DE3882971T3

DE3882971T3 - Hydraulische Schlagvorrichtung.

Info

Publication number: DE3882971T3
Application number: DE3882971T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Okada; Hiroshi Terada
Original assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-04-06
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2008-04-07
Also published as: EP0335994B1; ES2044995T5; DE3882971D1; EP0335994B2; US4852664A; ES2044995T3; DE3882971T2; EP0335994A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische schlagvorrichtung, die in dem Kopf eines hydraulischen Löffelbaggers od. dergl. montiert ist, und dazu verwendet wird, Betonbauten zu zerstören, Felsen zu brechen, ein Felsfundament auszuhöhlen od. dergl.
Hydraulische Schlagvorrichtungen können grob nach einem Kraftspeichertyp und einem Gasdrucktyp eingeordnet werden.
Bei einer Vorrichtung vom Kraftspeichertyp wird während des Aufwärtshubes eines Kolbens unter Druck gesetztes Öl in einem Kraftspeicher gesammelt und während des Abwärtshubes freigegeben, um den Kolben zu beschleunigen.
Ein Beispiel einer Vorrichtung vom Gasdrucktyp ist in der JP-PA-5432192 offenbart, bei der ein Kolben bei seinem Aufwärtshub unter Einwirkung von Öldruck ein Gas komprimiert, mit dem der Raum oberhalb des Kolbens gefüllt ist. Während seines Abwärtshubes expandiert das komprimierte Gas, um den Kolben zu beschleunigen. Die Schlagvorrichtung gemäß der vorstehenden Veröffentlichung ist in der Fig. 13 dargestellt, wobei die Bezugsziffer 1 einen Zylinder bezeichnet, bei dem an seinem unteren Ende ein Werkzeug 2, wie beispielsweise ein Meißel, verschiebbar montiert ist.
Im Zylinder 1 ist ein Kolben 4 mit einem Abschnitt 3 mit großem Durchmesser montiert, um das Werkzeug 2 zu beaufschlagen. Der Zylinder 1 hat oberhalb des Kolbens 4 eine obere Kammer 5, die mit Gas geladen ist, um auf den Kolben 4 einen Gasdruck auszuüben, wenn der Kolben 4 seinen oberen Totpunkt erreicht.
Der Kolben 4 hat oberhalb und unterhalb des Abschnittes 3 mit großem Durchmesser Abschnitte mit kleinem Durchmesser. Zwischen den Abschnitten mit kleinem Durchmesser und dem Innenumfang des Zylinders 1 sind eine mittlere Kammer 6 und eine untere Kammer 7 gebildet.
An einer Seite des Zylinders 1 ist eine Ventilkammer 8 ausgebildet. Die Ventilkammer steht mit dem Zylinder 1 über Ölkanäle in Verbindung, die sich jeweils von den oberen und unteren Teilen des zuerst genannten zum oberen Teil der mittleren Kammer 6 und zum unteren Teil der unteren Kammer 7 erstrecken. Weiterhin stehen die mittleren Teile des Zylinders 1 und der Ventilkammer 8 miteinander mittels eines Hauptölkanals und eines Seitenkanals in Verbindung.
Der obere und der untere Teil der Ventilkammer 8 sind mit einer Ausgabeöffnung 11 bzw. einer Ölzuführöffnung 12 verbunden. Von der Ölzuführöffnung 12 zweigt ein anderer Ölkanal ab und führt zum oberen Ende eines Kolbens 13 zum Niederdrücken des Ventilkörpers 10.
Im Betrieb wird, wenn der Ventilkörper 10 an seiner unteren Grenze ist, durch die Ölzuführöffnung 12 Drucköl zugeführt, um die untere Kammer 7 unter Druck zu setzen. Da die mittlere Kammer 6 zur Ausgabeöffnung 11 offen ist, steigt der Kolben 4 im Zylinder und komprimiert das Gas in der oberen Kammer 5.
Wenn der Kolben 4 sich seiner am weitesten oben liegenden Position nähert, gelangt die Ölzuführöffnung 12 mit dem mittleren Ölkanal in Verbindung, durch welchen Drucköl in die Ventilkammer 8 strömt, um den Ventilkörper 10 nach oben zu stoßen. Sobald der Ventilkörper 10 den Boden der Ventilkammer 8 freigibt, steht die untere Kammer 7 über die Bohrung im Ventilkörper 10 mit der Ausgabeöffnung 11 in Verbindung. Somit wird der Kolben 4 durch den Gasdruck in der oberen Kammer 5 nach unten gestoßen und schlägt auf das Werkzeug.
Bei dieser bekannten Schlagvorrichtung fällt der Druck in der unteren Kammer 7 scharf ab, wenn der Kolben 4 direkt nach dem Aufschlagen auf das Werkzeug 2 heftig zurückprallt, weil die Kammer 7 zur Ausgabeöffnung 11 offen ist, wodurch es möglich ist, daß Luftblasen im Hydrauliköl schnell wachsen können. Dieses Problem wird Kavitation genannt. Wenn der Ventilkörper 10 danach sich abwärts bewegt und Drucköl zurück in die untere Kammer 7 strömt, fallen die groß gewordenen Luftblasen plötzlich zusammen und erzeugen einen sehr hohen Druck und eine Stoßwelle. Dies passiert mehrere hundert mal pro Minute. Daher neigen Kolben 4 und Zylinder 1 dazu, nach langer Verwendung an ihren Oberflächen zu verschleißen.
