DE2614796A1

DE2614796A1 - Hydraulischer hammer

Info

Publication number: DE2614796A1
Application number: DE19762614796
Authority: DE
Inventors: Andrew George Hay
Original assignee: UK Secretary of State for Industry
Current assignee: UK Secretary of State for Industry
Priority date: 1975-04-08
Filing date: 1976-04-06
Publication date: 1976-10-21
Also published as: JPS51146734A; FR2307122A1; US4052107A; GB1535927A

Description

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DIPIi. ING.	B. HOLZEB
S9 A	UQSBURG
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577

Augsburg, den 2. April 1976

Secretary of State for Industry in Her Britannic Majesty's

Government of the United Kingdom of Great Britain and
Northern Ireland, 1, Victoria Street, London, S.W.I, England

Hydraulischer Hammer

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Hammer für hin- und herbewegliche Stoßwerkzeuge, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für sich wiederholend hin- und
herbewegte Werkzeuge zum Abtragen von Gestein«

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Wenn derartige Hämmer in beengten Räumen, beispielsweise beim Tunnelvortrieb, eingesetzt werden, ist es wichtig, Energieverluste infolge von Absorption kinetischer Energie nach jedem Hub auf ein Minimum zu verringern,, Anderenfalls können im Betrieb von Hochleistungsmaschinen ernsthafte Probleme aus der sich ergebenden überhitzung der Hydraulikflüssigkeit oder den Kosten der Bereitstellung geeigneter Kühleinrichtungen ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Hammer der eingangs genannten Art im eben erwähnten Sinne zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein solcher hydraulischer Hammer gemäß der Erfindung durch ein Schaltventil zur Steuerung der Hydraulikmittelzufuhr auf mindestens einer Kolbenstirnseite und durch Steuermittel zur Betätigung des Sehaltventils in einem von der Rücklaufgeschwindigkeit und der axialen Position des Hauptkolbens abhängigen Zeitpunkt gekennzeichnet _o

Gemäß der Erfindung wird diese Minimierung der genannten Energieverluste durch Verwendung von Gas- oder hydraulischen Federakkumulatoren und eines Geschwindigkeits/Verschiebungs-

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abhängigen Schaltsystems erreicht, um sicherzustellen, daß der Antrieb des Hammers während jedes Hubzyklus in einem solchen Zeitpunkt auf die Vorwärtsrichtung geschaltet wird, daß die Rückprallenergie des Hammers stets ohne nicht ausnutzbare Energieumsetzung in Wärme vom Antriebssystem wieder aufgenommen wird.

Diese Technik wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Fig. 1 der Zeichnungen erläutert, welche ein Diagramm zeigt, in welchem die Geschwindigkeit eines Gesteinsbearbeitungswerkzeugs als Punktion des Weges aufgetragen ist«.

Ausgehend vom Totpunkt an der Stelle A verläuft die Geschwindigkeit des Hammers bei konstanter Vorwärtskraft gemäß der parabolischen Kurve bis zum Punkt B. Wenn die Kraftrichtung in diesem Punkt umgekehrt wird, so wird der Hammer beim Fehlen eines Stoßes verlangsamt und kommt an seiner am weitesten vorgeschobenen Position C zur Ruhe und wird dann rückwärts bis zum Punkt D beschleunigte Die Form der Parabelkurve BGD hängt von der Rückwärtskraft ab, die nicht unbedingt gleich der Vorwärtskraft zu sein braucht. Im dargestellten Falle ist die Vorwärtskraft etwas größer. Wird die Kraftrichtung beim Punkt D, an welchem der ■ Hammer die gleiche Stellung we im Punkt B aufweist, erneut umgekehrt, so erfährt der Hammer eine Vorwärts-

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beschleunigung, kommt beim Punkt A zum Stillstand und bewegt sich wiederum entlang der Kurve AB vorwärts.

Wenn der Hammer in seiner vollständig zurückgezogenen Stellung A zum Stillstand kommt, kann ein Maximum an Energie in Akkumulatoren gespeichert werden, so daß eine hohe Vorwärtsgeschwindigkeit erzielt werden kann, ohne daß dazu zu einer Erwärmung führende Eingangsleistung mit Ausnahme der zur Überwindung von Reibungsverlusten nötigen Leistung erforderlich ist.

