EP1776212B1 - Druckmittelbetriebene schlagvorrichtung, insbesondere hydraulikhammer - Google Patents

Druckmittelbetriebene schlagvorrichtung, insbesondere hydraulikhammer Download PDF

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EP1776212B1
EP1776212B1 EP05763325.7A EP05763325A EP1776212B1 EP 1776212 B1 EP1776212 B1 EP 1776212B1 EP 05763325 A EP05763325 A EP 05763325A EP 1776212 B1 EP1776212 B1 EP 1776212B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure
valve
line
piston
stroke
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP05763325.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1776212A1 (de
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Stefan Lohmann
Karlheinz Fritz
Reiner Koch
Markus Mellwig
Hendrik MÖLLER
Uwe Autschbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Construction Tools GmbH
Original Assignee
Construction Tools GmbH
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Publication date
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Application filed by Construction Tools GmbH filed Critical Construction Tools GmbH
Publication of EP1776212A1 publication Critical patent/EP1776212A1/de
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    • 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
    • B25D9/26—Control devices for adjusting the stroke of the piston or the force or frequency of impact thereof
    • B25D9/265—Control devices for adjusting the stroke of the piston or the force or frequency of impact thereof with arrangements for automatic stopping when the tool is lifted from the working face or suffers excessive bore resistance

Definitions

  • the invention relates to a fluid-operated impact device, in particular a hydraulic hammer, consisting of a pressure medium-driven percussion with a back and forth under the action of a control percussion piston and a guide unit on which the percussion is supported.
  • the impact device further has a control valve designed as a pressure shut-off valve (DAV) or as a shut-off valve, which automatically stops the percussion mechanism if the working pressure that arises due to the input power exceeds a predefinable maximum value by either blocking the pressure line or blocking the control in one of its end positions, namely the working stroke position or the wastewater held.
  • the percussion has a hydraulic catch buffer for braking the percussion piston when driving over a predetermined Aufschlagebene.
  • the device mentioned above is from the EP 0 934 804 A2 known.
  • Pressure medium operated impact devices which are used in particular for crushing rock, concrete or other building materials, are used in most cases as auxiliary or attachment devices for construction machinery such as excavators, loaders or other carrier units.
  • the connection of a percussion device to a boom of a hydraulic excavator and the supply of the impact device via a pressure line and a return line is already in the DE 40 36 918 A1 described.
  • the impact mechanism supporting guide unit can be designed as a housing (hammer case) or as a support frame.
  • the striking mechanism consists of a cylinder in which a percussion piston is guided, a cylinder cover and a hammer base, in which the chisel or the insertion end is mounted on wear bushes.
  • the percussion piston is designed as a differential piston, ie it has two opposing annular drive surfaces of different sizes.
  • the lower drive surface over which the return stroke is triggered when pressurized is constantly charged with a predetermined operating pressure.
  • the upper drive surface over which the impact stroke is triggered by pressurizing is subjected to the operating pressure or relieved to the tank pressure depending on the position of a spool.
  • the impact stroke is possible because the upper annular drive surface is larger, so that when subjected to the operating pressure results in a direction of impact directed force.
  • the moving piston displaces the so-called stroke displaced by the small ring drive surface oil in the direction of a space above the larger upper annular surface, which is also pressurized with the oil coming from the pump.
  • the oil flows from the pump only in the direction of the smaller area drive surface, whereas the oil from the larger area drive surface via a throttle or return orifice, which ensures a smooth running of the hammer, is discharged.
  • the impact mechanisms mentioned here still have a gas reservoir, namely a space under gas pressure into which the upper end face of the piston protrudes.
  • the gas pressure in this space exerts on the piston an additional force acting in the direction of the impact stroke.
  • the piston part located at the other end of the piston, including the front face there, projects into a so-called striking space, which is connected to the atmosphere.
  • the already mentioned above spool which is preferably located in the lid, depending on the switching position, the area larger drive surface either with the flow, so that there is the operating pressure or relieved (the return stroke) this area through a line connection, the return to the tank.
  • the spool of the control valve may have a piston with two drive surfaces, wherein one of the surface or partial surfaces is constantly acted upon by a flow pressure and the other surface is selectively applied to the flow pressure or relieved; in the latter case, a connection to Tank open. Due to the different size of the drive surfaces of the spool can be moved to one of its end positions.
  • the piston passes over in the direction of the stroke stroke its predetermined (theoretical) Hubetzebene and penetrates after passing a certain distance with its lower drive surface or the lower piston collar in a designated hydraulic catch buffer, which slows down the piston before it can strike the lower part. This measure reduces the load on the components and prevents damage.
  • the theoretical impact level is meant the plane at which the lower face of the piston contacts the upper face of the bit when the bit is at the stop, i. H. the theoretical impact position, is present.
  • passing over the theoretical impact plane it is meant that the piston assumes a position at which the lower end face of the piston is below or (at the return stroke above) the theoretical impact plane.
  • Preventive of damage also acts by the control valve to block the pressure line or hold the controller in one of their end positions, as at too high a selected operating pressure too high piston acceleration and thus builds up too high impact energy.
  • the above-described embodiment has the following disadvantage: If the bit is not on the material to be destroyed or penetrates the chisel in a blow (too) into the material, so the piston moves in Schlaghubides its theoretical Auf Kunststoffebene by a certain amount, where he with its lower drive surface or the lower piston collar penetrates into the hydraulic catch buffer. In order to drive the piston out of the buffer in the return stroke direction, the hydraulic medium has to pass through a supply line into the space below the areal smaller drive surface. By driven over the theoretical impact level piston, the hydraulic fluid can flow only over a narrow gap between the lower piston collar and the cylinder bore.
  • This gap presents a relatively high resistance in terms of a throttle, whereby the pressure in the pressure line, which communicates with said annulus increases, and thereby reaches a lying above the allowable operating pressure level, which leads to the actuation of the Druckabschaltventils. This means that the hydraulic hammer is turned off accidentally when lifting the percussion piston.
  • the fluid-operated impact device is proposed according to claim 1, which is characterized in that a control surface of the control valve via a signal line is at least indirectly connected to the working cylinder and at least then to the return when the percussion piston passes over the theoretical impact level (TAE) in that, when the theoretical impact plane is passed over the control surface of the control valve, a pressure is applied which prevents the control valve from being switched over, the control valve or pressure shut-off valve remains deactivated at least until the percussion piston has been moved out of the hydraulic catch buffer.
  • TEE theoretical impact level
  • a pressure reduction in the signal line can be made by connecting the signal line to the return line, with the connection to the flow being throttled or disconnected at the same time.
  • the deactivation of the pressure shut-off valve should preferably occur when the theoretical impact level has been overrun by a specific amount in the direction of impact. This can be detected by a provided in a working cylinder at a suitable location bore whose closing or opening by the percussion piston triggers the appropriate control (pressure reduction in the signal line).
  • the reduction is canceled and reactivated the pressure shut-off valve to protect the impact device.
  • Signaling for the cancellation of the pressure reduction in the signal line for example, the extension of the piston collar from the hydraulic buffer or the crossing of the theoretical impact level by a certain amount against the direction of impact be.
  • the present invention also relates to such fluid-operated impact devices that are equipped with an automatic Hubumscnies that allows the percussion piston can perform strokes of different lengths and thus the impact energy per stroke is varied.
  • Langhub- or Kurzhubbohrept are not directly connected to the spool, but with the interposition of a holding valve, which connects the control line to the spool valve depending on the pressure level in the long stroke with the flow or return.
  • the pressure shut-off valve is located in the control line either between the holding valve and the spool or between the holding valve and the long-stroke.
  • a holding valve is preferably arranged that connects the spool side line section with the flow or the return depending on the pressure in the working cylinder inner space side line section ,
  • either the pressure shut-off valve between the holding valve and the spool is disposed or between the working cylinder interior and the holding valve.
  • the piston is a throttled connection between one with the.
  • Supply line connected line releases to a line connected to the return as soon as the percussion piston passes over its upper or lower reversal point (or the impact position) by a certain amount.
  • control valve has a control surface, which is connected to the switching in Abschalt ein so with a pressure level that an additional operating force is effective in the off position. This ensures that even after dropping the flow pressure or the signal pressure up to a certain Downshift pressure, which is below the set on the valve cut-off, the control valve is held in the off position.
  • a hydraulic excavator 1 is equipped with a supply unit 2, which consists essentially of a diesel engine, not shown, and a driven by this hydraulic pump and as for example from the DE 40 36 918 A1 known via a pressure line 3 and a non-pressurized return line 4 (see Fig.1b) is connected to a fluid-operated impact device 5, which is adjustably held on the boom 6 of the hydraulic excavator with two boom arms 6a, b.