Eine hydraulische Schlagvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist durch die US-A-4466493 bekannt. Diese Vorrichtung hat einen Aufbau ähnlich wie die in Fig. 13 gezeigte Vorrichtung, und es wird Kaviatation auftreten, wenn der Kolben gleich nach dem Aufschlagen auf das Werkzeug heftig zurückprallt.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Schlagvorrichtung zu schaffen, die an ihrem Kolben und Zylinder weniger anfällig gegenüber Oberflächenverschleiß infolge von Kavitation ist.
Dieses Ziel wird erreicht durch eine hydraulische Schlagvorrichtung gemäß Anspruch 1; die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere Entwicklungen der Erfindung.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl der Ventilkörper als auch der Kolben in ihren untersten Positionen sind, steht die Ölzufuhröffnung mit der unteren Kammer in Verbindung, während die mittlere Kammer mit der Ausgabeöffnung in Verbindung steht. Dadurch wird der Kolben nach oben gestoßen, wodurch das Gas in der oberen Kammer komprimiert wird.
Während der Kolben im Zylinder steigt, drückt der auf den Ventilkörper wirkende Öldruck diesen gegen die Kraft, welche den Ventilkörper nach unten vorspannt, nach oben, wodurch die untere und die mittlere Kammer mit der Ausgabeöffnung in Verbindung gebracht werden. Wenn der Kolben anfängt, sich nach unten zu bewegen und der Ventilkörper zum höchsten Niveau ansteigt, stehen die mittlere und die untere Kammer mit der Ölzufuhröffnung in Verbindung. Die untere Kammer wird so lange unter hohem Öldruck gehalten, bis der Kolben auf das Werkzeug schlägt. Selbst wenn der Kolben sofort danach zurückprallt, wird die untere Kammer keinen scharfen Druckabfall erleiden, wodurch das Entwickeln von Luftblasen im Drucköl und das Auftreten von Kavitation verhindert werden.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat der Kolben einen oberen und einen unteren Abschnitt mit großem Durchmesser mit einem dazwischenliegenden Abschnitt mit kleinem Durchmesser. Der durch den mittleren Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser gebildete Raum und ein zu dem Ventilkasten führender Ölkanal wirken als Hydraulikkreis, um den Ventilkörper auf und ab zu bewegen. Kurz bevor der Kolben auf das Werkzeug schlägt, wird Drucköl in die untere Kammer eingeleitet, um den Öldruck in der unteren Kammer anzuheben und dadurch Kavitation zu vermeiden.
Dadurch, daß weiterhin der obere Abschnitt mit kleinem Durchmesser einen kleineren Durchmesser als der untere Abschnitt mit kleinem Durchmesser hat, kann der Kolben härter auf das Werkzeug aufschlagen, weil er bei seinem Abwärtsschwung nicht durch den Gasdruck in der oberen Kammer, sondern auch durch den Druckunterschied zwischen den Drukken, die auf die Oberseite und Unterseite des Kolbenabschnittes mit großem Durchmesser wirken, beschleunigt wird.
Andere Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die anhand der beigefügten Figuren durchgeführt wurde, in welchen zeigt:
Fig. 1 bis 5 die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeweils in der Vorderansicht im Schnitt;
Fig. 6 bis 10 die zweite bis sechste Ausführung in ähnlichen Ansichten;
Fig. 11 eine siebte Ausführungsform in einer ähnlichen Ansicht;
Fig. 12 die siebte Ausführungsform in einem unterschiedlichen Betriebszustand in einer ähnlichen Ansicht; und
Fig. 13 eine Schlagvorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einer ähnlichen Darstellung.
Im Folgenden wird auf die Figuren 1 bis 5 Bezug genommen, die die erste Ausführugsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei die Bezugsziffer 15 einen Zylinder bezeichnet, an dessen unterem Ende ein Werkzeug 16, wie beispielsweise ein Treibwerkzeug, gleitend montiert ist. Im Zylinder 15 ist ein Kolben 18 montiert, der einen Abschnitt 17 mit großem Durchmesser aufweist und mit seinem Abwärtshub auf das Werkzeug 16 aufschlagen kann. Der Zylinder 15 ist mit einer oberen Kammer 25 ausgebildet, die mit Stickstoffgas gefüllt ist. Der Gasdruck wirkt auf die Oberseite des Kolbens 18, wenn dieser in seiner angehobenen Position ist. Zwischen dem Innenumfang des Zylinders und den Abschnitten 19 und 20 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 18, die oberhalb bzw. unterhalb des Abschnittes 17 mit großem Durchmesser angeordnet sind, sind eine mittlere Kammer 28 und eine untere Kammer 29 gebildet.
