DE2645213C3

DE2645213C3 - Schlagwerkzeug, insbesondere für Gesteinsbohrmaschinen

Info

Publication number: DE2645213C3
Application number: DE2645213A
Authority: DE
Inventors: James R. Denver Col. Mayer
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1975-12-05
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1981-12-03
Also published as: AU497745B2; JPS5543864B2; AU1478776A; SE7607933L; GB1515442A; SE434231B; ZA763440B; JPS5269069A; CA1033262A; DE2645213B2; MX4073E; DE2645213A1; US4062411A; FR2333618A1; FR2333618B3

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug, insbesondere für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem eine Zylinderbohrung aufweisenden Gehäuse, in der ein druckmittelbeaufschlagter Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, der e^;ne Verdickung aufweist, durch welche die Zylinderbohrung in eine erste und in eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, von denen die erste Kammer über Zuleitungskanäle ständig mit Druckmittel beaufschlagt ist und die zweite Kammer eine Ein- und Auslaßöffnung für das Druckmittel aufweist, welche durch ein in der zweiten Arbeitskammer angeordnetes Ventil abwechselnd zu öffnen und verschließbar sind, das durch ein hohlzylindrisches, koaxial in der Zylinderbohrung angeordnetes Glied gebildet ist, welches mit einer Radialfläche der Kolbenverdickung eine Druckmittel einschließende Kammer bildet und in mindestens einer Bewegungsrichtung mittels des in dieser Kammer eingeschlossenen Druckmittels durch den Kolben verschiebbar ist.

Bei einem bekannten, hydraulisch wirkenden Hammer (DE-OS 25 16 810) ist ein als hohl/ylindrisches Element ausgebildetes Ventil vorgesehen, das in beiden Richtungen durch ein auf die Radialflächen einwirkendes Druckmittel gesteuert wird. Eine Veränderung der

Schlagenergie und der Schlagfrequenz bzw, der Hublänge des Kolbens sind bei diesem bekannten Werkzeug nicht möglich.

Ein anderes bekanntes, hydraulisch wirkendes Schlagwerkzeug (US-PS 37 80 621) umfaßt ein abseits vom Kolben angeordnetes Ventilglied. Dieses bekannte Schlagwerkzeug hat somit den Nachteil langer Druckmittelfließwege und damit zeitlicher Verzögerungen infolge hydraulisch betätigter Verteilungsventile. Diese Verzögerungen ergeben sich nicht bei rohrförmigen oder hohlzylindrischen Ventilanordnungen, die zumindest in einer Richtung durch den Kolben selbst gesteuert werden. Infolgedessen können bei diesem bekannten Schlagwerkzeug nicht die Probleme auftreten, die sich durch Hinzufügen einer Einrichtung zum Variieren der Länge des Kolbenhubes zu gattungsgemäßen hydraulischen Bohrmaschinen ergeben.

Ein weiterer bekannter Schlaghammer (DE-AS 11 36 860) umfaßt zwar einen hydraulisch betätigten Hammerkolben, jedoch kein rohrförmiges oder hohlzylindrisches Verteilungsventil, das um den Hammer selbst herum angeordnet ist, um relativ kurze Wege für das Druckmedium zu schaffen, die für eine u'erartige Einrichtung wesentlich sind, wenn sie mit den relativ hohen Schlagfrequenzen betrieben werden soll, die beim Gesteinsbohren erforderlich sind.

Ein weiteres bekanntes Schlagwerkzeug (US-PS 36 87 008) umfaßt einen Hammerkolben, der in Schlagrichtung ständig bevorzugt durch Druckgas beaufschlagt und durch ein hydraulisches Druckmittel zurückbewegt wird. Bei diesem bekannten Schlagwerkzeug ist ein rohrförmiges Ventilglied vorgesehen, das durch den Hammerkolben zumindest teilweise in einer Richtung bewegt wird. Diese Vorrichtung umfaßt kein solches Ventil, durch das Ein- und Auslaßöffnungen der Arbeitskammer des Kolbens abwechselnd zu öffnen und zu verschließen sind. Darüber hinaus weist dieses bekannte Schlagwerkzeug keine Vorrichtung zum Variieren der Hublänge des Kolbens auf.

