DE2461633C2 - Hydraulische Schlagvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung mit einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben und einem in einem Steuerzylinder bewegbaren Steuerten, bei welcher das Steuertei! eine Steuerfläche aufweist, auf die dei Druck einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Steuerleitung einwirkt, v.ülchc abwechselnd mit einer Druckleitung und einer im wesentlichen drucklosen Rücklaulleitung verbunden wird, und bei der der Arbeitskolben zwischen zwei dem Durchmesser des Arbeitszylinders angepaßten Kolbcnteüen eine Verjüngung aufweist, die bei jeder Kolbenstellung im Bereich der Rücklaufleitung liegt.

Bei einer bekannten Schlagvorrichtung dieser Art (DEOS 20 29 4CW) führt eine Steuerleitung aus dein Arbeitszylinder in den Steuerzylinder hinein. Der Arbeilskolbcn weist ein dem Durchmesser des Arbeitszylinders angepaßtem Kolbenteil auf, an dessen einer Seite stets der volle Druck ansteht und dessen andere Seite drucklos ist. In Abhängigkeit von der Hubstellung des Kolbenleiles wird die .Steuerleitung entweder an den Hochdruck oder an den drucklosen Bereich angeschlossen. Da der verdickte Kolbenteil eine gewisse Mindesthöhe haben muß, um die erforderliche Abdichtung des Zylinderraumes zu bewirken, kann die Umsteuerung des Steuerteiles durch die Steucrleitung immer erst dann erfolgen, wenn das Kolbenteil die Münclungsöffnung der Steuerleitung in voller Höhe passiert hat. Kurzfoubige Schläge bei hohen Schlagzahl len lassen sieh mit der bekannten Schlägvorrichlung wegen der zwischen den Umsteuerungen notwendigerweise liegenden Totzeit nicht durchführen.

Bei einem weiteren bekannten hydraulischen Schlagwerkzeug (CH-FS 53 34 567), das mit mehreren Steuerleitungeii arbeitet, führt eine der Stellerleitungen nach kammartiger Verzweigung in den Arbeitszylinder hinein. Die einzelnen Zweigleitungen lassen sirh durch

Vorschieben eines Stiftes fortschreitend blockieren, so daB der hintere Umkehrpunkt des Hammerkolbens und damit auch die Schlagenergie eingestellt werden kann. Die Zweigleitungen haben, wenn man von dem absperrenden Stift absieht, hierbei untereinander die gleiche Funktion und dienen lediglich der Ermöglichung einer Auswahl. Die zweite Steuerleitung, die zu einer anderen Steuerfläche des Si:euerteiles führt, ist im übrigen unverzweigt.

Es ist ferner bekannt (DE-PS 5 51 138), das Steuerteil u> eines Druckluftschlagwerkzeuges als hohle Hülse auszubilden, deren Stirnseiten und deren Innenraum ständig dem Hochdruck ausgesetzt sind. Die Steuerhülse weist einen in einem Ringraum des Steuerzyliiiders untergebrachten Ringkragen auf, der über eine Steuerleitung mit dem Arbeitszylinder in Verbindung steht. Die Steuerleitung dient zur Umsteuerung des Steuerkolbens in die eine Endlage. Die Umsteuerung in die andere Endlage erfolgt beim Rückschub des Arbeitskolbens durch die von dem Arbeitskolben verdichtete Luft, die auf eine zweite Steuerfläche des Steuerkolbens einwirkt Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit dieser Einrichtung ist, daß das Druckmedium kompressibel ist.

Bei einem bekannten Linearmotor (DE-OS 17 03 061) ist die Steuerleitung, über die der Druck im Arbeitszylin- :-s der den Steuerkolben verstellt, in zwei Zweige unterteilt, von denen jeder in der Nähe des einen Zylinderendes in den Zylinder einmündet. Dies ermöglicht die Verwendung eines relativ kurzen Kolbens, bei dem der Kolbenhub ein Mehrfaches der Kolbenlänge m beträgt. Die Zweige der Steuerleitung enthalten Drosselelemente. Infolge des großen Kolbenhubes und der Drosselelemente sind schnelle kurzhubige Schläge mit einer solchen Einrichtung nicht ausführbar.