Der Zylinder 15 ist an einer Seite mit einem Ventilgehäuse 31 versehen, in welchem ein Ventilkasten 30 ausgebildet ist. In dem Ventilkasten 30 ist ein Ventilkörper 33, der mit einer mittleren Bohrung 32 versehen ist, montiert.
Der Ventilkasten 30 steht mit seinen oberen und unteren Teilen jeweils über die Ölkanäle 35 und 36 mit dem oberen Teil der mittleren Kammer 28 und der unteren Kammer 29 in Verbindung. Der Zylinder 15 und der Ventilkasten 30 stehen auch miteinander an ihren mittleren Abschnitten über einen Ölkanal 30 und einen anderen Ölkanal 38, der vom Kanal 37 abzweigt, in Verbindung. Der Ölkanal 38 sollte einen etwas engeren Durchmesser als die anderen Kanäle aufweisen.
Die mittlere Kammer 28 ist oben und unten mit Ringnuten 40 und 41 ausgebildet, die jeweils mit den Ölkanälen 35 und 37 in Verbindung stehen. Die untere Kammer 29 ist ebenfalls mit einer Ringnut 42 versehen, die mit dem Ölkanal 36 in Verbindung steht.
Oberhalb des Ventilkastens 30 ist eine Öldruckkammer 45 vorgesehen. In dem Durchgang, der die Öldruckkammer 45 mit dem Ventilkasten 30 verbindet, ist ein Stößel 46 gleitend montiert, wobei sein unteres Ende mit der Oberseite des Ventilkörpers 33 in Berührung steht. Der Ventilkörper hat einen oberen Abschnitt 47 mit großem Durchmesser und einen unteren Abschnitt 48 mit kleinem Durchmesser, die gleitend in einem Abschnitt mit großem Durchmesser bzw. einem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des Ventilkastens 30 montiert sind. Zwischen der Stimseite des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser und dem Ventilkasten 30 ist ein Raum gebildet, der als Betatigungskammer 49 dient. Der Abschnitt 48 mit dem kleinen Durchmesser des Ventilkörpers 33 ist an seinem Außenumfang an der unteren Öffnung mit einer Ringnut 50 versehen. Der Ventilkasten 30 ist an seinem Abschnitt mit großem Durchmesser mit oberen und unteren Ringnuten 52 und 53 und an seinem Abschnitt mit kleinem Durchmesser mit oberen, mittleren und unteren Ringnuten 54, 55 und 56 versehen.
Die Ringnuten 53, 54 und 56 stehen mit den Ölkanälen 37, 38 bzw. 36 in Verbindung. Eine in dem Ventilgehäuse 31 ausgebildete Zuführöffnung 58 steht mit der Öldruckkammer 45 und der Ringnut 55 in Verbindung. Eine Ölausgabeöffnung 59 steht mit der Ringnut 52 in Verbindung.
Der Kolben 46 hat eine Querschnittsfläche, die kleiner als der Unterschied der Querschnittsfläche zwischen dem Abschnitt 47 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 48 mit kleinem Durchmesser des Ventilkörpers 33 ist.
Im Betrieb wird Drucköl durch die Ölzuführöffnung 58 zugeführt, wenn der Kolben 18 und der Ventilkörper 33 in ihrer untersten Grenzposition, wie in der Fig. 1 dargestellt, sind. Das Drucköl strömt durch die innere ringförmige Umfangsnut 55, die äußere Umfangsnut 50, die innere Umfangsnut 56 und den Ölkanal 36 in die untere Kammer 29, um die Bodenfläche des Abschnittes 17 mit großem Durchmesser des Kolbens 18 mit Druck zu beaufschlagen. In diesem Status steht die mittlere Kammer 28 über den Ölkanal 35, den oberen Teil des Ventilkastens 30 und die Ringnut 52 mit der Ölausgabeöffnung 59 in Verbindung. Demgemäß wird der Kolben 18 im Zylinder nach oben gedrückt und komprimiert dabei das Stickstoffgas in der oberen Kammer 25. Während des Aufwärtshubes des Kolbens strömt Drucköl über die Ölzuführöffnung 58 in die Öldruckkammer 45, um den Stößel 46 und damit den Ventilkörper 33 nach unten zu drücken.
Wenn der Kolben 18 weiter steigt, um die Verbindung zwischen der Ringnut 41 und der unteren Kammer 29 über den unter der Bodenfläche des Abschnittes 17 mit großem Durchmesser gebildeten Raum, wie in der Fig. 2 dargestellt, zu errichten, strömt das Drucköl aus der unteren Kammer 29 durch die Ringnut 41 und den Ölkanal 37 in die Betätigungskammer 49, um die Bodenfläche des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser des Ventilkörpers 33 mit Druck zu beaufschlagen.
