DE2645213B2 - Schlagwerkzeug, insbesondere für Gesteinsbohrmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug, insbesondere für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem eine Zylinderbohrung aufweisenden Gehäuse, in der ein druckmittelbeaufschlagter Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, der eine Verdickung aufweist, durch welche die Zylinderbohrung in eine erste und in eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, von denen die erste Kammer über Zuleitungskanäle ständig mit Druckmittel beaufschlagt ist und die zweite Kammer eine Ein- und Auslaßöffnung für das Druckmittel aufweist, welche durch ein in der zweiten Kammer angeordnetes Ventil abwechselnd zu öffnen und verschließbar sind.

Bei solchen Schlagwerkzeugen ist es erwünscht, die Schlagenergie und die Schlagfrequenz zu steuern, die auf den Arbeitskopf des Werkzeuges übertragen werden. Insbesondere beim Gesteinsbohren mit Schlagbohrmaschinen ist festgestellt worden, daß eine Gesteinsformation mit einer bestimmten Härte oder Druckfestigkeit mit dem höchsten Wirkungsgrad bei einem bestimmten Schlagenergiewert durchdrungen

werden kann, wobei die Form und Größe des Schlagbohrmeißels zu berücksichtigen ist Bekannte Schlagwerkzeuge (DE-OS 2516 546, 25 16 810) sind jedoch bezüglich der wahlweisen Veränderbarkeit der Schlagenergie und der Schlagfrequenz nachteilig.

Die Erfindung bezweckt, die bekannten Schlagwerkzeuge dahingehend zu verbessern, daß Us die Nachteile der bekannten Schlagwerkzeuge nicht mehr aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zusätzlich ein Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens vorgesehen ist, durch den die Ein- und Auslaßöffnung der zweiten Kammer in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens zu öffnen und verschließbar sind. Bereits bekannte, nach diesem Prinzip wirkende hydraulische Schlagwerkzeuge sind jedoch nicht geeignet, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, da sie nicht in Verbindung mit den speziellen Merkmalen des erfindungsgemäßen Schlagwerkes zusammenwirken. Auf diese Weise wird ein Schlagwerkzeug geschaffen, das besonders einfach in seiner Schlagenergie und seiner Schlagfrequenz geändert werden kann.

Über genannten Merkmalen hinaus gehende Einzelheiten zur Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind

F i g. 1 ein Längsschnitt durch ein Hydraulik-Schlagwerkzeug gemäß der Erfindung im wesentlichen längs der Linie 1-1 der F ig. 3,

F i g. 2 eine Einzelheit im Längsschnitt längs der Linie 2-2 der F ig. 3,

F i g. 3 eine Endansicht des in F i g. 1 gezeigten Werkzeuges,

Fig.4 eine Einzelheit im Schnitt längs der Linie 1-1 der F i g. 3 in größerem Maßstab als in F i g. 1,

F i g. 5 eine Einzelheit im Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3,

F i g. 6 ein Schaubild eines hohlzylindrischen Ventils,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch ein Schlagwerkzeug entsprechend der Darstellung in F i g. 1 bis 4, jedoch mit einer anderen Ausführung eines Mechanismus zum Steuern der Schlagkraft und der Schlagfrequenz und

F i g. 8 eine schematische Darstellung eines Hydraulik-Fließkreises, wie er in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug benutzt wird.

Das in der Zeichnung dargestellte Schlagwerkzeug ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Das Schlagwerkzeug 10 kann in Verbindung mit einer Schlag-Gesteinsbohrmaschine verwendet werden, obgleich der hydraulische Mechanismus in seiner Grundausführung auch in anderen Gebieten angewandt werden kann.

Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ein Hauptgehäuse 12 mit einer Längsbohrung 14, in der eine zylindrische Hülse 16 angeordnet ist. Die Hülse 16 hat eine zylindrische Bohrung 18, und in dieser ist ein langgestreckter Kolben 20 gelagert. Die entgegengesetzten Enden des Kolbens 20 sind verschiebbar in Lagern 22 und 24 gelagert, die an den entgegengesetzten Enden der Bohrung 18 angeordnet sind. Dichtungen 26 in den Lagern 22 und 24 verhindern ein Lecken von Hydraulikflüssigkeit aus den Räumen, die in der Bohrung 18 ausgebildet sind. Eine Stirnkappe 28 ist auf das Hauptgehäuse 12 aufgeschraubt und hält das Lager 24 und die Hülse 16 im Gehäuse. Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ferner einen Gehäuseteil 30 und eine Stirnkappe 32, die zusammen ein Gehäuse zum Lagern und Haltern eines schlagaufnehmenden Schaftes 34 bilden. Die Stirnkappe 32 und der Gehäuseteil 30 sind durch übliche Seitenstangen 36 und Hutmuttern 38 mit dem Hauptgehäuse 12 verbunden. Der Schaft 34 weist eine schlagaufnehmende Fläche 40 auf, auf die der Kolben 20 auftrifft Der Schaft 34 ist in einem Futter 42 gehaltert, das durch ein Getriebe in Umlauf versetzt wird, das Zahnräder 44 und 46 sowie eine Antriebswelle 48 umfaßt Die Antriebswelle 48 ist mit einem Druckmittelmotor 50 verbunden, der im Hauptgehäuse 1?. angeordnet ist Ein Bohrloch-Reinigungsmittelrohr 52 ist so angeordnet, daß es sich durch eine im Kolben 20 mittig angeordnete Axialbohrung hindurch und in eine axiale Bohrung im Schaft 34 hineinerstreckt, wie F i g. 1 zeigt Der Schaft 34 trägt ein Außengewinde 54. wie es zur Verbindung mit üblichen Bohrgestängeteilen 58 und einem Bohrkopf 55 dient, wie in F i g. 8 dargestellt ist

Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ferner Einrichtungen, die der Zuführung von Hydraulik-Druckmittel zur Bohrung 18 dienen. Diese Einrichtungen umfassen ringförmige Ausnehmungen 60 und 62 im Hauptgehäuse 12, die durch Kanäle miteinander in Verbindung stehen. F i g. 2 zeigt, daß ein Einlaßkanal 66 in das Hauptgehäuse 12 eingeformt ist und mit der Ausnehmung 60 verbunden ist. Der Einlaßkanal 66 erhält Druckmittel

r> unter hohem Druck von einer Leitung 68. die mit dem Hauptgehäuse 12 verbunden ist. Die Bohrung 18 umfaßt ferner eine Ausnehmung 70 im Hauptgehäuse 12, die mit einem Druckmittel-Rückführungskanal 72 und einer Leitung 74 in Verbindung steht und der Niederdruck-

st) Druckmittelabteilung vom Werkzeug dient.

Fig.4 zeigt, da3 die Hülse 16 Druckmittelzuführungen 76 und 78 aufweist, die als Umfangsnuten ausgebildet sind und die in die Bohrung 18 geöffnet sind. Seitliche Kanäle 80 und 82 verbinden die Zuführungen

J5 76 und 78 jeweils mit den Ausnehmungen 60 bzw. 62. Eine Druckmittelabführung 84, die ebenfalls als Umfangsnut ausgebildet ist, ist zur Bohrung 18 über seitliche Kanäle 86 geöffnet, die mit der Ausnehmung 70 in Verbindung stehen. Die Ausnehmung 70 kann mit

4i) einem Hydraulik-Akkumulator (nicht dargestellt) verbunden sein und die Ausnehmungen 60 und 62 können entsprechend mit einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Akkumulator in Verbindung stehen.
Wie F i g. 1 und 4 zeigen, weist der Kolben 20 auch

■r> eine Verdickung 88 auf, die einen Durchmesser hat, der nur etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 18 ist und der die Bohrung in getrennte Räume bzw. Kammern 90 und 92 unterteilt. Ein Teil 96 des Kolbens 20 hat einen größeren Durchmesser als der Teil 98, der

