DE2346519A1 - Hydraulisch betriebene schlagvorrichtung - Google Patents

Description

Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung und insbesondere auf einen hydraulisch betriebenen Abbruehhammer..

Sich hin und her bewegende Werkzeuge zur Ausübung von starken Stoßen zur Zerstörung von Pflasterungen, Steinbrocken o.a. sind bekannt. Diese Schlagwerkzeuge wurden bisher im allgemeinen mit Druckluft angetrieben und entsprachen dem allgemein bekannten Preßlufthammer. Größere Ausführungen dieses Preßlufthammers wurden an Maschinenbäumen befestigt. Derartige Einrichtungen arbeiteten mit verhältnismäßig hoher Frequenz_s jedoch verhältnismäßig geringer Schlagkraft. Infolgedessen neigten selbst größere Einrichtungen dazu, die harten Materialien infolge der verhältnismäßig geringen Schlagkraft zu pulverisieren, was jedoch durch die hohe Frequenz bis zu einem gewissen Gr?.d ausgeglichen wurde. Außerdem erzeugten

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Preßlufthämmer dieser Art infolge des schnellen Luftaustritts aus dem Zylinder einen sehr hohen Geräuschpegel. Dies ist besonders in städtischen Bereichen zu beanstanden, wo die Hauptarbeiten dieser Art ausgeführt werden und führt zu einer Lärmbelastung, die immer stärker kritisiert wird.

Hydraulisch betriebene Hämmer sind bereits seit langer Zeit bekannt und liefern erhöhte Kräfte, wie sie zum Zerstören von Beton, Felsbrocken u.a. benotigt werden. Außerdem sind hydraulisch betriebene Einrichtungen wesentlich leiser, da sie nicht die Belüftungsgeräusche von Preßlufthämmern erzeugen. Die bisher bekannten hydraulischen Hämmmer haben jedoch wegen ihrer nicht ausreichenden Zuverlässigkeit keine weite Verbreitung gefunden. Ferner haben derartige hydraulische Hämmer einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad, da sich die Schwierigkeit der Abgabe des hydraulischen Fluids von der Niederdruckseite des Kolbens während des Schlaghubes ergibt. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit wurde ein Hammer während des Zurückziehens bzw. des Kompressionshubes gegen eine Luftfeder getrieben, und zwar mittels einer linearen, hydraulischen Betätigungseinrichtung, die einen Kolben und einen Zylinder enthält, und es wurde dann die hydraulische Betätigungseinrichtung vom Hammer abgetrennt, so daß die in der Feder gespeicherte Energie den Hammer beschleunigend gegen das Abbruchwerkzeug bewegte. Diese Vorrichtungen haben sich nicht nur als unzuverlässig erwiesen, sondern sind ver-

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hältnismäMg langsam, da das Antriebsf IuId die lineare Betätigungselnrlchtung^ zurückbewegen muß_s um eine neue Bereitschaft des Hammers nach Jedem Schlaghub zu bewirken und so den nächsten Kompressionshüb vorzubereiten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung zu schaffen, die Schlaghübe mit hoher Wirksamkeit liefert, verhältnismäßig leise ist und keine mechanische Trennung und Wiederverbindung- während jedes Arbeltszyklusses benotigt.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst _s daß die Achse einer linearen, hydraulischen Betätigungseinrichtung ein hin und her bewegbares Hammerelement darstellt. Das Hydraullkfluld wird auf eine Fläche des Kolbens der Betätigungseinrichtung gebracht, um das Hammerelement beim Zurückziehen zu treiben und so eine Luftfeder zu komprimieren. Der Fluiddruck wird dann von einer Seite des Kolbens auf die andere abgeleitet, so daß die Luftfeder das Hammerelement beschleunigt, ohne daß das Hydraulikfluid diese Bewegung beeinträchtigt. Da während des Schlaghubes vom Zylinder kein Hydraulikfluid verschoben wird, wird das benötigte Fluidvolumen im wesentlichen auf die Hälfte verringert. Das Hammerelement schlägt somit frei auf die Schlagfläche eines Werkzeuges, das die Energie auf das zu zerstörende Material überträgt.

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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterteilen der Kolben und ein Buchsenventil den Zylinder während des Rückzughubes in zwei fluxdexpandierende Kammern. Am Ende des Rückzughubes wird jedoch die Buchse vom Kolben getrennt, während dieser während des Abwärtshubes am vorderen Ende des Rückzughubes gehalten wird, um für das Hydraulikfluid einen Nebenschluß bezüglich des Kolbens zu schaffen.

