DE2737427B2

DE2737427B2 - Hydraulische Schlagvorrichtung

Info

Publication number: DE2737427B2
Application number: DE2737427A
Authority: DE
Inventors: Roger Bron Rhone Montabert (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Montabert SAS
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2369908B1; NO142286C; CA1061679A; JPS5360463A; BE857255A; AT368428B; CH615856A5; SE424521B; DE2737427C3; DE2737427A1; NO772472L; NO142286B; IT1081646B; ATA606177A; BR7704877A; FI61821C; SE7709524L; JPS5646958B2; FR2369908A1; FI772239A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Schlagvorrichtung mit einem ein Werkzeug betätigenden und in einem Zylinder hin und her bewegbaren Schlagkolben sowie mit einem Verteiler, v, der oberhalb des Schlagkolbens in einer Kammer des Zylinders geführt ist, die je nach der Stellung des Verteilers wechselnd mit einer Hochdruckleitung zur Erzeugung einer schnellen Abwärtsbewegung des Schlagkolbens und mit einer Niederdruckleitung zur wi Ermöglichung der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens verbunden ist, und mit MiUeIn zum Auslösen der Abwärtsbewegung des Schlagkolbens.

Eine solche Schlagvorrichtung ist aus der FR-PS 31 835 bekannt. In diesen bekannten KaIIc besitzt der h'> Verteiler einen oberen, am Umfang vorspringenden Kragen, der als >>Oifferential«-Kolben zum Steuern der AKwärtchpurpaiino Hp5 VcrtCÜCrS dient lind dessen Unterseite hierzu stets mit der Niederdruckleitung verbunden ist. Mit dem Vorhandensein diese* Kragens ist folgender Nachteil verbunden.

Der durch den Verteiler herbeigeführte Wechsel der Verbindung der oberhalb des Schlagkolbens angeordneten Kammer mit der Hoch- bzw. Niederdruckleitung sollte möglichst schnell und zu einem definierten Zeitpunkt erfolgen. Fährt nun im bekannten Falle der Verteiler zum Herstellen eines Niederdrucks in der Kammer nach unten, muß sein Kragen das unter ihm anstehende Hydraulikmedium zur Niederdruckleitung hin verdrängen. Hierdruch sowie durch den Umstand, daß die Abfuhr des Hydraulikmediums aus dem Ringraum unterhalb des Kragens nur stellenweise erfolgt und somit behindert ist, ergibt sich eine gebremste Abwärtsbewegung des Verteilers, die die Unterbrechung der Verbindung der Kammer mit der Hochdruckleitung verzögert. Dazuhin kann die von dem unter dem Kragen anstehenden Hydraulikmedium auf den Kragen ausgeübte und nach oben hin gerichtete Kraft die von oben her einwirkende und vom Druck in der Kammer bestimmte Kraft überwiegen, wenn durch die schnelle Abwärtsbewegung des Schlagkolbens ein Unterdruck in der Kammer erzeugt wird. In diesem Falle bewegt sich der Verteiler zu früh nach oben und öffnet die Verbindung zur Hochdruckleitung zu einem unerwünschten frühen Zeitpunkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schlagvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sich der Verteiler zum Erzielen eines schnellen Umschaltens zu einem definierten Zeitpunkt frei im Zylinder bewegen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schlagkolben in seinem oberen Abschnitt eine Bohrung aufweist, in der unter Bildung einer Hohlkammer am Grund der Bohrung ein Tauchkolben gleitend angeordnet ist, dessen über den Schlagkolben vorstehende Verlängerung in einer mit der Hochdruckleitung verbundene Bohrung des Vorrichtungskörpers geführt ist und der oberhalb des Schlagkolbens einen Flansch oder Kragen besitzt, der auf einer ringförmigen zentralen Partie, die außerhalb des Kragens durchgehende Löcher aufweist, des vom Tauchkolben durchdrungenen Verteilers aufliegt, der über seine gesamte axiale Länge einen gleichen äußeren Gleitdurchmesser besitzt.