Wenn jedoch der Hammer während seiner Vorwärtsbewegung und nach dem Auftreten der Umschaltung gegen das Gestein stößt, so entstehen Kurven wie beispielsweise EP, GH usw. auf welche eine Rückwärtsbeschleunigung gemäß Kurven folgt, die gemäß dem Diagramm durch Rückwärtsversehiebungen der Parabel CD entstanden sind,, Es ist klar ersichtlich, daß, wenn die Vorwärtsumschaltung auf der Linie BD stattfindet, das Werkzeug an einer Stelle, beispielsweise bei J für die Kurve EF, zum Stillstand kommt, von welcher aus nur eine ungenügende Vorwärtsgeschwindigkeit entwickelt werden kann_o

Im Idealfall sollte die Stelle der Vorwärtsumschaltung entsprechend der vorderen Stillstandsposition (z.B. F, H oder C) des Hammers verändert werden, so daß die Umschaltung

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an Stellen, wie beispielsweise K und L, auftritt, d.h. an der Schnittstelle der Rückwärtsbeschleunxgungskurve nach dem Aufschlag mit der Kurve DA. Auf diese Weise kommt der Hammer immer im oder nahe dem Punkt A zum Stillstand, unabhängig davon, ob ein Aufschlag erfolgt ist oder nicht.

Demgemäß beinhaltet die Erfindung einen hydraulischen Hammer für ein hin-'und hergehendes Werkzeug, welches abwechselnd in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung angetrieben wird, wobei die Antriebskraft mit Hilfe eines Ventils zwischen der Rückwärtsrichtung und der Vorwärtsrichtung umgeschaltet wird. Das Ventil wird seinerseits durch den beim Rücklauf des Hammers aufgebauten Hydraulikdruck betätigt, dessen Größe von der Position und der Geschwindigkeit des Hammers abhängig ist.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird das Schaltventil von einem als Spindelventil ausgebbildeten Steuerventil betätigt und der hin- und hergehende Hammer weist einen in einem Zylinder verschiebbaren Kolben auf, dessen rückwärtige Stirnfläche mit einer Sackbohrung versehen ist, in welche ein Fortsatz des Schaftes der Steuerventilspindel eintreten kann. Das durch den Eintritt des Schaftfortsatzes bedingte Ansteigen des Hydraulikmitteldruckes in der Sackbohrung beim Kolbenrücklauf erzeugt eine Rückwärts-

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verschiebung der Steuerventilspindel und folglich eine Betätigung des Steuerventils jeweils an einer von der Geschwindigkeit des Kolbens abhängigen Kolbenposition. Der Schaftfortsatζ der Steuerventilspindel ist vorzugsweise nach vorne konisch verjüngt, und durch geeignete Wahl des Konizitätsprofils kann die Schaltposition so festgelegt werden, daß sie im wesentlichen Punkten, wie beispielsweise K und L in Figo 1, entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungsfiguren 2 bis 4 näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 2 eine schematische Darstellung

eines hydraulischen Hammers nach der Erfindung,

Fig. 3 einen schematischen Axialschnitt

durch einen Vollflächen-Tunnelvortriebskopf mit einer Mehrfachanordnung von hydraulischen Hämmern nach der Erfindung, und

Fig. 4 eine schematische Frontansicht

des in Fig. 3 gezeigten Tunnelvortriebskopfes .

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Der in Fig» 2 dargestellte Hammer weist einen in einem Hauptzylinder 2 gleitend verschiebbaren Hauptkolben 1 auf, dessen Stoßfläche 3 zur Vorwärtsbewegung eines nicht dargestellten geeigneten GesteinsSchneidwerkzeugs dient, welches lose in einem den Hammer tragenden Rahmen, welcher das Werkzeug gegen die Gesteinsfläche hin zurückhält, montiert oder alternativ dazu unmittelbar an der Stoßfläche 3 befestigt sein kann.

Der Hauptkolben wird durch den Hydraulikdruck aus der Hochdruckzuleitung H angetrieben. Ein Kanal 4 verbindet die Hochdruckleitung H unmittelbar mit einem Einlaß 5 des Zylinders 2 im Bereich einer Nut 32 des Hauptkolbens 1. Die Nut 32 ist durch eine vordere Stirnfläche 63 und eine hintere Stirnfläche 6 begrenzt, wobei die vordere Stirnfläche 63 kleiner als die hintere Stirnfläche 6 ist, so daß im Betrieb die resultierende Druckkraft des in die Nut 32 zugeführten Hydraulikmittels den Kolben 1 kontinuierlich nach rückwärts drückt.

