CH626823A5 - Hydraulic percussion apparatus - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schlagapparat, insbesondere für einen Bohrhammer, der ein Gehäuse aufweist, an welchem ein Werkzeug befestigbar ist und in dem ein mit einem Druckflüssigkeitserzeuger in Verbindung stehender Zylinderraum zur Aufnahme eines axial hin und her gehenden Kolbens ausgebildet ist, der einen Kopf aufweist und von einem hülsenförmigen, axial beweglichen, die Richtungsumsteuerung bewirkenden Steuerventil konzentrisch umgeben ist, dessen zylindrische Innenfläche eine den Kopf umgebende zylindrische Wand des Zylinderraums bildet. The invention relates to a hydraulic hammer device, in particular for a hammer drill, which has a housing to which a tool can be fastened and in which a cylinder space in communication with a hydraulic fluid generator is formed for receiving an axially reciprocating piston which has a head and is concentrically surrounded by a sleeve-shaped, axially movable control valve which effects the reversal of direction, the cylindrical inner surface of which forms a cylindrical wall of the cylinder space surrounding the head.
Ein derartiger hydraulischer Schlagapparat ist durch die GB-PS 1 125 725 bekannt. Bei diesem Apparat wird also der Kolben bereits unmittelbar vom Steuerventil umgeben. Durch dieses Merkmal wird somit bereits der Vorteil erreicht, dass die zur Steuerung des Ventils erforderliche Hydraulikmenge sehr viel einfacher aus dem vorderen Zylinderraum erhalten werden kann, nämlich über einen auf dem Kolben befindlichen Kanal, als es beim bekannten Schlagapparat nach der DE-OS 1 703 753 der Fall ist. Such a hydraulic impact device is known from GB-PS 1 125 725. In this apparatus, the piston is already directly surrounded by the control valve. This feature already achieves the advantage that the hydraulic quantity required to control the valve can be obtained much more easily from the front cylinder space, namely via a channel located on the piston, than in the known impact device according to DE-OS 1 703 753 is the case.
Es wird eine weitere Verbesserung des durch die erwähnte GB-PS bekannten Schlagapparates bezweckt, dahingehend, dass die schädliche Wirkung der Abnutzung des schlagenden Endes des Kolbens auf die Funktion des Schlagapparates und die Schwierigkeiten beim Ingangsetzen des Apparates vermindert werden. Weiterhin soll die Konstruktion vereinfacht werden können. Es soll somit ein Schlagapparat geschaffen werden, dessen Funktion gegen Abnutzung des schlagenden Endes des Kolbens unempfindlich ist und der bei jeder Lage des Kolbens leicht in Gang zu setzen ist und der überdies noch einfach konstruiert und betriebssicher ist. A further improvement of the striking apparatus known from the aforementioned GB-PS is aimed at in that the harmful effect of the wear of the striking end of the piston on the functioning of the striking apparatus and the difficulties in starting the apparatus are reduced. Furthermore, the construction should be able to be simplified. A striking apparatus is thus to be created, the function of which is insensitive to wear of the striking end of the piston and which can be started easily in any position of the piston and which is also simple in construction and reliable in operation.
Der erfindungsgemässe hydraulische Schlagapparat ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Schlagseite des Kolbens zugekehrten vorderen Seite des Kopfes der Zylinderraum eine Vorderkammer aufweist, welche durch eine den Kopf umgebende, im Gehäuse ausgebildete Schulter von einem das Steuerventil aufnehmenden Steuerventilraum getrennt ist, und dass in der zylindrischen Fläche des Kopfes des Kolbens wenigstens ein Kanal vorhanden ist, der in der Höhe des Endes der Schlagbewegung des Kolbens zwischen der Vorderkammer und jenem Teil des Steuerventilraumes, der durch das Gehäuse, den Kolben und die der Schlagseite des Kolbens zugekehrte vordere Stirnfläche des Steuerventils begrenzt ist, eine Verbindung herstellt, welche in der Nähe des Endes der Hubbewegung des Kolbens durch den Kopf unterbrochen ist. The hydraulic impact device according to the invention is characterized in that on the front side of the head facing the impact side of the piston, the cylinder chamber has a front chamber which is separated from a control valve chamber accommodating the control valve by a shoulder formed in the housing and surrounding the head, and in that cylindrical surface of the head of the piston, there is at least one channel which delimits the height of the end of the stroke movement of the piston between the front chamber and that part of the control valve space which delimits the front end face of the control valve through the housing, the piston and the stroke side of the piston is a connection which is interrupted by the head near the end of the stroke movement of the piston.
