DE2658455B2 - Pressure medium operated striking mechanism - Google Patents
Pressure medium operated striking mechanismInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetriebenes Schlagwerk mit einem in einem Arbeitszylinder hin und her bewegten Kolben, dessen Bewegungsrichtung und Arbeitsfrequenz durch eine kolbenwegabhängige Steuerung dadurch einstellbar sind, daß der Arbeitszylinder in der Nähe des abwechselnd mit einer Druck- und einer Abgangsleitung verbundenen Endes axial hintereinander mehrere Ringnuten aufweist, von denen jede mittels eines Steuerschiebers wahlweise mit einem Steuerventil verbindbar ist.The invention relates to a pressure-medium-operated hammer mechanism with a back and forth in a working cylinder moving piston, its direction of movement and working frequency by a piston path-dependent Control are adjustable in that the working cylinder in the vicinity of alternating with a pressure and an outlet line connected end axially one behind the other has a plurality of annular grooves, of which each can optionally be connected to a control valve by means of a control slide.
Solche Schlagwerke werden z. B. zum Zerkleinern von Gesteinsbrocken benötigt.Such striking mechanisms are z. B. needed for crushing rocks.
Die DE-PS 17 03 061 beschreibt einen Schubkolbenmotor, der einen in einem Arbeitszylinder hin- und herbewegten Kolben besitzt, dessen mit der Kolbenstange verbundene Ringfläche ständig vom Arbeitsdruck und dessen Stirnfläche durch einen hydraulich betätigten Steuerschieber abwechselnd mit dem Arbeitsdruck und dem Abgangsdruck beaufschlagt wird. Dabei wird der zum Betätigen des Steuerschiebers dienende veränderliche Steuerdruck in einem Leitungsstück gebildet, das mit zwei Ringnuten im Arbeitszylinder, die vom hin und hergehenden Kolben abwechselnd überdeckt werden, sowie mit einer Abgangsleitung über je eine hydraulische Drossel verbunden ist Die '■■ Geschwindigkeit der Steuerdruckänderung und damit die Hubhöhe und die Schlagarbeit des Kolbens sind durch den Querschnitt der Drossel bestimmt. Eine andere Möglichkeit, die Arbeitsfrequenz über die Kolbenhubänderung zu verändern, besteht darin, imDE-PS 17 03 061 describes a reciprocating piston engine which has a piston reciprocated in a working cylinder, the working pressure of which is connected to the piston rod and the working pressure and the outlet pressure of which is alternately applied to its end face by a hydraulically operated control slide. Here, the serving for actuating the control slide valve variable control pressure is formed in a pipe piece provided with two annular grooves in the working cylinder, which are covered by the reciprocating piston alternately, and is connected to an outgoing line via a respective hydraulic choke The '■■ speed of the control pressure change and thus the stroke height and the impact work of the piston are determined by the cross section of the throttle. Another possibility to change the working frequency by changing the piston stroke is to use the
ι» Arbeitszylinder statt einer mehrere Ringnuten axial hintereinander anzuordnen, von denen wahlweise eine über eine Drossel mit dem Leitungsstück verbunden ist. Die einzelnen hubbestimmenden Steuerkanäle werden durch Schrauben o. ä. ausgewählt, die die Verbindungι »Working cylinder instead of one, several annular grooves axially to be arranged one behind the other, one of which is optionally connected to the line section via a throttle. The individual stroke-determining control channels are selected by screws o. Ä. That the connection
ι ϊ zwischen Steuernut und Steuerventil des Schlagwerkes öffnen oder schließen. Diese Verstellung am Schlagwerkzeug ist zeitraubend und umständlich, weil z. B. bei Bohrhämmern die Lafetie aus der Bohrposition in eine zugängliche Lage gebracht werden muß und anschlie-ι ϊ between the control groove and the control valve of the striking mechanism open or close. This adjustment on the impact tool is time-consuming and cumbersome because, for. B. at Rotary hammers from the drilling position into a must be brought to an accessible location and then
