DE3400302A1

DE3400302A1 - Hydraulisch betaetigte schlagvorrichtung

Info

Publication number: DE3400302A1
Application number: DE19843400302
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Rode
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Rudolf Hausherr & Soehne & Co Kg 4322 Sprock GmbH
Priority date: 1984-01-03
Filing date: 1984-01-03
Publication date: 1985-08-29
Also published as: JPS60150975A; US4635531A; FI844848L; FI844848A7; ATE37315T1; FI844848A0; EP0149967A1; ZA8523B; DE3400302C2; DE3474120D1; EP0149967B1

Description

PATENTANWALTSE3ÜRO

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. W. MEISSNER (1980) DIPL-ING. P. E. MEISSNER DIPL-ING. H-J.PRESTING

Zugelassene Vertreter vor dem Europaischen Patentamt Professional Representatives before the European Patent Office

(hfZwchen

Nv Schreiben vom

Unsere Zeichen

HERBERTSTR. 22,1000 BERLIN 33

22 307

P u/M

3. Jan. L984

MAMNESMANN AKTIENGESf LLSCHAFT
Mannesmannufer 2

4000 Düsseldorf 1

Hydraulisch betätigte Schlagvorrichtung

TELEX;	TELEGRAMM:	TELEFON	BANKKONTO	POSTSCHECKKONTO:
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- JC -

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Schlagvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-Os 2b 17 215 ist eine hydraulisch betätigte Schlagvorrichtung bekannt, bei der das Steuerventil von dem sich bewegenden Kolben in einer Richtung verschiebbar ist, auf die Bewegung des Kolbens in entgegengesetzter Richtung anspricht und daraufhin von der Druckflüssigkeit derart betätigt wird, daß es sich durch hydrostatischen Druck in entgegengesetzte Richtung bewegt. Bei dieser Vorrichtung ist das Steuerventil auf der dem Schlagwerkzeug zugewandten Seite angeordnet. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß während des gesamten Arbeitshubes die Masse des Ventils bewegt werden muß. Dies behindert die Beschleunigung des Schlagkolbens.

Außerdem legt das Steuerventil einen längeren Weg zurück als der Steuerkolben. Das bedeutet zum einen, daß es sich vom Steuerkolben lösen muß, was bei unterschiedlich zu schlagenden Objekten sich verschieden vollzieht und bei weichen Objekten nicht immer gelingt. Die Folge davon ist, daß das Steuerventil und der Schlagkolben außer Takt kommen.

Der lange Weg des Steuerventils bedeutet zum anderen, daß· das Sterventil aufgefangen werden muß. Dies führt zu einer nicht gewünschten Erwärmung des hydraulischem Mediums. Außerdem ist zum Umschalten des Steuerventils ein nicht gewünschtes große ölvolumen erforderlich.

Das Steuerventil ist, um die zum Zurückführen erforderlichen Kammern zu erhalten, innen und außen geführt. Da enge Fertigungstoleranzen gefordert sind, werden hierfür hohe Ferti-"J5 gungskosten auftreten.

Außerdem wird die Anordnung des Steuerventils zur Schlagwerkseite hin durch Querbewegungen des Schlagkolbens bei nichtzentri schein Auf treffen auf das Schlagwerkzeug zum hohen Verschleiß führen. Ein weiterer Nachteil ist die Mechanische Berührung zwischen Schlagkolben und Steuerventil. Die b Folge 1st hoher Verschleiß durch Zerstörung der Steuerkanten und dadurch bedingte Behinderung des Umschaltvorganges.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schlagvorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei einem wesentlich lü vereinfachten Steuerungssystem die Geschwindigkeit des Steuervorganges der Beschaffenheit des zu schlagenden Objektes anpaßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be-

lⁱ; schrieben. Nach der Erfindung besteht das Steuerventil aus einer einfachen querbohrungsfreien Hülse, die im Schlaghub hydraulisch und 1m Aufwärtshub mechanisch in Abhängigkeit des Weges und der Geschwindigkeit des Schlagkolbens umgesteuert wird. Das Steuerventil wird, außer während des Uraschaltvorganges, hydraulisch in definierten Positionen im Gehäuse ge halten.

Es 1st nur ein Druckölsystem erforderlich.

