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Stand der Technik
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Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf einen Hydraulikhammer und insbesondere auf einen Hydraulikhammer mit koaxialem Kolben und Speicher.
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Hintergrund
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Hydraulikhammer können an verschiedene Maschinen wie Bagger, Löffelbagger, Werkzeugträger oder anderen ähnliche Maschinen zum Mahlen von Stein, Zement und anderen Baumaterialien angeschlossen werden. Der Hydraulikhammer wird an einem Gestänge der Maschine befestigt und mit einem hydraulischen System verbunden. Hochdruckfluid wird dann dem Hammer zugeführt, um einen Hubkolben und ein mit dem Kolben in Kontakt stehendes Werkzeug anzutreiben.
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Der Kolben ist normalerweise im Schlagsystem inbegriffen, das durch ein Außengehäuse umgeben und geschützt wird. Ein Ventil kontrolliert Fluid zum Kolben hin und vom Kolben weg und ein Speicher bietet ein Reservoir für das Fluid am Ventil. Ein oder mehrere Durchgänge verbinden das Ventil mit dem Speicher.
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Das
US Patent Nr. 3.853.036 (das 036 Patent), das an Eskridge et al. am 10. Dezember 1974 ausgestellt wurde, legt einen exemplarischen Hydraulikhammer offen. Der Hammer des 036 Patents umfasst einen Kolben der reziprok innerhalb eines äußeren Gehäuses angeordnet ist. Ein Reservoir für die Fluidzufuhr und ein Reservoir für den Abfluss sind um das Ventil am axialen Ende des Kolbens, in dem die Flüssigkeitsreservoirs einen Kolbenspeicher bilden, angeordnet. Eine Vielzahl von langen Strömungsdurchgängen verbindet das Ventil mit dem Fluidreservoir zur Verschiebung des Kolbens.
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Auch wenn er für einige Anwendungen geeignet ist, kann der Hammer des
036 Patents Nachteile haben. Insbesondere können die langen Durchgänge des 036 Patents die Zeit für die Strömung des Fluids innerhalb des Hydraulikhammers erhöhen. Solch eine verlängerte Zeit für den Fluidtransfer kann eine verzögerte Reaktion des Systems hervorrufen. Zum Beispiel kann eine Verzögerung zwischen der Zeit, zu der das System aktiviert wird, und der Zeit, zu der der Kolben vorwärts gegen das Werkzeug gehoben wird, entstehen, was zu einer reduzierten Effizienz führt.
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Das hier offengelegte System adressiert die Lösung einer oder mehrerer dieser Probleme, die oben beschrieben sind, und/oder andere Probleme des Stands der Technik.
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Zusammenfassung
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist ein Schlagsystem für einen Hydraulikhammer, wobei die Hydraulikhammeranordnung einen Kolben, eine Akkumulatormembran und eine Hülse umfassen kann. Die Akkumulatormembran kann extern und koaxial zum Kolben und die Hülse kann zwischen dem Kolben und der Speicher Membran angeordnet sein. Zusätzlich kann die Hülse eine Vielzahl darin geformter radialer Durchgänge aufweisen, die eine fluidmäßige Verbindung zwischen der Akkumulatormembran und dem Kolben herstellen.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenlegung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Hydraulikhammers. Dieses Verfahren umfasst den Einlass eines unter Druck stehenden Fluids an einem Einlass sowie die Weiterleitung des unter Druck stehenden Fluids in axialer Richtung auf eine Akkumulatormembran. Zusätzlich kann das Verfahren die Umleitung des unter Druck stehenden Fluids radial nach innen von der Akkumulatormembran zum Kolben und Anheben des Kolbens mit dem unter Druck stehenden Fluid umfassen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen offengelegten Maschine;
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2 ist eine Explosionsdarstellung einer exemplarischen offengelegten Hydraulikhammeranordnung, die zusammen mit der Maschine in 1 verwendbar ist;
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3 ist eine Querschnittsansicht einer exemplarischen offengelegten Akkumulatormembran, die zusammen mit dem Hydraulikhammer in 2 verwendet werden kann;
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4 und 5 sind Querschnittsansichten eines exemplarischen offengelegten Schlagsystems, das zusammen mit dem Hydraulikhammer in 2 verwendet werden kann; und
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6, 7, 8 und 9 sind schematische Darstellungen des Schlagsystems in 4 und 5.
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Detaillierte Beschreibung
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1 stellt eine exemplarische offengelegte Maschine 10 mit einem Hammer 20 dar. Maschine 10 kann so konfiguriert werden, dass diese Arbeit, die einer bestimmten Industrie, wie z. B. Bergbau- oder Bauindustrie, zugeschrieben wird, ausführen kann. So kann Maschine 10 zum Beispiel ein Tieflöffelbagger (wie in 1 gezeigt), ein Bagger, ein Kompaktlader oder jede andere Maschine sein. Der Hammer 20 kann drehbar mit der Maschine 10 über einen Ausleger 12 und eine Stange 16 verbunden sein. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass eine andere Verbindungsart, falls nötig, ersatzweise verwendet werden kann.
