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Bei einem weiteren bekannten hydraulischen Schlagwerkzeug (CH-PS
5 34 567), das mit mehreren Steuerleitungen arbeitet, führt eine der Steuerleitungen
nach kammartiger Verzweigung in den Arbeitszylinder
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hinein. Die einzelnen Zweigleitungen lassen sich durch Vorschieben
eines Stiftes fortschreitend blockieren, so daß der hintere Umkehrpunkt des Hammerkolbens
und damit auch die Schlagenergie eingestellt werden kann.
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Die Zweigleitungen haben, wenn man von dem absperrenden Stift absieht,
hierbei untereinander die gleiche Funktion und dienen lediglich der Ermöglichung
einer Auswahl. Die zweite Steuerleitung, die zu einer anderen Steuerfläche des Steuerteiles
führt, ist im übrigen unverzweigt.
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Es ist ferner bekannt (DT-PS 5 51 138), das Steuerteil eines Druckluftschlagwerkzeuges
als hohle Hülse auszubilden, deren Stirnseiten und deren Innenraum ständig dem Hochdruck
ausgesetzt sind. Die Steuerhülse weist einen in einem Ringraum des Steuerzylinders
untergebrachten Ringkragen auf, der über eine Steuerleitung mit dem Arbeitszylinder
in Verbindung steht.
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Die Steuerleitung dient zur Umsteuerung des Steuerkolbens in die eine
Endlage. Die Umsteuerung in die andere Endlage erfolgt beim Rückschub des Arbeitskolbens
durch die von dem Arbeitskolben verdichtete Luft, die auf eine zweite Steuerfläche
des Steuerkolbens einwirkt.
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Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit dieser Einrichtung ist, daß
das Druckmedium kompressibel ist.
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Die Praxis zeigt, daß die Schlagzahlen der bekannten hydraulischen
Schlagwerkzeuge normalerweise bei etwa 700 Schlägen pro Minute und maximal bei 3500
bis 4000 Schlägen pro Minute liegen. Dies liegt daran, daß die Umschaltung des Steuerkolbens,
die vorgenommen werden muß, bevor der Arbeitskolben seine jeweilige Endlage erreicht
hat, einerseits zu spät und andererseits zu langsam erfolgt. Der Grund für die verspätete
Umschaltung liegt darin, daß das verdickte Kolbenteil, das die Steuerleitung vorübergehend
absperrt. zu lang ist, und der Grund für die Verzögerung liegt darin, daß die massiv
ausgebildeten Steuerkolben, wenn sie für die kurzzeitige Durchschaltung großer Strömungsmengen
bemessen werden, infolge ihrer großen Masse zu träge sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Schlagvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die imstande ist, mit hohen Schlagzahlen
zu arbeiten. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die
Steuerleitung in zwei in den Arbeitszylinder einmündende Zweige aufgespalten ist,
von denen bei jeder Stellung des Arbeitskolbens mindestens einer durch ein Kolbenteil
verschlossen ist, daß der erste Zweig derart angeordnet ist, daß er bei Freigabe
durch das Kolbenteil bei abgesenktem Arbeitskolben mit der Rücklaufleitung verbunden
ist, und daß der zweite Zweig derart angeordnet ist, daß er bei Freigabe durch das
Kolbenteil bei angehobenem Arbeitskolben mit der Druckleitung verbunden ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung kann man erreichen, daß
der erste Zweig die Steuerleitung mit der Rücklaufleitung verbindet, wenn das verdickte
Kolbenteil die Verbindung zur Druckleitung gerade erst abgesperrt hat. Dieser Grenzfall
tritt dann ein, wenn die Höhe des verdickten Kolbenteiles so groß ist, daß beide
Zweige bei einer ganz bestimmten Kolbenstellung gerade gemeinsam abgedichtet werden.
Macht der Kolben von dieser Position aus eine kleine Bewegung, dann wird einer der
Zweige freigegeben und an die entsprechende Druckleitung bzw. Rücklaufleitung angeschlossen,
so daß der entsprechende Druckzustand über die Steuerleitung auf das Steuerteil
übertragen wird.