Insbesondere kann sich der Kolben am vorderen Ende des Rückzughubes in eine Haltevertiefung bewegen, wenn das Buchsenventil mechanisch von ihm getrennt wird. Das Buchsenventil wird dann durch die Druckdifferenz zum Ende des Schlaghubes verschoben, und zu diesem Zeitpunkt öffnet eine Austrittsöffnung, um den Kolben aus der Haltevertiefung freizugeben, so daß der Schlaghub gestartet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Hammer, der am Ende eines üblichen Maschinenarms befestigt ist.

Fi. 2 zeigt in einem Schnitt Einzelheiten der Erfindung.

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Pig. 2a zeigt vergrößert den Mittelbereich der Schnittdarstellung aus Fig. 2.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig.

Fig. k bis 7 zeigen schematisch und vereinfacht den Betrieb des Hammers.

Fig. 8 zeigt im Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 9 zeigt eine Teildarstellung der Vorrichtung gemäß Fig.

Die in den Figuren dargestellte, erfindungsgemäße Schlagvorrichtung 10 (Fig. 1) ist mittels eines Paares von Halteplatten 14 mit dem Ende eines Arms 11 einer üblichen Baumaschine (nicht gezeigt) verbunden. Wie bei derartigen Baumaschinen üblich, kann der Arm 11 in der Horizontalen geschwenkt und in der Senkrechten angehoben werden, um die Vorrichtung 10 mit entsprechender Kraft gegen den betreffenden Gegenstand zu drücken. Dem Arm 11 ist ein Hydraulikzylinder 15 zugeordnet, der zum Schwenken der Vorrichtung 10 um eine Zapfenverbindung 12 dient. An die Hammervorrichtung sind mit einer Druckquelle für Hydraulikfluid und einem Vorratsbehälter in Verbindung stehende Hydraulikleitungen 8¹I und 64 angeschlossen. Das Zerstören oder Zerbrechen harter Gegenstände, etwa Straßenpflaste-

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rungen, Straßenbetten, Pelsbrocken u.a. wird mittels des Meißels 20 erreicht, der in Eingriff mit dem Material kommt.

Im Betrieb wird die erfindungsgemäße Vorrichtung im allgemeinen in der Stellung gemäß Fig. 1 benutzt ₃ und die in der Beschreibung verwendeten Angaben "oben" und "unten" beziehen sich auf die Stellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung in horizontaler Lage dargestellt, wobei sich das obere Ende an der linken Seite der Zeichnung befindet. Der Hammer 10 enthält eine obere Endkammer 22, die die Luftfedern oder ähnliche Energiespeicherelemente aufnimmt. Diese Kammer ist im allgemeinen rechteckförmig und wird von einem Rahmen gebildet, der eine obere Deckplatte 23 und Seitenelemente 25 enthält, die an ihren unteren. Enden mit der Basisplätte 2H verbunden sind. Diese Basisplatte hat eine kreisförmige Mittelöffnung 26 zur Aufnahme des Achsenbereiches 27 des Hammerelementes 28. Das Hammerelement 28 divergiert am oberen Ende zum vergrößerten Kopf 29, der sich in der Kammer 22 befindet. Eine Polsterplatte 30 ist zwischen dem vergrößerten Kopf 29 des Hammerelementes und der Basisplatte 24 vorgesehen. Diese Polsterplatte hat eine kegeIstumpfförmige Bohrung 22, die ein kegelstumpfförmiges Dämpfungselement aufnimmt. Ein entsprechend geformter, gehärteter Stahlring 35 ist an der oberen Fläche des Dämpfungselementes 3¹J vorgesehen und

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liegt an der abgeschrägten Unterseite des Kopfes 29 an, wenn sich das Hämmerelement in ausgezogener Stellung befindet. Die Polsterplatte 30 besteht typischerweise aus Stahl und das Dämpfungselement 34 aus einem geeigneten elastischen Material, etwa einem Elastomer oder Kautschuk. Eine Lagerplatte 38 ist am oberen Ende des Hamraerkopfes 29 befestigt und hat einen Durchmesser, der etwa dem der Polsterplatte 30 entspricht. Die obere Fläche der Lagerplatte 38 weist eine kreisförmige Vertiefung 39 auf, die ein metallisches Pufferkissen 40 aufnimmt. Das Kissen ¹IO ist ein einstückiges Teil der Luftfedereinrichtung 45, die eine nachgiebige Luftkammer 42 mit einem zentralen Haltering 43 aufweist. Ein anderes Lagerpolster 44 ist zwischen den Flächen des oberen Endes der Luftkammer 42 und der Innenseite der Deckplatte 23 der Kammer 22 vorgesehen.

