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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist eine Druckregelvorrichtung für ein hydraulisches Schlaggerät.
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Hydraulische
Schlaggeräte
vom Typ Abbruchhammer, wie beispielsweise das in dem Dokument
WO 00/78510 beschriebene
Gerät,
sind im Allgemeinen mit einem Schlagkolben versehen, der durch eine
Resultierende aus hydraulischen Kräften bewegt wird, die ihn abwechselnd
in einer Richtung und dann in der anderen Richtung treibt, derart,
dass auf ein Werkzeug aufgeschlagen wird, das in Kontakt mit dem
abzubrechenden Material steht.
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Abbruchhämmer mit
hoher Leistung sind im Allgemeinen mit einer Vorrichtung versehen,
mit der sich der Eingangsdruck der hydraulischen Flüssigkeit auf
einen vorab festgelegten Wert regeln lässt und die derart einstellbar
ist, dass die gewünschten
Leistungen erreicht werden.
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Wenn
die Durchflussmenge an hydraulischer Flüssigkeit, welche das Gerät durchläuft, über den hydraulischen
Kreislauf der Trägervorrichtung,
wie beispielsweise einem Hydraulikbagger, bereit gestellt wird und
von ihm alleine abhängt,
wird der Druck für die
Versorgung mit hydraulischer Flüssigkeit,
auch Eingangsdruck genannt, nämlich
zum Zeitpunkt der Auslegung des Geräts bestimmt, um dem Kolben
die gewünschte
Schlagenergie zu verleihen.
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Aus
wirtschaftlichen Gründen
sind Abbruchhämmer
mit geringer Leistung im Allgemeinen nicht mit Druckregelvorrichtung
versehen.
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Diese
Geräte
sind häufig
mit einer Düse
oder einer Drosselung in dem hydraulischen Rücklaufkreislauf des Abbruchhammers
versehen, derart der Druck den gewünschten Wert erreicht, oder
sind mit einem Druckbegrenzer versehen, der einen Teil der Durchflussmenge
an hydraulischer Flüssigkeit
in Richtung des Rücklaufkreislaufs
ableitet, wenn der Versorgungsdruck den vorgesehenen Wert überschreitet.
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Diese
letzten Vorrichtungen sind nicht zufriedenstellend, da die Gefahr
besteht, dass der Abbruchhammer mit einer Durchflussmenge oder einer Ölviskosität betrieben
wird, die von den vorgesehenen abweicht, und am Schlagmechanismus
innere Schäden
verursacht.
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Aufgabe
der Erfindung ist, eine Druckregelvorrichtung bereitzustellen, mit
der sich ein Eingangsdruck der hydraulischen Flüssigkeit erhalten lässt, der
auf einen bestimmten Wert vorgeregelt ist. Bei dieser Vorrichtung
muss es sich um eine einfache und wirtschaftliche Vorrichtung handeln,
die insbesondere bei Abbruchhämmern
mit geringer Leistung zur Anwendung kommen kann und deren Aufbau
von einer Einheit von zylindrischen Teilen gebildet ist, die in
die Bohrung des Körpers
des Abbruchhammers eingepasst sind.
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Die
Vorrichtung, die sie betrifft, ist vom Typ enthaltend einen Körper, in
dessen Innern eine Bohrung vorgesehen ist, die mehrere Bereiche
mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, in der ein Kolben angeordnet
ist, der mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist,
wobei die Bohrung und der Kolben mehrere Kammern begrenzen, die
mit dem hydraulischen Kreislauf verbunden sind, um unter Einwirkung
eines Verteilers eine alternierende Bewegung zu bewirken, die auf
ein Werkzeug schlägt.
