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Hydraulisches Schlagwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schlagwerkzeug mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Anspruches 1.
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Derartige hydraulisch angetriebene Hämmer sind so aufgebaut, daß sich
der Kolben mit herausgeführter Kolbenstange in einem Zylinder bewegt und die Kolbenstange
kurz vor Erreichung der unteren Endlage auf einen Meißel schlägt. Für die Bewertung
des Hammers ist die Schlagenergie, die Schlagzahl und der Wirkungsgrad entscheidend.
Die Schlagenergie hängt ab von dem Bärgewicht und der Endgeschwindigkeit des Bäres.
Die Endgeschwindigkeit, mit der der Bär auf den Meißel trifft, ist wiederum begrenzt
durch die erreichbare Festigkeit des Materials. Damit ist auch die Schlagzahl festgelegt.
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Um eine zufriedenstellende Schlagenergie zu erreichen, bleibt nur
die Vergrößerung des Bärgewichtes. Bei den bekannten hydraulisch angetriebenen Hämmern
ergeben sich aufgrund des hohen Druckes kleine Flächen. Um das nötige Bärgewicht
zu bekommen, muß also in die Länge gebaut werden, so daß große Konstruktionen entstehen,
oder aber der Hammer über die Differenzflächen gefahren werden muß. Das bedeutet
einen schlechten Wirkungsgrad, da der Kolben nur metallisch dichtend gefahren wird
und somit der kleinen Differenzfläche ein verhältnismäßig großer Spaltquerschnitt
gegenübersteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten hydraulisch
angetriebenen Schlagwerkzeuge derart zu verändern, daß das Bärgewicht bei raumsparender
Anordnung und gutem Wirkungsgrad des Schlagwerkzeuges vergrößert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
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Bei dieser Anordnung dient der gegenüber der feststehenden Kolbenstange
bewegliche Zylinder als Bär Da der Zylinder ein größeres Volumen aufweist als die
Kolbenstange, wird es auf diese Weise möglich, bei kleinen äußeren Abmessungen das
erforderliche Bärgewicht zu erreichen. Es kann mit der vollen Kolben- und Ringfläche
bei kleinem Durchmesser und damit bedeutend kleineren Spaltverlusten gearbeitet
werden, so daß sich der Wirkungsgrad wesentlich verbessert.Ein weiterer Vorteil
liegt darin, daß für den sich bewegenden, als Bär dienenden Zylinder keine Dichtungen
benötigt werden, die bei den bekannten Schlagwerkzeugen aufgrund des hohen Druckes
und der hohen Geschwindigkeit nur eine begrenzte Lebensdauer zeigen. Schließlich
kann durch die ölrückführung durch das Gehäuse des Schlagwerkzeuges dieses in Heißbetrieben
eingesetzt werden, da durch den öldurchfluß für eine gute Wärmeabführung gesorgt
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert.
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Es zeigen: Fig0 1 den Schnitt durch ein Schlagwerkzeug gemäß der Erfindung
und Fig. 2 den gleichen Schnitt mit einer anderen Stellung des Steuerkolbens.
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Das Schlagwerkzeug weist ein Gehäuse 1 auf, das aus mehreren zylindrischen
Teilen zusammengesetzt ist Die Teile sind teils miteinander verschweißt und teils
durch
in Längsrichtung eingesetzte Schrauben 2 verspannt. In dem
unteren Teil des Gehäuses 1 ist mittels eines Sicherungsstiftes 3 ein Meißel 4 gehalten.
Oberhalb des Meißels 4 ist ein Zwischenkolben 5 vorgesehen, der durch eine in das
Gehäuse 1 eingefügte Führungsbuchse 6 geführt ist.