Die Kammer 42 der Luftfedereinrichtung 45 besteht aus nachgiebigem Material, etwa einem Gewebe oder Kautschuk und ist bis zu einem vorbestimmten Druck mittels eines nichtgezeigten Ventils mit einem kompressiblen Fluid, etwa Luft, aufpumpbar. Wenn sich das Hammerelement 28 zurückzieht, wird die Luftfedereinrichtung zusammengedrückt und speichert Energie, die beim Schlaghub zum Antrieb des Hammers nach unten benutzt wird. Die Lagerpolster 40 und 44 dienen zur Verteilung der Drucklast des Hammers auf die Fläche der Kammer, und die Polsterplatte 30 absorbiert Energie, falls sich das Werkzeug

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20 aus irgendwelchen Gründen nicht in einer Stellung befindet, um die Bewegung des Hämmerelementes zu unterbrechen, bevor der Kopf 29 die Platte 30 erreicht hat. Es ist klar, daß auch andere Energiespeichereinrichtungen anstelle der Luftfedereinrichtung verwendet werden können. So kann beispielsweise die Luftfedereinrichtung 25 durch eine konventionelle Druckfeder ersetzt werden, wodurch sich entsprechende Ergebnisse erzielen lassen.

Der Hauptachsenbereich 27 des Hämmerelementes 28 erstreckt sich axial im zylindrischen Zwischengehäuseabschnitt 50, der eine abgesetzte axiale Bohrung mit einem oberen diametralen Hauptabschnitt 52 Und einem kleineren.Abschnitt 53 an unteren Ende aufweist., die die ringförmigen Expansions kammern 60 und 90 um den Hammerabschnitt 27 bilden. Die obere Kammer 60 ist von einem Lagerelement 55 verschlossen, das im allgemeinen ringförmig ist und durch Anlage an einer Innenschulter 56 und Berührung mit einem äußeren Sprengring 57 in seiner Lage gehalten wird. Eine konzentrische Bohrung 59 im Element 55 liegt am Achsenbereich 27 an und verhindert in Zusammenwirkung mit Dichtungselementen 58 den Austritt von Fluid aus der ringförmigen Zylinderkammer 60. Eine Verlängerung 62 des Elementes 55 erstreckt sich axial in die Kammer 60 und dient als Anlage für das sich hin und her bewegende, innere Buchsenventil. Die Austrittsöffnung Sl steht über den Lagerbereich 62 mit

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der Kammer 60 in Verbindung. Die untere Kammer 90 ist mittels eines Lagerelementes 65» das in entsprechender Weise an der Schulter 66 anliegt und mittels eines in der Bohrung angeordneten Sprengringes 67 und der Endfläche des Lagerelernentes 65 gegen axiale Bewegungen in seiner Lage gehalten. Entsprechende Dichtungselemente 68 liegen an der Oberfläche des Achsenabschnittes 27 im Bereich der konzentrischen Bohrung 69 an_s um einen Fluidaustritt entlang des Achsenabschnittes 27 zu verhindern. Das innere Ende des Lagerelementes 65 ist nahe der Bohrung 53 mit einer Ringnut 92 versehen.

Der Kolben 70 in Form eines Ringes ist mittels Sprengringen 72 und 73* die an gegenüberliegenden Flächen des Kolbens anliegen, am Achsenbereich 27 befestigt. Der Kolben hat eine kegelstumpfförmige Fläche 7I₃ die der Kammer 90 zugewandt ist und von einer dichtenden Umfangsflache Jk ausgeht.

Die Hin- und Herbewegung des Hammerelementes wird automatisch mittels des Ventils 75 erreicht, das eine zylindrische Buchse 76 enthält, die gleitend in den Bohrungen 52 und 53 abgedichtet ist. Die Buchse 76 hat einen Differentialbereich, der sich durch unterschiedliche Durchmesser der Zylinderbohrungen 52 und 53 ergibt, wobei die letztere kleiner ist. Metallische Kolbenringe 58 und 78 bewirken in den Bohrungen 52 und 53 gleitende Dichtungen. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung

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dichtet das Buchsenventil 75 die Auslaßöffnung 79 ab, die mit einem auf niedrigem Druck befindlichen Vorratsbehälter verbunden ist. Das obere Ende 80 der Buchse 76 ist mit einer leichten Abschrägung 81 versehen, so daß der Abwärtshub des Kolbens 70 leichter erfolgt. Eine ringförmige Aussparung 82 erstreckt sich am oberen Ende 80 außen um die Buchse 76,und mit der Aussparung 82 stehen eine oder mehrere Radialnuten 87 in Verbindung, wenn die Buchse am unteren Ende des Lagers 55 anliegt. Wie bereits erwähnt, hat das Ende 80 des Ventils 75 eine größere wirksame Fläche als das gegenüberliegende Ende, da die Durchmesser der Bohrungen 52 und 53 unterschiedlich sind, so daß eine schnelle Abwärtsbewegung erfolgt, wenn an beide Enden der Buchse beim Aufwärtshub, wenn der Kolben die Buchse verläßt, hoher Druck angelegt wird.

