DE2155701C3 - Hydraulischer Hammer - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Hammer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem solchen, durch die CA-PS 819 486 bekannten Hammer sind nahe dem Einlaß und Auslaß je ein Pufferbehälter vorgesehen, die innerhalb des hydrauli- 5« sehen Kreislaufs auftretende Druckstöße glätten und Interferenzerscheinungen mit Gegenständen in der Umgebung verhindern sollen. Diese Pufferbehälter können zwar schädliche Auswirkungen harter Druckstöße über das inkompressible Hydrauliköl auf empfindiiehe Teile, insbesondere Steuerventile, mildern, sie können aber nicht das Auftreten dieser Druckschwankungen an der Kolben-Arbeitsfläche verhindern und Schwankungen der Hammer-Schlagfrequenz — bei konstantem Rückhub-Druck — somit nicht eliminieren. Dort ist also eine immer gleichbleibende Schlagfrequenz nicht gesichert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Hammer dahingehend zu verbessern, daß Schwankungen der Schlagfrequenz, die auf wechselnden Auslaßdruck zurückzuführen sind, auszuschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung bewirkt den wesentlichen technischen Fortschritt, daß auch bei wechselndem Auslaßdruck die Schiagfrequenz konstant bleibt, wodurch das Arbeitsergebnis hinsichtlich Qualität und Quantität besser und die Beanspruchung des Bedienungsmannes geringer ist Dabei wird dieser Erfolg mit einfachen Mitteln erzielt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt

Der in der Figur dargestellte hydraulische Hammer weist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Gehäuse auf, das in der Miete eine Bohrung 12 hat. In der Bohrung 12 ist ein Hammerelement, insgesamt mit 14 bezeichnet, hin- und herbeweglich angeordnet das am oberen Ende einen verschmälerten Teil 16 und einen druckgesteuerten Kolben 18 hat. Ferner weist das Hammerelement 14 einen unteren Hammerkopf 20 auf, der in einem erweiterten Teil 22 der Bohrung 12 geführt ist.

Am unteren Ende des Gehäuses 10 ist ein Werkzeughalter 24 befestigt in dessen Mittenbohrung 26 ein bewegliches Werkzeug 28 aufgenommen ist, das von dem Hammer 20 geschlagen werden soll und unten ein nicht gezeigtes Arbeitsende hat. Alternativ dazu könnte der dargestellte Teil des Werkzeugs 28 ein Amboß sein, dessen unteres Ende funktionell mit einem ausgewählten Werkzeug verbunden ist, das zusammen mit dem Hammer verwendet wird. Beispielsweise kann das untere Ende eines solchen Ambosses auf dem oberen Ende des Werkzeugs aufsitzen. Das Werkzeug 28 weist eine Keilnut 30 und einen Keil 32 auf, der in den Werkzeughalter 24 und die Keilnut hineinreicht, um die Bewegung des Werkzeugs 28 in dem Werkzeughalter 24 auf die Länge der Keilnut 30 zu beschränken.

Das Gehäuse 10 ist mit einem Einlaß 34 versehen, der an eine Versorgung mit hydraulischem Arbeitsmittel angeschlossen werden kann, die die Energiequelle für die Hin- und Herbewegung des Hammers 20 in dem Gehäuse 10 und für die Energieübertragung auf das Werkzeug 28: darstellt. Mit dem Einlaß steht ein Pufferbehälter 36 in Verbindung. Ferner weist das Gehäuse 10 einen Auslaß 38 und einen zweiten, mit dem Auslaß 38 verbundenen Pufferbehälter 40 auf.

Ein Durchlaß 42, der sich quer zur Bohrung 12 im Gehäuse 10 erstreckt und mit dem Einlaß 34 in Verbindung steht, dient dazu, Druckflüssigkeit an eine tiefste Fläche 44 des Kolbens 18 des Hammerelementes 14 anzulegen. Diese Beaufschlagung mit dem Arbeitsmittel dient dazu, das Hammerelement 14 in der Bohrung 12 für seinen Rückhub nach oben zu führen. Eine Reihe von kleinen Nuten 45 erstrecken sich vom Durchlaß 42 halbwegs zu einem Durchlaß 46 nach oben.

