DE2645213A1

DE2645213A1 - Schlagwerkzeug

Info

Publication number: DE2645213A1
Application number: DE19762645213
Authority: DE
Inventors: Richard W Adkins; James R Mayer
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1975-12-05
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1977-06-08
Also published as: MX4073E; DE2645213C3; GB1515442A; ZA763440B; JPS5269069A; AU1478776A; JPS5543864B2; FR2333618A1; US4062411A; SE434231B; DE2645213B2; FR2333618B3; SE7607933L; AU497745B2; CA1033262A

Description

DipUng. V/. DaWke

DipUng. H.-]. üppert "6- 6. Oktober 1976

Patentanwälte

Frankenforster Straße 137 ^

5060 Bensberg-Refrath

Gardner-Denver Company Dallas, Texas, V.St.A.

" Schlagwerkzeug ⁿ

Bei druckmittelbetriebenen Schlagwerkzeugen ist es erwünscht, die Schlagenergie und die Schlagfrequenz zu steuern, die auf den Arbeitsknopf des Werkzeugs übertragen werden. Insbesondere beim Gesteinbohren mit Schlagbohrmaschinen ist festgestellt worden, daß eine Gesteinsformation mit einer bestimmten Härte oder Druckfestigkeit

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mit dem höchsten Wirkungsgrad bei einem bestimmten Schlagenergiewert durchdrungen werden kann, wobei die Form und Größe (der Durchmesser) des Schlagbohrmeißels zu berücksichtigen ist. Dieses Erfordernis ist an anderer Stelle bereits ausführlich erörtert worden.

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in einer Art hydraulischen Schwinger, der zum Schlagbohren eingerichtet ist, wobei eine veränderliche Schlagenergie und eine veränderliche Schlagfrequenz erhalten und leicht und bequem geregelt werden können, um die gewünschte Lochbildungsrate (Eindringrate) für eine betreffende Werkstelle zu wählen. Die allgemeine Sauart eines hydraulischen Schlagwerkzeugmechanismus, der von der Erfindung verbessert werden kann, umfaßt die Yorrichtungsbauarten, die aus den TJS-PSn 3 896 889, 3 90 3 972 und 3 911 789 bekannt sind.

Die Erfindung sorgt für Verbesserungen in einem druckmittelbetätigten Schlagwerkzeug mit einem hubbewegbaren Kolbenhammer zur Ausübung wiederholter Schläge auf einen Amboß oder ein anderes Schlagübertragungsglied, bei dem die Schlagenergie und die Schlagfrequenz selektiv geändert werden können.

Die Erfindung sorgt ferner für Verbesserungen in einem druckmittelbetätigten Schlagwerkzeug mit einem hubbewegbaren Kolbenhammer und mit einem Ventilglied koaxial zum Kolbenhammer,- das vom Kolbenhammer betätigt wird, wobei die' relative Position des Ventilglieds in bezug

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auf den Kolbenhammer geregelt werden kann, um Änderungen in der Hammerhublänge, in der Schlagenergie und in der Schlagfrequenz zu bewirken.

Erfindungsgemäß ist ferner eine verbesserte, durch Hydraulikdruckmittel betätigte Schlagbohrmaschine für Gestein vorgesehen, die Mittel zur Änderung der Hammerschlagenergie auf im wesentlichen jeden gewählten Wert innerhalb der Betriebsgrenzen der Bohrmaschine aufweist, wobei diese Mittel in bezug auf die eigentliche Bohrmaschine und bei laufender Bohrmaschine fernbedienbar sind.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein Hydraulik-Schlagwerkzeug gemäß der

Erfindung im wesentlichen längs der Linie 1-1 der Fig. 3» Fig. 2 eine Einzelheit im Längsschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 3> Fig. 3 eine Endansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs, Fig. 4 eine Einzelheit im Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig. 3 ini größeren Maßstab als in Fig. 1,

Fig. 5 eine Einzelheit im Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 ein Schaubild eines hohlzylindrischen Yentilglieds, Fig. 7 sin. Längsschnitt durch ein Hydraulik-Schlagwerkzeug entspre chend der Darstellung in Fig. 1 bis 4i jedoch mit einer ande- · ren Ausführung eines Mechanismus zur Regelung der Schlagkraft und der Schlagfrequenz,und

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Fig. 8 eine schematisehe Darstellung eines Hydraulik-Fließkreises zur Verwendung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Hydraulik-Schlagwerkzeug.

