundert Schlägen pro Minute. Dabei wird der Schlagkolben hydraulisch betätigt. Zusätzlich zu der Hydraulik werden bei modernen Geräten Druckgasspeicher verwendet, die den Schlagkolben ebenfalls in Richtung auf das Werkzeug drücken. Der in der Regel mit Stickstoff gefüllte Druckgasspeicher hat den Vorteil, dass selbst dann, wenn der Öldruck im Hydrauliksystem des Trägersystems konstruktionsbedingt oder durch Verschleiß in weiten Grenzen schwankt, die Einzelschlagenergie nahezu konstant hoch bleibt.

In der EP 0 672 506 A1 ist ein hydraulischer Schlaghammer mit einem Druckgasspeicher dargestellt. Die Trennung zwischen dem Hydraulikhammer und dem Druckgasspeicher erfolgt durch eine flexible Membran. Die konstruktive Ausbildung der Hydraulikkammer und des Druckgasspeichers sowie der Membran ist derart, dass der Hauptteil der Schlagenergie durch den Druckgasspeicher aufgebracht wird. Hiertür ist die Wölbung der Membran auf den Schlagkolben gerichtet.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Hydraulikhammer, bei dem ein solcher Druckgasspeicher zur unterstützenden Betätigung des Schlagkolbens eingesetzt wird. Von Nachteil bei bisherigen Ausführungen ist die Kolbenabdichtung, die gegen das Druckgas abdichten muß. Bei geringsten Undichtigkeiten entweicht das Druckgas und der Hydraulikhammer wird funktionsunfähig.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikhammer mit einem Druckgasspeicher zur Betätigung des Schlagkolbens so ausbilden, dass er betriebsicherer wird und die oben genannten Nachteile vermeidet. Dabei soll der Druckgasspeicher einfach aufgebaut sein und zur Steigerung der Effizienz des Schlagwerks wirkungsvoll beitragen. Es wird angestrebt, den Vorteil, den die Verwendung des Druckgasspeichers bietet, beizubehalten, ohne jedoch den Nachteil eines Druckverlustes im Druckgasspeicher in Kauf zu nehmen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Hydraulikhammer mit einem Druckgasspeicher zur Betätigung des Schlagkolbens dadurch erreicht, dass das obere Kolbenende des Schlagkolbens in einer mit einem Fluid gefüllten ersten Kammer geführt ist, die durch eine Membran aus einem elastischen Werkstoff von einer mit Druckgas gefüllten und den Druckgasspeicher bildenden zweiten Kammer getrennt ist, wobei die Membran in jeder Stellung des Schlagkolbens einer von dem Druck in der ersten Kammer bewirkten Dehnung unterworfen ist, Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Membran nach Art einer Feder einen Druck auf den Kolben des Schlagwerkes ausübt und so dessen Effizienz steigert. Das Kolbenende bewegt sich in einer mit einem Fluid, beispielsweise einer für die hydraulische Steuerung verwendeten Flüssigkeit, gefüllten Kammer. Die vorhandenen Abdichtprobleme am Kolben werden hierdurch erheblich reduziert. Auch ist es nicht mehr notwendig, dass das Kolbenende in einem Zylinder geführt ist und der Druckgasspeicher im Zylinder des Kolbens untergebracht wird. Die das Fluid aufnehmende Kammer und auch die Kammer, welche den Druckgasspeicher bildet, können konstruktiv sehr unterschiedlich ausgebildet werden. Für die Abdichtung der Kammern gegeneinander ist lediglich eine statische Abdichtung am Membranrand erforderlich. Während die dynamische Abdichtung am beweglichen Kolben, wie bereits erwähnt, lediglich die hydraulische Flüssigkeit abzudichten hat.

Die Anordnung des Druckgasspeichers außerhalb des Zylinders des Schlagkolbens ermöglicht auch eine Ausbildung der ersten die Hydraulik aufnehmenden Kammer in der Weise, dass das druckseitige Kolbenende in die erste Kammer bei ihrer Hubbewegung nach oben hineinführt. Nach dem neuen Konzept kommt es nicht mehr darauf an, dass durch den Kolbenboden in dem Zylinderkopf bei der Hubbewegung nach oben Druckgas komprimiert wird, sondern es ist lediglich ein Verdrängen der in der ersten Kammer befindlichen hydraulischen Flüssigkeit erforderlich, wodurch durch eine entsprechende Bewegung der Membran der Druck im anschließenden Druckgasspeicher erhöht wird. Dadurch wird schließlich der Schlagkolben wieder nach unten gedrückt.

Fertigungstechnisch und auch von der Montage her ist es günstig, wenn die erste und die zweite Kammer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. In einem solchen Fall ist es möglich, die Membran im Gehäuse zu montieren und das vorgefertigte Gehäuse, quasi als Zylinderkopf, auf das obere Ende des Hydraulikhammers aufzusetzen.

Jede Kammer ist mit einem absperrbaren Zuflußkanal versehen, über welche in die erste Kammer die Hydraulikflüssigkeit und die zweite Kammer das Druckgas eingeführt wird. Dabei ist es zweckmäßig, dass der Zuflußkanal für den Druckgasspeicher mit einem Rückschlagventil versehen wird. Der Zuflußkanal für die erste Kammer kann mit einem einfachen Absperrventil abgeschlossen werden.

In besonders bevorzugter Weise werden die Drücke in den Kammern durch entsprechendes Hineindrücken des Druckgases beziehungsweise der Hydraulikflüssigkeit so eingestellt, dass die Membran in jeder Stellung des Schlagkolbens einer von dem Druck in der ersten Kammer bewirkten Dehnung unterworfen ist, das heißt, dass die Membran bereits bei der untersten Stellung des Schlagkolbens mit einer Grunddehnung belegt wird.