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Das verdickte Kolbenteil kann dabei, je nach dem Abstand, in dem die
Zweige der Steuerleitung in den
Arbeitszylinder einmünden, durchaus eine beträchtliche
Länge haben, so daß der Konstrukteur in der Wahl der geometrischen Abmessungen weitgehend
frei ist.
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Eine Steuerung der Schlagzahl bzw. eine Verstellung des unteren Umkehrpunktes
des Arbeitskolbens kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht
werden, daß der erste Zweig aus mehreren Zweigleitungen besteht, die im Kolbenweg
hintereinander in den Arbeitszylinder einmünden und unabhängig voneinander ohne
Blockierung der Steuerleitung verschließbar sind. Diejenige erste Zweigleitung,
die nicht durch einen Stopfen od. dgl. verschlossen ist, bestimmt innerhalb des
Kolbenzyklus den Zeitpunkt, zu dem die Steuerleitung über die Ringnut mit der Rücklaufleitung
verbunden wird, so daß der Steuerdruck abfällt und die Steuerhülse umgesteuert wird.
Auf diese Weise kann man dadurch, daß beispielsweise die am weitesten außen liegende
Zweigleitung verschlossen wird, die nächstfolgende Zweigleitung wirksam machen,
wodurch erreicht wird, daß der Arbeitskolben bei seiner Abwärtsbewegung später umgesteuert
wird, was einer Erniedrigung der Schlagzahl und einer Vergrößerung der Energie des
Einzelschlages entspricht.
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Die Umsteuerung am oberen Umkehrpunkt des Arbeitskolbens soll zweckmäßigerweise
nicht schlagartig durch plötzliche Druckumkehr erfolgen, sondern unter stetiger
Abschwächung der Kolbengeschwindigkeit. In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung
geschieht dies dadurch, daß der zweite Zweig aus mehreren Zweigleitungen besteht,
die hintereinander in den Arbeitszylinder einmünden und den Durchtrittsquerschnitt
zur Steuerleitung mit zunehmendem Hub des Arbeitskolbens vergrößern. Der Arbeitskolben
gibt also mit zunehmendem Hub einen immer größer werdenden Strömungsquerschnitt
des zweiten Zweiges frei, während die Zweigleitungen des ersten Zweiges vollständig
verschlossen sind. Dadurch kann sich der Druck in der Steuerleitung langsam aufbauen,
was zu einem glatten und stoßfreien Umsteuern des Steuerzylinders führt. Erforderlichenfalls
können in den Zweigleitungen des zweiten Zweiges Drosselelemente, die einstellbar
sein können, angebracht werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerteil als
hohle Steuerhülse ausgebildet, die innen und an den beiden Stirnseiten ständig dem
Hochdruck ausgesetzt ist und einen Ringkragen aufweist, dessen eine Begrenzung die
Steuerfläche bildet. Die Steuerhülse ist imstande, bei geringer Massenträgheit große
Strömungsmengen durchzuschalten. Die geringe Massenträgheit folgt daraus, daß die
Wandstärke der Steuerhülse lediglich so groß gemacht werden muß, daß sie den auftretenden
Drücken standhält. Die Steuerhülse kann im übrigen zylindrisch ausgebohrt sein.
Sie ist im wesentlichen hohl und enthält allenfalls eine Rückstellfeder. Die Steuerhülse
ist hydraulisch oder durch eine Feder in Richtung auf ihre eine Endlage vorgespannt.
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Durch Druckeinwirkung auf die einzige Steuerfläche kann sie entgegen
der Vorspannung in die andere Endlage gebracht werden. Für die Steuerung ist daher
nur eine einzige Steuerleitung erforderlich.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die wirksame Steuerfläche
zusammen mit der kleineren Stirnfläche der Steuerfläche größer als die große Stirnfläche,
wobei die vordere Fläche des Ringkragens einen mit der Rücklaufleitung verbundenen
Ringraum begrenzt. Die Verstellung der Steuerhülse erfolgt dabei ausschließlich
hydraulisch, so daß keine mechanischen Rückstellelemente verwendet werden müssen.