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In der offengelegten Ausführung können ein oder mehrere hydraulische Zylinder 15 den Ausleger 12 und die Stange 16 heben, senken und/oder schwingen, um den Hammer 20 entsprechend zu heben, senken und/oder zu schwingen. Die hydraulischen Zylinder 15 können an ein Hydraulikversorgungssystem (nicht dargestellt) innerhalb der Maschine 10 angeschlossen sein. Insbesondere kann die Maschine 10 eine Pumpe (nicht dargestellt), die an die hydraulischen Zylinder 15 und den Hammer 20 über eine oder mehrere Hydraulikversorgungsleitungen (nicht dargestellt) angeschlossen ist, umfassen. Das Hydraulikversorgungssystem kann ein unter Druck stehendes Fluid, z. B. Öl, von der Pumpe in die hydraulischen Zylinder 15 des Hammers 20 einbringen. Bedienelemente zur Steuerung der hydraulischen Zylinder 15 und/oder des Hammers 20 können in der Kabine 11 der Maschine 10 untergebracht sein.
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Wie in Zeichnung 1 dargestellt, kann der Hammer 20 ein Außengehäuse 30 und eine Stellanordnung 32 innerhalb des Außengehäuses 30 enthalten. Das Außengehäuse 30 kann die Stellanordnung 32 mit der Stange 16 verbinden und Schutz für die Stellanordnung 32 bieten. Ein Arbeitswerkzeug 25 kann betriebsfähig am Ende der Stellanordnung 32 gegenüber der Stange 16 angeschlossen werden. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass das Arbeitswerkzeug 25 jedes bekannte Werkzeug, das mit dem Hammer 20 zusammenarbeiten kann, enthalten kann. In einer Ausführung umfasst das Arbeitswerkzeug 25 eine Meißelschneide.
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Wie in 2 gezeigt, kann der Stellantrieb 32 ein Untergehäuse 31, eine Buchse 35 und ein Schlagsystem 70 enthalten. Das Untergehäuse 31 kann unter anderem einen Rahmen 40 und einen Kopf 50 enthalten. Der Rahmen 40 kann einen hohlen zylindrischen Körper mit einem oder mehr Flanschen oder Stufen entlang der axialen Länge umfassen. Der Kopf 50 kann ein Ende des Rahmens 40 abdecken. Insbesondere können eine oder mehrere Flanschen auf dem Kopf 50 mit einem oder mehr Flanschen auf dem Rahmen 40 ineinandergreifen und so eine Abdichtung bieten. Eine oder mehrere Befestigungsvorrichtungen 60 können den Kopf 50 fest am Rahmen 40 befestigen. In einigen Ausführungen kann die Befestigungsvorrichtung 60 zum Beispiel Schrauben, Mutter, Bolzen oder andere Mittel, die zur Sicherung von zwei Komponenten dienen, umfassen. Der Rahmen 40 und der Kopf 50 können jeweils Löcher, die für die Befestigungsvorrichtung 60 vorgesehen sind, umfassen.
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Die Buchse 35 kann innerhalb des Werkzeugendes des Untergehäuses 31 angeordnet sein und kann so konfiguriert sein, dass sie das Arbeitswerkzeug 25 mit dem Schlagsystem 70 verbindet. Ein Stift 37 kann die Buchse 35 mit dem Arbeitswerkzeug 25 verbinden. Das Arbeitswerkzeug 25 kann so konfiguriert sein, dass es sich, wenn es durch den Hammer 20 verschoben wird, eine vorbestimmte axiale Strecke innerhalb der Buchse 35 bewegt.
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Das Schlagsystem 70 kann innerhalb des Stellanordnungs-Endes des Untergehäuses 31 angeordnet sein und kann so konfiguriert sein, dass es das Arbeitswerkzeug 25 bewegt, wenn es mit unter Druck stehendem Fluid versorgt wird. Wie durch die gepunktete Linie in 2 angezeigt, kann das Schlagsystem 70 eine Anordnung sein, die einen Kolben 80, eine Akkumulatormembran 90, eine Hülse 100, eine Hülseneinlage 110, ein Ventil 120 und einen Dichtungsträger 130 umfasst. Die Hülseneinlage 110 kann in der Akkumulatormembran 90, die Hülse 100 kann innerhalb der Hülseneinlage 110 und der Kolben 80 kann innerhalb der Hülse 100 eingebaut sein. Alle diese Komponenten können generell koaxial zueinander ausgerichtet sein. Das Ventil 120 kann über das Ende des Kolbens 80 installiert sein und kann radial in das Innere sowohl der Hülse 100 als auch des Dichtungsträgers 130 platziert sein. Ein Teil des Dichtungsträgers 130 kann axial mit der Hülse 100 überlappen. Zusätzlich kann das Ventil 120 axial zur Akkumulatormembran 90 extern angeordnet sein. Das Ventil 120 und der Dichtungsträger 130 können vollständig im Kopf 50 platziert sein. Die Akkumulatormembran 90, die Hülse 100 und die Hülseneinlage 110 können innerhalb des Rahmens 40 angeordnet sein. Der Kopf 50 kann so konfiguriert sein, dass er das Ende der Hülse 100 abdeckt, wenn er mit dem Rahmen 40 verbunden ist. Weiterhin kann der Kolben 80 so konfiguriert sein, dass er während des Betriebs sowohl im Rahmen 40 als auch im Kopf 50 gleitet.