Kurz vor dem Auftreffen des Schlagkolbens auf das Schlagwerkzeug wird der 2^r> Steuerkanal zum Steuerventil freigegeben und bleibt zu Beginn der Rückwärtsbewegung offen. Werkzeug und zu schlagendes Objekt könnten theoretisch wie ein Federsystem betrachtet werden. Die Beschaffenheit des Objektes hat dabei einen Einfluß auf die Rückprallgeschwindigkeit. Wird beispielsweise auf hartes Gestein geschlagen, so 1st der Weg zum Stil 1-stand des Kolbens fast Null. Im Gegensatz zum Schlag auf Weichgestein entsteht bei hartan Gestein eine hohe Rückprall geschwindigkeit des Schlagkolbens und ein momentaner Druckanstieg in der Ölsäule. Da dieser Druck zur Umsteuerung des Steuerventils eingesetzt wird, 1st der Umsteuervorgang bei harten Objekten wunschgemäß schneller.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der einfache Aufbau der Schlagvorrichtung. Das Steuerventil hat bis auf die Steuerungskanten einen fast gleich großen Durchmesser wie der Zylinder des Schlagkolbens. Das Gehäuse besitzt damit überwiegend einfache zylindrische Bohrungen zur Aufnahme '> des Schlagkolbens.

Durch die Anordnung des Steuerventils um die Kolbenstange des Schlagkolbens auf der dem Schlagwerkzeug abgewandten Seite ist der Aufbau des. Schlagkolbens fertigungstechnisch einfach und hat dazu den Vorteil, da6 die Auflageflächen zum Gehäuse hin so weit auseinander angeordnet sind, daß auch bei nichtzentrischem Schlag auf das Schlagwerkzeug kein Verschleiß der Kolbenführung eintritt.

Das Umschalten des Steuerventils vom "Rückhub" auf "Schlaghub" wird durch jr, den Schlagkolben am Ende seines Rückhubes mechanisch durchgeführt. Diese vorteilhafte direkte und exakte Führung des Steuerventils wird dazu noch verschleißfrei durchgeführt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß der Schlagkolben mit einem Zapfen in die Hülse des Steuerventils eindringt und damit Öl in einem Ringraum einschließt. Der Schlagkolben 2Q schiebt ohne direkten Kontakt mit dem hülsenförmigen Steuerventil dieses vor sich her. Kurz vor Erreichen der Position "Schlaghub" des Steuerventils wird der Schlagkolben durch das Drucköl abgebremst. Das nur mit geringer Geschwindigkeit sich bewegende Steuerventil trifft sanft auf die Stirnfläche des Gehäuses auf und wird über das Drucköl 1n einer Position gehalten.

Zum Umsteuern des Steuerventils 1st Insgesamt nur eine geringe Ölmenge erforderlich.

Ein weiterer Vorteil der Schlagvorrichtung ist die einfache Austauschbarkelt des Kolbens. Da der Durchmesser des Führungszylinders des Schlagkolbens kleiner 1st als der Innendurchmesser des hül senfÖrmigen Steuerventils, kann z.B. zu Instandsetzungszwecken der Schlagkolben ohne Demontage des Steuerventils gewechselt werden.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen einer schematisch dargestellten Schlagvorrichtung näher erläutert.

Es zeigen
·>

F1g. 1 eine erfindungsgeraäße Schlagvorrichtung im Axialschnitt mit am Beginn des Rückhubes befindlichem Schlagkolben,

Fig. 2 die Schlagvorrichtung gemäß Fig. 1 mit am Beginn des Schlaghubes befindlichem Schlagkolben.

Fig. 3 den Schlagkolben,
F1g. 4 das Steuerventil,

Fig. S 1m Detail den Ringraum zwischen Schlagkolben, Steuerventil und Gehäuse.

Wie Flg. 1 {ergänzend dazu Fig. 3 und 4) zeigt, besteht die Schlagvorrichtung aus dem Gehäuse 2, dem Schlagkolben 3 und dem Steuerventil 4, wobei axial in das Gehäuse ein Schlagwerkzeug 1, wie Meißel, Bohrer o.a., eingebracht wird, auf das der sich axial hin und her bewegende Schlagkolben wirkt.

In der Flg. 1 hat der Schlagkolben 3 den Schlag ausgeführt. Die Steuerkante 3.3 des Führungszylinders 3" hat die Mündung des Ablasses 7.1 des Verbindungskanals 7 freigegeben. Über die Zuführung 7.2 1st das Drucköl in den Ringraum 8.2 gelangt und hat über die Ringfläche der Steuerkante

4.3 das Steuerventil 4 in Richtung des Schlagwerkzeuges 1 bewegt und die Ringfläche der Steuerkante 4.6 des Steuerventils 4 gegen die Ringfläche

2.4 des Gehäuses gelegt. Das Öl aus aer Ringnut b" 1st über den mittleren Ablaß 6.3 und die obere Verbindung 6.4 zum Ölauslaß 6 gelangt.

