DE2516546C2 - Hydraulischer Schlagapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schlagapparat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekannter Schlagapparat dieser Art (GB-PS 25 755) weist den Nachteil auf, daß die Abnutzung des schlagenden Endes des Kolbens des Schlagapparates auf dessen Funktion negative Auswirkungen hat und daß der Kolben nicht in jeder Stellung leicht in Bewegung gesetzt werden kann.

Bei einem anderen bekannten Schlagapparat (DE-OS 03 753) umschließt das Steuerventil den Kolben nicht unmittelbar, wodurch sich nicht nur der Aufbau kompliziert, sondern auch ein größerer Durchmesser für die Konstruktion benötigt wird. Des weiteren ist das Steuerventil mit Öffnungen versehen, mittels derer einerseits der Druck im Arbeitsraum gesteuert wird und andererseits während der Rückwärtsbewegung eine Verbindung zu dem Druckmittelvorratsraum hergestellt wird. Auch enthält bei dieser bekannten Konstruktion der vordere Kolbenraum eine in ihn eingeschlossene Hydraulikmittelmenge, welche sich erwärmen kann, wodurch die FunktionstUchtigkeit des Apparats beeinträchtigt wird. Des weiteren wirkt bei ihr bei losgelassenem Betätigungsglied im rechten Kanal der Systemdruck auf den Kolben und im linken Kanal der Gegendruck ein, wodurch es zu einer in Querrichtung ungleichmäßigen Kolbenbelastung kommen kann, die zu einer Vergrößerung des Verschleißes am Kolbenzylinder führt Auch ist die Druckmittelzufuhr bei diesem bekannten Apparat verhältnismäßig ungünstig gelöst da der obere Zylinderraum durch zwei im Gehäusekörper und durch einen weiteren im Steuerventil befindlichen Kanal mit Hydraulikmittel versorgt werden muß. Schließlich treten bei der Synchronisierung

ίο der Bewegungen von Kolben und Ventil bei diesem Schlagapparat dadurch Schwierigkeiten auf, daß bei Aufwärtsbewegung des Kolbens die Möglichkeit besteht daß sich die Verbindung zwischen dem oberen Zylinderraum und dem Auslaßkanal schließt, bevor sich die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal der Druckflüssigkeit und dem oberen Zylinderraum öffnet wodurch ein starker Druckanstieg im oberen Zylinderraum hervorgerufen wird, der u. U. zur Beschädigung des Schlagapparates führen kann.

Bei einem anderen bekannten hydraulischen Schlagapparat (US-PS 37 96 050) wird mit zwei verschiedenartigen Druckmitteln gearbeitet, nämlich mit einem Gas und einer Druckflüssigkeit, wodurch ein erheblicher konstruktiver Mehraufwand erforderlich ist da der das Gaspolster einschließende Raum eine besondere Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Gleithülse sowie zwischen letzterer und dem oberen Kolbenteil erfordert und dafür geeignete Dichtungsflächen, die einem Verschleiß unterworfen sind.

Schließlich ist noch ein weiterer Schlagapparat bekanntgeworden (US-PS 29 06 244), der sich jedoch dadurch, daß die Verschiebung des Steuerventils einen Druck erfordert, der nur durch die Bewegung des Kolbens aufgebracht werden kann, relativ schwer in Gang setzen läßt und eine erhebliche Beeinträchtigung seiner Funktionsweise vom Grad der Abnutzung des Schlagkopfes und Werkzeugkopfes aufweist Wenn nämlich der Apparat das Werkzeug schlägt ändert sich die Stellung des Steuerventils aufgrund des unterhalb des Kolbens herrschenden Druckes, sobald der Kolben die Druckmittelöffnung passiert hat Diese Öffnung schließt sich unmittelbar, bevor der Kolben das Werkzeug schlägt Um eine ausreichende Schlagenergie sicherzustellen, muß daher eine exakte Dimensionierung erfolgen. Bei Abnutzung des Werkzeugkopfes oder Kolbenkopfes ist dann trotz dieser genauen

Dimensionierung keine Möglichkeit gegeben, daß der Apparat seine volle Schlagkraft entwickelt. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den

so hydraulischen Schlagapparat der genannten Art so auszubilden, daß seine Funktionsweise gegen Abnutzung des schlagenden Kolbenendes unempfindlich ist und der in jeder Lage des Kolbens ohne konstruktiven Mehraufwand leicht in Gang gesetzt werden kann und danach betriebssicher arbeitet

Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst. Durch diese Konstruktion wird zwar die Abnutzung des Kolbens nicht beseitigt, jedoch ihr nachteiliger Einfluß auf die Funktionsweise des Apparates dadurch verhindert, daß die auf der Vorderseite befindliche Kante der Vorderkammer weit genug von der Unterkante der Kolbenstirnfläche entfernt ist, wenn sich der Kolben in seiner untersten Lage befindet Dies hat zur Folge, daß die Kolbenbewegung bei Normalbetrieb nicht durch ein sich in der Kammer aufbauendes Hydraulikkissen behindert wird, so daß die verlangte Schlagenergie auch dann zur Verfügung steht, wenn die Schlaglänge

aufgrund der Abnutzung der Kolbenstirnfläche sich vergrößert Außerdem ist durch diese Konstruktion sichergestellt, daß der Kolben in jeder Stellung leicht in Bewegung gesetzt werden kann. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Kolben am schwersten anläuft, wenn sich die Unterkante des Kolbenkopfes am Boden der Kammer befindet und das Steuerventil die unterste Stellung einnimmt Da die zylindrische Innenfläche der Vorderkammer sowie der unter dem Steuerventil befindliche Steuerventilraum und der Kolbenkopf sowie der Kanal so bemessen sind, daß in der oben genannten Lage ai» der Vorderkammer über den Kanal Druckmittel in den Steuerventilraum gelangen kann, wird das Steuerventil in seine oberste Lage bewegt, während gleichzeitig zwischen der Kammer und der Oberfläche des Kolbens ein ausreichender Abstand bleibt, so daß die untere Stirnfläche des Kolbens mit Druckmittel beaufschlagt werden kann und der Kolben hochsteigt wodurch der Apparat in Gang gesetzt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags ist der Kanal im Kolbenkopf so angebracht daß er den durch das Gehäuse, die untere Fläche des Steuerventils und den Kolben begrenzten Steuerventilraum durch öffnungen im Steuerventil mit einem Auslaßkanal verbindet wenn sich das Steuerventil in oder in der Nähe seiner obersten Lage befindet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Teillängsschnittansicht des hydraulischen Schlagapparates, wobei sich der Kolben am Ende eines Arbeitsschlages befindet und

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Teillängsschnittansicht, bei der sich der Kolben am Anfang eines Arbeitsschlages befindet

In dem Zylinderraum des Gehäuses 1 des Schlagapparats ist der Kolben 27, der einen Schaft 5, einen Kopf 4 und eine Verlängerung 18 aufweist, hin- und herbeweglich gelagert Dieser Zylinderraum besteht aus einem Raum unterhalb des Kopfes 4, genannt Vorderkammer 8, und einem Raum oberhalb des Kopfes 4, genannt oberer Raum 10. Wenn sich der Kolben 27 hin- und herbewegt schlägt er gegen ein Werkzeug 2. Ist kein Werkzeug vorhanden, so wird der Kolben 27 in einem Dämpferraum 21 angehalten, der von dem Kopf 4 in seiner äußersten Lage begrenzt wird, wobei der Druck im Dämpferraum hoch genug ansteigt, um die Kolbenbewegung zum Stillstand zu bringen. Ein für die Verlängerung 18 vorgesehener Zylinderraum 17 verbindet über einen Kanal 26 den oberen Raum 10 mit einem Einlaßkanal 9, wenn sich der Kolben seinem oberen Umkehrpunkt nähert Der Schlagapparat wird von einem Spülrohr 23 durchquert das Spülmittel in eine im Werkzeug 2 befindliche Bohrung leitet. Ein Druckschlauch, der dem Apparat Druckflüssigkeit zuführt, kann an eine Verschraubung 24 angeschlossen werden, ein Auslaßschlauch für die Flüssigkeitsabgabe an eine Verschraubung 25. Bei 24 beginnt im Gehäuse des Schlagapparates der Einlaßkanal 9, der zu der Vorderkammer 8 und dem oberen Raum 10 führt sowie zu einem Druckmittelspeicher 19. Die Aufgabe des Druckmittelspeichers besteht darin, Strömungsmengen und Druckabweichungen auszugleichen.