Die
Steuerhülse hat durch die unterschiedlich großen Stirnflächen,
auf die der gleiche Druck einwirkt, eine Vorzugsstellung. Der Druck in der Steuerleitung
ist allein entscheidend dafür, ob diese Vorzugsstellung eingehalten wird oder ob
die Steuerhülse sich in die entgegengesetzte Endlage begibt.
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Die Vorspannung kann auch durch eine Feder aufgebracht werden, die
auf die Steuerhülse in Richtung auf eine Absperrung der vom Arbeitszylinder kommenden
Leitung gegen die Rücklaufleitung einwirkt, wobei diese Leitung über die Steuerhülse
mit der Druckleitung in Verbindung steht. In diesem Falle wird im Steuerzylinder
kein druckloser Ringraum benötigt, sondern die von den verschiedenen Leitungen auf
die Steuerhülse einwirkenden Drücke können sich in dem einen Betriebszustand gegeneinander
aufheben.
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Die Praxis hat gezeigt, daß die erfindungsgemäße Schlagvorrichtung
imstande ist, etwa 6000 Schläge pro Minute vorzunehmen. Durch die erwähnte Einstellbarkeit
des unteren bzw. oberen Umkehrpunktes des Arbeitskolbens kann man natürlich jederzeit
auch niedrige Schlagzahlen realisieren.
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Bei Bohrhämmern, bei denen eine Spülleitung durch das an den Amboß
anschließende Bohrgestänge hindurchgeht, führt zweckmäßigerweise durch eine Längsbohrung
des Arbeitskolbens ein an dem Arbeitszylinder befestigtes Spülrohr hindurch, wobei
zwischen der Wand der Längsbohrung und dem Spülrohr ein Luftraum vorhanden ist.
Der Luftraum sorgt für einen Druckausgleich während der hin- und hergehenden Kolbenbewegung.
Auf diese Weise werden Druckstaus vermieden, und durch die ständige Luftbewegung
im Inneren des Kolbens wird für eine gleichmäßige Abkühlung gesorgt. Durch Lecköl
wird in der im Arbeitszylinder befindlichen Luft ein feiner Sprühnebel erzeugt,
der für eine zusätzliche Schmierung sämtlicher Teile sorgt. Auch wenn kein Spülrohr
vorhanden ist, kann ein Kolben mit Längsbohrung verwendet werden, um die stoßdämpfende
und energieabsorbierende Wirkung von Luftpolstern zu vermeiden.
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Bei einem Schlagwerkzeug, bei dem an die Druckleitung ein eine Membran
enthaltender hydropneumatischer Zweikammer-Druckspeicher angeschlossen ist, ist
in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die zu dem Druckspeicher
führende Leitung ein druckabhängig schaltendes Absperrventil enthält, das diese
Leitung absperrt, wenn der Druck an der Druckleitung unter einen Grenzwert, der
oberhalb des normalen Betriebsdruckes liegt, absinkt. Zwar ist der Einsatz eines
Drosselventils in die Druckleitung vor dem Druckspeicher bekannt (DT-OS 20 24 501),
jedoch hat bei dem bekannten Gerät das Drosselventil die Aufgabe, bei einer Reduzierung
des Drucks den Flüssigkeitsstrom und damit die Schlagzahl zu erniedrigen. Das erfindungsgemäß
zu verwendende Absperrventil ist dagegen während des normalen Betriebes überhaupt
nicht wirksam. Erst wenn die hydraulische Druckzufuhr von der Pumpe beim Abschalten
des Gerätes abgebrochen wird, schließt das Absperrventil und verhindert somit eine
zu schnelle Entlastung des Druckspeichers. Plötzliche Entlastungen des Druckspeicher
sind deshalb gefährlich, weil die in den Druckspeichern enthaltenden Membranen mit
großer Energie schlagartig gegen die Wand des Druckbehälters und gegen die Auslaßöffnung
geschleudert werden und dabei, wie die Praxis gezeigt hat, häufig zu Bruch gehen.