Da die Arbeitsfläche der Bodenfläche am Abschnitt 47 mit großem Durchmesser größer als der Querschnitt des Kolbens 46 ist, beginnt der Ventilkörper 37 nun nach oben zu steigen.
Wenn der Ventilkörper 33 bis in die in der Fig. 3 gezeigte Position gestiegen ist, ist die Verbindung zwischen den Ringnuten 55 und 56 unterbrochen, die Ringnut 54 steht mit der Ringnut 55 und die Ringnut 56 mit dem unteren Teil des Ventilkastens 30 in Verbindung. Somit steht die untere Kammer 29 mit der Ausgabeöffnung 59 über den Ölkanal 36, die Ringnut 56, den unteren Teil des Ventilkastens 30 und die mittlere Bohrung 32 in Verbindung. Dies bewirkt eine Druckverringerung in der unteren Kammer 29, so daß der Kolben 18 durch den Druck des Stickstoffgases in der oberen Kammer 25 nach unten bewegt werden kann.
Da während des Abwärtshubes des Kolbens 18 die Verbindung zwischen der Ringnut 41 und der unteren Kammer 29 durch den Abschnitt 17 mit großem Durchmesser unterbrochen wird, wird Drucköl weiterhin durch die Ringnut 54, den Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser und den Ölkanal 37 in die Betätigungskammer 49 geleitet, um das Ansteigen des Ventilkörpers 33 fortzusetzen. Der Ventilkörper steigt in Richtung auf seine am weitesten oben liegende Position, die in der Fig. 4 dargestellt ist.
Kurz vor dem Erreichen der oberen Grenze unterbricht der Abschnitt 47 mit großem Durchmesser die Verbindung zwischen dem oberen Teil des Ventilkastens 30 und der Ausgabeöffnung 59, so daß das Öl aus der unteren Kammer 29 in die mittlere Kammer 28 fließt. Fig. 4 zeigt den Ventilkörper 33 an seiner oberen Grenze. Wenn der Kolben 18 sich nach unten bewegt, bis der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser die Ringnut 41 wie in der Fig. 5 dargestellt, freigegeben hat, fließt das Drucköl durch die Ringnuten 55 und 54, den Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser, den Ölkanal 37 und die Ringnut 41 in die mittlere Kammer 28, um den Druck in der mittleren Kammer 28 zu erhöhen. Der Druck in der unteren Kammer 29, die mit der mittleren Kammer 28 in Verbindung steht, steigt gleichzeitig an. Daher schlägt der Kolben 18 auf das Werkzeug 16, wenn die mittlere Kammer 28 und die untere Kammer 29 unter Druck stehen. Dies verhindert, daß der Öldruck in der unteren Kammer 29 infolge der Reaktion des Kolbens 18 nach dem Aufschlagen auf das Werkzeug scharf abfällt, wodurch das Wachsen der Luftblasen im Öl verhindert wird.
Durch die Reaktion des Kolbens 18 wird die mittlere Kammer 28 kurzzeitig unter einen höheren Druck gesetzt als die untere Kammer 29. Dadurch wird der Druck im oberen Teil des Ventilkastens 30 höher als im unteren Teil. Der Ventilkörper 33 wird somit nach unten gestoßen. Wenn der Abschnitt 47 mit großem Durchmesser des Ventilkörpers 33 die Ringnut 52 passiert, stehen die mittlere Kammer 28 und die untere Kammer 29 mit der Ausgabeöffnung 59 in Verbindung und erleiden einen scharfen Druckabfall. Der Druck in der Betätigungskammer 49 wird simultan abfallen, wodurch es möglich wird, daß der Ventilkörper 33 durch den Stößel 46 in die in der Fig. 1 dargestellte, unterste Position gestoßen wird.
Der vorstehend beschriebene Betrieb wird so lange wiederholt, als die Zufuhr von Drucköl durch die Ölzuführöffnung 58 erfolgt.
Bei der zweiten Ausführungsform, wie in der Fig. 6 dargestellt, ist der Ventilkörper 33 anstatt der Anordnung des Stößels 46 und der Öldruckkammer 45 wie bei der ersten Ausführungsform mit einem Abschnitt 60 mit mittlerem Durchmesser oberhalb des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser versehen. Zwischen dem Abschnitt 60 mit mittlerem Durchmesser und der Umfangswand des Ventilkastens 30 ist eine Kammer 61 ausgebildet, die normalerweise mit der Ölzuführöffnung 58 in Verbindung steht. Der Unterschied bezüglich der Querschnittsfläche zwischen dem Abschnitt 47 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 60 mit mittlerem Durchmesser sollte kleiner als zwischen dem Abschnitt 47 mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 48 mit kleinem Durchmesser sein.