Bei der neuen Schlagvorrichtung wird die Abwärtsbewegung des Verteilers durch den Tauchkolben gesteuert, so daß der Verteiler mit durchgehend gleichem Durchmesser ausgebildet werden kann. Hierdurch ergibt sich eine vom Druck in der Niederdruckleitung und in der Kammer unabhängige Bewegung des Verteilers, so daß ein schnelles und genaues Umschalten erfolgt.

Ein weiterer Vorteil ist in einer Bearbeitungsvereinfachung zu sehen. Es müssen nämlich keine exakt konzentrischen Verteilerpartien mit verschiedenem Durchmesser und keine diesen sowohl im Durchmesser als auch in der Konzentrizität entsprechenden Zylinderpartien hergestellt werden, wie bei der bekannten Schlagvorrichtung. Für den bei dieser nicht vorhandenen, bei der neuen Schlagvorrichtung jedotli vorgesehenen Tauchkolben ist zwar eine gute Führungspassung notwendig. Derartige zylindrische Passungen sind jedoch einfacher als abgestufte Passungen zu fettigen.

Ferner ergibt sich durch den Wegfall des Kragens des Verteilers keine zwangsläufige Begrenzung des Hubes des Verteilers nach unten hin. Außerdem wird bei

gleicher Länge des Verteilers dessen Dichtlänge größer bzw. bei gleicher Dichtlänge die axiale Länge des Verteilers kleiner.

Schließlich baut die neue Schlagvorrichtung um die radiale Abmessung des im bekannten Falle am Verteiler vorhandenen Kragens schmaler, was vor allem bei Handgeräten vorteilhaft ist

In der Praxis, z. B. zum Zertrümmern von Felsblökken, kommt es ab und zu vor, daß das Werkzeug in seiner ausgefahrenen Stellung verbleibt. Um in diesem Falle ein schnelles und automatisches Anhalten der Vorrichtung zu erzielen, kann man vorsehen, daß die axiale Länge des Verteilers derart bemessen ist. daß er bei sich in seiner tiefsten Stellung befindlichem Schlagkolben mit Hilfe des Tauchkolbens in eine sowohl einen zur Niederdruckleitung als auch einen zur Hochdruckleitung führenden und in die oberhalb des Schlagkolbens angeordnete Kammer mündenden Kanal im Vorrichtungskörper freigebende Stellung verschoben ist.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß der Schlagkolben in einen dem Werkzeug zugeordneten Teil mit größerem Durchmesser und in einem dem Verteiler zugewandten, den Tauchkolben führenden Teil mit kleinerem und hierbei dem Durchmesser des Verteilers entsprechenden Durchmesser unterteilt ist. Hierdurch erhält man infolge der vergrößerten Kolbenmasse eine größere Schlagkraft ohne die Dimensionen der Vorrichtung im den oberen Teil des Schlagkolbens, den Tauchkolben und dm Verteiler enthaltenden Bereich der Vorrichtung zu verändern.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen

F i g. 1 bis 9 eine erste Ausführungsforni der erfindungsgemäßen hydraulischen Schlagvorrichtung, wobei die verschiedenen Phasen eines Arbeitszyklus jeweils in einem Längsschnitt dargestellt sind,

Fig. 10 bis 13 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die zusätzliche Funktion des plötzlichen automatischen Anhaltens im Falle eines unvermittelten Zurückziehens des Werkzeugs jeweils in einem Längsschnitt dargestellt ist, und

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Längsschnitt.

In der Fig. 1 bezeichnet 1 den Körper der Schlagvorrichtung, in dem ein Zylinder 2 ausgebohrt ist. in dessen Innerem ein Schlagkolben 3 und ein rohrförmiger Verteiler 4 gleitend angeordnet sind. Auf der dem Verteiler 4 entgegengesetzten Seile des Schlagkolbens 3 befindet sich das Werkzeug 5, das nur in Teildarstellung gezeigt ist.