  • a supply unit 2 which consists essentially of a diesel engine, not shown, and a driven by this hydraulic pump and as for example from the DE 40 36 918 A1 known via a pressure line 3 and a non-pressurized return line 4 (see Fig.1b) is connected to a fluid-operated impact device 5, which is adjustably held on the boom 6 of the hydraulic excavator with two boom arms 6a, b.
  • the impact device 5 has as a guide unit with respect to the Auslegearmes 6b hinged mounted support frame 7, in which a pressure medium operated hammer mechanism 8 according to one of the embodiments FIGS. 2 to 15 is supported. From the support frame 7 of the chisel 9 protrudes, acts on the impact mechanism. As Fig. 1b can also be seen schematically, the impact device 5 has a controller 10 and to adapt to the provided by the supply unit 2 available hydraulic input power additionally designed as a pressure monitor control valve 11. The control valve 11 may be part of the support frame 7 and the striking mechanism 8.
  • the Schlagtechnik 8 after Fig.2 has a working cylinder 12 in which a percussion piston 13 is reciprocable.
  • the percussion piston 13 has two piston collars 13a and 13b, which are separated by a circumferential groove 13c.
  • the respective outwardly directed piston surfaces A1 and A2 of the piston collar 13a and 13b define with the working cylinder 12 a rear and a front cylinder chamber portion 12a and 12b.
  • the piston area A1 is dimensioned larger than the piston area A2.
  • the percussion piston 13 goes to its lower end in an end piece 13 d, which is a tool in the form of the chisel 9 opposite, whose range of motion is limited upwards by the stop 14. In the illustrated embodiment, the state is shown in which the percussion piston 13 strikes the chisel 9 with its end 13d in the region of the theoretical impact plane TAE.
  • a control valve 15 is provided, the smaller slide surface S1 is constantly acted upon by a line 16 with the working pressure p, the pump 17 delivers. Via the line 3 is also the same working pressure p in the space 12b, so that the piston ring surface A2 is acted upon by this pressure.
  • the larger slide surface S2 of the spool 15 is connected via a control line 18 with the working cylinder interior in combination.
  • This line 18 opens into a bore marked LH in the working cylinder interior, which is located as shown above the collar 13b of the percussion piston 13.
  • a pressure shut-off valve 19 is included, the associated throttle line 20 in the return line 4, which leads to the tank 21, opens.
  • a throttle or orifice 22 is arranged, wherein in the line lying between the diaphragm 22 and the pressure shut-off valve still a signal line 23 opens, which is connected to a signal bore of the working cylinder.
  • the pressure shut-off valve 19 is an overload protection, which automatically stops the percussion mechanism, if the pressure exceeds a predetermined maximum value due to the input power.
  • the chisel 9 is not applied to the material to be destroyed or penetrates far into the material in a blow, can Operating conditions occur in which the piston can exceed its theoretical impact plane TAE by one measure in Schlaghubides; the lower piston collar 13b penetrates in this case in the lower hydraulic catch buffer.
  • the oil flowing through the conduit 3 or the bore 3a In order to move the piston out of the buffer in the return stroke direction, the oil flowing through the conduit 3 or the bore 3a must flow through an annular gap between the lower piston collar 13b and the cylinder bore into the hydraulic catch buffer to pressurize the lower piston drive surface A2.
  • the gap thus throttles the flow of oil, which causes the pressure in the pressure line to rise.
  • the control line of the Druckabschaltventils connected to the pressure line 3 this would lead to an unwanted shutdown of the hammer.
  • the piston does not substantially overtake the theoretical impact plane TAE, the bore connected to the signal bore 23 is constantly exposed to the pressure prevailing in the front cylinder section 12a, which is connected to the pressure line 3, via an axial groove in the piston collar 13b. If the percussion piston passes over the theoretical impact plane TAE by a certain amount, the piston collar 13b closes the bore connected to the signal line 23. Via the line 20 and the throttle 22, the signal line 23 is relieved to return.
  • the embodiment according to Fig. 3 essentially corresponds to the embodiment according to Fig. 2 with the proviso that the pressure shut-off valve is a 3/2 valve which prevents signal propagation by disconnecting the connection between the bore LH via line 18 and the spool 15, and in addition the line section 24 connects to the return line 4.
  • the throttle line 20 which contains the throttle 22, connected to the pressure line 3.
  • the signal line 23 terminates in a bore, which then, when the piston overruns the theoretical impact plane TAE in Schlaghubides by a certain amount of the collar 13b is exposed, so that a connection of the signal line is provided with the return.
  • the pressure shut-off valve 19 is deactivated until the piston overruns the bore HU during its return stroke with its piston collar 13b, so that the oil from the supply, which flows via the conduit 3 and conduit 20 through the throttle 22, gradually restores the operating pressure level. the deactivation of the pressure shut-off valve is thus canceled.
  • a relief valve 25 is provided, which is arranged in a connecting line 26 between the signal line 23 and the return line 4.
  • a throttle 27 is additionally arranged, wherein the control line 28 of the relief valve 25 bridges this throttle.
  • a pressure-holding valve 30 may be provided in the line 20, which alternatively produces a throttle connection of the signal line with the flow (line part 20a) or the return line (line part 20b) depending on the switching position (see Fig. 6 ).
  • the valve 30 is actuated by the pressure in the line 23 via the line part 31. If the piston 13 overruns the theoretical impact plane TAE by a certain amount in stroke stroke direction, the stroke reversal bore HU is released by the piston collar 13b and connected to the return line 4.
  • the pressure in the signal lines 23 and the control line 31 drops, as a result of which the pressure-maintaining valve 30 switches into the relief position due to a restoring force, in which the signal line is throttled and connected to the return line.
  • the reduced pressure in the signal line is maintained.
  • the throttle cross section, the cross section of the connection between signal line and flow and the switching pressure of the relief valve 30 are selected so that when the piston 13 has made a connection of the signal line with the flow during the return stroke, the pressure in the signal line reaches a level at the pressure relief valve switches back to the pressure position, d. H.
  • the pressure-holding valve 30 establishes a further throttled connection between the signal line and the supply line 3.
  • the supply pressure in the signal line is maintained even when the signal bore is closed by the piston.
  • the throttle cross-section, the cross section of the connection between the signal line and return and the switching pressure of the relief valve 30 are selected so that when the piston has made a connection of the signal line with the return line 4 at a dead stop, the pressure in the signal line reaches a level such that the relief valve switches back to the relief position.
  • the hammer has a stroke switch, with which the piston can move different strokes depending on the operating state.
  • the line 23 is used here with the Hubumscens hole HU as a signal line.
  • the Hubumscens-bore is disposed between the bore LH and KH, the HU-bore is released by the piston collar 13b during the stroke only and connected to a return line 4 when the theoretical impact level is crossed by a certain amount by the piston 13.
  • This measure ie the arrangement of the bore HU to the piston collar 13b) is chosen so that the piston collar 13b is not yet or just penetrates into the hydraulic buffer.
  • the Hubumscens bore free and connects them to the flow through the lower supply groove 32, as soon as the piston during the return stroke by a certain amount above the theoretical impact level TAE located.
  • the line with the Hubumscens hole HU and the piston collar 13b are designed so that the Hubumscens hole is connected via the piston only to the supply line 3 when a position above the Kurzhubbohrung KH is reached.
  • the Hubumscens valve 33 is connected via the pressure in the Hubumscniesstechnisch HU against a counter force and connects the Hubumscens-hole HU via a throttle 22 in the long-stroke position - as in Fig.
  • the long-stroke or short-stroke holes are not directly connected to the spool, but act on an additional holding valve 34, the control line to the control slide either with the flow 3 or the depending on the pressure in the LH bore Return 4 connects.
  • the pressure shut-off valve 19 is arranged in the LH line 29.
  • the pressure shut-off valve 19 may also be arranged between the node 35 and the holding valve 34, so that neither a short-stroke nor a long-stroke signal can act on the holding valve 34 when the pressure shut-off valve is switched.
  • the pressure shut-off valve 19 is disposed in the control line 18 between the holding valve 34 and the spool 15. Furthermore, the retaining hole in the short-stroke position is no longer connected to the output of the Hubumscarias valve 36, but via a further valve port 37 to the control line, ie the line between the holding valve 34 and the spool 15 is connected. In the short-stroke position, the Hubumscniess-hole HU is throttled connected to the control line which is connected to the control surface of the spool 15.
  • the throttled connection to the control line achieves that the low pressure level in the Hubumscniess-bore, which has led to the switching of the valve in the short-stroke position, is also maintained when the Hubumscniess bore is obscured by the piston collar 13b. Furthermore, it is achieved by the measure that the Hubumscniess valve 36 switches back to the long-stroke position when the spool 15 receives a pressure signal to switch to the stroke stroke.
