DE2628397A1

DE2628397A1 - Hydraulische schlagvorrichtung

Info

Publication number: DE2628397A1
Application number: DE19762628397
Authority: DE
Inventors: Esko Juvonen
Original assignee: Linden Alimak AB
Current assignee: Linden Alimak AB
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1976-12-30
Also published as: SE411315B; FI751895A; GB1509357A; FR2317053A1; SE7607257L; AU1530176A; JPS5543865B2; US4084486A; CA1047883A; FR2317053B1; AU497697B2; DE2628397C2; JPS5224101A

Description

PATENTANWALT

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Hydraulische Schlagvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung mit einem Rahmen, einem gegen ein Werkzeug schlagenden und im Rahmen hierzu bewegbaren Schlagkolben, einem im Rahmen vorgesehenen Hochdruckreis und Niederdruckkreis, einem ersten, den Schlagkolben umgebenden und mit dem Hochdruckkreis laufend verbundenen Zylinderraum, einem zweiten, den Schlagkolben umgebenden und abwechselnd mit dem Hochdruckkreis und dem Niederdruckkreis verbundenen Zylinderraum, einem hülsenförmigen, im zweiten Zylinderraum angeordneten und den Schlagkolben umgebenden Steuerventil, das die Verbindung des zweiten Zylinderraums mit dem Hochdruckkreis und dem Niederdruckkreis durch im wesentlichen mit der Schlagkolbenbewegung synchrone Bewegung im Zylinderraum in Schlagrichtung und Rückführungsrichtung steuert und eine Bewegung durch die Hydraulikflüssigkeit in Rückführungsrichtung erfährt, so daß es bei Stillstand des Schlagkolbens am Werkzeug in Rückführungsrichtung weiterbewegt wird und die Verbindung des zweiten Zylinderraums zum Niederdruckkreis sperrt und zum Hochdruckkreis öffnet, und einer in der Wand des zweiten Zylinderraums gebildeten ringförmigen Kammer, der eine entsprechende Druckeinwirkungsfläche der Außenwand des Steuerventils zugeordnet ist.

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Bei Schlagvorrichtungen dieser Art, die z.B. durch das Finnische Patent 50 307 bekannt sind, kann sich das Steuerventil in Schlagrichtung bewegen, so daß der Schlagkolben gegen das Steuerventil schlägt, nachdem seine Rückführungsbewegung beendet ist. Während der gesamten Schlagbewegung schiebt der Schlagkolben das Steuerventil vor sich her, bis er gegen das Werkzeug, beispielsweise gegen einen Bohrer schlägt, wonach das Steuerventil sich selbsttätig in Schlagrichtung weiterbewegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine derartige Schlagvorrichtung weiter zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schlagvorrichtung der eingangs genannten Art afindungsgemäß derart ausgebildet, daß die ringförmige Kammer in der Anfangsstufe der Bewegung des Schlagkolbens in Schlagrichtung mit dem Hochdruckkreis verbindbar ist, so daß das Steuerventil eine gegenüber der Geschwindigkeit des Schlagkolbens in Schlagrichtung geringere Anfangsgeschwindigkeit erhält und der Schlagkolben das Steuerventil erreicht und es kurz vor dem Aufschlagen auf das Werkzeug vor sich her treibt.

Der Wirkungsgrad der Schlagvorrichtung wird wesentlich verbessert, da das Steuerventil durch die Hydraulikflüssigkeit eine Anfangsgeschwindigkeit in Schlagrichtung erfährt. Durch diese Anfangsgeschwindigkeit ist die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Steuerventil und dem Schlagkolben in dem Moment, wenn der Schlagkolben das Steuerventil erreicht, sehr gering. Der Verlust an kinetischer Energie des Schlagkolbens an das Steuerventil ist daher sehr klein. Ferner ergibt sich ein schwächerer Aufprall zwischen Schlagkolben und Steuerventil, wodurch mögliche mechanische Schaden vermieden werden.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt einer Schlagvorrichtung, deren Schlagkolben gerade auf das Werkzeug aufschlägt, während das Steuerventil sich noch in der Abwärtsbewegung befindet.

