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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hammerhebevorrichtung und insbesondere Hammerhebevorrichtung, die die Schlagkraft eines Kolbens steigern kann, indem sie den Fluidwiderstand in einem Hauptzylinder und dem Kolben beseitigt, wenn der angehobene Kolben abgesenkt wird.
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[Allgemeiner Stand der Technik]
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Im Allgemeinen bezeichnet ein Hammer eine Vorrichtung, die an Ausrüstung wie einem Belader oder einem Bagger mit einer Hydraulikpumpe angebracht wird, ein Hochdruckfluid steuert, das von der Hydraulikpumpe über einen vorgegebenen Strömungsweg und ein Ventil zugeführt wird, einen Kolben im Hydraulikhammer hebt und senkt, um ein Werkzeug schlagen zu lassen, und das Werkzeug durch eine Reaktionskraft ein Felsenbett oder einen Betonboden zerschlagen zu lassen.
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1 zeigt einen Hydraulikhammer des Stands der Technik. Im Folgenden sollen eine Konfiguration und ein Betrieb des Hydraulikhammers des Stands der Technik unter Bezugnahme auf 1 ausführlich beschrieben werden.
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Bezug nehmend auf 1 weist der Hydraulikhammer ein Ventil, einen Druckspeicher, einen Zylinder, einen Kolben und einen Ladegasspeicher auf. Natürlich liegt es auf der Hand, dass der Hydraulikhammer andere Konfigurationen als die genannten Konfigurationen aufweisen kann.
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Wenn ein Ventil 100 offen ist, wird ein Hochdruckfluid, das von einer Hydraulikpumpe zugeführt wird, in einen Zylinder 108 geleitet. Wenn das Hochdruckfluid ins Innere 99 des Zylinders 108 geleitet wird, wird ein Kolben 102, der in dem Zylinder 108 aufgenommen ist, durch einen Druck des eingeleiteten Fluids angehoben.
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Wie in 1 gezeigt, weist der Kolben 102 eine Zylinderform auf und weist eine Form auf, wobei der mittlere Abschnitt vorspringt. Der Zylinder 108 weist eine Entlüftungsöffnung zum Aufnehmen des Kolbens 102 auf und induziert eine vertikale Bewegung des Kolbens 102. Ferner ist ein Durchmesser der Entlüftungsöffnung des Zylinders 108 nicht gleichmäßig, derart, dass der Kolben 102 mit der Form, wobei der mittlere Abschnitt vorspringt, sich vertikal innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bewegen kann. Das heißt, die Entlüftungsöffnung des Zylinders ist derart geformt, dass eine Region der Entlüftungsöffnung, wo der vorspringende Abschnitt des Kolbens 102 sich vertikal bewegt, einen größeren Durchmesser als eine andere Region der Entlüftungsöffnung aufweist. Natürlich ist es bei dem Hydraulikhammer am wichtigsten, einen Spalt zwischen dem Kolben 102 und dem Zylinder 108 vollständig abzudichten, so dass kein Hochdruckfluid durch den Spalt zwischen dem Kolben 102 und dem Zylinder 108 nach außen austritt.
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Ein Gas, das in einem Ladegasspeicher 106 gespeichert ist, der in einem oberen Teil des Zylinders gebildet ist, wird langsam durch das Anheben des Kolbens 102 verdichtet. Wenn der Kolben 102d durch den Fluiddruck in eine vorgegebene Position angehoben wird, wird das Ventil 100 geschlossen, und der Kolben bewegt sich aufgrund des Gewichts des Kolbens 102 und eine Kraft des verdichteten Gases Ladegasspeicher 106 nach unten.
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In diesem Fall bewegt sich das Fluid zwischen dem Zylinder und dem Kolben zu einem Druckspeicher 104. Wie oben beschrieben, zerschlägt der Hydraulikhammer des Stands der Technik ein Felsenbett oder einen Betonboden, indem er die genannten Vorgänge wiederholt.
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Leider ist bei dem Hydraulikhammer des Stands der Technik ein Dichtungselement an einem unteren Ende vorgesehen, damit kein Hochdruckfluid in den Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder dringen kann, weshalb eine Beschleunigung des sich abwärts bewegenden Zylinders aufgrund einer Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder reduziert wird. Ferner kann ein Dichtungselement 88, das als das Dichtungselement zum Abdichten des Kolbens und des Zylinders am unteren Ende angeordnet ist, durch die Reibung beschädigt werden, und um einen gewünschten Abdichtungszustand aufrechtzuerhalten, muss das beschädigt Element regelmäßig durch ein neues ersetzt werden.
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Da bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens das Fluid im Inneren 99 des Zylinders sofort an den Druckspeicher 104 abgelassen werden muss, wird die Schlagkraft des Kolbens durch den Widerstand, der in einem solchen Fall erzeugt wird, stark beeinträchtigt.