Gemäß Fig. 1 bis 4 ist die Erfindung in einem Hydraulik-Schlagwerkzeug 10 verkörpert. Das Werkzeug 10 ist zur Verwendung als eine Schlag-Steinbohrmaschine geeignet, obgleich der hydraulische Schwingmechanismus in seiner Grundausführung und dessen Weiterentwicklung für andere Anwendungsfälle auch geeignet ist·

Das Werkzeug 10 weist ein Hauptgehäuse 12 mit einer Längsbohrung 14 auf, in der eine zylindrische Hülse 16 sitzt. Die Hülse 16 hat eine zylindrische Bohrung 18 und in dieser Bohrung sitzt ein langgestreckter Kolbenhammer 20. Die gegenüberliegenden Enden des Hammers 20 sind verschiebbar in Lagergliedern 22 und 24 gelagert, die in jeweils gegenüberliegenden Enden der Zylinderbohrung 18 sitzen. Geeignete Dichtungen 26 sitzen in den Lagergliedern 22 und 24, um ein Lecken von Hydraulikflüssigkeit aus den Räumen zu verhindern, die in der Bohrung 18 vorhanden sind und auf die noch im einzelnen einzugehen sein wird. Eine Endkappe 28 ist durch einen Gewindeeingriff mit dem Gehäuse 12 verbunden und hält das Glied 24 und die Hülse 16 im Gehäuse, wie das dargestellt ist.

Das Gehäuse 10 weist ferner einen Gehäuseteil 30 und eine Endkappe 32 auf, die ein Gehäuse zum Lagern und Halten eines schlagaufnehmenden Glieds bzw. eines Schafts 34 bilden. Die Kappe 32 und der Gehäuse-

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teil 12 sind durch geeignete Mittel mit dem Gehäuseteil 12 zusammengehalten, beispeilsweise durch konventionelle Seitenstangen J>6 und Hutmuttern 38, von denen jeweils ein Teil in Fig. 1 gezeigt ist. Der Schaft 34 weist eine schlagaufnehmende Fläche 40 zum Aufnehmen von Schlagen vom Hammer 20 auf. Der Schaft kann auch die Form haben, die aus der TTS-PS 3 64Ο 351 bekannt ist. Der Schaft 34 sitzt in einem Futter 42, das durch ein Getriebe in Drehung versetzt wird, zu dem Zahnräder 44 und 46 und eine langgestreckte Antriebswelle 48 gehören. Die Antriebswelle 48 ist in geeigneter Weise mit einem Druckmittel-Rotationsmotor 50 verbunden, der am Gehäuse 12 sitzt. Fin Bohrloch-Reinigungsmittelrohr 52 ist so angeordnet, daß es sich durch eine mittig angeordnete axiale Bohrung im TTansier 20 und in eine axiale Bohrung im Schaft 34 in herkömmlicher Ueise erstreckt, wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Der Schaft 34 bat ein Gewindeende 54» aas zur Verbindung mit konventionellen Bohrschaftteilen mit einem Bohrmeißel 56 und einer langgestreckten Bohrstange 58 vorgesehen ist, wie in Fig. 8 dargestellt.

Gemäß Fig. 1, 2 und 4 ist das Werkzeug weiter durch Kittel zum Leiten von Hydraulik-Druckmittel zur Bohrung 18 bestimmt, und diese Mittel weisen ringförmige Ausnehmungen 60 und 62 auf, die im Gehäuseteil 12 vorgesehen sind und durch geeignete Kanalanordnungen 64 in Verbindung miteinander stehen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein rinlaßkanal 66 in den Gehäuseteil 12 eingeformt und steht mit der Ausnehmung 60 in Verbindung. Der Kanal 66 erhält Druckmittel unter hohem Druck von einer Leitung 68, die mit dem Gehäuseteil 12 verbunden ist. Wie

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in Tig. 1 und 4 gezeigt ist, ist eine Ausnehmung 70 in den Gehäuseteil 12 eingeformt und steht mit einem Bruckmittel-Rückleitungskanal 72 und einer Leitung 74 in. Verbindung, die Niederdruck -Medium vom Werkzeug ableitet.

Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 4 ist zu sehen, daß die Hülse 16 Medium-Zugänge 76 und 78 aufweist, die als periphere Nuten ausgebildet sind und die in die Bohrung 18 öffnen. Seitliche Kanäle 80 und 82 verbinden die Zugänge 76 und 78 jeweils mit der betreffenden Ausnehmung 60 und 62. Ein Mediumabgang 84, ebenfalls als periphere Nut ausgebildet, öffnet von der Bohrung 18 in seitliche Kanäle 86, die mit der Ausnehmung 70 in Verbindung stehen. Die Ausnehmung 70 kann mit einem Hydraulik-Akkumulator (nicht dargestellt) verbunden sein, und die Ausnehmungen 60 und 62 können entsprechend mit einem anderen Akkumulator (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden sein. Aus der US-PS 3 905 97² ist eine ähnliche Werkzeuganordnung bekannt, bei der geeignete Akkumulatoren im Kreis benutzt werden, und zwar im wesentlichen entsprechend der vorstehenden Beschreibung.

Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt ist, ist der Hammer 20 durch eine Partie 88 bestimmt, die einen Durchmesser hat, der nur etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 18 ist und der die Bohrung in getrennte Mediumräume 90 und 92 unterteilt. Eine Partie 96 des Hammers 20 hat einen größeren Durchmesser als eine Partie 98· Die Partie 98 weist die Partie auf, die sich durch die Bohrung des Lagerglieds 24 er-

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streckt. Entsprechend ist eine querliegende Druckfläche zwischen den Durchmessern der Partien 88 und 98 gebildet, die zum Mediumraum 92 hin zeigt und die eine größere axial projizierte Fläche als eine querliegende Druckfläche hat, die zwischen den Partien 88 und $6 gebildet ist und zum Mediumraum 90 zeigt. Der Hammer 20 ist weiter durch eine zwischenliegende abgestufte Partie 100 zwischen den Partien 88 und 98 bestimmt.

Das Schlagwerkzeug 10 weist ein hohlzylindrisches Ventilglied 102 auf. Das Ventilglied 102 ist verschiebbar im engen Paßsitz in bezug auf die Wand der Bohrung 18 angeordnet, ebenso im Mediumraum 92· Das Tentilglied 102 ist koaxial zum Hammer 20 angeordnet und kann vom Hammer zur Ausführung einer Hubbewegung ergriffen werden, um die jeweiligen Öffnungen 76 bzw. 84 zu öffnen und zu schließen. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, weist das Ventilglied 102 eine Mehrzahl von Öffnungen auf, die durch seitliche Öffnungen 104 gebildet sind, die im Abstand zu einem zweiten Satz seitlicher Öffnungen 106 liegen. Die Öffnungen 104 sind am Ventilglied 102 so angeordnet, daß die Öffnung 84 zur Herstellung einer Verbindung mit dem Mediumraum 92 in Abhängigkeit von der Position des Veniilglieds selbst freigelegt wird. Entsprechend sorgen die Öffnungen 106 für ein Freilegen der Öffnung 76 zur Herstellung einer Verbindung mit dem Mediumraum 92, wenn die Öffnung 84 durch das Ventilglied 102 blockiert bzw. geschlossen ist, wie das beispielsweise durch die Position des Ventilglieds in Fig. 4 dargestellt ist.

Der Hammer 20 ist zum Angreifen am Ventilglied durch einen geteilten

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Ring 110 vorgesehen, der am Hammer zwischen einstückigen Bundpartien 112 und 114 sitzt. Der Ring 110 wird am Hammer 20 durch eine Hülse 116 gehalten. Die Innenwandfläche 118 des Tentilglieds 102 ist so relativ dimensioniert, daß ein enger Paßsitz mit der zylindrischen Fläche der Hammerpartie 100 entsteht. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, entsteht entsprechend bei einer Bewegung des Tentilglieds 102 in bezug auf dem Hammer derart, daß die Endfläche 120 an der Partie 100 am Hammer liegt, eine ringförmige bewegliche Kammer 122 zwischen der Fläche 120 und einer querliegenden Fläche 124 an der Partie 88 des Hammers. In der Kammer 122 eingeschlossene Flüssigkeit verhindert ein weiteres Wandern des Tentilglieds 102 zur Fläche 124 hin, und wenn sich der Hammer 20 entsprechend nach links gemäß den Darstellungen in Fig. 1, 4 oder 5 bewegt, wird das Tentilglied 102 mit dem Hammer durch die eingeschlossene Flüssigkeitssäule in der Kammer 122 mitbewegt. Wenn Flüssigkeit aus der beweglichen Kammer 122 entweichen kann, kann die Position des Tentilglieds 102 in bezug auf die Fläche 124 am Hammer geändert werden.