Der Kanal 4 steht außerdem mit einem hydraulischen Akkumulator 7 und einem Einlaß eines Schaltventils 8 in Verbindung, welch letzteres ein Spindelventil ist. Der Auslaß des Schaltventils 8 steht über einen Kanal 9 mit einem Einlaß 10 des Zylinders in Verbindung, so daß Hoch-

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druck-Hydraulikmittel zur Erzeugung eines Vorwärtsdruckes auf die Endstirnfläche 11 des Kolbens 1 in den Zylinder eingeleitet werden kann₀ Die Kolbenstirnfläche 11 ist größer als die Differenz zwischen den Flächen 6 und 63, so daß, wenn aufgrund einer entsprechenden Schaltstellung des Ventils die Leitung 9 an den Hochdruck angeschlossen ist, der Kolben nach vorne getrieben wird und das Schneidwerkzeug antreibt. Die Leitungen 9 und 4 weisen große Querschnitte auf, um Viskositätsverluste zu verringern, da bei Bewegung des Kolbens schnelle Strömungen auftreten.

Ein zweiter Einlaß des Schaltventils 8 ist mit einer Niederdruck-Hydraulikleitung L verbunden, die zweckmäßigerweise durch eine Rückleitung zu einem Hydraulikbehälter gebildet ist. Steht das Schaltventil 8 in einer Stellung, in welcher der Auslaß mit diesem Niederdruckeinlaß verbunden ist, so wird das mit der Kolbenstirnfläche 11 zusammenwirkende Hydraulikmittel über die Leitung 9 auf Niederdruck geschaltet und der Kolben wird durch das Hochdruck-Hydraulikmittel in der Nut zurückbewegto

Wenn das Schaltventil 8 seine Schaltmittelstellung passiert, wird die Leitung 9 momentan gegen beide Schaltventileinlässe abgesperrt, und um dann das Weiterströmen des Hydraulikmittels durch den Kanal 9 zu ermöglichen, das

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sich während dieser kurzen Periode aus der Bewegung des Kolbens 1 ergibt, sind zwei Rückschlagventile 33 und 3^ vorgesehen, welche den Kanal 9 mit dem Hochdruckeinlaß und dem Niederdruckeinlaß verbinden.

Eine Steueröffnung 35 des Ventils 8 ist mit der Hochdruckleitung H verbunden. Eine weitere Steueröffnung 36 steht über eine Leitung 12 mit dem Auslaß eines Steuerventils 13 in Verbindung, das ebenfalls als Spindelventil ausgebildet und koaxial mit Bezug auf den Zylinder 2 angeordnet ist. Die Einlasse 14 und 15 des Steuerventils sind mit der Hochdruck- bzw. der Niederdruckleitung verbunden«, Dabei ist der Einlaß 14 weiter vom Zylinder 2 entfernt angeordnet als der Einlaß 15.

Die Spindel des Steuerventils 13 ist mit einem zylindrischen Schaftfortsatζ 16 versehen, der zum Zylinder hin ragt und einen konischen Teil 17 aufweist, der in eine axiale Sackbohrung 18 im Kolben 1 eintreten kann. Die Sackbohrung ist mit einem ringförmigen Bund 19 aus erosionsbeständigem Material versehen, der nach innen konisch ausgebildet ist, so daß eine scharfkantige Einschnürung an der Sackbohrung gebildet ist. Das hat zur Folge, daß bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens 1 der Druck des in der Sackbohrung befindlichen Hydraulikmittels infolge des Eintretens des

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tonischen Teils 17 diesen in einem von der Rücklaufgeschwindigkeit des Kolbens abhängigen Augenblick nach hinten drückt und dadurch das Steuerventil 13 in einem von der Geschwindigkeit und der Position des Kolbens 1 abhängigen Zeitpunkt umschaltet. Die scharfkantige öffnung der Sackbohrung 18 minimiert irgendwelche änderungen dieser Position infolge von Viskositätsänderungen des Hydraulikmittels. Bei dieser umschaltung wird die Leitung 12 auf Niederdruck geschaltet, wodurch der Hochdruck an der Steueröffnung 3"5 das Schaltventil 8 in diejenige Stellu-ng drängt, in welcher der Kanal 9 mit Hochdruck-Hydraulikmittel beaufschlagt wird und dadurch eine Beschleunigung des Kolbens 1 in Vorwärtsrichtung bewirkt.