Die Erfindung wird im folgenden mit Hinweis auf die beiliegende, ein Ausführungsbeispiel darstellende, Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which represents an exemplary embodiment.
Fig. 1 zeigt den erfindungsgemässen Schlagapparat im Teilschnitt von der Seite, wobei der Kolben am Ende eines Arbeitsschlages dargestellt ist. Fig. 1 shows the striking apparatus according to the invention in partial section from the side, the piston being shown at the end of a work stroke.
Fig. 2 entspricht Fig. 1, aber hierbei ist der Kolben am Anfang eines Arbeitsschlages dargestellt. Fig. 2 corresponds to Fig. 1, but here the piston is shown at the beginning of a work stroke.
In den folgenden Erläuterungen sind unter «nach unten» und «unter» das werkzeugseitige Ende und unter «nach oben» und «ober» das gegenüberliegende Ende des Apparates zu verstehen. Weiterhin wird das Wort Kanal in der Singularform gebraucht, auch wenn es sich dem Sachzusammenhang nach um ein aus mehreren Kanälen bestehendes Kanalnetz handelt. In the following explanations, “down” and “under” are to be understood as the end on the tool side and “up” and “above” are the opposite ends of the apparatus. Furthermore, the word channel is used in the singular form, even if it is related to a channel network consisting of several channels.
Ein Kolben 27, der einen Schaft 5, einen Flansch 4 und eine Verlängerung 18 aufweist, ist hin und her beweglich in einem Zylinderraum eines Gehäuses 1 untergebracht, welcher Raum aus einem Zylinderraum unterhalb der Flansche 4, d.h. einem unteren Raum 8, und einem Zylinderraum oberhalb der Flansche 4, d.h. einem oberen Raum 10, besteht. Während der Kolben 27 sich hin und her bewegt, schlägt er gegen ein Werkzeug 2. Wenn des Werkzeug 2 nicht da ist, wird der Kolben 27 in einem Dämpferraum 21 angehalten, den die Flansche 4 in ihrer äussersten Lage schliesst, wobei der Druck im Dämpferraum hoch genug steigt, um die Bewegung des Kolbens anzuhalten. Ein für die Verlängerung 18 vorgesehener Zylinderraum 17 verbindet über einen Kanal 26 den oberen Raum 10 mit einem Einlasskanal 9, wenn sich der Kolben seinem oberen Wendepunkt nähert. Der Schlagapparat ist von einem Spülrohr 23 durchzogen, das Spülmittel in eine im Werkzeug 2 befindliche Bohrung leitet. Ein Druckschlauch, der dem Apparat Druckflüssigkeit zuführt, kann an eine Verschraubung 24 und ein Auslassschlauch entsprechend an eine Verschraubung 25 angeschlossen werden. An der Verschraubung 24 fängt im Gehäuse des Schlagapparates der Einlasskanal 9 an, der zu dem unteren Raum 8 und dem oberen Raum 10 sowie zu einem Druckakkumulator 19 führt. Zweck des Akkumulators ist es, die Strömungsmengen und Druckabweichungen auszugleichen. A piston 27, which has a shaft 5, a flange 4 and an extension 18, is movably accommodated in a cylinder space of a housing 1, which space consists of a cylinder space below the flanges 4, i.e. a lower space 8, and a cylinder space above the flanges 4, i.e. an upper room 10. As the piston 27 moves back and forth, it strikes a tool 2. If the tool 2 is not there, the piston 27 is stopped in a damper chamber 21, which the flanges 4 closes in its outermost position, the pressure in the damper chamber rises high enough to stop the piston from moving. A cylinder chamber 17 provided for the extension 18 connects the upper chamber 10 to an inlet duct 9 via a channel 26 when the piston approaches its upper turning point. The striking apparatus is traversed by a flushing pipe 23, which guides the flushing agent into a hole in the tool 2. A pressure hose which supplies pressure fluid to the apparatus can be connected to a screw connection 24 and an outlet hose correspondingly to a screw connection 25. The inlet duct 9, which leads to the lower space 8 and the upper space 10 and to a pressure accumulator 19, begins at the screw connection 24 in the housing of the striking apparatus. The purpose of the accumulator is to balance the flow quantities and pressure deviations.