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Der Kolben 80 kann so konfiguriert sein, dass er sich innerhalb des Rahmens 40 hin und her bewegt und das Ende des Arbeitswerkzeugs 25 berührt. In der offengelegten Ausführung ist der Kolben 80 ein zylindrischer Metallstab (z. B. eine Stahlstab) mit einer Länge von ungefähr 20,0 inch. Der Kolben 80 kann verschiedene Durchmesser der Länge entlang aufweisen, zum Beispiel einen oder mehr Abschnitte mit kleinem Durchmesser axial verteilt zwischen Abschnitten mit größeren Durchmessern. In der offengelegten Ausführung umfasst der Kolben 80 drei Abschnitte mit kleinen Durchmessern 83, 84, 85, die von zwei Abschnitten mit größeren Durchmessern 81, 82 getrennt sind. Die Abschnitte mit kleinem Durchmesser 83, 84, 85 können mit der Hülse 100 interagieren, um selektiv die Fluidwege innerhalb der Hülse 100 zu öffnen oder zu schließen.
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Die Abschnitte mit kleinem Durchmesser 83, 84, 85 können ausreichend axiale Länge aufweisen, um die fluidmäßige Verbindung mit der Akkumulatormembran 90 zu ermöglichen. In einer Ausführung können die Abschnitte mit kleinem Durchmesser 83, 84, 85 eine ungefähre Länge von jeweils 6,3 inch, 2,2 inch und 5,5 inch aufweisen. Zusätzlich können die Abschnitte mit kleinem Durchmesser 83, 84, 85 jeweils einen Durchmesser aufweisen, der geeignet ist, um die Fluidwege in der Hülse 100 selektiv zu öffnen und zu schließen, zum Beispiel Durchmesser von ungefähr 2,7 inch. Die Abschnitte mit größerem Durchmesser 81, 82 können in einer Ausführung einen Durchmesser von ungefähr 3,0 inch aufweisen, und so konfiguriert sein, dass sie verschiebbar in eine innere Oberfläche der Hülse 100 eingreifen. Allerdings können in anderen Ausführungen alle gewünschten Abmessungen verwendet werden.
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Kolben 80 kann ferner ein Schlagende 86 mit einem kleineren Durchmesser als jeder der Abschnitte mit kleinem Durchmesser 83, 84, 85 umfassen. Das Schlagende 86 kann so konfiguriert sein, dass es das Arbeitswerkzeug 25 innerhalb der Buchse 35 berührt. In einer Ausführung kann das Schlagende 86 eine axiale Länge von ungefähr 1,5 inch aufweisen. Allerdings können in anderen Ausführungen alle gewünschten Abmessungen verwendet werden.
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Die Akkumulatormembran 90 kann eine zylindrische Röhre bilden, um eine ausreichende Menge von unter Druck stehendem Fluid für den Hammer 20 zum Antrieb des Kolbens 80 durch mindestens einen Hub aufzunehmen. In einer Ausführung kann sich die Akkumulatormembran 90 über ungefähr die Hälfte der axialen Länge des Kolbens 80 erstrecken. Wie in 3 dargestellt, kann die Akkumulatormembran 90 eine axiale Länge L1 von ungefähr 10,0 inch und einen inneren Durchmesser D1 von ungefähr 4,8 inch aufweisen. Zusätzlich kann die Akkumulatormembran 90 ein Volumen von 0,3 Liter in einem ringförmigen Bereich 170 zwischen der Akkumulatormembran 90 und der Hülse 100 bilden. Allerdings können in anderen Ausführungen alle gewünschten Abmessungen für die Akkumulatormembran 90 verwendet werden. Eine Verlängerung 97 kann an einem Ende (d. h. nahe dem Arbeitswerkzeug 25) der Akkumulatormembran 90 geformt sein. Die Verlängerung 97 kann koaxial zum Kolben 80 angeordnet und nach innen in Richtung des Kolbens 80 orientiert sein. Ein Rand 95 kann am der Akkumulatormembran 90 entgegengesetzten Ende (d. h. nahe des Ventils 120) gebildet sein und kann sich nach hinten über einen Teil der Akkumulatormembran 90 erstrecken, um eine externe ringförmige Tasche 180 oder einen Kanal zu bilden. Eine Rippe 99 kann sich von der Verlängerung 97 zum Rand 95, wie in 3 dargestellt, erstrecken. Die Akkumulatormembran 90 kann in der Tasche 180 aus einem Material, das für Druckgas geeignet ist, sein, um selektiv die Akkumulatormembran 90 nach innen zum Kolben 80 hin zu komprimieren. In einer Ausführung kann die Akkumulatormembran 90 ein elastisches Material, zum Beispiel Kunstkautschuk, enthalten. Insbesondere kann das Material ein Kautschuk mit Shore-Härte 70 sein. In anderen Ausführungen kann die Akkumulatormembran 90 jegliches geeignete Material enthalten.