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Durch das Absperrventil wird erreicht, daß der Druck in dem Druckspeicher
nach einem Abschalten der
Vorlaufleitung zunächst erhalten bleibt und sich langsam
durch Leckströme abbaut. Dabei ist die Membran nicht gefährdet.
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Das Absperrventil kann aus einer federgespannten Hülse mit unterschiedlich
großen Stirnflächen bestehen, die in der Öffnungsstellung voll in der Druckleitung
liegt und in der Schließstellung die seitlich ankommende Druckleitung von der ebenfalls
seitlich ankommenden Stichleitung zu dem Druckspeicher trennt.
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Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine schematische Abbildung eines Schlagwerkzeuges
nach der Erfindung im Längsschnitt, und F i g. 2 zeigt eine weitere Ausbildung der
Steuerhülse und des zugehörigen Zylinders bei einem Schlagwerkzeug, das im übrigen
demjenigen der F i g. 1 entspricht.
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Im dem Arbeitszylinder 10 ist der Arbeitskolben 11 längsverschiebbar
angeordnet. Er schlägt periodisch auf den Amboß 12, der beispielsweise mit einem
Bohrgestänge verbunden sein kann.
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Durch eine Vorlaufleitung 13 wird Hydraulikmedium, das unter einem
Pumpendruck von ca. 80 bar steht, in das Gerät eingeführt. Es gelangt über ein Absperrventil
14 in die Druckleitung 15. Die Druckleitung 15 ist ständig an die untere Kammer
16 des Zylinders 20 angeschlossen, so daß der Hydraulikdruck stets auf die kleine
Ringfläche 17 des Arbeitskolbens 11 einwirkt und diesen nach oben zu treiben bestrebt
ist.
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Die obere Kammer 18 des Zylinders ist über eine Leitung 19 mit den
Steuerventil 20 verbunden. Dieses verbindet die Leitung 19 wechselweise mit der
Druckleitung 15 und mit der Rücklaufleitung 21. Die obere Kammer 18 wird von der
großen Ringfläche 22 des Arbeitskolbens begrenzt. Wenn daher der volle Druck sowohl
auf die untere Ringfläche 17 als auch auf die obere Ringfläche 22 einwirkt, wird
der Arbeitskolben nach unten getrieben. Wenn dagegen das Druckmedium nur auf die
kleinere Ringfläche 17 einwirkt und Leitung 19 mit der drucklosen Rücklaufleitung
21 verbunden ist, führt der Arbeitskolben seinen Rückhub durch, indem er sich aufwärts
bewegt.
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Die Steuerung des Steuerventils 20, das bei dem Ausführungsbeispiel
von F i g. 1 aus einer unter Federspannung stehenden Steuerhülse 55 besteht, erfolgt
über die Steuerleitung 24, deren Druck auf die Steuerfläche 58 des Ringkragens 56
einwirkt. Die Steuerleitung 24 verzweigt sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in drei erste Zweigleitungen 65,66, 67 und vier zweite Zweigleitungen 25, 26, 27,
28, von denen jede in eine Ringnut am Arbeitszylinder mündet.
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Im Bereich der mit den Zweigleitungen verbundenen Ringnuten weist
der Arbeitskolben 11 ein unteres verdicktes Kolbenteil 62 auf, dessen Durchmesser
dem Zylinderdurchmesser angepaßt ist. Das Kolbenteil 62 ist imstande, die Zweigleitungen
und zugehörigen Ringnuten abdichtend zu verschließen. Es ist unten durch die Ringfläche
17 und oben durch die Ringfläche 61 begrenzt. An die Ringfläche 61 schließt sich
die breite Ringnut 69 an und darüber liegt ein weiteres verdicktes Kolbenteil 64
von gleichem Durchmesser wie das Kolbenteil 62.