Der Zylinder 2 besitzt zwei Bohrungen mit verschiedenen, jedoch nahe beieinanderliegenden Durchmessern, wobei der Verteiler 4 in dem Abschnitt mit dem größten Durchmesser gleitend angeordnet ist. Der Schlagkolben 3 weist ebenfalls zwei Teile mit verschiedenen Durchmessern auf, die den zwei Durchmessern der Bohrungen des Zylinders 2 entsprechen. Der Teil des Schlagkolbens 3, der den größeren Durchmesser hat, weist eine ringförmige Auskehlung 6 auf.

Die Schlagvorrichtung enthält einen Einlaß 7 für ein unter Hochdruck stehendes hydraulisches Medium, der mit dem Inneren des Zylinders 2 durch Kanäle 8 und 9 verbunden ist. Dur Hochdruck-Einlaß 7 ist außerdem mit einem mit einer Membran Il versehenen Speicher 10 verbunden. Da.¹· Abführen des Mediums unter Niederdruck erfolgt durch Kanäle 12 und !3, die vom Zylinder 2 ausgehen und die zu einem Niederdruckauslaß 14 führen.

Der Schlagkolben 3 weist in seinem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser eine sntlang seiner Achse durchgeführte Bohrung auf, in der ein Tauchkolben 15 gleitend angeordnet ist, wobei der Grund dieser Bohrung eine Hohlkammer 16 bildet Der aus der Bohrung herausragende Teil des Tauchkolbens 15 weist einen Kragen oder Flansch 17 auf und besitzt eine in

lu eine Bohrung 19 des Körpers 1 eingeführte Verlängerung 18, die in den Hochdruckkreis einmündet.

Der Verteiler 4 enthält eine ringförmige zentrale Partie 20, die von dem Tauchkolben 15 durchdrungen wird und unter dem Kragen 17 des letzteren liegt. Diese ringförmige Partie ist an ihrem Außenumfang mit Löchern 21 versehen, welche die zwei Seiten des Verteilers direkt und ununterbrochen miteinander verbinden.

Vom oberen Ende des Zylinders 2 geht zumindest ein Kanal 22 aus, der in denselben Zylinder 2 durch im wesentlichen in Höhe des unteren Teils des Verteilers 4 angeordnete öffnungen einmündet. Zwischen der über dem Schlagkolben 3 liegenden Kammer 23 und der Hochdruckleitung sind schließlich noch Mittel zum Auslösen der Abwärtsbewegung des Schlagkolbens 3 vorgesehen, die schematisch bei 24 gezeigt sind und weiter unten noch genaue· beschrieben werden.

Ein vollständiger Zyklus der Schlagvorrichtung ausgehend von der in F i g. 1 dargestellten Ruhestellung

i» setzt sich folgendermaßen zusammen:

Das am Einlaß 7 ankommende, unter Hochdruck stehende hydraulische Medium füllt den Speicher 10, dessen Membran 11 nach oben zurückgedrückt wird. Der Druck steigt somit in den Kanälen 8 und 9 und in der ringförmigen Kammer 25, die durch die Wand des Zylinders 2 und den Schlagkolben 3 begrenzt ist und in die der Kanal 9 einmündet. Das in der Kammer 25 enthaltende Medium drückt den Schlagkolben 3 und den Verteiler 4 nach oben, dessen ringförmiger zentraler Teil 20 den Tauchkolben 15 durch seinen Kragen oder Flansch 17 mit nach oben nimmt. Das in der im oberen Abschnitt des Zylinders 2 liegenden Kammer 23 enthaltene Medium wird zum Niederdruckauslaß 14 durch den Kanal 12 abgeführt.

4^r> Diese Phase setzt sich so lange fort, bis die obere Kante a des Verteilers 4 Jen höchsten Punkt b der Auslaßöffnung des Kanals 12 kreuzt oder überläuft. Nach dieser Kreuzung, die der in F i g. 2 dargestellten Stellung entspricht, wird das in der Kammer 23

so enthaltene Medium durch den Kanal 22, die ringförmige Auskehlung 6 des Schlagkolbens 3 und den Kanal 13 abgeführt bis zum Niederdruckauslaß 14.

