DE2643483A1

DE2643483A1 - Ein von einer druckfluessigkeit getriebener schlagapparat

Info

Publication number: DE2643483A1
Application number: DE19762643483
Authority: DE
Inventors: Pekka Salmi
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Tampella Oy AB
Priority date: 1975-10-20
Filing date: 1976-09-27
Publication date: 1977-04-28
Also published as: GB1516566A; FR2328547B1; FI56430B; JPS5543866B2; DE2643483B2; FI752909A; US4070949A; DE2643483C3; SE411431B; FI56430C; JPS5250901A; CH597776A5; AT348967B; SE7611592L; FR2328547A1; ATA726776A

Description

"Ein von einer Druckflüssigkeit getriebener Schlagapparat.¹¹

Gegenstand dieser Erfindung ist ein von einer Druckflüssigkeit getriebener Schlagapparat, insbesondere für Bohrhammer, welcher Schlagapparat aus einem Gehäuse, an das ein Werkzeug anschliessbar ist, einem in einem Zylinderraum hin und her gehenden Schlagkolben sowie einem in einem Steuerventilraum sich gleichfalls hin und her bewegenden, mit dem Kolben konzentrischen hülsenförmigen Steuerventil zum Ändern der Bewegungsrichtung des Kolbens besteht.

In dieser Anmeldung sind unter "nach unten" und "unter" das werkzeugseitige Ende und unter ".nach oben" und "ober" das gegenüberliegende Ende des Apparats zu verstehen. Im vorliegenden Text wird das Wort Kanal in der Singularform gebraucht, auch wenn es sich dem Sachzusamnenhang nach um ein aus mehreren Kanälen bestehendes Kanalnetz handelt.

709817/0277

Hydraulische Schlagapparate dieser Art sind heute von verschiedenen Herstellern entwickelt worden, weil Öl im Vergleich mit Druckluft wirtschaftlich ist. Eine Ausführungsform eines solchen Schlagapparates ist in der finnischen Auslegeschrift Nr. 50940 angeführt. Während in dieser Konstruktion das Steuerventil in seiner unteren Lage und der Kolben in seiner unteren Lage oder danach ist, fliesst die Druckflüssigkeit von dem unteren Zylinderraum durch den Kanal des Kolbens in den Teil des Steuerventilraumes, der von dem Gehäuse, dem Kolben und dem unteren Ende des Steuerventils begrenzt ist. Dabei geht das Steuerventil in seine obere Lage und der genannte Teil des Steuerventilraumes wird mit Druckflüssigkeit gefüllt. Wenn der Kolben in seine obere Lage geht, fliesst die Druckflüssigkeit aus dem genannten Teil des Steuerventilraumes durrch den Kanal des Kolbens in den Auslasskanal. Wo dieses auslaufende Öl nicht nützlich gebraucht wird, zum Drehen des Rotationsmotors, geht es verloren. Weil die Menge der verlorenen Druckflüssigkeit in der Lösung nach der genannten finnischen Auslegeschrift relativ gross ist, kann dies als Nachteil der Konstruktion nach dieser Auslegeschrift angesehen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu eliminieren und eine Konstruktion zu schaffen, in der die Menge der zur Bewegung des Steuerventils nach oben benötigten Druckflüssigkeit und dementsprechend auch die auf die obengenannte Weise verlorene Menge kleiner ist als in der vorher bekannten Lösung, jedoch ohne die funktionellen Bedingungen der Bewegungen des Steuerventils nach oben und nach unten zu riskieren.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung gehen aus dan beiliegenden Patentanspruch hervor.

Der Schlagapparat nach der Erfindung wird im folgenden mit Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemässen Schlagapparat im Längsschnitt, wobei der Kolben am Ende eines Arbeitsschlages dargestellt ist.

709817/0277

Fig. 2 entspricht Fig. 1, aber hierbei ist der Kolben am Anfang eines Arbeitsschlages dargestellt.