Beim Gesteinsbohren mit Schlagbohrmaschinen ist festgestellt worden, daß Gesteinsformationen bestimmter Härte oder Festigkeit mit dem größten Wirkungsgrad bei einem bestimmten Wert der Schldgenergie durchdrungen werden können. Es ist daher erwünscht, sowohl die Schlagenergie als auch die Schlagfrequenz des Schlagkolbens ändern und damit an das zu bohrende Gestein anpassen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schlagwerkzeug zu schaffen, bei dem die Schlagenergie und die Schlagfrequenz des Schlagkolbens verbessert an die Druckfestigkeit des Gesteins angepaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich ein Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens vorgesehen ist, durch den die Ein- und Auslaßöffnung der zweiten Arbeitskammer in Ab hängigkeit von der Stellung des Kolbens zu öffnen und verschließbar sind.

Über die genannten Merkmale hinausgehende Einzelheiten zur Weiterbildung der Erfindung ergeben sieh aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind

F i g. I ein Längsschnitt durch ein Hydraulik-Schlagwerkzeug gemäß <ler Erfindung im wesentlichen längs der Linie l-l der F ι g. 3.

F i g. 2 eine Ein/elheh im Längsschnitt längs der Linie 2-2 der F ig. 3.

Fig.3 eine Endansicht des in Fig. I gezeigten Werkzeuges,

Fig.4 eine Einzelheit im Schnitt längs, der Linie 1 I der Fig. 3 in größerem Maßstab als in Fig. I,

F i g. 5 eine Einzelheit im Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3,

F i g. 6 ein Schaubild eines hohlzylindrischen Ventils,

Fig.7 einen Längsschnitt durch ein Schlagwerkzeug entsprechend der Darstellung in F i g. 1 bis 4, jedoch mit einer anderen Ausführung eines Mechanismus zum Steuern der Schlagkraft und der Schlagfrequenz und

F i g. 8 eine schematische Darstellung eines Hydraulik-Fließkreises, wie er in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug benutzt wird.

Das in der Zeichnung dargestellte Schlagwerkzeug ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Das Schlagwerkzeug 10 kann in Verbindung mit einer Schlag-Gesteinsbohrmaschine verwendet werden, obgleich der hydraulische Mechanismus in seiner Grundausführung auch in anderen Gebieten angewandt werden kann.

Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ei'· 'Hauptgehäuse 12 mit einer Längsbohrung 14, in der eine zylindrische Hülse 16 angeordnet ist. Die Hülse 16 hat eine zylindrische Bohrung 18, und in dieser ist ein langgestreckter Kolben 20 gelagert. Die entgegengesetzten Enden des Kolbens 20 sind verschiebbar in Lagern 22 und 24 gelagert, die an den entgegengesetzten Enden der Bohrung 18 angeordnet sind. Dichtungen 26 in den Lagern 22 und 24 verhindern ein Lecken von Hydraulikflüssigkeit aus den Räumrn, die in der Bohrung 18 ausgebildet sind. Eine Stirnkappe 28 ist auf das Hauptgehäuse 12 aufgeschraubt und hält das Lager 24 und die Hülse 16 im Gehäuse. Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ferner einen Gehäuseteil 30 und eine Stirnkappe 32, die zusammen ein Gehäuse zum LagL-rn und Haltern eines schlagaufnehmenden Schaftes 34 bilden. Die Stirnkappe 32 und der Gehäuseteil 30 sind durch übliche Seitenstangen 36 und Hutmuttern 38 mit dem Hauptgehäuse 12 verbunden. Der Schaft V- weist eine schlagaufnehmende Fläche 40 auf, auf die der Kolben 20 auftrifft. Der Schaft 34 ist in einem Futter 42 gehalten, das durch ein Getriebe in Umlauf versetzt wird, das Zahnräder 44 und 46 sowie eine Antriebswelle 48 umfaßt. Die Antriebswelle 48 ist mit einem Druckmittelmotor 50 verbunden, der im Hauptgehäuse 12 angeordnet ist. Ein Bohrloch-Reinigungsmittelrohr 52 ist so angeordnet, daß es sich durch eine im Kolben 20 mittig angeordnete Axialbohrung hindurch und in eine axiale Bohrung im Schaft 34 hineinerstreckt, wie F i g. I zeigt. Der Schaft 34 trägt ein Außengewinde 54. wie es zur Verbindung mit üblichen Bohrgestängeteilen 58 und einem Bohrkopf 55 dient, wie in F i g. 8 dargestellt ist.