Der Einlasskanal 9 steht in kontinuierlicher Verbindung mit dem unteren Raum 8 und über ein Steuerventil 7 mit dem oberen Raum 10. Im Kolben 27 ist die ständig unter Druck liegende Unterfläche der Flansche kleiner bemessen als die Oberfläche, wobei der hierauf wirkende Druck mittels des Steuerventils 7 abgestellt bzw. ausgelöst werden kann. Wenn der obere Raum 10 einem Druck ausgesetzt ist, bewegt sich der Kolben 27 nach unten. Während des Auslasses aus dem oberen Raum 10 bewegt sich der Kolben dagegen nach oben. The inlet channel 9 is in continuous communication with the lower space 8 and via a control valve 7 with the upper space 10. In the piston 27, the constantly pressurized lower surface of the flanges is smaller than the surface, the pressure acting thereon by means of the control valve 7 can be turned off or triggered. When the upper space 10 is pressurized, the piston 27 moves down. In contrast, during the outlet from the upper space 10, the piston moves upwards.
Das Steuerventil 7 bewegt sich in einem Raum 6, der im Gehäuse 1 den Teil des Zylinderraumes 8,10 unmittelbar umgibt, in dem sich die Kolbenflansche 4 bewegen. Zwischen dem unteren Raum 8 und dem Steuerventilraum 6 ist eine Enge 28 vorgesehen, deren zylinderförmige Innenfläche einen Teil der die Kolbenflansche 4 umgebenden zylinderförmigen Wand des Zylinderraums 8,10 bildet. The control valve 7 moves in a space 6 which immediately surrounds the part of the cylinder space 8, 10 in the housing 1 in which the piston flanges 4 move. A narrowing 28 is provided between the lower space 8 and the control valve space 6, the cylindrical inner surface of which forms part of the cylindrical wall of the cylinder space 8, 10 surrounding the piston flanges 4.
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Ein Teil des unterhalb des Steuerventils 7 befindlichen Raumes 6 wird durch im Kolben 27 angeordnete Kanäle 13 mit dem unteren Raum 8 verbunden, nachdem sich der Kolben 27 ausreichend weit nach unten bewegt hat. Im Steuerventil 7 sind auch Öffnungen 15 und 16 vorgesehen, die zeitweise in Verbindung mit einem Auslasskanal IIa, IIb stehen. Wenn das Steuerventil 7 ausreichend weit nach oben verschoben ist, wie in Fig. 1, kann die Flüssigkeit aus dem oberen Raum 10 durch die im Steuerventil 7 ausgeformte Öffnung 15 in den Auslasskanal IIa fliessen. Wenn der Raum 6 am unteren Ende des Steuerventils 7 über im Kolben angeordnete Kanäle 13 mit dem unter Druck liegenden unteren Raum 8 in Verbindung steht, presst der auf die Unterfläche 14 des Steuerventils 7 wirkende Druck das Ventil nach oben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die obere Fläche 12 des Steuerventils kleiner ist als die untere Fläche 14 und dass der Druck beiderseits gleich ist. Wenn der Kolben 27 etwa seinen oberen Wendepunkt erreicht hat, wobei das Steuerventil 7 in seiner oberen Lage liegt, verbinden die Kanäle 13 der Flansche 4 den Steuerventilraum 6 mit dem Auslasskanal IIb über die im Steuerventil 7 vorgesehenen Öffnungen 16. Vorhin hat die Flansche 4 die Verbindung zwischen dem unteren Raum 8 und dem Steuerventilraum 6 mittels der im Gehäuse 1 befindlichen Enge 28 unterbrochen, die zwischen dem unteren Raum 8 und dem Steuerventilraum 6 liegt. Wenn der Steuerventilraum 6 mit dem Auslasskanal IIb in Verbindung steht, sinkt der Druck im Steuerventilraum 6, während der auf die obere Fläche 12 des Steuerventils 7 wirkende Einlassdruck das Steuerventil 7 nach unten verschiebt. A part of the space 6 located below the control valve 7 is connected to the lower space 8 by channels 13 arranged in the piston 27 after the piston 27 has moved down sufficiently. Openings 15 and 16 are also provided in the control valve 7 and are temporarily connected to an outlet duct IIa, IIb. If the control valve 7 is displaced sufficiently upwards, as in FIG. 1, the liquid can flow from the upper space 10 through the opening 15 formed in the control valve 7 into the outlet channel IIa. When the space 6 at the lower end of the control valve 7 communicates with the pressurized lower space 8 via channels 13 arranged in the piston, the pressure acting on the lower surface 14 of the