  • the embodiment corresponds to Fig. 10 the embodiment according to Fig. 2 with the proviso that the pressure relief valve 39 is arranged between the flow line 3 and the return line 4.
  • the pressure limiting valve 39 limits the supply pressure.
  • the pressure limiting valve is connected to the pressure line 3. If the pressure in the flow exceeds the pressure set on the pressure relief valve, oil is led from the flow to the return.
  • the set pressure of the pressure limiting valve 39 should be above the switching pressure of the pressure shut-off valve 19.
  • the pressure relief valve can of course in a corresponding manner in the other embodiments after Fig. 1 to 9 be used in a corresponding arrangement.
  • the pressure relief valve is not controlled directly by the pressure in the supply line 3, but by the pressure in the signal line 23 of the Druckabschaltventils 19.
  • appropriate pressure setting of the valves namely a higher pressure set on the pressure relief valve switching pressure than the pressure shut-off valve is achieved that before the response of the pressure relief valve 39, the hammer is turned off. If the piston overruns the theoretical impact plane TAE by a certain amount in stroke stroke direction, then the pressure shut-off valve 19 and the pressure limiting valve are deactivated by relieving the signal line.
  • the pressure relief valve is driven by the pressure in the supply line 3 only when the pressure shut-off valve has switched. With this measure it is achieved that before the response of the pressure relief valve 39, the hammer is turned off.
  • the embodiment according to Fig. 13 corresponds to the embodiment according to Fig. 11 with the proviso that in the valve 40, the pressure limiting function has been integrated in the pressure shut-off valve.
  • the pressure line 3 With increasing pressure in the signal line, the pressure line 3 is initially blocked and optionally relieved to return if, in addition, a connection between the flow and the return is opened with increasing pressure.
  • the pressure limiting valve integrated in the valve 40 is effective only when the pressure shut-off valve of the valve 40 has turned off the hammer.
  • a check valve 41 in the form of a leak-free seat valve is used to separate the hammer from the pressure line 3 when the pressure exceeds a predetermined value in the signal line 23.
  • the signal line 23 is connected via a throttle 42 with the pressurized line, namely the flow 3 and is relieved to the return 4 when the percussion piston 13 in the direction of impact the theoretical impact plane TAE passes by a certain amount.
  • the valve 41 is provided with a holding function which separates the control surface of the valve from the signal line and with the pressure in the lead 3 connects. This measure prevents the valve from switching back when the supply and the pressure drop behind the valve.
  • a valve 43 is provided, which relieves the line behind the valve in addition to the return 4 as a leaking oiled slide valve in the switched state.
  • the shut-off valves after Fig. 14 and 15 can also after in one of the circuit arrangement Fig. 2 and 3 be controlled in the corresponding manner, the piston 13 in idle the connection of the signal line to the supply line 3 separates and the signal line is connected via a throttle not with the flow, but the return 4.
  • the shut-off valves after Fig. 14 and 15 can also for maintaining the pending in the signal line pressure at the piston closed Hubumscarias hole HU with auxiliary valves according to the embodiments according to Fig. 5 and 6 Furthermore, the signal line can be connected to the Hubumscniess hole HU, as shown in Fig. 7 to 9 is shown.
  • control valve 44 locks the control line and relieves it to the return 4, so that the controller switches to return stroke.
  • the control valve 44 has three control surfaces, wherein two control surfaces S 1 ' and S 2' and the provision (spring 45) of a third control surface S 3 'are opposite.
  • the sum of the areas of the two rectified control surfaces S 1 ' and S 2' corresponds to the area of the third control surface S 3 ' .
  • the two larger, opposing control surfaces S 2 ' and S 3 - are connected to each other via a throttle 46, wherein the larger control surface S 3' is connected to the signal line.
  • the smaller control surface S 1 ' is depressurized, z. B. by a connection with the return.
  • the control valve 44 has a further connection 48, with which the middle control surface S 2 ' can be connected in shutdown position with the return.
  • the control surfaces cause a provision by spring 45 opposing force, with only one surface is effective, which corresponds to the control surface S 1 ' .
  • the middle surface S 2 ' via the connection 48 to the return 4 is connected. Oil flowing from the signal line and via the throttle 46 to the control surface S 2 ' is discharged via the port 48 to the tank 21.
  • the two rectified surfaces S 1 ' and S 2' are relieved of pressure and the provision of the return force is generated by the large control surface S 3 ' .

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung, insbesondere einen Hydraulikhammer, bestehend aus einem druckmittelbetriebenen Schlagwerk mit einem unter Einwirkung einer Steuerung hin- und herbewegbaren Schlagkolben und einer Führungseinheit, an der das Schlagwerk abgestützt ist. Die Schlagvorrichtung besitzt ferner ein als Druckabschaltventil (DAV) oder als Absperrventil ausgebildetes Kontrollventil, welches das Schlagwerk, falls der sich aufgrund der Eingangsleistung einstellende Arbeitsdruck einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet, selbsttätig dadurch stillsetzt, dass entweder die Druckleitung blockiert oder die Steuerung in einer ihrer Endstellungen, nämlich der Arbeitshubstellung oder der Rückhubstellung, festgehalten wird. Schließlich besitzt das Schlagwerk einen hydraulischen Fangpuffer zur Abbremsung des Schlagkolbens beim Überfahren einer vorgebbaren Aufschlagebene.
  • Die eingangs genannte Vorrichtung ist aus der EP 0 934 804 A2 bekannt. Druckmittelbetriebene Schlagvorrichtungen, die insbesondere zum Zerkleinern von Gestein, Beton oder sonstigen Baustoffen dienen, werden in den meisten Fällen als Zusatz- oder Anbaugeräte für Baumaschinen wie beispielsweise Bagger, Lader oder sonstige Trägereinheiten eingesetzt. Der Anschluss einer Schlagvorrichtung an einen Ausleger eines Hydraulikbaggers und die Versorgung der Schlagvorrichtung über eine Druckleitung sowie eine Rücklaufleitung wird bereits in der DE 40 36 918 A1 beschrieben. Die das Schlagwerk abstützende Führungseinheit kann als Gehäuse (Hammerkasten) oder auch als Tragrahmen ausgebildet sein. Das Schlagwerk besteht aus einem Zylinder, in dem ein Schlagkolben geführt ist, einem Zylinderdeckel und einem Hammerunterteil, in dem der Meißel bzw. das Einsteckende über Verschleißbuchsen gelagert ist.
  • Der Schlagkolben ist als Differentialkolben ausgeführt, d. h. er besitzt zwei entgegen gerichtete ringförmige Antriebsflächen mit unterschiedlicher Größe. Die untere Antriebsfläche, über die bei Druckbeaufschlagung der Rückhub ausgelöst wird, ist ständig mit einem vorgegebenen Betriebsdruck beaufschlagt. Die obere Antriebsfläche, über die mittels Druckbeaufschlagung der Schlaghub ausgelöst wird, wird abhängig von der Stellung eines Steuerschiebers mit dem Betriebsdruck beaufschlagt oder zum Tankdruck entlastet. Der Schlaghub ist möglich, da die obere ringförmige Antriebsfläche größer ist, so dass sich bei einer Beaufschlagung mit dem Betriebsdruck eine in Schlagrichtung gerichtete resultierende Kraft ergibt. Der sich bewegende Kolben verdrängt beim sogenannten Schlaghub das von der kleinen Ringantriebsfläche verdrängte Öl in Richtung eines Raumes oberhalb der größeren oberen Ringfläche, die auch mit dem von der Pumpe kommenden Öl druckbeaufschlagt wird. Beim Rückhub fließt das Öl von der Pumpe ausschließlich in Richtung der flächenkleineren Antriebsfläche, wohingegen das Öl von der flächengrößeren Antriebsfläche über eine Drossel bzw. Rücklaufblende, die für einen ruhigen Lauf des Hammers sorgt, abgeführt wird.
  • Insbesondere besitzen die hier angesprochenen Schlagwerke noch einen Gasspeicher, nämlich einen unter Gasdruck stehenden Raum, in den die obere Stirnfläche des Kolbens hineinragt. Der Gasdruck in diesem Raum übt auf den Kolben eine in Richtung des Schlaghubes wirkende zusätzliche Kraft aus. Der am anderen Kolbenende liegende Kolbenteil einschließlich der dortigen Stirn- bzw. Schlagfläche ragt in einen sogenannten Schlagraum herein, der mit der Atmosphäre verbunden ist.
  • Der bereits eingangs erwähnte Steuerschieber, der sich vorzugsweise im Deckel befindet, verbindet je nach Schaltstellung die flächenmäßig größere Antriebsfläche entweder mit dem Vorlauf, so dass dort der Betriebsdruck anliegt oder entlastet (beim Rückhub) diese Fläche durch eine Leitungsverbindung, dem Rücklauf, zum Tank.