Die Praxis zeigt, daß die Schlagzahlen der bekannten i-* hydraulischen Schlagwerkzeuge normalerweise bei etwa 700 Schlägen pro Minute und maximal bei 3500 bis 4000 Schlagen pro Minute liegen. Dies liegt daran, daß die Umschaltung des Steuerkolbens, die vorgenommen werden muß bevor der Arbeilskolben seine jeweilige Endlage erreicht hat, einerseits zu spät und andererseits zu langsam erfolgt. Der Grund für die verspätete Umschaltung liegt darin, daß das verdickte Kolbenteil, das die Steuerleitung vorübergehend absperrt, zu lang ist, und der Grund für die Verzögerung liegt darin, daß *5 die massiv ausgebildeten Steuerkolbeü, wenn sie für die kurzzeitige Durchschaltung großer Strömungsmengen bemessen werden, infolge ihrer großen Masse zu träge sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Schlagvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, di>: imstande ist, ;nit hohen Schlagzahlen zu arbeiten. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Steuerleitung in zwei in den Arbeitszylinder einmündende Zweige aufgespalten ist, von denen bei jeder Stellung des Arbeitskolbens mindestens einer durch ein Kolbenteil verschlossen ist, daß der erste Zweig derart angeordnet ist, daß er bei Freigabe durch das Kolbenteil bei abgesenktem Arbeitskolben mit der Rücklaufleitung verbunden ist, und daß der zweite Zweig derart angeordnet ist, daß er bei Freigabe durch das Kolbenteil bei angehobenem Arbeitskolben mit der Druckleitung verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung kann man erreichen, daß der erste Zweig die Steuerlcitmig t^r< mit der Rücklaufleitung verbindet, wenn das verdickte Kolbenteil die Verbindung zur Druckleitung gerade erst abgesperrt hat. Dieser Grenzfall tritt dann ein. wenn die Höhe des verdickten Kolbenteiles so groß ist, daß beide Zweige bei einer ganz bestimmten Kolbenstellung gerade gemeinsam abgedichtet werden. Macht der Kolben von dieser Position aus eine kleine Bewegung, dann wird einer der Zweige freigegeben und an die entsprechende Druckleitung bzw. Rücklaufleitung angeschlossen, so daß der entsprechende Druckzustand über die Steuerleitung auf das Steuerteil übertragen wird. Das verdickte Kolbenteil kann dabei, je nach dem Abstand, in dem die Zweige der Steuerleitung in den Arbeitszylinder einmünden, durchaus eine beträchtliche Länge haben, so daß der Konstrukteur in der Wahl der geometrischen Abmessungen weitgehend frei ist.

Eine Steuerung der Schlagzahl bzw. eine Verstellung des unteren Umkehrpunktes des Arbeitskolbens kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der erste Zw;ig aus mehreren Zweigleitungen besteht, die im Kolbenweg hintereinander in den Arbeitszylinder einmünden und unabhängig voneinander ohne Blockierung ^rr Steuerleitung verschließbar sind. Diejenige erste Zweigleitung, die nicht durch einen Stopfen od. dgl. verschlossen ist, bestimmt innerhalb des Kolbenzyklus den Zeitpunkt, zu dem die Steuerleitung über die Ringnut mit der Riicklaufleitung verbunden wird, so daß der Steuerdruck aofällt und die Steuerhülse umgesteuert wird. Auf diese Weise kann man dadurch, daß beispielsweise die am weitesten außen liegende Zweigleitung verschlossen wird, die nächstfolgende Zweigleitung wirksam machen, wodurch erreicht wird, daß der Arbeitskolben bei seiner Abwärtsbewegung später umgesteuert wird, was einer Erniedrigung der Schlagzahl und einer Vergrößerung der Energie des Einzelschlages entspricht.

Die Umsteuerung am oberen Urnkehrpunkt des Arbeitskolbens sol! zweckmäßigerweise nicht schlagartig durch plötzliche Druckumkehr erfolgen, sondern unter stetiger Abschwächung der Kolbengeschwindigkeit. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung geschieht dies dadurch, daß der zweite Zweig aus mehreren Zweigleitungen besteht, die hintereinander in den Arbeitszylinder einmünden und den Durchtrittsquerschnitt zur .Steuerleitung mit zunehmendem Hub des Arbeitskolbens vergrößern. Der Arbeitskolben gibt also mit zunehmendem Hub einen immer größer werdenden Slrörnungsquerschnitt des zweiten Zweiges frei, während die Zweigleitungen des ersten Zweiges vollständig geschlossen sind. Dadurch kann sich der Druck in der Steuerleitung langsam aufbauen, was zu einem glatten und stoßfreien Umsteuern des Steuerzylinders führt. Erforderlichenfalls können in den Zweigleitungen des zweiten Zweiges Drosselelemente, die einstellbar sein können, angebracht werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerteil als hohle Steuerhülse ausgebildet, die innen und an den beiden Stirnseiten ständig dem Hochdruck ausgesetzt ist und einen Ringkragen aufweist, dessen eine Begrenzung die Steuerfläche bildet. Die Steuerhülse ist imstande, bei geringer Massenträgheit große Strömungsmengen Jurchzuschalten. Die geringe Massenträgheit folgt daraus, daß die Wandstärke der Steuerhülse lediglich so groß gemacht werden muß, daß sie den auftretenden Drücken standhält. Die Steuerhülse kann im übrigen zylindrisch ausgebohrt sein. Sie ist im wesentlichen hohl und enthält allenfalls eine Rückstellfeder. Die Steueihülic ist hydraulisch oder durch iine Feder in Richtung auf ihre eine Endlage vorgespannt. Durch Druckeinwirkung auf die einzige Steuerfläche kann sie entgegen der Vorsoannune in die andere

F.ndlagc gebracht werden. Rir die Steuerung ist daher nur eine einzige Stellerleitung erforderlich.

