DE2552336A1

DE2552336A1 - Hydraulische schlagmaschine

Info

Publication number: DE2552336A1
Application number: DE19752552336
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl Ing Fedyszak; Marek Kucharski; Marek Kumosinski; Tadeusz Dipl Ing Mazurkiewicz; Jerzy Dipl Ing Pilarski; Hubert Dipl Ing Szopka; Waclaw Dipl Ing Warachim
Original assignee: TS OSRODEK P K MASZYN GORNICZY
Current assignee: TS OSRODEK P K MASZYN GORNICZY
Priority date: 1974-11-22
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-08-12
Also published as: SE7513066L; DE2552336B2; SE425468B; AT344115B; ATA888975A; DE2552336C3

Description

HOFFMANN & SITJYE · !PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · TELEFON (089) 9Π087 · TELEX 05-29019 (PATHE)

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Centralny Osrodek ProjektowO'-Konstrukcyjny Maszyn Görniczych "KOMA₁G", Gliwice / Polen

Hydraulische Schlagmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schlagmaschine, welche je nach Grosse und Ausrüstung als hydraulischer Hammer, Schlagbohrmaschine, Rüttelmaschine _t aktiver Meissel für Kohlenhobel und dergleichen verwendet werden kann.

Den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bilden die früheren Arbeiten des Erfinders, die in der DT-OS 2 329 173 \und in der polnischen Patentschrift 70251 veröffentlicht sind.

Demnach ist es zur Erreichung einer möglichst grossen Kraft beim Vorschub des Kolbens in der Arbeitsrichtung bekannt., nicht nur den Druck, sondern auch die dynamische Wirkung der verwendeten Druckflüssigkeit auszunützen. Zu diesem Zweck ist

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in der Druckleitung vor dem Steuerventil ein hydraulischer Akkumulator, eingebaut. Die Druckflüssigkeit wird axial in den·Zylinder eingeführt,und zwar durch einen kurzen Kanal, der den Zylinder mit dem Steuerverteiler verbindet. Die Mündung dieses Kanals befindet sich in der Mitte der Stirnwand des Zylinders. Der Verteiler, welcher zur Steuerung der Maschine dient, ist dicht an dieser Stirnwand des Zylinders in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Um eine möglichst schnelle Wirkung des Verteilers zu erzielen, wird er durch hydraulische Rückkopplung mit dem Kolben der Schlagmaschine umgestellt. Für die hydraulische Rückkopplung dienen zahlreiche Längskanäle und Ringnuten in dem Kolben und in der Umfangswand des Zylinders, welche bei den bestimmten Lagen des Kolbens die zwei Druckmittelräume im Verteiler mit der Druckleitung bzw. mit der Abflussleitung verbinden. Der zweite Druckmittelraum im Zylinder der Schlagmaschine ist ständig mit der Druckleitung verbunden. Der Druck in diesem Raum wirkt auf eine kleine ringförmige Oberfläche des Kolbens. So wird ständig auf den Kolben eine Kraft ausgeübt, die zur Verschiebung des Kolbens ausreicht, wenn der gesteuerte Druckmittelraum mit der Abflussleitung verbunden wird. Diese Kraft ist so klein im Vergleich zu der Kraft, welche den Arbeitsschub des Kolbens bedingt, dass sie bei diesem Vorschub praktisch keine Rolle spielt. .

Trotz der bedeutenden Vorzüge hat die oben beschriebene bekannte Schlagmaschine einige Nachteile.

Die auf den Kolben dieser Schlagmaschine wirkende veränderliche Kraft wurde im Zeitverlauf des Arbeitsvorschubes des Kolbens gemessen. Zwar wurde festgestellt, dass diese Kraft im allgemeinen bedeutend grosser ist als die, die man aus dem Flüssigkeitsdruck und der Kolbenoberfläche ausrechnen kann. Doch ist die auf den Kolben wirkende Kraft nicht immer gleich gross.