Ein Kolben, dessen Referenznummer 27 ist, und der einen Schaft 5, eine Flansche 4 und eine Verlängerung 18 aufweist, ist hin- und herbeweglich in einem Zylinderraum eines Gehäuses 1 untergebracht, welcher Raum aus einem Zylinderraum unterhalb der Flansche 4, d.h. einem unteren Raum Θ, und einem Zylinderraum oberhalb der Flansche 4, d.h. einem oberen Raum 10 besteht. Während der Kolben 27 sich hin und her bewegt, schlägt er gegen ein Werkzeug 2. Wenn das Werkzeug 2 nicht da ist, wird der Kolben 27 in einem Dämpferraum 21 angehalten, den die Flansche 4 in ihrer äussersten Lage schliesst, wobei der Druck im Dämpferraum hoch genug steigt, um die Bewegung des Kolbens anzuhalten. Ein für die Verlängerung 1Θ vorgesehener Zylinderraum 17 verbindet über einen Kanal 26 den oberen Raum 10 mit einem Einlasskanal 9, wenn sich der Kolben 27 seinem oberen Wendepunkt nähert. Der Schlagapparat ist von einem Spülrohr 23 durchzogen, das Spülmittel in eine im Werkzeug 2 befindliche Bohrung leitet. Ein Druckschlauch, der dem Apparat Druckflüssigkeit zuführt, kann an eine Verschraubung 24 und ein Auslasschlauch entsprechend an eine Verschraubung 25 angeschlossen wenden. An der Verschraubung 24 fängt im Gehäuse 1 des Schlagapparates der Einlasskanal 9 an, der zu dem unteren Raum 8 und dem oberen Raum 10 sowie zu einem Druckakkumulator 19 führt. Zweck des Akkumulators ist es, die Strömungsmengen und Druckabweichungen auszugleichen. Der Einlasskanal 9 steht in kontinuerlicher Verbindung mit dem unteren Raum 8 und über ein Steuerventil 34 und einen Zylinderraum 17 der Verlängerung 18 und den Kanal 26 mit dem oberen Raum 10. Im Kolben 27 ist die ständig unter Druck liegende Unterfläche der Flansche kleiner bemessen als die Oberfläche. Wenn Druckflüssigkeit in den oberen Raum 10 fliesst, bewegt sich der Kolben 27 nach unten. Wenn der obere Raum 10 zu einem Auslass offen ist, bewegt sich der Kolben 27 nach oben.

Das hülsenförmige Steuerventil, dessen Referenznurrmer 34 ist, bewegt sich in seinem Raum, der sich in dem Gehäuse 1 unmittelbar um

709817/0277

sr

den Teil des Zylinderraumes B, 10 befindet, in dem die Flansche 4 des Kolbens 27 sich bewegt. Zu dem Steuerventil 34 gehören ein Steuerteil 35 und eine an dessen unterem Ende fest angeschlossene hülsenförmige Verlängerung 36. Der Innendiameter der hülsenförrnigen Verlängerung 36 entspricht dem Innendiameter des Steuerteiles 35, aber ihr Aussendiameter ist kleiner als der Aussendiameter des unteren Endes des Steuerteiles 35. Dabei besteht die einem Druck ausgesetzte Fläche des unteren Endes des Steuerteiles 35 aus einer ringförmigen unteren Fläche 44, deren Innendiameter ebenso gross ist wie der Aussendiameter der hülsenförmigen Verlängerung 36, und deren Aussendiameter ebenso gross ist wie der Aussendiameter des unteren Endes des Steuerteiles 35. Ein Raum 37 des Steuerteiles 35 des Steuerventils 34 und der untere Raum 8 befinden sich in dem Gehäuse 1 so, dass zwischen ihnen eine Enge 3Θ bleibt. Die zylindrische Aussenflache 41 der hülsenförmigen Verlängerung 36 des Steuerventils gleitet der zylindrischen Innenfläche 42 der Enge 38 entlang. Die hülsenförmige Verlängerung 36 ist so lang, dass sie unabhängig von der Lage des Steuerventils 34 inrmer mit der zylindrischen Innenfläche 42 der Enge 38 in Berührung ist.

Die Zusammenarbeit des Steuerventils 34 und des Kolbens 27 funktioniert prinzipiell gleich wie in der genannten finnischen Auslegeschrift.

Um es möglich zu machen, dass wenn der Kolben 27 in seiner unteren Lage oder danach ist, die Druckflüssigkeit in den Teil des Raumes 37 des Steuerteiles des Steuerventils fliessen könnte, der von dem Gehäuse 1, der unteren Fläche 44 des Steuerteiles und der hülsenförmigen Verlängerung 36 begrenzt ist, sind in der Verlängerung 36 öffnungen 40 ausgeformt worden. Zu demselben Zweck ist in der Flansche 4 des Kolbens ein Kanal 43 ausgeformt worden, der in diesem Fall ringförmig ist, damit die Druckflüssigkeit aus dem unteren Raum 8 dem Kanal 43 entlang durch die Öffnungen 40 in den Raum 37 fliessen kann, wenn der Kolben 27 in seiner unteren Lage ist, und unabhängig davon, dass der Kolben 27 sich frei um seine Längsachse