Der Einlaßkanal 9 ist kontinuierlich mit der Vorderkammer 8 und über ein Steuerventil 7 mit dem g₅ oberen Raum 10 verbunden. Im Kolben 27 ist die ständig unter Druck stehende Unterseite des Kopfes kleiner als die Oberseite, wobei der auf sie einwirkende Druck mit Hilfe des Steuerventils 7 ab- bzw. eingeschaltet werden kann. Wenn der obere Raum 10 unter Druck gesetzt wird, bewegt sich der Kolben 27 nach unten. Während des Auslassens aus dem oberen Raum 10 bewegt sich der Kolben nach obea

Das Steuerventil 7 bewegt sich in einem Raum 6, der im Gehäuse 1 den Teil der Vorderkammer 8 bzw. des oberen Raumes 10 unmittelbar umgibt in dem sich der Kolbenkopf 4 bewegt Zwischen der Vorderkammer 8 und dem Steuerventilraum 6 ist eine Verengungsstelle 28 vorgesehen, deren zylinderförmige Innenfläche einen Teil der den Kolbenkopf 4 umgebenden zylindrischen Wand der Vorderkammer 8 bzw. des oberen Raumes 10 bildet

Ein Teil des unterhalb des Steuerventils 7 befindlichen Raumes 6 wird durch im Kolben 27 angeordnete Kanäle 13 mit der Vorderkammer 8 verbunden, nachdem sich der Kolben 27 weit genug nach unten bewegt hat. Im Steuerventil 7 sind öffnungen 15 und 16 vorgesehen, die zeitweilig mit einem Auslaßkanal Ua, Ho in Verbindung treten. Wenn das Steuerventil 7 weit genug nach oben verschoben ist wie dies in Fig. 1 dargestellt ist kann die Flüssigkeit aus dem oberen Raum 10 durch die im Steuerventil 7 vorhandene öffnung 15 in den Auslaßkanal 11a strömen. Wenn der Raum 6 am unteren Ende des Steuerventils 7 über im Kolben angeordnete Kanäle 3 mit der unter Druck stehenden Vorderkammer 8 in Verbindung tritt preßt der auf die Unterseite 14 des Steuerventils wirkende Druck das Ventil nach oben. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Oberseite 12 des Steuerventils kleiner ist als die Unterseite 14, und daß der Druck beidseitig gleich ist Wenn der Kolben 27 etwa seinen oberen Umkehrpunkt erreicht hat, in dem das Steuerventil 7 sich in seiner oberen Lage befindet, verbinden die Kanäle 13 des Kopfes 4 den Steuerventilraum 6 mit dem Auslaßkanal 116 über die im Steuerventil 7 vorhandenen öffnungen 16. Vorher hat der Kopf 4 die Verbindung zwischen der Vorderkammer 8 und dem Steuerventilraum 6 durch die im Gehäuse 1 befindliche Verengungsstelle 28 unterbrochen, die zwischen der Vorderkammer 8 und dem Steuerventilraum 6 liegt. Wenn der Steuerventilraum 6 mit dem Auslaßkanal üb in Verbindung tritt, sinkt der Druck im Steuerventilraum 6, während der auf die Oberseite 12 des Steuerventils 7 einwirkende Einlaßdruck das Steuerventil 7 nach unten verschiebt.

In F i g. 1 ist eine Situation dargestellt, in der der Kolben 27 nach dem Aufschlagen auf das Werkzeug seine Umkehrbewegung beginnt. Das Steuerventil 7 wird in seiner obersten Lage im Dämpfer angehalten. Die Druckverbindung zwischen dem Einlaßkanal 9 und dem oberen Raum 10 ist vollständig unterbrochen, während die Verbindung zum Auslaßkanal 1 la durch die öffnung 15 offen ist. Der Druck in der Vorderkammer 8 wirkt auf den Kolben 27 ein und verschiebt ihn nach oben. Der Steuerventilraum 6 steht durch die Kanäle 13 im Kolben 27 mit der Vorderkammer 8 in Verbindung.

Nachdem der Kolben auf das Werkzeug 2 geschlagen hat, beginnt er seine Rückbewegung. Anfangs erfährt der Kolben dabei eine Beschleunigung, wenn die Flüssigkeit durch den Kanal 11a aus dem oberen Raum 10 in den Auslaßkanal 3 strömt. Die Beschleunigung nimmt ab und schließlich erfährt der Kolben eine Verzögerung, sobald eine Kante des Kolbens die Strömung in dem Auslaßkanal 11a zu drosseln beginnt, wobei der Druck im oberen Raum 10 ansteigt. Damit der Druck im oberen Raum den durchschnittlichen Druck auf der Druckseite des Schlagapparates nicht zu

weit übersteigt, öffnet die Kante der Verlängerung 18 des Kolbens die Verbindung 26 zwischen dem oberen Raum 10 und dem Einlaßkanal 9 bereits ein wenig, bevor die Kante des Kolbens die Verbindung zum Kanal 11a vollständig unterbricht. Wenn der Kanal 11a geschlossen wird, hört der Zustrom zum Auslaßkanal 3 auf, und der Kolben bewegt sich weiter mit abnehmender Geschwindigkeit. Die Flüssigkeit, die der Kolben während seiner Bewegung verdrängt, strömt durch den Kanal 26 in den Einlaßkanal 3 und wird in dem Druckmittelspeicher 19 gespeichert