control valve 7 presses the valve upwards. This is due to the fact that the upper surface 12 of the control valve is smaller than the lower surface 14 and that the pressure is the same on both sides. When the piston 27 has approximately reached its upper turning point, with the control valve 7 in its upper position, the channels 13 of the flanges 4 connect the control valve chamber 6 to the outlet channel IIb via the openings 16 provided in the control valve 7 Connection between the lower chamber 8 and the control valve chamber 6 is interrupted by means of the narrowing 28 located in the housing 1, which lies between the lower chamber 8 and the control valve chamber 6. When the control valve space 6 communicates with the exhaust port IIb, the pressure in the control valve space 6 decreases, while the inlet pressure acting on the upper surface 12 of the control valve 7 shifts the control valve 7 downward.
Fig. 1 stellt eine Situation dar, wo der Kolben 27 nach Aufschlagen auf das Werkzeug seine Kehrbewegung beginnt. Das Steuerventil 7 ist in seiner obersten Lage im Dämpfer angehalten. Die Druckverbindung zwischen dem Einlasskanal 9 und dem oberen Raum 10 ist vollständig unterbrochen, während die Verbindung zu dem Auslasskanal IIa durch die Öffnung 15 offen ist. Der Druck im unteren Raum 8 wirkt auf den Kolben 27 und verschiebt ihn nach oben. Der Steuerventilraum 6 steht über die Kanäle 13 im Kolben 27 mit dem unteren Raum 8 in Verbindung. Fig. 1 shows a situation where the piston 27 begins its sweeping movement after striking the tool. The control valve 7 is stopped in its uppermost position in the damper. The pressure connection between the inlet duct 9 and the upper space 10 is completely interrupted, while the connection to the outlet duct IIa through the opening 15 is open. The pressure in the lower space 8 acts on the piston 27 and moves it upwards. The control valve chamber 6 is connected to the lower chamber 8 via the channels 13 in the piston 27.
Nachdem der Kolben gegen das Werkzeug 2 angeschlagen hat, fängt er seine Kehrbewegung an. Anfangs beschleunigt sich die Geschwindigkeit des Kolbens, wenn die Flüssigkeit durch den Kanal IIa aus dem oberen Raum 10 in den Auslasskanal 3 strömt. Die Beschleunigung nimmt ab und schliesslich wird die Bewegung des Kolbens langsamer, wenn eine Kante des Kolbens die Strömung in den Auslasskanal IIa zu drosseln anfängt, wobei der Druck im oberen Raum 10 steigt. Damit der Druck im oberen Raum den durchschnittlichen Druck auf der Druckseite des Schlagapparates nicht weit über626 823 After the piston has struck against tool 2, it begins its sweeping movement. Initially, the speed of the piston accelerates when the liquid flows through the channel IIa from the upper space 10 into the outlet channel 3. The acceleration decreases and finally the movement of the piston slows down when an edge of the piston begins to throttle the flow into the outlet channel IIa, the pressure in the upper space 10 increasing. So that the pressure in the upper room does not exceed the average pressure on the pressure side of the striking device by far626 823
steigt, öffnet die Kante der Verlängerung 18 des Kolbens die Verbindung 26 zwischen dem oberen Raum 10 und dem Einlasskanal 9 schon ein wenig bevor die Kante des Kolbens die Verbindung zu dem Kanal 1 la vollständig unterbricht. Wenn der Kanal IIa geschlossen wird, hört der Auslass zum Auslasskanal 3 auf, und der Kolben bewegt sich weiter mit abnehmender Geschwindigkeit. Die Flüssigkeit, die der Schlagkolben während seiner Bewegung beseitigt, strömt durch den Kanal 26 in den Einlasskanal 9 und wird in dem Akkumulator 19 gespeichert. rises, the edge of the extension 18 of the piston opens the connection 26 between the upper space 10 and the inlet channel 9 a little before the edge of the piston completely breaks the connection to the channel 1 la. When channel IIa is closed, the outlet to outlet channel 3 ceases and the piston continues to move at a decreasing speed. The liquid which the percussion piston removes during its movement flows through the channel 26 into the inlet channel 9 and is stored in the accumulator 19.