Das Schlagwerkzeug !0 umfaßt ferner Einrichtungen, die c\:r Zuführung von Hydraulik-Druckmittel zur Bohrung 18 dienen. Diese Einrichtungen umfassen ringförmige Ausnehmungen 60 und 62 im Ha'.;ptgehäuse 12, die durch Kanäle miteinander in Verbindung stehen. F i g. 2 zeigt, daß ein Einlaßkanal 66 in das Hauptgehäuse 12 eingeformt ist und mit der Ausnehmung 60 verbunden ist. Der Einlaßkanal 66 erhält Druckmittel unter hohem Druck von einer Leitung 68. die mit dem Hauptgehäuse 12 verbunden ist. Die Bohrung 18 umfaßt ferner eine Ausnehmung 70 im Hauptgehäuse 12, die mit einem Druckmittel-Rückführungskanal 72 und einer Leitung 74 in Verbindung steht und der Niederdruck Druckmittelabteilung vom Werkzeug dient.

F i g. 4 zeigt, daß die Hülse 16 Druckmittelzufühmngen 76 und 78 aufweist, die als Umfangsouten

ausgebildet sind und die in die Bohrung 18 geöffnet sind. Seitliche Kanäle 80 und 82 verbinden die Zuführungen 76 und 78 jeweils mit den Ausnehmungen 60 bzw. 62. F.ine Druckmittelabführung 84, die ebenfalls als Umfangsnut ausgebildet ist. ist zur Bohrung 18 über seitliche Kanäle 86 geöffnet, die mit der Ausnehmung 70 in Verbindung stehen. Die Ausnehmung 70 kann mit einem Hydraulik-Akkumulator (nicht dargestellt) verbunden sein und die Ausnehmungen 60 und 62 können entsprechend mit einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Akkumulator in Verbindung stehen.

Wie (-"ig. 1 und 4 neigen, weist der Kolben ¹O mich eine Verdickung 88 auf. die einen Durchmesser h;it. der nur etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 18 ist und der die Bohrung in getrennte Räume b/w. Kammern 90 und 92 unterteilt. Fin Teil % des Kolbens 20 hat einen größeren Durchmesser als der Teil 98. der jenen Teil des Kolbens aufweist, der im Lager 24

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Druckfläche zwischen der Verdickung 88 und dem Teil 98 gebildet, die zur Kammer 92 hinweist und die eine größere Axialfläche hat als eine querliegende Druckfläche, die zw ischen der Verdickung 88 und dem Teil % des Kolbens 20 ausgebildet ist und zur Kammer 90 hinweist. Der Kolben 20 weist darüber hinaus eineil abgestuften /.wischenbt.-'eich 100 zwischen der Verdickung 88 und dem Teil 98 auf.

Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ein hohlzylindrisches Ventil 102. das in der Kammer 92 im eru'en PaDsitz ή bezug auf die Wand der Bohrung 18 verschiebbar angeordnet ist. Das Ventil 102 ist koaxial zum Kolben 20 angeordnet und kann von diesem zur Ausführung einer Hubbewegung ergriffer werden, um die Druckmittelzufuhrungen 76 bzw. die Druckmittelabführung 84 zu offnen oder zu schließen. Das Ventil 102 weist, wie F i g. b zeigt, mehrere seitliche Öffnungen 104 auf. die im \bstand von einem zweiten Satz seitliche öffnungen 106 liegen. Die Öffnungen 104 sind am Ventil 102 so ,ingeordnet, daß die Druckmittelabführung 84 zur Herstellung einer Ve^rbindung mit der Kammer 92 in •\bhangigkcit von eier Stellung des Ventils freigelegt wird. Entsprechend Sorten die Öffnungen 106 fur ein Freilegen der Dmcknittelzufuhrung 76 zur Herstellung einer Verbindung mit der Kammer 92. wenn die Druckmittelabf'jhmng 84 durch das Ventil 102 geschlos sen ist. wie dies in der in Fig.·* der Zeichnung dargestellten Lage des Ventils dargestellt ist.