In /weckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die wirksame Steuerfläche zusammen mit der kleineren Stirnfläche der Steuerfläche größer ;ils die große Stirnfläche, wobei die vordere Fläche des Ringkragens einen mit der Rücklaufleitung verbundenen Ringraum begrenzt. Die Verstellung der Steuerhülse erfolgt dabei ausschließlich hydraulisch, so daß keine mechanischen Rückstellelemente verwendet werden müssen. Die in Steuerhülse hat durch die unterschiedlich großen Stirnflächen, auf die der gleiche Druck einwirkt, eine Vorzugsstellung. Der Druck in der .Steuerleitung ist allein entscheidend dafür, ob diese Vorzugsstellung eingehalten wird oder ob die Steuerhulse sich in die : ~> entgegengesetzte F.ndlage begibt.

Die Vorspannung kann auch durch eine Feder aufgebracht werden, die auf die Steuerhulse in Richtung

den Leitung gegen die Rticklaufleitung einwirkt, wobei :·<> diese I eitiing über die Steuerhulse mn der Druckleitung in Verbindung steht. In diesem Falle wird im Steuerzylinder kein druckloser Ringraum benötigt, sondern die von den verschiedenen Leitungen auf die Steuerhülse einwirkenden Drücke können sich in dem :i einen Betriebszustand gegeneinander aufheben.

Die Praxis hat gezeigt, daß die erfindiingsgemäße Schlagvorrichtung imstande ist. etwa 6000 Schläge pro Minute vorzunehmen. Durch die erwähnte Einstellbarkeit des unteren bzw. oberen Umkehrpunktes des j<> Arbeitskolbens kann man natürlich jederzeit auch niedrige Schlagzahlen realisieren.

Bei Bohrhämmern, bei denen eine Spülleitung durch das an den Amboß anschließende Bohrgestänge hindurchgeht, führt zweckmäßigerweise durch eine i' Längsbohrung des Arbeitskolbens ein an dem Arbeitszylinder befestigtes Spülrohr hindurch, wobei zwischen der Wand der Längsbohrung und dem Spulrohr ein Luftraum vorhanden ist. Der Luftraum sorgt fur einen Druckausgleich während der hin- und hergehenden jo Kolbenbewegung. Auf diese Weise werden Druckstaus vermieden, und durch die ständige Luftbewegung im inneren des Kolbens wird für eine gleichmäßige Abkühlung gesorgt. Durch Lecköl wird in der im Arbeitszylinder befindlichen Luft ein feiner Sprühnebel erzeugt, der für eine zusätzliche Schmierung sämtlicher Teile sorgt. Auch wenn kein Spülrohr vorhanden ist. kann ein Kolben mit Längsbohrung verwendet werden, um die stoßdämpfende und energieabsorbierende Wirkung von Luftpolstern zu vermeiden.

Bei einem Schlagwerkzeug, bei dem an die Druckleitung ein eine Membran enthaltender hydropneumatischer Zweikammer-Druckspeicher angeschlossen ist. ist in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die zu dem Druckspeicher führende Leitung ein druckabhängig schaltendes Absperrventil enthält, das diese Leitung absperrt, wenn der Druck an der Druckleitung unter einen Grenzwert, der oberhalb des normalen Betriebsdruckes liegt absinkt. Zwar ist der Einsatz eines Drosselventils in die Druckleitung vor dem Druckspeicher bekannt (DE-OS 20 24 501). jedoch hat bei dem bekannten Gerät das Drosselventil die Aufgabe, bei einer Reduzierung des Drucks den Flüssigkeitsstrom und damit die Schlagzahl zu erniedrigen. Das erfindungsgemäß zu verwendende Absperrveiiiii isi dagegen während des norrna'en Betriebes überhaupt nicht wirksam. Erst wenn die hydraulische Druckzufuhr von der Pumpe beim Abschalten des derates abgebrochen wird, schließt das Absperrventil und verhindert somit eine zu schnelle Entlastung des Druckspeichers. Plötzliche Entlastungen des Druckspeicher sind deshalb gefährlich, weil die in den Druckspeic'nern enthaitenen Membranen mit großer Energie schlagartig gegen die Wand des Druckbehälter und eigen die Auslaßöffnung geschleudert werden und dabei, wie die Praxis gezeigt hat, häufig zu Bruch gehen. Durch das Absperrventil wird erreicht, daß der Druck in dem Druckspeicher nach einem Abschalten der Vorlauflcitiing zunächst erhalten bleibt und sich langsam durch Leckströme abbaut. Dabei im die Membran nicht gefährdet.