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In der
DE 40 17 029 A1 wird eine als Hydrobär bezeichnete Hammerhebevorrichtung beschrieben, bei der ein Unterzylinder über eine Axialkolbenpumpe betrieben wird. Die Pumpe führt dem Unterzylinder Drucköl zu, welches durch ein Steuerventil bereitgestellt wird, wodurch ein im Unterzylinder angeordneter Unterkolben angehoben wird. Der ausgefahrene Unterkolben kommt dann in engen Kontakt mit einem Hebeabschnitt eines Hauptkolbens (=Fallkörper) und hebt diesen an. Schließlich wird der Unterkolben rasch unter dem Hebeabschnitt weggefahren, sodass der Hautkolben innerhalb eines Hauptzylinders, der als Führung dient, frei fallen kann.
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[Offenbarung]
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[Technische Aufgabe]
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erhöhen der Schlagkraft eines Kolben durch Reduzieren einer Reibungskraft zwischen dem Kolben und einem Zylinder bereitzustellen, um eine Beschleunigung der Abwärtsbewegung des Kolbens zu erreichen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das die Instandhaltungskosten reduzieren kann, da kein Dichtungselement an einem unteren Ende gebildet ist, um einen Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder abzudichten.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das zusätzlich ein Überhitzungsphänomen zwischen dem Zylinder und dem Kolben verhindert, ohne eine große Ablaufleitung zu verwenden, um den Widerstand an einer Ablaufleitung zu reduzieren.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erhöhen der Anzahl der vertikalen Bewegungen des Hauptkolbens bereitzustellen.
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[Technische Lösung]
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Um dies zu erreichen, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Hammerhebevorrichtung bereit, die Folgendes aufweist: ein hydraulisches Steuerventil, das eine Zufuhr eines Fluids steuert; einen Unterzylinder, dem das Fluid durch einen Betrieb des hydraulischen Steuerventils zugeführt wird; einen Unterkolben, der teilweise im Unterzylinder aufgenommen ist und durch das Fluid angehoben oder abgesenkt wird; einen Hauptkolben, der in engen Kontakt mit einem Längsende des Unterkolbens gelangt, um durch das Anheben des Unterkolbens angehoben zu werden, und der abgesenkt wird, wenn das in engem Kontakt stehende Längsende des Unterkolbens getrennt wird; und einen Hauptzylinder, der den Hauptkolben aufnimmt. Der Unterkolben weist einen ersten Unterkolben und einen zweiten Unterkolben auf und der erste Unterkolben und der zweite Unterkolben heben den Hauptkolben abwechselnd an. Bevor der Hauptkolben zum Erreichen eines tiefsten Punkts abgesenkt wird, bewegt sich wenigstens einer der Unterkolben, um den tiefsten Punkt zu erreichen. Dadurch kann die Anzahl der vertikalen Bewegungen des Hauptkolbens erhöht werden.
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[Wirkung der Erfindung]
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Da bei der Hammerhebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Hauptkolben im Inneren eines Hauptzylinders mithilfe des Kolbens angehoben wird und der Zylinder außen vorgesehen ist, ohne ein Fluid in den Hauptzylinder einzuleiten, wird kein separates Dichtungselement zwischen dem Hauptzylinder und dem Hauptkolben benutzt. Da kein separates Dichtungselement benutzt wird, ist es möglich, eine Reduzierung einer Beschleunigung durch den Widerstand aufgrund einer Reibungskraft zwischen dem Hauptzylinder und dem Hauptkolben zu verhindern. Da der Hauptkolben ferner mit einer Mehrzahl von Unterkolben angehoben wird, ist es möglich, die Schlagzahl des Kolbens zu erhöhen.
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Außerdem ist es bei der Hammervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Bewegungsbereich des Hauptkolbens für die Schläge frei einzustellen. Bei der existierenden Hammervorrichtung muss also das Fluid in den Hauptzylinder eingeleitet werden, und die Menge des eingeleiteten Fluids muss abhängig vom Bewegungsbereich des Hauptkolbens erhöht werden. Da aber bei der Hammervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Unterkolben ohne Einleiten von Fluid in den Hauptzylinder benutzt wird, ist es möglich, den Bewegungsbereich frei einzustellen.
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Durch das abwechselnde Anheben des Hauptkolbens mittels des ersten Unterkolben und der zweiten Unterkolben, wobei bevor der Hauptkolben zum Erreichen eines tiefsten Punkts abgesenkt wird, sich wenigstens ein Unterkolben des ersten Unterkolbens und des zweiten Unterkolbens bewegt, um den tiefsten Punkt zu erreichen, kann die Anzahl der vertikalen Bewegungen des Hauptkolbens erhöht werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Hydraulikhammer des Stands der Technik.