709817/0277

drehen kann. Wenn die untere Fläche 44 des Steuerteiles auf die oben erklärte Weise einem vollen Netzdruck ausgesetzt wird, der zugleich natürlich auch auf die untere Fläche 39 der hülsenförmigen Verlängerung wirkt, bewegt sich das Steuerventil 34 nach oben, weil das gesarmite Areal der unteren Flächen 39 und 44 grosser ist als das Areal 12 der oberen Fläche des Steuerteiles. Wenn das Steuerventil 34 oben genug ist, wie in Fig. 1, kann die Flüssigkeit aus dem oberen Raum 10 durch die Öffnung 15 in dem Steuerventil 34 und den Auslasskanal 11a in den Ausströmungskanal 3 fliessen. Gleichfalls sind die Öffnungen 16 zum Auslasskanal 11b geöffnet.

Fig. 1 stellt eine Situation dar, wo der Kolben nach Aufschlagen auf das Werkzeug seine Kehrbewegung beginnt. Das Steuerventil 34 ist in seiner obersten Lage im Dämpfer 20 angehalten. Die Druckverbindung zwischen dem Einlasskanal 9 und dem oberen Raum 10 ist vollständig unterbrochen, während die Verbindung zu dem Ausströmungskanal 3 durch die Öffnung 15 und den Auslasskanal 11a offen ist. Der Druck in dem unteren Raum 8 wirkt auf den Kolben 27 und verschiebt ihn nach oben. Der Raum 37 des Steuerteiles 35 des Steuerventils steht über die Kanäle 43 in der Flansche 4 des Kolbens mit dem unteren Raum 8 in Verbindung.

Anfangs beschleunigt sich die Geschwindigkeit der Kehrbewegung des Kolbens, wenn die Flüssigkeit durch den Kanal 15 und den Auslasskanal 11a aus dem oberen Raum 10 in den Auslasskanal 3 fliesst. Die Beschleunigung nimmt ab und schliesslich wird die Bewegung des Kolbens langsamer, wenn eine obere Kante 29 der Flansche 4 des Kolbens die Strömung in die Öffnung 15 zu drosseln anfängt, wobei der Druck in dem oberen Raum 10 zu steigen anfängt. Eine Flansche 33 der Verlängerung 18 des Kolbens öffnet die Verbindung von dem oberen Raum 10 zum Einlasskanal 9 durch den Kanal 26, wenn eine untere Kante 30 der Flansche 33 der Verlängerung eine untere Kante 32 des Kanals 26 erreicht. Damit der Druck im oberen Raum 10 den durchschnittlichen Druck auf der Druckseite des Schlagapparates nicht weit übersteigt, geschieht dies schon ein wenig bevor die Flansche 4 des Kolbens die

709817/0277

Verbindung zum Kanal 15 vollständig unterbricht, welches geschieht, wenn eine obere Kante 29 der Flansche 4 des Kolbens eine obere Kante 31 der Öffnung 15 erreicht. Wenn die Öffnung 15 geschlossen wird, hört der Auslass zum Auslasskanal 11a auf, und der Kolben 27 bewegt sich weiter mit abnehmender Geschwindigkeit. Die Flüssigkeit, die der Schlagkolben während seiner Bewegung beseitigt, strömt durch den Kanal 26 in den Einlasskanal 9 und wird in dem Akkumulator 19 gespeichert.

Das Steuerventil 34 fängt an, von seiner oberen Lage in seine untere Lage sich dann zu bewegen, wenn der Kolben sich so hoch bewegt hat, dass die Druckflüssigkeit von dem Raum 37 unterhalb der unteren Fläche 44 durch die Öffnungen 40 und den Kanal 43 und die Öffnungen 16 in dem Steuerteil in den Auslasskanal 11b fliessen kann. Die Bewegung des Steuerventils nach unten auf die oben erklärte Weise ist möglich, weil das ununterbrochen dem vollen Druck ausgesetzte Areal der unteren Fläche 39 der hülsenförmigen Verlängerung kleiner ist als das ebenfalls ununterbrochen dem vollen Druck ausgesetzte Areal des oberen Endes 12 des Steuerteiles. Wenn das Steuerventil 34 in seiner unteren Lage ist, unterbricht es die Verbindung zwischen den Öffnungen 15 und dem Auslasskanal 11a und zwischen den Öffnungen 16 und dem Auslasskanal 11b.