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Der hydraulische Antrieb des Schlagwerkzeuges besteht aus einer Kolbenstange
7, die innerhalb des Gehäuses 1 unbeweglich gehalten ist. In einem Abstand von der
Innenwand des Gehäuses 1 ist weiterhin ein Zylinder 8 vorgesehen, der durch eine
untere dem Zwischenkolben 5 zugewandte Schlagplatte 9 und einen oberen Deckel 10
verschlossen ist und einen zentralen Kolbenraum 11 aufweist Der Zylinder 8 ist durch
einen zylindrischen Führungsabschnitt 12 geführt der über Streben 13 an dem Gehäuse
1 befestigt ist. Die Kolbenstange 7 ist durch eine Stangenbohrung in dem Deckel
10 des Zylinders 8 hindurchgeführt und ragt in den Kolbenraum 11 hinein, so daß
der Zylinder 8 auf der feststehenden Kolbenstange 7 gleiten kann.
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Das Gehäuse 1 ist mit einer ölzufuhr 14 versehen, die in einen Speicher
15 und in eine Bohrung 16, die in der Längsachse der Kolbenstange 7 angebracht ist,
mündet.
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Der Speicher 15 ist auf das Gehäuse 1 gesetzt und quer von einer Membrane
17 durchzogene Die Bohrung 16 in der Kolbenstange 7 endet kurz unterhalb des Eintritts
der Kolbenstange 7 in den Kolbenraum 11 in zwei Querbohrungen 18, 19, die zu einem
Ringraum 20 innerhalb des Zylinders 8 führen. Unterhalb des Deckels 10 ist in der
Wand des Zylinders 8 eine axiale Bohrung 21 angeordnete die den Ringraum 20 mit
einer oberen Querbohrung 22 verbindet, die ausgehend von der
axialen
Bohrung 21 durch die Wand des Zylinders 8 in den Kolbenraum 11 geführt ist. Unterhalb
der oberen Querbohrung 22 ist eine untere Querbohrung 23 vorgesehen, die die gesamte
Wand des Zylinders 8 durchdringt und damit den Kolbenraum 11 mit dem Innenraum 24
des Gehäuses 1 verbindet. Das Gehäuse 1 ist mit einem ölablauf 25 versehen, der
Verbindung zu einem Innenraum 24 des Gehäuses 1 hat.
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In dem Kolbenraum 11 ist in einem Abstand von dem Ende der Kolbenstange
7 ein Steuerkolben 26 angeordnet. Der Steuerkolben 26 weist auf seiner Außenseite
eine Ringnut 27 auf, die über Querbohrungen 28 mit einer zentralen Bohrung 29 verbunden
ist, die einen Teil des Steuerkolbens 26 durchdringt und zu dem Kolbenraum 11 hin
offen ist. Der Steuerkolben 26 ist innerhalb des Kolbenraumes 11 derart verschiebbar,
daß je nach seiner Stellung die Ringnut 27 einmal der oberen, mit der ölzufuhr 14
in Verbindung stehenden Querbohrung 22 und einmal der unteren, mit dem ölablauf
25 verbundenen Querbohrung 23 gegenübersteht.
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Der unterhalb des Steuerkolbens 26 vorhandene Teil des Kolbenraumes
11 hat Verbindung zur einer weiteren axial durch die Wand des Zylinders 8 geführten
Bohrung 30.
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Diese weitere Bohrung 30 endet in einer in den Kolbenraum 11 führenden
Querbohrung 31. Je nach der Stellung des Zylinders 8 relativ zur Kolbenstange 7
hat diese Querbohrung 31 Verbindung zu einem Ringspalt 32, der gebildet ist zwischen
der Innenwand des Zylinders 8 und einem im Durchmesser reduzierten mittleren Teil
der Kolbenstange 7. Der Ringspalt 32 hat über die Wand des Zylinders 8 durchdringende
Querbohrungen 33 ständige Verbindung mit dem Innenraum 24 des Gehäuses 1 und damit
mit dem ölablauf 25
Das beschriebene Schlagwerkzeug steuert sich
selbst, das heißt, es sind abgesehen von Steuerkolben 26 keine zusätzlichen Ventile
oder Schieber nötig, um das Schlagwerkzeug zu betreiben. Solange der Meißel nicht
auf einen festen Untergrund gedrückt wird, befindet sich der Zylinder 8 in seiner
untersten Ruhelage und das Drucköl fließt über die ölzufuhr 14 durch die Bohrung
16 und die Querbohrungen 18 in den Innenraum 24 und über den blablauf 25 drucklos
ab.