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Nähere Untersuchen haben gezeigt, dass die sehr grosse Durchflussgeschwindigkeit im Verteiler dynamische Kraft entwickelt, welche auf den Schieber des Verteilers wirken. Mit anderen Worten: Der Flüssigkeitsstrom im Verteiler hat die Neigung, den Schieber mitzureissen. Wird der Schieber aus seiner Endstellung um wenige Millimeter vorzeitig verschoben, erfolgt eine Drosselung des Durchflusses.

Der oben beschriebene Nachteil wurde durch Vorschub eines Verteilers beseitigt, der Gegenstand der polnischen Patentanmeldung P.175843 ist. Der Schieber des Verteilers laut Erfindung besteht aus drei koaxialen Kolben, die miteinander mit einer Stange steif verbunden sind. Zwischen den Kolben bleiben zwei Räume, welche mit den gesteuerten Druckmittelraum der Schlagmaschine ständig verbunden sind. In einen von diesen zwei Räumen mündet die Druckleitung, in den zweiten die Abflussleitung. Der mittlere Kolben öffnet und schliesst diese Mündungen. Die beiden äusseren Kolben dienen zur Umstellung des Verteilers. Diese wird dadurch erzielt, dass die Druckflüssigkeit durch die Rückkopplungskanäle abwechselnd auf die äusseren Stirnflächen der beiden Kolben zugeführt wird.

im Verteiler der Schlagmaschine nach der Erfindung ist die Entstehung der schädlichen Erscheinung ausgeschlossen,besonders deswegen, weil die Richtung des Flüssigkeitsstromes fast senkrecht zur Vorschubrichtung liegt. Und ausserdem wird, falls dynamische Kräfte auftreten, der Schieber in seiner Endstellung wegen de::Richtung dieser Kräfte noch fester gehalten.

Der zweite Nachteil der bekannten Schlagmaschine beruht darauf, dass manchmal Schwierigkeiten beim Anlassen entstehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Schwierigkeiten nur in solchen Fällen entstehen, wenn die Schlagmaschine zufälligerweise in einer ungünstigen Stellung des Schiebers im Verteilen abgestellt wurde, und zwar in solcher Lage, die den Abfluss von dem gesteuerten Druckmittelraum im Zylinder der Schlagmaschine nicht ermöglicht.

Bei der polnischen Patentanmeldung P.175845 wurde dieser Nachteil beseitigt. Der Verteiler wurde mit einem kleinen hydraulischen Zylinder ausgestattet. Dieser Zylinder steht ständig unter Flüssigkeitsdruck und übt mit seinem Kolben ständig eine kleine Kraft auf den Schieber aus. Diese Kraft hilft, den Schieber in die richtige Endstellung zu bringen. Das kann sogar während der Abstellung der Schlagmaschine beim Schliessen des Speiseventiles oder umgekehrt erfolgen, wenn das Speiseventil beim Anlassen geöffnet wird.

Der dritte Nachteil der bekannten oben beschriebenen Schlagmaschine beruht auf der komplizierten Ausführung des Zylinders und des Kolbens mit grosser Anzahl von Längskanälen und Ringnuten. Bei der Fertigung von grossen Serien von solchen Schlagmaschinen treten ziemlich viele Fehler auf, z.B. Verbindung eines Längskanals mit einer falschen Ringnut. Eine Vereinfachung dieser Elemente war dringend notwendig. Die Verwendung des zusätzlichen hydraulichen Zylinders im Verteiler hat zu folgenden Gedanken geführt: Es wurde auf die beiderseitige Steuerung des Verteilers verzichtet. Die Stärke des zusätzlichen hydraulischen Zylinders wurde so gewählt, um die Umstellung des Verteilers in eine Richtung ausschliesslich mit der Kraft dieses hydraulischen Zylinders auszuführen, ohne dass die Umstellung des Verteilers in die andere Richtung infolge der Steuerung des einzigen Druckmittelraumes praktisch beeinflusst wird. Der Verzicht auf einen gesteuerten Druckmittelraum im Verteiler hat eine bedeutende Vereinfachung ermöglicht.

