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Die
Erfindung betrifft eine druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung,
insbesondere einen Hydraulikhammer, bestehend aus einem druckmittelbetriebenen
Schlagwerk mit einem unter Einwirkung einer Steuerung hin- und herbewegbaren
Schlagkolben und einer Führungseinheit,
an der das Schlagwerk abgestützt
ist. Die Schlagvorrichtung besitzt ferner ein als Druckabschaltventil
(DAV) oder als Absperrventil ausgebildetes Kontrollventil, welches
das Schlagwerk, falls der sich aufgrund der Eingangsleistung einstellende
Arbeitsdruck einen vorgebbaren Höchstwert überschreitet,
selbsttätig
dadurch stillsetzt, dass entweder die Druckleitung blockiert oder die
Steuerung in einer ihrer Endstellungen, nämlich der Arbeitshubstellung
oder der Rückhubstellung, festgehalten
wird. Schließlich
besitzt das Schlagwerk einen hydraulischen Fangpuffer zur Abbremsung
des Schlagkolbens beim Überfahren
einer vorgebbaren Aufschlagebene.
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Druckmittelbetriebene
Schlagvorrichtungen, die insbesondere zum Zerkleinern von Gestein,
Beton oder sonstigen Baustoffen dienen, werden in den meisten Fällen als
Zusatz- oder Anbaugeräte
für Baumaschinen
wie beispielsweise Bagger, Lader oder sonstige Trägereinheiten
eingesetzt. Der Anschluss einer Schlagvorrichtung an einen Ausleger eines
Hydraulikbaggers und die Versorgung der Schlagvorrichtung über eine
Druckleitung sowie eine Rücklaufleitung
wird bereits in der
DE
40 36 918 A1 beschrieben. Die das Schlagwerk abstützende Führungseinheit
kann als Gehäuse
(Hammerkasten) oder auch als Tragrahmen ausgebildet sein. Das Schlagwerk
besteht aus einem Zylinder, in dem ein Schlagkolben geführt ist,
einem Zylinderdeckel und einem Hammerunterteil, in dem der Meißel bzw.
das Einsteckende über
Verschleißbuchsen
gelagert ist.
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Der
Schlagkolben ist als Differentialkolben ausgeführt, d. h. er besitzt zwei
entgegen gerichtete ringförmige
Antriebsflächen
mit unterschiedlicher Größe. Die
untere Antriebsfläche, über die
bei Druckbeaufschlagung der Rückhub
ausgelöst
wird, ist ständig
mit einem vorgegebenen Betriebsdruck beaufschlagt. Die obere Antriebsfläche, über die
mittels Druckbeaufschlagung der Schlaghub ausgelöst wird, wird abhängig von
der Stellung eines Steuerschiebers mit dem Betriebsdruck beaufschlagt
oder zum Tankdruck entlastet. Der Schlaghub ist möglich, da die
obere ringförmige
Antriebsfläche
größer ist,
so dass sich bei einer Beaufschlagung mit dem Betriebsdruck eine
in Schlagrichtung gerichtete resultierende Kraft ergibt. Der sich
bewegende Kolben verdrängt
beim sogenannten Schlaghub das von der kleinen Ringantriebsfläche verdrängte Öl in Richtung eines
Raumes oberhalb der größeren oberen
Ringfläche,
die auch mit dem von der Pumpe kommenden Öl druckbeaufschlagt wird. Beim
Rückhub
fließt
das Öl
von der Pumpe ausschließlich
in Richtung der flächenkleineren
Antriebsfläche,
wohingegen das Öl von
der flächengrößeren Antriebsfläche über eine Drossel
bzw. Rücklaufblende,
die für
einen ruhigen Lauf des Hammers sorgt, abgeführt wird.
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Insbesondere
besitzen die hier angesprochenen Schlagwerke noch einen Gasspeicher,
nämlich
einen unter Gasdruck stehenden Raum, in den die obere Stirnfläche des
Kolbens hineinragt. Der Gasdruck in diesem Raum übt auf den Kolben eine in Richtung
des Schlaghubes wirkende zusätzliche Kraft
aus. Der am anderen Kolbenende liegende Kolbenteil einschließlich der
dortigen Stirn- bzw. Schlagfläche
ragt in einen sogenannten Schlagraum herein, der mit der Atmosphäre verbunden
ist.