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Um das Schlagwerkzeug in Betrieb zu setzen, muß der Meißel 4 auf einen
festen Untergrund gestellt werden, so daß der Meißel 4 den als Bär wirkenden Zylinder
8 über den Zwischenkolben 5 nach oben drückt. Dabei haben der Steuerkolben 26 und
der Zylinder 8, zusammen mit der Schlagplatte 9 und dem Deckel 10 die in Fig. 2
gezeigte Stellung.
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Durch das Hochdrücken des Zylinders 8 werden die Querbohrungen 18
durch die Stangenbohrung des Deckels 10 in den Ringraum 20 geschoben und der vorher
beschriebene Kurzschluß zwischen der ölzufuhr 14 und dem ölablauf 25 unterbrochen.
Uber die ölzufuhr 14 und die Bohrung 16 in der Kolbenstange 7 entsteht in dem Ringraum
20 und der axialen Bohrung 21 ein öldruck, der den Bär, der aus dem Zylinder 8,der
Schlagplatte 9 und dem Deckel 10 besteht, nach oben treibt. Die obere Querbohrung
22 ist dabei durch den Steuerkolben 26 verschlossen.
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Beim Aufwärtshub des Bärs wird in einer definierten Hubstellung der
Steuerkolben 26 mittels Drucköl über die in den Kolbenraum 11 mündende Querbohrung
31 und die axiale Bohrung 30 in der Wand des Zylinders 8 an der unteren Steuerkolbenfläche
mit Drucköl beaufschlagt und damit in die obere Stellung verschoben. Die Umsteuerung
bewirkt,
daß der Steuerkolben 26 nunmehr die in Fig. 1 dargestellte Stellung einnimmt. In
dieser Situation wird das Drucköl über die axiale Bohrung 21 und die obere Querbohrung
22, die Ringnut 27, den Querbohrungen 28 und die zentrale Bohrung 29 des Steuerkolbens
in den Kolbenraum 11 des Zylinders 8 geleitet, so daß nunmehr der Ringraum 20 und
der Kolbenraum 11 in gleicher Weise mit Drucköl beaufschlagt sind. Infolge der Flächendifferenz
zwischen Kolbenringfläche und der vollen Kolbenfläche wird nunmehr der Bär nach
unten bewegt, bis er auf den Meißel 4 über den Zwischenkolben 5 aufschlägt und die
vorhandene Bewegungsenergie an den Meißel 4 abgibt. In der Aufschlagstellung des
Bärs ist die Querbohrung 31 mit dem Ringspalt 32 der Kolbenstange 7 verbunden, so
daß das Drucköl unterhalb des Steuerkolbens 26 über die axiale Bohrung 30, über
die Querbohrung 31, den Ringspalt 32 und der ständig mit dem Innenraum 24 verbundenen
Querbohrung 33 entweichen kann und dadurch der Steuerkolben 26 in die untere, in
Fig. 2 dargestellte Stellung verschoben wird und ein erneuter Arbeitstakt wie vorher
beschrieben wieder eingeleitet wird.
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Das Schlagwerkzeug kommt zum Stillstand, wenn dem Meißel 4 kein Widerstand
mehr entgegensteht. In diesem Fall erreicht der Bär beim Abwärtshub nicht nur die
Schlagstellung, sondern läuft darüber hinaus in die unterste Stellung, so daß die
Querbohrung 18 wieder in den Innenraum 24 hineinreicht und damit der Kurzschluß
mit dem drucklosen ölumlauf in der vorher beschriebenen Weise wieder hergestellt
wird0
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