2t) ßend nur schwer wieder eingerichtet werden kann. Insbesondere muß beim Zerkleinern von Knappem mit Hydraulikhämmern der Bedienungsstand dauernd verlassen werden, weil bei Beginn eine große Einzelschlagarbeit mit entsprechend großem Hub benötigt wird, im 2t) which is difficult to set up again. In particular, when crushing scarce with hydraulic hammers, the operator's station must be left permanently, because at the beginning a large single impact work with a correspondingly large stroke is required
r> Fortgang dann kleinere Stücke zu zerschlagen sind, die kleinere Einzelschlagarbeit und damit einen geringeren Hub erfordern.r> Progress then smaller pieces are to be smashed, the smaller single impact work and thus a smaller one Hub require.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Verstellung der Schlagfrequenz und gegebenenfalls des Hubes zuIt is the object of the invention to adjust the impact frequency and, if necessary, the stroke
in erleichtern und zu beschleunigen.in lighten and speed up.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem in einer Bohrung beweglichen Steuerschieber ein Federelement anliegt, dessen durch eine Vorspannung erzeugte Rückstellkraft dem DruckThe object is achieved according to the invention in that on the control slide which is movable in a bore a spring element is applied, the restoring force of which is generated by a pretensioning against the pressure
!"■ entgegenwirkt, der mittels eines über eine Zuleitung steuerbaten Druckmediums auf eine Kolbenfläche des Steuerschiebers geführt wird.! "■ counteracts that by means of a via a supply line controllable pressure medium is fed to a piston surface of the control spool.
Das über eine Zuleitung geführte Druckmedium wird bei einer anderen Ausbildung der Erfindung zurThe pressure medium guided via a supply line is used in another embodiment of the invention
in Steuerung des Querschnitts eines oder mehrerer Drosseln verwendet, die sich in der Steuerimpuls-Leitung zwischen dem Arbeitszylinder und dem Steuerventil befinden. Vorteilhafterweise teilt sich die Steuerimpulsleitung in zwei mit dem Steuerventil verbundenein control of the cross section of one or more Throttles are used, which are located in the control pulse line between the working cylinder and the control valve are located. The control pulse line is advantageously divided into two connected to the control valve
r> Pfade auf, von denen jeder entweder eine Drossel mit veränderbarem Querschnitt oder ein Rückschlagventil oder beides enthält.r> paths on each of which either have a throttle variable cross-section or a check valve or both.
Der Querschnitt einer in der Leitung eingebauten Drossel beeinflußt den Hub des Arbeitskolbens derart,The cross-section of a throttle built into the line influences the stroke of the working piston in such a way that
r>ii daß eine Verzögerung des aus dem Arbeitsraum abgeleiteten Steuerimpulses auf dem Weg zum Steuerventil den Kolbenhub vergrößert. Beim Entlastungsimpuls ist der Steuerkanal mit Nuten und über diese mit der Rücklaufleitung verbunden, wobei die Umsteuerzeit r > ii that a delay in the control pulse derived from the working chamber on the way to the control valve increases the piston stroke. When the relief pulse occurs, the control channel is connected with grooves and via these with the return line, with the reversing time
v-, vom Leerhub auf den Arbeitshub durch eine in den Kanal eingebaute Drossel bestimmt ist. v-, from the idle stroke to the working stroke, is determined by a throttle built into the duct.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Versteilung der Schlagfrequenz und des Hubes während des Arbeitsprozesses The advantages achieved by the invention are in particular that the steepening of the stroke frequency and the stroke during the work process
Wi von einem Bedienungsstand aus leicht durchgeführt werden kann.Wi easily done from a control station can be.