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Der
bereits eingangs erwähnte
Steuerschieber, der sich vorzugsweise im Deckel befindet, verbindet
je nach Schaltstellung die flächenmäßig größere Antriebsfläche entweder
mit dem Vorlauf, so dass dort der Betriebsdruck anliegt oder entlastet (beim
Rückhub)
diese Fläche
durch eine Leitungsverbindung, dem Rücklauf, zum Tank.
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Auch
der Steuerschieber des Steuerventils kann einen Kolben mit zwei
Antriebsflächen
besitzen, wobei eine der Fläche
bzw. Teilflächen
konstant mit einem Vorlaufdruck beaufschlagt ist und die andere Fläche wahlweise
mit dem Vorlaufdruck beaufschlagt oder entlastet wird; im letzt
genannten Fall wird eine Verbindung zum Tank geöffnet. Durch die unterschiedliche
Größe der Antriebsflächen kann
der Steuerschieber in eine seiner Endlagen verschoben werden.
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Das
in der
EP 0 934 804
A2 beschriebene Druckabschaltventil oder Druckbegrenzungsventil steht
mit der mit dem Arbeitsdruck beaufschlagten Druckleitung in Verbindung
und setzt dann, falls der sich aufgrund der Eingangsleistung einstellende
Arbeitsdruck einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, das Schlagwerk
selbsttätig
dadurch still, dass entweder die Druckleitung blockiert oder die Steuerung
in einer ihrer Endstellungen, nämlich
der Arbeitshubstellung oder der Rückhubstellung, festgehalten
wird. Auf diese Weise wird gewährleistet,
dass das Schlagwerk keiner unzulässig
hohen Belastung ausgesetzt wird.
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Liegt
der Meißel
nicht am zu zerstörenden Material
an, oder dringt der Meißel
bei einem Schlag weit in das Material ein, so überfährt der Kolben in Richtung
des Schlaghubes seine vorgegebene (theoretische) Hubaufschlagebene
und dringt nach Durchlaufen einer bestimmten Wegstrecke mit seiner unteren
Antriebsfläche
bzw. dem unteren Kolbenbund in einen vorgesehenen hydraulischen
Fangpuffer ein, der den Kolben abbremst, bevor er an das Unterteil
anschlagen kann. Mit dieser Maßnahme wird
die Belastung der Bauteile reduziert und eine Beschädigung vermieden.
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Unter
der theoretischen Aufschlagebene wird die Ebene verstanden, bei
der die untere Stirnfläche
des Kolbens die obere Stirnfläche
des Meißels berührt, wenn
der Meißel
am Anschlag, d. h. der theoretischen Aufschlagposition, anliegt.
Unter einem Überfahren
der theoretischen Aufschlagebene ist gemeint, dass der Kolben eine
Position einnimmt, bei der sich die untere Stirnfläche des
Kolbens unterhalb bzw. (beim Rückhub
oberhalb) der theoretischen Aufschlagebene befindet.
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Vorbeugend
gegen Beschädigungen
wirkt auch die Maßnahme
durch das Kontrollventil die Druckleitung zu blockieren oder die
Steuerung in einer ihrer Endstellungen festzuhalten, da sich bei
einem zu hoch gewählten
Betriebsdruck eine zu hohe Kolbenbeschleunigung und somit eine zu
hohe Schlagenergie aufbaut.
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Die
vorbeschriebene Ausführungsform
hat jedoch folgenden Nachteil: Liegt der Meißel nicht an dem zu zerstörenden Material
an oder dringt der Meißel
bei einem Schlag (zu) weit in das Material ein, so überfährt der
Kolben in Schlaghubrichtung seine theoretische Aufschlagebene um
ein bestimmtes Maß, wobei
er mit seiner unteren Antriebsfläche
bzw. dem unteren Kolbenbund in den hydraulischen Fangpuffer eindringt.