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Entsprechend
einem wesentlichen Merkmal der Erfindung sind in der Bohrung des
Körpers
konzentrisch zu dem Kolben zwei Teile montiert, die in axialer Richtung
versetzt sind und zwischen denen eine verformbare Scheibe angeordnet
ist, wobei eines der Teile unbeweglich und das andere Teil in der Bohrung
verschiebbar angeordnet ist und in Richtung des unbeweglichen Teils
verschiebbar ist unter der Einwirkung des Drucks für die Versorgung
mit hydraulischer Flüssigkeit,
der auf die Fläche
des beweglichen Teils ausgeübt
wird, die zu der dem unbeweglichen Teil entgegen gesetzten Seite
ausgerichtet ist, wobei diese Verschiebung des beweglichen Teils eine
Verformung der elastischen Scheibe bewirkt, um in dem Kreislauf
für den
Rücklauf
der hydraulischen Flüssigkeit
in Richtung Behälter
oder in einem Kreislauf, der einen Teil der Durchflussmenge zur
Versorgung des Geräts
in Richtung des Rücklaufkreislaufs ableitet,
einen Durchlass mit variablem Querschnitt zu erzeugen, derart, dass
der Eingangsdruck geregelt wird.
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Wenn
das Gerät
in Ruhestellung ist, unterbindet die elastische Scheibe jeglichen
Durchlass der Flüssigkeit
in Richtung des Rücklaufkreislaufs
und sperrt den Betrieb des Abbruchhammers. Sobald der Versorgungsdruck
der hydraulischen Flüssigkeit
ausreicht, verschiebt sich das bewegliche Teil, wobei es eine Verformung
der elastischen Scheibe bewirkt, um einen Durchlass in Richtung
des Rücklaufkreislaufs zu
erzeugen, was zur Folge hat, dass der Versorgungsdruck auf einen
Grenzwert geregelt wird.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
dieser Vorrichtung ist in dem unbeweglichen Teil ein Kanal vorgesehen,
der direkt oder über
eine innere Kammer mit dem Hochdruckkanal zur Versorgung mit hydraulischer
Flüssigkeit
oder mit Hilfe des Verteilers mit einer Kammer verbunden ist, die
teilweise von dem Kolben begrenzt wird, die abwechselnd einem Hochdruck
und einen Niederdruck ausgesetzt ist, wobei der Kanal an der Fläche des
unbeweglichen Teils mündet,
die zur Seite des beweglichen Teils ausgerichtet ist und auf der
die elastische Scheibe aufliegt, während ein Kanal, der mit dem
Kreislauf für den
Rücklauf
in Richtung des Behälters
verbunden ist, in einem ringförmigen
Raum mündet,
der sich an der Seite der elastischen Scheibe befindet, die derjenigen
gegenüberliegt,
gegen die das unbewegliche Teil zur Abstützung kommt.
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Wenn
die elastische Scheibe in Ruhestellung ist, kommunizieren die beiden
Kanäle,
die in der mittigen Bohrung münden,
nicht. Bei der Verformung der elastischen Scheibe erzeugt diese
einen Durchlass mit variablem Querschnitt, was bewirkt, dass diese beiden
Kanäle
in Kommunikation miteinander gebracht werden.
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Entsprechend
einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das bewegliche Teil an
der Seite des unbeweglichen Teils eine ringförmige Ausnehmung auf, die eine
mittige Nase begrenzt, die dafür
vorgesehen ist, an dem Teil der elastischen Scheibe zur Abstützung zu
kommen, der sich nicht gegen das unbewegliche Teil abstützt.
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Entsprechend
einer Möglichkeit
weist die elastische Scheibe einen Querschnitt mit allgemein rechtwinkliger
Form auf, deren untere Fläche
von außen
nach innen einen Vorsprung zur Abstützung an dem unbeweglichen
Teil aufweist, und eine zu dem Vorsprung parallele und von diesem
zurückgezogene Fläche, die über eine
Kante mit einer von außen
nach innen und von dem unbeweglichen Teil in Richtung des beweglichen
Teils geneigten Fläche
verbunden ist.
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Die
Verformung der elastischen Scheibe erfolgt durch das Schwenken um
die Kante.