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Im Bereich der Ringnut 69 des Kolbens führt eine Rücklaufleitung
52 aus dem Arbeitszylinder heraus. Die Ringnut 69 des Arbeitskolbens ist so bemessen,
daß sie bei jeder Stellung des Arbeitskolbens die Rücklaufleitung 52 erfaßt. Wenn
daher der Arbeitskolben so weit
abgesenkt wird, daß die obere Ringfläche
61 des Kolbenteils 62 unter die erste geöffnete Zweigleitung 65 bis 67 gelangt,
dann wird die betreffende Zweigleitung 65 bis 67 über die Ringnut 69 mit der Rücklaufleitung
52 verbunden, wodurch die Steuerleitung 24 drucklos wird.
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Die Stopfen 68, die in die Zweigleitungen 65 bis 67 einsetzbar sind,
um diese wahlweise abdichten zu können, haben die Aufgabe, diejenige Kolbenstellung
zu bestimmen, in der die Steuerleitung 24 während der Kolbenbewegung erstmalig auf
die beschriebene Weise drucklos gemacht wird, so daß die auf die Steuerfläche 58
der Steuerhülse einwirkende Druckkraft aufhört.
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Die zweiten Zweigleitungen 25 bis 28 liegen unterhalb der ersten
Zweigleitungen und bestimmen, bei welchem Kolbenhub der Druck in der Druckleitung
15, der ständig in der unteren Kammer 16 des Arbeitszylinders herrscht, in die Steuerleitung
24 gelangt. Wird der Arbeitskolben aus seiner untersten Stellung heraus angehoben,
dann ist die Steuerleitung 24 zunächst drucklos. Gelangt die untere Ringfläche 17
jedoch in den Bereich der untersten Zweigleitung 25, dann gelangt Druckflüssigkeit
in diese Zweigleitung und die Steuerleitung 24 hinein. Gleichzeitig muß natürlich
sichergestellt sein, daß die ersten Zweigleitungen 65 bis 67 zu diesem Zeitpunkt
bereits verschlossen sind. Der Druckaufbau in der Steuerleitung 24 erfolgt zunächst
relativ langsam. Je mehr zweite Zweigleitungen 26, 27 und 28 jedoch mit zunehmendem
Kolbenhub wirksam werden, um so größer ist der Durchtrittsquerschnitt, so daß der
Druckaufbau in der Steuerleitung 24 progressiv ansteigend erfolgt. Infolge der sukzessiven
Zuschaltung der Zweigleitungen 25 bis 28 beim Anheben des Arbeitskolbens wird die
Steuerhülse 55 nicht stoßartig in ihre (gezeichnete) untere Endlage gebracht, sondern
relativ vorsichtig umgesteuert.
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Der Druck der Steuerleitung 24 greift an der Steuerfläche 58 der
Steuerhülse an. Die Steuerfläche 58 bildet die Rückseite eines Kragens 56, der sich
bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis zur unteren Stirnfläche 57 erstreckt.
Die Innenweite der Steuerhülse ist mit Ausnahme einer Abstützung für die Federn
durchgehend konstant. Die rückwärtige Stirnfläche 30 ist zusammen mit der wirksamen
Steuerfläche 58 genau so groß wie die vordere Stirnfläche 57.
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Die Steuerhülse 55 ist in ihrem rückwärtigen Bereich mit einer breiten
Ringnut 29 versehen, die die in Längsrichtung gegeneinander versetzten Bohrungen
der Leitungen 19 und 21 miteinander verbinden kann. In der anderen Endstellung,
die in der Zeichnung dargestellt ist, wird die Verbindung zur Rücklaufleitung 21
durch die Steuerhülse abgesperrt, während die Bohrung zur Leitung 19 freiliegt und
damit mit dem Inneren der durchgehenden Steuerhülse und mit der Druckleitung 15
in Verbindung steht.
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Zur Erläuterung des Betriebes des Schlagwerkzeuges sei von der in
der Zeichnung dargestellten Position der Teile ausgegangen, wobei die Steuerhülse
55 die Leitung 19 mit der Druckleitung 15 verbindet und die Verbindung zur Rücklaufleitung
21 absperrt. Da der volle Druck sowohl an der oberen großen Ringfläche 22 als auch
an der unteren kleinen Ringfläche 17 herrscht, wird der Arbeitskolben 11 nach unten
beschleunigt.
