DE3307113A1

DE3307113A1 - Druckmittelbetriebenes schlagwerkzeug

Info

Publication number: DE3307113A1
Application number: DE19833307113
Authority: DE
Inventors: William Rodney Wigan Lancashire Aldridge; Michael Adrian Welch
Original assignee: Dobson Park Industries Ltd
Current assignee: Joy Global Industries Ltd
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1983-09-22
Also published as: GB2115886A; GB2115886B; ZA831415B; FR2522573A1; FR2522573B1; DE8305714U1

Description

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Dobson Park Industries pic, Colwick Industrial Estate, Nottingham, England

Druckmittelbetriebenes Schlagwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetriebenes Schlagwerkzeug mit einem Werkzeug oder einem Werkzeughalter und einer hin- und herbewegbaren Masse. Derartige Schlagwerkzeuge werden insbesondere im Tunnel- und Bergbau verwendet, um Gestein zu zertrümmern und um Mineralien abzubauen. Diese Werkzeuge geben zwar hohe Schlagenergien ab, sie sind aber auch von beträchtlichem Gewicht und erheblicher Baugröße. Dies führt zu Schwierigkeiten bei ihrer Verwendung unter beengten räumlichen Verhältnissen, wie etwa in sehr geringmächtigen Flözen, wie sie beispielsweise im Goldbergbau zu finden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Schlagwerkzeug mit geringstmöglicher Baugröße zu schaffen, das sich infolge seiner geringen Baugröße auch zur Verwendung unter räumlich beengten Verhältnissen eignet.

Diese Aufgabe wird bei einem Schlagwerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus dem Nebenanspruch und den Unteransprüchen.

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Im folgenden sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele von Schlagwerkzeugen gemäß der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform

und

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Teil einer zweiten Ausführung s form.

Das in Fig. 1 dargestellte Schlagwerkzeug weist einen Zylinder 1o auf, in dem ein Kolben 11 längsbeweglich angeordnet ist. Der verjüngte vordere Abschnitt 12 des Kolbens 11 erstreckt sich in einen Werkzeughalter 13, in dem ein Werzeug, in diesem Falle ein Meißel 14, angeordnet ist.

Zwischen dem rückwärtigen Ende des Zylinders 1o und einem Gasdruckzylinder 16 ist ein Steuerkolben 15 angeordnet.

Die Bewegungen des Kolbens 11 und des Steuerkolbens 15 werden durch eine Ventilanordnung 17 gesteuert, die in der Zeichnung in einem gegenüber dem Werkzeug vergrößerten Maßstab und im Schnitt dargestellt ist. Die Ventilanordnung 17 weist einen Ventilkörper 18 auf, in dem sich ein Druckraum 19 und ein Auslaßraum 2o befinden.

Ein Ventilkolben 21 erstreckt sich vom Auslaßraum 2o in den Druckraum 9o. Dieser Ventilkolben 21 besitzt innerhalb des Druckraumes 19 ein Kopfteil 22 größeren Durchmessers, das von einer Manschette 23 umgeben ist, die in einer im Druckraum 19 fest angeordneten Lagerbuchse 24 läng-sverschieblich geführt ist.

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Die Manschette 23 ist gegen die Lagerbuchse 24 abgedichtet und der Kopfteil 22 ist gegen die Manschette 23 abgedichtet, sodaß die Lagerbuchse 24 die Manschette 23 und der Kopfteil 22 in der Weise zusammenwirken, daß sie den Druckraum in einen linken Teil und einen rechten Teil unterteilen. Der linke Teil des Druckraumes 19 ist über eine Leitung 25 mit dem Gasdruckzylinder 16 verbunden. Der dort anstehende Druck hält zunächst den Ventilkolben 21 und die Manschette 23 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung.