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Die Hülse 100 kann eine zylindrische Röhre bilden, deren axiale Länge länger als die axiale Länge der Akkumulatormembran 90 ist. Die Hülse 100 kann ein erstes Ende 101 nahe des Arbeitswerkzeugs 25 und ein zweites Ende 102 weiter vom Arbeitswerkzeug 25 entfernt aufweisen. Eine Vertiefung 109 kann in der Hülse 100 am ersten Ende 101 gebildet sein. In einer Ausführung kann die Hülse 100 eine Länge von ungefähr 13 inch aufweisen. Allerdings können in anderen Ausführungen alle gewünschten Längen verwendet werden. Ein oder mehr Fluiddurchgänge können in der Hülse 100 gebildet sein, die sich zwischen dem Kolben 80 und der Akkumulatormembran 90 erstrecken. Die Bewegung des Kolbens 80 (d. h. der Abschnitte mit kleinem Durchmesser 83, 84, 85 und Abschnitte mit größerem Durchmesser 81, 82) kann selektiv die Durchgänge öffnen und schließen. Während des Zusammenbaus kann die Hülse 100 so konfiguriert werden, dass diese über den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 83 des Kolbens 80 geschoben werden kann und abdichtend in den Abschnitt mit größerem Durchmesser 82 greift.
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Das Ventil 120 kann ein tubulares Ende, dass extern zum und am axialen Ende der Akkumulatormembran 90 angeordnet ist. Das Ventil 120 kann um den Kolben 80 am Abschnitt mit kleinem Durchmesser 85 und radial in das Innere der Hülse 100, zwischen Hülse 100 und Kolben 80, angeordnet sein. Wie in 4 dargestellt, kann das Ventil 120 in das Innere sowohl der Hülse 100 als auch des Dichtungsträgers 130 angeordnet sein, so dass die Hülse 100 einen unteren Teil des Ventils 120 (d. h. der Teil, der näher am Rand 95 liegt) und der Dichtungsträger 130 einen oberen Teil des Ventils 120 (d. h. einen Teil, der entgegengesetzt des Randes 95 liegt) umgibt. Eine Kavität 123 kann zwischen Hülse 100 und Kolben 80 und zischen Dichtungsträger 130 und Kolben 80 gebildet sein. Hülse 100 und Dichtungsträger 130 können miteinander überlappen, um Kavität 123 zu bilden. Das Ventil 120 kann innerhalb der Kavität 123 angeordnet sein.
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Wie in 4 dargestellt, können der Kolben 80, die Hülse 100, das Ventil 120 und der Dichtungsträger 130 als eine Unteranordnung mittels Gleitsitztoleranz zusammengehalten werden. Zum Beispiel kann Gleitsitztoleranz zwischen der Hülse 100 und dem Kolben 80 und zwischen dem Dichtungsträger 130 und dem Kolben 80 gebildet sein. Die Hülse 100 kann einen radialen Druck nach innen auf den Kolben 80 ausüben und der Dichtungsträger 130 kann einen radialen Druck nach innen auf den Kolben 80 ausüben. Dadurch kann die Hülse 100, der Dichtungsträger 130 und der Kolben 80 zusammengehalten werden und das Ventil 120 in der Kavität 123 gehalten werden (4).
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Eine erste Dichtung 137 und eine zweite Dichtung 139 können zusätzlich in der Unteranordnung sicher gehalten werden, so dass diese beim Entfernen aus dem Rahmen 40 zusammengesetzt bleibt. Die erste Dichtung 137 kann einen oder mehrere U-Profildichtungen oder O-Ringe angeordnet zwischen Hülse 100 und Kolben 80 aufweisen. Wie in 5 dargestellt, kann die erste Dichtung 137 beim Zusammenbau komprimiert werden, um eine radiale Kraft auf Hülse 100 und Kolben 80 nach dem Zusammenbau, der die Hülse 100 am Kolben 80 fixiert, auszuüben. Die zweite Dichtung 139 kann einen oder mehrere U-Profildichtungen oder O-Ringe angeordnet zwischen Dichtungsträger 130 und Kolben 80 aufweisen. Wie ebenso in 5 dargestellt, kann die zweite Dichtung 139 beim Zusammenbau komprimiert werden, um eine radiale Kraft auf den Dichtungsträger 130 und den Kolben 80 nach dem Zusammenbau, der den Dichtungsträger 130 am Kolben 80 fixiert, auszuüben. Die erste und zweite Dichtung 137, 139 können die Unteranordnung so sichern, dass das Ventil 120 in der Kavität 123 festsitzt. Das Ventil 120 kann zur Auf- und Abwärtsbewegung innerhalb der Kavität 123 konfiguriert sein.