">(i jenen Teil des Kolbens aufweist, der im Lager 24 gelagert ist. Entsprechend ist eine querliegende Druckfläche zwischen der Verdickung 88 und dem Teil 98 gebildet, die zur Kammer 92 hinweist und die eine größere Axialfläche hat als eine querliegende Druckflä-

Y-i ehe, die zwischen der Verdickung 88 und dem Teil % des Kolbens 20 ausgebildet ist und zur Kammer 90 hinweist. Der Kolben 20 weist darüber hinaus einen abgestuften Zwischenbereich 100 zwischen der Verdickung 88 und dem Teil 98 auf.

·» Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt ein hohlzylindrisches Ventil 102, das in der Kammer 92 im engen Paßsitz in bezug auf die Wand der Bohrung 18 verschiebbar angeordnet ist. Das Ventil 102 ist koaxial zum Kolben 20 angec-dnet und kann von diesem zur Ausführung einer

>■"> Hubbewegung ergriffen werden, um die Druckmittelzuführungen 76 bzw. die Druckmittelabführung 84 zu öffnen oder zu schließen. Das Ventil 102 weist, wie F i g. 6 zeigt, mehrere seitliche Öffnungen 104 auf, die im

Abstand von einem zweiten Satz seitliche Öffnungen 106 liegen. Die öffnungen 104 sind am Ventil 102 so angeordnet, daß die Druckmittelabführung 84 zur Herstellung einer Verbindung mit der Kammer 92 in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils freigelegt wird. Entsprechend sorgen die öffnungen 106 für ein Freilegen der Druckmittelzuführung 76 zur Herstellung einer Verbindung mit der Kammer 92, wenn die Druckmittelabführung 84 durch das Ventil 102 geschlossen ist, wie dies in der in Fig.4 der Zeichnung dargestellten Lage des Ventils dargestellt ist.

Der Kolben 20 ist zum Angriff am Ventil 102 mit einem geteilten Ring HO versehen, der vom Kolben zwischen einstückig mit diesem ausgebildeten Bundbereichen 112 und 114 getragen ist. Der Ring 110 wird am Kolben 20 durch eine Hülse 116 gehalten. Die Innenwandfläche 118 des Ventils 102 ist so bemessen, daß ein enger Paßsitz mit der Mantelfläche des Kolben-Zwischenteils 100 entsteht. Wie Fig.5 zeigt, entsteht bei einer Bewegung des Ventils gegenüber dem Kolben derart, daß die Stirnfläche 120 an dem Zwischenteil 100 des Kolbens liegt, eine ringförmige, ortsveränderliche Kammer 122 zwischen der Stirnfläche 120 und einer radialen Fläche 124 an der Verdickung 88 des Kolbens 20. In der Kammer 122 eingeschlossenes Druckmittel verhindert ein weiteres Wandern des Ventils 102 zur radialen Fläche 124 hin, und, wenn sich der Kolben 20 entsprechend nach links (F i g. 1,4 oder 5) bewegt, wird das Ventil 102 mit dem Kolben 20 durch das in der Kammer 122 eingeschlossene Druckmittel mitbewegt. Wenn Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122 entweichen kann, kann die Stellung des Ventils 122 in Bezug zur radialen Fläche 124 am Kolben 20 geändert werden.