Wenn das Schlagwerkzeug in Tätigkeit gesetzt wird fließt Druckflüssigkeit von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe durch eine Einlaßöffnung 26 in den mit 27 bezeichneten Teil des Druckraumes 19, der sich rechts von der Manschette 23 und vom Kopfteil 22 des Kolbens 21 befindet. Die auf die rechte Seite des Kopfteiles 22 einwirkende Druckflüssigkeit bewegt dieses und den Kolben 21 nach links, wodurch der Gasdruck im linken Teil des Druckraumes 19 erhöht wird. Dabei bleibt die Manschette 23 in der in der Zeichnung dargestellten Stellung, denn ihr auf der rechten Seite der Druckflüssigkeit ausgesetzter Querschnitt ist geringer als ihr auf der rechten Seite dem Gasdruck ausgesetzter Querschnitt. Deshalb verbleibt die Kegelfläche 28 der Manschette 23 in dichtendem Sitz auf der entsprechend geneigten Sitzfläche 29.

Sobald das linke Ende des Kopfteiles 22 gegen einen Anschlagring 3o anstößt der im inneren der Manschette 23 angeordnet ist, hebt er die Manschette 23 von der Sitzfläche 29 ab. Sobald die Manschette 23 bzw. ihre Kegelfläche 28 auch nur geringfügig von der Sitzfläche 29 abgehoben ist, wird die gesamte rechtseitige Querschnittsfläche der Manschette 23,

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einschließlich der Kegelfläche 28, dem Druck der Druckflüssigkeit ausgesetzt, wodurch die Manschette 23 schnell in die linke Richtung verschoben wird, sodaß die Druckflüssigkeit unbehindert in eine Zuflußleitung 31 einströmen kann, die wiederum mit dem linksseitigen Ende des Zylinder verbunden ist, in dem der Kolben 11 angeordnet ist.

Die linksseitige Bewegung der Manschette 23 wird durch einen Anschlag 32 begrenzt.

Die schnell in die linke Seite des Zylinders 1o einströmende Druckflüssigkeit treibt den Kolben 11 nach rechts in die Rückzugrichtung, wobei dieser den Steuerkolben 15 in den Gasdruckzylinder 16 hineindrückt.

Der Gadruck setzt der Bewegung des Kolbens 15 einen geringeren Widerstand entgegen als der des Ventilkolbens 21, weil der Kolben 15 weniger Gas verdrängt als der Kopfteil 22 des Ventilkolbens 21. Trotzdem wird gegen Ende der Rückwärtsbewegung des Kolbens 11 der Gasdruck ausreichen, um den Kolben 21 nach rechts zu bewegen. Dabei kommt der Kopfteil des Kolbens 23 mit dem rechtsseitigen Ende der Manschette 23 in Berührung und preßt deren Kegelfläche 28 auf die Sitzfläche 29. Dadurch wird der Druckmittelzufluß in die Zuflußleitung 31 unterbrochen.

Das Schließen des aus der Kegelfläche 28 und der Sitzfläche bestehenden Ventiles wird dadurch untersützt, daß der Kolben der sich noch in Bewegung in rückwärtiger Richtung befindet, Druckflüssigkeit durch die Zuflußleitung 31 ansaugt.

Im Auslaßraum 2o befindet sich ein Hohlkolben 34, der in einer

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Lagerbuchse 35 dichtend verschiebbar geführt ist. Der Hohlkolben 34 besitzt eine Kegelfläche 36, die mit einem Ventilsitz 37 zusammenwirkt. Das so gebildete Ventil ist während der Rückwärtsbewegung des Kolbens 11 geschlossen, jedoch wird dann, wenn der Kolben 21 am Ende der Rückwärtsbewegung des Kolbens 11 seine rechtsseitige Endstellung erreicht, berührt er bei 38 den Hohlkolben 34 und hebt dessen Kegelfläche 36 geringfügig vom Ventilsitz 37 ab, wie dies in Fig. 1 zu erkennen ist.