Wenn im Betrieb die Ringnut 41 gegenüber der unteren Kammer 29 geöffnet wird, wird die Betatigungskammer 49 unter den gleichen Öldruck gesetzt wie die Kammer 61, und der Ventilkörper 33 beginnt infolge des Druckunterschiedes zwischen den Drucken, die an der Ober- und Unterseite des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser wirken, zu steigen. Wenn der Kolben bis zu einer solchen Position nach unten bewegt wird, in der die Oberseite des Abschnittes mit großem Durchmesser niedriger als die Ringnut 41 ist, wird die Betätigungskammer 49 mit der Ausgabeöffnung 59 in Verbindung gebracht, wodurch es möglich wird, daß der Ventilkörper 33 unter dem Öldruck in der Kammer 61 nach unten bewegt wird. Ansonsten ist die zweite Ausführungsform bezüglich ihrer Konstruktion und Funktionsweise im wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform.
Wenn bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Kolben 18 bis zu einer solchen Position angehoben wird, daß der Abschnitt 17 mit großem Durchmesser nicht die Verbindung zwischen der Ringnut 41 und der unteren Kammer 29 blockiert, dann kann Drucköl in die Betatigungskammer 49 fließen, wodurch der Ventilkörper 33 nach oben bewegt wird.
Um sicherzustellen, daß der Ventilkörper 33 nach oben gedrückt wird, fließt Drucköl über die Ringnut 55, die Ringnut 54, den Kanal 38 mit kleinem Durchmesser und dem Ölkanal 37 in die Betätigungskammer 49.
Bei der in der Fig. 7 gezeigten dritten Ausführungsform ist der Ventilkörper 32 an seiner Oberseite mit einem Abschnitt 30 mit mittlerem Durchmesser versehen, um eine Kammer 63 zu bilden. Der Ventilkasten 30 ist an seinem oberen Umfang mit einer Ringnut 64 versehen, durch die der Abschnitt 47 mit großem Durchmesser des Ventilkörpers 33 aufwärts und abwärts gleitet. Die Ringnut 64 steht über einen Ölkanal 65 mit kleinem Durchmesser mit der Ölzuführöffnung 58 in Verbindung. Die Ringnut 64 ist an einer solchen Position ausgebildet, daß die Betätigungskammer 49 mit der Ringnut 64 über den Raum in Verbindung steht, der unterhalb des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser ausgebildet ist, wenn der Ventilkörper in eine solche Position angehoben worden ist, daß er die Verbindung zwischen den Ringnuten 55 und 56 unterbricht und die Ringnut 56 und den unteren Teil des Ventilkastens 30 in Verbindung bringt.
Wenn somit bei der dritten Ausführungform der Ventilkörper 33 nahe an die obere Grenze gelangt, fließt Drucköl durch den Ölkanal 65 mit kleinem Durchmesser und die Ringnut 64 in die Betatigungskammer 59, so daß es auf die untere Stirnfläche des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser wirkt, wobei der Ventilkörper 33 in seiner am weitesten oben liegenden Position gehalten wird. Der Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser, der in der ersten und zweiten Ausführungsform vorgesehen ist, ist bei dieser Ausführungsform weggelassen. Ansonsten ist diese Ausführungsform bezüglich Konstruktion und Funktion im wesentlichen wie die erste und die zweite Ausführungsform.
Fig. 8 zeigt die vierte Ausführungsform, bei der gleiche Bezugsziffern gleiche Teile gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform angeben. Die Beschreibung der vierten Ausführungsform ist auf die Unterschiede gegenüber diesen beschränkt.
Bei der vierten Ausführungsform ist der Kolben 18 mit einem oberen Abschnitt 21 mit großem Durchmesser und einem unteren Abschnitt 22 mit großem Durchmesser zwischen den oberen und unteren Abschnitten 19 und 20 mit kleinem Durchmesser versehen und ist weiterhin zwischen den Abschnitten 21 und 22 mit großem Durchmesser mit einem Abschnitt 23 mit mittlerem Durchmesser versehen. Der Zylinder 15 ist an seinem Innenumf ang mit einer oberen und einer unteren Ringnut 43 und 44 versehen, die so positioniert sind, daß sie mit dem mittleren Abschnitt 23 mit kleinem Durchmesser in Verbindung stehen, wenn der Kolben sich an seiner am weitesten unten liegenden Position befindet. Die obere Ringnut 43 mündet über einen Ölkanal 34 in eine Ringnut 52, die in dem Ventilkasten 30 ausgebildet ist. Die Ringnut 44 mündet über einen Ölkanal 37, der auch über einen Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser zur Ringnut 54 führt, in die Ringnut 53 in dem Ventilkasten 30. Der Ölkanal 36 führt über einen Ölkanal 39, der extra eng ist, zur Ringnut 55.