Das Schlagwerkzeug 10 weist, wie Fig.5 zeigt. Einrichtungen zum Ermöglichen eines geregelten Ablassens von Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122 auf, so daß die Stellung des Ventils 122 relativ zum Kolben 20 bei dessen Rückhub geändert werden kann. Das Schlagwerkzeug 10 umfaßt einen am Hauptgehäuse 12 angeordneten Gehäuseteil 126, der in Längsrichtung verlaufende miteinander fluchtende Bohrungen 128 und 130 aufweist. In der Bohrung 128 ist ein aus einem Steuerkolben 132 bestehendes Ventil angeordnet und weist eine Kolbenfläche 134 sowie mehrere Längsnuten 136 auf, die mit einer Ringnut 138 in der Bohrung 128 in Verbindung stehen können. Ein Kanal 140 im Gehäuseteil 126, im Hauptgehäuse 12 und in der Hülse 16 verbindet die ortsveränderliche Kammer 122 mit der Ringnut 138 in der Bohrung 128. Der Kanal 140 endet in einer Umfangsausnehmung 141 in der Bohrung 18, die die wirksame axiale Länge des Kanals 140 in der Bohrung 18 verlängert. Ein weiterer Kanal 142 verbindet die Bohrung 128 mit der Kammer 92, wenn die Druckmittelabführung 84 mit der Kammer 92 in Verbindung steht

Der Steuerkolben 132 ist durch eine Schraubenfeder 144, die durch einen Stößel 146 auf den Steuerkolben einwirkt, in der Bohrung 130 zum Schließen des Kanals 140 vorgespannt. Ein Gewindestöpsel 148 legt die Schraubenfeder 44 in der Längsbohrung 130 fest Der Steuerkolben 132 kann gegen die Vorspannung der Schraubenfeder 144 bewegt werden, um Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122 durch die Kanäle 140 und 142 in die Kammer 92 gelangen zu lassen, indem Druckmittel über eine Leitung 150 zugeführt wird, daß auf die Kolbenfläche 134 einwirkt Entsprechend kann der Steuerkolben durch ein Druckmittelsignal so gestellt werden, daß ein geregeltes Abfließen von Druckmittel bewirkt wird, das in der ortsveränderlichen Kammer 122 eingeschlossen ist, und auf diese Weise erfolgt eine im wesentlichen stufenlose Regelung der Stellung des Ventils 102 im Bezug zum Kolben 20, wenn dieser sich nach links in F i g. 1,4 und 5 der Zeichnung bewegt. Das Ventil, das durch den Steuerkolben 132 gebildet ist, kann natürlich auch andere Formen haben, beispielsweise als manuell oder

i<> elektromagnetisch bewegbares Schließglied ausgeführt sein, das dazu dient, den Auslaß von Druckmittel aus der Kammer 122 zu drosseln.

Die Arbeitsweise des Schlagwerkzeuges 10 zum Bewirken eines Schwingens des Kolbens 20 besteht im

ι j Prinzip darin, der Kammer 90 einen im wesentlichen ununterbrochenen Zustrom an Druckmittel unter hohem Druck zuzuführen, um den Kolben 20 vom Schaft 34 wegzudrücken und abwechselnd der Kammer 92 Druckmittel zuzuleiten bzw. aus dieser abzuführen.

2» Wenn den Ausnehmungen 60 und 62 und den Kammern 90 und 92 Druckmittel unter hohem Druck zugeführt wird, treibt eine daraus resultierende Kraft den Kolben mit hoher Geschwindigkeit zum Schaft 34 hin, und zwar wegen der axial liegenden Druckfläche, die zwischen

: 3 der Verdickung 88 und dem Kolbenteil 98 ausgebildet ist und die größer als die querliegende Druckfläche ist, die zwischen der Verdickung 88 und dem Kolbenteil % gebildet ist.

In F i g. 1, 2 und 4 ist die Stellung des Kolbens 20 und

ο des Ventils 102 veranschaulicht, die im Augenblick des Auftreffens auf den Schaft 34 anliegt. In der Stellung des Kolbens 20 befindet sich das Ventil 102 in Anlage am Ring 110 und ist mit dem Kolben 20 während des Schlaghubes mitgenommen worden. Während des

>i Vorwärts- oder Schlaghubes des Kolbens ist die Druckmittelabführung 84 durch das Ventil 102 blockiert und die Druckmittelzuführung 76 steht über die seitlichen öffnungen 106 des Ventils mit der Kammer 92 in Verbindung. Wenn der Kolben 20 auf den Schaft 34