  • Auch der Steuerschieber des Steuerventils kann einen Kolben mit zwei Antriebsflächen besitzen, wobei eine der Fläche bzw. Teilflächen konstant mit einem Vorlaufdruck beaufschlagt ist und die andere Fläche wahlweise mit dem Vorlaufdruck beaufschlagt oder entlastet wird; im letzt genannten Fall wird eine Verbindung zum Tank geöffnet. Durch die unterschiedliche Größe der Antriebsflächen kann der Steuerschieber in eine seiner Endlagen verschoben werden.
  • Das in der EP 0 934 804 A2 beschriebene Druckabschaltventil oder Druckbegrenzungsventil steht mit der mit dem Arbeitsdruck beaufschlagten Druckleitung in Verbindung und setzt dann, falls der sich aufgrund der Eingangsleistung einstellende Arbeitsdruck einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, das Schlagwerk selbsttätig dadurch still, dass entweder die Druckleitung blockiert oder die Steuerung in einer ihrer Endstellungen, nämlich der Arbeitshubstellung oder der Rückhubstellung, festgehalten wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Schlagwerk keiner unzulässig hohen Belastung ausgesetzt wird.
  • Liegt der Meißel nicht am zu zerstörenden Material an, oder dringt der Meißel bei einem Schlag weit in das Material ein, so überfährt der Kolben in Richtung des Schlaghubes seine vorgegebene (theoretische) Hubaufschlagebene und dringt nach Durchlaufen einer bestimmten Wegstrecke mit seiner unteren Antriebsfläche bzw. dem unteren Kolbenbund in einen vorgesehenen hydraulischen Fangpuffer ein, der den Kolben abbremst, bevor er an das Unterteil anschlagen kann. Mit dieser Maßnahme wird die Belastung der Bauteile reduziert und eine Beschädigung vermieden.
  • Unter der theoretischen Aufschlagebene wird die Ebene verstanden, bei der die untere Stirnfläche des Kolbens die obere Stirnfläche des Meißels berührt, wenn der Meißel am Anschlag, d. h. der theoretischen Aufschlagposition, anliegt. Unter einem Überfahren der theoretischen Aufschlagebene ist gemeint, dass der Kolben eine Position einnimmt, bei der sich die untere Stirnfläche des Kolbens unterhalb bzw. (beim Rückhub oberhalb) der theoretischen Aufschlagebene befindet.
  • Vorbeugend gegen Beschädigungen wirkt auch die Maßnahme durch das Kontrollventil die Druckleitung zu blockieren oder die Steuerung in einer ihrer Endstellungen festzuhalten, da sich bei einem zu hoch gewählten Betriebsdruck eine zu hohe Kolbenbeschleunigung und somit eine zu hohe Schlagenergie aufbaut.
  • Die vorbeschriebene Ausführungsform hat jedoch folgenden Nachteil: Liegt der Meißel nicht an dem zu zerstörenden Material an oder dringt der Meißel bei einem Schlag (zu) weit in das Material ein, so überfährt der Kolben in Schlaghubrichtung seine theoretische Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß, wobei er mit seiner unteren Antriebsfläche bzw. dem unteren Kolbenbund in den hydraulischen Fangpuffer eindringt. Um den Kolben in Rückhubrichtung aus dem Puffer heraus zu fahren, muss das Hydraulikmittel über eine Versorgungsleitung in den Raum unterhalb der flächenkleineren Antriebsfläche gelangen. Durch den über die theoretische Aufschlagebene gefahrenen Kolben kann das Hydraulikmittel nur über einen schmalen Spalt zwischen dem unteren Kolbenbund und der Zylinderbohrung fließen. Dieser Spalt stellt einen relativ hohen Widerstand im Sinne einer Drossel dar, wodurch der Druck in der Druckleitung, die mit dem genannten Ringraum in Verbindung steht, ansteigt und hierbei ein über den zulässigen Betriebsdruck liegendes Niveau erreicht, das zur Betätigung des Druckabschaltventils führt. Dies bedeutet, dass der Hydraulikhammer bei einem Anheben des Schlagkolben ungewollt abgeschaltet wird.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird die druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Steuerfläche des Kontrollventils über eine Signalleitung zumindest mittelbar mit dem Arbeitszylinder und zumindest dann mit dem Rücklauf verbunden ist, wenn der Schlagkolben die theoretische Aufschlagebene (TAE) überfährt, so dass beim Überfahren der theoretischen Aufschlagebene an der Steuerfläche des Kontrollventils ein Druck anliegt, der ein Umschalten des Kontrollventils verhindert, das Kontrollventil bzw. Druckabschaltventil zumindest so lange deaktiviert bleibt, bis der Schlagkolben aus dem hydraulischen Fangpuffer bewegt worden ist. Durch die Maßnahme, dass der in der Signalleitung des Kontrollventils anstehende Druck auf ein Niveau unterhalb des am Kontrollventil eingestellten Abschaltdruckes reduziert wird, kommt es nicht zu der unerwünschten Abschaltung, so dass der Kolben während des ersten Rückhubes nach dem Eindringen in den Puffer sicher herausgefahren werden kann. Die Deaktivierung soll jedoch nur in Grenzsituationen greifen, also beispielsweise dann nicht, wenn der Hammer auf hartem Material arbeitet und der Schlagkolben seine theoretische Aufschlagebene in Schlagrichtung nicht wesentlich überfährt. In diesen Fällen ist es zum Schutz des Hammers vor einer Überbelastung sogar notwendig, dass das Druckabschaltventil aktiv bleibt.
  • Für die Druckreduzierung bieten sich mehrere Lösungen an, die auch Gegenstand der Unteransprüche sind und anhand der Ausführungsbeispiele im Einzelnen erörtert werden.
  • So kann eine Druckreduzierung in der Signalleitung erfolgen, indem eine Verbindung der Signalleitung mit dem Rücklauf hergestellt wird, wobei die Verbindung zum Vorlauf gleichzeitig gedrosselt ist oder getrennt wird.
  • Die Deaktivierung des Druckabschaltventils soll bevorzugt dann eintreten, wenn die theoretische Aufschlagebene um ein konkretes Maß in Schlagrichtung überfahren worden ist. Dies kann durch eine in einem Arbeitszylinder an geeigneter Stelle vorgesehene Bohrung detektiert werden, deren Schließen oder Öffnen durch den Schlagkolben die entsprechende Regelung (Druckreduzierung in der Signalleitung) auslöst.
  • Erst wenn sich der Betriebszustand so weit geändert hat, dass davon ausgegangen werden kann, dass sich der Druck bei korrekter Eingangsmenge auf ein normales Niveau abgesenkt hat und in der Signalleitung nur noch Werte erreicht, die nicht zum Schalten des Druckabschaltventils führen, wird die Reduzierung aufgehoben und das Druckabschaltventil zum Schutze der Schlagvorrichtung wieder aktiviert. Signalgebend für die Aufhebung der Druckreduzierung in der Signalleitung kann beispielsweise das Ausfahren des Kolbenbundes aus dem hydraulischen Puffer bzw. das Überfahren der theoretischen Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß entgegen der Schlagrichtung sein. Die vorliegende Erfindung betrifft auch solche druckmittelbetriebene Schlagvorrichtungen, die mit einer automatischen Hubumschaltung ausgestattet sind, die es ermöglicht, dass der Schlagkolben unterschiedlich lange Hübe ausführen kann und somit die Schlagenergie pro Schlag variiert wird. Neben der als Steuerleitung wirkenden oberen Querbohrung, die bei Schlagvorrichtungen mit einer Hubumschaltung Langhubbohrung genannt wird, existiert eine zweite untere Querbohrung, nämlich die Kurzhubbohrung. Liegt der Meißel nicht am zu zerstörenden Material an oder dringt der Meißel bei einem Schlag weit in das Material ein, so überfährt der Kolben in Schlaghubrichtung seine theoretische Aufschlagebene und stellt nach einem bestimmten Weg über eine vorgesehene Kolbeneindrehung eine Verbindung mit einer Querbohrung, der Hubumschaltungs-Bohrung her. Durch die Druckentlastung dieser Hubumschaltungs-Bohrung wird über ein Hubumschaltungs-Ventil eine Verbindung zwischen der Langhubbohrung und der Kurzhubbohrung hergestellt, so dass die Kurzhubbohrung nun auch aktiv ist. Beim Rückhub wird der Steuerschieber somit bereits dann in Schlaghubstellung geschaltet, wenn der Kolbenbund die untere Kurzhubbohrung freigibt und mit dem auf der unteren Kolbenantriebsfläche wirkenden Betriebsdruck verbindet. Erfindungsgemäß ist die Ansteuerleitung des Druckabschaltventils nicht mehr direkt mit der Vorlaufleitung verbunden, sondern an die Hubumschaltungs-Leitung angeschlossen. Sobald der Kolben in Schlaghubrichtung die theoretische Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß überfährt und in den hydraulischen Fangpuffer eindringt, wird die mit der Hubumschaltungs-Bohrung verbundene Leitung und somit die Signalleitung des Druckabschaltventils über die vorhandene Kolbeneindrehung gegen den Rücklauf entlastet. Hierdurch wird das Druckabschaltventil deaktiviert.