Sobald der Kolben 11 seine Rückwärtsbewegung beendet hat, wird er durch den im Gasdruckzylinder 16 herrschenden Gasdruck über den Steuerkolben 15 in Schlagrichtung, also in der Zeichnung nach links, bewegt und schlägt hierbei gegen den Meißel 14, der dann eine Schlagbewegung ausführt. Durch diese Bewegung des Kolbens 11 wird Druckflüssigkeit aus dem Zylinder 1o über die Leitung 39 in den Auslaßraum 2o gedrücki Diese Druckflüssigkeit übt einen Druck auf die Kegelflache 3t und die linke Stirnseite des Hohlkolbens 3 4 aus, bis ein vorstehender Teil 4o aus einer Ausnehmung 41 herausgetreten ist, die sich in der Wand befindet, die den Druckraum 19 und den Auslaßraum 2o voneinander trennt. Sobald der vorstehende Teil 4o aus der Ausnehmung 41 herausgetreten wird, wirkt die zurückströmende Druckflüssigkeit auf die gesamte linke Fläch« des Hohlkolbens 3 4 ein und bewegt ihn schnell in Richtung nach rechts gegen den im Gasdruckzylinder anstehenden Gasdruc der auf den Hohlkolben 34 über Leitungen 42 und 43 auf die Endfläche 44 eines Zapfend 4 5 einwirkt, der seinerseits Drucl auf den Hohlkolben 34 ausübt.

Wenn der Hohlkolben 34 sich nach rechts bewegt hat, kann die Druckflüssigkeit aus dem Auslaßraum 2o durch einen Auslaß 45;

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austreten. Nach dem der Arbeitshub des Kolbens 11 beendet ist, bewirkt der im Gasdruckraum 16 zunehmende Gasdruck, der auf die Endfläche 44 des Zapfens 45 einwirkt, das Schließen des aus der Kegelfläche 36 und dem Ventilsitz 37 bestehenden Ventiles. Dann wird der Ablauf wiederholt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Teil einer abgeänderten Ausführungsform, wobei die Teile, die mit denen der Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen wie dort versehen sind.

Der Ventilkolben 21 weist eine Bohrung 46 auf, in der sich ein zylindrisches Teil befindet, das einen Schaft 47 und einen Kopf 48 aufweist. Auf den Kopf 48 ist ein Kragen 49 aufgeschraubt und ein Satz Tellerfedern 5o befindet sich auf dem Kragen 49 zwischen einem Flansch 51, der sich auf dem Kopf 48 befindet und einem Ring 52, der sich gegen einen auf dem Kragen 49 befindlichen Flansch 53 abstützt.

Der in Fig. 1 in der Manschette 23 befindliche Anschlagring 3o ist durch einen Anschlagring 54 ersetzt, der in das linksseitige Ende der Manschette 23 eingeschraubt ist.

Wenn der Kolben 21 sich nach links bewegt, berühren die Tellerfedern 5o den Anschlagring 54. Die Tellerfedern 5o werden dann geringfügig zusammengedrückt und nehmen etwas Energie auf, ehe die Manschette 23 sich zu bewegen beginnt. Sobald die Manschette 23 mit ihrer Bewegung beginnt, dehnen sich die Tellerfedern 5o wieder aus, sodaß die Manschette 23 nicht nur der Energie des sich bewegenden Kolbens 21 ausgesetzt wird sondern auch der Energie, die von den sich ausdehnenden Tellerfedern 5o abgegeben wird. Hierdurch wird der Anfangsbewegung der Manschette 23 eine zusätzliche Beschleunigung erteilt, sodaß sie sich sehr schnell von der Sitz-

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flache 29 abhebt.

Das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug hat den Vorteil, daß es sehr klein und kompakt ausgeführt werden kann. Seine geringe Baugröße ist besonders dann nützlich, wenn in sehr geringmächtigen Flözen gearbeitet werden muß, wie insbesondere beim Goldbergbau, in denen wenig Raum für die Handhabund des Werkzeuges zur Verfügung steht.

Die obenbeschriebenen Arbeitsabläufe werden durch das Volumer der verwendeten Druckflüssigkeit gesteuert und sie sind unabhängig von dem Druck der Druckflüssigkeit. Deshalb ist sichergestellt, daß das Werkzeug, unabhängig vom Versorgungsdruck, eine vorbestimmte Anzahl von Schlagen pro Minute durchführt.