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Entsprechend
einer weiteren Möglichkeit weist
die elastische Scheibe einen Querschnitt mit allgemein rechtwinkliger
Form auf, und der in radialer Richtung nach innen angeordnete Teil
der Wand des unbeweglichen Teils, die als Abstützung für die elastische Scheibe dient,
ist von außen
nach innen und in der dem beweglichen Teil gegenüberliegenden Richtung geneigt.
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Entsprechend
einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das unbewegliche Teil
einen ringförmigen äußeren Bund
auf, dessen Innendurchmesser geringfügig kleiner als der Außendurchmesser
der elastischen Scheibe ist.
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Die
elastische Scheibe kann aus Stahl, insbesondere aus Federstahl hergestellt
sein.
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Wenn
es aus Gründen
der Einfachheit von Vorteil ist, dass das unbewegliche Teil von
dem Körper
verschieden ist, ist es auch möglich,
dass es integrierender Bestandteil des Körpers ist.
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Die
Erfindung lässt
sich jedenfalls besser anhand der nachfolgenden Beschreibung verstehen, die
auf die beigefügte
schematische Zeichnung Bezug nimmt, in der rein beispielhaft und
nicht erschöpfend
mehrere Druckregelvorrichtungen dargestellt sind.
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1 ist
eine Ansicht im Längsschnitt
eines hydraulischen Schlaggeräts,
das mit einer ersten Vorrichtung versehen ist.
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2 zeigt
den Teil des Geräts,
der diese erste Vorrichtung aufweist, in einer Teilansicht im Längsschnitt
und in vergrößertem Maßstab.
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3 zeigt
eine elastische Scheibe, die der in den 1 und 2 dargestellten
Regelvorrichtung zugehörig
ist, in einer Ansicht im Querschnitt und in vergrößertem Maßstab.
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Die 4 bis 6 sind
Teilansichten im Längsschnitt,
welche die Regelvorrichtung im Laufe von drei Arbeitsphasen darstellen.
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Die 7 und 8 sind
zwei Teilansichten im Schnitt, ähnlich
den 4 bis 6, die eine Regelvorrichtung,
die mit einer anderen Scheibe versehen ist, in zwei Arbeitspositionen
zeigen.
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9 ist
eine Teilansicht im Schnitt, ähnlich wie 7,
die eine weitere Vorrichtung in der Position zeigt, in der das Gerät nicht
gespeist wird.
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10 zeigt
eine Regelvorrichtung, die mit einem Kreislauf verbunden ist, der
einen Teil der Durchflussmenge zur Versorgung des Geräts ableitet,
in einer Ansicht im Längsschnitt.
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11 zeigt
den Teil des Geräts,
der die Vorrichtung aufweist, in einer Ansicht im Längsschnitt und
in vergrößertem Maßstab.
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Die 12 und 13 sind
zwei Teilansichten zur Veranschaulichung der Position der elastischen
Scheibe, welche die Regelung bewirkt, wenn das Gerät nicht
gespeist wird bzw. in dem Zeitraum, in dem das Gerät gespeist
wird.
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1 veranschaulicht
auf sehr schematische Weise ein hydraulisches Schlaggerät mit einem Körper 2,
in dem eine mittige Bohrung 3 ausgebildet ist, in der ein
Schlagkolben 4 montiert ist, der von einer alternierenden
Bewegung getrieben wird, der auf den Kopf eines Werkzeugs 5 schlagen
wird. In der Zeichnung ist die Versorgung mit hydraulischer Flüssigkeit
unter Hochdruck mit dem Bezugszeichen A und der Rücklauf in
Richtung Behälter
mit dem Bezugszeichen B bezeichnet. Die Versorgung unter Hochdruck
führt die
Flüssigkeit über einen
Kanal 6 zur Steuerung der Bewegung zu, der mit einem Hydraulikverteiler 7 verbunden
ist. Der Kanal 6 speist über einen Kanal 8 auch
einen hydraulischen Speicher 9 und eine Kammer 10,
die mit dem Speicher 9 kommuniziert und sich an dem Ende
des Körpers 2 befindet,
der dem, der von dem Werkzeug durchgesetzt ist, gegenüberliegt.