In Fig. 2 steht der Kolben 27 im Begriff, seinen Arbeitsschlag anzufangen. Das Steuerventil 7 ist in seiner unteren Lage im Dämpfer angehalten. Während der Kolben 27 sich nach unten bewegt, öffnet er ein wenig vor seinem Schlag die Verbindung zwischen dem unteren Raum 8 und dem Steuerventilraum 6 über die Kanäle 13. Im Steuerventilraum 6 steigt der Druck, wodurch das Steuerventil 7 nach oben verschoben wird. Die Verbindung zwischen dem Einlasskanal 9 und dem oberen Raum 10 wird unterbrochen, und die zum Auslasskanal IIa führende Öffnung 15 geöffnet. Das Steuerventil 7 wird im Dämpfer 20 in der in Fig. 1 dargestellten Lage angehalten. In Fig. 2, the piston 27 is about to start its stroke. The control valve 7 is stopped in its lower position in the damper. As the piston 27 moves downward, a little before its stroke it opens the connection between the lower space 8 and the control valve space 6 via the channels 13. In the control valve space 6, the pressure rises, as a result of which the control valve 7 is shifted upward. The connection between the inlet duct 9 and the upper space 10 is interrupted and the opening 15 leading to the outlet duct IIa is opened. The control valve 7 is stopped in the damper 20 in the position shown in FIG. 1.
Durch den erfindungsgemässen Schlagapparat werden folgende Vorteile erreicht: The following advantages are achieved by the striking apparatus according to the invention:
Der Schlagapparat hat eine einfache Konstruktion und besitzt möglichst wenige bewegliche und sich abnutzende Teile. The striker has a simple construction and has as few moving and wearing parts as possible.
Der Kolben und das Steuerventil werden gegenseitig voneinander gesteuert und der Apparat startet in jeder Lage dieser Teile. Zusatzteile, die in den bekannten Konstruktionen nötig sind, um die Startfähigkeit zu verbessern, sind in dieser Ausbildung unnötig. The piston and the control valve are mutually controlled and the apparatus starts in any position of these parts. Additional parts that are necessary in the known constructions to improve the starting ability are unnecessary in this training.
Die im Gehäuse vorgesehene Enge und die im Kolbenflansch angeordneten Kanäle können leicht so bemessen werden, dass die Abnutzung des schlagenden Endes des Kolbens die Funktion des Schlagapparates nicht stört. The narrowness provided in the housing and the channels arranged in the piston flange can easily be dimensioned so that the wear of the striking end of the piston does not interfere with the function of the striking apparatus.
Der Schlagapparat ist gegen Druckänderungen der Triebflüssigkeit nicht empfindlich. The impact device is not sensitive to changes in the pressure of the driving fluid.
Der Strömungsweg der unter Druck liegenden Flüssigkeit zu dem oberen Raum des Zylinders ist wegen der günstigen Lage des Steuerventils so kurz wie möglich, wodurch die Druckverluste möglichst gering sind. The flow path of the liquid under pressure to the upper space of the cylinder is as short as possible because of the favorable position of the control valve, as a result of which the pressure losses are as small as possible.
Die Bewegungen des Steuerventils sind in beiden Richtungen durch Anhalten des Ventils in den Dämpfen begrenzt. Auf diese Weise können durch mechanischen Kontakt verursachte Abnutzungen reduziert werden. The movements of the control valve are limited in both directions by stopping the valve in the vapors. In this way, wear caused by mechanical contact can be reduced.
Oben sind die Konstruktion und die Funktion eines erfindungsgemässen Schlagapparates an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Einem Fachmann ist es jedoch klar, dass verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Rahmen der folgenden Patentansprüche möglich sind. The construction and the function of an impact device according to the invention are explained above using an exemplary embodiment. However, it is clear to a person skilled in the art that various embodiments of the invention are possible within the scope of the following patent claims.
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