Die Einlaßöffnung steht über eine Nut 92 im Lagerelement 65 in Verbindung mit der Kammer 90. Das innere Ende 93 des Lagers dient als Anlage für das Ende des Buchsenventils 75 > wenn sich die Buchse in ihrer unteren Stellung nahe dem Werkzeugende befindet.

Ein Amboßelement 120 ist in der Buchse 95 unterhalb des Endes des Hammerelementes hin und her bewegbar. Es hat einen vergrößerten Schulterbereich 12-1, der in der Buchse 95 gleitet. Das untere Ende des Hämmerelementes 28 trifft auf den Achs-

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stummel 122. Der Hammer 10 enthält ferner ein Pendelventil 100, das den Hammer durch Ableitung des unter hohem Druck stehenden Fluids zu einem Vorratsbehälter unwirksam macht, bis mindestens eine vorbestimmte Last über den Meißel 20 auf die Vorrichtung aufgebracht ist. Durch diese Sicherheitsmaßnahme kann der Hammer nicht versehentlich betätigt werden, wenn er sich nicht in der Arbeitsstellung befindet. Das Pendelventil 100, das einen Ventilkörper in Form einer zylindrischen Buchse 101 aufweist, befindet sich in der von der Büchse 95 gebildeten Kammer 102. Diese Kammer hat zylindrische Außenwände 103, die sich an der Schulter 108 zum Bohrungsbereich 104 vergrößern.

Die Außenfläche der Ventilbuchse 101 weist in der Bohrung eine gleitende Umfangsdichtung 109 auf. In Fig. 2 ist das Ventil 100 in seiner oberen Stellung gezeigt, wobei das untere Ende 116 der Buchse 101 die Schulter 121 des Amboßelementes 120 berührt. Eine von gegenüberliegenden Enden 114 und 115 gebildete Umfangsnut 105 ist in der Buchse 101 vorgesehen. Man erkennt, daß das Ende 115 infolge des vergrößerten Bohrungsdurchmessers bei 103 eine größere Querschnittsfläche hat als das Ende 114.

Der Meißel bzw. das Werkzeug 20 ist im unteren Lagerelement 126 hin und her bewegbar und weist ein entsprechend geformtes Schneidende I30 auf. Der Meißel 20 hat eine sich in Längs-

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richtung im Lager 126 erstreckende, ebene Fläche 127» die in Eingriff mit einem lösbaren Stift 129 im Lager 126 steht, um den Meißel 20 in vorbestimmter Drehstellung und im Lager zu halten, wobei jedoch eine Axialbewegung möglich ist, deren Größe durch die Länge der ebenen Fläche 127 bestimmt ist. Das obere Ende 132 des Meißels 20 liegt am unteren Ende 131 des Amboßelementes 120 an.

Der Hammer 10 wird durch Spannstangen 1*15 zusammengehalten, die sich in Längsrichtung zwischen den Aussparungen 144 in der Platte 24 an der oberen Kammer 22 und den Aussparungen I4l im unteren Lagerelement 126 erstrecken. Es ist klar, daß sich der Hammer einfach durch Entfernen der Spannstangen auseinandernehmen läßt, so daß das Lagerelement 126 entfernt werden kann, wodurch der Zwischenabschnitt 50 freigelegt wird. Das Amboßelement 120'kann dann entfernt werden, und ein Herausnehmen der Sprengringe 57 und 67 macht die Ventil- und Kolbenelemente zugänglich.

Die Halteplatten 14 sind mit nach innen gerichteten Platten 137 versehen, die Schrauben 139 zur Befestigung der Halterungen an der Unterseite der Basisplatte 24 aufnehmen. Die zwischen dem Boden der Halterungen befestigte Bodenplatte 150 bildet eine Buchse 151 zur Aufnahme eines Teils des Lagerelementes 126. Der Hammer 10 läßt sich durch Entfernen der Schrauben 139 als Ganzes von den Halteplatten 14 lösen.

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Vorteilhafterweise ist die Gesamtmasse,von Hammerelement 28 und Platte 38 etwa gleich der Gesamtmasse von Amboßelement 120 und Meißel 20. Auf diese Weise befindet sich der Hammer im dynamischen Gleichgewicht, und es werden bei den zusammenpressenden Stoßen des Hammerelementes 28 unnötige Schwingungen und Rückstöße vermieden und eine maximale Energieübertragung erreicht.