Aus den gleichen Gründen ist auch die Weglänge , die der Kolben 11 beim Schlag zurücklegt, nicht vom Versorgungsdruck abhängig. Auch dies trägt dazu bei, daß das Werkzeug klein und kompakt gebaut werden kann. Wenn die Weglänge beim Schlag vom Versorgungsdruck abhängig wäre, so würde es erforderlich sein, für die Kolben 11 einen langen Bewegungsweg vorzusehen um sicherzustellen, daß genügend Druck aufgebaut wird um den Arbeitsablauf zu ermöglichen, wenn der Versorgungsdruck niedrig ist. In diesem Falle müßte das Werkzeug größer gebaut werden als dies bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug erforderlich ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann zum Zurückführen des Hohlkolbens in seine Schließstellung anstelle des auf die Endfläche des Zapfen 45 einwirkenden Gasdruckes eine andere Art der

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Druckbelastung gewählt werden, beispielsweise eine mechanische Druckfeder.

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Claims

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Dobson Park Industries plc, Colwick Industrial Estate, Nottingham, England

Ansprüche

( 1 J Druckmittelbetriebenes Schlagwerkzeug mit einem Werkzeug oder einem Werkzeughalter und einer hin- und herbewegbaren Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (11) unter der Wirkung von Druckflüssigkeit in der vom Werkzeug (14) oder Werkzeughalter (13) fortweisenden Richtung gegen die Wirkung einer Gasfeder die Energie aufnimmt beweglich und anschließend unter der Wirkung der Gasfeder in Richtung auf das Werkzeug (14) oder den Werkzeughalter (13) beweglich ist, wobei sie einen Schlag ausübt und einen Arbeitszyklus abschließt, wobei der Arbeitszyklus wiederholbar ist und die Arbeitsfrequenz und/oder die Wegstrecke, die die Masse (11) . beim Schlag zurücklegt, unabhängig vom Druckflüssigkeitsdruck sind.

Druckmittelbetriebenes Schlagwerkzeug mit einem Werkzeug oder einem Werkzeughalter und einer hin- und herbewegbaren Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (11) unter der Wirkung von Druckflüssigkeit in der vom Werkzeug (14) oder Werkzeughalter (13) fortweisenden Richtung gegen die Wirkung einer Gasfeder, die Energie aufnimmt, beweglich und anschließend unter der Wirkung der Gasfeder in Richtung auf das Werkzeug (14) oder den Werkzeughalter (13) beweglich ist, wobei sie einen Schlag ausübt und einen Arbeitszyklus abschließt und wobei die Masse (11) auf die Gasfeder mittels eines zwischengeschalteten Bauteiles (15) einwirkt.

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3. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfeder einen Gasdruckzylinder (16) aufweist.

4. Schlagwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruckzylinder (16) mit einem Druckraum (19) verbunden ist, in der ein Kolben (21, 22) angeordnet ist, der beim Zuführen von Druckflüssigkeit zum Werkzeug zum Beginn eines Arbeitszyklus durch die Druckflüssigkeit in den Druckraum (19) gedrückt wird, sodaß der Gasdruck im Gasdruckzylinder (16) ansteigt.

5. Schlagwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckflüssigkeits-Einlaßöffnung (26) und der Masse (11) ein Ventil angeordnet ist, dessen Ventilkörper (23, 28) zu Beginn eines Arbeitszyklus auf dem Ventilsitz (29) aufsitzt und die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu der Masse (11 verhindert und wobei der Kolben .(21) so mit dem Ventilkörper (23, 28) zusammenwirkt, daß er, nachdem er einen vorbestimmten Weg in den Druckraum (19) zurückgelegt hat, den Ventilkörper (23, 28) von seinem Sitz (29) abhebt und den Weg der Druckflüssigkeit zur Einwirkung auf die Masse (11) freigibt.

6. Schlagwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (23, 28) so angeordnet ist, daß er, nachdem er durch den Kolben (21) geringfügig von seinem Sitz (29) abgehoben worden ist, unter dem Druck der Druckflüssigkeit von

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seinem Sitz fortbeschleunigt wird und den Durchlaßquerschnitt für die auf die Masse (11) einwirkende Druckflüssigkeit vergrößert.

7. Schlagwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (21) mit dem Ventilkörper (23) über eine Federanordnung (5o) derart zusammenwirkt, daß bei der ersten Berührung des Ventilkolbens (21) mit dem Ventilkörper (23) in der Federanordnung (5o) Energie gespeichert wird, die anschließend die Beschleunigung des Ventilkörpers (23) in Abheberichtung unterstützt.

8. Schlagwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (5o) aus einem Satz von Tellerfedern besteht.

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