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Die Hülse 100 und der Dichtungsträger 130 können zusätzlich zusammen mit einer Kopplung, einschließlich einer Aufsteckkupplung, Presspassung oder jede anderen im Stand der Technik bekannten Kopplung, gesichert sein. Zum Beispiel kann der Dichtungsträger 130 eine Buche 105 enthalten, in die ein Stecker 135 auf der Hülse 100 passt. Die Buchse und der Stecker 105, 135 der Kopplung können den Dichtungsträger 130 mit der Hülse 100 sichern und so auch das Ventil 120 gegen den Kolben 80 sichern.
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Die Akkumulatormembran 90 kann mit der Hülse 100 über eine Presspassung verbunden sein. Insbesondere kann eine Verlängerung 97 der Akkumulatormembran 90 in eine Vertiefung 109 der Hülse 100 passen, um die Akkumulatormembran 90 mit der Hülse 100 zu verbinden. Diese Verbindung kann ferner das Schlagsystem 70 zusammenhalten, wenn das Schlagsystem 70 aus dem Rahmen 40 entfernt wird.
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Wie auch in 4 und 5 dargestellt, kann das Schlagsystem 70 eine Vielzahl longitudinaler Vertiefungen 150, 155, 157, 159 aufweisen, die zur Weiterleitung von Fluid im Hammer 20 zur Bewegung des Kolbens 80 konfiguriert sind. Die erste, zweit und vierte Vertiefung 150, 155, 159 können jeweils als Rillen und/oder Spalten in der Hülse 100 geformt sein und die dritte longitudinale Vertiefung 157 kann als Rille/Spalt angeordnet zwischen Ventil 120 und Kolben 80 geformt sein. Ein Einlass 140 kann innerhalb des Kopfes 50 geformt sein und sich nach innen erstrecken, um mit der Vielzahl der longitudinalen Vertiefungen 150, 155, 157, 159 zu kommunizieren. Die Rillen und/oder Spalten können von ausreichender Größe sein, damit das Fluid innerhalb der Hülse vom Einlass 140 nach unten zur Buchse 35 durch Gravitationskraft gesenkt wird.
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Eine oder mehrere erste longitudinale Vertiefungen 150 können den Einlass 140 fluidmäßig mit der ringförmigen Nut 160, die an einer inneren Oberfläche der Hülse 100 geformt ist, verbinden. Die ringförmige Nut 160 kann als konzentrisch angeordneter Durchgang um den Kolben 80 angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration kann Fluid vom Einlass 140 durch die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 in die ringförmige Nut 160 fließen und eine Schulter A beim Abschnitt mit größerem Durchmesser 81 des Kolbens 80 berühren.
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Der Einlass 140 kann zusätzlich mit einem ringförmigen Bereich 170 kommunizieren, der zwischen der Akkumulatormembran 90 und der Hülseneinlage 110 existiert. Druckgas, selektiv in Tasche 180 über einen Gaseinlass 181 eingelassen, kann einen Druck nach innen auf die Akkumulatormembran 90 ausüben und die Größe des ringförmigen Bereichs 170 beeinflussen. Das heißt, dass, wie in 5 dargestellt, die Akkumulatormembran 90 radial von der Hülse 100 räumlich getrennt ist, wenn sich die Akkumulatormembran 90 in einem entspannten Zustand (d. h. nicht unter Druck durch das Gas) ist. Zum Beispiel kann die Akkumulatormembran 90 im entspannten Zustand einen Abstand von ungefähr 8,0 mm von der Hülse 100 haben. Fluid kann im ringförmigen Bereich 70 strömen, wenn die Akkumulatormembran 90 im entspannten Zustand ist. Allerdings könnte kein Zwischenraum zwischen Akkumulatormembran 90 und Hülse 100 existieren, wenn die Akkumulatormembran 90 durch das Druckgas unter Druck steht, wodurch der Fluidstrom zwischen diesen gehemmt sein kann.
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Eine Vielzahl radialer Durchgänge 190 kann konzentrisch innerhalb der Wand der Hülse 100 gebildet sein und mit einem ersten ringförmigen Ring 195, der als konzentrisch angeordneter Durchgang um Kolben 80 gebildet ist, verbunden sein. Der erste ringförmige Ring 195 kann radiale Durchgänge 190 mit Vertiefungen 150, 155, 157, 159 zur Bewegung von Fluid zu und aus den Vertiefungen 150, 155, 157, 159 fluidmäßig verbinden. Zusätzlich können radiale Durchgänge 190 unter dem Ventil 120 angeordnet sein, zum Beispiel zwischen dem Dichtungsträger 130 und der ringförmigen Nut 160.