■>" auftrifft, bewirkt das Moment des Ventils dessen Trennung vom Ring 110 und dessen Vorwärtswandern bzw. dessen Wandern zur Verdickung 88 hin. Diese Bewegung führt dazu, daß die Druckmittelabführung 88 durch die seitlichen öffnungen 104 mit der Kammer 92

*'■ in Verbindung gebracht wird und daß die Druckmittelzuführung 76 verschlossen wird. Entsprechend wird die Kammer von der Druckmittelbeaufschlagung von der Ausnehmung 60 in einen entlasteten Zustand umgewandelt, indem die Kammer mit der Ausnehmung 70 und der

■'■» Niederdruckrückleitung 74 in Verbindung gebracht wird. Wenn der Druckmitteldruck in der Kammer 92 herabgesetzt wird, drückt eine Nettokraft die im wesentlichen auf den weiteren Hochdruck in der Kammer 90 zurückzuführen ist den Kolben 20 nach

ϊϊ links inFig. 1,2,4 und 5 der Zeichnung.

Ehe der Kolben 20, wie in F i g. 5 gezeigt irgendeiner nennenswerten Bewegung beim Rückhub unterworfen worden ist, bewegt sich das Ventil 102 nach rechts zur axialen Fläche 124 hin, bis die Fläche 120 sich in der in

"Ί Fig.5 gezeigten Lage befindet Wenn sich das Ventil 102 in diese Lage bewegt hat wird Druckmittel in der ortsveränderlichen Kammer 122 zwischen der Fläche 120 und der Fläche 124 eingeschlossen und eine weitere Bewegung des Ventils zur Fläche 124 hin, wird

f» verhindert wenn der Kanal 140 und die Ringnut 138 durch den Steuerkolben 32 blockiert sind Die schräge Fläche 101 am Kolben 20 wirkt mit dem Ventil 102 zusammen, um einen gewissen Dämpfungseffekt zu

bewirken, damit das Ventil verzögert wird, während es sich dem Zwischenteil 100 des Kolbens nähert. Wird die relative Lage zwischen dem Kolben 20 und dem Ventil 102, die in F i g. 5 dargestellt ist, während des Rückhubes des Kolbens 20 aufrechterhalten, wird die Druckmittelabführung 84 blockiert, und die Druckmittelzuführung 76 wird geöffnet, ehe der Kolben 20 sehr weit in der Bohrung 18 gewandert ist. Wird die Druckmittelzuführung 76 mit der Kammer 92 verbunden, wird die Bewegung des Kolbens 20 verzögert und dessen Bewegungsrichtung umgekehrt, um erneut zum Schaft 34 während eines Schlaghubes bewegt zu werden.

Wenn der Steuerkolben während der Bewegung des Ventils 102 zur radialen Fläche 124 hin so steht, daß ein Abfließen mindestens von etwas Druckmittel über die Kanäle 140 und 142 zur Kammer 92 ermöglicht wird, bewegt sich das Ventil 102 weiter in der ortsveränderlichen Kammer 122 zur Fläche 124 hin. Im Grenzustand kann die Fläche 120 an der Fläche 124 anliegen, und das Ventil 102 wird dann mit dem Kolben 20 bei dessen Rückhub über eine größere Strecke bewegt, ehe die Druckmittelabführung 84 geöffnet und die Druckmittelzuführung 76 geschlossen wird, um die Kammer 92 mit Druckmittel zu beaufschlagen. Ein starkes Aufprallen der Endfläche 120 des Ventils 102 auf die Fläche 124 kann dadurch gesteuert werden, daß die voll geöffnete Stellung des Steuerkolbens 132 begrenzt wird oder daß eine gesteuerte Kapillaröffnung in den Kanälen 140 und 142 vorgesehen wird. Je näher sich die Fläche 120 an der Fläche 124 befindet, um so länger ist der Rückhub des Kolbens 20, ehe die Kammer 92 unter Druck gesetzt wird, um den Rückhub zu beenden und den Kolben im Schlaghub zu beschleunigen. Wie in Fig.5 gezeigt ist, mündet ein langer Kanal 143 in die Bohrung 18. Der Kanal 143 kann mit der ortsveränderlichen Kammer 122 in Verbindung gebracht werden, während sich das Ventil 102 und der Kolben 20 im Rückhub aus der Verbindung mit dem Kanal 140 bewegen, so daß der Kanal 143 eine Kavitation in der ortsveränderlichen Kammer 122 verhindern und ein Erleichtern der relativen Bewegung des Ventils 102 relativ zum Kolben 20 mit dem Beginn des Schlaghubes bewirken muß.