Die Aufwärtsbewegung setzt sich bis zu der in F i g. 3 dargestellten Stellung fort, in der die Oberfläche des

Vt Verteilers 4 mit einem ringförmigen, im oberen Abschnitt des Zylinders 2 liegenden Bund 27 des Körpers 1 in Berührung kommt. In diesem Stadium ist die Schlagvorrichtung für die Auslösung eines weiteren Schlages bereit. Der dann herrschende Druck wird als

w) »minimaler Bereitschaftsdruck« bezeichnet. Die Auslösung des Schlages erfolgt jedoch nicht unmittelbar, und der Druck in der Hochdruckleitung steigt weiter an, wobei sich der Speicher 10 auffüllt.

Die eigentliche Auslösung des Schlages wird durch

b^r> eine Vergrößerung des Druckes in der Kammer 23 bewirkt, derart, daß die Resultierende der auf den Schlagkolben 3 ausgeübten Kräfte die Richtung ändert. Dieser Drucksnstie¹¹ kann durch verschiedene I

mittel bewirkt werden, die bei 24 symbolisch dargestellt sind, wie z. B.:

a) durch eine ununterbrochene, genau bemessene Speisung mit einem unter Hochdruck stehenden Medium, indem in der Kammer 23 ein mittlerer, zwischen dem Hochdruck und dem Niederdruck liegender Druck aufrechterhalten wird, dessen Wert mit der Abnahme des Druckmittelstroms zwischen der Oberseite des Verteilers 4 und dem Bund 27 des Körpers 1 hindurch zunimmt;

b) durch einen Leckstrom, welcher aus einem vergrößerten Spiel zwischen der Verlängerung 18 und der Wand der Bohrung 19 resultiert, wobei diese Lösung den Vorteil hat, daß das Hinzufügen irgendeines Bauteils nicht erforderlich ist;

c) durch ein auf einen solchen Druck tariertes bzw. eingestelltes Ventil, der höher als der minimale Bereitschaftsdruck liegt;

d) durch ein von außen gesteuertes Kiappventil.

Bei Verwendung derartiger Auslösemittel wird in einem ersten Zeitabschnitt nach dem Auslösen durch die Richtungsänderung der Resultierenden der Kräfte nur der Schlagkolben 3 beeinflußt. Das durch den Kanal 8 und unter dem Verteiler 4 in den Zylinder 2 einströmende hydraulische Medium bewirkt eine beschleunigte Abwärtsbewegung des Schlagkolbens 3, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist, wobei der Speicher 10 die für diese rasche Verschiebebewegung erforderliche Menge an unter Hochdruck stehendem Medium liefert. Der Verteiler 4 verbleibt in Berührung mit dem Bund 27 des Körpers 1, wobei die Resultierende der auf seine verschiedenen Flächen ausgeübten hydraulischen Kräfte nach oben gerichtet ist und einen Wert hat, der höher als die Summe der Kräfte ist, die die Tendenz haben, den Verteiler nach unten zu bewegen: nämlich die Schubwirkung des unter Hochdruck stehenden Mediums, die auf den Kragen 17 und die Verlängerung 18 des Tauchkolbens 15 ausgeübt wird, und der Unterdruck in der Hohlkammer 16. Im Verlaufe der Abwärtsbewegung des Schlagkolbens 3 kreuzt der obere Rand c seiner ringförmigen Auskehlung 6, wie in F i g. 5 gezeigt, den untersten Punkt d der öffnungen, durch die der Kanal 22 in den Zylinder 2 einmündet; die ringförmige Kammer 28, die außerhalb des Bundes 27 über dem Verteiler 4 liegt, befindet sich dann von der Niederdruckleitung isoliert.