Das Absperrventil kann aus einer federgespannien Hülse mit unterschiedlich großen Stirndächen bestehen, die in der Öffnungsstellung voll in der Druckleitung hegt und in der Schließstellung die seitlich ankommende Druckleitung von der ebenfalls seitlich ankommenden

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispieleti n.ihcr ei läutert.

I- 1 g. I zeig· eine schematische Abbildung eine» Schlagwcrkxeuges nach der Erfindung im Längsschnitt, und

F 1 g. 2 zeigt eine weitere Ausbildung der Steuerhulse und des zugehörigen Zylinders bei einem Schlagwerkzeug, Jas im übrigen demjenigen der F i g. 1 entspricht

In dem Arbeitszylinder 10 ist der Arbeitskolben 11 längsverschiebbar angeordnet. Er schlägt periodisch auf den Amboß 12. der beispielsweise mit einem Bohrgestänge verbunden sein kann.

Durch eine Vorlaufleitung Π wird Hydraulikmedium, das unter einem Pumpendruck von ca. 80 bar steht, in das Gerät eingeführt. Es gelangt über ein Absperrventil 14 in die Druckleitung 15. Die Druckleitung 15 ist ständig an die untere Kammer 16 des Zylinders 10 angeschlossen, so daß der Hydraulikdruck stets auf die kleine Ringfläche 17 des Arbeitskolbens 11 einwirkt und diesen nach oben zu treiben bestrebt ist.

Die obere Kammer 18 des Zylinders ist über eine Leitung 19 mit den Steuerventil 20 verbunden. Dieses verbinde: die Leitung 19 wechselweise mit der Druckleitung 15 und mit der Rücklaufleitung 21. Die obere Kammer 18 wird von der großen Ringfläche 22 des Arbeitskolbens begrenzt. Wenn daher der volle Druck sowohl auf die untere Ringfläche 17 als auch auf die obere Ringfläche 22 einwirkt, wird der Arbeitskolben nach unten getrieben. Wenn dagegen das Druckmedium nur auf die kleinere Ringfläche 17 einwirkt und Leitung 19 mit der drucklosen Rüc .laufleitung 21 verbunden ist. führt der Arbeitskolben seinen Rückhub durch, indem er sich aufwärts bewegt.

Die Steuerung des Steuerventils 20, das bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 1 aus einer unter Federspannung stehenden Steuerhülse 55 besteht erfolgt über die Steuerleitung 24, deren Druck auf die Steuerfläche 58 des Ringkragens 56 einwirkt. Die Steuerleitung 24 verzweigt sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in drei erste Zweigleitungen 65,66, 67 und vier zweite Zweigleitungen 25, 26, 27, 28, von denen jede in eine Ringnut am Arbeitszylinder mündet

Im Bereich der mit den Zweigleitungen verbundenen Ringnuten weist. der Arbeitskolben 11 ein unteres verdicktes Kolbenteil 62 auf. dessen Durchmesser dem Zyiinderdurchmesser angepaßt ist Das Koibenteii 62 ist imstande, die Zweigleitungen und zugehörigen Ringnuten abdichtend zu verschließen. Es ist unten durch die

Ringfläche 17 und oben durch die Ringflüche 61 begrenzt. An die Ringfläche 61 schließt sich die breite Ringnut 69 an und darüber liegt ein weiteres verdicktes Kolbenteil 64 von gleichem Durchmesser wie das Kolbenteil 62.

Im Bereich der Ringnut 69 des Kolbens fuhrt eine Rücklaufleitung 52 aus dem Arbeitszylinder heraus. Die Ringnut 69 des Arbeitskolbens ist so bemessen, daß sie bei jed.>- Stellung des Arbeitskolbens die Rücklaufleitung 52 erfaßt. Wenn daher der Arbeitskolben so weit abgesenkt wird, daß die obere Ringfläche 61 des Kolhenteils 62 unter die erste geöffnete Zwe {.'leitung 65 bis 67 gelangt, dann wird die betreffende Zweigleitung 65 bis 67 über die Ringnut 69 mit der Rücklaufleitung 52 verbunden, wodurch die Steuerleiüing 24 drucklos wird.

Die Stopfen 68. die in die Zweigleitungen 65 bis 67 einsetzbar sind, um diese wahlweise abdichten zu können, haben Hie Aufgabe, diejenige Kolbenstellung zu bestimmen, in der die Steuerleitung 24 während der

drucklos gemacht wird, so daß die auf die Steuerfläche 58 der Steuerhiilse einwirkende Druckkraft aufhört.