Wie bereits erläutert wurde, erzeugen die relativ langen Schlaghübe eines druckmittelbetätigten Schlagwerkzeuges der vorbeschriebenen Art eine höhere Schlagenergie auf den Schaft und die übrigen Übertragungseinrichtungen, wie Bohrgestänge und Bohrkopf. Die kurzen Kolbenhübe erzeugen eine geringere Schlagenergie, und das Kolbenschwingspiel ist größer, so daß eine höhere Schlagfrequenz erreicht wird. Indem Druckmittel unter geregeltem Druck zum Beaufschlagen der Fläche 134 des Steuerkolbens 132 gebracht wird, kann der Steuerkolben in eine Lage gebracht werden, in der eine progressiv größere Öffnung zwischen dem Kanal 140 und dem Kanal 142 entsteht, um Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122 entweichen zu lassen. Die Stellung des Ventils 102 zum Kolben 20 bei dessen Rückhub kann somit gesteuert werden, um eine im wesentlichen stufenlose Regelung der Kolbenhublänge, also der Schlagenergie und der Schlagfrequenz zu bewirken.

In F i g. 7 der Zeichnung ist eine andere Ausführungsform eines Mechanismus zur Bestimmung der Stellung des Ventiis auf dem Kolben 20 dargestellt In dieser Zeichnung ist das Schlagwerkzeug als Ganzes mit 160 bezeichnet. Das Schlagwerkzeug 160 ähnelt dem Schlagwerkzeug 110 bis auf die nachstehend aufgeführten Unterschiede. Beim Schlagwerkzeug 160 ist eine Hülse 162 mit einer Längsbohrung 164 versehen, in der ein Kolben 166 verschiebbar angeordnet ist. Seitliche Kanäle 168, 170 und 172 schneiden die Längsbohrung 164 und münden in die ortsveränderliche Kammer 122, die teilweise durch den Kolben 20 begrenzt ist. In die Bohrung 18 ist ein Kanal 183 eingebracht, der in der gleichen Weise wirkt, wie der Kanal 143 beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel. In F i g. 7 der Zeichnung befindet sich der Kolben 20 in der gleichen in

ίο Fig. 1 gezeigten Schlagstellung. Die Kanäle 168, 170 und 172 münden auch in eine ringförmige Ausnehmung 174 in der Außenwand der Hülse 162. Ein Kanal 176, der in F i g. 2 schematisch angedeutet ist, verbindet die Niederdruckausnehmung 70 mit der Ausnehmung 174.

Der Kolben 166 ist durch eine Schraubenfeder 178 in eine Stellung vorgespannt, in der die Kanäle 168, 170 und 172 freigelegt sind. Der Kolben wird zum Verschließen eines oder mehrerer der Kanäle durch Druckmittel beaufschlagt, das über die Leitung 150 der Bohrung 164 über einen Kanal 180 zugeleitet wird. Ein kleiner Abflußkanal 182 ist vorgesehen, um die Bohrung 164 in jenem Teil entlasten zu können, in dem sich die Schraubenfeder 178 befindet. Wie auch beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bis 5, bewirkt eine geregelte Druckbeaufschlagung des Kolbens 166 ein Abfließen von Druckmittel aus der ortsveränderlichen Kammer 122, um die Stellung des Ventiis 102 auf dem Kolben 120 während des Rückhubes zu ändern. Bei dem in F i g. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine stufenweise Regelung der Schlagenergie und der Schlagfrequenz erreicht. Der Kolben 166 und die Kanäle 168, 170 und 172 können jedoch so modifiziert werden, daß für eine beinahe stufenlose Regelung des Abführens des Druckmittels aus der ortsveränderlichen Kammer 122 gesorgt ist.