Gemäß Fig. 5 weist das Werkzeug 10 Mittel zur Bildung eines geregelten Ablassens von Flüssigkeit aus der Kammer 122 auf, so daß die Position des Tentilglieds 102 in bezug auf den Hammer 20 am Rückhubweg des Hammers geändert werden kann. Das Werkzeug 10 weist ein Gehäuse 126 auf, das am Gehäuseteil 12 sitzt und in Längsrichtung anstoßende Bohrungen 128 und 130 aufweist. Ein Tentilelement, bestehend aus einem Steuerkolben 132, sitzt in der Bohrung 128 und weist eine Kolbenfläche

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134 auf, ferner eine Anzahl von Längsnuten I36, die in Verbindung mit einer Ausnehmung 138 in der Bohrung 128 stehen können. Eine Kanalanordnung 140, die im Gehäuse 126, im Gehäuseteil 12 und in der Hülse 16 vorgesehen ist, verbindet die Kammer 122 mit der Ausnehmung 138 in der Bohrung 128. Die Kanalanordnung I40 weist eine TJmfangsausnehmung 141 in eier Bohrung 18 auf, die die effektive axiale Länge der Kanalanordnung I40 in bezug auf die Bohrung 18 verlängert. Eine entsprechende Kanalanordnung I42 verbindet die Bohrung 128 mit dem Mediumraum 92, wenn die Öffnung 84 mit dem Mediumraum 92 in Verbindung steht.

Der Steuerkolben 132 ist durch eine Schraubenfeder 144 in <ler Bohrung 130, die durch einen Stößel 146 auf den Steuerkolben einwirkt, zum Schließen und Blockieren der Kanalanordnung I40 vorgespannt. Ein Gewindestöpsel 148 hält die Feder 144 in der Bohrung I30. Der Steuerkolben 132 kann gegen die Vorspannung der Feder 144 bewegt werden, um Medium aus der Kammer 122 in den Mediumraum 92 durch die Kanalanordnungen 140 und 142 durch die Einführung von Druckmittel durch eine Leitung I50 abzulassen, das auf die Kolbenfläche 134 einwirkt. Entsprechend kann der Steuerkolben 132 durch ein Druckmittelsignal positioniert werden, um ein geregeltes Ablassen von Medium zu bewirken, das in der Kammer 122 eingeschlossen ist, und das bietet eine im wesentlichen stufenlose Regelung der Position des Ventilglieds 102 in bezug auf den Hammer 20, wenn sich der Hammer nach lints gemäß der Darstellung in Fig. 1, 4 und 5 bewegt. Das Ventilglied, das durch den Steuerkolben 132 bestimmt ist, kann natürlich auch andere Formen haben, beispielsweise ein manuell oder elektromechanisch bewegbares

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Schließglied, das dazu dient, den Ausfluß von Medium aus der Kammer 122 zu drosseln.

Die Arbeitsweise des Werkzeugs 10 zum Hervorrufen eines Schwingens des Hammers 20 besteht im Prinzip darin, dem Mediumraum 90 einen im wesentlichen ununterbrochenen Zustrom an Medium unter hohem Druck zuzuleiten, um den Hammer vom Schaft 34 wegzudrücken, und abwechselnd dem Mediumraum 92 Druckmittel zuzuleiten bzw. Medium aus ihm abzuleiten. Wenn Medium unter hohem Druck den Ausnehmungen 60 und 62 und den Mediumräumen 90 und 92 zugeleitet wird, treibt eine daraus resultierende Kraft den Hammer mit hoher Geschwindigkeit zum Schaft 34 hin, und zwar wegen der querliegenden oder axial projizierten Druckfäche, die zwischen den Hammerpartien 88 und 98 gebildet ist und größer als die querliegende Druckfäche ist, die zwischen den Partien 88 und 96 gebildet ist.

Die Position des Hammers 20 und des Ventils 102, die in Pig. 1, 2 und 4 gezeigt ist, ist die im Augenblick des Schlags auf den Schaft 34· In der Position des Hammers 20, die in Fig. 1, 2und 4 gezeigt ist, befindet sich das Ventilglied 102 in Angriff am Hing 110, und ist mit dem Hammer während dessen Schlaghubs mitgenommen worden. Während des Vorwärts- oder Schlaghubs des Hammers 20 ist die Öffnung 84 durch das Ventilglied 102 blockiert, und die Öffnung 76 steht mit dem Mediumraum 92 durch die Öffnungen IO6 im Ventilglied in Verbindung. Wenn der Hammer 20 auf den Schaft 34 aufschlägt, bewirkt das Moment des Ventilglieds dessen Trennung vom Ring 110 und Vorwärtswandern bzw. Wandern