  • Verdeckt der untere Kolbenbund beim Rückhub die Hubumschaltungs-Bohrung und trennt hiermit die Verbindung zum Rücklauf so ist nach einer Ausführungsform der Erfindung die Hubumschaltungs-Leitung über eine Haltebohrung in dem Hubumschaltungs-Ventil mit der Steuerleitung verbunden, die in Rückhubstellung des Steuerschiebers mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht.
  • Wird nach der Deaktivierung des Abschaltventils die Steuerung auf den Schlaghub geschaltet, so wird der in der Steuerleitung anstehende Betriebsdruck über die Haltebohrung des Hubumschaltungs-Ventils in die Hubumschaltungs-Bohrung geleitet, wonach das Hubumschaltungs-Ventil in die Langhubstellung umschaltet, in der die Haltebohrung die Hubumschaltungs-Leitung mit der Druckleitung verbindet. Durch die Bohrung in dem Hubumschaltungs-Ventil wird erreicht, dass auch bei vom Kolben verschlossener Hubumschaltungs-Bohrung ein bestimmtes Druckniveau in der Hubumschaltungs-Bohrung gehalten wird und weiterhin die Rückstellung des Halteventils aus der Kurzhubposition in die Langhubposition erfolgt.
  • Erreicht der Kolben im Rückhub eine bestimmte Position oberhalb des oberen Kurzhubumkehrpunktes, so gibt der Kolben die Hubumschaltungs-Bohrung frei und stellt eine Verbindung der Bohrung mit der unteren Versorgungsnut her, die mit dem Vorlauf verbunden ist.
  • Bei größeren Hämmern sind die Langhub- bzw. Kurzhubbohrungen nicht unmittelbar mit dem Steuerschieber verbunden, sondern unter Zwischenschaltung eines Halteventils, welches die Steuerleitung zum Steuerschieber abhängig vom Druckniveau in der Langhubbohrung mit dem Vorlauf oder Rücklauf verbindet. Das Druckabschaltventil befindet sich in der Steuerleitung entweder zwischen dem Halteventil und dem Steuerschieber oder zwischen dem Halteventil und der Langhubbohrung.
  • In der Steuerleitung zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum und dem Steuerschieber, in der das von der Kolbenposition abhängige Signal zum Umsteuern des Steuerschiebers anliegt, wird vorzugsweise ein Halteventil angeordnet, dass in Abhängigkeit von dem Druck in dem arbeitszylinderinnenraumseitigen Leitungsabschnitt den steuerschieberseitigen Leitungsabschnitt mit dem Vorlauf oder dem Rücklauf verbindet. Hierbei wird entweder das Druckabschaltventil zwischen dem Halteventil und dem Steuerschieber angeordnet oder zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum und dem Halteventil.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben eine gedrosselte Verbindung zwischen einer mit der. Vorlaufleitung angeschlossenen Leitung zu einer mit dem Rücklauf angeschlossenen Leitung freigibt, sobald der Schlagkolben seinen oberen oder unteren Umkehrpunkt (bzw. die Aufschlagposition) um ein bestimmtes Maß überfährt.
  • Vorzugsweise besitzt das Kontrollventil eine Steuerfläche, die nach dem Schalten in Abschaltstellung so mit einem Druckniveau verbunden wird, dass eine zusätzliche Betätigungskraft in Abschaltstellung wirksam ist. Dadurch wird erreicht, dass auch nach Absinken des Vorlaufdrucks bzw. des Signaldrucks bis zu einem bestimmten Rückschaltdruck, der unterhalb des am Ventil eingestellten Abschaltdruckes liegt, das Kontrollventil in der Abschaltstellung gehalten wird.
  • Weitere Ausführungsvarianten sowie Vorteile werden in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig.1a
    schematisiert ein als Hydraulikbagger ausgebildetes Trägergerät, an dem eine druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung anstellbar angebracht ist,
    Fig. 1b
    als Schemabild die in Fig. 1 dargestellte Schlagvorrichtung nebst Steuerung und zusätzlichem Kontrollventils,
    Fig.2-16
    jeweils Schaltschemata des druckmittelbetriebenen Schlagwerkes.
  • Der in Fig. 1 a dargestellt Hydraulikbagger 1 ist mit einer Versorgungseinheit 2 ausgestattet, die im wesentlichen aus einem nicht dargestellten Dieselmotor und einer von diesem angetriebenen Hydraulikpumpe besteht und die wie beispielsweise aus der DE 40 36 918 A1 bekannt über eine Druckleitung 3 und eine drucklose Rücklaufleitung 4 (siehe Fig.1 b) an eine druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung 5 angeschlossen ist, die anstellbar an dem Ausleger 6 des Hydraulikbaggers mit zwei Auslegerarmen 6a, b gehalten ist.
  • Die Schlagvorrichtung 5 weist als Führungseinheit einen bezüglich des Auslegearmes 6b gelenkig angebrachten Tragrahmen 7 auf, in dem ein druckmittelbetriebenes Schlagwerk 8 gemäß einer der Ausführungsformen nach Fig. 2 bis Fig. 15 abgestützt ist. Aus dem Tragrahmen 7 ragt der Meißel 9 heraus, auf den das Schlagwerk einwirkt. Wie Fig. 1b weiterhin schematisch zu entnehmen ist, besitzt die Schlagvorrichtung 5 eine Steuerung 10 und zur Anpassung an die von der Versorgungseinheit 2 zur Verfügung gestellte hydraulische Eingangsleistung zusätzlich einen als Druckwächter ausgebildetes Kontrollventil 11. Das Kontrollventil 11 kann Bestandteil des Tragrahmens 7 bzw. des Schlagwerkes 8 sein. Das Schlagwerk 8 nach Fig.2 besitzt einen Arbeitszylinder 12, in dem ein Schlagkolben 13 hin- und herbewegbar ist. Der Schlagkolben 13 besitzt zwei Kolbenbunde 13a und 13b, die durch eine Umfangsnut 13c getrennt sind. Die jeweils nach außen gerichteten Kolbenflächen A1 und A2 des Kolbenbundes 13a und 13b begrenzen mit dem Arbeitszylinder 12 einen hinteren und einen vorderen Zylinderraumabschnitt 12a und 12b. Die Kolbenfläche A1 ist größer bemessen als die Kolbenfläche A2. Der Schlagkolben 13 geht zu seinem unteren Ende in ein Endstück 13d über, dem ein Werkzeug in Gestalt des Meißels 9 gegenüber liegt, dessen Bewegungsspielraum nach oben durch den-Anschlag 14 begrenzt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zustand dargestellt, in dem der Schlagkolben 13 mit seinem Ende 13d im Bereich der theoretischen Aufschlagebene TAE auf den Meißel 9 trifft.
  • Zur Steuerung für die Umschaltung der Bewegung des Schlagkolbens 13 ist ein Steuerventil 15 vorgesehen, dessen kleinere Schieberfläche S1 über eine Leitung 16 ständig mit dem Arbeitsdruck p beaufschlagt ist, den die Pumpe 17 liefert. Über die Leitung 3 liegt auch derselbe Arbeitsdruck p in dem Raum 12b an, so dass die Kolbenringfläche A2 mit diesem Druck beaufschlagt wird.
  • Die größere Schieberfläche S2 des Steuerschiebers 15 steht über eine Steuerleitung 18 mit dem Arbeitszylinderinnenraum in Verbindung. Diese Leitung 18 mündet in einer mit LH gekennzeichneten Bohrung im Arbeitszylinderinnenraum, die entsprechend der Darstellung oberhalb des Bundes 13b des Schlagkolbens 13 liegt. In dieser Steuerleitung 18 ist ein Druckabschaltventil 19 enthalten, dessen zugehörige Drosselleitung 20 in die Rücklaufleitung 4, die zum Tank 21 führt, mündet. In dieser Drosselleitung 20 ist eine Drossel oder Blende 22 angeordnet, wobei in die zwischen der Blende 22 und dem Druckabschaltventil liegenden Leitung noch eine Signalleitung 23 mündet, die mit einer Signalbohrung des Arbeitszylinders verbunden ist.
