EP0183874A1 - Hydraulisches Schlagwerkzeug - Google Patents

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EP0183874A1
EP0183874A1 EP84114947A EP84114947A EP0183874A1 EP 0183874 A1 EP0183874 A1 EP 0183874A1 EP 84114947 A EP84114947 A EP 84114947A EP 84114947 A EP84114947 A EP 84114947A EP 0183874 A1 EP0183874 A1 EP 0183874A1
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piston rod
piston
housing
bore
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/16—Valve arrangements therefor
    • B25D9/20—Valve arrangements therefor involving a tubular-type slide valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/145—Control devices for the reciprocating piston for hydraulically actuated hammers having an accumulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2209/00—Details of portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D2209/002—Pressure accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2209/00—Details of portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D2209/005—Details of portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously having a tubular-slide valve, which is coaxial with the piston

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic impact tool with the features of the preamble of claim 1.
  • Such hydraulically driven hammers are constructed in such a way that the piston moves in a cylinder with the piston rod brought out and the piston rod strikes a chisel shortly before reaching the lower end position.
  • the impact energy, the impact rate and the efficiency are decisive for the evaluation of the hammer.
  • the impact energy depends on the bear weight and the top speed of the bear.
  • the final speed at which the bear hits the chisel is in turn limited by the achievable strength of the material. This also defines the number of strokes.
  • the invention has for its object to change the known hydraulically driven striking tools in such a way that the bear weight can be increased with space-saving arrangement and good efficiency of the striking tool.
  • the cylinder movable relative to the fixed piston rod serves as a bear.
  • the cylinder has a larger volume than the piston rod, it is possible to achieve the required bear weight with small external dimensions. It can be used with the full piston and ring area with a small diameter and thus significantly smaller gap losses, so that the efficiency is significantly improved.
  • Another advantage is that no seals are required for the moving cylinder serving as a bear show only a limited life in the known impact tools due to the high pressure and high speed.
  • the oil return through the housing of the striking tool can be used in hot operations, since the oil flow ensures good heat dissipation.
  • the striking tool has a housing 1, which is composed of several cylindrical parts. The parts are partly welded together and partly through screws 2 inserted in the longitudinal direction are clamped. A chisel 4 is held in the lower part of the housing 1 by means of a locking pin 3. An intermediate piston 5 is provided above the chisel 4 and is guided through a guide bush 6 inserted into the housing 1.
  • the hydraulic drive of the striking tool consists of a piston rod 7, which is held immovably within the housing 1.
  • a cylinder 8 is also provided, which is closed by a lower striking plate 9 facing the intermediate piston 5 and an upper cover 10 and has a central piston chamber 11.
  • the cylinder 8 is guided by a cylindrical guide section 12 which is fastened to the housing 1 via struts 13.
  • the piston rod 7 is passed through a rod bore in the cover 10 of the cylinder 8 and protrudes into the piston chamber 11 so that the cylinder 8 can slide on the fixed piston rod 7.
  • the housing 1 is provided with an oil supply 14 which opens into a reservoir 15 and into a bore 16 which is arranged in the longitudinal axis of the piston rod 7.
  • the memory 15 is placed on the housing 1 and crossed by a membrane 17.
  • the bore 16 in the piston rod 7 ends just below the entry of the piston rod 7 into the piston chamber 11 in two transverse bores 18, 19, which lead to an annular space 20 within the cylinder 8.
  • an axial bore 21 is arranged in the wall of the cylinder 8, which connects the annular space 20 with an upper transverse bore 22, which starts from the axial bore 21 is guided through the wall of the cylinder 8 into the piston chamber 11.
  • a lower transverse bore 23 is provided below the upper transverse bore 22, which penetrates the entire wall of the cylinder 8 and thus connects the piston chamber 11 to the interior 24 of the housing 1.
  • the housing 1 is provided with an oil drain 25, which has a connection to an interior 24 of the housing 1.
  • a control piston 26 is arranged in the piston chamber 11 at a distance from the end of the piston rod 7.
  • the control piston 26 has an annular groove 27 on its outside, which is connected via transverse bores 28 to a central bore 29 which penetrates part of the control piston 26 and is open to the piston chamber 11.
  • the control piston 26 is displaceable within the piston chamber 11 such that, depending on its position, the annular groove 27 faces the upper transverse bore 22, which is connected to the oil supply 14, and the lower transverse bore 23, which is connected to the oil drain 25.
  • the part of the piston chamber 11 below the control piston 26 is connected to a further bore 30 which is axially guided through the wall of the cylinder 8.
  • This further bore 30 ends in a transverse bore 31 leading into the piston chamber 11, depending on the position of the cylinder 8 relative to Piston rod 7 has this transverse bore 31 connection to an annular gap 32 which is formed between the inner wall of the cylinder 8 and a reduced diameter middle part of the piston rod 7.
  • the annular gap 32 has transverse bores 33 penetrating through the wall of the cylinder 8 and permanently connected to the interior 24 of the housing 1 and thus with the oil drain 25.
  • the impact tool described controls itself, that is, apart from control piston 26, no additional valves or slides are required to operate the impact tool. As long as the chisel is not pressed onto a solid surface, the cylinder 8 is in its lowest rest position and the pressure oil flows without pressure via the oil supply 14 through the bore 16 and the transverse bores 18 into the interior 24 and via the oil drain 25.
  • the chisel 14 In order to put the striking tool into operation, the chisel 14 must be placed on a solid surface so that the chisel 4 presses the cylinder 8, which acts as a bear, upwards via the intermediate piston 5.
  • the control piston 26 and the cylinder 8, together with the striking plate 9 and the cover 10, have the position shown in FIG. 2.
  • the transverse bores 18 are pushed through the rod bore of the cover 10 into the annular space 20 and the previously described short circuit between the oil supply 14 and the oil drain 25 is interrupted. Via the oil supply 14 and the bore 16 in the piston rod 7, an oil pressure is created in the annular space 20 and the axial bore 21, which drives the bear, which consists of the cylinder 8, the striking plate 9 and the cover 10, upwards.
  • the upper transverse bore 22 is closed by the control piston 26.
  • the control piston 26 is pressurized with pressure oil by means of pressure oil via the transverse bore 31 opening into the piston chamber 11 and the axial bore 30 in the wall of the cylinder 8 on the lower control piston surface and thus shifted into the upper position.
  • the reversal causes the control piston 26 to assume the position shown in FIG. 1.
  • the pressure oil is passed through the axial bore 21 and the upper transverse bore 22, the annular groove 27, the transverse bores 28 and the central bore 29 of the control piston into the piston chamber 11 of the cylinder 8, so that now the annular chamber 20 and the piston chamber 11th are pressurized in the same way.
  • the bear is now moved downwards until it hits the chisel 4 via the intermediate piston 5 and releases the existing kinetic energy to the chisel 4.
  • the transverse bore 31 is connected to the annular gap 32 of the piston rod 7, so that the pressure oil below the control piston 26 via the axial bore 30, via the transverse bore 31, the annular gap 32 and the transverse bore 33 permanently connected to the interior 24 can escape and thereby the control piston 26 is shifted into the lower position shown in Fig. 2 and a renewed work cycle as described above is initiated again.
  • the striking tool comes to a standstill when the chisel 4 is no longer in opposition.
  • the bear not only reaches the striking position during the downward stroke, but also runs into the lowest position, so that the transverse bore 18 extends into the interior 24 again and the short circuit with the unpressurized oil circulation is thus restored in the manner previously described.