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nach vorn zur Hammerpartie 88 hin, und diese Bewegung führt dazu, daß die Öffnung 84 mit dem Hediumraum 92 durch die Öffnungen 104 in Verbindung gesetzt wird und daß die Öffnung "J6 verschlossen bzw. blockiert wird. Entsprechend wird der Mediumraum von der Bruckbeaufschlagung durch Medium von der Ausnehmung βθ in einen entlasteten Zustand umgeschaltet, indem er mit der Ausnehmung 70 und der ITiederdruckrückleitung 74 in Verbindung gesetzt wird. Wenn der Mediumdruck im Mediumraum 92 herabgesetzt wird, drückt eine ITettokraft, die im wesentlichen auf den weiteren Hochdruck im Mediumraum 90 zurückzuführen ist, den Hammer nach links gemäß der Darstellung in Fig. 1, 2, 4 und 5·

Ehe gemäß der Darstellung in Fig. 5 äer Hammer 20 irgendeiner nennenswerten Bewegung am Rückhub unterzogen worden ist, bewegt sich das Tentilglied 102 nach rechts bzw. zur querliegenden Fläche 124 Mn, bis die Fläche 120 sich in der in Fig. 5 gezeigten Position befindet. Wenn sich das Ventilglied 102 in die in Fig. 5 gezeigte Position bewegt hat, wird Medium in der Kammer 122 zwischen der Fläche 120 und der Fläche 124 eingeschlossen, und eine weitere Bewegung des Ventils zur Fläche I24 hin wird verhindert, wenn die Kanalanordnung I40 und die Ausnehmung 158 durch den Steuerkolben 1J2 blockiert sind. Die schräge Fläche 101 am Hammer 20 wirkt mit dem Ventilglied 102 zusammen, um einen gewissen Dämpfungseffekt zu liefern, damit das Ventilglied verzögert wird, während es sich der Hammerpartie 100 annähert. Venn die relative Lage zwischen dem Hammer 20 und dem Ventilglied 102, die in Fig. 5 gezeigt ist, während des Rückhubs des Hammers aufrechterhalten

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wird, wird die Öffnung 84 blockiert, und die Öffnung 76 wird geöffnet, ehe der Hammer sehr weit in der Bohrung 18 gewandert ist. Wenn die Öffnung "J6 mit dem Mediumraum 92 in Verbindung gesetzt worden ist, wird der Hammer 20 verzögert, und dessen Bewegungsrichtung wird umgekehrt, um erneut zum Schaft 34 hin während des Schlaghubs bewegt zu werden.

Venn während der Bewegung des Yentilglieds 102 zur Fläche 124 hin der Steuerkolben 132 so positioniert wird, daß ein Abfließen mindesteng von etwas Flüssigkeit durch die Kanäle 140 und 142 in den Mediumraum 92 ermöglicht wird, bewegt sich das Yentilglied weiter in die Kammer 122 zur Fläche I24 hin. Im Grenzzustand kann die Fläche 120 an der Fläche I24 angreifen, und das Yentilglied 102 wird dann mit dem Hämin er 20 bei dessen Rückhub über eine größere Strecke bewegt, ehe die Öffnungen 84 und 76 jeweils geöffnet bzw. geschlossen werden, um den Mediumraum 92 erneut zu beaufschlagen. Ein Starkes Aufprallen der Endfläche 120 des Yentilglieds auf der Fläche I24 kann dadurch kontrolliert werden, daß die voll geöffnete Position des Steuerkolbens 132 begrenzt wird oder daß eine kontrollierende Kapillaröffnung in der Kanalanordnung 140 oder 142 vorgesehen wird. Je näher sich die Fläche 120 an der Fläche I24 befindet, desto langer ist der Rückhub des Hammers 20, ehe der Mediumraum 92 unter Druck gesetzt wird, um den Rückhub zu beenden und den Hammer im Schlaghub zu beschleunigen. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, öffnet ein langgestreckter Kanal 143 in d-ie Bohrung 18. Der Kanal 143 kann mit der Kammer 122 in eine Fließverbindung gebracht werden, während sich das Yentil 102 und der Hammer

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nach hinten im Rückhub außer Verbindung mit der Kanalanordnung 140 bewegen, so daß die Kammer 143 eine Kavitation in der Kammer 122 verhindern und ein Erleichtern der relativen Bewegung des Tentils 102 in bezug auf den Hammer 20 mit dem Beginn des Schlaghubs bewirken muß.