In F i g. 8 der Zeichnung ist das Hydrauliksystem, das zum Betrieb des Schlagwerkzeuges 10 bzw. 160 erforderlich ist, schematisch dargestellt. Von einer Hydraulikpumpe 190 mit konstanter Hydraulikkraft wird Druckmedium zum Betrieb des Schlagwerkzeuges geliefert. Bei dieser handelt es sich um eine solche, die einen Mechanismus 191 aufweist durch den dem Schlagwerkzeug 10 Druckmittel mit veränderlichem Druck und veränderlicher Durchflußrate zugeleitet wird, so daß ein im wesentlichen konstanter Leistungswert entsteht. Die Pumpe 190 beschickt die Leitung 68 mit Hochdruck-Druckmittel und leitet auch Druckmittel über die Leitung 150 zur Betätigung des Mechanismus, durch den eine Veränderung der Schlagenergie und der Schlagfrequenz bewirkt wird. In der Leitung 150 ist ein Druckregler 190 zum Steuern des Druckmitteldruckes angeordnet, der den Steuerkolben 132 bzw. den Kolben 166 beaufschlagt

Die Pumpe 190 erhält normalerweise Druckmittel von einer Leitung 74 über einen Filter 194 und einen Kühler 196. Sowohl der Filter 194 als auch der Kühler 196 weisen Druckminderventile 198 auf. Ein Druckminderventil 200 ist darüber hinaus im Druckmittelrücklauf des Hydraulikfließkreises vorgesehen und steht mit einem Vorratsbehälter 202 in Verbindung. Der geschlossene Druckmittelkreis kann durch eine Ladepumpe 204 aufgefüllt werden, durch die der Hauptpumpe 90 nach Bedarf Druckmittel zugeführt wird. Ein Druckminderventil 206 zum Begrenzen des höchsten Pumpendruckes ist in den Kreis eingeschaltet, und ein Filter sowie ein Druckmittelbypassventil 208 sind in die Nachfüllzuleitung 210 geschaltet, die zur Ladepumpe 204 führt
Der in Fig.8 dargestellte Hydraulik-Fließkreis ist

insbesondere zur Verwendung mit Schlagwerkzeugen gemäß der Erfindung geeignet, besonders dann, wenn die Schlagenergie und die Schlagfrequenz der Werkzeuge veränderbar sind. Wenn ein im wesentlichen konstanter Hydraulik-Leistungseingang für die Schlagwerkzeuge 10 bzw. 160 geliefert wird, wird die beabsichtigte Verbesserung des Arbeitens des Werkzeuges, die durch Ändern der Schlagenergie und der Schlagfrequenz bewirkt wird, deswegen begünstigt, weil die dem Schlagwerkzeug zugeleitete Gesamtenergie