Außer der Zeitersparnis bedeutet dieses eine größere Schonung des Schlagwerkes. Der besondere Vorteil der Steuerung über den Drosselquerschnitt liegt darin, daßIn addition to saving time, this means greater protection of the striking mechanism. The special advantage of the Control over the throttle cross-section is that
br> Schlagfrequenz und Einzelschlagarbeit unabhängig voneinander regulierbar sind.b r > the stroke frequency and single stroke work can be regulated independently of one another.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und zwarThe drawings show exemplary embodiments of the subject matter of the invention
F i g. 1 ein Schlagwerkzeug mit einer Fernsteuerung zur Koibenhubänderung,F i g. 1 an impact tool with a remote control to change the Koibenhub,
F i g. 2a, b eine andere Ausführungsform,F i g. 2a, b another embodiment,
F i g. 3a das Schaltprinzip für eine Verzögerung des Drucksteuerimpulses, >F i g. 3a shows the switching principle for a delay in the pressure control pulse,>
F i g. 3b das Schaltprinzip für eine Verzögerung des Enilastungs-Steuerimpulses,F i g. 3b the switching principle for a delay of the load control pulse,
Fig.4a das Schaltprinzip für eine unabhängige Druckimpulssteuerung,Fig.4a the switching principle for an independent Pressure pulse control,
Fig.4b das Schaltprinzip für eine unabhängige u> En tlaslungsimpulssteuerung,Fig.4b the switching principle for an independent u> Relief pulse control,
Fig.4c eine kombinierte Schaltung zur unabhängigen Druck- und Entlastungsimpulssteuerunfe.Fig.4c a combined circuit for independent Pressure and relief impulse controls.
Die überwiegende Zahl der Konstruktionen von druckmittelbetriebenen Schlagwerken besitzt als ge- r> meinsames Merkmal die kolbenwegabhängige Umsteuerung vom Rückhub auf den Arbeitshub und umgekehrt. Nach dem Schlag wird der Kolben 6 mit der Schlagfläche S von der Schlagebene EE in Pfeilrichtung durch das Druckmittel bewegt. In dem in Fig. 1 _>o dargestellten Arbeitszylinder 1 sind Steuernuten 2a ... 2d vorgesehen, von denen Steuerkanäle 3a ... 3d zum Steuerventil 19 führen. Wenn die Kante 5 des Kolbens 6 z. B. die Steuernute 3b freigibt, kann der über den Kanal 7 zugeführte Druck p„ als Steuerimpuls über den >·-> Ringraum 8, Steuernut 2b, Kanal 3b, Auswahlnut 4b, die Bohrung 9 und über den Kanal 10 zum Umsteuerventil 19 gelangen. Hier werden in bekannter, nicht näher beschriebener Weise der Leitungsdruck p„ u.id die Rücklaufleitung pn mit entsprechenden Ringflächen des in Kolbens 6 so verbunden, daß die resultierende Hydraulikkraft den Kolben 6 in Richtung zum Einsteckende fl treibt, bis der Aufschlag auf das Einsteckende 11 in der Ebene EE erfolgt. Die Umsteuerung vom Arbcitshub auf den Rückhub erfolgt *"■ durch einen zweiten Steuerimpuls, der kurz vor dem Aufschlag des Kolbens zum Steuerventil 19 geführt wird.The majority of the designs of pressure-medium-operated hammer mechanisms have the common feature of the piston path-dependent reversal from the return stroke to the working stroke and vice versa. After the impact, the piston 6 with the impact surface S is moved from the impact plane EE in the direction of the arrow by the pressure medium. In the working cylinder 1 shown in Fig. 1 _> o control grooves 2a ... 2d are provided, of which control channels 3a ... 3d lead to the control valve 19. When the edge 5 of the piston 6 z. B. releases the control groove 3b, the pressure p ″ supplied via the channel 7 can reach the reversing valve 19 as a control pulse via the> · -> annular space 8, control groove 2b, channel 3b, selection groove 4b, bore 9 and via channel 10. Here, in a known, unspecified manner, the line pressure p "u.id, the return line pn, are connected to the corresponding ring surfaces of the piston 6 in such a way that the resulting hydraulic force drives the piston 6 in the direction of the plug-in end f1 until it hits the plug-in end 11 takes place in the EE level. The changeover from the work stroke to the return stroke is carried out by a second control pulse which is sent to the control valve 19 shortly before the piston hits.
Auf dem Rückweg kann der Kolben 6 verschiedene Hübe sß ... Sj auslühren. Bestimmend für den Hub ist die tu Stellung des Steuerschiebers 12 des Auswahlschalters 13, durch den festgelegt ist, welcher Steuerkanal 3a ... 3b über die Nuten 4a ... 4d zum Ventil 19 durchgeschaltet ist.On the way back, the piston can execute 6 different strokes s ß ... Sj. The tu position of the control slide 12 of the selector switch 13, which defines which control channel 3a ... 3b is switched through to the valve 19 via the grooves 4a ... 4d, is decisive for the stroke.