Wie bereits an anderer Stelle erörtert, liefern die relativ langen Schlaghübe eines druckmittelbetätigten Schlagwerkzeugs der hier in Präge stehenden Bauart eine höhere Schlagenergie für den Schaft und den Rest der Schlagübertragungsmittel wie den Bohrschaft und den Bohrmeißel. Die kurzen Hammerhübe liefern eine geringere Schlagenergie, und das Hammerschwingspiel ist größer, so daß eine höhere Schlagfrequenz erreicht wird. Indem entsprechend Druckmittel unter geregeltem Druck zum Beaufschlagen der Fläche 134 des Steuerkolbens 1J2 gebracht wird, kann der Steuerkolben in eine Position gebracht werden, um für eine progressiv größere Öffnung zwischen der Kanalanordnung 140 uand der Kanalanordnung 142 zu sorgen, damit Medium aus der Kammer 122 entweichen kann. Die Position des Ventilglieds 102 in bezug auf den Hammer 20 beim Rückhub des Hammers kann damit geregelt werden, um für eine im wesentlichen stufenlose Regelung der Hammerhublänge, der Schlagenergie und der Schlagfrequenz zu sorgen.

Eine andere Ausführung des Ventilmechanismus zur Bestimmung der Position des Ventilglieds 102 in bezug auf den Hammer 20 ist in Fig. 7 gezeigt. Die allgemeine Anordnung eines Eydraulik-Schlagwerkzeugs entsprechend der Erfindung ist in Fig. 7 gezeigt und allgemein mit 1βθ bezeichnet. Das Werkzeug 1βθ ist dem Werkzeug 10 ähnlich, außer wie

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nachstehend angegeben. Beim Werkzeug 160 ist eine Zylinderhülse durch eine Längsbohrung 164 bestimmt, in der ein Kolben 166 sitzt. Seitliche Kanäle 168, 17o und 172 schneiden die Bohrung 164 und öffnen in die Kammer 122, die durch den Hammer 20 teilweise gebildet wird. Eine Kanalanordnung 183 ist in die Bohrung 164 zur Wirkung in der gleichen Weise wie die Kanalanordnung 143 ^^es Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 bis 5 eingeformt. In der Darstellung gemäß Fig. 7 befindet sich der Hammer 20 in der in Fig. 1 gezeigten Schlagposition. Die Kanäle 168, 170 und I72 öffnen auch in eine ringförmige Ausnehmung in der Außenwand der Hülse 162. Eine geeignete Kanalanordnung I76, die schematisch in Fig. 7 gezeigt ist, verbindet die Uiederdruckausnehmung 70 mit der Ausnehmung 174·

Der Kolben I66 ist durch eine Schraubenfeder 178 in eine Lage vorgespannt, um die Kanäle I68, I70 und I72 freizulegen, und der Kolben wird zum Verschließen eines oder mehrerer der genannten Kanäle durch Druckmittel beaufschlagt, das durch die Leitung 150 zur Bohrung durch eine geeignete Kanalanordnung 180 zugeleitet wird. Ein kleiner Ablaßkanal 182 ist vorgesehen, um die Bohrung I64 in der Partie derselben entlasten zu können, in der sich die Schraubenfeder I78 befindet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 5 sorgt eine geregelte Druckbeaufschlagung des Kolbens I66 für ein Abfließen von Medium aus der Kammer 122, um die Position des Ventilglieds 102 in bezug auf den Hammer 20 während des Rückhubs des Hammschwingspiels zu ändern. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird eine etwa stu-