10

nicht verändert wird. Indem eine Pumpenordnung in Reihe mit dem Werkzeug vorgesehen ist, die automatisch geregelt werden kann, um eine im wesentlichen konstante Druckmittelleistung zu liefern, ist es außerdem nicht erforderlich, daß die Bedienungsperson des Schlagwerkzeuges versuchen muß, Einstellungen im Durchfluß des Druckmittels oder im Druckmittelzufluß zum Werkzeug für eine Änderung der Kolbenhublänge vorzunehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Schlagwerkzeug, insbesondere für Gesteinsbohrmaschinen, mit einem eine Zylinderbohrung aufweisenden Gehäuse, in der ein druckmittelbeaufschlagter Kolben hin- und herbeweglich angeordnet ist, der eine Verdickung aufweist, durch welche die Zylinderbohrung in eine erste und eine zweite Arbeitskammer unterteilt ist, von denen die erste Kammer über Zuleitungskanäle ständig mit Druckmittel beaufschlagt ist und die zweite Kammer eine Ein- und Auslauföffnung für das Druckmittel aufweist, welche durch ein in der zweiten Kammer angeordnetes Ventil abwechselnd zu öffnen und verschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens (20) vorgesehen ist, durch den die Ein- und Auslaßöffnung (76; 84) der zweiten Kammer (92) in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens (20) zu öffnen und verschließbar sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (102) durch ein hohlzylindrisches, koaxiales 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 Ventil (102) eine Druckmittel einschließende Kammer (122) bildet, wobei das jü Ventil (102) mindestens in einer Bewegungsrichtung mittels des in der Kammer eingeschlossenen Druckmittels durch den Kolben (20) beweglich ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Steuerung der Hublänge des Kolbens (20) vorgesehene Mechanismus das Ablassen von Druckmittel aus der Kammer (122) zum Ändern der Stellung des Ventiles (102) relativ zum Kolben (20) während der Bewegung in der besagten Bewegungsrichtung steuert.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (122) teilweise durch die Bohrung (18) gebildet ist und der Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens (20) zum Ablassen von Druckmittel aus der Kammer Kanäle (140,168,170,172) aufweist, die in die Bohrung (18) öffnen.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Steuern der Hublänge des Kolbens (20) Ventilglieder zum >o Steuern des Ablassens von Druckmitte! aus der Kammer (122) aufweist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder zum Steuern des Ablassens von Druckmittel aus der Kammer (122) π druckmittelbetätigt sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelablaßkanal (140) aus der Kammer (122) mit einem in die zweite Kammer (92) einmündenden Kana' (142) bei einer Verbindung t>o von deren Auslaßöffnung (84) mit der zweiten Kammer (92) verbunden ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (142) über öffnungen (106) im Ventil (102) mit der zweiten Kammer (92) μ verbunden ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (102) eine Endfläche (120) aufweist, die eine Wand der Kammer (122) bildet.

11. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der gewünschten Hublänge des Kolbens (20) nacheinander eine oder mehrere der in die Zylinderbohrung mündenden Kanäle (168; 170; 172) durch das Ventil (102) freilegbar ist

12. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) bei seinem Vorwärtshub auf ein Glied (34) aufschlagbar ist, von dem die Schläge auf einen Bohrmeißel (56) übertragbar sind, und daß das Ventil (102) über das in der Kammer (122) eingeschlossene Druckmittel mittels des Kolbens (20) bei dessen Rückhub bewegbar ist

13. Verwendung eines Werkzeuges nach Anspruch 12 in Verbindung mit einem Hydraulik-Druckmittelkreis mit einer Pumpe (190) und mit einem Mechanismus (191) zur Regelung der Zuleitung von Druckmittel zum Werkzeug, durch den das Druckmittel auf einem im wesentlichen konstanten Leistungswert gehalten ist

14. Werkzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen in die Wand der Bohrung (18) eingeformten Kanal (143) zum Herstellen einer Druckmittelverbindung zwischen der zweiten Kammer (92) und der Kammer (122) in einer bestimmten Stellung des Kolbens (20), wobei das Ventil (102) gegenüber dem Kolben (20) zur Herstellung der Verbindung zwischen den beiden Kammern (92; 122) versetzbar ist.

15. Verwendung eines Werkzeuges nach Anspruch 7 in Verbindung mit einer Druckmittelquelle, einer mit der Druckmittelquelle verbundenen Leitung (150) zum Zuleiten von Druckmittel zu dem Ventilglied und einem Druckregler (192) zur Regelung des auf das Ventilglied einwirkenden Druckes.

16. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (122) durch einen Ringraum in der zweiten Kammer (92) gebildet ist, der durch eine Fläche (124) an der Verdickung (88) des Kolbens (20), einen zylindrischen Teil (100) des Kolbens (20) und durch die Wand der Zylinderbohrung (18) begrenzt ist.