Aufbau und Funktionsweise des erfindungsgemäßen, hydraulischen Hammers werden im folgenden anhand der Figuren 4 bis 7 näher erläutert. Der Hammer befindet sich zunächst im Ruhezustand, wie in Fig. 4 dargestellt, wobei der Hammer 10 mittels eines Arms 11 so gehaltert ist, daß der Meißel 20 das zu brechende Material berührt. Die Einlaßöffnung 91 steht über eine Leitung 84 in Verbindung mit einer Druckquelle für Fluid. Eine Nebenschlußleitung 107 verbindet die Leitung 84 mit der Einlaßöffnung 106. Die öffnung 112 ist über die Leitung 113 an einen unter geringem Druck stehenden Vorratsbehälter 63 angeschlossen. Die Auslaßöffnungen 6l und 79 sind in entsprechender Weise über die Leitung 64 an den Behälter 63 angeschlossen.

Wird in der Stellung gemäß Fig. 4 unter hohem Druck stehendes Fluid in die Kammer 105 eingeführt, so haben die unterschiedlich großen Flächen an den Enden 114 und 115 eine Druckkraft zur Folge, die das Ventil 100 und das Amboßelement 120 nach

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unten preßt. Wenn sich das Ventil 100 abwärts bewegt, kommt die Kammer 105 in Verbindung mit der öffnung 112 für niedrigen Druck, wodurch unter hohem Druck stehendes Fluid zum Behälter 63 geleitet wird. In dieser Stellung ist der Hammer 10 nicht arbeitsbereit, da das unter hohem Druck stehende Fluid direkt zum Behälter abgeleitet wird, so daß die Kammer 90 nicht zur Betätigung des Hammers unter Druck gesetzt wird. Wenn das Ventil 100 durch eine Aufwärtsbewegung des Amboßelementes 120 infolge einer auf den Meißel 20 ausgeübten Kraft nach oben bewegt wird, wird die Kammer 105 durch den die öffnung 112 verschließenden Umfangssteg 109 von dieser abgetrennt. Dadurch wird durch die öffnung 91 Fluid geführt, und es baut sich in der Kammer 90 ein Druck auf. Bei typischen Arbeitsdrücken wird eine Kraft von etwa 272 kg am Meißel 20 benötigt, um den d.as Buchsenventil nach unten drückenden hydraulischen Druck zu überwinden. Somit läßt sich der Hammer nicht versehentlich betätigen, wenn keine ausreichende Last aufgebracht wird, durch die sichergestellt wird, daß ein Betrieb des Hammers beabsichtigt ist und daß sich das Amboßelement in einer Stellung befindet, in der es verhindert, daß das Hammerelement auf die Platte 30 schlägt.

Wenn sich in der Kammer 90 Druck aufbaut, wird dadurch das Ventil 75 sehr schnell nach oben in Berührung mit dem inneren Ende des oberen Lagerelementes bewegt (Fig. 5). Die Zwischen-

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austrittsöffnung 79 wird an der Nut 77 mittels eines Dichtungsringes 78 gegenüber der Kammer 90 abgedichtet. Der Fluiddruck in der Kammer 90 wirkt auf die Fläche des Kolbens 70 und läßt diesen sich nach oben bewegen, wobei das Hammerelement verschoben wird. Wenn sich das Hämmerelernent 28 aufwärts bewegt, drückt die Lagerplatte 38 die Luftfeder '15 zusammen, wodurch in dieser Energie gespeichert wird. Während der Aufwärt^bewegung von Kolben und Hammer vergrößert die Zylinderkammer 90 ihr Volumen, wobei unter Druck stehendes Fluid durch die öffnung 91 eintritt. Die gegenüberliegende Zylinderkammer 60 verringert ihr Volumen, während durch die öffnung 61 Fluid herausgedrückt und zum Behälter befördert wird.

Wenn der Kolben 70 seine vollständig zurückgezogene Stellung gemäß Fig. 6 erreicht hat, befindet er sich in der inneren-Fläche der Verlängerung 62 des Lagers 55. Das unter hohem Druck stehende Fluid hinter dem Kolben 70 gelangt dann durch radiale Nuten 87, um auf das obere Ende 80 des Ventils 75 zu wirken. Da das Ende 80 des Ventils 75 eine größere wirksame Fläche hat als dessen gegenüberliegendes Ende, wird das Ventil 75 durch den Druckunterschied sehr schnell nach unten in Berührung mit dem unteren Lagerelement 65 bewegt. Der Kolben 70 wird dann im Ende der Lagerbuchse 62 gehalten, bis die Dichtung 88 die Austrittsöffnung 79 überläuft (Fig. 7) und die Kammer 90 über die Vertiefung 85 "im oberen Ende der

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Buchse 76 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 79 kommt und so eine schnelle Druckabsenkung erfährt. Ist der Druck in der Kammer 90 verringert, so verläßt der Kolben 70 das Ende des Lagers 72, und die in der Luftfeder ^5 gespeicherte Energie wird frei, wodurch das Hämmerelernent 28 sehr schnell heruntergedrückt wird und auf das Amboßelement und somit auf den Meißel 20 schlägt.