An seinem vom Kolben 1 entfernt gelegenen Ende ist auf dem Schaft des Steuerventils 13 ein Verriegelungsventil montiert. Der hintere Bund 20 des Verriegelungsventils ist von öffnungen 21 durchzogen, wodurch eine Kammer 22 an dem vom Kolben 1 entfernten Ende des Verriegelungsventils in Strömungsverbindung mit einer Nut 38 steht, die mit Hochdruck- oder Niederdruckhydraulikmittel aus der Leitung 23 oder der Leitung 24 gefüllt ist, je nach der axialen Stellung"der Verriegelungsventilspindel und folglich der Spindel des Steuerventils 13. Innerhalb der Kammer 22 ist ein in einen Zylinder 39 hineinragender Kolben 25 angeordnet, welcher das Verriegelungsventil 37 jeweils entsprechend

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dem Differenzdruck über seinen Stirnflächen vorwärts drängt oder nicht vorwärts drängt. Die Größen der Stirnflächen des Kolbens 25 sind so gewählt, daß, wenn der vom Verriegelungsventil abgewandte Teil 31 des Zylinders 39 mit Hochdruck beaufschlagt ist, der Kolben 25 selbst dann nach vorne gedrängt wird, wenn die Kammer 22 ebenfalls mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der vom Verriegelungsventil entfernte Teil 31 des Zylinders 39 ist über eine Leitung 26 mit zwei öffnungen 27 und 28 des Zylinders 2 verbunden. Befindet sich der Kolben 1 im hinteren Abschnitt seines Bewegungsbereiches, so steht die öffnung 27 mit einer Nut 29 im Kolben 1 und folglich mit einer öffnung 30 in Verbindung, welche an die Niederdruck-Hydraulikleitung angeschlossen ist, so daß der Teil 31 des Zylinders 39 unter niedrigem Druck steht. Befindet sich der Kolben 1 im vorderen Teil seines Bewegungsbereiches, so ist die öffnung 27 durch den Kolben 1 blockiert und die öffnung 28 steht mit der Nut und folglich mit dem Einlaß 5 in Verbindung, wodurch der Teil 31 des Zylinders 39 mit Hochdruck beaufschlagt wird_o

Die Nut 38 zwischen den Bünden des Verriegelungsventile 37 enthält Hydraulikmittel unter hohem oder niederem Druck aus den Einlassen 23 oder 24, je nach der axialen Spindelstellung. Die übrigen Kammern der Steuerventil-Verriegelungsventil-Anordnung sind mit nicht gezeichneten

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Entlüfteleitungen versehen, die rait einem AbIaßbehälter T verbunden sind.

Befindet sich der Kolben 1 in seiner vollständig zurückgezogenen Stellung (entsprechend dem Punkt A in Pig. 1) so stehen die Leitung 9 und die Nut 32 unter hohem Druck und die Leitung 26 steht unter niedrigem Druck, so daß der Kolben 1 aufgrund der Differenz der auf seine Flächen 11, 6 und 53 wirkenden Kräfte nach vorne beschleunigt wird. Erreicht der Kolben die Mitte seines Bewegungsweges, so wird die öffnung 28 mit der Nut 32 verbunden, die auf Hochdruck gehalten wird, so daß nunmehr die Leitung 26 und folglich der Teil 31 des Zylinders 39 auf Hochdruck umgeschaltet werden und der Kolben 25 nach vorne gedrängt wird, wodurch die Spindeln des Verriegelungsventils und des Steuerventils nach vorne und der konische Portsatz 17 in die Sackbohrung 18 gedrängt werden. Außerdem wird die Leitung 12 an Hochdruck angeschlossen. Das Schaltventil 8 schaltet deshalb um, wodurch der Kanal 9 an Niederdruck gelegt wird, so daß der Kolben 1 unter der Kraftwirkung des konstant auf die Flächen 6 und 63 wirkenden Hochdrucks zu verzögern beginnt. Dieser Augenblick entspricht dem Wegpunkt B in Fig. 1.