über die obere Verbindung 5.4 und die obere Zuführung 5.5 1st der Rings', raum 5"" geöffnet, so daß Drucköl vom Druckeinlaß 5 über die Ringfläche der Steuerkante 4.4 das Steuerventil in die Position "Rückhub" ver-

schiebt. Das Steuerventil 4 hat dabei die obere Ringnut 6¹¹ und die untere Ringnut 6* freigegeben. Das Öl aus dein inneren Ringraum 8.1 kann über den oberen Ablaß 6.5 zum Öl aus! aß 6 abfließen. Gleichzeitig versperrt In dieser Position das Steuerventil 4 die Ringnut 5" und damit b die Zufuhr des Orucköies über die Zuführung 5.3 zur Ringfläche der Steuerkante 3.3. Der Druck des Im Ringraum 8.3 anstehenden Öles hält das Steuerventil 4 über die Ringfläche der Steuerkante 4.4 In seiner Position.

Das über die unter Verbindung 5.2 und die Zuführung 5.1 In den unteren Ringraum 5' gelangende DrucköT wirkt auf die Ringfläche 3.1 des Zylinders 3' und bewegt den Schlagkolben In Richtung der dem Schlagwerkzeug abgewandten Seite des Kolbens. Kurz vor Ende des Rückhubes trifft der Schlagkolben 3 auf das Steuerventil 4 (F1g. 5). Ein Teil der Außenwand

l·, des Zapfens 3.4 wird in die Innenbohrung 4.2 des Steuerventils 4 geschoben. Das sich zwischen den Flächen der Außenwand des Zapfens 3.4 der Ringfläche 3.3 der Gehäuseinnenwand 2.1 und der Ringfläche der unteren Kante 4.1 des Steuerventils 4 befindende Öl wird In dem entstandenen Ringraum eingeschlossen. Die sich überdeckenden Flächen zwischen dem

2(] Zapfen 3.4 und der Innenbohrung 4.2 sowie dem mittleren Zylinder 3" und der Gehäuseinnenbohrung 2.1 dichten ausreichend ab.

Die Dichtfläche, die gebildet wird von der Außenfläche 4.7 und der Gehäuseinnenfläche 2.1 wird bei der Rückbewegung des Steuerventils 4 kleiner. Nach Überschreiten der Steuerkante 2.2 des Gehäuses 2 durch die Kante 4.1 des Steuerventils 4 steht in dem oben beschriebenen Ringraum der Druck des Öls aus der Ringnut 5'' an.

Das druckse1t1ge Öl wirkt auf die Ringfläche 3.3 des Schlagkolbens 3 und 5Π bremst seine Bewegung ab. Das Steuerventil bewegt sich in die Position "Schlaghub" (Fig. 2). Das druckseitige Öl gelangt nach Überschreiten der Steuerkante 3.5 des Schlagkolbens 3 durch die Steuerkante 4.1 des Steuerventils 4 in den Inneren Ringraum 8.1. Der Schlagkolben wird beschleunigt

in Richtung Schlagwerkzeug bewegt, da zu der Ringfläche 3.3 nun auch die Ringfläche 3.5 In Schlagrichtung wirksam wird. Das Öl der mittleren Ringnut 5'" fließt über den Verbindungskanal 7 und den Ring raum 3.2 zum Ölauslaß 6.

Die Fig. 2 zeigt das Steuerventil 4 In der Position "Schlaghub". Das Steuerventil 4 Hegt mit der Stirnfläche 4.5 auf der Ringfläche 2.3 des Gehäuses 2. Der Abfluß des Öls aus dem Ringraum 8.1 1n den oberen Ablaß 6.5 und die Ringnut 6'¹ und 6¹ 1st unterbunden. Das Drucköl gelangt über LO die Zuführung 5.3 und die Ringnut 5'¹ In den Raum 8.1 und damit auf die dem Schlagwerkzeug ab gewandte Stirnfläche 3.5 und 3.3 sowie über die Zuführung 5.1 auf die dem Schlagwerkzeug zugewandte Stirnfläche 3.1 des Ringraunes 5*.