Es sei darauf hingewiesen, daß nach dem Trennen des Kolbens 70 von Ende des Lagers 62 dieser praktisch ungestört durch das Fluid in der Zylinderkammer frei bewegbar ist, bis er wieder in Berührung mit dem Ventil 75 kommt. Somit wird die Energie der Luftfeder nicht durch sich bewegendes Fluid verbraucht oder abgeschwächt. Es ist ferner wichtig, daß das Fluid während des Abwärtshubes, d.h. während des Schlaghubes des Hammerelementes nicht verschoben wird.

Das Hämmerelement 28 schlägt normalerweise unmittelbar vor Erreichen der unteren Grenze des Hubes, wo der Hammerkopf in Berührung mit der Polsterplatte 30 kommt, auf das Amboßelement auf. In dieser Lage befindet sich der Kolben 70 im oberen Ende des Ventils 78, so daß die untere, vergrößerbare Kammer wieder abgedichtet ist (Fig. 4). Solange also eine ausreichende Kraft auf den Meißel 20 ausgeübt wird, bewegt sich das Hammerelement in einem Zyklus und mit einer

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Geschwindigkeit, die von der Strömungsrate des Fluids von der Antriebsquelle bestimmt wird.

Der beschriebene hydraulische Hammer gemäß der Erfindung stellt eine Schlagvorrichtung mit hoher Schlagkraft dar, deren Arbeitsfrequenz verhältnismäßig hoch, jsdoch steuerbar ist. Vorbekannte hydraulisch betätigte Hämmer, die doppelt wirkend waren, d.h. die sowohl beim Rückzughub als auch beim Arbeitshub hydraulisch angetrieben werden, können nur mit etwa der Hälfte der Geschwindigkeit arbeiten, mit der der erfindungsgemäße Hammer bei gleicher Strömungsrate des Pluides und bei gleichen Drücken arbeitet. Dies hat seine Ursache darin, daß die Arbeitsgeschwindigkeit einer hydraulischen, linearen Einrichtung durch die Strömungsrate der Einrichtung begrenzt ist und die doppelt wirkende Einrichtung die Zufuhr von Druckströmungen zu beiden Seiten des Kolbens erfordert. Außerdem arbeitet der erfindungsgemäße Hammer mit verhältnismäßig niedrigem Geräuschpegel, da kein höherfrequenter Schall durch Austreten oder Freigeben von Druckluft entsteht. Die einfache Ventilsteuerung ist sehr wirkungsvoll, da der größte Teil der in der Luftfeder gespeicherten Energie auf das ' Hammerelement übertragen wird, um auf das zu zerstörende Material aufzuschlagen.

In den Fig. 8 und 9 ist ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im wesentlichen mit

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dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Der Kolben weist jedoch eine Lippe auf, die in Eingriff mit dem Buchsenventil kommt. Die ringförmige Querschnittsfläche des Buchsenventils wird Teil des Kolbens, um das Hämmerelernent beim Rückzughub aufwärts zu treiben.

Wie in Fig. 9 dargestellt, ist ein Kolben 70' mittels eines Sprengringes 71' an der Achse 27' befestigt. Der Kolben 70' hat eine untere, ringförmige Dichtfläche 72' und einen oberen etwa trapezförmigen Bereich 73' ₃ der abgeschrägte Flächen 74' und 75' und eine Ringfläche 76' aufweist. Das innere Ende eines oberen Lageelementes 55' ist mit einer Nut 77' versehen, deren Form den Flächen 7**' und 76' des Kolbens angepaßt ist, so daß dieser am oberen Ende des Hubes .in Eingriff und in Auflage mit der Nut 77' kommt und so eine Flüssigkeitsdichtung zur kurzzeitigen Halterung des Kolbens in der zurückgezogenen Stellung bildet, wie dies beschrieben werden wird.

Der Arbeitszyklus des Hammers wird automatisch von einem Folgeventil 80» gesteuert, das auf einer zylindrischen Buchse 8l· Dichtungsringe 89' und 87' trägt, die jeweils in dichtender Berührung mit den öffnungen 52' und 53' sind. Infolge des Unterschiedes der Durchmesser der öffnungen 52' und 53' wird das Folgeventil 80 in die in Fig. 8 gezeigte untere Stellung

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verschoben, wenn auf beide Enden des Ventils Druck ausgeübt wird. Das obere Ende der Ventilbuchse ist mit einer Nut 85' versehen, die an die Flächen 75^f und 76' angepaßt ist und mit der Fläche 75' eine ringförmige Dichtung bildet. Eine Lippe 88' geht vom oberen Ende des Ventils aus, um gegen das Ende des Lagers 62' zu stoßen und die Ventilbuchse vom Kolben 70^f zu trennen. Der freie Raum zwischen der Fläche 72^r und der Ventilbuchse sowie den Nuten im Ende der Lippe 88' (Fig. 9) läßt das in der Kammer 90' unter Druck stehende Fluid den Hohlraum 86' erreichen, wenn die Fläche 75' des Kolbens von der Ventilbuchse getrennt wird.