Die Leitung 6 speist über
einen Kanal 12 auch eine Kammer 13 für die Aufwärtsbewegung
des Schlagkolbens. Eine Kammer 14 ist mit dem Verteiler 7 verbunden.
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Auf
an sich bekannte Weise weist der Kolben 4 im Bereich der
oben genannten verschiedenen Kammern über seine Länge verschiedene Absätze auf.
Wenn die obere Kammer 14 durch den Verleiter 7 mit
Hochdruckflüssigkeit
versorgt wird, wird der Kolben in der Praxis für seinen Schlaghub nach unten
getrieben. In der anderen Position des Verteilers 7 ist
die obere Kammer 14 über
Kanäle 15, 16 mit dem
Niederdrucknetz R der Anlage verbunden.
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Wie
in der Zeichnung und insbesondere in den 1 und 2 veranschaulicht,
enthält
die Bohrung 3, in welcher der Kolben 4 gelagert
ist, ein unbewegliches ringförmiges
Teil 17, das die Kammer 14 zum Teil begrenzt.
Oberhalb des unbeweglichen Teils 17 ist ein bewegliches
Teil 18 angeordnet, dessen anderes Ende die Kammer 10 zum
Teil begrenzt. Der Niederdruckkreislauf, der von den Kanälen 15, 16 gebildet
ist, durchsetzt die beiden Teile 17, 18, die konzentrisch
zu dem Kolben angeordnet sind.
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Zwischen
dem unbeweglichen Teil 17 und dem beweglichen Teil 18 ist
eine elastische Scheibe 19 montiert. In der in den 1 bis 6 veranschaulichten
Ausführungsform
wird die Scheibe 19 durch drei senkrechte Flächen und
eine vierte innere Fläche
begrenzt, die von außen
nach innen einen Vorsprung 20 und eine zu dem Vorsprung 20 parallele
Fläche
aufweist, die über
eine Kante 22 mit einer in der Ausführungsform, die in der Zeichnung
dargestellt ist, von unten nach oben und von außen nach innen geneigten Fläche 23 verbunden
ist.
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Die
elastische Scheibe 19 kann aus verschiedenen Materialen
und insbesondere aus Stahl hergestellt sein. Wie in den 2 bis 6 dargestellt,
setzt sich der Kanal 15, der von dem Verteiler 17 stammt, über einen
Kanalabschnitt 24 im Innern des unbeweglichen Teils 17 fort
und mündet
in der nach oben gerichteten Wand dieses Teils in dem Bereich, der
sich zwischen dem Vorsprung 20 und der Kante 22 befindet.
Der Rücklauf
zu dem Behälter über den
Kanal 16 erfolgt oberhalb der elastischen Scheibe 19 im
Bereich einer Ausnehmung 25, die das bewegliche Teil 18 aufweist.
Wenn das Gerät nicht
mit hydraulischer, unter Druck befindlicher Flüssigkeit gespeist wird, nehmen
die Teile die Position ein, die im Detail in den 2 bis 4 darstellt
ist. In diesem Fall ist die elastische Scheibe 19 flach,
sie kommt über
ihren Vorsprung 20 an dem unbeweglichen Teil 17 zur
Abstützung,
und das bewegliche Teil 18 kommt auf ihrer oberen Fläche zur
Abstützung,
so dass keine Kommunikation zwischen dem Kanal 15 und dem
Kanal 16 für
den Rücklauf
in Richtung Behälter
vorhanden ist.