In Fig. 1 ist der Auswahlhub .sv, eingestellt; wenn die -n Steuerkante 5 die Steuernut 2b freigibt, ist der Weg zum Ventil 19 frei, das auf Arbeitshub schaltet.In Fig. 1, the selection stroke .sv is set; when the -n control edge 5 releases the control groove 2b , the path to the valve 19 is free, which switches to the working stroke.
Weiterhin ist der Auswahlschalter 13 mit einem druckausgeglichenen Steuerschieber 12 dargestellt, der sich in einer Bohrung 9 bewegt und mit seiner Kante 14 w je nach Stellung die Auswahlnutcn 4a... 4c/abdeckt. Auf den Steuerschieber 12 wirken zwei Kräfte ein: die Federkraft 15 und in entgegengesetzter Richtung der Fernsteuerdruck ρ ρ über die Fläche 16. Der Druck py wird dem Auswahlschalter 13 über eine kleinkalibs'ige v-, Schlauchleitung 18 von einem als verstellbares Druckregelventil ausgebildeten Signalgeber 17 zugeführt, der auf dem Bedienungspult des Trägerendes montiert ist. Mit der Stellschraube 20 kann an einer Skala der Druck ausgewählt werden, der die jeweilige Hubeinstellung sa mi ... SrfSteuert.Furthermore, the selection switch 13 is shown with a pressure-compensated control slide 12, which moves in a bore 9 and, depending on the position, covers the selection grooves 4a ... 4c / with its edge 14 w. Two forces act on the control slide 12: the spring force 15 and, in the opposite direction, the remote control pressure ρ ρ over the area 16. The pressure py is transmitted to the selector switch 13 via a small-caliber v- hose line 18 from a signal transmitter 17 designed as an adjustable pressure control valve supplied, which is mounted on the control panel of the beam end. The pressure which controls the respective stroke setting s a mi ... Srf can be selected on a scale with the adjusting screw 20.
F i g. 2a und F i g. 2b zeigen einfache Ausführungsformen für nur zwei wählbare Hübe s, und Sb. F i g. 2a and F i g. 2b show simple embodiments for only two selectable strokes s, and Sb.
Der Signalgeber 21 besteht jetzt aus einem handbetätigten 2/3 Wegeventil auf dem Bedienungs- hi stand. Der Steuerschieber 22 ist ein 2/2 Wegeventil. In der Ruhestellung von 21 ist die Leitung 18 mit dem Tank T verbunden. 24 gibt eine Teilansicht des Arbeitszylinders mit den Steuernuten la und 2b wieder. Das Stellglied 22 hat den Weg 3, für den Steuerimpuls gesperrt Eist wenn die Steuerkante 5 des Schlagkolbens 1 die Steuernut 2^ freigibt, ist der Weg 2b. 3/, für den Steuerimpuls zum Umsteuerventil 19 frei: der Kolben führt den Hub s& aus.The signal generator 21 now consists of a manually operated 2/3 way valve on the control stand. The control slide 22 is a 2/2 way valve. In the rest position of FIG. 21, the line 18 is connected to the tank T. 24 shows a partial view of the working cylinder with the control grooves la and 2b . The actuator 22 has the path 3, blocked for the control pulse If the control edge 5 of the percussion piston 1 releases the control groove 2 ^, the path is 2b. 3 /, free for the control pulse to the reversing valve 19: the piston executes the stroke s &.
Bei Umschaltung des Signalgebers 21 in Position Il geht das Stellglied 22 in Position II, in der 3j mit 19 verbunden ist. Der Kolben macht den Hub S* When the signal generator 21 is switched to position II, the actuator 22 moves to position II, in which 3j is connected to 19. The piston makes the stroke S *
F i g. 2b zeigt eine Variation der Steuereinrichtung in F i g. 2a. Das Stellglied ist als 2/3 Wegeventil ausgebildet, die Funktionsweise verläuft analog zu obigem Beispiel.F i g. 2b shows a variation of the control device in FIG. 2a. The actuator is designed as a 2/3 way valve, the functionality is analogous to the example above.