Wenn im Betrieb der Kolben 18 und der Ventilkörper 33 beide in der am weitesten unten liegenden Position sind, wie in der Fig. 8 dargestellt, wird über die Ölzuführöffnung 58 zugeführtes Drucköl durch die Ringnut 55, die ringförmige äußere Umfangsnut 50, die Ringnut 56 und den Ölkanal 36 in die untere Kammer 29 fließen, um die untere Stirnseite des unteren Abschnittes 22 mit großem Durchmesser des Kolbens mit Druck zu beaufschlagen. In diesem Stadium ist die mittlere Kammer 28 über den Ölkanal 35, den oberen Teil des Ventilkastens 30 und die Ringnut 52 zur Ausgabeöffnung 59 offen. Daher fängt der Kolben 18 an zu steigen, wobei das Stickstoffgas in der oberen Kammer 25 komprimiert wird. Gleichzeitig fließt Drucköl durch die Ölzuführöffnung 58 in die Öldruckkammer 45, um den Stößel 46 und damit den Ventilkörper 33 nach unten zu stoßen.
Wenn der Kolben 18 weiter steigt, bis der untere Abschnitt 22 mit großem Durchmesser nicht mehr die Verbindung zwischen der Ringnut 44 und der unteren Kammer 29 unterbricht, fließt das Drucköl aus der unteren Kammer 29 durch die Ringnut 44 und den Ölkanal 37 in die Betätigungskammer 49, um auf die untere Stirnfläche des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser einen Druck auszuüben, um den Ventilkörper 33 anzuheben.
Wenn der Ventilkörper 33 bis zu einer vorbestimmten Position steigt, wird die Verbindung zwischen den Ringnuten 55 und 56 unterbrochen und stattdessen werden Verbindungen zwischen den Ringnuten 55 und 54 und zwischen den Ringnuten 56 und dem Boden des Ventilkastens 30 errichtet. Nun ist die untere Kammer 29 durch den Ölkanal 36, die Ringnut 56, den Boden des Ventilkastens 30 und die mittlere Bohrung 32 gegenüber der Ausgabeöffnung 59 offen, so daß der Druck in der unteren Kammer 29 fällt, wodurch es möglich wird, daß der Kolben unter dem Druck des Stickstoffgases in der oberen Kammer 25 nach unten bewegt wird.
Obwohl die Verbindung zwischen der Ringnut 45 und der unteren Kammer 29 durch den unteren Abschnitt 22 mit großem Durchmesser unterbrochen worden ist, während der Kolben nach unten bewegt wird, wird der Öldruck weiterhin durch die Ringnuten 55 und 54, den Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser und den Ölkanal 37 der Betätigungskammer 49 zugeführt, wodurch das Ansteigen des Ventilkörpers 33 fortgesetzt wird. Wenn der Ventilkörper 33 sich an seine obere Grenzposition annähert, unterbricht der Abschnitt 47 mit großem Durchmesser die Verbindung zwischen dem oberen Teil des Ventilkastens 30 und der Ringnut 52, so daß das Öl in der unteren Kammer 29 in die mittlere Kammer 28 fließt.
In diesem Stadium wird Drucköl durch die Ringnut 55, den extraengen Ölkanal 39 und den Ölkanal 36 in die untere Kammer 29 und dann in die mittlere Kammer 28 gelassen, um den Druck in der unteren Kammer 29 und der mittleren Kammer 28 zu erhöhen.
Der Unterschied der Querschnittsflächen zwischen dem oberen Abschnitt 19 mit kleinem Durchmesser und dem oberen Abschnitt 21 mit großem Durchmesser ist gleich dem zwischen dem unteren Abschnitt 20 mit kleinem Durchmesser und dem unteren Abschnitt 22 mit großem Durchmesser. Daher wird, wenn die untere Kammer 29 und die mittlere Kammer 28 unter gleichem Druck versetzt sind, der Kolben 18 nicht daran gehindert, sich abwärts zu bewegen.
Wenn der Kolben 18 in eine solche Position abwärts bewegt worden ist, daß die Ringnuten 43 und 44 miteinander über den Raum in Verbindung gelangen, der durch den mittleren Abschnitt 23 mit kleinem Durchmesser gebildet ist, dann öffnet die Betätigungskammer 49 zur Ausgabeöffnung 59 über die Ringnut 53, den Ölkanal 37, die Ringnuten 44 und 43 und den Ölkanal 34. Daher zeigt die Betätigungskammer 49 einen scharfen Druckabfall, der es ermöglicht, daß der Ventilkörper 33 durch den Stößel 46 in die in der Fig. 8 gezeigte, am weitesten unten liegende Position gedrückt wird.