  • Das Druckabschaltventil 19 stellt eine Überlastsicherung dar, die das Schlagwerk selbständig stillsetzt, falls der Druck aufgrund der Eingangsleistung einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet. Sofern jedoch der Meißel 9 nicht an dem zu zerstörenden Material anliegt oder bei einem Schlag weit in das Material eindringt, können Betriebszustände auftreten, bei denen der Kolben in Schlaghubrichtung seine theoretische Aufschlagebene TAE um ein Maß überschreiten kann; der untere Kolbenbund 13b dringt in diesem Fall in den unteren hydraulischen Fangpuffer ein. Um den Kolben in die Rückhubrichtung aus dem Puffer herauszufahren, muss das über die Leitung 3 bzw. die Bohrung 3a fließende Öl durch einen Ringspalt zwischen dem unteren Kolbenbund 13b und der Zylinderbohrung in den hydraulischen Fangpuffer fließen, um die untere Kolbenantriebsfläche A2 zu beaufschlagen. Der Spalt drosselt somit den Ölfluss, was dazu führt, dass der Druck in der Druckleitung ansteigt. Wäre wie nach der Ausführungsform gemäß EP 0 934 804 A2 die Steuerleitung des Druckabschaltventils mit der Druckleitung 3 verbunden, so würde dies zu einem unerwünschten Abschalten des Hammers führen. Überfährt der Kolben die theoretische Aufschlagebene TAE nicht wesentlich, so ist die mit der Signalbohrung 23 verbundene Bohrung über eine axiale Nut im Kolbenbund 13b ständig mit dem Druck beaufschlagt, der in dem vorderen Zylinderabschnitt 12a ansteht, der mit der Druckleitung 3 verbunden ist. Überfährt der Schlagkolben die theoretische Aufschlagebene TAE um ein gewisses Maß, so verschließt der Kolbenbund 13b die mit der Signalleitung 23 verbundene Bohrung. Über die Leitung 20 und die Drossel 22 wird die Signalleitung 23 zum Rücklauf entlastet. Dadurch wird ein Schalten des Ventils 19 verhindert, selbst wenn der Druck in der Druckleitung 3 auf ein Niveau steigen kann, das über dem Abschaltdruck des Ventils 19 liegt. Dies verhindert die Drosselleitung 20 mit einer Drossel 22, die beim Herausfahren des Schlagkolbens aus dem hydraulischen Fangpuffer einen Druckanstieg in der Signalleitung 23 und damit ein Schalten des Druckabschaltventils verhindert. Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 2 mit der Maßgabe, dass das Druckabschaltventil ein 3/2-Ventil ist, durch das die Signalweiterleitung verhindert wird, indem die Verbindung zwischen der Bohrung LH über Leitung 18 und dem Steuerschieber 15 getrennt wird und zusätzlich der Leitungsabschnitt 24 eine Verbindung zum Rücklauf 4 schafft.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, welche der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht, ist die Drosselleitung 20, welche die Drossel 22 enthält, mit der Druckleitung 3 verbunden. Allerdings mündet die Signalleitung 23 in einer Bohrung, die dann, wenn der Kolben die theoretische Aufschlagebene TAE in Schlaghubrichtung um ein bestimmtes Maß überfährt, vom Bund 13b freigelegt wird, so dass eine Verbindung der Signalleitung mit dem Rücklauf geschaffen wird. Durch die insofern erzielte Druckreduzierung wird das Druckabschaltventil 19 deaktiviert, bis der Kolben beim Rückhub mit seinem Kolbenbund 13b die Bohrung HU überfährt, so dass das über die Leitung 3 und Leitung 20 durch die Drossel 22 fließende Öl aus dem Vorlauf allmählich wieder den Betriebsdruckpegel schafft; die Deaktivierung des Druckabschaltventils ist somit aufgehoben.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist zusätzlich zu der Ausführungsform nach Fig. 4 ein Entlastungsventil 25 vorgesehen, das in einer Verbindungsleitung 26 zwischen der Signalleitung 23 und der Rücklaufleitung 4 angeordnet ist. In dieser Verbindungsleitung ist zusätzlich eine Drossel 27 angeordnet, wobei die Steuerleitung 28 des Entlastungsventils 25 diese Drossel überbrückt. Die Druckreduzierung in der Signalleitung 23 erfolgt, wenn der Kolben im Schlaghub die Freigabeposition überfährt, womit die Verbindung der mit der Signalleitung 23 verbundenen Bohrung zum Rücklauf 4 freigegeben und Öl aus der Signalleitung 23 abgeführt wird. Bei einem nachfolgenden Rückhub wird selbst bei der vom Kolben verschlossenen Bohrung der reduzierte Druck in der Signalleitung 23 über das in Durchgangsstellung geschaltete Entlastungsventil 25 aufrechterhalten. Die Drosselquerschnitte, der Querschnitt der Verbindung zwischen der Signalleitung und dem Vorlauf und der Schaltdruck des Entlastungsventils 25 sind so gewählt, dass der Druck in der Signalleitung erst dann ein Niveau erreicht, bei dem das Entlastungsventil in die Sperrschaltung geschaltet wird, wenn der Kolben beim Rückhub eine Verbindung mit dem Vorlauf hergestellt hat. Alternativ kann ausgehend von der Ausführungsform nach Fig. 4 zusätzlich ein Druckhalteventil 30 in der Leitung 20 vorgesehen sein, das alternativ in Abhängigkeit von der Schaltstellung eine Drosselverbindung der Signalleitung mit dem Vorlauf (Leitungsteil 20a) oder dem Rücklauf (Leitungsteil 20b) herstellt (siehe Fig. 6). Angesteuert wird das Ventil 30 von dem Druck in der Leitung 23 über den Leitungsteil 31. Überfährt der Kolben 13 in Schlaghubrichtung die theoretische Aufschlagebene TAE um ein bestimmtes Maß, so wird die Hubumschaltungs-Bohrung HU vom Kolbenbund 13b freigegeben und mit dem Rücklauf 4 verbunden.
  • Der Druck in den Signalleitungen 23 und der Steuerleitung 31 fällt hierdurch ab, wodurch das Druckhalteventil 30 aufgrund einer Rückstellkraft in die Entlastungsstellung schaltet, bei der die Signalleitung gedrosselt mit dem Rücklauf verbunden wird. Beim nachfolgenden Rückhub des Kolbens 13 wird selbst bei einer Stellung, bei der die Bohrung HU verschlossen ist, der reduzierte Druck in der Signalleitung aufrechterhalten. Der Drosselquerschnitt, der Querschnitt der Verbindung zwischen Signalleitung und Vorlauf sowie der Schaltdruck des Entlastungsventils 30 sind so gewählt, dass dann, wenn der Kolben 13 beim Rückhub eine Verbindung der Signalleitung mit dem Vorlauf hergestellt hat, der Druck in der Signalleitung ein Niveau erreicht, bei dem das Entlastungsventil zurück in die Druckstellung schaltet, d. h. das Druckhalteventil 30 stellt eine weitere gedrosselte Verbindung zwischen der Signalleitung und dem Vorlauf 3 her. Bei dem nachfolgenden Schlaghub wird selbst bei vom Kolben verschlossener Signalbohrung der Vorlaufdruck in der Signalleitung aufrechterhalten. Der Drosselquerschnitt, der Querschnitt der Verbindung zwischen Signalleitung und Rücklauf und der Schaltdruck des Entlastungsventils 30 sind so gewählt, dass wenn der Kolben bei einem Leerschlag eine Verbindung der Signalleitung mit dem Rücklauf 4 hergestellt hat, der Druck in der Signalleitung ein Niveau erreicht, so dass das Entlastungsventil zurück in die Entlastungsstellung schaltet.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besitzt der Hammer zusätzlich eine Hubumschaltung, mit der der Kolben je nach Betriebszustand unterschiedliche Hübe fahren kann. Ebenso wie in den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird hier die Leitung 23 mit der Hubumschaltungs-Bohrung HU als Signalleitung verwendet. Die Hubumschaltungs-Bohrung ist zwischen der Bohrung LH und KH angeordnet, wobei die HU-Bohrung durch den Kolbenbund 13b beim Schlaghub nur dann freigegeben und mit einer Rücklaufleitung 4 verbunden wird, wenn die theoretische Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß durch den Kolben 13 überfahren wird. Dieses Maß (d. h. die Anordnung der Bohrung HU zum Kolbenbund 13b) ist so gewählt, dass der Kolbenbund 13b noch nicht bzw. gerade in den hydraulischen Puffer eindringt. Beim Rückhub gibt der Kolbenbund 13b die Hubumschaltungs-Bohrung frei und verbindet sie mit dem Vorlauf über die untere Versorgungsnut 32, sobald sich der Kolben beim Rückhub um ein bestimmtes Maß oberhalb der theoretischen Aufschlagebene TAE befindet. Die Leitung mit der Hubumschaltungs-Bohrung HU sowie der Kolbenbund 13b sind so ausgelegt, dass die Hubumschaltungs-Bohrung über den Kolben erst mit dem Vorlauf 3 verbunden wird, wenn eine Position oberhalb der Kurzhubbohrung KH erreicht wird. Das Hubumschaltungs-Ventil 33 wird über den Druck in der Hubumschaltungs-Leitung HU gegen eine Gegenkraft geschaltet und verbindet die Hubumschaltungs-Bohrung HU über eine Drossel 22 in der Langhubposition - wie in Fig. 7 dargestelit - mit dem Vorlauf 3 und in der Kurzhubposition mit der Leitung, in der das Signal zum Umsteuern des Steuerschiebers 15 ansteht. Durch die gedrosselte Verbindung zum Vorlauf 3 wird erreicht, dass der Druck in der Hubumschaltungs-Bohrung, der zum Schalten des Ventils in der Langhubposition geführt hat, auch aufrechterhalten wird, wenn die Hubumschaltungs-Bohrung vom Kolben verdeckt ist. In der Kurzhubposition wird durch die gedrosselte Verbindung der Hubumschaltungs-Bohrung HU mit der Steuerleitung LH erreicht, dass das niedrige Druckniveau in der Hubumschaltungsbohrung HU, das zum Schalten des Ventils 33 in die Kurzhubposition geführt hat, aufrechterhalten wird, auch wenn die Hubumschaltungs-Bohrung vom Kolben verdeckt ist. Weiterhin wird durch die Haltebohrung erreicht, dass das Hubumschaltungs-Ventil 33 zurück in die Langhubposition schaltet, wenn in der Steuerleitung ein Drucksignal zum Umschalten des Steuerschiebers 15 im Schlaghub ansteht.