In F i g. 3a ist eine weitere Steuerungsmöglichkeit zur Änderung der Schlagzahl und/oder der Einzelschlagarbeit zu finden. In einer Teilansicht 26 des Zylinders 1 erkeant man Steuernut 2, von wo aus der Steuerimpuls über eine verstellbare Drossel 27 zum Ventil 19 gelangt. Zur Bewegung des Steuerschiebers ist ein bestimmtes Druckmittelvolumen V1 notwendig, das den Steuerimpuls aufzubringen hat. Das eigentliche Ventil ist symbolisch durch seine Masse /;?v dargestellt. In der Lage I hat der Steuerimpuls bereits die Masse niv gegen die Spannkraft der Feder 28 in die Stellung gebracht, in der der Schlagkolben 6 den Arbeitshub zum Einsteckende 11 beginnt. Je nach Öffnungsgrad der Drossel 27 benötigt die Masse mv mehr oder weniger Zeit bis die Endlage I erreicht ist. In dieser Zeit wird der Hubkolben aufgrund seiner Massenträgheit noch einen Weg zurücklegen. Damit sind über die Drossel 27 die Einzelschlagarbeit und die Arbeitsfrequenz steuerbar. Die Verzögerungswirkung wird wesentlich erhöht, wenn ein Speicherelement 29 parallel zum Ventilvolumen Vv geschaltet ist. Erfindungsgemäß kann die Einstellung der Drossel 27 über eine Fernbedienung 18, 19 erfolgen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig.3b) ist gezeigt, wie allein die Arbeitsfrequenz beeinflußbar ist. Der Schlagkolben 6 ist in der Aufschlagstellung eingezeichnet. Durch eine Nut 30 ist der Steuerkanal 2 mit der Rücklaufleitung p« über die Nut 31 verbunden. Die Kraft der Feder 28 bewegt die Ventilmasse /nvin Stellung II. Das Druckmittel im Ventil Vv wird in Pfeilrichtung verdrängt; außerdem entlädt sich der Speicher 29 mit dem Volumen Vsp. Das Gesamtvolumen (VsP + V1) muß die Drossel 27 passieren, um über die Kanäle 2, 30 und 31 in die Rücklaufleitung p« zu gelangen. Die Größe des Drosselquerschnitts bestimmt die Umsteuerzeit f„ die mvbenötigt, um von Stellung I nach 11 zu gelangen.In Fig. 3a is another control option for changing the number of blows and / or the work of individual blows. In a partial view 26 of the cylinder 1, one can see the control groove 2, from where the control pulse reaches the valve 19 via an adjustable throttle 27. To move the control slide, a certain pressure medium volume V 1 is necessary, which has to apply the control pulse. The actual valve is symbolically represented by its mass /;? V. In position I, the control pulse has already brought the mass level against the tension force of the spring 28 into the position in which the percussion piston 6 begins the working stroke to the insertion end 11. Depending on the degree of opening of the throttle 27, the mass mv needs more or less time until the end position I is reached. During this time, the reciprocating piston will still cover a distance due to its inertia. The individual impact work and the working frequency can thus be controlled via the throttle 27. The delay effect is significantly increased if a storage element 29 is connected in parallel to the valve volume Vv . According to the invention, the setting of the throttle 27 can take place via a remote control 18, 19. In a further exemplary embodiment (FIG. 3b) it is shown how the working frequency alone can be influenced. The percussion piston 6 is shown in the impact position. The control channel 2 is connected to the return line p ″ via the groove 31 through a groove 30. The force of the spring 28 moves the valve mass / nvin position II. The pressure medium in the valve Vv is displaced in the direction of the arrow; in addition, the memory 29 discharges with the volume Vsp. The total volume (Vs P + V 1 ) must pass through the throttle 27 in order to reach the return line p «via channels 2, 30 and 31. The size of the throttle cross-section determines the reversing time f "which is required to get from position I to 11.
Eine Verlängerung (Verkürzung) der Umsteuerzeit tv führt zu einer niedrigeren (höheren) Arbeitsfrequenz.An extension (shortening) of the reversing time t v leads to a lower (higher) working frequency.
