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Hydraulisches Schlaggerät"
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Schlaggerät mit einem doppelt
wirkenden Arbeitszylinder, mit einer hohlen Kolbenstange, die mit einem Schlagkörper
verbunden und flüssigkeitsgefüllt ist, mit einem den Arbeitskolben koaxial durchdringenden
und in ihm gleitend geführten Tauchkolben, der hohl, flüssigkeitsgefüllt und am
Gehäuse befestigt ist sowie in den Hohlraum der Kolbenstange hineinragt, mit einem
Speicherzylinder und Speicherkolben, dessen Stirnseite über die Flüssigkeit mit
dem Hohlraum der Kolbenstange in Verbindung steht, und dessen andere Stirnseite
ständig von einer rückstellenden Kraft beaufschlagt ist, wobei in der Wandung des
Speicherzylinders eine öffnung angeordnet ist, die der Speicherkolben vor Erreichen
seiner Endlage freigibt, und daß von dieser öffnung eine Umgehungsleitung zum Hohlraum
mit einem in dieser Richtung öffnenden Rückschlagventil und eine Leitung zu einem
Betätigungsglied für ein Wegeventil führt, das die Bewegung des Arbeitskolbens umsteuert.
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dieser Art Durch das DP 2 246 593 ist ein Schlaggerät bekannt geworden.
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Dabei kann der Arbeitshub vor Schlagbeginn am Schlaggerät eingestellt
werden, doch ist eine Anpassung der Einzelschlagenergie an wechselnden Eindringwiderstand
oder zur Schonung des Rammgutes während des Schlagens nur durch Veränderung der
zulaufenden Flüssigkeitsmenge möglich. Dann ändert sich zwangsläufig auch der Betriebsdruck
im Schlaggerät, wodurch sich die Schlagleistung je Zeiteinheit in doppelter Weise,
nämlich durch Xnderung der Schlagzahl und des Betriebsdrucks, etwa quadratisch verändert.
Wird also die Drehzahl des Antriebsmotors und dadurch dessen Leistung vermindert,
so vermindert sich die Schlagleistung überproportional, so daß die Motorleistung
dann nicht mehr voll genutzt werden kann. Außerdem verschlechtert sich die Wirkung
des Hydrospeichers in der Zulaufleitung, weil dessen Gasfülldruck nur bei bestimmtem
Betriebsdruck optimale Wirkung ergibt und während des Schlagens nicht verändert
werden kann. - -
Wird das bekannte Schlaggerät parallel zu einem
weiteren Verbraucher, z.B. einer hydraulischen Senkwinde, gefahren, so sinkt bei
stark ziehendem Rammgut das Flüssigkeitsangebot für das Schlaggerät, wodurch Betriebsdruck
und Schlagzahl ohne Zutun des Fahrers fallen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, dem Fahrer des Trägergeräts während
des Schlagens Anpassung an wechselnde Betriebsbedingungen, z.B.
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durch Änderung der Motordrehzahl oder durch Verstellung der Hydraulikpumpe,
zu ermöglichen, dabei aber möglichst viel Motorleistung in Schlagenergie umzusetzen.
Die Einzelschlagenergie soll durch Änderung der zugeführten Flüssigkeitsmenge ohne
Nachteil für Leistung und Gerät in weiten Grenzen regelbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale
gelöst.
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Der technische Fortschritt besteht darin, daß der Anschlag im Speicherzylinder
seine Lage bei Schwankungen im Betriebsdruck selbsttätig ändert, bis sich der gewünschte
Betriebsdruck durch veränderten Hub des Arbeitskolbens wieder einstellt. Der Betriebsdruck
wird also annähernd konstant gehalten. Dadurch wird eine bessere Schlagleistung
je Zeiteinheit erzielt und die Hydraulikspeicher werden gleichbleibend belastet.