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Dabei schließt das Kolbenteil 62 mit der unteren Ringfläche 17 zunächst
fortlaufend die Zweigleitungen 28, 27, 26 und 25 ab, um danach die ersten Zweigleitungen
65,66 und 67, sofern sie nicht mit einem Stöpsel 68 verschlossen sind, freizulegen.
Beim Verschleißen der untersten Zweigleitungen 25 wird die
Steuerleitung 24 von dem
Hochdruck abgeschnitten, und beim Freilegen der obersten Zweigleitung 65 wird sie
mit der drucklosen Rücklaufleitung 52 verbunden.
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Dadurch verringert sich die an der Steuerfläche 58 der Steuerhülse
angreifende Kraft. Unter dem Druck der auf die größere Stirnfläche 57 einwirkende
Kraft wird der Steuerkolben 55 entgegen der Feder 31 nach oben verschoben. Der Steuerkolben
liegt dabei zunächst mit seiner unteren Stirnfläche voll an dem Sitz 32 an, so daß
der Druck der Druckleitung 15 eventuell nur zum Teil wirksam werden kann. An der
Stirnseite 57 sind jedoch Einbuchtungen 33 vorgesehen, in die das Druckmedium eindringen
kann. Außerdem wirkt auf die Steuerhülse 55 eine aufwärts gerichtete Feder 34 ein,
die mit einer Halterung 35 an dem Gehäuse befestigt ist. Diese Feder hat lediglich
die Aufgabe, das Abheben der Steuerhülse von dem Sitz 32 zu erleichtern, so daß
sichergestellt ist, daß der volle Flüssigkeitsdruck an der unteren Stirnseite 57
ansetzen kann. Bei der Weiterbewegung greift die Feder 34 nicht mehr an der Steuerhülse
an. Die Feder 31 wird dagegen zunehmend zusammengedrückt, bis die obere Stirnfläche
30 abdichtend an dem Gehäuse anliegt. Der Flüssigkeitsstrom durch die Steuerhülse
55 hindurch ist damit unterbrochen, während Leitung 19 über die Ringnut 29 mit der
Rücklaufleitung 21 verbunden ist. Die obere Kammer 18 ist somit drucklos, so daß
der Arbeitskolben 11 wieder nach oben getrieben wird. Seine untere Ringkante 17
legt dabei zunächst die unterste Zweigleitung 25 frei. Durch diese strömt Druckflüssigkeit
in die Steuerleitung 24 ein. Die einströmende Flüssigkeitsmenge erhöht sich, je
mehr weitere Zweigleitungen 26,27,28 während des weiteren Kolbenhubes zugeschaltet
werden. Der Druck in der Steuerleitung erreicht schließlich eine solche Höhe, daß
er ausreicht, um die Steuerhülse 55 wieder in die gezeichnete Position zu verschieben,
in der Leitung 19 über das Hülseninnere an die Druckleitung 15 angeschlossen und
von der Rücklaufleitung 21 getrennt ist. Infolge des langsamen Druckaufbaus in der
Steuerleitung 24 hebt die Steuerhülse bei ihrer Abwärtsbewegung sanft ab, so daß
Leitung 19 nicht schlagartig mit Druck beaufschlagt wird. Dies hat zur Folge, daß
der Arbeitskolben 11 langsam und stetig abgebremst wird und nicht etwa schlagartig
auf ein inkompressibles hydraulisches Kissen schlägt.
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Da das beschriebene Schlagwerkzeug für Bohreinrichtungen verwendet
wird, ist ein in Längsrichtung durch den Arbeitszylinder und den Arbeitskolben hindurchgehendes
Spülrohr 40 vorgesehen, das abdichtend durch die obere Zylinderwand hindurchgeführt
ist.