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Abstract

Das hydraulische Schlagwerkzeug besteht aus einem Gehäuse (1), in dem eine feststehende Kolbenstange (7) angeordnet ist. Die Kolbenstange (7) ist von einem auf ihr gleitenden Zylinder (8) umschlossen, der in einem Abstand von der Innenwand des Gehäuses geführt ist. Der Zylinder (8) bildet zusammen mit einer Schlagplatte (9) und einem ihn verschließenden Deckel (10) einen Bär, der auf einen Meißel (4) wirkt. (Figur 1)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schlagwerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Bei dieser Anordnung dient der gegenüber der feststehenden Kolbenstange bewegliche Zylinder als Bär. Da der Zylinder ein größeres Volumen aufweistals 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.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 den Schnitt durch ein Schlagwerkzeug gemäß der Erfindung und
    • Fig. 2 den gleichen Schnitt mit einer anderen Stellung des Steuerkolbens.
  • 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.
  • 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.
  • 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. Der Speicher 15 ist auf das Gehäuse 1 gesetzt und quer von einer Membrane 17 durchzogen.
  • 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 angeordnet, 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.
  • 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.
  • 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. 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 Ölablauf 25 drucklos ab.
  • Um das Schlagwerkzeug in Betrieb zu setzen, muß der Meißel 14 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.
  • 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. Über 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.
  • 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.
  • 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 wird.

Claims (7)

1. Hydraulisches Schlagwerkzeug bestehend aus einem Gehäuse (1)', in dem eine Kolbenstange (7) und in deren Verlängerung das Werkzeug (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (7) in dem Gehäuse (1) unbeweglich angeordnet und von einem auf ihr gleitenden Zylinder (8) umschlossen ist, der in einem Abstand von der Innenwand des Gehäuses (1) geführt ist.
2. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (7) axial mit einer Bohrung (16) versehen ist, deren eines Ende mit einer ölzufuhr (14) und deren anderes Ende mit mindestens einer durch die Kolbenstange (7) geführten Querbohrung (18) verbunden ist.
3. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1) einen Innenraum (24) aufweist, an den ein ölablauf (17) angeschlossen ist.
4. Schlagwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß abhängig von der relativen Stellung von Kolbenstange (7) und Zylinder (8) zueinander die Querbohrung (18) der Kolbenstange (7) mit dem Innenraum (24) des Gehäuses (1) verbunden ist.
5. Schlagwerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinder (8) einen Kolbenraum (11) umschließt, der über in der Wand des Zylinders (8) vorgesehene Bohrungen abhängig von der relativen Stellung von Kolbenstange (7) und Zylinder (8) zueinander über die Querbohrung (18) der Kolbenstange (7) mit der ölzufuhr (14) verbunden ist.
6. Schlagwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kolbenraum (11) koaxial zu und in einem Abstand von der Kolbenstange (7) ein Steuerkolben (26) vorgesehen ist, der mit einer nur teilweise durchgehenden zentralen Bohrung (28) versehen ist, die mit einer Ringnut 27 auf der Außenseite des Steuerkolbens (26) verbunden ist, die ihrerseits mit zwei in der Wand des Zylinders (8) vorgesehenen Querbohrungen (22, 23) zusammenwirkt, die mit der ölzufuhr (14) bzw. mit dem ölablauf (25) verbunden sind.
7. Schlagwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (7) im mittleren Bereich einen verminderten Durchmesser aufweist und mit der Wand des Zylinders (8) einen Ringspalt (32) bildet, der ständig mit dem Innenraum (24) des Gehäuses (1) und abhängig von der relativen Stellung von Kolbenstange (7) und Zylinder (8) zueinander über eine absperrbare weitere Querbohrung (31) und eine weitere axiale Bohrung (30) in der Wand des Zylinders (8) mit einem Raum verbunden ist, der zwischen der unteren Stirnfläche des Steuerkolbens (26) und einer den Zylinder (8) nach unten abschließenden Schlagplatte (9) gebildet ist.
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