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fenweise Regelung der Hammschlagenergie und der Schlagfrequenz erreicht. Der Kolben 166 und die Kanäle 168, I70 und I72 können jedoch so modifiziert werden, daß für eine im wesentlichen stufenlose Regelung des Ablassens von Druckmittel aus der Kammer 122 zu sorgen.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Hydrauliksystems zum Betrieb des verbesserten Schlagwerkzeugs gemäß der Erfindung. In Fig. 8 ist gezeigt, daß eine Hydraulikflüssigkeit von einer Hydraulikpumpe I90 in Bauart mit konstanter Hydraulikkraft zum Betrieb des Werkzeugs 10 geliefert wird. Bei der Pumpe handelt es sich also um eine solche, die eine Regelung I9I aufweist, um die Pumpe so zu regeln, daß Hydraulikflüssigkeit dem Werkzeug 10 mit veränderlichem Druck und veränderlicher Durchflußrate zugeleitet wird, so daß ein im wesentlichen konstanter Leistungswert entsteht. Die Pumpe I90 versorgt die Leitung 68 mit Hochdruckmedium und leitet auch Medium durch die Leitung 150 zur Betätigung des Yentilmechanismus zum Bewirken einer veränderlichen Schlagkraft und Schlagfrequenz. Ein einstellbarer Druckregler I92 ist in die Leitung 150 zum Regeln des Mediumdrucks eingeschaltet, der den Steuerkolben 132 oder den Kolben 166 beaufschlägt .

Die Pumpe I90 erhält normalerweise Eingangs-Druckmittel von der Leitung 74 über ein geeignetes Filter 194 und einen Hydraulikflüssigkeitskühler 196. Sowohl das Filter 194 als auch der Kühler 196 weisen geeignete Druckminderventile I98 im Kreis auf, wie in Fig. 8 gezeigt ist,

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Ein Druckminderventil 200 ist außerdem mit dem Mediumrücklaufteil des Hydraulik-Fließkreises verbunden und steht mit einem Vorratsbehälter 202 in Verbindung. Das Mediumsystem im geschlossenen Kreis, das dargestellt ist, kann durch eine Ladepumpe 204 aufgefüllt werden, um der Hauptpumpe 190 nach Bedarf Medium zuzuleiten. Ein Druckminderventil 206 zum Begrenzen des höchsten Pumpenzudrucks ist in den Kreis gemäß der Darstellung eingeschaltet, und ein geeignetes Filter und ein Druck-Bypassventil 2^8 sind in die Nachfüllzuleitung 210 eingeschaltet, die zur Ladepumpe 204 führt.

Das in Fig. 8 gezeigte Hydraulik-Fließschema ist als zweckmäßig zur Verwendung mit dem Schlagwerkzeugen gemäß der Erfindung anzusehen, besonders dann, wenn diese Werkzeuge gemäß der Erfindung eine veränderliche Schlagenergie und eine veränderliche Schlagfrequenz erbringen. Indem ein im wesentlichen konstanter Hydraulik-Leistungseingang für die Werkzeuge 10 oder 16O geliefert wird, wird die beabsichtigte Verbesserung in der Arbeit des Werkzeugs, die durch Änderung der Schlagenergie und der Schlagfrequenz erhaltbar ist, deswegen begünstigt, weil die dem Werkzeug zugeleitete Gesamtenergie nicht verringert wird. Indem eine Pumpenanordnung im Kreis mit dem Werkzeug vorgesehen ist, die automatisch geregelt werden kann, um eine im wesentlichen kmstante Mediumleistung zu liefern, ist es außerdem nicht erforderlich, daß das Bedienungspersonal des Werkzeugs versuchen muß, Einstellungen im Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit oder im Druckzugang zum Werkzeug für jede Änderung in der Hammerhublänge vorzunehmen.

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Claims

Patentansprüche

M,¹ Schlagwerkzeug, insbesondere Gesteinsschlagbohrmaschine, mit einem eine Zylinderbohrung aufweisenden Gehäuse, in der ein Kolben zum Ausführen einer einen Vorwärtshub und einen Rückhub umfassenden Hubbewegung verschiebbar gelagert ist, wobei die Hubbewegungen durch eine Ventilanordnung gesteuert sind, gekennzeichnet durch einen Kolben (20) der eine erste Partie (88) aufweist, die die Bohrung (18) in einen ersten Raum (90) und einen zweiten Raum (92) unterteilt, durch Kanäle (62, 82, 78) zum Einleiten von Druckmittel in den ersten Raum (90), das den Kolben (20) ständig in eine Bewegungsrichtung drückt, durch eine Einlaßöffnung (76) für Druckmittel in den zweiten Raum (92) und eine Auslaßöffnung (84) für Druckmittel aus diesem, durch ein im zweiten Raum (92) angeordnetes und die Einlaß- und die Auslaßöffnung (76, 84) durch die Hubbewegungen des ^olbens (20) abwechselnd öffnendes und schließendes und damit eine Schwingbewegung des Kolbens bewirkendes Ventil (102), und durch einen Mechanismus (132} 166, 192) durch den das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnung (76, 84) zum Steuern der Hublänge des Kolbens in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens (20) in der Bohrung (18) erfolgt.