Wenn der Schlagkolben 3 seine Abwärtsbewegung fortsetzt, kreuzt sein oberer Rand e, wie in Fig.6 gezeigt ist, den höchsten Punkt /der Öffnungen, durch die der Kanal 22 in den Zylinder 2 einmündet. Die ringförmige Kammer 28 wird somit über den Kanal 22 mit dem unter Hochdruck stehenden Medium in Verbindung gebracht. So gleichen sich die auf die verschiedenen Flächen des Verteilers 4 einwirkenden hydraulischen Kräfte aus, und die Resultierende der auf die Verteiler-Tauchkolben-Einheit einwirkenden Kräfte ändert ihre Richtung, wobei die Schubwirkung des unter Hochdruck stehenden Mediums auf den Kragen 17 und die Verlängerung 18 des Tauchkolbens 15 und der Unterdruck in der Hohikammer 16 ausschlaggebende Kräfte werden. Der Verteiler 4 seinerseits bewegt sich nach unten.

Wenn, wie in F i g. 7 gezeigt ist, der untere Rand g des Verteilers 4 den untersten Punkt Λ der Öffnung kreuzt, durch die der Kanal 8 in den Zylinder 2 mündet, wird die Zufuhr von Medium unter hohem Druck in die Kammer 23 unterbrochen und der Schlagkolben 3 setzt seine Bewegung infolge seiner Trägheit fort, bis er auf das Werkzeug 5 aufschlägt.

Der Verteiler 4 setzt seine Bewegung ebenfalls fort und sein oberer Rand a kreuzt den höchsten Punkt b der r, Austrittsöffnung des Kanals 12, wie in F i g. 8 gezeigt ist. Die Kammer 23 steht dann wieder über den Kanal 12 mit der Niederdruckleitung in Verbindung. Der Schlagkolben 3 bewegt sich nach seinem Aufschlagen auf das Werkzeug unter dem Schub des in der Kammer

ίο 25 enthaltenen Mediums wieder nach oben.

Bei der Fortsetzung der Bewegung trifft der obere Rand edes Schlagkolbens 3 auf den unteren Rand gdes Verteilers 4 und nimmt diesen nach oben mit, wie in F i g. 9 gezeigt ist. Der Zyklus ist beendet und ein neuer, dem vorhergehenden gleicher Zyklus beginnt.

Bei dem in den Fig. 10 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Höhe des Verteilers 4 reduziert, was die dem oben beschriebenen Zyklus entsprechende normale Funktion nicht ändert und es ermöglicht, eine zusätzliche Funktion zu erzielen, die aus einem plötzlichen automatischen Anhalten des Arbeitsablaufes besteht, wenn das Werkzeug 5 zurückweicht bzw. zurücktritt.
Die Stellung gemäß F i g. 10 entspricht derjenigen der Fig. 7, also dem Augenblick, in dem der Schlagkolben 3 auf das Werkzeug 5 aufschlagen müßte. Wenn der Kolben 3 jedoch nicht auf das Werkzeug 5 auftrifft, das seine Bewegung anhalten müßte, folgt er diesem nach unten, wie in F i g. 11 gezeigt ist.

Der Verteiler 4, der durch nichts angehalten wird, wird durch den Tauchkolben 15 nach unten mitgenommen. Im Verlaufe seiner Bewegung gibt der Verteiler 4 dank seiner geringeren Höhe erneut die öffnung frei, durch welche der Hochdruckkanal 8 einmündet, und zwar von der in F i g. 12 gezeigten Stellung an, in der der obere Rand a des Verteilers den höchsten Punkt / der genannten Öffnung kreuzt. Der Kanal 8 kommt somit mit dem Niederdruckkreis in Verbindung. Der Speicher 10 entleert sich ganz, während sich der Schlagkolben 3 und der Verteiler 4 weiter nach unten bewegen, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Das Arbeiten der Schlagvorrichtung hört dann auf, wobei die Zirkulation des Mediums frei durch den Kanal 8, die Kammer 23 und den Kanal 12 erfolgt, ohne irgend eine Bewegung zu erzeugen.