Die /weiten Zweigleitungen 25 bis 28 liegen unterhalb der ersten Zweigleitungen und bestimmen, bei welchem Kolbenhub der Druck in der Druckleitung 15. der ständig in der unteren Kammer 16 des Arbeitszylinders herrscht, in die Steuerleitung 24 gelangt. Wird der Arbeitskolben aus seiner untersten Stellung heraus angehoben, dann ist die Steuerleitung 24 zunächst drucklos. Gelangt die untere Ringfläche 17 jedoch in den Bereich der untersten Zweigleitung 25. dann gelang Druckflüssigkeit in diese Zweigleitung und die Steuerleitung 24 hinein. Gleichzeitig muß natürlich sichergestellt sein, daß die ersten Zweigleitungen 65 bis 67 zu diesem Zeitpunkt bereits verschlossen sind. Der Druckaufbau in der Steuerleitting 24 erfolgt zunächst relativ langsam |c mehr zweite Zweigleitungen 26, 27 und 28 jedoch mit zunehmendem Kolbenhub wirksam werden, um so großer ist der Durchtrittsquerschnitt, so daß der Druckaufbau in der Steuerleitung 24 progressiv ansteigend erfolgt. Infolge der sukzessiven Zuschaltung der Zweigleitungen 25 bis 28 beim Anheben des Arbeitskolbens wird die Steuerhülse 55 nicht stoßartig in ihre (gezeichnete) untere Endlage gebracht, sondern relativ vorsichtig umgesteuert.

Der Druck der Steuerleitung 24 greift an der Steuerfläche 58 der Steuerhülse an. Die Steuerfläche 58 bildet die Rückseite eines Kragens 56. der sich bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. I bis zur unteren Stirnfläche 57 erstreckt. Die Innenweite der Steuerhülse ist mit Ausnahme einer Abstützung für die Federn durchgehend konstant. Die rückwärtige Stirnfläche 30 ist zusammen mit der wirksamen Steuerfläche 58 genau so groß wie die vordere Stirnfläche 57.

Die Steuerhülse 55 ist in ihrem rückwärtigen Bereich mit einer breiten Ringnut 29 versehen, die die in Längsrichtung gegeneinander versetzten Bohrungen der Leitungen 19 und 21 miteinander verbinden kann. In der anderen Endstellung, die in der Zeichnung dargestellt ist, wird die Verbindung zur Rücklaufleitung 21 durch die Steuerhülse abgesperrt, während die Bohrung zur Leitung 19 freiliegt und damit mit dem inneren der durchgehenden Steuerhülse und mit der Druckleitung 15 in Verbindung steht

Zur Erläuterung des Betriebes des Schlagwerkzeuges sei von der in der Zeichnung dargestellten Position der Teüe ausgegangen, wobei die Steuerhüise 55 die Leitung 19 mit der Druckleitung 15 verbindet und die Verbindung zur Rücklaufleitung 21 absperrt. Da der volle Druck sowohl an der oberen großen Ringfläche 22 als auch an der unteren kleinen Ringfläche 17 herrscht, wird der Arbeitskolben Il nach unten beschleunigt. ί Dabei schließt das Kolbenteil 62 mit der unteren Ringfläche 17 zunächst fortlaufend die Zweigleitungen 28, 27, 26 und 25 ab, um danach die ersten Zweigleitungen 65, 66 und 67, sofern sie nicht mit einem Stöpsel 68 verschlossen sind, freizulegen. Beim Ver-

ίο schließen der untersten Zweigleitung 25 wird die Steuerleitung 24 von dem Hochdruck abgeschnitten, und beim Freilegen der obersten Zweigleitung 65 wird sie mit der drucklosen Rücklauflcitiing 52 verbunden. Dadurch verringert sich die an der Steuerfläche 58 der

ii Steuerhiilse angreifende Kraft. Unter dem Druck der auf die größere Stirnfläche 57 einwirkenden Kraft wird der Steuerkolben 55 entgegen der Feder 31 nach oben verschoben. Der Steuerkolben liegt dabei zunächst mit seiner unteren Stirnfläche voll an dem Sitz 32 an, so daß

;:; der Druck tier Druckiciiun" !5 eventuell nur ?i:m Teil wirksam werden kann. An der Stirnseite 57 sind jedoch Einbuchtungen 33 vorgesehen, in die das Druckmedium eindringen kann. Außerdem wirkt auf die Steuerhülse 55 eine aufwärts gerichtete Feder 34 ein. die mit einer