Da die Ringflächen 3.3 und 3.5 deutlich größer sind als die Ringfläche 3.1 bewegt sich der als Differentialkolben ausgebildete Schlagkolben 1n Richtung des Schlagwerkzeuges.

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulisch betätigte Schlagvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse nit ZyIInderräumen und Kanälen für eine Druckflüssigkeit sowie einem 1n dien Zylinderräumen axial hin und her bewegbaren, als Differential kolben ausgebildeten Schlagkolben zur Übermittlung von Schlagenergie auf ein Schlagwerkzeug, und einem konzentrisch zum Schlagkolben angeordneten, axial beweglichen hülsenföntiigen querbohrungslosen Steuerungsventil, wobei das Steuerungsventil vom Schlagkolben 1n einer Richtung mechanisch, In der anderen Richtung hydraulisch verschiebbar 1st, dadurch gekennzeichnet,

daß das Steuerventil (4) konzentrisch um eine an der dem Schlagwerkzeug

(1) abgewandten Seite des Schlagkolbens vorgesehene Kolbenstange (3.6) angeordnet 1st, daß ein Verbindungskanal (7) vorgesehen 1st, dessen eine Mündung (7.2) mit einem Ringraum (5'"), der In jeder Stellung des Steuerventils (4) den auf diesem Steuerventil angeformten Außenkragen

ii> (4¹) aufnimmt, In Verbindung steht und dessen andere Mündung (7.1) am

Ende des Schlaghubes geöffnet 1st und mit einem Inneren Ringraum (8.1), der sich zwischen der Kolbenstange (3.6) und der Gehäuseinnenwand (2.1) erstreckt, In Verbindung steht, daß am Schlagkolben (3) ein Bund (3.4) zum Steuerventil (4) weisend angeordnet 1st, mit einem Außendurch messer, der kleiner 1st als der Innendurchmesser der Innenbohrung (4.2) des Steuerventils (4) und die Länge des Bundes (3.4) derart ausgelegt 1st, daß kurz vor der Endphase des Rückhubes des Schlagkolbens (3) ein Teil der zylinderischen Wand des Bundes (3.4) in die Innenbohrung (4.2) eindringt, wobei der andere Teil mit der Gehäuseinnenwand (2.1) und den sich gegenseitig zugewandten Selten der Kante (4.1) des Steuerventils

(4) und der Kante (3.3) des Zylinders (3") des Schlagkolbens (3) einen Ringrauw begrenzt.

340D302

2. Schlagvorrichtung nach Anspruch I₁
dadurch gekennzeichnet,

daß der Außendurchinesser des Kopfes des Steuerventils (4) an der dem Schlagwerkzeug abgewandten Seite kleiner 1st als der Außendurchinesser '» eines mit dem Öl au si aß (6) in Verbindung stehenden Ringraumes (6")

des Gehäuses (2).

3. Schlagvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2„ dadurch gekennzeichnet,

ID daß der Abstand der einander zugewandten Flächen einer Ringfläche

(2.3), die über eine Ringnut (6¹) mit einem Ölauslaß (6.5) In Verbindung steht, und der dem Schlagwerkzeug (1) zugewandten Seite einer Ringfläche (2.2), die über eine Ringnut (5") mit der Ölzuführung (5.3) 1n Verbindung steht, größer ist als die Länge des hüTsenförmi-

}·, gen Steuerventils (4).

4. Schlagvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ringfläche der Kante (3.3) größer ist als eine Ringfläche ;>i) (3.1), die auf der dem Schlagwerkzeug zugewandten Seite des am

Schlagkolben vorgesehenen Zylinders (3¹) angeordnet 1st.

5. Schlagvorrichtung nach einan der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

2Ί daß eine Ringnut (5¹), deren Mündung am Ende dos Schlaghubes durch den

Außenkragen des Zylinders (3') des Schlagkolbens (3) bis auf einen Teil geschlossen ist, die Ringnut (5") sowie eine Ringnut (5¹¹¹¹), die bei der Stellung des Steuerventils (4) "Schlagen" durch den Hülsenabschnitt verschlossen wird, der an der Steuerventil außenseite

•;n durch eine Außenwand (4) und einer dem Schlagwerkzeug (1) abgewandten

Steuerkante (4.4) begrenzt wird, über an die Druckleitung (5) angeschlossenen Kanäle (5.2, 5.3, 5.5) miteinander verbunden sind.