Das vereinfachte Rückkopplungssystem nach der Erfindung besteht aus zwei zylindrischen Räumen im Zylinder der Schlagmaschine und aus einem Längskanal im Umbau. Der Längskanal ist mit dem einzigen gesteuerten Druckmittelraum des Verteilers ständig verbunden. Die zwei zylindrischen Räume wurden durch eine geringe Verkleinerung des Durchmessers des Kolbens längs

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zwei Abschnitten gebildet, so dass diese Räume zusammen mit den Kolben verschiebbar sind. Im Bereich des einen von diesen Räumen befindet sich unabhängig von der Lage des Kolbens die Mündung einer Abzweigung der Druckleitung und im Bereich des zweiten die Mündung einer Abzweigung der Abflussleitung. Der Längskanal hat eine Mündung, welche sich bei einer bestimmten Lage des Kolbens in einen zylindrischen Raum erstreckt sowie eine zweite Mündung, die sich bei einer anderen bestimmten Lage des Kolbens, in dem zweiten zylindrischen Raum öffnet. Wenn der eine zylindrische Raum mit dem Längskanal verbunden wird, wird die zweite Mündung dieses Kanals, welche für den zweiten zylindrischen Raum bestimmt ist, mit dem Kolben verschlossen. Jede Verbindung verursacht eine Verstellung des Schiebers im Verteiler und die Umsteuerung der Schlagmaschine.

Der hier geschilderte stufenweise Fortschritt bei der Lösung der Schlagmaschine wurde aufgrund der Erforschung und Messung möglichst aller Teilprozesse erreicht. Bei diesen Arbeiten wurde noch eine weitere wichtige Feststellung gemacht. Bei Eintritt der Druckflüssigkeit in den Zylinder der Schlagmaschine entstehen Wirbel wegen des Unterschiedes in den Durchmessergrössen der Mündung des Verbindungskanals und des Zylinders. Durch diese Wirbel -wird ein erheblicher Teil der kinetischen Energie der einfliessenden Druckflüssigkeit für die Arbeit der Schlagmaschine nicht ausgenützt. Um dem entgegenzutreten, wurde ein zusätzlicher Durchflussraum in Form eines Kegelstumpfes mit einem Scheitelwinkel zwischen 30° und 60° vorgesehen. Die kleinere Grundfläche dieses Kegelstumpfes bildet die Mündung des Kanals, welcher den Verteiler mit der Schlagmaschine verbindet, und die grössere Grundfläche bildet der Innenquerschnitt des Zylinders. Dadurch wird die Entstehung der Wirbel im grossen Masse beseitigt, und die in den Druckmittelraum des Zylinders einfliessende Druckflüssigkeit bekommt eine einheitliche Richtung, die parallel.

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zur Zylinderachse längs des gesamten Zylinderquerschnittes liegt. Die Messungen haben eine erhebliche Verbesserung der Energieausbeute der Schlagmaschine gezeigt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch einen Axialschnitt durch die Schlagmaschine und den Verteiler.

In einem gemeinsamen Gehäuse befinden sich der Zylinder 1 der Schlagmaschine mit dem Kolben 2, der Verteiler 3 und der hydraulische Zylinder 4. Der ständig geöffnete Verbindungskanal 5 und der konische Durchflussraum 6 verbinden den Druckmittelraum 7 im Zylinder 1 mit dem Verteiler 3, welcher diesen Druckmittelraum 7 abwechselnd mit der Druckleitung 8 oder Abflussleitung 9 verbindet. Der zweite Druckmittelraum 10 im Zylinder 1 ist ständig mit der Druckleitung 8 verbunden. Der Druck in diesem Druckmittelraum wirkt ständig auf eine kleine ringförmige Oberfläche 11 des Kolbens 2.