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Sobald
das Gerät
in Betrieb gesetzt ist, steigt der hydraulische Druck in dem Speicher 9 und
der Kammer 10 an, wobei er dazu neigt, das bewegliche Teil 18 in
Richtung des unbeweglichen Teils 17 zu verschieben. Wenn
der Druck steigt, jedoch nicht einen vorab festgelegten Wert erreicht
hat, verformt sich die Scheibe 19, wie in 5 veranschaulicht, ohne
jedoch zu bewirken, dass die Kanäle 15 und 16 in
Kommunikation miteinander gebracht werden. Wenn der Druck der hydraulischen
Flüssigkeit
steigt, verformt sich die elastische Scheibe 19 zunehmend unter
der ansteigenden Kraft des hohen Drucks, der auf das bewegliche
Teil 18 ausgeübt
wird, das sich lokal auf der oberen Seite der Scheibe abstützt, wobei die
Position dieser Abstützung
relativ zu der Position des Vorsprungs 20 und der Kante 22 nach
innen versetzt ist. Diese versetzte Abstützung erzeugt eine elastische
Verformung der Form der Scheibe 19. Indem die Kante 22,
wie in 6 dargestellt, gegen das unbewegliche Teil 17 zur
Abstützung
kommt, wird ein hydraulischer Durchlass 26 zwischen den Kanälen 15 und 16 gebildet.
Der Ablauf aus dem Gerät
ist damit freigegeben und der Abbruchhammer kann seinen normalen
Betrieb aufnehmen. Der Anlaufdruck wird durch diese erste Stufe
der Verformung der Scheibe bestimmt. Wenn der Druck weiter steigt,
bildet die Höhe,
mit der sich der Vorsprung 20 relativ zu dem unbeweglichen
Teil 17 abhebt, eine variable Drosselung 26, deren
Größe von der
Verformung der elastischen Scheibe 19 abhängt, also
von dem Wert des hydraulischen Hochdrucks des Geräts. Während der
gesamten normalen Arbeitsphase des Schlaggeräts hängt der Lastverlust in dem
Ablaufkreislauf 15, 16, der durch die variable
Drosselung 26 erzeugt wird, von dem Hochdruck ab und ermöglicht es
folglich, diesen Druck auf einen berechneten Wert zu regeln.
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Die
Geometrie der Scheibe ist dafür
vorgesehen, sich um einen bekannten Wert zu verformen, so dass über den
Durchlass 26 ein Querschnitt für den hydraulischen Durchlass
erhalten wird, der dem Lastverlust im Ablaufkreislauf entspricht,
der für
die Erreichung des gewünschten
Hochdruckwerts erforderlich ist.
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Die 7 und 8 veranschaulichen
eine Ausführungsvariante,
bei der die elastische Scheibe 19 keine geneigte Fläche 23 aufweist,
wobei diese geneigte Fläche
durch eine Schräge 27 ersetzt
ist, die an der Fläche
am Ende des unbeweglichen Teils 17 vorgesehen ist, wobei
diese Schräge
von oben nach unten und von außen
nach innen geneigt ist. 7 zeigt die Scheibe, wenn das
Gerät nicht
gespeist wird, während 8 das
Gerät im
Laufe des Betriebs zeigt, mit Bildung eines hyd raulischen Durchlasses 26 mit
variablem Querschnitt. Im vorliegenden Fall erfolgt die Verformung
der Scheibe durch Abstützung
dieser letzten an der Schräge 27.
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9 stellt
eine weitere Ausführungsform dar,
bei der die Scheibe 19 einen rechteckigen Querschnitt aufweist,
wobei die Fläche 28 zur
Abstützung der
Scheibe an dem unbeweglichen Teil 17 im Vergleich zu dem
vorangegangenen Fall erhöht
ist, wobei der Anlaufdruck durch den Wert des Spiels zwischen dieser
Fläche 28 der
Abstützebene
der Scheibe und dem oberen Ende der Schräge 27 bestimmt werden
kann. Der Betrieb des Geräts
kann erst dann erfolgen, wenn der Versorgungsdruck einen Wert erreicht
hat, der dafür
ausreicht, dass die Verformung der Scheibe 19 die Abstützung dieser
letzten an der Schräge 27 ermöglicht,
nachdem sie die Abstützfläche 28 an
dem unbeweglichen Teil 17 freigegeben hat.