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2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h ne t, daß das Ventil (102) durch ein hohlzylindrisches, koaxial in der Bohrung (18) angeordnetes Glied gebildet ist, das zum Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnung (76, 84) durch den Kolben (20) in der Bohrung (18) verschiebbar ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) eine Fläche (124) aufweist, die mit dem Ventilglied (102) eine Druckmittel einschließende Kammer (122) bildet, wobei der Kolben das Ventilglied (102) mindestens in einer Bewegungsrichtung durch das in der Kammer eingeschlossene Druckmittel bewegt.
4. Werkzeug, ,nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Steuerung der Hublänge des Kolbens dienende Mechanismus das Ablassen von Druckmittel aus der Kammer (122) zum Ändern der Stellung des Ventilgliedes (102) relativ zum Kolben (20) während der Bewegung in der besagten Bewegungsrichtung steuert.
5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennz e i c h ne t, daß die Kammer (122) teilweise durch die Bohrung (18) gebildet ist und derMechanismus zum Ablassen

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von Druckmittel aus der Kammer Kanäle (140, 168, 170, 172), die in die Bohrung (18) öffnen, zum Leiten von Druckmittel aus der Kammer aufweist.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennz e i c h ne t, daß der Mechanismus zum Ablassen von Druckmittel aus der Kammer (122) Ventilglieder (132, 166) zum Steuern des Ablassens von Druckmittel aus der Kammer aufweist.
7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder (132, 166) zum Steuern des Ablassens töon Druckmittel aus der Kammer (122) druckmittelbetätigt sind.
8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennz e i c h ne t, daß der Druckmittelablaßkanal (140) aus der Kammer (122) mit einem in den Raum (92) dann einmündenden Kanal (142) in Verbindung steht, wenn die Auslaßöffnung (84) mit dem zweiten Raum (92) verbunden ist.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennz e i c h ne t, daß der Kanal (142) über Öffnungen (106) im Ventilglied (102) mit dem zweiten Raum (92) verbunden ist.

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10. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (102) eine Stirnfläche (120) aufweist, die eine Wand der Kammer (122) bildet.
11. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Bohrung (18) mehrere Kanäle (168, 170, 172) in die Bohrung einmünden und daß das Ventilglied entsprechend der gewünschten Hublänge des Kolbens nacheinander eine oder mehrere Kanäle freilegt.
12. Werkzeug nach Anspruch 3, dad urch gekennz e i c h η et, daß der Kolben (20) bei seinem Vorwärtshub auf ein Glied (34) auftrifft, von dem die Schläge auf ein steinbrechendes Meißelwerkzeug (56) übertragen werden und daß der Kolben das Ventilglied (102) über das in der Kammer (122) eingeschlossene Druckmittel beim Rückhub bewegt.
13. Werkzeug nach Anspruch 12 in Kombination mit einem Hydraulik-Druckmittelkreis mit einer Pumpe (190) zum Zuleiten von Druckmittel zum Werkzeug zum Bewirken einer Schwingung des Kolbens zum Liefern wiederholter Schläge auf das schlagaufnehmende Glied und mit einem Regelmechanismus (191) zur Regelung der Zuleitung von Druckmittel zum Werkzeug

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derart, daß es auf einem im wesentlichen konstanten Leistungswert bleibt.
14. Werkzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen in die Wand der Bohrung (18) eingeformten Kanal (143) zum Herstellen einer Druckmittelverbindung zwischen dem zweiten Raum (92) und dar Kammer (122) in Abhängigkeit von der Bewegung der Kammer in eine Verbindung mit dem Kanal, um eine Bewegung des Ventilgliedes (102) gegenüber dem Kolben (22) zu bewirken.
15. Werkzeug nach Anspruch 7, in Kombination mit einer Druckmittelquelle (202, 190), einer mit der Druckmittelquelle verbundenen Leitung (150) zum Zuleiten von Druckmittel zur Einwirkung auf das Ventilglied (132, 166) und einem Druckregler (192) im Kreis zur Regelung des auf das Ventilglied einwirkenden Drucks zur Bestimmung des Ablassens von Druckmittel aus der Kammer.
16. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (122) durch einen Ringraum im zweiten Raum (92) gebildet ist, der durch die Fläche (124) an der ersten Partie (88) des Kolbens (20), einen zylindrischen Bereich (100) des Kolbens (20) und durch die Wand der Bohrung (18) begrenzt ist.

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