Der Durchlaß 46, der normalerweise mit dem Durchlaß 42 über die Bohrung 12 und dem verschmälerten Teil 16 in Verbindung steht, versorgt ein hydraulisch gesteuertes Steuerventil in Form einer Hülse 50 mit Druckflüssigkeit. Dieses Ventil steuert die Hin- und Herbewegung des Hammerelementes 14 in der Bohrung 12. Die Hülse 50 weist einen dünneren Teil 52 auf. Sie ist in einer Bohrung 54 in eine erste Stellung verschiebbar (in. der Figur gezeigt), in der die Druckflüssigkeit vom Einlaß 34 durch den Durchlaß 42 und den Durchlaß 46 entlang dem dünneren Teil 52 und durch einen die Bohrung 54 mit der Bohrung 12 verbindenden Kanal 56 zum oberen Ende der Bohrung 12 geleitet und an die oberste Fläche 58 des Kolbens 18 des Hammerelementes 14 angelegt, wird. Die Fläche 58 ist größer als die Fläche 44, so daß, wenn die oberste Fläche 58

mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, das Hammereisment 14 nach unten getrieben wird und auf das Werkzeug 28 schlägt, wenn auch an die untere Fläche 44 Druckflüssigkeit angelegt ist

Aus der in der Figur gezeigten Stellung kann die Hülse 50 nach oben in eine zweite Stellung geschoben werden, in der ein dickeres unteres Hülsenende 60 den Weg der Druckflüssigkeit vom Einlaß 34 zum oberen Ende der Bohrung 12 abriegelt, während ein dickeres oberes Hülsenende 62 zusammen mit dem dünneren Teil 52 die in dem oberen Ende der Bohrung über der Fläche 58 vorhandene Flüssigkeit durch einen Kanal 64 zum Auslaß 38 fließen läßt. Zwischen dem Kanal 64 und dem Auslaß 38 und hydraulisch vor der Anschlußstelle des Sammelbehälters 40 an den Auslaß 38 ist eine Drosselstelle 65 angeordnet Wenn die Hülse 5Oi die eben beschriebene Stellung einnimmt, bewirkt die Tatsache, daß die größere Kolbenfläche 58 dem Auslaßdruck ausgesetzt ist, wogegen auf die kleinere Kolbenfläche 44 der Einlaßdruck einwirkt, daß der Hammer sich für seinen Rückhub nach oben bewegt.

Die Stellung der Hülse 50 wird von einer Differentialzapfeneinrichtung gesteuert, zu der Zapfen 66 am unteren Ende der Hülse 50 sowie Zapfen 68 am entgegengesetzten Ende der Hülse gehören, die miteinander in der Art eines Differentialkolbens arbeiten, wobei die Büchse 50 als Kolben wirkt und die Zapfen-Endflächen die Kolbenflächen darstellen. Die Zapfen 66 haben eine kleinere Angriffsfläche als die Zapfen 68 und sind kontinuierlich dem Einlaßdruck ausgesetzt. Die Zapfen 68 dagegen werden, je nach der Stellung des Hammers 14 in der Bohrung 12, intermittierend vom Einlaßdruck beaufschlagt, und jedesmal wenn dies der Fall ist wird die Hülse 50 von den Zapfen 68 in die gezeigte Stellung getrieben. Wenn dies nicht der Fall ist treiben die Zapfen 66 die Hülse 50 nach oben in die zweite, oben erläuterte Stellung.

Wie schon erwähnt, beruht eine Schwierigkeit im Betrieb hydraulischer Hämmer auf den Schwankungen der Arbeitsfrequenz, die in erster Linie durch Änderungen des Auslaßdruckes verursacht werden. In dem dargestellten Fall hängt die Rücklaufgeschwindigkeit des Hammerelementes während des Rückhubes allgemein vom Verhältnis der Größe der kleineren Fläche 44 und des darauf einwirkenden Druckes zur Größe der größeren Fläche 58 und des daran angelegten Auslaßdrukkes ab. Da während des Rückhubes die letztgenannte Fläche nur dem Auslaßdruck ausgesetzt ist verursacht ein erhöhter Auslaßdruck eine kleinere Rückholgeschwindigkeit, als mit einem kleinen oder gar keinem Auslaßdruck zustande käme. Gemäß der Erfindung weist also die Konstruktion Mittel auf, durch die der Auslaßdruck gegen die Fläche 58 während des Rückhubes des Hammerelementes 14 konstant gehalten wird, so daß die Arbeitsfrequenz konstant bleibt.