Der Kolben 20 ist zum Angriff am Ventil 102 mit einem geteilten Ring 110 \ersehen, der vom Kolben /wischen einstückig mn diesem ausgebildeten Bundbereichen 112 und IM getragen :m. Der Ring 110 wird am Kolben 20 durch eine Hülse 116 gehalten. Die Innenw.indfiatne 118 des Ventils 10/ ist so bemessen, daü ein enger Paßsitz mit der Mantelfläche des Kolben-Zwischenteils 100 entsteht. Wie Fig. 5 zeigt. entsteht bei einer .3ewe£uncr des VpptiU gegenüber dem Kolben derart, daß die Stirnfläche 120 an dem Zw;schen;ei! 100 des Kolbens liegt, eine ringförmige, ortsveränderliche Kammer 122 zwischen der Stirnfläche 120 und einer radialen Fläche 124 an der Verdickung 88 des Koibens 20. Ir. der Kammer 122 eingeschlossenes Druckmittel verhindert ein weiteres Wandern des Venüls 102 zur radialen Fläche 124 hin. und. wenn sich der Kolben 20 entsprechend nach links (Fi g. \A oder 5) bewegt, wird das Ventil 1Oi mit dem Kolben 20 durch das in der Kammer 122 e;r._t--.sch!ossene Druckmittel mitbewegi. Wenn ⁿ-jckrn:ue: aus der ortsveränderlichen Kammer 122 entweichen kann, kann die Stellung des Ventils 102 in Bezug zur radialen Mäche 124 am Kolben 20 geändert werden.

Das Schlagwerkzeug 10 weist, wie Fig.") zeigt. Einrichtungen zum Ermöglichen eines geregelten Ablassens von Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122 auf, so daß die Stellung des Ventils 102 relativ zum Kolben 20 bei dessen Rückhub geändert werden kann. Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt einen am Hauptgehäuse 12 angeordneten Gehäuseteil 126. der in Längsrichtung verlaufende miteinander fluchtende Bohrungen 128 und 130 aufweist. In der Bohrung 128 ist ein aus einem Steuerkolben 132 bestehendes Ventil angeordnet und weist eine Kolbenfläche 134 sowie mehrere l.ängsnuten 136 auf. die mit einer Ringnut 138 in der Bohrung 128 in Verbindung stehen können. Ein Kanal 140 im Gehäuseteil 126. im llauptgehätisc 12 und in der Hülse 16 verbindet die ortsveränderliche Kammer 122 mit der Ringnut 138 in der Bohrung 128.

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in der Bohrung 18. die die wirksame axiale Länge des Kanals 140 in der Bohrung 18 verlängert. Fun weiterer Kanal 142 verbindet die Bohrung 128 mit der Kammer 92. wen.i die Druckmittelabführung 84 mit der Kammer 92 in Verbindung steht.

Der Steuerkolben 132 ist durch eine Schraubenfeder 144. die durch einen Stößel 146 auf den Steuerkolben einwirkt, in der Bohrung 130 zum Schließen des Kanals 140 vp gespannt. Elin Gewindestöpsel 148 legt clic Schraubenfeder 44 in der Längsbohrung 130 fest. Der Steucrkolben 132 kann gegen die Vorspannung der Schraubenfeder 144 bewegt werden, um Druckmittel aus der ortsveränderlichen Ksmrncr 122 durch die Kanäle 140 und 142 in die Kammer 92 gelangen zi; lassen, indem Druckmittel über eine Leitung 150 zugeführt wird, daß auf die Kolbenflächc 134 einwirkt. Entsprechend kann der Steuerkolbcn durch ein Druckmittelsignal so gestellt werden, daß ein geregeltes Abfließen von Druckmittel bewirkt wird, das in der ortsveränderlichen Kammer 122 eingeschlossen ist. und auf diese Weise erfolgt eine im wesentlichen stufenlose Regelung der Stellung des Ventils 102 im Bezug zum Kolben 20. wenn dieser sich nach links in F i g. 1. 4 und 5 der Zeichnung bewegt. Das Ventil, das durch den Steuerkolben 132 gebildet ist. kann natürlich auch andere Formen haben, beispielsweise als manuell oder elektromagnetisch bewegbares Schließglicd ausgeführt sein, das dazu dient, den Auslaß von Druckmittel aus der Kammer 122 zu drosseln.