Falls kein Aufschlag des Schneidwerkzeugs auf das

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Gestein folgt, verzögert der Kolben unter der resultierenden Kraftwirkung auf seine Flächen 11, ο und 63, bis eine vordere Stillstandsstellung (entsprechend Punkt C in Fig. 1)
erreicht wird und beschleunigt dann rückwärts. Im Verlaufe der Rückwärtsbewegung des Kolbens 1 wird die Leitung 26 auf Niederdruck geschaltet, indem sie mit dem Einlaß 30 in
Verbindung gebracht wird, so daß der Kolben 25 sich aufgrund der Wirkung des "Hochdruckes in der Nut 38 zurückbewegt. Die Rückwärtsgeschwindigkeit des Hauptkolbens 1 wächst bis zu der Stelle an, an welcher der Hydraulikmitteldruck in der Sackbohrung 18 sich infolge der Einschnürung zwischen dem Bund 19 und dem konischen Teil 17 des Spindelschaftes und der daraus folgenden Drosselung des Hydraulikmittelaustritts so weit aufgebaut hat, daß die durch den Hochdruck in der Nut 38 ausgeübte Kraft, welche das Verriegelungsventil und das Spindelventil vorwärts drängen, überwunden wird. Die Ventilspindeln werden folglich zurückgedrängt, wobei die Verriegelungsventilspindel in eine Stellung
gelangt, in welcher die Nut 38 mit Niederdruck beaufschlagt wird, und wobei die Steuerventilspindel in die Stellung
gelangt, in welcher Leitung 12 an Niederdruck angeschlossen wird, so daß das Schaltventil 8 in diejenige Stellung umgeschaltet wird, in welcher die Leitung 9 und folglich
die Stirnfläche 11 des Kolbens mit Hochdruck beaufschlagt werden. Der Kolben beginnt sich folglich zu verlangsamen.

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Durch geeignete Profilierung des konischen Teils 17 kann die Einschnürung am Bund 19 so gestaltet werden, daß die Umschaltung an der gleichen Kolbenposition (ensprechend dem Punkt D in Fig. 1) auftritt, an welcher das Schaltventil beim Kolbenvorlauf betätigt wird. Der konische Teil ist axial so angeordnet, daß er sich vollständig außerhalb der Sackbohrung befindet, wenn der Kolben sich im vorderen Teil seines Bewegungsbereiches befindet, so daß die Ventile durch die obengenannten Mittel erst dann umgeschaltet werden können, wenn sich der Kolben hinter der Mitte seines Bewegungsbereiches befindet, unabhängig von seiner Geschwindigkeit. Nach dem Umschalten verzögert der Kolben bis zum Stillstand in seiner hintersten Stellung, bevor er wieder am Beginn des nächsten Zyklus nach vorne bewegt wird.

Wenn jedoch im vorderen Teil der Kolbenbewegung ein Aufschlag stattfindet, tritt eine schnelle Verzögerung bis zum Stillstand ein, nach welcher der Kolben die zuvor unter der Wirkung des Hochdruckes auf den Flächen 6 und sich nach hinten zu bewegen beginnt. Da diese Rückwärtsbeschleunigung jedoch an einer weniger weit vorne liegenden Kolbenposition (z.B. beim Punkt F oder H in Fig. 1) beginnt, ist die Geschwindigkeit des Kolbens an der ursprünglichen Umschaltposition (entsprechend der jeweiligen Linie BD)

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unzureichend groß, um das Steuerventil und das Verriegelungsventil umzusehalten₀ Der Kolben erhöht daher weiterhin seine Rücklaufgeschwindigkeit, bis die Kraft auf den konischen Teil der Ventilspindel ausreichend groß ist, um diese Ventile umzuschalten. Durch geeignete Profilierung des konischen Teils kann der Umschaltzeitpunkt als Punktion der Kolbenposition und der Kolbengeschwindigkeit so gewählt werden, daß er dem oben diskutierten Idealfall entspricht,,

Zwischen dem zylindrischen Teil und dem konischen Teil des Ventilspindelschaftes ist ein Absatz 40 vorgesehen, damit der Bund 19 die Ventilspindeln zurückschieben kann, falls die Rücklaufgeschwindigkeit des Hauptkolbens zu langsam ist, um eine ausreichende Hydraulikmitteldruckwirkung zu erzielen. Nach dem Umschalten kommt der Kolben, bevor er sich wieder nach vorne bewegt, unabhängig von einem Aufschlag im wesentlichen stets an derselben hinteren Stelle zum Stillstand, so daß die maximale,- vor der Rückwärtsumschaltung erzielte Vorwärtsgeschwindigkeit nicht unter das Optimum der Anordnung abfällt.