:, Halterung 35 an dem Gehäuse befestigt ist. Diese Feder hat lediglich die Aufgabe, das Abheben der Steuerhülse von dem Sitz 32 zu erleichtern, so daß sichergestellt ist. daß der volle Flüssigkeitsdruck an der unteren Stirnseite 57 ansetzen kann. Bei der Weiterbewegung greift die

v) Feder 34 nicht mehr an der Steuerhülse an. Die Feder 31 wird dagegen zunehmend zusammengedrückt, bis die obere Stirnfläche 30 abdichtend an dem Gehäuse anliegt. Der Flüssigkeitsstrom durch die Steuerhülse 55 hindurch ist damit unterbrochen, während Leitung 19

η über die Ringnut 29 mit der Rücklaufleitung 21 verbunden ist. Die obere Kammer 18 ist somit drucklos, so daß der Arbeitskolben 11 wieder nach oben getrieben wird. Seine untere Ringkante 17 legt dabei zunächst die unterste Zweigleitung 25 frei. Durch diese strömt Druckflüssigkeit in die Steuerleitung 24 ein. Die einströmende Flüssigkeitsmenge erhöht sich, je mehr weitere Zweigleitungen 26,27,28 während des weiteren Kolbenhubes zugeschaltet werden. Der Druck in der Steuerleitung erreicht schließlich eine solche Höhe, daß

Ji er ausreicht, um die Steuerhülse 55 wieder in die gezeichnete Position zu verschieben, in der Leitung 19 über das Hülseninnere an die Druckleitung 15 angeschlossen und von der Rücklaufleitung 21 getrennt ist. Infolge des langsamen Druckaufbaus in der Steuerleitung 24 hebt die Steuerhülse bei ihrer Abwärtsbewegung sanft ab, so daß Leitung 19 nicht schlagartig mit Druck beaufschlagt wird. Dies hat zur Folge, daß der Arbeitskolben 11 langsam und stetig abgebremst wird und nicht etwa schlagartig auf ein inkompressibles hydraulisches Kissen schlägt

Da das beschriebene Schlagwerkzeug für Bohreinrichtungen verwendet wird, ist ein in Längsrichtung durch den Arbeitszylinder und den Arbeitskolben hindurchgehendes Spülrohr 40 versehen, das abdichtend durch die obere Zylinderwand hindurchgeführt ist. Der Arbeitskolben 11 hat eine Längsbohrung 41, durch die das Spülrohr 40 hindurchgeht Die Längsbohrung 41 ist jedoch weiter als das Spülrohr, so daB zwischen beiden ein ringförmiger Luftraum vorhanden ist Bei der Hin- und Herbewegung des Arbeitskolbens wird ständig Luft in dem Arbeitszylinder durch die Längsbohrung 41 hindurchgepumpL Dies bewirkt einmal eine Kühlung im Inneren des Arbeitskolbens und zum anderen auch die

Sicherstellung einer Schmierung an sämtlichen Stellen, weil die ständig in Bewegung befindliche Luft Lecköl in Form von Sprühnebel enthält. Dieses öl gelangt gleichmäßig an alle Stellen, an denen Reibung auftreten könnte. Schließlich wird durch den Pumpvorgang die Ausbildung von Luftkissen vermieden, die einen Teil der Schlagenergie aufzehren wurden.

Bei dem dargestellten Schlagwerkzeug ist die Vorlaufleitung 13 in bekannter Weise an einen hydropneumatischen Druckspeicher 43 angeschlossen. Dieser besteht aus einer Kammer, die Gas unter hohem Druck enthält, und einer zweiten Kammer, die direkt mit der Vorlaufleitung bzw. der Druckleitung in Verbindung steht. Beide Kammern sind durch eine Gummimembran 44 voneinander getrennt. Der Druckspeicher hat die Aufgabe, in denjenigen Zykluszeiten, in denen zur Verstellung des Kolbens nur wenig Druckflüssigkeit benötigt wird, die von der Pumpe kommende überschüssige Druckflüssigkeit aufzunehmen und in denjenigen Zykluszeiten, in denen der FlUssigkeitsbedarf des Kolbens groß ist, diese Flüssigkeit bereitzustellen. Bei Verwendung eines derartigen Druckspeichers braucht die Pumpenleistung nicht dem benötigten Maximalwert angepaßt zu sein, sondern muß lediglich dem Mittelwert zwischen hohem und geringem Flüssigkeitsbedarf entsprechen.