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Falls der Pfahl zu stark zieht und dabei Druckflüssigkeit aus dem
Zulauf zum Schlaggerät, z.B. durch eine in Parallelschaltung betriebene Senkwinde,
entnommen wird, verringert sich automatisch die Aufschlaggeschwindigkeit, wodurch
ohne Mitwirkung des Fahrers sofort Scden vorgebeugt wird.
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Der Fahrer kann die Aufsehlaggeschwindigkeit und damit die Einzelschlagenergie
an das Ramagut bzw. an den Eindringwiderstand jederzeit anpassen, indem er das Flüssigkeitsangebot,
also die dem Schlaggerat zu-laúfende Flüssigkeitsmenge, regelt Bei sinkendem Flüssigkeitsangebot
wird der Arbeitshub automatisch verkürzt. Dadurch steigt die Schlagzahl bei verminderter
Aufschlaggeschwindigkeit und die Leisten vermindert sich nur etwa l)rolzol-tional
zur
Verringerung des Flüssigkeitsangebotes.
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Um die Regelmöglickeit voll zur Wirkung zu bringen und hohe Schlagzahlen
zu erreichen, ist es vorteilhaft, das Wegeventil zur Umsteuerung des Arbeitskolbens,
das durch aus der Öffnung im Speicherzylinder austretende Flüssigkeit betätigt wird,
als vorgesteuertes Wege-Sitzventil auszubilden.
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Das Vorsteuerventil benötigt weniger Betätigungsflüsgsigkeit, wodurch
die Schaltzeit verkürzt wird oder Tauchkolben und Speicherzylinder kleiner ausgeführt
werden können. Die Leckverluste werden durch dichten Ventilsitz vermindert, und
der Betriebsdruck kann zur Leistungssteigerung erhöht werden.
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Diese Wirkung wird noch gesteigert bei Verwendung von Wege-Sitzventilen
nach der DP-Anmeldung 2654219.8, deren Betätigungskolben einen kleineren Durchmesser
haben als der Ventilsitz und bei deren Umsteuerung daher noch weniger Arbeitsflüssigkeit
verbraucht wird. Solche Ventile schalten noch schneller. Sie sind hier anwendbar,
weil der Arbeitskolben durch die angehängte Schlagmasse während der Umsteuerung
weiterläuft. Seine Bewegungsenergie bewirkt nach Schließen des offenen Wege-Sitzventils
eine Druckangleichung im Ventilblock und das öffnen des geschlossenen WEge-Sitzventils.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt das Schlaggerät mit Regeleinrichtung und vorgesteuerten
Wege-Sitzventilen nach der oberen Umsteuerung.
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Fig. 2 zeigt das gleiche Schlaggerät mit Wege-Sitzventilen nach der
DP-Anmeldung 2654219.8 in der gleich-en Stellung.
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Durch die Zulaufleitung 1 wird die Druckflüssigkeit dem Schlaggerät
zugeführt. Sie beaufschlagt den im Arbeitszylinder 2 befindlichen Arbeitskolben
3 von der Kolbenstangenseite her dauernd.
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Die Kolbenstange 4 ist mit dem Schlagkörper 6 verbunden und enthält
einen Hohlraum 5, in den ein Tauchkolben 7 eintaucht, der am Gehäuse fest oder längsverschiebbar
befestigt ist. Dieser Tauchkolben
7 ist hohl und über eine dauernd
offene Verbindung 8 mit dem Speicherzylinder 9 verbunden, in dem sich ein Speicherkolben
10 befindet, der von der entgegengesetzten Seite dauernd mit sinsoZulaufdruck beaufschlagt
ist. Der Speicherkolben 10 steuert mit einer in der Zylinderwandung angeordneten
Öffnung 19 den Zulauf von Druckflüssigkeit zum Betätigungsglied 11 des Vorsteuerventils
12. Über das Rückschlagventil 13 kann der Ablauf von Flüssigkeit aus dem Betätigungsglied
11 erfolgen.