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Mindestens eine der ersten longitudinalen Vertiefungen 150 kann fluidmäßig mit mindestens einer der Vielzahl der radialen Durchgänge 190 verbunden sein, so dass die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 die radialen Durchgänge 190 über fluidmäßige Verbindung mit der Akkumulatormembran 90 verbinden. Die Verbindung kann eine indirekte Verbindung, um das Ende der Hülseneinlage 110 herum, sein. Zusätzlich können die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 die ringförmige Nut 160 fluidmäßig mit der Akkumulatormembran 90 über die radialen Durchgänge 190 verbinden. Die radialen Durchgänge 190 können über der ringförmigen Nut 160 angeordnet sein, so dass die ringförmige Nut 160 zwischen dem Schlagende 86 des Kolbens 80 und den radialen Durchgängen 190 angeordnet ist.
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Jeder der Vielzahl der radialen Durchgänge 190 kann ferner die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 mit Ventil 120 über eine zweite longitudinale Vertiefung 155 verbinden. Wie in 5 dargestellt, kann jeder der Vielzahl der radialen Durchgänge 190 ferner die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 mit der zweiten longitudinalen Vertiefung 155 verbinden. Daher kann, wenn die radialen Durchgänge 190 geöffnet sind (d. h. Abschnitt mit größerem Durchmesser 81 des Kolbens 80 wird in Richtung des Ventils 120 bewegt), Fluid von den ersten longitudinalen Vertiefungen 150 durch die radialen Durchgänge 190 in die zweite longitudinale Vertiefung 155 strömen. Zusätzlich kann Fluid innerhalb der ringförmigen Nut 160 innerhalb der ersten longitudinalen Vertiefungen 150 in Richtung des Ventils 120 durch die radialen Durchgänge 190 und in die zweite longitudinale Vertiefung 155 strömen. Die zweite longitudinale Vertiefung 155 kann das Fluid in Richtung des Ventils 120 weiterleiten und selektiv eine Fluidkammer 200 über eine dritte longitudinale Vertiefung 157 öffnen.
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Eine Fluidkammer 200 kann innerhalb des Kopfes 50 geformt sein und axial benachbart zu einem Bodenende des Ventils 120 angeordnet sein. Daher kann Ventil 120 zwischen Fluidkammer 200 und radialen Durchgängen 190 angeordnet sein. Zusätzlich kann Fluidkammer 200 wenigstens teilweise innerhalb des Dichtungsträgers 130 und koaxial zum Kolben 80 geformt sein. Die dritte longitudinale Vertiefung 157 kann selektiv den Einlass 140 mit der Fluidkammer 200 verbinden und kann zwischen dem Ventil 120 und dem Kolben 80 angeordnet sein.
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Eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 210 kann im Dichtungsträger 130 geformt sein und fluidmäßig mit der Fluidkammer 200 verbunden sein. Daher können die Austrittsöffnungen 210 fluidmäßig mit den radialen Durchgängen 190 über Vertiefungen 150, 157 und Fluidkammer 200 verbunden sein. Fluid kann selektiv aus der Fluidkammer 200 über die Austrittsöffnungen 210 ausgelassen werden. Wie in 5 dargestellt, können die Austrittsöffnungen 210 extern zur Akkumulatormembran 90 zwischen der Gaskammer 220 und dem Rand 95 der Akkumulatormembran 90 angeordnet sein.
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Bewegung des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 84 des Kolbens 80 kann die radialen Durchgänge 190 selektiv mit einem Austrittsdurchgang 230 über einen zweiten ringförmigen Ring 240 verbinden. Austrittsdurchgang 230 kann extern zum Ventil 120 angeordnet sein. Wie in 5 dargestellt, kann die longitudinale Vertiefung 155 selektiv mit den radialen Durchgängen 190, dem zweiten ringförmigen Ring 240 und dem Austrittsdurchgang 230 verbunden sein, um Fluid innerhalb der zweiten longitudinalen Vertiefung 155 aus dem Hammer 20 auszulassen. Eine vierte longitudinale Vertiefung 159 kann den Austrittsdurchgang 230 fluidmäßig mit Auslass 235 verbinden. Wie ebenso in 5 dargestellt, kann der Austritt 235 eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, die durch die Hülse 100 hindurch geformt und zwischen der Fluidkammer 200 und dem Rand 95 der Akkumulatormembran 90 angeordnet sind.
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5 illustriert weiterhin eine Gaskammer 220, die innerhalb des Kopfes 50 an einem Ende des Kolbens 80 gegenüber der Buchse 35 angeordnet ist. Die Gaskammer 220 kann axial benachbart zur Fluidkammer 200 lokalisiert sein und kann so konfiguriert sein, dass sie ein komprimierbares Gas, zum Beispiel Stickstoffgas, enthält. Der Kolben 80 kann innerhalb der Gaskammer 220 verschiebbar beweglich sein, um die Größe der Gaskammer 220 zu vergrößern oder zu verkleinern. Eine Verkleinerung der Größe der Gaskammer 220 kann den Gasdruck innerhalb der Gaskammer 220 erhöhen.