  • In der Ausführungsform nach Fig. 8 sind im Unterschied zu der vorbeschriebenen Ausführungsform die Langhub- bzw. Kurzhub-Bohrungen nicht direkt mit dem Steuerschieber verbunden, sondern wirken auf ein zusätzliches Halteventil 34, das abhängig vom Druck in der LH-Bohrung die Steuerleitung zum Steuerschieber entweder mit dem Vorlauf 3 oder dem Rücklauf 4 verbindet. Das Druckabschaltventil 19 ist in der LH-Leitung 29 angeordnet. Alternativ kann das Druckabschaltventil 19 auch zwischen dem Knotenpunkt 35 und dem Halteventil 34 angeordnet sein, so dass bei geschaltetem Druckabschaltventil weder ein Kurzhub- noch ein Langhub-Signal auf das Halteventil 34 wirken können.
  • Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform ist das Druckabschaltventil 19 in der Steuerleitung 18 zwischen dem Halteventil 34 und dem Steuerschieber 15 angeordnet. Weiterhin ist die Haltebohrung in der Kurzhubposition nicht mehr an den Ausgang des Hubumschaltungs-Ventils 36, sondern über einen weiteren Ventilanschluss 37 an die Steuerleitung, d. h. die Leitung zwischen dem Halteventil 34 und dem Steuerschieber 15 angeschlossen. In der Kurzhubposition wird die Hubumschaltungs-Bohrung HU gedrosselt mit der Steuerleitung verbunden, die mit der Steuerfläche des Steuerschiebers 15 verbunden ist. Durch die gedrosselte Verbindung zur Steuerleitung wird erreicht, dass das niedrige Druckniveau in der Hubumschaltungs-Bohrung, das zum Schalten des Ventils in die Kurzhubposition geführt hat, auch aufrechterhalten wird, wenn die Hubumschaltungs-Bohrung vom Kolbenbund 13b verdeckt ist. Weiterhin wird durch die Maßnahme erreicht, dass das Hubumschaltungs-Ventil 36 zurück in die Langhubposition schaltet, wenn der Steuerschieber 15 ein Drucksignal zum Umschalten in den Schlaghub bekommt.
  • Die in Fig. 10 bis 15 dargestellten Ausführungsformen haben gemeinsam, dass bei Drucküberschreitung der Hammer über ein Ventil 19 stillgesetzt wird und weiterhin ein zweites Druckbegrenzungsventil 39 den Druck in der Hammervorlaufleitung 3 begrenzt.
  • So entspricht die Ausführungsform nach Fig. 10 der Ausführungsform nach Fig. 2 mit der Maßgabe, dass das Druckbegrenzungsventil 39 zwischen der Vorlaufleitung 3 und der Rücklaufleitung 4 angeordnet ist. Wird der Hammer durch das Druckabschaltventil 19 abgeschaltet, so steigt der Vorlaufdruck normaler Weise an, da der Hammer kein Öl abnimmt. Um sicherzustellen, dass der Vorlaufdruck ein bestimmtes Niveau nicht überschreitet, begrenzt das Druckbegrenzungsventil 39 den Vorlaufdruck. Eingangsseitig ist das Druckbegrenzungsventil an die Druckleitung 3 angeschlossen. Übersteigt der im Vorlauf anstehende Druck den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Druck, so wird Öl vom Vorlauf zum Rücklauf geleitet. Der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils 39 sollte über dem Schaltdruck des Druckabschaltventils 19 liegen. Das Druckbegrenzungsventil kann selbstverständlich in entsprechender Weise auch in den übrigen Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 9 in einer entsprechenden Anordnung verwendet werden.
  • Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform wird das Druckbegrenzungsventil nicht unmittelbar von dem Druck in dem Vorlauf 3 angesteuert, sondern von dem Druck in der Signalleitung 23 des Druckabschaltventils 19. Durch entsprechende Druckeinstellung der Ventile, nämlich einem am Druckbegrenzungsventil höher eingestellten Schaltdruck als beim Druckabschaltventil, wird erreicht, dass vor dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 39 der Hammer abgeschaltet wird. Überfährt der Kolben in Schlaghubrichtung die theoretische Aufschlagebene TAE um ein bestimmtes-Maß, so werden durch die Entlastung der Signalleitung das Druckabschaltventil 19 sowie das Druckbegrenzungsventil deaktiviert.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 wird das Druckbegrenzungsventil nur dann vom Druck im Vorlauf 3 angesteuert, wenn das Druckabschaltventil geschaltet hat. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass vor dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 39 der Hammer abgeschaltet wird.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 13 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 11 mit der Maßgabe, dass bei dem Ventil 40 die Druckbegrenzungsfunktion in dem Druckabschaltventil integriert worden ist. Mit steigendem Druck in der Signalleitung wird zunächst die Druckleitung 3 gesperrt und optional zum Rücklauf entlastet, wenn mit steigendem Druck zusätzlich eine Verbindung zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf geöffnet wird. Das in das Ventil 40 integrierte Druckbegrenzungsventil ist erst wirksam, wenn das Druckabschaltventil des Ventils 40 den Hammer abgeschaltet hat.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 dient ein Absperrventil 41 in Form eines leckölfreien Sitzventils dazu, den Hammer von der Druckleitung 3 abzutrennen, wenn der Druck einen vorgebbaren Wert in der Signalleitung 23 überschreitet. Die Signalleitung 23 ist über eine Drossel 42 mit der druckführenden Leitung, nämlich dem Vorlauf 3 verbunden und wird zum Rücklauf 4 entlastet, wenn der Schlagkolben 13 in Schlagrichtung die theoretische Aufschlagebene TAE um ein bestimmtes Maß überfährt. Im geschalteten Zustand ist das Ventil 41 mit einer Haltefunktion ausgestattet, welche die Steuerfläche des Ventils von der Signalleitung trennt und mit dem Druck im Vorlauf 3 verbindet. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass bei abgesperrtem Vorlauf und abfallendem Druck hinter dem Ventil das Ventil wieder zurückschaltet.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 ist ein Ventil 43 vorgesehen, das als leckölbehaftetes Schieberventil in geschaltetem Zustand die Leitung hinter dem Ventil zusätzlich zum Rücklauf 4 entlastet. Die Absperrventile nach Fig. 14 und 15 können auch in einer der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 und 3 entsprechenden Weise angesteuert werden, wobei der Kolben 13 im Leerschlag die Verbindung der Signalleitung zum Vorlauf 3 trennt und die Signalleitung über eine Drossel nicht mit dem Vorlauf, sondern dem Rücklauf 4 verbunden ist.