Ein Beispiel eines Vollflächen-Tunnelvortriebskopfes mit einer Mehrfachanordnung von hydraulischen Hämmern nach der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Tunnelvortriebskopf weist einen zylindrischen Schneidkopf 4l

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auf, an dessen Stirnseite 43 eine Vielzahl von Schneidwerkzeugeinheiten 48 angeordnet ist, die jeweils einen mit einem Meißel 46 versehenen Hammer 45 aufweisen. Die Meißel 46, von denen jeder einer Werkzeugeinheit 48 zugeordnet ist, sind in Fig. 4 gezeigt. Der Zweckmäßigkeit halber werden in Fig. nur drei dieser Werkzeuge dargestellt.

Die Werkzeugeinheiten 48 sind am vorderen Ende des Schneidkopfes 41 in Vierergruppen mit verschiedenen Radialdistanzen vom Mittelpunkt der Stirnfläche angeordnet, und die Werkzeuge jeder Gruppe sind gleichwinklig mit 9O°-Abständen an der Stirnfläche angeordnet. Da jede Vierer-Werkzeuggruppe eine andere Radialentfernung vom Mittelpunkt der Stirnfläche 43 aufweist, ist ersichtlich, daß durch Schwingen des Schneidkopfes um die Zylinderachse um etwa 90° im wesentlichen die gesamte gegenüberliegende Gesteinsfläche 42 von den Werkzeugen 48 bestrichen wird.

Jedes die gleiche Radialentfernung vom Mittelpunkt der Stirnfläche 43 aufweisendes Schneidwerkzeug ist um 45° mit Bezug auf benachbarte Werkzeuge mit größeren und kleineren Radialentfernungen von der Mitte der Stirnfläche versetzt, so daß benachbarte Hämmer 45 ausreichend voneinander getrennt sind.

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In der Mitte der vorderen Stirnfläche 43 ist eine einzelne Werkzeugeinheit mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Meißel 47 (Fig. 4)angeordnet.

Die vier Werkzeuge mit der größten Radialdistanz von der Mitte der vorderen Stirnfläche 43, von denen eines in Pig. 3 dargestellt und mit 49 bezeichnet ist, können mit Bezug auf die Achse des Schneidkopfes geneigt sein, um sicherzustellen, daß der Rand der Gesteinsfläche 62 mit ausreichendem Spielraum abgetragen wird, um einen Vorschub des Schneidkopfes in den entstehenden Tunnel 42 zu ermöglichen. Die übrigen Werkzeuge 48 sind achsparallel mit Bezug auf die Achse des zylindrischen Schneidkopfes angeordnet.

In dem zylindrischen Schneidkopf 41 sind Kanäle 51 gebildet, welche das Abführen des Abraums von der vorderen Stirnfläche 43 zur hinteren Stirnfläche 44 hin ermöglichen_β

Die hintere Stirnfläche 44 des Schneidkopfes 41 ist mit einem rückwärts von dieser weg ragenden Stirnflansch versehen. Die Innenfläche dieses Flansches trägt einen Zahnkranz 51, und auf der Außenfläche 53 des Flansches ist ein Rollenlager 58 gebildet, mittels welchem der Schneidkopf drehbar in einem hohlzylindrischen Hauptrahmen 54 gelagert ist«

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Dieser Hauptrahmen 54 weist eine Vielzahl von Führungslagern 55 auf, welche eine Antriebswelle 56 lagern, die an einem Ende ein mit dem Zahnkranz 51 des Flansches 50 kämmendes Ritzel 57 trägt.