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6, 7, 8 und 8 illustrieren den Betrieb des Hammers 20 bei verschiedenen Arbeitsschritten des Kolbens 80. 6, 7, 8 und 9 werden im Folgenden in mehr Detail beschrieben, um die offengelegten Konzepte weiter zu illustrieren.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Der offengelegte Hydraulikhammer kann eine erhöhte Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Hammer aufweisen. Insbesondere kann der Hydraulikhammer kürzere Fluidwege zwischen dem Kolben und der assoziierten Akkumulatormembran 90 aufweisen, so dass der Fluidstrom innerhalb des Hammers schneller sein kann. Dies kann entsprechend in schnellerer Bewegung des Kolbens und eines Werkzeugs resultieren. Der Betrieb des Hammers 20 wird nun detailliert beschrieben.
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Wie in 4 und 5 dargestellt, kann der Hammer 20 unter Druck stehendes Fluid, zum Beispiel unter Druck stehendes Öl, am Einlass 140 aufnehmen. Das Öl kann am Einlass 140 nach unten fließen und axial auf die Akkumulatormembran 90 weitergeleitet werden. Das Öl kann in die eine oder in mehrere der ersten longitudinalen Vertiefungen 150 strömen und kann durch die Kraft des Drucks axial nach unten in Richtung der Spitze des Kolbens 80 (d. h. in Richtung des Schlagendes 86) getrieben werden. Zusätzlich kann Öl vom Einlass 140 axial in den ringförmigen Bereich 170 innerhalb der Akkumulatormembran 90 im Wesentlichen simultan mit seiner Weiterleitung in die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 geleitet werden.
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Das Öl im ringförmigen Bereich 170 kann nach außen Druck auf die Tasche 180 ausüben. unter Druck stehendes Gas in der Tasche 180 kann einen Druck nach innen auf den ringförmigen Bereich 170 ausüben, wodurch eine federartige Aktion zwischen der Tasche 180 und dem ringförmigen Bereich 170 entsteht. Diese federartige Aktion kann Öl aus dem ringförmigen Bereich 170 in die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 treiben, wenn der Druck in der ersten longitudinalen Vertiefung 150 fällt.
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Die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 können das Öl axial nach unten innerhalb der Hülse 100 in Richtung der ringförmigen Nut 160 leiten. Wie in 6 dargestellt, kann die ringförmige Nut 160 das Öl radial nach innen von der Akkumulatormembran 90 in Richtung des Kolbens 80 umleiten. Eine ausreichende Menge Öl in der ringförmigen Nut 160 kann nach oben Druck auf den Kolben 80 ausüben. Insbesondere kann das Öl in der ringförmigen Nut 160 Druck auf die Schulter A des Abschnitts mit größerem Durchmesser 81 ausüben und den Kolben 80 nach oben in Richtung des Ventils 120 vorspannen.
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Die Bewegung des Kolbens 80 nach oben in Richtung des Ventils 120 kann selektiv die Vielzahl der radialen Durchgänge 190 öffnen. Vor der Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 können die radialen Durchgänge 190 durch den Abschnitt mit großen Durchmesser 81 blockiert sein. Insbesondere, wie in 7 dargestellt, kann die Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 83 entsprechend zu einer Stelle anliegend an den radialen Durchgängen 190 bewegen. Der kleinere Durchmesser des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 81 kann die radialen Durchgänge 190 öffnen und die Fluidströmung von den ersten longitudinalen Vertiefungen 150 durch die radialen Durchgänge 190 in die zweite longitudinale Vertiefung 155 ermöglichen. Daher kann das Öl von den ersten longitudinalen Vertiefungen 150 radial nach innen in den ersten ringförmigen Ring 195 über die radialen Durchgänge 190 geleitet werden. Das Öl im ersten ringförmigen Ring 195 kann radial nach außen in die zweite longitudinale Vertiefung 155 über die radialen Durchgänge 190 geleitet werden. Zusätzlich kann eine Menge des Öls von der ringförmigen Nut 160 in die ersten longitudinalen Vertiefungen 150 und in die radialen Durchgänge 190 geleitet werden. Dieses Öl kann ferner in die zweite longitudinale Vertiefung 155 über den ersten ringförmigen Ring 195 und in Richtung des Ventils 120 geleitet werden. Aufgrund der Bewegung des Öls durch die Vielzahl der radialen Durchgänge 190, kann das Öl in der zweiten longitudinalen Vertiefung 155 kann unter niedrigerem Druck stehen als das Öl in der ersten longitudinalen Vertiefung 150.
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Bewegung des Kolbens 80 kann selektiv das Öl zum Ventil 120 blockieren oder durchlassen. Zum Beispiel kann die Aufwärtsbewegung des Kolbens 80 in Richtung des Ventils 120 dazu führen, dass der Abschnitt mit größerem Durchmesser 82 von einer axial distanzierten und vom Ventil 120 entfernten Stelle zu einer Stelle bewegt wird, an der der Abschnitt mit größerem Durchmesser 82 intern und benachbart zum Ventil 120 liegt. Die dritte longitudinale Vertiefung 157 kann aufgrund der Bewegung des Kolbens 80 zwischen dem Ventil 120 und dem Abschnitt mit großen Durchmesser 82 liegen.