Während der Ventilkörper 33 sich nach unten bewegt, wird Drucköl über den Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser in die Betätigungskammer 49 geleitet. Aber dessen Einfluß auf die Abwärtsbewegung des Ventilkörpers ist vernachlässigbar, da der Ölstrom in die Betätigungskammer 49 durch den Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser begrenzt ist. Der vorstehend beschriebene Vorgang wird so lange wiederholt, wie aus der Ölzufuhröffnung 58 Drucköl zugeführt wird.
Fig. 9 zeigt die fünfte Ausführungsform, bei der der gleiche Zylinder 15, Kolben 18 und Ventilkörper 33 wie bei der vierten Ausführungsform (in Fig. 8 gezeigt) verwendet werden, während der Ventilkörper 33 auf die gleiche Art und Weise wie bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 6 gezeigt, hydraulisch nach unten gestoßen werden kann. Daher zeigen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile gemäß Fig. 6 an. Eine weitere Beschreibung wird weggelassen.
Fig. 10 zeigt die sechste Ausführungsform, bei der der Ventilkörper 33 durch den gleichen Betätigungsschaltkreis, wie bei der dritten Ausführungsform und in der Figur 7 dargestellt, betätigt wird. Wenn bei dieser Ausführungsform der Ventilkörper 33 sich seiner oberen Grenze nähert, gelangt die Ringnut 64 mit der Betätigungskammer 49 in Verbindung, um Drucköl aus dem Ölkanal 65 mit kleinem Durchmesser in die Betätigungskammer 49 einzuleiten. Das Drucköl wirkt auf die Bodenfläche des Abschnittes 47 mit großem Durchmesser, um den Ventilkörper 33 in seiner am weitesten oben liegenden Position zu halten. Bei dieser Anordnung ist die Notwendigkeit für den Ölkanal 38 mit kleinem Durchmesser eliminiert, der bei der fünften Ausführungsform verwendet worden ist. Ansonsten ist diese Ausführungsform mit der fünften Ausführungsform identisch.
Die in den Figuren 11 und 12 dargestellte, siebte Ausführungsform unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß die Abschnitte 19 und 20 mit kleinem Durchmesser unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Diese Ausführungsform ist eine Modifikation der fünften Ausführungsform (Fig. 9) 1 und beide Ausführungsformen haben im wesentlichen die gleiche Schaltkreiskonstruktion.
Bei dieser Ausführungsform hat der obere Abschnitt 19 mit kleinem Durchmesser einen kleineren Durchmesser als der untere Abschnitt 20 mit kleinem Durchmesser. Wenn daher die mittlere Kammer 28 und die untere Kammer 29 unter dem gleichen Öldruck stehen&sub1; wird der Kolben 18 nach unten gezwungen.
Die Tatsache, daß der obere Abschnitt 19 mit kleinem Durchmesser und der untere Abschnitt 20 mit kleinem Durchmesser den gleichen Durchmesser haben, führt zu einem Problem, das der Druck an der Ölzuführöffnung 58 dazu neigt, bei Abwärtshub des Kolbens höher zu sein als bei dem Aufwärtshub, da das Drucköl, welches von einer Pumpe zugeführt wird, während des Abwärtshubes des Kolbens nicht verbraucht wird. Daher ist es notwendig, in der Leitung, die zur Ölzuführöffnung 58 führt, einen Akkumulator vorzusehen, um die Druckänderung zu minimalisieren.
Da der Öldruck bei dieser Ausführungsform selbst während des Abwärtshubes des Kolbens 18 verbraucht wird, ist die Druckänderung minimal, wodurch es möglich wird, einen Akkumulator zu eliminieren. Diese Anordnung ist bei jeder der anderen Ausführungsformen anwendbar.
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform hat der Ventilkörper 33 seinen unteren Teil unter die ringförmige, äußere Umfangsnut 50 verlängert. Der Boden des Ventilkastens 30 ist vertieft, um den verlängerten Teil des Ventilkörpers 33 aufzunehmen.
Weiterhin ist der Ventilkasten 30 mit einer breiten Ringnut 57 anstatt der Ringnuten 55 und 56 und des extraengen Ölkanals 39 versehen. Somit kann, wie in der Fig. 12 dargestellt, der ansteigende Ventilkörper 33 die Bodenkante der Ringnut 57 nur dann freigeben, um die Verbindung der mittleren Bohrung 32 mit der unteren Kammer 29 zu erstellen, wenn die Ringnut 52 an ihrer Oberseite abgedichtet ist, um die Verbindung zwischen der Bohrung 32 und der Ausgabeöffnung 59 zu unterbrechen.
Diese Konstruktion ermöglicht es, daß die untere Kammer 29 normalerweise zur Ölzuführöffnung 58 offen ist und verglichen mit den anderen Ausführungsformen unter einem hohen Druck gehalten wird. Daher wird bei dieser Ausführungsform verhindert, daß Luftblasen wachsen und es wird eine Erosion infolge von Kavitation wirksam verhindert.