  • Die Absperrventile nach Fig. 14 und 15 können auch zur Aufrechterhaltung des in der Signalleitung anstehenden Druckes bei vom Kolben verschlossener Hubumschaltungs-Bohrung HU mit Hilfsventilen entsprechend den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 angesteuert werden, ferner kann die Signalleitung an die Hubumschaltungs-Bohrung HU angeschlossen werden, wie dies in Fig. 7 bis 9 dargestellt ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 16 sperrt das Kontrollventil 44 die Steuerleitung und entlastet sie zum Rücklauf 4, so dass die Steuerung auf Rückhub schaltet. Das Kontrollventil 44 besitzt drei Steuerflächen, wobei zwei Steuerflächen S1' und S2' sowie die Rückstellung (Feder 45) einer dritten Steuerfläche S3' entgegengerichtet sind. Die Summe der Flächen der beiden gleichgerichteten Steuerflächen S1' und S2' entspricht der Fläche der dritten Steuerfläche S3'. Die beiden größeren, entgegen gerichteten Steuerflächen S2' und S3- sind über eine Drossel 46 miteinander verbunden, wobei die größere Steuerfläche S3' mit der Signalleitung verbunden ist. Die kleinere Steuerfläche S1' ist druckentlastet, z. B. durch eine Verbindung mit dem Rücklauf. Im Vergleich zum Kontrollventil nach Fig. 3 besitzt das Kontrollventil 44 einen weiteren Anschluss 48, mit dem die mittlere Steuerfläche S2' in Abschaltposition mit dem Rücklauf verbunden werden kann. In der Betriebsstellung bewirken die Steuerflächen eine der Rückstellung durch Feder 45 entgegen gerichtete Kraft, wobei nur eine Fläche wirksam ist, die der Steuerfläche S1' entspricht. Wird das Kontrollventil in Abschaltstellung geschaltet, so wird die mittlere Fläche S2' über den Anschluss 48 zum Rücklauf 4 verbunden. Öl, das aus der Signalleitung und über die Drossel 46 zur Steuerfläche S2' fließt, wird über den Anschluss 48 zum Tank 21 abgeführt. Dadurch sind die beiden gleichgerichteten Flächen S1' und S2' druckentlastet und die der Rückstellung entgegen gerichtete Kraft wird durch die große Steuerfläche S3' erzeugt. Selbst wenn der Druck in der Signalleitung unter den über die Rückstellung bedingten Abschaltdruck sinkt, bleibt das Ventil in Abschaltstellung, bis ein bestimmter Rückschaltdruck unterschritten wird. Der Steuerschieber bleibt somit bis zum Unterschreiten eines Rückschaltdruckes auf Rückhub geschaltet und der Schlagkolben fährt entgegen der Schlaghubrichtung gegen seinen mechanischen Anschlag. Weiterhin ist im Arbeitszylinder 12 eine mit dem Rücklauf 4 verbundene, auf den Arbeitszylinderinnenraum treffende Bohrung T so angeordnet, dass der Schlagkolben diese Bohrung T freigibt, wenn der Schlagkolben seinen durch die LH-Bohrung bestimmten oberen Umkehrpunkt um ein gewisses Maß überfährt. Dadurch kann Öl aus der unteren Versorgungsnut 32, die über die Bohrung 3a mit der Druckleitung 3 verbunden ist, über die Blende 47 zum Rücklauf 4 abfließen. Die Blende 47 ist so bemessen, dass bei abgeschaltetem Schlagwerk der sich in der Druckleitung 3 ergebende Druck den zulässigen Betriebsdruck nicht überschreitet, der Druck aber ausreicht, um das Abschaltventil in Abschaltstellung zu halten.

Claims (10)

  1. Druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung (5), insbesondere Hydraulikhammer, bestehend aus einem druckmittelbetriebenen Schlagwerk (8) mit einem unter Einwirkung einer Steuerung hin- und herbewegbaren Schlagkolben (13) und mit einem als Druckabschaltventil (19) oder Absperrventil ausgebildeten Kontrollventil, welches das Schlagwerk, falls der sich aufgrund der Eingangsleistung einstellende Arbeitsdruck einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet, selbsttätig dadurch stillsetzt, dass entweder die Druckleitung (3) blockiert oder die Steuerung in einer ihrer Endstellungen, nämlich der Arbeitshubstellung oder der Rückhubstellung, festgehalten wird, ferner mit einem hydraulischen Fangpuffer zur Abbremsung des Schlagkolbens (13) beim Überfahren einer vorgegebenen Aufschlagebene (TAE),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Steuerfläche des Kontrollventils (19) über eine Signalleitung (23) zumindest mittelbar mit dem Arbeitszylinder (12) und zumindest dann mittelbar mit einem Rücklauf verbunden ist, wenn der Schlagkolben die theoretische Aufschlagebene (TAE) überfährt, so dass beim Überfahren der theoretischen Aufschlagebene (TAE) an der Steuerfläche des Kontrollventils (19) ein Druck anliegt, der ein Umschalten des Kontrollventils verhindert, so dass das Kontrollventil zumindest so lange deaktiviert bleibt, bis der Schlagkolben (13) aus dem hydraulischen Fangpuffer bewegt worden ist.
  2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Deaktivierung durch Reduzierung des Druckes in der Signalleitung des Kontrollventils, vorzugsweise des Druckabschaltventils (19), unterhalb des am Kontrollventil eingestellten Abschaltdruckes.
  3. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckniveau über ein hilfsventil (25, 30, 33, 34, 36, 39) und/oder eine Drossel (22, 27, 42) nach Erreichen des für die Deaktivierung des Druckabschaltventils (19) erforderlichen Druckes in der Signalleitung zum Druckabschaltventil zumindest so lange gehalten wird, bis der Kolben (13) im Rückhub die theoretische Aufschlagebene (TAE) erreicht oder überfahren hat.
  4. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung des Druckabschaltventils (19) zumindest zeitweise innerhalb eines eingeschränkten Kolbenwegbereiches entweder mit dem Vorlauf (3) oder mit dem Rücklauf (4) verbunden ist, wobei vorzugsweise eine in den Arbeitszylinderinnenraum mündende Signalleitung vorgesehen ist, die der Schlagkolben (13) in Schlaghubrichtung nach Überfahren der vorgegebenen Aufschlagebene (TAE) um ein Wegmaß freigibt und die dann zumindest zeitweise mit dem Rücklauf (4) verbunden ist oder die der Schlagkolben (13) in Schlaghubrichtung nach Überfahren des vorgegebenen Aufschlagebene (TAE) abdeckt, womit zumindest zeitweise die Verbindung der Signalleitung zu einer mit dem Vorlauf (3) verbundenen Hammerleitung getrennt ist.
  5. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen des für die Deaktivierung erforderlichen Druckes das Druckniveau in der Signalleitung zum Druckabschaltventil (19) mittels eines Hilfsventils und/oder einer Drossel zumindest so lange gehalten wird, bis der Schlagkolben (13) beim Rückhub aus dem hydraulischen Fangpuffer herausgefahren ist oder maximal so lange, bis der Schlagkolben (13) beim Rückhub ein Signal zum Umsteuern eines Steuerventils auf Schlaghubposition auslöst.
  6. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabschaltventil (19) über eine Hubumschaltungs-Bohrung (HU) ansteuerbar ist und/oder dass in der Leitung zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum und dem Steuerschieber, in der das von der Kolbenposition abhängige Signal zum Umsteuern des Steuerschiebers anliegt, eine Halteventil angeordnet ist, das in Abhängigkeit von dem Druck in dem arbeitszylinderinnenraumseitigen Leitungsabschnitt den steuerschieberseitigen Leitungsabschnitt mit dem Vorlauf oder dem Rücklauf verbindet, wobei das Druckabschaltventil (19) zwischen dem Halteventil und dem Steuerschieber (15) angeordnet ist.
  7. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum und dem Steuerschieber, in der das von der Kolbenposition abhängige Signal zum Umsteuern des Steuerschiebers anliegt, ein Halteventil angeordnet ist, das in Abhängigkeit von dem Druck in dem arbeitszylinderinnenraumseitigen Leitungsabschnitt den steuerschieberseitigen Leitungsabschnitt mit dem Vorlauf oder dem Rücklauf verbindet, wobei das Druckabschaltventil (19) zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum und dem Halteventil angeordnet ist.
  8. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitszylinderinnenraum Bohrungen mit Leitungen vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass der Kolben eine gedrosselte Verbindung zwischen einer mit der Vorlaufleitung (3) angeschlossenen Leitung zu einer mit dem Rücklauf angeschlossenen Leitung freigibt, wenn der Schlagkolben seinen oberen oder unteren Umkehrpunkt um ein bestimmtes Maß überfährt.
  9. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollventil, vorzugsweise das Druckabschaltventil (19) eine Steuerfläche besitzt, die nach dem Schalten in der Abschaltstellung so mit dem Druckniveau verbunden wird, dass eine zusätzliche Betätigungskraft in Abschaltstellung wirksam ist.
  10. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil (39) zwischen der Vorlaufleitung (3) und der Rücklaufleitung (4) angeordnet ist.
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