In die Nut 92' eintretendes, unter Druck stehendes Fluid arbeitet gegen das Ventil 80* und bewegt dieses nach oben in Eingriff mit dem Kolben 70', so daß mit der Fläche 75' des Kolbens eine Umfangsdichtung gebildet wird. Der Druck in der Kammer 90' wirkt gegen den der Kammer zugewandten Kolben sowie gegen das untere Ende der Ventilbuchse, um die Hammerachse 28' nach oben zu verschieben. Es sei darauf hingewiesen, daß infolge der statischen Dichtung an der Fläche 75' die Querschnittsfläche des unteren Endes der Ventilbuchse während der Kompression der Luftfeder zur Querschnittsfläche 69' des Kolbens addiert wird. Auf diese Weise ist die nach oben gerichtete Kompressionskraft wesentlich erhöht, wenn die Vorrichtung mit dem gleichen Druck arbeitet, wie die Vorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungs-

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beispiel. Entsprechend kann ein wesentlich geringerer Fluiddruck verwendet werden, um im wesentlichen die gleiche Kraft zum Zusammendrücken des Energiespeichers ¹H zu erhalten, oder aber die Gesamtfläche des wirksamen Kolbens, die vom Kolben 70^f und dem Buchsenventil 80' gebildet wird, kann verringert und die Rate der Hin- und Herbewegung für eine gegebene Strömungsrate des Fluides vergrößert werden.

Es ist klar, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in unterschiedlichsten Arten von Schlagwerkzeugen angewendet werden kann. So läßt sie sich beispielsweise für Bohrmaschinen, Hand-Abbauhämmer, Nagelungsvorrichtungen, Schneid- oder Stampfeinrichtungen u.a. verwenden.

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Claims (20)

ANSPRÜCHE

1./Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung mit einem eine

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Bohrung aufweisenden Gehäuse, gekennzeichnet durch ein axial verschiebbares, auf ein Werkzeug prallendes Hammerelement in der Bohrung, durch einen Energiespeicher zur Übertragung von Energie für die Beschleunigung des Hammerelementes, durch einen am Hammerelement vorgesehenen, in der Bohrung befindlichen Kolben, der eine erste und eine zweite Fluidkammer bildet, die einander gegenüberliegen, und durch eine Ventilanordnung zur Begrenzung des unter hohem Druck stehenden Fluides für die erste Kammer, um das Hammerelement gegen den Energiespeicher zu bewegen, und zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer, wenn der Kolben eine vorbestimmte Stellung erreicht hat, wodurch der Energiespeicher das Hammerelement auf ein Werkzeug zu beschleunigt, wenn das Fluid von der ersten Kammer in die zweite Kammer fliesst, sowie zur erneuten Begrenzung des unter hohem Druck 'stehenden Pluides für die erste Kammer, wenn der Kolben eine vorbestimmte zweite Stellung für die Wiederholung des Arbeitszyklus erreicht hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Ventilanordnung eine Buchse enthält, die zwischen dem Kolben und dem Zylinder eine Strömungsdichtung bildet und die vom Kolben wegschiebbar ist, um eine Strömungsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Kammer herzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse durch Druck verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum kurzzeitigen Halten des Kolbens gegen die Kraft des Energiespeichers, bis sich die Buchse eine Strecke vom Kolben getrennt hat.

5- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine zusammendrückbare, ein kompressibles Fluid enthaltende Kammer aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine Druckfeder enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich-

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net durch eine zweite Ventilanordnung zur Herstellung eines Nebenschlusses für das Fluid von der ersten Kammer, solange nicht mindestens eine vorbestimmte Last auf das Werkzeug aufgebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis T₃ dadurch gekennzeichnet, dass sie am Arm einer Baumaschine befestigbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse von Hammerelement und Kolben im wesentlichen gleich der Masse des Werkzeugs ist.

10.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S₃ gekennzeichnet durch einen mit der ersten Kammer in Verbindung stehenden Hochdruckeinlass im Gehäuse und durch eine erste, mit der zweiten Kammer in Verbindung stehende Auslassöffnung .