Eine Schwierigkeit bei derartigen Druckspeichern besteht darin, daß beim Abschalten der Pumpe, wenn also die Vorlaufleitung 13 drucklos wird, die Membran

44 von dem unter hohem Druck stehenden das schlagartig gegen die Behälterwand geschleudert wird und dabei zu Bruch geht. In der Praxis entstehen tatsächlich die Membranrisse fast immer beim Abschalten der Druckpmpe.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist das Absperrventil 14 in Form einer federgespannten Hülse

45 vorgesehen. Die Hülse besitzt an ihrem unteren Ende einen Kragen 46, dessen Rückseite mit der drucklosen Rücklaufleitung 21 verbunden ist. Die Feder 47, die die Steuerhülse nach unten treibt, ist so bemessen, daß der auf die untere Stirnfläche 48 einwirkende Druck die Steuerhülse 45 normalerweise nach oben treibt. Die Steuerhülse sinkt erst dann ab, wenn der Druck in der Druckleitung z. B. 70 bar unterschreitet und nicht mehr imstande ist, der Feder 47 entgegenzuwirken. Der Normaldruck im Druckspeicher 43 beträgt 50 bar.

In der Öffnungsstellung der Steuerhülse 45 ist die Vorlaufleitung 13 über das Innere der Steuerhülse mit dem Druckspeicher 43 und mit der Druckleitung 15 verbunden. Sinkt der Druck in der Druckleitung 15 unter 70 bar, dann sinkt die Steuerhülse herab und trennt die drei genannten Leitungen voneinander. Der in dem Druckbehälter herrschende Druck kann sich jetzt nicht schlagartig entspannen, sondern nur durch die in der unteren Stirnfläche der Steuerhülse vorgesehenen Einbuchtungen 49 hindurch, also sehr langsam. Dies dient der Schonung der Membran 44.

In der Zeichnung sind außerdem die die Enden des Arbeitskolbens gegen das Gehäuse abdichtenden Dichtungen 50 dargestellt sowie Leckleitungen 51. die in die Rücklaufieitung 21 einmünden und die den Kolbenenden trotz der Dichtungen noch anhaftende

Flüssigkeit abf'.'hri;n.

In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der SteuerhUlse 5:5' dargestellt, die eine geringfügige Abänderung cli:s Steuerzylinders bedingt. Die Steuerhülse 55' besitzt einen umlaufenden Kragen 56', der einen größeren Durchmesser aufweist als die ständig dem Hochdruck ausgesetzte vordere Stirnfläche 57. Die vordere Begrenzung des Kragens 56' wird von einer Schrägfläche 59 gebildet. Diese begrenzt einen Ringraum des Steuerzylinders, der über eine Leitung 60 mit der Rücklauflei lung 21 verbunden ist.

Bei dieser Steuerhülse erfolgt die Steuerung ausschließlich hydraulisch, d.h. ohne Federkräfte od. dgl. Der Hochdruck wirkt ständig sowohl auf die größere Stirnfläche 57 als auch auf die gegenüberliegende kleinere Stirnflache 30 ein. Ist der Druck in eier Steuerleitung 24 gering, dann überwiegt die auf .-lie Stirnfläche 57 einwirkende Kraft, und die Steuerhülse 55' wird nach oben geschoben. Steigt der Druck in der Steuerleitung ?A an, dann übersteigen die auf die Flächen 30 und 58 einwirkenden Kräfte diejenige Kraft, die auf di" Stirnfläche 57 einwirkt — die Steuerhülse verschiebt sich nach unten. Man erkennt, daß der von der Steuerleitung 24 her auf die hintere Fläche 58 des Kragens 56' einwirkende Druck ausschließlich für die jeweilige Stellung der Steuerhülse maßgebend ist.

An der Stirnfläche 30 können ebenfalls Einbuchtungen vorgesehen sein, durch die sichergestellt ist, daß der Hochdruck an der Stirnfläche 30 angreift und die Steuerhülse aus ihrer Endposition abheben kann.

Diejenigen Teile, die bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 gegenüber demjenigen der Fig. 1 unverändert sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Sie werden an dieser Stelle nicht noch einmal ausführlich erläutert.

Der Vorteil des Ausführungsbeispiels der F i g. 2 besteht darin, daß keinerlei Federn zur Erzielung einer Vorspannung oder zum Abheben der Steuerhülse benötigt werden. Die Herstellung ist daher einfacher und der Verschleiß geringer. Beide Steuerhülsen 55 und 55' bieten den Vorteil, daß die Verstellbt Regung über eine einzige Leitung, nämlich die Steuerleitung 24, eingeleitet wird. Diese Leitung hat keine Verzweigungen und führt nur an einer einzigen Stelle in den Steuerzylinder hinein. Die Kolbenflächen der Steuerhülse sind mit Ausnahme der hinteren Kragenfläche 58 stets vom gleichen Druck beaufschlagt, wodurch man eine einfache Leitiingsführung erreicht und die Anzahl der in den Arbeitszylinder hineinführenden Steuerleitungen auf eine einzige beschränkt. Auch die Steuerhülse selbst ist einfach herstellbar, denn sie besitzt nur eineeinzige Durchgangsbohrung, die geradlinig ist.