Der Verteilerschieber, welcher aus drei Kolben 12, 13, 14 gebildet ist, schliesst oder öffnet mit seinem Kolben 13 die Ringnuten 15 oder 16, in welche die Druckleitung 8 bzw. die Abflussleitung 9 mündet. Der Kolben 14 wird ständig durch den hydraulischen Zylinder 4 gedrückt. Der Kolben 12 steht unter dem wechselnden Druck in dem einzigen gesteuerten Druckmittelraum T7 des Verteilers.

Zum Rückkopplungssystem gehören der Längskanal 18 mit zwei Mündungen 19 und zwei mit dem Kolben verschiebbare zylindrische Räume 20 und 21. Im Bereich des zylindrischen Raumes 20 befindet sich die Mündung 22 einer Abzweigung der Druckleitung 8 und im Bereich des zylindrischen Raumes 21 die Mündung 23 der Abflussleitung 9. Der Längskanal 18 ist ständig mit dem Druckmittelraum 17 im Verteiler 3 verbunden und wird abwechselnd bei bestimmter Lage des Kolbens 2 mit dem zylindrischen Raum

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bzw. mit dem zylindrischen Raum 21 verbunden. Die Druckleitung 8 hat noch zwei andere Abzweigungen 24 und 25, die ständig zu dem Druckmittelraum 10 und zu dem Druckmittelraum des hydraulischen Zylinders 4 führen.

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Claims

-δ* Patentansprüche

1.J Hydraulische Schlagmaschine, bei der ein mit dem Kolbenvorschub hydraulisch rückgekoppelter Steuerverteiler in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Schlagmaschine untergebracht ist und mit einem gesteuerten Druckmittelraum im Zylinder der Schlagmaschine über einen Kanal, der durch die Mitte einer Stirnwand dieses Zylinders führt, verbunden ist, wobei ein zweiter Druckmittelraum in diesem Zylinder ständig mit der Druckleitung verbunden ist, um eine kleine auf den Kolben wirkende Kraft auszuüben, dadurch gekennzeichnet , dass ein vertikal zur Achse der Schlagmaschine beweglicher Verteilerschieber aus drei koaxialen,voneinander durch zwei Durchflussräume getrennten und mit einer Stange steif verbundenen Kolben (12, 13, 14) gebildet ist, wobei der Mittelkolben (13) die Mündungen dor:Druck- und der Abflussleitung abwechselnd schliesst und öffnet und die zwei äusseren Kolben (12, 14) zur Übernahme der den Verteilerschieber umstellenden Kräfte dienen.

2. Hydraulische Schlagmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Steuerverteiler mit einem hydraulischen Zylinder (4) ausgestattet ist, der auf den Verteilerschieber ständig eine kleine Kraft in einer Richtung ausübt.

3. Hydraulische Schlagmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , dass sich im Verteiler (3) nur ein zur Umstellung dienender Druckmittelraum (17) befindet, der mit einem Längskanal ständig verbunden ist, welcher Längskanal mit seinen Mündungen bei bestimmten Lagen des Kolbens (2) mit dem einen oder mit dem zweiten verschiebbaren zylindrischen Raum (20, 21) verbindbar ist, wobei der eine zylindrische

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Raum (20) ständig mit der Druckleitung (8) und der zweite zylindrische Raum (21) ständig mit der Abflussleitung (9) verbunden sind.

4. Hydraulische Schlagmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass im Schlagmaschinenzylinder ein Durchflussraum (6) in Form eines Kegelstumpfes untergebracht ist, welcher vom Querschnitt der Verbindungskanalmündung in den vollen Zylinderguerschnitt übergeht. . .

5. Hydraulische Schlagmaschine nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet , dass der Kegelstumpf*^ einen Scheitelwin&el von 30° - 60° hat.

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