Im Betrieb erzeugt die Antriebswelle 56 eine ständige Drehschwingungsbewegung des Schneidkopfes 4l über dem Zahnkranz 57 und das Ritzel 51, so daß der Schneidkopf 4l um etwa 90° oszilliert und die gesamte Tunnelfläche von den Werkzeugen 48 bestrichen wird.

Mit jedem der Hämmer 45 sind Hydraulikzu- und rückleitungen (nicht dargestellt) zum Betrieb der Werkzeugeinheiten verbunden, um ein kontinuierliches Hochenergie-Hämmern der Meißel auf die Tunnelfläche zu erzeugen.

Durch Verwendung einzelner Werkzeugeinheiten mit jeweils kleiner Schneidfläche erzeugt der Vollflächen-Tunnelvortriebskopf im allgemeinen kleinere Abraumteilchen als herkömmliche Maschinen, welche leichter mittels einer Fördereinrichtung von der Tunnelfläche abtransportierbar sind_o

Die Verwendung einer Vielzahl einzelner Hammerwerkzeugeinheiten ermöglicht das Schneiden eines genauen

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Turinelprofils und die Vermeidung einer zu starken Ausschneidung und der Notwendigkeit einer Wiederauffüllung„ Durch das Schneiden eines genauen Tunnelprofils wird sichergestellt, daß eine Tunnelauskleidung, falls erforderlich, genau paßt„

Durch Verwendung schlagender Schneidwerkzeuge sind außerdem die zur Stabilisierung einer solchen Tunnelvortriebsmaschine erforderlichen Stützkräfte selbst beim Schneiden sehr harten Gesteins im allgemeinen geringer als bei Verwendung anderer Hartgestein-Tunnelvortriebsmaschine^

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Claims

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Patentansprüche

ί 1J Hydraulischer Hammer mit einem in einem Zylinder hin- und herbeweglichen Hauptkolben und mit die Zufuhr von unter Druck stehendem Hydraulikmittel in den Zylinder auf beiden Kolbenstirnseiten ermöglichenden Einrichtungen, gekennzeichnet durch ein Schaltventil (8) zur Steuerung der Hydraulikmittelzufuhr auf mindestens einer Kolbenstirnseite und durch Steuermittel (13, 17, 18) zur Betätigung des Schaltventils in einem von der Rücklaufgeschwindigkeit und der axialen Position des Hauptkolbens abhängigen Zeitpunkte
2. Hydraulischer Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel zur Betätigung des Schaltventils (8) ein als Spindelventil ausgebildetes Steuerventil (13) aufweisen, dessen Spindel einen axial mit einer Sackbohrung (18) in einer Hauptkolbenstirnfläche fluchtenden Schaft (17) aufweist, der während der Rücklaufbewegung des Hauptkolbens in diese Sackbohrung eindringen kann, und daß der Ventilspindelschaft und die Sackbohrung so geformt sind, daß zwischen der Schaftmantelfläche und der Sackbohrungswand ein ringförmiger, sich im Verlauf des Hauptkolbenrücklaufs verengender Spielraum gebildet ist»

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3„ Hydraulischer Hammer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Verriegelungsventil (37)» welches eine in Wirkungsverbindung mit der Ventilspindel des Steuerventils 613) stehende Ventilspindel aufweist, und durch hydraulikdruckbetätigte und durch die Position des Hauptkolbens gesteuerte Mittel (25) zur Vorspannung der Verriegelungsventilspindel derart, daß die Steuerventilspindel stets axial zum Hauptkolben hin vorgeschoben gehalten wird, wenn der Schaft (17) der Steuerventilspindel sich außerhalb der Sackbohrung (18) der einen Kolbenstirnfläche befindet.
4. Vollflächen-rTunnelvortriebskopf, gekennzeichnet durch eine Anordnung hydraulischer Hämmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die jeweils mit einem am vorderen Ende des Hauptkolbens und an der Stirnfläche des Vortriebskopfes (41) angeordneten Schneidwerkzeug (46) versehen sind, und durch Mittel (51, 56, 57) zur Erzeugung von Drehschwingungen des Vortriebskopfes um eine in Vortriebsrichtung verlaufende Achse, wobei die Hämmer derart um diese Achse herum angeordnet sind, daß während der Drehschwingungen im wesentlichen die gesamte Tunnelquerschnittsfläche von den Schneidwerkzeugen bestrichen wird.

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