Die vordere bzw. die hintere Räche des Kragens der Steuerhülse kann, wie in den Zeichnungen dargestellt, abgeschrägt sein. Für die zur Verstellung der Steuerhüise wirksamen Druckkräfte ist bei der Bemessung dieser Flächen selbstverständlich nicht auf die tatsächliche Größe der Schrägflächen abzustellen, sondern nur auf die radiale Flächenkomponente bzw. auf die Projektion der Flächen 58, 59 in axialer Richtung. Dies sind die jeweils wirksamen Flächen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schlagvorrichtung mit einem in einem Arbeitszylinder bewegbaren Arbeitskolben und einem in einem Steuerzylinder bewegbaren Steuerteil, bei welcher das Steuerteil eine Steuerfläche aufweist, auf die der Druck einer mit dem Arbeitszylinder verbundenen Steuerleitung einwirkt, welche abwechselnd mit einer Druckleitung und einer im wesentlichen drucklosen Rücklaufleitung verbunden wird, und bei der der Arbeitskolben zwischen zwei dem Durchmesser des Arbeitszylinders angepaßten Kolbenteilen eine Verjüngung aufweist, die bei jeder Kolbenstellung im Bereich der Rücklaufleitung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (24) in zwei in den Arbeitszylinder (10) einmündende Zweige (65 bis 67; 25 bis 28) aufgespalten ist, von denen bei jeder Stellung des Arbeitskolbens (11) mindestens einer durch ein Kilbenteil (62) verschlossen ist, daß der erste Zweig fS5 bis 67) derart angeordnet ist. daß er bei Freigabe durch das Kolbenteil (62) bei abgesenktem Arbeitskolben mit der Rücklaufleitung (52) verbunden ist, und daß der zweite Zweig (25 bis 28) derart angeordnet ist, daß er bei Freigabe durch das Kolbenteil (62) bei angehobenem Arbeitskolben (11) mit der Druckleitung (15) verbunden ist.

2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig aus mehreren Zweigleitungen (65 bis 67) besteht, die im Kolbenweg hintereinander in den Arbeitszylinder (10) einmünden, und unabhängig voneinander ohne Blockierung der Steut.rleitunj; (24) verschließbar sind.

3. Schlagvorrichtung nach A Spruch ! oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zweig aus mehreren Zweigleitungen (25 bis 27) besteht, die hintereinander in den Arbeitszylinder (10) einmünden und den Durchirittsquerschnitt zur Steuerleilung (24) mit zunehmendem Hub des Arbeitskolbens vergrößern.

4. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil eine hohle Steuerhülse (55) ist, die innen und an beiden Stirnseiten ständig dem Hochdruck ausgesetzt ist und einen Ringkragen (56) aufweist, dessen eine Begrenzung die Steuerfläche (58) bildet.

5. Schlagvorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Steuerfläche (58) zusammen mit der kleineren Stirnfläche (30) größer ist als die große Stirnfläche (57) und daß die vordere Fläche (59) des Ringkragens (56') einen mit der Rücklaufleitung (21) verbundenen Ringraum be grenzt.

6. Schlagvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (55) durch eine Feder (31) in Richtung auf eine Absperrung der vom Arbeitszylinder kommenden Leitung (19) gegen die Rücklaufleitung (21) vorgespannt ist, wobei diese Leitung (19) über die Steuerhülse (55) mit der Druckleitung (15) in Verbindung steht.

7. Schlagvorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die größere Stirnfläche (57) der Stciierhülse (55) F.inbuchlungen (33) aufweist und in der einen findstellung gegen einen Sitz (32) stößt und dal! eine in Richtung auf das Abheben der Stirnfläche von dem Sitz wirkende Feder (45) vorgesehen ist.

8. Schlagvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Längsbohrung (41) des Arbeitskolbens (11) ein an dem Arbeitszylinder (10) befestigtes Spülrohr (40) hindurchführt und daß zwischen der Wand der Längsbohrung und dem Spülrohr ein Luftraum vorhanden ist.

9. Schlagvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem an die Druckleitung

ίο angeschlossenen, eine Membran enthaltenden hydropneumatischen Zweikammer-Druckspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Druckspeicher (43) führende Leitung ein druckabhängig schaltendes Absperrventil (14) enthält, das diese Leitung absperrt, wenn der Druck in der Druckleitung (15) unter einen Grenzwert, der oberhalb des normalen Betriebsdruckes liegt, absinkt.

10. Schlagvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (14) aus einer federgespannten Hülse (45) mit unterschiedlich großen Stirnflächen besteht, die in der Öffnungsstellung voll in der Druckleitung (15) liegt und in der Schließstellung die seitlich ankommende Druckleitung (15) von der ebenfalls seitlich ankommenden Stichleitung zum Druckspeicher (43) trennt.

11. Schlagvorrichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (14) Leckdurchlässe aufweist.