- 2 zeigt eine Hammervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3A bis 3C zeigen einen Aufbau einer Hauptkolbenhebevorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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[Bester Weg der Ausführung]
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Die genannten und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlicher. Im Folgenden sollen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben werden, um einem Fachmann ein leichtes Verständnis und eine Implementierung der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
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2 zeigt eine Hammervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Hammervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben werden.
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Bezug nehmend auf 2 weist die Hammervorrichtung ein erstes hydraulisches Steuerventil, ein zweites hydraulisches Steuerventil, einen Hauptzylinder, einen Hauptkolben, einen ersten Unterzylinder, einen zweiten Unterzylinder, einen ersten Unterkolben, einen zweiten Unterkolben und einen Ladegasspeicher auf. Natürlich liegt es auf der Hand, dass die Hammervorrichtung andere Konfigurationen als die genannten Konfigurationen einschließt.
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Ein erstes hydraulisches Steuerventil 300 steuert die Zuführung eines Hochdruckfluids, das von einer Hydraulikpumpe einem ersten Unterzylinder 302 zugeführt wird. Ein zweites hydraulisches Steuerventil 320 steuert die Zuführung des Hochdruckfluids, das von der Hydraulikpumpe einem zweiten Unterzylinder 312 zugeführt wird.
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Wenn das erste hydraulische Steuerventil 300 offen ist, wird das Fluid, das von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, dem ersten Unterzylinder 302 zugeführt. Wenn das zweite hydraulische Steuerventil 320 offen ist, wird das Fluid, das von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, dem zweiten Unterzylinder 312 zugeführt. In der vorliegenden Erfindung sind das erste hydraulische Steuerventil 300 und das zweite hydraulische Steuerventil 320 nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd offen.
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Das Hochdruckfluid, das dem ersten Unterzylinder 302 zugeführt wird, hebt einen ersten Unterkolben 304 im Unterzylinder 302 an. Der erste Unterkolben 304 gelangt in engen Kontakt mit einem unteren Ende eines vorspringenden Abschnitts eines Hauptkolbens 306, und der Hauptkolben wird ebenfalls durch das Anheben des ersten Unterkolbens 304 angehoben.
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Der Hauptkolben 306 weist eine Zylinderform auf und weist eine Form auf, wobei der mittlere Abschnitt vorspringt. Ein Hauptzylinder 308 weist eine Entlüftungsöffnung zum Aufnehmen des Hauptkolbens 306 auf und induziert eine vertikale Bewegung des Hauptkolbens 306.
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Ferner ist ein Durchmesser der Entlüftungsöffnung nicht gleichmäßig, derart, dass der Hauptkolben 306 mit der Form (Vorsprungabschnitt), wobei der mittlere Abschnitt vorspringt, sich vertikal innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bewegen kann. Das heißt, eine Region der Entlüftungsöffnung, wo der vorspringende Abschnitt des Hauptkolbens 306 sich vertikal bewegt, einen größeren Durchmesser als eine andere Region der Entlüftungsöffnung aufweist. Ein Bereich der vertikalen Bewegung des Hauptkolbens 306 im Hauptzylinder 308 kann abhängig von einer Absicht eines Herstellers auf unterschiedliche Weise geändert werden. Da bei der vorliegenden Erfindung der Hauptkolben mithilfe des Unterkolbens angehoben wird, wird kein Dichtungselement am unteren Ende zwischen dem Hauptkolben und dem Hauptzylinder benötigt.
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Ein Gas, das in einem Ladegasspeicher 310 gespeichert ist, der in einem oberen Teil eines Hauptzylinders 308 gebildet ist, wird durch das Anheben des Hauptkolbens 306 verdichtet. Wenn der Hauptkolben 306 in eine vorgegebene Position angehoben wird, wird ein erstes Umschaltventil (nicht dargestellt) betätigt. Der erste Unterkolben 304 wird durch den Betrieb des ersten Umschaltventils von einem unteren Ende des Hauptkolbens 306 getrennt, und wenn der erste Unterkolben 304 getrennt wird, bewegt sich der Hauptkolben 306 durch das Gewicht des Hauptkolbens 306 und eine Kraft des verdichteten Gases, das Ladegasspeicher 310 gespeichert ist, nach unten. Wenn das erste Umschaltventil betätigt wird, wird natürlich auch das erste hydraulische Steuerventil 300 gleichzeitig geschlossen. In diesem Fall wird nicht, wie oben beschrieben, eine Reibungskraft zwischen dem Hauptkolben 306 und dem Hauptzylinder 308 erzeugt, weshalb eine Beschleunigung des sich nach unten bewegenden Hauptzylinders weiter erhöht wird als im Stand der Technik.