Die Membran selbst wird hierfür schalenförmig ausgebildet und mit ihrer Wölbung in die Druckgasspeicherkammer gerichtet. Die Ausgestaltung der Membran kann soweit gehen, dass sie halbkugelförmig ausgebildet ist. Mit ihrem Rand ist die Membran an der Innenwand des Gehäuses befestigt. Möglich ist auch eine Befestigung in einer gesonderten Halterung, die in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Eine solche Halterung erleichtert die Montage der Membran.

Ausführung der Erfindung
Die beigefügte Figur zeigt einen Längsschnitt durch den oberen Teil eines Hydraulikhammers 1. Bei dem Hydraulikhammer 1 wird ein Schlagkolben 2 in einem Zylinder 3 geführt. In den Zylinder 3 sind Dichtungen 4 und 5 eingesetzt, die den Zylinder 3 gegenüber einer Einfassung 6 und dem Schlagkolben 2 abdichten. Ein Gehäuse 7 ist über die Schraubverbindungen 8 mit der Einfassung 6 verschraubt. Eine Dichtung 9 dichtet den Zylinder 3 gegenüber dem Gehäuse 7 ab. Im Gehäuse 7 befindet sich die Druckgaskammer (zweite Kammer 10) und eine mit einem Fluid gefüllte erste Kammer 11. Beide Kammern 10 und 11 sind durch eine Membran 12 getrennt. Die Membran 12 ist an der Innenwand 13 des Gehäuses 7 befestigt. Hierfür wird der Rand 14 der Membran 12 über eine Ringmutter 15 am Gehäuse 7 verschraubt. Die zweite Kammer 10, welche als Druckgasspeicher dient, ist folglich ein vom Gehäuse 7 gebildeter Raum, der von seiner unteren Seite her durch die Membran 12 abgeschlossen ist. Über einen Zuflußkanal 16 wird Druckgas in die zweite Kammer 10 eingeführt. Der Zuflußkanal 16 ist mit einem Rückschlagventil 17 versehen.
Die erste Kammer 11 ist seitlich durch die Innenwand 13 des Gehäuses 7 begrenzt. Nach unten ist sie durch die Stirnwand 18 des Zylinders 3 und das obere Kolbenende 19 des Schlagkolbens 2 abgeschlossen. Die obere Abgrenzung bildet die Membran 12. In der Wand des Gehäuses 7 ist außerdem der Zuflußkanal 20 vorhanden, der mit einer Absperrschraube 21 abgesperrt ist. Über den Zuflußkanal 20 wird in die erste Kammer 11 eine geeignete hydraulische Flüssigkeit eingefügt.
Für die Inbetriebnahme wird in die erste Kammer 11 die Flüssigkeit soweit eingefüllt, dass die Membran 12 mit einer Grunddehnung belegt ist, das heißt, die Membran 12 steht unter Spannung und ist geringfügig gedehnt. Die zweite Kammer 10 wird mit einem Druckgas gefüllt, das von der anderen Seite her auf die Membran 12 einwirkt. In der gezeigten Ausführungsform ist die leicht gedehnte Membran 12 etwa halbkugelförmig, wobei ihre Wölbung nach oben in die Druckgasspeicherkammer (zweite Kammer 10) gerichtet ist.
Der Schlagkolben 2 hat den strich-punktiert eingezeichneten Hub 22, der durch die Verdrängung der in der ersten Kammer 11 befindlichen Flüssigkeit eine Ausdehnung der Membran 12 zur Folge hat. Die ausgedehnte Membran 23 ist ebenfalls strich-punktiert eingezeichnet. Das in der zweiten Kammer 10 befindliche Druckgas wird hierdurch zusammengedrückt und die dadurch gespeicherte Energie bewirkt, dass der Schlagkolben 2 in Abhängigkeit von seiner hydraulischen Steuerung wieder nach unten gedrückt wird.

Claims

Hydraulikhammer (1) mit einem Druckgasspeicher zur Betätigung des Schlagkolbens (2), wobei das obere Kolbenende (19) des Schlagkolbens (2) in einer mit einem Fluid gefüllten ersten Kammer (11) geführt ist, die durch eine Membran (12) aus einem elastischen Werkstoff von einer mit Druckgas gefüllten und den Druckgasspeicher bildenden zweiten Kammer (10) getrennt ist und wobei die Membran (12) in jeder Stellung des Schlagkolbens (2) einer von dem Druck in der ersten Kammer (11) bewirkten Dehnung unterworfen ist.
Hydraulikhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgasseitige Kolbenende (19) in die erste Kammer (11) hineinragt.
Hydraulikhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Kammer (11, 10) in einem gemeinsamen Gehäuse (7) angeordnet sind.
Hydraulikhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kammer (11, 10) ein absperrbarer Zuflußkanal (20, 16) zugeordnet ist.
Hydraulikhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußkanal (16) für den Druckgasspeicher mit einem Rückschlagventil (17) versehen ist.
Hydraulikhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) bei der unteren Stellung des Schlagkolbens (2) mit einer Grunddehnung belegt ist.
Hydraulikhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) schalenförmig ausgebildet und mit ihrer Wölbung in die zweite Kammer (10) gerichtet ist.
Hydraulikhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) halbkugelförmig ausgebildet ist.
Hydraulikhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) mit ihrem Rand (14) an der Gehäusewand befestigt ist.