Im einzelnen ist hierzu im Strömungsweg vorn oberen Ende der Bohrung 12 zum Auslaß 38 eine insgesamt mit 70 bezeichnete Venturi-Düse vorgesehen, die errichtet wird, wenn die Ventilhülse 50 ihre zweite Stellung einnimmt. Die Venturi-Düse 70 ist am oberen Ende des dünneren Teils 52 der Hülse 50 ausgebildet, wo dieser in das dickere Hülsen-Ende 62 übergeht. Die Venturi-Düse besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Vorsprung 72, der einen kleineren Durchmesser hat als die Bohrung 54 und einen größeren als der dünnere Teil 52 der Hülse, sowie eine sich stromaufwärts verjüngende kurze Seite 74 und eine stromabwärts sich verjüngende lange Seite 76. Wenn die Hülse 50 nach oben in die zweite Stellung geschoben ist, bildet sie zusammen mit einem Teil 78 der Bohrung 54 zwischen dem Kanal 56 und dem Kanal 64 eine ringförmige Venturi-Düse. Diese ringförmige Venturi-Düse isoliert wirkungsvoll den in dem Kanal 56 herrschenden Auslaßdruck von Druckschwankungen, wie sie normalerweise in dem Kanal 64 auftreten.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß zwar in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Venturi-Düse an der Ventilhülse 50 vorgesehen ist, diese Venturi-Düse jedoch auch an irgendeiner anderen Stelle stromabwärts in der Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaß 38 angeordnet sein kann. Da jedoch das Gehäuse 10 im allgemeinen als Gußteil hergestellt und die darin enthaltenen verschiedenen Durchlässe und Kanäle von Bohrungen gebildet werden, würde die Formung einer Venturi-Düse in einem der Durchlässe oder Kanäle einen ziemlich komplizierten Bearbeitungs- oder Gußvorgang bedingen. Dagegen läßt sich die Venturi-Düse 70 an der Hülse 50 verhältnismäßig einfach während der Herstellung des dünneren Teils 52 herstellen.

Das Ausführungsbeispiel weist ferner eine Überbrükkungsleitung 80 auf, die sich zwischen dem Einlaß 34 und dem Auslaß 38 erstreckt und normalerweise von einem insgesamt mit 82 bezeichneten Umgehungsventil geschlossen ist. Das Umgehungsventil 82 ist in einer Bohrung 84 des Gehäuses 10 verschieblich. Ein Ende der Bohrung 84 ist mit einem Stöpsel 86 verschlossen, der dazu dient, eine Feder 88 in einer Einsenkung 90 im Boden des Ventilkörpers 82 so zu halten, daß der Ventilkörper 82 gegen einen die Überbrückungsleitung 80 umgebenden Sitz 92 gepreßt wird.

Das Umgehungsventil 82 weist zwischen seinen Enden einen verschmälerten Hals 93 auf, der normalerweise zuläßt, daß Druckflüssigkeit vom Einlaß 34 zum Durchlaß 42 strömt, um zum Antreiben des Hammers in der beschriebenen Weise ausgenutzt zu werden. Weiter hat das Umgehungsventil 82 zwei druckgesteuerte Flächen 94 und 96, von denen die Fläche 94 größer ist als die Fläche 96. Die Einsenkung 90 endigt in einer dritten druckbeaufschlagten Fläche 98 am Umgehungsventil 82. Dabei ist eine solche Anordnung getroffen, daß die Summe der Flächen 96 und 98 größer ist als die Fläche 94, diese Fläche 94 allein jedoch größer ist als die Fläche 96.

Im einzelnen arbeiten die Flächen 94, % und 98 und die Feder 88 folgendermaßen: Wenn an die Fläche % und an die Fläche 94 der Einlaßdruck angelegt ist (was stets der Fall ist) und auch an die Fläche 98 angelegt wird (wie dies gewöhnlich der Fall ist), nimmt das Umgehungsventil 82 die dargestellte Lage ein. Wenn jedoch die Fläche 98 nicht vom Einlaßdruck beaufschlagt wird, schiebt sich das Umgehungsventil aus der gezeigten Lage nach unten und öffnet die Überbrückungsleitung 80, worauf Druckflüssigkeit vom Einlaß 34 unmittelbar unter Umgehung des Steuerventils 50 zum Auslaß 38 strömt. Dies hat zur Folge, daß die Hin- und Herbewegung des Hammerelements aufhört.

Die Druckflüssigkeit gelangt vom Einlaß 34 durch den Durchlaß 42 und durch einen Abschnitt 100 der Bohrung 12, der den Durchlaß 42 mit einem weiteren Durchlaß 102 verbindet, zur Fläche 98. Der Abschnitt 100 der Bohrung hat einen etwas größeren Durchmesser als der Schaft des Hammerelements 14, aber wegen der Montage den gleichen Durchmesser wie der Kolben 18.