Die Arbeitsweise des Schlagwerkzeuges 10 zum Bewirken ei es Schwingens des Kolbens 20 besteht im Prinzip darin, der Kammer 90 einen im v. eser. .'.chen ununterbrochenen Zustrom an Druckmittel unter hohem Druck zuzuführen, um den Kolben 20 vom Schaft 34 wegzudrücken und abwechselnd der Kammer 92 Druckmittel zuzuleiten bzw. aus dieser abzuführen. Wenn den Ausnehmungen 60 und 62 und den Kammern 90 und 92 Druckmittel unter hohem Druck zugeführt wird, treibt eine daraus resultierende Kraft den Kolben mit hoher Geschwindigkeit zum Schaft 34 hin. und zwar wegen der axial liegenden Druckfläche, die zwischen der Verdickung 88 und dem Kolbenteil 98 ausgebildet ist und die größer als die querliegende Druckfläche ist. die zwischen der Verdickung 88 und dem Kolbentei! % gebildet ist.

In F i g. 1. 2 und 4 ist die Stellung des Kolbens 20 und des Ventils 102 veranschaulicht, die im Augenblick des Auftreffens auf den Schaft 34 anliegt. In der Stellung des Kolbens 20 befindet sich das Ventil 102 in Anlage am

Ring 110 und ist mit dem Kolben 20 während des Schlaghubes mitgenommen worden. Während des Vorwärts- oder Schlaghubes des Kolbens ist die Druckmittelabführung 84 durch das Ventil 102 blockiert und die Druckmittelzuführung 76 steht über die seitlichen öffnungen 106 des Ventils mit der Kammer 92 in Verbindung. Wenn der Kolben 20 auf den Schaft 34 atiiirifft, bewirkt das Moment des Ventils dessen Trennung vom Ring 110 und dessen Vorwärtswandern bzw. dessen Wandern zur Verdickung 88 hin. Diese Bewegung führt da/u, daß die Druckmiuelabführung 88 (lurch die seitlichen öffnungen 104 mit der Kammer 92 in Verbindung gebracht wird und daß die Druckmittel-/iiführung 76 verschlossen wird. Fnt sprechend wird die Kammer von der Driickmittelbeaufsehliigiing von der Ausnehmung 60 in einen entlasteten Zustand umgew andelt. indem die Kammer mit der Ausnehmung 70 und der Niederdr'jckrückleiturg 74 in Verbindung gebracht wird. Wenn der Druckmitteldruck in der Kammer 42 herabgesetzt wird, drückt eine Nettokraft, (.lic im wesentlichen auf den weiteren Hochdruck in der Kammer 90 zurückzuführen ist. i\cn Kolben 20 nach links in Fig. I. 2.4 und 5 der Zeichnung.

Fhe der Kolben 20. wie in F i g. 5 gezeigt, irgendeiner nennenswerten Bewegung beim Rückhub unterworfen worden ist. bewegt sich das Ventil 102 nach rechts zur axialen Fläche 124 hin. bis die Flache 120 sich in der in F i g. 5 gezeigten Lage befindet. Wenn sich das Ventil 102 in diese Lage bewegt hat. vird Druckmittel in der ortsveränderlichen Kammer 122 /wischen der Fläche Ί/0 und der Fläche 124 eingeschlossen und eine weitere Rewegung des Ventils zur !"lache 124 hin. wird verhindert, wenn der Kanal 140 und die Ringnut 138 durch den Steuerkolben 32 blockiert sind. Die schräge Fläche 101 am Kolben 20 wirkt mit dem Ventil 102 zusammen, um einen gewissen Dämpfungseffekt /u bewirken, damit das Ventil verzögert wird, während es sich dem Zwischenteil 100 des Kolbens nähert. Wird die relative Lage zwischen dem Kolben 20 und dem Ventil 102. die in F i g. 5 dargestellt ist. während des Rückhubes des Kolbens 20 aufrechterhalten, wird die Druckmittel-

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76 wird geöffnet, ehe der Kolben 20 sehr weit in der Bohrung 18 gewandert ist. Wird die Druckmittelzufuhrung 76 mit der Kammer 92 verbunden, wird die Bewegung des Kolbens 20 verzögert und dessen Bewegungsrichtung umgekehrt, um erneut zum Schaft 34 während eines Schlaghubes bewegt zu werden.