Um den Kolben in Rückhubrichtung
aus dem Puffer heraus zu fahren, muss das Hydraulikmittel über eine
Versorgungsleitung in den Raum unterhalb der flächenkleineren Antriebsfläche gelangen. Durch
den über
die theoretische Aufschlagebene gefahrenen Kolben kann das Hydraulikmittel
nur über einen
schmalen Spalt zwischen dem unteren Kolbenbund und der Zylinderbohrung
fließen.
Dieser Spalt stellt einen relativ hohen Widerstand im Sinne einer Drossel
dar, wodurch der Druck in der Druckleitung, die mit dem genannten
Ringraum in Verbindung steht, ansteigt und hierbei ein über den
zulässigen Betriebsdruck
liegendes Niveau erreicht, das zur Betätigung des Druckabschaltventils
führt.
Dies bedeutet, dass der Hydraulikhammer bei einem Anheben des Schlagkolbens
ungewollt abgeschaltet wird.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird die druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung
gemäß Anspruch 1
vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kontrollventil
bzw. Druckabschaltventil zumindest so lange deaktiviert bleibt,
bis der Schlagkolben aus dem hydraulischen Fangpuffer bewegt worden
ist. Durch die Maßnahme,
dass der in der Signalleitung des Kontrollventils anstehende Druck
auf ein Niveau unterhalb des am Kontrollventil eingestellten Abschaltdruckes
reduziert wird, kommt es nicht zu der unerwünschten Abschaltung, so dass
der Kolben während
des ersten Rückhubes
nach dem Eindringen in den Puffer sicher herausgefahren werden kann.
Die Deaktivierung soll jedoch nur in Grenzsituationen greifen, also
beispielsweise dann nicht, wenn der Hammer auf hartem Material arbeitet
und der Schlagkolben seine theoretische Aufschlagebene in Schlagrichtung
nicht wesentlich überfährt. In
diesen Fällen
ist es zum Schutz des Hammers vor einer Überbelastung sogar notwendig,
dass das Druckabschaltventil aktiv bleibt.
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Für die Druckreduzierung
bieten sich mehrere Lösungen
an, die auch Gegenstand der Unteransprüche sind und anhand der Ausführungsbeispiele im
Einzelnen erörtert
werden.
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So
kann eine Druckreduzierung in der Signalleitung erfolgen, indem
eine Verbindung der Signalleitung mit dem Rücklauf hergestellt wird, wobei die
Verbindung zum Vorlauf gleichzeitig gedrosselt ist oder getrennt
wird.
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Die
Deaktivierung des Druckabschaltventils soll bevorzugt dann eintreten,
wenn die theoretische Aufschlagebene um ein konkretes Maß in Schlagrichtung überfahren
worden ist. Dies kann durch eine in einem Arbeitszylinder an geeigneter
Stelle vorgesehene Bohrung detektiert werden, deren Schließen oder Öffnen durch
den Schlagkolben die entsprechende Regelung (Druckreduzierung in
der Signalleitung) auslöst.