in F i g. 2 beginnt der Kolben 27 gerade mit seinem Arbeitsschlag. Das Steuerventil 7 ist in seiner unteren Lage im Dämpfer angehalten. Während der Kolben 27 sich nach unten bewegt, öffnet er vor der Schlagausfiihrung ein wenig die Verbindung zwischen der Vorderkammer 8 und dem Steuerventilraum 6 über die Kanäle 13. Im Steuerventilraum 6 steigt der Druck an, wodurch das Steuerventil 7 nach oben verschoben wird. Die Verbindung zwischen dem Einlaßkanal 9 und dem oberen Raum 10 wird unterbrochen, und die zum Auslaßkanal 11a führende öffnung 15 wird geöffnet Das Steuerventil 7 wird im Dämpfer 20 in der in F i g. 1 dargestellten Lage angehalten.

Durch den hier beschriebenen hydraulischen Schlagapparat werden u. a. folgende Vorteile erreicht. Der Schlagapparat ist einfach aufgebaut und besitzt verhältnismäßig wenig bewegliche und sich abnutzende Teile. Der Kolben und das Steuerventil werden in bezug aufeinander gesteuert, wobei der Apparat in jeder Relativstellung dieser Teile in Gang gesetzt werden kann. Zusatzteile, die in den bekannten Konstruktionen notwendig sind, um das Ingangsetzen des Apparates zu verbessern, sind hier nicht erforderlich. Die im Gehäuse

ίο vorgesehene Verengungsstelle und die im Kolbenkopf angeordneten Kanäle können leicht so bemessen werden, daß die Abnutzung des schlagenden Endes des Kolbens sich auf die Funktionsweise des Schlagapparates nicht nachteilig auswirkt. Der Schlagapparat ist gegen Druckändcrungen des Hydraulikmittels nicht empfindlich. Der Strömungsweg der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit zum oberen Raum des Zylinders ist wegen der günstigen Lage des Steuerventils relativ kurz, wodurch Druckverluste gering gehalten werden. Die Bewegungen des Steuerventils sind in beiden Richtungen durch das Anhalten des Ventils im Dämpfer begrenzt Auf diese Weise können durch mechanischen Kontakt verursachte Verschleißerscheinungen verringert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Schlagapparat, insbesondere für Bohrhämmer, der ein Gehäuse aufweist, an welchem ein Werkzeug befestigbar ist und in dem ein mit einem Druckflüssigkeitserzeuger in Verbindung stehender Zylinderraum zur Aufnahme eines axial hin- und hergehenden Kolbens ausgebildet ist, der einen Kopf aufweist und von einem hülsenförmigen, axial beweglichen, die Richtungsumsteuerung bewirkenden Steuerventil konzentrisch umgeben ist, dessen zylindrische Innenfläche eine den Kopf umgebende zylindrische Wand des Zylinderraumes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Schlagseite des Kolbens (27) zugekehrten vorderen Seite des Kopfes (4) der Zylinderraum eine Vorderkammer (8) aufweist, welche durch eine den Kopf (4) umgebende, im Gehäuse {}) aufgebildete Schulter (28) von einem das Steuerventil (7) aufnehmenden Steuerventilraum (6) getrennt ist, und daß in der zylindrischen Fläche des Kopfes (4) des Kolbens (27) wenigstens ein Kanal (13) vorgesehen ist, der in der Höhe des Endes der Schlagbewegung des Kolbens (27) zwischen der Vorderkammer (8) und jenem Teil des Steuerventilraums (6), der durch das Gehäuse (1), den Kolben (27) und die der Schlagseite des Kolbens (27) zugekehrte vordere Stirnfläche (14) des Steuerventils (7) begrenzt ist, eine Verbindung herstellt, welche in der Nähe des Endes der Hubbewegung des Kolbens (27) durch den Kopf (4) unterbrochen ist

2. Hydraulischer Schlagapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) im Kolbenkopf (4) so angebracht ist, daß er den durch das Gehäuse (1), die untere Stirnfläche (14) des Steuerventils und den Kolben (27) abgegrenzten Steuerventilraum (6) durch Öffnungen (16) im Steuerventil (7) mit einem Auslaßkanal (Ub) verbindet, sobald sich das Steuerventil in oder in der Nähe seiner obersten Lage befindet.