Wenn der Steuerkolben während der Bewegung des Ventils 102 zur radialen Fläche 124 hin r,o steht, daß ein Abfließen mindestens von etwas Druckmittel über die Kanäle 140 und 142 zur Kammer 92 ermöglicht wird, bewegt sich das Ventil 102 weiter in der ortsveränderlichen Kammer 122 zur Fläche 124 hin. Im Grerzustand kann die Fläche 120 an der Fläche 124 anliegen, und das Ventil 102 wird dann mit dem Kolben 20 bei dessen Rückhub über eine größere Strecke bewegt, ehe die Druckmittelabführung 84 geöffnet und die Druckmittelzuführung 76 geschlossen wird, um die Kammer 92 mit Druckmittel zu beaufschlagen. Ein starkes Aufprallen der Endfläche 120 des Ventils 102 auf die Fläche 124 kann dadurch gesteuert werden, daß die voll geöffnete Stellung des Steuerkolbens 132 begrenzt wird oder daß eine gesteuerte Kapillaröffnung in den Kanälen 140 und 142 vorgesehen wird. Ie näher sich die Fläche 120 an der Fläche 124 befindet, um so länger ist der Rückhub des Kolbens 20. ehe die Kammer 92 unter Druck gesetzt wird, um den Rückhub zu beenden und den Kolben im

ίο

Schlaghub zu beschleunigen. Wie in F i g. 5 gezeigt ist, mündet ein langer Kanal 143 in die Bohrung 18. Der Kanal 143 kann mit der ortsveränderlichen Kammer 122 in Verbindung gebracht werden, während sich das Ventil 102 und der Kolben 20 im Rückhub aus der Verbindung mit dem Kanal 140 bewegen, so daß der Kanal 143 eine Kavitation in der ortsveränderlichen Kammer 122 verhindern und ein Erleichtern der relativen Bewegung des Ventils 102 relativ zum Kolben 20 mit dem Beginn des .Schlaghubes bewirken muß.

Wie bereits erläutert wurde, erzeugen die relativ langen Schlaghübe eines druckmittelbetätigten Schlagwerkzeuge¹· der vorbeschriebenen Art eine höhere Schlagenergie auf den Schaft und die übrigen Überträgungseinrichtungen, wie Bohrgestänge und Bohrkopf. Die kurzen Kolbenhübe erzeugen eine geringere Schlagencrgie. und das Kolbenschwingspiel ist größer, so daß eine höhere Schlagfrequen/ erreicht wird. Indem Druckmittel unter geregeltem Druck zum Beaufschiagen der Fläche 134 des Steuerkolbens 132 gebracht wird, kann der Steuerkolben in eine Lage gebracht werden, in der eine progressiv größere Öffnung zwischen dem Kanal 140 und dem Kanal 142 entsteht, um Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122 entweichen zu lassen. Die Stellung des Ventils 102 zum Kolben 20 bei dessen Rückhiib kann somit gesteuert werden, um eine im wesentlichen stufenlose Regelung der Kolbenhublänge, also der Schlagenergie und der Schlagfrequen/ zu bewirken.

In F i g. 7 der Zeichnung ist eine andere Ausführungsform eines Mechanismus zur Bestimmung der Stellung des Ventils auf dem Kolben 20 dargestellt. In dieser Zeichnung ist das Schlagwerkzeug als Ganzes mit 160 bezeichnet. Das Schlagwerkzeug 160 ähnelt dem Schlagwerkzeug 110 bis auf die nachstehend aufgeführten Unterschiede. Beim Schlagwerkzeug 160 ist eine Hülse 162 mit einer Längsbohrung 164 versehen, in der ein Kolben 166 verschiebbar angeordnet ist. Seitliche Kanäle 168, 170 und 172 schneiden die Längsbohrung 164 und münden in die ortsveränderliche Kammer ί22. die teilweise durch den kolben 20 begrenzt ist. In die

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gleichen Weise wirkt, wie der Kanal 143 beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. In F i g. 7 der Zeichnung befindet sich der Kolben 20 in der gleichen in Fig. 1 gezeigten Schlagstellung. Die Kanäle 168, 170 und 172 münden auch in eine ringförmige Ausnehmung 174 in der Außenwand der Hülse 162. Ein Kanal 176. der in F i g. 2 schematisch angedeutet ist, verbindet die Niederdruckausnehmung 70 mit der Ausnehmung 174.