Die Entlastung der Fläche 98 von der Druckflüssigkeit, damit das Umgehungsventil 82 öffnet und die

Überbrückungsleitung freigibt, geschieht mittels einer öffnung 104 im Boden einer unbeweglichen Manschette 106, die den Schaft des Hammerelementes 14 umgibt. Es sind auch noch eine Reihe von kleinen Nuten 105 vorgesehen, die sich von der öffnung 104 ein kurzes Stück nach oben erstrecken, so daß sie bereits eine Flüssigkeitsverbindung zur öffnung 104 durch den Abschnitt 100 der Bohrung herstellen, kurz bevor der verschmälerte Teil 16 des Hammerelementes 14 zur oberen Grenze der öffnung 104 gelangt. Ein Kanal 108 verbindet die öffnung 104 mit einer Bohrung 110, die in den Hohlraum 112 in der Mitte der Hülse 50 mündet. Aus dem Hohlraum 112 kann die Flüssigkeit durch eine radiale Bohrung 114 im oberen Ende der Hülse in den Kanal 64 und von dort zum Auslaß 38 fließen. Die Anordnung ist solcher Art, daß, wenn das Hammerelement 14 nach unten über eine Stellung hinaus vorgetrieben worden ist, in der es normalerweise auf das Werkzeug 28 auftreffen würde, aber das Werkzeug noch nicht berührt hat, die Seite des Kolbens 18 in den Abschnitt 100 der Bohrung einläuft und dabei die Strömungsverbindung zwischen dem Einlaß 34 und der Fläche 98 über den Durchlaß 42 blockiert. Gleichzeitig stellt der schmälere Teil 16 des Hammerelementes 14 eine Verbindung zwischen dem Durchlaß 102 und der öffnung 104 her, so daß Druckflüssigkeit die Fläche 98 beaufschlagen und durch den oben geschilderten Weg zum Auslaß 38 strömen kann.

Die Druckentlastung an der Fläche 98 bewirkt, daß

ίο der Einlaßdruck das Umgehungsventil 82 nach unten schiebt, wodurch Druckmittel vom Einlaß 34 unmittelbar über die Überbrückungsleitung 80 zum Auslaß 38 gelangt, ohne das Steuerventil zu betätigen, so daß die Hin- und Herbewegung des Hammers 14 aufhört. Dies hat zur Folge, daß, wenn immer das Werkzeug eine bestimmte Stellung in seiner Bohrung 26 tiefer als die Sollstellung einnimmt, beispielsweise, wenn ein derr Amboß 28 zugeordnetes Werkzeug nicht am Werk stück aufliegt, der Hammer automatisch aufhört zu ar beiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Hammer mit einem in einer Gehäusebohrung hin- und herbeweglichen Hammerelement und einem mit dem Gehäuse funktionell verbundenen Werkzeug, das von dem Hammer geschlagen wird, wobei das Hammerelement an seinem oberen Ende einen Druckkolben trägt, dessen größere den Arbeitshub bewirkende Fläche über eine Steuervorrichtung intermittierend and dessen kleinere den Rückhub bewirkende Fläche konstant vom hydraulischen Druckmittel beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Druckmittel-Auslaß-Strömungsweges (58-56- 64-38) zwischen der größeren Kolbenfläche (58) und dem Druckmittel-Auslaß (38) eine Einrichtung (72, 74,76) angeordnet ist, die während des Auslaß-Vorganges eine Venturi-Düse (70) bildet.

2. Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Venturi-Düse (70) bildende Einrichtung an einem die Steuervorrichtung bildenden Steuerventil (50) angeordnet ist.

3. Hammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil besteht aus einem in einer Bohrung (54) hin- und herbeweglichen Hülse (50) mit einem oberen (62) und einem unteren (60), in der Bohrung (54) gleitenden dickeren Ende und aus einem mittleren dünneren Teil (52), und daß die Einrichtung zur Bildung der Venturi-Düse (70) umfaßt einen am Übergang vom dünneren Teil (52) in das obere dickere Ende (62) angeordneten kreisringförmigen Vorsprung (72), dessen Durchmesser kleiner als der der Bohrung (54) ist und dessen Seiten (74, 76) — im Querschnitt gesehen dem Querschnitt einer Venturi-Düse entsprechend unterschiedlich schräg verlaufend, wobei die dem Auslaß (38) zugekehrte Seite (76) länger ist als die andere (74) — in der Auslaßstellung der Steuerventil-Hülse (50) mit der Bohrungswandung 54, 78) zusammen eine Venturi-Düse (70) bilden.