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Der zweite Unterzylinder 312, ein zweiter Unterkolben 314 und ein zweites Umschaltventil (nicht dargestellt) führen die gleichen Vorgänge wie der erste Unterzylinder 302, der erste Unterkolben 304 und das erste Umschaltventil aus. Natürlich führen, wie oben beschrieben, eine erste Antriebseinheit mit dem ersten Unterzylinder 302, dem ersten Unterkolben 304 und dem ersten Umschaltventil und eine zweite Antriebseinheit mit dem zweiten Unterzylinder 312, dem zweiten Unterkolben 314 und dem zweiten Umschaltventil nicht denselben Vorgang zum selben Zeitpunkt aus, sondern führen die Vorgänge in regelmäßigen Zeiträumen abwechselnd aus. Indem auf diese Weise eine Mehrzahl von Antriebseinheiten benutzt wird, ist es möglich, die Anzahl der vertikalen Bewegungen des Hauptkolbens zu erhöhen. Das heißt, bevor der Hauptkolben zum Erreichen eines tiefsten Punkts abgesenkt wird, bewegt sich wenigstens ein Unterkolben des ersten Unterkolbens und des zweiten Unterkolbens, um den tiefsten Punkt zu erreichen, so dass die Anzahl der vertikalen Bewegungen des Hauptkolbens erhöht werden kann.
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Da ferner der Bereich der vertikalen Bewegung des Hauptkolbens im Hauptzylinder abhängig von der Absicht des Herstellers in unterschiedlicher Weise geändert werden kann, wie oben beschrieben, kann die Schlagkraft durch den Hauptkolben gesteigert werden, indem der Bewegungsbereich bei Bedarf vergrößert wird. Im Gegensatz dazu weist der Hydraulikhammer des Stands der Technik den Nachteil auf, dass eine Größe des Druckspeichers und die Menge des zugeführten Fluids erhöht werden müssen, um den Bereich der vertikalen Bewegung des Kolbens im Zylinder einzustellen.
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In 2 ist dargestellt, dass der Hauptkolben eine Form aufweist, wobei sein mittlerer Abschnitt vorspringt, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, eine Nut mit einer vorgegebenen Tiefe ist im mittleren Abschnitt des Hauptkolbens gebildet, und der Unterkolben kann den Hauptkolben mithilfe der gebildeten Nut anheben.
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In 2 ist dargestellt, dass zwei hydraulische Steuerventile vorgesehen sind, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, zwei Unterkolben können mit einem hydraulischen Steuerventil betrieben werden.
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3A bis 3C zeigen Verfahren zum Anheben des Hauptkolbens abhängig von dessen Aufbau gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren zum Anheben abhängig vom Aufbau des Hauptkolbens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf 3 ausführlich beschrieben werden.
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Bezug nehmend auf 3A weist der Hauptkolben eine Nut auf, und eine Hauptkolbenhebevorrichtung 400 gelangt in engen Kontakt mit der Nut. Die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 ist mit einem Längsende des Unterkolbens verbunden. Die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 ist an einer unteren Seite angeordnet, wo die Nut gebildet ist, und der Hauptkolben wird durch das Anheben der Hauptkolbenhebevorrichtung 400 angehoben. Wenn der Hauptkolben einen höchsten Punkt erreicht, trennt das Umschaltventil die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 vom Hauptkolben.
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Bezug nehmend auf 3B weist der Hauptkolben die Nut auf, und die Hauptkolbenhebevorrichtung gelangt in engen Kontakt mit der Nut. Die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 ist mit dem Längsende des Unterkolbens verbunden. Die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 ist an einer oberen Seite angeordnet, wo die Nut gebildet ist, und der Hauptkolben wird durch das Anheben der Hauptkolbenhebevorrichtung 400 angehoben. Wenn der Hauptkolben den höchsten Punkt erreicht, trennt das Umschaltventil die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 vom Hauptkolben.
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Bezug nehmend auf 3C weist der Hauptkolben eine T-Form auf, und die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 gelangt in engen Kontakt mit einem unteren Ende der T-Form. Die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 ist mit dem Längsende des Unterkolbens verbunden. Die Hauptkolbenhebevorrichtung ist am unteren Ende der T-Form angeordnet, und der Hauptkolben wird durch das Anheben der Hauptkolbenhebevorrichtung angehoben. Wenn der Hauptkolben den höchsten Punkt erreicht, wird die Hauptkolbenhebevorrichtung 400 automatisch vom Hauptkolben getrennt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde, sind die Ausführungsformen lediglich Beispiele. Es versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Modifikationen und andere äquivalente Ausführungsformen möglich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 300
- erstes hydraulisches Steuerventil
- 304
- erster Unterkolben
- 312
- zweiter Unterzylinder
- 302
- erster Unterzylinder
- 310
- Ladegasspeicher
- 314
- zweiter Unterkolben