Der Kolben 166 ist durch eine Schraubenfeder 178 in eine Stellung vorgespannt, in der die Kanäle 168, 170 und 172 freigelegt sind. Der Kolben wird zum Verschließen eines oder mehrerer der Kanäle durch Druckmittel beaufschlagt, das über die Leitung 150 der Bohrung 164 über einen Kanal 180 zugeleitet wird. Ein kleiner Abflußkanal 182 ist vorgesehen, um die Bohrung 164 in jenem Teil entlasten zu können, in dem sich die Schraubenfeder 178 befindet- Wie auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 5, bewirkt eine geregelte Druckbeaufschlagung des Kolbens 166 ein Abfließen von Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122. um die Stellung des Ventils 102 auf dem Kolben 120 während des Rückhubes zu ändern. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine stufenweise Regelung der Schlagenergie und der Schlagfrequenz erreicht Der Kolben 166 und die Kanäle 168, 170 und 172 können jedoch so modifiziert werden, daß für eine

beinahe stufenlose Regelung des Abführens des Druckmittels aus der ortsveränderlichen Kammer 122 gesorgt ist.

In F i g. 8 der Zeichnung ist das Hydrauliksystem, das zum Betrieb des Schlagwerkzeuges 10 bzw. 160 erforderlich ist. schematisch dargestellt. Von einer Hydraulikpumpe 190 .tiit konstanter Hydratilikkraft wird Druckmedium zum Betrieb des Sehlagwerkzeuges geliefert. Bei dieser handelt es sich um eine solche, die einen Mechanismus 191 aufweist, durch den dem Schlagwerkzeug 10 Druckmittel mit veränderlichem Druck und veränderlicher Durchflußrnte zugeleitet wird, so daß ein im wesentlichen konsumier Leistungswert entsteht. Die Pumpe 190 beschickt die Leitung 68 mit Hochdruck-Druckmittel und leitet auch Druckmittel über die Leitung 150 /ur Betätigung des Mechanismus. durch den eine Veränderung der .Schlagenergie und der Schlagfrequen/ bewirkt wird. In der Leitung 150 ist ein Druckregler 190 zum Steuern des Druckmitteklruckcs angeordnet, uei ucii SicuciMjnXii ΐ se. ü/w.uOil rvOiricit 166 beaufschlagt.

Die Pumpe 190 erhält normalerweise Druckmittel von einer Leitung 74 über einen Filter 194 und einen Kühler 196. Sowohl der Filter 194 als auch der Kühler 1% weisen Druckminderventile 198 auf. Fin Druck mindcrvetitil 200 ist darüber hinaus im Druckmittelrücklauf des HydraulikflieNkreises vorgesehen und steht mit einem Vorratsbehälter 202 in Verbindung. Der geschlos-

sene Druckmittelkreis kann durch eine Ladepumpe 204 aufgefüllt werden, duirh die der Hauptpumpe 90 nach Bedarf Druckmittel zugeführt wird. Ein Druckminderventil 206 zum Begrenzen des höchsten Pumpendruckes ist in den Kreis eingeschaltet, und ein Filter sowie ein Druckmittelbypassventil 208 sind in die Nachfüllzuieitung 210 geschaltet, die zui Ladepumpe 204 führt.