In Fig. 2 steht der Kolben 27 im Begriff, seinen Arbeitsschlag anzufangen. Der obere Raum 10 wird von dem Einlasskanal 9 durch den Kanal 26 und den Zylinderraum 17 der Kolbenverlängerung und durch die von dem Steuerventil 34 geöffnete ringförmige Öffnung mit der Druckflüssigkeit gefüllt. Wenn der Kolben sich unten genug bewegt hat, unterbricht die untere Kante 30 der Flansche 33 der Kolbenverlängerung die Verbindung von dem Einlasskanal 9 über den Kanal zu dem oberen Raum 10. Das Steuerventil 34 ist in seiner unteren Lage von dem Dämpfer angehalten worden. Während der Kolben 27 sich nach unten bewegt, öffnet er ein wenig bevor dem Schlag die Verbindung von dem unteren Raum B zu dem Raum 37 des Steuerteiles des Steuerventils unterhalb der unteren Fläche 44 durch die Kanäle 43 und die

709817/0277

Öffnungen 40, Der Druck hinter der unteren Fläche 44 des Steuerteiles 35 steigt und treibt das Steuerventil 34 nach oben. Das Steuerventil 34 unterbricht die Verbindung zwischen dem Einlasskanal 9 und dem oberen Raum 10 und die Öffnung 15 wird zum Auslasskanal 11a geöffnet. Das Steuerventil 34 wird im Dämpfer 20 in der in Fig. 1 dargestellten Lage angehalten.

Die Aufgabe dieser Erfindung wird dadurch gelöst, dass der von dem Gehäuse 1, der unteren Fläche 44 des Steuerteiles und der hulsenförmigen Verlängerung begrenzte Teil des Raumes 37 des Steuerteiles kleiner ist, als in der genannten finnischen Auslegeschrift der von dem Gehäuse, dem unteren Ende des Steuerventils und der Kolbenflansche begrenzte Teil des Steuerventilraumes. Daraus folgt, dass die Menge der ausströmenden Druckflüssigkeit während des Ueberganges des Steuerventils von der oberen in die untere Lage in der erfindungsgemässen Konstruktion kleiner ist als in der Konstruktion nach der genannten finnischen Auslegeschrift.

Im Vergleich zu der früheren Konstruktion biete die neue Konstruktion sogar eine Ersparung von 10 % in dem Druckflüssigkeitsbedarf.

Oben sind die Konstruktion und die 'Funktion eines erfindungsgemässen Schlagapparates an Hand Ausführungsbeispiele erläutert. Einem Fachmann ist es jedoch klar, dass verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Rahmen des folgenden Patentansprüche möglich sind.

709817/0277

Le e r s e

it

Claims

PATENTANSPRUCH

1. Ein von einer Druckflüssigkeit getriebener Schlagapparat, insbesondere für Bohrhammer, welcher Schlagapparat ein Gehäuse CD, an das ein Werkzeug (2) anschliessbar sit-, einen in einem Zylinderraum hin und her gehenden Kolben (27) und ein hin und her gehendes hülsenförmiges Steuerventil (34) umfasst, das im Gehäuse (1) mit dem Kolben (27) konzentrisch so angeordnet ist, dass es sich unmittelbar um den Teil des Zylinderraumes (8, 10) bewegt, in dem einer der Flansche.ir(4) des Kolbens (27) sich bewegt, wobei im Gehäuse (1) der untere Zylinderraum (8) und ein Raum (37) des Steuerteiles (35) des Steuerventils.so angeordnet sind, dass zwischen ihnen im Gehäuse eine Enge (38) bleibt, und wobei ein Kanal (43) im Kolben (27) so vorgesehen ist, dass wenn der Kolben sich in oder nahe seiner unteren Lage befindet, der Kanal (43) den unteren Raum (8) mit dem Raum (37) des Steuerteiles verbindet, und dass wenn der Kolben sich in oder nahe seiner oberen Lage befindet, die Kolbenflansche (4) die genannte Verbindung unterbrSchten^ladurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (34) zwecks Verminderung des Druckflüssigkeitsverbrauches einen Steuerteil (35) und eine hülsenförmige Verlängerung (36) davon umfasst, wobei das Areal der unteren Fläche (39) der Verlängerung (36) kleiner ist, als das Areal des oberen Endes (12) des Steuerteiles, und die Aussenfläche (41) der Verlängerung (36) in allen Lagen des Steuerventils (34) mit der Innenfläche (42) der Enge $38) im Kontakt ist, und dass in der Verlängerung (36) öffnungen (40) vorgesehen sind, um eine Verbindung von dem unteren Teil (8) zu dem Teil des Raumes (37) des Steuerteiles zustandezubringen, der von dem Gehäuse (1), der hülsenförmigen Verlängerung (36) und der unteren Fläche (44) des Steuerteilss begrenzt ist.

709847/0277