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Die zweite longitudinale Vertiefung 155, wie in 8 dargestellt, kann das Öl axial von der Spitze des Kolbens 80 weg in Richtung des Ventils 120 leiten. Öl in der zweiten longitudinalen Vertiefung 155 kann einen Druck nach oben auf ein Ende des Ventils 120 ausüben und das Ventil 120 nach oben in Richtung der Fluidkammer 200 verschieben. Die Bewegung des Ventils 120 nach oben kann die dritte longitudinale Vertiefung 157 mit dem Einlass 140 verbinden. Das Öl kann selektiv vom Einlass 140 zur Fluidkammer 200 über die dritte longitudinale Vertiefung 157 geleitet werden. Das Öl in der Fluidkammer 200 kann Druck nach unten auf die Schulter B des Abschnitts mit größerem Durchmesser 82 ausüben und den Kolben 80 nach unten in Richtung der Fluidkammer 200 verschieben. Daher kann der Kolben nach unten in Richtung des Werkzeugs 25 beschleunigen und das Arbeitswerkzeug 25 berühren.
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Bewegung des Kolbens 80 in Richtung des Ventils 120 kann dazu führen, dass der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 85 die Größe der Gaskammer 220 reduziert (5). Die Größenreduzierung kann weiterhin das Stickstoffgas in der Gaskammer 220 unter Druck setzen, wodurch der Kolben 80 nach unten vom Ventil 120 weg vorgespannt wird. Diese Vorspannung kann den Druck nach unten auf den Kolben 80 in Richtung des Werkzeugs 25 erhöhen.
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Das Öl in der Fluidkammer 200 kann radial nach außen von der Fluidkammer 200 durch die Vielzahl der Austrittsöffnungen 210 geleitet werden, so dass es aus dem Dichtungsträger 130 entfernt wird (5). Zusätzlich kann Öl in der zweiten longitudinalen Vertiefung 155 durch den Auslass 235 entfernt werden. Zum Beispiel, wie in 9 dargestellt, kann die Abwärtsbewegung des Kolbens 80 dazu führen, dass der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 84 von einer distanzierten und von den radialen Durchgängen 190 entfernten Stelle zu einer axial den radialen Durchgängen 190 benachbarten Stelle bewegt wird. Bewegung des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 84 nach unten kann den zweiten ringförmigen Ring 240 öffnen, so dass der zweite ringförmige Ring 240 die radialen Durchgänge 190 mit den Austrittsdurchgängen 230 verbindet. Das Öl in der zweiten longitudinalen Vertiefung 155 kann nach unten in Richtung des Werkzeugs 25 durch die radialen Durchgänge 190 und in den zweiten ringförmigen Ring 240 geleitet werden. Die Austrittsdurchgänge 230 können dann das Öl radial nach außen vom zweiten ringförmigen Ring 240 in die vierte longitudinale Vertiefung 159 leiten. Wie in 9 dargestellt, kann die vierte longitudinale Vertiefung 159 aufgrund des niedrigen Drucks in der vierten longitudinalen Vertiefung 159 das Öl nach oben in Richtung der Gaskammer 220 und in den Auslass 235 leiten. Der Auslass 235 kann das Öl aus dem Hammer 20 abführen.
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Wenn der Hammer 20 abgestellt ist, kann die Rippe 99 für die Entfernung des Öls aus der Akkumulatormembran 90 sorgen. Unter Druck stehendes Gas in der Tasche 180 kann die Akkumulatormembran 90 nach innen in Richtung des Kolbens 80 komprimieren, wenn der Hammer 20 abgestellt ist. Diese Komprimierung kann eine Abdichtung zwischen der Akkumulatormembran 90 und dem Kolben 80 erzeugen, zum Beispiel eine Abdichtung ausreichend, um im Wesentlichen den Durchgang von Fluid zu verhindern. Rippe 99 kann diese Abdichtung interpretieren und kann eine Menge an Öl aus der Akkumulatormembran 90 herausdrängen und so für die Entfernung von überschüssigem Öl sorgen.
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Die vorliegende Offenlegung kann einen Hydraulikhammer mit kürzeren Fluidwegen bereitstellen, wodurch die Zeit für den Fluidtransfer im Hammer reduziert wird. Kürzere Fluidwege können zwischen einem Kolben und einer Akkumulatormembran bereitgestellt werden, wodurch die Zeit zwischen Kolbenhüben verringert wird. Dies kann einen effizienteren Hydraulikhammer mit reduzierter Alterung im Laufe der Zeit produzieren.
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Es ist für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an dem System der vorliegenden Offenlegung vornehmbar sind. Andere Ausführungen des Systems sind dem Durchschnittsfachmann durch Beachtung der Spezifikation und der Durchführung der Methode und des Systems, die hier offengelegt sind, offensichtlich. Die Spezifikation und die Beispiele sind lediglich als beispielhaft anzusehen, wobei der wahre Schutzbereich der Offenlegung durch die folgenden Patentansprüche und ihre Äquivalente angegeben wird.