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Erst
wenn sich der Betriebszustand so weit geändert hat, dass davon ausgegangen
werden kann, dass sich der Druck bei korrekter Eingangsmenge auf
ein normales Niveau abgesenkt hat und in der Signalleitung nur noch
Werte erreicht, die nicht zum Schalten des Druckabschaltventils
führen,
wird die Reduzierung aufgehoben und das Druckabschaltventil zum
Schutze der Schlagvorrichtung wieder aktiviert. Signalgebend für die Aufhebung
der Druckreduzierung in der Signalleitung kann beispielsweise das
Ausfahren des Kolbenbundes aus dem hydraulischen Puffer bzw. das Überfahren
der theoretischen Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß entgegen
der Schlagrichtung sein. Die vorliegende Erfindung betrifft auch
solche druckmittelbetriebene Schlagvorrichtungen, die mit einer
automatischen Hubumschaltung ausgestattet sind, die es ermöglicht,
dass der Schlagkolben unterschiedlich lange Hübe ausführen kann und somit die Schlagenergie
pro Schlag variiert wird. Neben der als Steuerleitung wirkenden
oberen Querbohrung, die bei Schlagvorrichtungen mit einer Hubumschaltung
Langhubbohrung genannt wird, existiert eine zweite untere Querbohrung,
nämlich
die Kurzhubbohrung. Liegt der Meißel nicht am zu zerstörenden Material
an oder dringt der Meißel
bei einem Schlag weit in das Material ein, so überfährt der Kolben in Schlaghubrichtung seine
theoretische Aufschlagebene und stellt nach einem bestimmten Weg über eine
vorgesehene Kolbeneindrehung eine Verbindung mit einer Querbohrung,
der Hubumschaltungs-Bohrung her. Durch die Druckentlastung dieser
Hubumschaltungs-Bohrung wird über
ein Hubumschaltungs-Ventil
eine Verbindung zwischen der Langhubbohrung und der Kurzhubbohrung
hergestellt, so dass die Kurzhubbohrung nun auch aktiv ist. Beim
Rückhub
wird der Steuerschieber somit bereits dann in Schlaghubstellung
geschaltet, wenn der Kolbenbund die untere Kurzhubbohrung freigibt
und mit dem auf der unteren Kolbenantriebsfläche wirkenden Betriebsdruck
verbindet. Erfindungsgemäß ist die
Ansteuerleitung des Druckabschaltventils nicht mehr direkt mit der
Vorlaufleitung verbunden, sondern an die Hubumschaltungs-Leitung
angeschlossen. Sobald der Kolben in Schlaghubrichtung die theoretische
Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß überfährt und in den hydraulischen
Fangpuffer eindringt, wird die mit der Hubumschaltungs-Bohrung verbundene
Leitung und somit die Signalleitung des Druckabschaltventils über die vorhandene
Kolbeneindrehung gegen den Rücklauf entlastet.
Hierdurch wird das Druckabschaltventil deaktiviert.
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Verdeckt
der untere Kolbenbund beim Rückhub
die Hubumschaltungs-Bohrung und trennt hiermit die Verbindung zum
Rücklauf
so ist nach einer Ausführungsform
der Erfindung die Hubumschaltungs-Leitung über eine Haltebohrung in dem
Hubumschaltungs-Ventil mit der Steuerleitung verbunden, die in Rückhubstellung
des Steuerschiebers mit der Rücklaufleitung
in Verbindung steht.
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Wird
nach der Deaktivierung des Abschaltventils die Steuerung auf den
Schlaghub geschaltet, so wird der in der Steuerleitung anstehende
Betriebsdruck über
die Haltebohrung des Hubumschaltungs-Ventils in die Hubumschaltungs-Bohrung
geleitet, wonach das Hubumschaltungs-Ventil in die Langhubstellung
umschaltet, in der die Haltebohrung die Hubumschaltungs-Leitung
mit der Druckleitung verbindet. Durch die Bohrung in dem Hubumschaltungs-Ventil
wird erreicht, dass auch bei vom Kolben verschlossener Hubumschaltungs-Bohrung
ein bestimmtes Druckniveau in der Hubumschaltungs-Bohrung gehalten
wird und weiterhin die Rückstellung des
Halteventils aus der Kurzhubposition in die Langhubposition erfolgt.
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Erreicht
der Kolben im Rückhub
eine bestimmte Position oberhalb des oberen Kurzhubumkehrpunktes,
so gibt der Kolben die Hubumschaltungs-Bohrung frei und stellt eine
Verbindung der Bohrung mit der unteren Versorgungsnut her, die mit dem
Vorlauf verbunden ist.
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Bei
größeren Hämmern sind
die Langhub- bzw. Kurzhubbohrungen nicht unmittelbar mit dem Steuerschieber
verbunden, sondern unter Zwischenschaltung eines Halteventils, welches
die Steuerleitung zum Steuerschieber abhängig vom Druckniveau in der
Langhubbohrung mit dem Vorlauf oder Rücklauf verbindet. Das Druckabschaltventil
befindet sich in der Steuerleitung entweder zwischen dem Halteventil
und dem Steuerschieber oder zwischen dem Halteventil und der Langhubbohrung.