Aj Um die Schlagvorrichtung wieder in Gang zu setzen, genügt es, auf das Werkzeug 5 einen nach oben gerichteten Druck auszuüben, so daß der Schlagkolben 3 und der Verteiler 4 wieder zurückgeschoben werden, bis der Strom von öl durch den Kanal 8 quer über den Verteiler 4 und durch die Kammer 23 unterbrochen wird. Der Druck steigt dann im Speicher 10 an und die Schlagvorrichtung arbeitet wieder normal.

Die in F i g. 14 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen darin, daß der Schlagkolben in zwei Teile getrennt ist, in einen Teil 3a mit großem Durchmesser, der die eigentliche Schlagmasse bildet, und in einen Teil 3b mit kleinerem Durchmesser, der dem Durchmesser des Verteilers 4 entspricht. Dieser Teii 3b legt sich gegen den Verteiler 4 an und weist eine Bohrung auf, durch die der Tauchkolben 15 hindurchgeht Der Durchmesser des Teils 3a kann auf diese Weise beträchtlich größer sein als derjenige des Verteilers 4. Die zwei Teile 3a, 3b liegen fortwährend gegeneinander an und die Schlagvorrichtung arbeitet an allen Stellen des Zyklus wie die oben beschriebenen Ausführungsformen.

Die oben beschriebenen Schlagvorrichtungen sind insbesondere dazu vorgesehen, eine Folge von Schlagen

auf ein Werkzeug wie Dorn, Durchschlag, Schrämmermeißel, Erdbohrer od. dgl. durchzuführen, um Materialien wie Beton, Stein, Fels oder beliebige andere Mineralien zu zertrümmern oder um Schlagarbeiten durchzuführen, wie sie beim Nieten, Schmieden, Rammen oder Stampfen, beim Eintreiben von Spundbohlen usw. erforderlich sind.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schlagvorrichtung mit einem ein Werkzeug betätigenden und in einem Zylinder hin und her bewegbaren Schlagkolben sowie mit einem Verteiler, der oberhalb des Schlagkolbens in einer Kammer des Zylinders geführt ist, die je nach der Stellung des Verteilers abwechselnd mit einer Hochdruckleitung zur Erzeugung einer schnellen Abwärtsbewegung des Schlagkolbens und mit einer Niederdruckleitung zur Ermöglichung der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens verbunden ist, und mit Mitteln zum Auslösen der Abwärtsbewegung des Schlagkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (3) in seinem oberen Abschnitt eine Bohrung aufweist, in der unter Bildung einer Hohlkammer (16) am Grund der Bohrung ein Tauchkolben (15) gleitend angeordnet ist, dessen über den Schlagkolben (3) vorstehende Verlängerung (18) in einer mit der Hochdruckleitung verbundenen Bohrung (19) des Vorrichtungskörpers

(1) geführt ist und der oberhalb des Schlagkolbens (3) einen Flansch oder Kragen (17) besitzt, der auf einer ringförmigen zentralen Partie (20), die außerhalb des Kragens (17) durchgehende Löcher (21) aufweist, des vom Tauchkolben durchdrungenen Verteilers aufliegt, der über seine gesamte axiale Länge einen gleichen äußeren Gleitdurchmesser besitzt.

2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Verteilers w (4) derart bemessen ist, daß er bei sich in sein£r tiefsten Stellung befindlichem Schlagkolben mit Hilfe des Tauchkolbens (15) in oine sowohl einen zur Niederdruckleitung als auch einen zur Hochdruckleitung führenden und in die oberhalb des Schlagkol- r> bens (3) angeordnete Kammer (23) mündenden Kanal im Vorrichtungskörper (1) freigebende Stellung verschoben ist.

3. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben in w einen dem Werkzeug zugeordneten Teil (3a) mit größerem Durchmesser und in einen dem Verteiler (4) zugewandten, den Tauchkolben führenden Teil (36,) mit kleinerem und hierbei dem Durchmesser des Verteilers entsprechenden Durchmesser unterteilt ist.