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Der Arbeitskolben 11 hat eine Längsbohrung 41, durch die das Spülrohr
40 hindurchgeht. Die Längsbohrung 41 ist jedoch weiter als das Spülrohr, so daß
zwischen beiden ein ringförmiger Luftraum vorhanden ist. Bei der Hin- und Herbewegung
des Arbeitskolbens wird ständig Luft in dem Arbeitszylinder durch die Längsbohrung
41 hindurchgepumpt. Dies bewirkt einmal eine Kühlung im Inneren des Arbeitskolbens
und zum anderen auch die Sicherstellung einer Schmierung an sämtlichen Stellen,
weil die ständig in Bewegung befindliche Luft Lecköl in Form von Sprühnebel enthält.
Dieses öl gelangt gleichmäßig an alle Stellen, an denen Reibung auftreten könnte.
Schließlich wird durch den Pumpvorgang die Ausbildung von Luftkissen vermieden,
die einen Teil der Schlagenergie aufzehren würden.
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Bei dem dargestellten Schlagwerkzeug ist die Vorlaufleitung 13 in
bekannter Weise an einen hydropneumatischen Druckspeicher 43 angeschlossen.
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Dieser besteht aus einer Kammer, die Gas unter hohem Druck enthält,
und einer zweiten Kammer, die direkt mit der Vorlaufleitung bzw. der Druckleitung
in Verbindung steht. Beide Kammern sind durch eine Gummimembran 44 voneinander getrennt.
Der Druckspeicher hat die Aufgabe, in denjenigen Zykluszeiten, in denen zur Verstellung
des Kolbens nur wenig Druckflüssigkeit benötigt wird, die von der Pumpe kommende
überschüssige Druckflüssigkeit aufzunehmen und in denjenigen Zykluszeiten, in denen
der Flüssigkeitsbedarf des Kolbens groß ist, diese Flüssigkeit bereitzustellen.
Bei Verwendung eines derartigen Druckspeichers braucht die Pumpenleistung nicht
dem benötigten Maximalwert angepaßt zu sein, sondern muß lediglich dem Mittelwert
zwischen hohem und geringem Flüssigkeitsbedarf entsprechen.
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Eine Schwierigkeit bei derartigen Druckspeichern besteht darin, daß
beim Abschalten der Pumpe, wenn also die Vorlaufleitung 13 drucklos wird, die Membran
44 von dem unter hohen' Druck stehenden Gas schlagartig gegen die Behälterwand geschleudert
wird und dabei zu Bruch geht. In der Praxis entstehen tatsächlich die Membranrisse
fast immer beim Abschalten der Druckpumpe.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist das Absperrventil 14 in
Form einer federgespannten Hülse 45 vorgesehen. Die Hülse besitzt an ihrem unteren
Ende einen Kragen 46, dessen Rückseite mit der drucklosen Rücklaufleitung 21 verbunden
ist. Die Feder 47, die die Steuerhülse nach unten treibt, ist so bemessen, daß der
auf die untere Stirnfläche 48 einwirkende Druck die Steuerhülse 45 normalerweise
nach oben treibt. Die Steuerhülse sinkt erst dann ab, wen.. der Druck in der Druckleitung
z. B. 70 bar unterschreitet und nicht mehr imstande ist, der Feder 47 entgegenzuwirken.
Der Normaldruck im Druckspeicher 43 beträgt 50 bar.
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In der Öffnungsstellung der Steuerhülse 45 ist die Vorlaufleitung
13 über das Innere der Steuerhülse mit dem Druckspeicher 43 und mit der Druckleitung
15 verbunden. Sinkt der Druck in der Druckleitung 15 unter 70 bar, dann sinkt die
Steuerhülse herab und trennt die drei genannten Leitungen voneinander. Der in dem
Druckbehälter herrschende Druck kann sich jetzt nicht schlagartig entspannen, sondern
nur durch die der unteren Stirnfläche der Steuerhülse vorgesehenen Einbuchtungen
49 hindurch, also sehr langsam. Dies dient der Schonung der Membran 44.