11.Vorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein eine zylindrische Kammer bildendes Gehäuse mit einem an einem Ende der zylindrischen Kammer am Gehäuse vorges&henen, kompressiblen Energiespeicher, durch ein in der zylindrischen Kammer

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hin- und herbewegbares Hammerelement, das einen ringförmigen Hohlraum bildet und so angeordnet ist, dass es den Energiespeicher zusammendrückt, wenn es in eine erste Richtung bewegt wird, und auf ein am anderen Ende des Gehäuses angeordnetes Werkzeug schlägt, wenn es in eine zweite Richtung bewegt wird, durch einen am Hammer^- element befestigten und im ringförmigen Hohlraum angeordneten Kolben, der eine ringförmige öffnung zwischen sich und dem Gehäuse frei lässt, durch eine Austrittsöffnung für das Fluid, die nahe dem Energiespeicher mit dem Ende des ringförmigen Hohlraums in Verbindung steht, durch eine Einlassöffnung für unter hohem Druck stehendes Fluid, die mit dem anderen Ende des ringförmigen Hohlraums in Verbindung steht, und durch eine im Gehäuse hin- und herbewegbar angeordnete und mit diesem und dem Kolben zusammenwirkende Ventilbuchse zur Unterteilung des ringförmigen Hohlraums in eine erste und eine zweite, vergrösserbare Fluidkammer bei Berührung mit dem Kolben, wodurch der Kolben das Hämmerelement durch einen Kompressionshub zum Zusammendrücken des Energiespeichers führt und auch eine freie Strömung des Fluids um den Kolben ermöglicht, wenn eine Trennung des Hämmerelements vom Kolben erfolgt, so dass der Energiespeicher das Hammerelement zur Ausübung des Schlaghubes auf das Werkzeug frei beschleunigen kann.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine ringförmige Dichtung bei vorbestimmter Stellung des Kolbens im ringförmigen Hohlraum, um den Kolben am Ende des Kompressionshubes zu halten, sowie durch eine zweite Austrittsöffnung, die mit der ersten Kammer nur dann in Verbindung steht, wenn sich die Ventilbuchse in einer vorbestimmten Stellung nahe dem Werkzeugende des Gehäuses befindet.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem Ende des Gehäuses angeordnete Werkzeug aus einem Meißel und einem Ambosselement besteht.

Ik. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung eine in der ersten Kammer befindliche erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche aufweist, deren Querschnittsfläche grosser ist als die der ersten Fläche und die mit dem. Kolben zusammenwirkt, so dass in einer vorbestimmten Stellung des Kolbens Fluiddruck auf die zweite Fläche wirkt und die Ventilanordnung verschiebt.

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis lH, gekenn-

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zeichnet durch eine mit dem hinteren Ende des Hammerelementes zusammenwirkende Dämpfungseinrichtung.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Hämmerelement im oberen Bereich einen vergrösserten Kopf und einen axialen Achsabschnitt hat, der sich durch eine untere, in der Bohrung vorgesehene Lagerplatte erstreckt, dass die Bohrung im unter der Lagerplatte befindlichen Mittelabschnitt einen ersten axialen Abschnitt mit vergrössertem Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit verringertem Durchmesser aufweist, wodurch mit der Hammerachse eine Zylinderkammer gebildet

. wird, die an den Enden durch Lagerelemente umschlossen und mittels des von der Hammerachse getragenen Kolbens in die erste und die zweite Druckkammer unterteilt ist und dass die Ventilanordnung aus einer ersten Stellung, in der sie am unteren Lagerelement anliegt, zu einem zweiten Kolben verschiebbar ist, das am oberen Lagerelement anliegt.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Trenneinrichtung zur Trennung der Ventilanordnung vom Kolben nach einem Teil des Arbeitshubes, um das Fluid um den Kolben^ in. einem Nebenschluss zur ersten Kammer zu leiten, wenn der Kolben zurückkehrt.

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18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung zur Verzögerung der Rückkehr des Kolbens, bis die Ventilanordnung ausreichend weit zurückgekehrt ist, um ein Koppeln des Kolbens mit der Ventilanordnung zu verhindern.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dia Ventilanordnung zur Abdichtung der ersten Kammer im Druckzustand in statischen Eingriff mit dem Kolben bringbar ist, wobei die erste Fläche der Ventilanordnung der ersten Kammer zugewandt ist und die wirksame Fläche des Kolbens ergänzt, um das Hammerelement zu bewegen, und dass in einer vorbestimmten Stellung des Kolbens das unter Druck stehende Fluid gegen die zweite Endfläche der Ventilanordnung wirkt, die eine grössere wirksame Fläche als die erste Fläche hat, wodurch über der Ventilanordnung eine Druckdifferenz erzeugt wird, die die Ventilanordnung in entgegengesetzter Richtung bewegt und die erste Kammer mit der zweiten Kammer verbindet.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung im Gehäuse einen ersten Abschnitt mit geringerem Durchmesser aufweist als ein

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zweiter Abschnitt und die Bohrung an den Enden mittels Lagerelementen verschlossen ist und dass die unterschiedlich grossen Endflächen der in der Bohrung axial verschiebbaren Ventilanordnungen durch die unterschiedlichen Durchmesser der Bohrungsabschnitte gebildet sind.

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