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Die 10 bis 13 veranschaulichen eine
weitere Ausführungsform,
bei der die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie
oben bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist die elastische
Scheibe 19 dafür
vorgesehen, eine variable Drosselung in einem Kreislauf zu erzeugen,
der einen Teil der Durchflussmenge für die Versorgung des Geräts in Richtung
des Rücklaufkreislaufs
R ableitet.
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In
diesem Fall ist der Kanal 15, der von dem Verteiler 7 stammt,
direkt mit der Niederdruckleitung 16 für den Rücklauf in Richtung des Behälters verbunden.
Ein Kanal 29, der mit der Kammer 13 für die Aufwärtsbewegung
des Kolbens verbunden ist, mündet
in dem Kanal 24, der in dem unbeweglichen Teil 17 ausgebildet
ist. Als Variante könnte
der Kanal 24 direkt aus der Hochdruckversorgung, d. h.
aus dem Kanal 6 gespeist wer den. Für ein ähnliches Ergebnis könnte der
Kanal 24 auch mit der oberen Kammer 14 verbunden
sein, die dann in Abhängigkeit
von der Position des Verteilers 7 abwechselnd erst mit
dem Niederdruck und dann mit dem Versorgungsdruck verbunden wäre. Bei
dieser Anordnung ist die obere Kammer 14 über die
Scheibe 19 kontinuierlich vom Kanal 24 und vom
Kanal 16 getrennt. Wie insbesondere in den 12 und 13 veranschaulicht, weist
das unbewegliche Teil 17 einen Bund 30 auf, der
den äußeren Durchmesser
der Scheibe teilweise umgibt. In der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform
weist die Scheibe an ihrer unteren Fläche und auf der Innenseite
einfach eine geneigte Fläche 32 auf.
Wenn der Versorgungsdruck beim Anlaufen ansteigt und auf das bewegliche
Teil 18 einwirkt, verformt sich die Scheibe 19 progressiv;
wenn dann der gewünschte
Druck erreicht ist, ist die Verformung der Scheibe 19 derart,
dass der Bund 30 an dem äußeren Durchmesser der Scheibe
nicht mehr undurchlässig
ist und eine Drosselung 26 mit variablem Querschnitt erzeugt,
wie in 13 veranschaulicht. Diese Drosselung 26 bewirkt
eine hydraulische Strömung zwischen
den Kanal 24 und dem Rücklaufkanal 16. Ein
Teil der Durchflussmenge, die normalerweise über den Schlagmechanismus durchlaufen
würde, wird
dann direkt in Richtung des Rücklaufs
R umgeleitet. Dies hat zur Folge, dass der Versorgungsdruck begrenzt
und auf einen vorab festgelegten Wert geregelt wird.
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Wie
aus den obigen Ausführungen
hervorgeht, bringt die Erfindung eine große Verbesserung für die bestehende
Technik mit sich, indem sie eine Druckregelvorrichtung mit einfachem
Aufbau und sehr effizienter Wirkweise bereitstellt, die insbesondere
für die
Ausrüstung
von hydraulischen Schlaggeräten
von Interesse ist, die unter wirtschaftlichen Bedingungen herzustellen
sind und deren Aufbau aus zylindrischen Teilen besteht, die in die
Bohrung des Körpers
eingepasst sind.
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Wie
sich von selbst versteht, beschränkt
sich die Erfindung nicht nur auf die beispielhaft beschriebenen
Ausführungsformen
dieser Vorrichtung, sondern umfasst ganz im Gegenteil sämtliche
Varianten. So könnte
die Form der elastischen Scheibe insbesondere andersartig sein,
oder das unbewegliche Teil 17 könnte integrierender Bestandteil
des Körpers sein,
ohne dass man deswegen den Rahmen der Erfindung verlässt.