Die verstellbare Drossel 27 in F i g. 3a und 3b erfüllt zwei Aufgaben: Sie beeinflußt durch ferngesteuerte Querschnittsveränderungen sowohl die Dauer des Drucksteuerimpulses, der die Masse mv von Il nach I bewegt als auch die des Entlastungsimpulses, der Masse /nvvon I nach II bewegt.The adjustable throttle 27 in FIG. 3a and 3b fulfill two tasks: It influences both the duration of the pressure control pulse, which moves the mass mv from II to I, and that of the relief pulse, which moves mass / nv from I to II, by means of remote cross-sectional changes.
Will man jedoch nur eine Umsteuerzeit — entweder die während der Druck- odei die während der Entlastungsphase — variieren, so bieten sich Schaltungsbeispiele nach F i g. 4a oder 4b an.However, if you only want one changeover time - either during printing or during Relief phase - vary, so there are circuit examples according to FIG. 4a or 4b.
Fig.4a demonstriert die Beeinflussung des Drucksteuerimpulses, der zur Umsteuerung des Ventils 19 vom Rückhub auf den Arbeitshub dient und der durch die Drossel 27 über die Leitung 18 ferngesteuert verzögert werden kann, während der Entlastungsimpuls ungehindert die Drossel 27 umgehen kann und über das Rückschlagventil 32 läuft. Fig. 4b zeigt die Prinzip-Fig. 4a demonstrates the influence of the pressure control pulse, which is used to reverse the valve 19 from the return stroke to the working stroke and the through the throttle 27 can be delayed remotely via the line 18 during the discharge pulse The throttle 27 can bypass unhindered and runs over the check valve 32. Fig. 4b shows the principle
schaltung zur ausschließlichen Beeinflussung des Entlastungsimpulses, der Druckimpuls kann die Drossel 27 ungehindert über das Rückschlagventil umgehen.circuit for the exclusive influence of the discharge impulse, the pressure pulse can bypass the throttle 27 unhindered via the check valve.
F i g. 4c kann als Kombinationsschaltung von F i g. 4a und Fig.4b angesehen werden. Beide Steuerimpulse sind unabhängig voneinander veränderbar. Wenn die Kolbenkante 5 den Druck auf die Nut 2 freigibt, gelangt der Drucksteuerimpuls über die Drossel 33 und das Rückschlagventil 34 zum Steuerventil 19. Der Weg über die Drossel 35 bleibt wegen des gesperrten Rückschlagventils 36 unpassierbar. Umgekehrt, wenn durch die Nut 30 im Kolben 6 die Steuernut 2 mit dem Rücklauf pr verbunden ist (vgl. Fig. 3b), kann das Druckmittel de! Entlastungsimpulses von Ventil 19 und Speicher 29 übei das Rückschlagventil 36 und die Drossel 35 entweichen Der Pfad über die Drossel 33 bleibt wegen des Ventils 3< gesperrt. Die Querschnittsänderung der Drossel 33 bzw 35 wird über die Fernsteuerungskanäle I8a bzw. 18/ getrennt durchgeführt. Der Speicher 29 kann se dimensioniert werden, daß bei vollständiger Öffnuni einer der beiden, oder beider Drosseln zugleich dei Einfluß des Speichers auf den vollständig geöffneter Pfad vernachlässigbar klein ist.F i g. 4c can be used as a combination circuit from FIG. 4a and 4b can be viewed. Both control pulses can be changed independently of one another. When the piston edge 5 releases the pressure on the groove 2, the pressure control pulse reaches the control valve 19 via the throttle 33 and the check valve 34. The path via the throttle 35 remains impassable because of the blocked check valve 36. Conversely, when the control groove 2 is connected to the return line pr through the groove 30 in the piston 6 (see FIG. 3b), the pressure medium can de! Relief pulse from valve 19 and memory 29 escape via check valve 36 and throttle 35. The path via throttle 33 remains blocked because of valve 3. The change in cross section of the throttle 33 or 35 is carried out separately via the remote control channels I8a and 18 /. The memory 29 can be dimensioned so that when one of the two throttles is fully opened, or both throttles at the same time, the influence of the memory on the fully opened path is negligibly small.
Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings
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