Die in der Figur gezeigte Schlagvorrichtung, beispielsweise eine Steinbohrmaschine, umfaßt im wesentlichen einen Rahmen

1 und einen in einer Kammer des Rahmens 1 befindlichen Schlagkolben 2. Dieser kann in Schlagrichtung und in Rückführungsrichtung (bezüglich der Figur abwärts und aufwärts) bewegt werden und schlägt dabei gegen einen Werkzeugschaft 3, der in das vordere Ende des Rahmens eingesetzt ist und das Werkzeug, beispielsweise einen Bohrer, in das Erdreich oder in Felsgestein eintreibt. Der Rahmen 1 enthält einen Hochdruckkreis 4 und einen Niederdruckkreis 5, in diesen Kreisen wird ein Hydraulikmedium, vorzugsweise Öl, unter Einwirkung eines Überdrucks bzw. im wesentlichen unter . Einwirkung von Atmosphärendruck transportiert. Der Schlagkolben 2 ist teilweise von einem hinteren Zylinderraum 6 umgeben, der laufend mit dem Hochdruckkreis 4 verbunden ist, ferner ist er von einem vorderen Zylinderraum 7 umgeben, der abwechselnd mit dem Hochdruckkreis 4 und dem Niederdruckkreis 5 in Verbindung gebracht werden kann.

Innerhalb des vorderen Zylinderraums 7 ist ein hülsenförmiges Steuerventil 8 vorgesehen, welches den Schlagkolben

2 umgibt. Dieses Steuerventil 8 steuert den Druck im vorderen Zylinderraum 7 durch Bewegung in Schlagrichtung und Rückführungsrichtung des Schlagkolbens 2 im wesentlichen synchron mit der Bewegung des Schlagkolbens 2, wodurch es in seiner hinteren (oberen) Grenzstellung die Verbindung zwischen dem Hochdruckkreis 4 und dem Zylinderraum 7 schließt und die Verbindung mit dem Niederdruckkreis 5

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öffnet. In seiner vorderen Grenzstellung öffnet es die Verbindung zum Hochdruckkreis 4 und schließt die Verbindung zum Niederdruckkreis 5.

Das hintere Ende des Schlagkolbens 2 ist ferner durch eine zylindrische Kammer 9 umgeben, die dauernd mit dem Niederdruckkreis 5 in Verbindung steht.

Die Bewegungen des Steuerventils 8 werden durch drei zylindrische Kammern 10, 11 und 12 gesteuert, die in der Wand des Zylinderraums 7 vorgesehen sind, ferner durch drei radiale Druckeinwirkungsflächen an seiner Außenwand.

Wie aus der Figur hervorgeht, steht die Kammer 11 dauernd mit dem Hochdruckkreis 4 in Verbindung. Dadurch wird eine Kraftwirkung erzeugt, die das Steuerventil 8 dauernd in Rückführungsrichtung beaufschlagt. Die Kammer 10 kann abwechselnd mit dem Zylinderraum 6 und der Niederdruckkammer 9 über einen Kanal 13, eine Nut 14 im Rahmen 1 und eine Nut 15 im Schlagkolben 2 verbunden werden. Wenn die Kammer 10 mit dem Zylinderraum 6 verbunden ist, wird eine Kraftwirkung in Schlagrichtung auf das Steuerventil 8 ausgeübt. Wenn die Kammer 10 mit der Niederdruckkammer 9 verbunden ist, wird eine Kraftwirkung in Rückführungsrichtung ausgeübt. Die dritte Kammer 12 steht dauernd mit dem Niederdruckkreis 5 in Verbindung.

Die Kammern 10 und 11 sind jeweils mit einer Dämpfungskammer 16 bzw. 17 verbunden, sie dienen beide zur Erzeugung einer Bremswirkung auf die Bewegungen des Steuerventils 8 nahe seinen Grenzstellungen. Die Dämpfungskammer 16 wirkt in Rückführungsrichtung, die Dämpfungskammer 17 in Schlagrichtung. Die Wirkung dieser Kammern 16 und 17 ergibt sich daraus, daß eine radiale Toleranz zwischen dem Steuerventil 8 und dem Rahmen 1 vorliegt. Diese Toleranz wirkt sich ent-

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sprechend auf die Ölströmung derart aus, daß eine Dämpfungswirkung erzeugt wird. Diese Art der Dämpfung hat Jedoch den Nachteil, daß es unmöglich ist, das Steuerventil 8 aus der jeweiligen Kammer schnell zu beschleunigen. Gemäß einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Dämpfungskammer 16 zur Beschleunigung des Steuerventils 8 über einen Kanal 18 mit einer Nut 19 im Rahmen 1 verbunden ist, die abhängig von der Position des Schlagkolbens 2 mit dem Zylinderraum 6 über eine Nut 20 im Schlagkolben 2 verbunden werden kann. Das Steuerventil 8 kann sich nur dann in Rückführungsrichtung bewegen, wenn sich der Schlagkolben 2 in seiner hinteren Stellung befindet. Die Verbindung zwischen der Dämpfungskammer 16 und dem Zylinderraum 6 wird gesperrt, weil die zylindrische Fläche des Schlagkolbens 2 die Nut 19 verschließt.