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In der Zeichnung sind außerdem die die Enden des Arbeitskolbens gegen
das Gehäuse abdichtenden Dichtungen 50 dargestellt sowie Leckleitungen 51, die in
die Rücklaufleitung 21 einmünden und das den Kolbenenden trotz der Dichtungen noch
anhaftet abführen.
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In F i g 2 ist eine weitere Ausführungsform der Steuerhülse 55r dargestellt,
die eine geringfügige Abänderung des Steuerzylinders bedingt. Die Steuerhülse 55'
besitzt einen umlaufenden Kragen 56', der
einen größeren Durchmesser aufweist als
die ständig dem Hochdruck ausgesetzte vordere Stirnfläche 57. Die vordere Begrenzung
des Kragens 56' wird von einer Schrägfläche 59 gebildet. Diese begrenzt einen Ringraum
des Steuerzylinders, der über eine Leitung 60 mit der Rücklaufleitung 21 verbunden
ist.
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Bei dieser Steuerhülse erfolgt die Steuerung ausschließlich hydraulisch,
d. h. ohne Federkräfte od. dgl.
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Der Hochdruck wirkt ständig sowohl auf die größere Stirnfläche 57
als auch auf die gegenüberliegende kleinere Stirnfläche 30 ein. Ist der Druck in
der Steuerleitung 24 gering, dann überwiegt die auf die Stirnfläche 57 einwirkende
Kraft, und die Steuerhülse 55' wird nach oben geschoben. Steigt der Druck in der
Steuerleitung 24 an, dann übersteigen die auf die Flächen 30 und 58 einwirkenden
Kräfte diejenige Kraft, die auf die Stirnfläche 57 einwirkt - die Steuerhülse verschiebt
sich nach unten. Man erkennt, daß der von der Steuerleitung 24 her auf die hintere
Fläche 58 des Kragens 56' einwirkende Druck ausschließlich für die jeweilige Stellung
der Steuerhülse maßgebend ist.
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An der Stirnfläche 30 können ebenfalls Einbuchtungen vorgesehen sein,
durch die sichergestellt ist, daß der Hochdruck an der Stirnfläche 30 angreift und
die Steuerhülse aus ihrer Endposition abheben kann.
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Diejenigen Teile, die bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 gegenüber
demjenigen der F i g. 1 unverändert sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Sie werden an dieser Stelle nicht noch einmal ausführlich erläutert.
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Der Vorteil des Ausführungsbeispiels der Fig.2 besteht darin, daß
keinerlei Federn zur Erzielung einer Vorspannung oder zum Abheben der Steuerhülse
benötigt werden. Die Herstellung ist daher einfacher und der Verschleiß geringer.
Beide Steuerhülsen 55 und 55' bieten den Vorteil, daß die Verstellbewegung über
eine einzige Leitung, nämlich die Steuerleitung 24, eingeleitet wird. Diese Leitung
hat keine Verzweigungen und führt nur an einer einzigen Stelle in den Steuerzylinder
hinein. Die Kolbenflächen der Steuerhülse sind mit Ausnahme der hinteren Kragenfläche
58 stets vom gleichen Druck beaufschlagt, wodurch man eine einfache Leitungsführung
erreicht und die Anzahl der in den Arbeitszylinder hineinführenden Steuerleitungen
auf eine einzige beschränkt. Auch die Steuerhülse selbst ist einfach herstellbar,
denn sie besitzt nur eine einzige Durchgangsbohrung, die geradlinig ist.
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Die vordere bzw. die hintere Fläche des Kragens der Steuerhülse kann,
wie in den Zeichnungen dargestellt, abgeschrägt sein. Für die zur Verstellung der
Steuerhülse wirksamen Druckkräfte ist bei der Bemessung dieser Flächen selbstverständlich
nicht auf die tatsächliche Größe der Schrägflächen abzustellen, sondern nur auf
die radiale Flächenkomponente bzw. auf die Projektion der Flächen 58, 59 in axialer
Richtung. Dies sind die jeweils wirksamen Flächen.