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In der Wandung des Tauchkolben 7 ist eine Bohrung 28 angeordnet, die
in der tiefsten Lage des Arbeitskolbens 3 eine Verbindung zwischen dem Hohlraum
5 und dem oberen Zylinderraum 21 herstellt.
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Diese Bohrung 28 ermöglicht in der unteren Lage des Arbeitskolbens
3 einen Flüssigkeitsausgleich zum Hohlraum 5 und dadurch eine Anpassung des Arbeitskolbenhubes
an Hubänderungen des Speicherkolbens 10. Auch können Flüssigkeitsverluste oder -gewinne
durch Leckagen im Steuersystem bei jedem Arbeitsspiel ausgeglichen werden. Dadurch
wird gewährleistet, daß jedes Arbeitsspiel unter gleichen Ausgangsbedingungen beginnt.
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In der Zulaufleitung 1 ist zur Glättung des Drucks und des Druckflüssigkeitsverbrauchs
ein Gashydraulikspeicher 29 angeordnet.
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Ein weiterer Gashydraulikspeicher 30 kann in der Rücklaufleitung 20
angeordnet sein In der Anlaufstellung liegt der Speicherkolben 10 unter der Wirkung
des Zulaufdrucks an einem Anschlag 14, der von dem Regelkolben 15 der Regeleinrichtung
15, 16, 18 verstellt werden kann.
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Die Zulaufleitung 1 und die Rücklaufleitung 20 sind mit dem Regelventil
18 verbunden1 das durch den Zulaufdruck gegen die Wirkung einer konstanten Kraft,
z.B. einer Feder,17lverstellt wird, und den Regelzylinde 16 so beaufschlagt, daß
der Regelkolben 15 durch Vershieben des Anschlags 14 bei fallendem Druck den Hub
des Speicherkolbens 10 verkürzt und bei steigendem Druck verlängert.
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Sobald beim Heben des Arbeitskolbens 3 die Bohrung 28 des Tauchkolbens
7 vom Arbeitskoben 3 überfahren wftd, wird die aus dem
Hohlraum
5 verdrängte Flüssigkeit in den Speicherzylinder 9 gedrückt und verschiebt dessen
Speicherkolben 10, bis die Öffnung 19 freigegeben wird. Nun wird das Betätigungsglied
11 beaufschlagt und das Vorsteuerventil 12 umgeschaltet.
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Die dadurch entgegengesetzt beaufschlagten Wege-Sitzventile 22,23
bzw. 24, 25 nehmen die in den Figuren gezeichnete Stellung ein, wodurch die Oberseite
21 des Arbeitszylinders 2 mit dem Zulaufdruck beaufschlagt und die Umkehr der Kolbenbewegung
eingeleitet wird.
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In Fig. 1 sind Wege-Sitzventile 22, 23 herkömmlicher Bauart gezeichnet.
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Bei den in Fig. 2 dargestellten Wege-Sitzventilen 24, 25 nach DP-Anmeldung
2654219.8 haben die Betätigungskolben 26, 27 einen kleineren Durchmesser als die
Ventilsitze. Das hinzugefügte Zuschaltventil 31, das auch als entsperrbares Rückschlagventil
o.dg. ausgebildet sein kann, sperrt beim Anlassen den Zufluß zum Arbeitszylinder
2 und zu den Wege-Sitzventilen 24, 25, so daß anfangs nur deren Betätigungskolben
27 beaufschlagt werden, die die'beiden Sitzventile in die Anlaßstellung bringen.
Das Zuschaltventil 31 kann in manchen Fällen entfallen, z.B. wenn die Wege-Sitzventile
24, 25 durch Federn in die Anlaßstellung gebracht werden.
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Der doppeltwirkende Arbeitszylinder 2 ist mit Differentialschaltung
dargestellt; Bei entsprechender Anordnung von Ventilen kann er auch doppeltwirkend
geshaltet sein.