Die Beschleunigung des Steuerventils 8 in Rückführungsrichtung aus der Dämpfungskammer 17 ergibt sich daraus, daß die Druckeinwirkungsfläche des Steuerventils 8 im Zylinderraum 7 größer in Rückführungsrichtung als in Schlagrichtung ist. Dies gilt auch hinsichtlich der Druckeinwirkungsfläche entsprechend der Kammer 10, die größer als die Summe der Druckeinwirkungsflächen entsprechend den Kammern 11 und 12 ist.

Wenn der Schlagkolben 2 sich in Schlagrichtung bewegt, wird das Steuerventil 8 separat auf nahezu die Kolbengeschwindigkeit beschleunigt. Der Schlagkolben 2 erreicht das Steuerventil 8 kurz vor seinem Aufschlag auf das Werkzeug 3 und schiebt das Steuerventil in Schlagrichtung vor sich her. Dadurch wird sichergestellt, daß das Steuerventil 8 eine vorgegebene Minimalgeschwindigkeit erhält, die der Geschwindigkeit des Schlagkolbens 2 entspricht. Das Steuerventil 8 bewegt sich mit dieser Geschwindigkeit in

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Schlagrichtung auch nach dem Stillstand des Schlagkolben 2 weiter und schließt die Verbindung zwischen dem Zylinderraum 7 und dem Niederdruckkreis 5, während es die Verbindung zum Hochdruckkreis 4 öffnet.

Der unmittelbare oder mittelbare Kontakt zwischen dem Schlagkolben 2 und dem Steuerventil 8 über eine öldämpfung kurz vor dem Aufschlagen des Schlagkolbens 2 auf das Werkzeug 3 gewährleistet einen genauen Synchronismus zwischen den Bewegungen dieser beiden Elemente, der für den Wirkungsgrad der Vorrichtung wesentlich ist. Die Kammer 11 gewährleistet, daß das Steuerventil 8 nach Sperrung der Verbindung zwischen dem Hochdruckkreis 4 und dem Zylinderraum 7 sich in Rückführungsrichtung aufwärts zur Dämpfungskammer 16 bewegt. Dadurch kann das Steuerventil 8 genau die gewünschte Geschwindigkeit in Schlagrichtung erhalten, und der Kontakt zwischen dem Steuerventil 8 und dem Schlagkolben 2 erfolgt immer an der richtigen Stelle.

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Claims

Patentansprüche

1.) Hydraulische Schlagvorrichtung mit einem Rahmen, einem gegen ein Werkzeug schlagenden und im Rahmen hierzu bewegbaren Schlagkolben, einem im Rahmen vorgesehenen Hochdruckkreis und Niederdruckkreis, einem ersten, den Schlagkolben umgebenden und mit dem Hochdruckkreis laufend verbundenen Zylinderraum, einem zweiten, den Schlagkolben umgebenden und abwechselnd mit dem Hochdruckkreis und dem Niederdruckkreis verbundenen Zylinderraum, einem hülsenförmigen, im zweiten Zylinderraum angeordneten und den Schlagkolben umgebenden Steuerventil, das die Verbindung des zweiten Zylinderraums mit dem Hochdruckkreis und dem Niederdruckkreis durch im wesentlichen mit der Schlagkolbenbewegung synchrone Bewegung im Zylinderraum in Schlagrichtung und Rückführungsrichtung steuert und eine Bewegung durch die Hydraulikflüssigkeit in Rückfü-hrungsrichtung erfährt, so daß es bei Stillstand des Schlagkolbens am Werkzeug in Rückführungsrichtung weiterbewegt wird und die Verbindung des zweiten Zylinderraums zum Niederdruckkreis sperrt und zum Hochdruckkreis öffnet, und einer in der Wand des zweiten Zylinderraums gebildeten ringförmigen Kammer, der eine entsprechende Druckeinwirkungsfläche der Außenwand des Steuerventils zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer in der Anfangsstufe der Bewegung des Schlagkolbens (2) in Schlagrichtung mit dem Hochdruckkreis (4) verbindbar ist, so daß das Steuerventil (8) eine gegenüber der Geschwindigkeit des Schlagkolbens (2) in Schlagrichtung geringere Anfangsgeschwindigkeit erhält und der Schlagkolben (2) das Steuerventil (8) erreicht und es kurz vor dem Aufschlagen auf das Werkzeug vor sich her treibt.

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2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer ringförmigen Kammer, die aus einer Hauptkammer und einer mit ihr verbundenen Dämpfungskammer zur Dämpfung der Rückführungsbewegung des Steuerventils besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkammer (10) und die Dämpfungskammer (16) bei Beginn der Bewegung des Steuerventils (8) in Schlagrichtung jeweils über einen separaten Kanal mit dem Hochdruckkreis (4) verbindbar sind.

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