Claims

1. Hydraulische Schlagvorrichtung zum Schlagen eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Treibwerkzeugs, mit:

einem Zylinder (15), in dessen unterem Ende das Werkzeug (16) verschiebbar montiert ist;

einem Kolben (18)1 der am Zylinder hin- und herbewegbar montiert ist, um während seiner Abwärtsbewegungen auf das Werkzeug (16) aufzuschlagen;

wobei der Kolben (18) an seinem mittleren Teil mit einem Abschnitt (17) mit großem Durchmesser, einem oberen Abschnitt (19) mit kleinem Durchmesser und einem unteren Abschnitt (20) mit kleinem Durchmesser versehen ist;

der Zylinder eine obere Kamrner (25) aufweist, die mit einem Gas gefüllt ist, um auf die Oberseite des Kolbens (18) einen Gasdruck auszuüben, wenn der Kolben (18) in seiner oberen Position ist, und eine mittlere Kammer (28) und eine untere Kammer aufweist, die zwischen dem Innenumfang des Zylinders (15) und Teilen des Kolbens (18) direkt oberhalb bzw. direkt unterhalb des Abschnittes (17) mit dem großen Durchmesser definiert sind;

einem Ventilkasten (30), der mit der mittleren Kammer (28) und der unteren Kammer (29) und mit einer Ölzuführöffnung (58) und einer Ölausgangsöffnung (59) verbunden ist;

einem Ventilkörper (33), der verschiebbar in dem Ventilkasten (30) montiert ist, und

einem Ölkreis zum Steuern der Verbindung zwischen der mittleren Kammer (28) und der unteren Kammer (29) einerseits und der Ölzuführöffnung (58) und der Ölausgangsöffnung (59) andererseits, um den Kolben (18) abwechselnd unter dem Druck von Gas und Öl anzuheben und abzusenken;

dadurch gekennzeichnet, daß die Ölausgangsöffnung (59) in einer solchen Position vorgesehen ist, daß sie mit der mittleren Kammer (28) in Verbindung steht, wenn der Ventilkörper (33) an seiner am weitesten unten liegenden Position ist, und nicht mit der mittleren Kammer (28) in Verbindung steht, wenn der Ventilkörper (33) in seiner am weitesten oben liegenden Position ist,

daß während der Abwärtsbewegung des Kolbens (18), um auf das Werkzeug aufzuschlagen, und während der Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers (33) die untere Kammer (29) mit der Ölausgangsöffnung (59) über eine zentrale Bohrung (32) des Ventilkörpers (33) in Verbindung steht, und daß wenn der Kolben (18) sich weiter abwärts bewegt hat, bis eine Betätigungskammer (49) mit der mittleren Kammer (28) in Verbindung steht, die Ölzuführöffnung (58) mit der unteren Kammer (29) über Ringnuten (55, 54), einen Ölkanal (38, 65) mit kleinem Durchmesser, eine Ringnut (41), die mittlere Kammer (28) und die Ventilkammer (30) in Verbindung steht, wodurch verhindert wird, daß der Öldruck in der unteren Kammer (29) scharf abfällt, und der Ventilkörper (33) auf seiner obersten Position gehalten wird.

2. Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt (17) mit großem Durchmesser des Kolbens mit einem mittleren Abschnitt (23) mit kleinem Durchmesser versehen ist, der mit dem Ventilkasten (30) über Ölkanäle in Verbindung stehen kann, um den Ventilkörper (33) in dem Ventilsitz (30) anzuheben und abzusenken, wobei ein Ölkanal (39) mit extra kleinem Durchmesser vorgesehen ist, wobei die untere Kammer (28) mit der Ölzuführöffnung (58) über den Ölkanal (39) mit extra kleinem Durchmesser und den Ventilkasten (30) in Verbindung steht.