Der in F i g. 8 dargestellte Hydraulik-Fließkreis ist insbesondere zur Verwendung mit Schlagwerkzeugen gemäß der Erfindung geeignet, besonders dann wenn die Schlagenergie und die Schlagfrequenz, der Werkzeuge veränderbar sind. Wenn ein im wesentlichen konstanter I Ivdraulik-Lcisliingseingang für die Schlag werkzeuge 10 bzw. 160 geliefert wird, wird die beabsichtigte Verbesserung des Arbeitens des Werkzeuges, die durch Ändern der .Schlagenergie und der Schlagfrequen/ bewirkt wird, deswegen begünstigt, weil die dem Schlagwerkzeug zugeleitete Gesamtenergic nicht verändert wird. Indem eine Pumpcnordnung in Reihe mit dem Werkzeug vorgesehen im, die automatisch geregelt werden kann, um eine im wesentlichen konstante Druckmittelleislung zu liefern, ist es außerdem nicht erforderlich, daß die Bedienungsperson des Schlagwerkzeuges versuchen muß, Einstellungen im Durchfluß des Druckmittels oder im Drtiekmittel/ufluß zum Werkzeug für eine Änderung der Kolbenhublänge wirzunehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlagwerkzeug, insbesondere für Gesteinsbohrrnaschinen, mit einem eine Zylinderbohrung aufweisenden Gehäuse, in der ein druckmittelbeaufschlagter Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, der eine Verdickung aufweist, durch welche die Zylinderbohrung in eine erste und in eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, von denen die erste Kammer über Zuleitungskanäle ständig mit Druckmittel beaufschlagt ist und die zweite Kammer eine Ein- und Auslaßöffnung für das Druckmittel aufweist, welche durch ein in der zweiten Arbeitskammer angeordnetes Ventil abwechselnd zu öffnen und verschließbar sind, das durch ein hohlzylindrisches, koaxial in der Zylinderbohrung angeordnetes Glied gebildet ist, welches mit einer Radialfläche der Kolbenverdickung eine Druckmittel einschließende Kammer bildet und in mindestens einer Bewegungsrichtung mittels des in dieser Kammer eingeschlossenen Druckmitteis durch den Kolben verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens (20) vorgesehen ist, durch den die Ein- und Auslaßöffnung (76; 84) der zweiten Arbeitskammer (92) in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens (20) zu öffnen und verschließbar sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Steuerung der Hublänge des Kolbens (20) vorgesehene Mechanismus das Ablassen von Druckmittel aus der Kammer (122) zum Ändern der Stellung des Ventils (102) relativ zum Kolben (20) während der Beweping in der ersten Bewegungsrichtung steuert.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (122) teilweise durch die Bohrung (18) gebildet ist und der Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens (20) zum Ablassen von Druckmittel aus der Kammer Kanäle (140, 168, 170, 172) aufweist, die in die Bohrung (18) öffnen.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens (20) Ventilglieder zum Steuern des Ablassens von Druckmittel aus der Kammer (122) aufweist.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder zum Steuern des Ablassens von Druckmittel aus der Kammer (122) druckmittelbetätigt sind.

6. Werkzeug nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelablaßkanal (140) aus der Kammer (122) mit einem in die zweite Arbeitskammer (92) einmündenden Kanal (142) bei einer Verbindung von deren Auslaßöffnung (84) mit der zweiten Arbeitskammer (92) verbunden ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (142) über Öffnungen (106) ι im Ventil (102) mit der zweiten Arbeitskammer (92) verbunden ist.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (102) eine Endfläche (120) aufweist, die eine Wand der Kammer (122) bildet.

9. Werkzeug nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der gewünschten Hublänge des Kolbens (20) nacheinander ein oder mehrere in die Zylinderbohrung mündende Kanäle (168; 170; 172) durch das Ventil (102) freilegbar sind.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) bei seinem Vorwärtshub auf ein Glied (34) aufschlagbar ist, von dem die Schläge auf einen Bohrmeißel (56) übertragbar sind, und daß das Ventil (102) über das in der Kammer (122) eingeschlossene Druckmittel mittels des Kolbens (20) bei dessen Rückhub bewegbar ist.

11. Verwendung eines Werkzeuges nach Anspruch 10 in Verbindung mit einem Hydraulikdruckmittelkreis mit einer Pumpe (190) und mit einem Mechanismus (191) zur Regelung der Zuleitung von Druckmittel zum Werkzeug, durch den das Druckmittel auf einem im wesentlichen konstanten Leistungswert gehalten ist

12. Werkzeug nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen in die Wand der Bohrung (18) eingeformten Kanal (143) zum Herstellen einer Druckmittelverbindung zwischen der zweiten Arbeitskammer (92) und der Kammer (122) in einer bestimmten Stellung des Kolbens (20), wobei das Ventil (102) gegenüber dem Kolben (20) zur Herstellung der Verbindung zwischen den beiden Kammern (92; 122) versetzbar ist.

13. Verwendung eines Werkzeuges nach Anspruch 5 in Verbindung mit einer Druckmittelquelle, einer mit der Druckmittelquelle verbundenen Leitung (150) zum Zuleiten von Druckmittel zu dem Ventilglied und einem Druckregler (192) zur Regelung des auf das Ventilglied einwirkenden Druckes.

14. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (122) durch einen Ringraum in der zweiten Arbeitskammer (92) gebildet ist, der durch die Fläche (124) an der Verdickung (88) des Kolbens (20), einen zylindrischen Teil (100) des Kolbens (20) und durch die Wand der Zylinderbohrung (18) begrenzt ist.