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In
der Steuerleitung zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum und dem
Steuerschieber, in der das von der Kolbenposition abhängige Signal
zum Umsteuern des Steuerschiebers anliegt, wird vorzugsweise ein
Halteventil angeordnet, dass in Abhängigkeit von dem Druck in dem
arbeitszylinderinnenraumseitigen Leitungsabschnitt den steuerschieberseitigen
Leitungsabschnitt mit dem Vorlauf oder dem Rücklauf verbindet. Hierbei wird
entweder das Druckabschaltventil zwischen dem Halteventil und dem
Steuerschieber angeordnet oder zwischen dem Arbeitszylinderinnenraum
und dem Halteventil.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der Kolben eine gedrosselte Verbindung zwischen einer mit der Vorlaufleitung
angeschlossenen Leitung zu einer mit dem Rücklauf angeschlossenen Leitung
freigibt, sobald der Schlagkolben seinen oberen oder unteren Umkehrpunkt
(bzw. die Aufschlagposition) um ein bestimmtes Maß überfährt.
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Vorzugsweise
besitzt das Kontrollventil eine Steuerfläche, die nach dem Schalten
in Abschaltstellung so mit einem Druckniveau verbunden wird, dass eine
zusätzliche
Betätigungskraft
in Abschaltstellung wirksam ist. Dadurch wird erreicht, dass auch
nach Absinken des Vorlaufdrucks bzw. des Signaldrucks bis zu einem
bestimmten Rückschaltdruck,
der unterhalb des am Ventil eingestellten Abschaltdruckes liegt,
das Kontrollventil in der Abschaltstellung gehalten wird.
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Weitere
Ausführungsvarianten
sowie Vorteile werden in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1a schematisiert
ein als Hydraulikbagger ausgebildetes Trägergerät, an dem eine druckmittelbetriebene
Schlagvorrichtung anstellbar angebracht ist,
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1bals
Schemabild die in 1 dargestellte Schlagvorrichtung
nebst Steuerung und zusätzlichem
Kontrollventil,
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2-16 jeweils
Schaltschemata des druckmittelbetriebenen Schlagwerkes.
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Der
in
1a dargestellt Hydraulikbagger
1 ist
mit einer Versorgungseinheit
2 ausgestattet, die im wesentlichen
aus einem nicht dargestellten Dieselmotor und einer von diesem angetriebenen
Hydraulikpumpe besteht und die wie beispielsweise aus der
DE 40 36 918 A1 bekannt über eine
Druckleitung
3 und eine drucklose Rücklaufleitung
4 (siehe
1b) an
eine druckmittelbetriebene Schlagvorrichtung
5 angeschlossen
ist, die anstellbar an dem Ausleger
6 des Hydraulikbaggers
mit zwei Auslegerarmen
6a, b gehalten ist.
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Die
Schlagvorrichtung 5 weist als Führungseinheit einen bezüglich des
Auslegearmes 6b gelenkig angebrachten Tragrahmen 7 auf,
in dem ein druckmittelbetriebenes Schlagwerk 8 gemäß einer der
Ausführungsformen
nach 2 bis 15 abgestützt ist.
Aus dem Tragrahmen 7 ragt der Meißel 9 heraus, auf
den das Schlagwerk einwirkt. Wie 1b weiterhin
schematisch zu entnehmen ist, besitzt die Schlagvorrichtung 5 eine
Steuerung 10 und zur Anpassung an die von der Versorgungseinheit 2 zur Verfügung gestellte
hydraulische Eingangsleistung zusätzlich einen als Druckwächter ausgebildetes Kontrollventil 11.
Das Kontrollventil 11 kann Bestandteil des Tragrahmens 7 bzw.
des Schlagwerkes 8 sein. Das Schlagwerk 8 nach 2 besitzt
einen Arbeitszylinder 12, in dem ein Schlagkolben 13 hin-
und herbewegbar ist. Der Schlagkolben 13 besitzt zwei Kolbenbunde 13a und 13b,
die durch eine Umfangsnut 13c getrennt sind. Die jeweils
nach außen
gerichteten Kolbenflächen
A1 und A2 des Kolbenbundes 13a und 13b begrenzen
mit dem Arbeitszylinder 12 einen hinteren und einen vorderen
Zylinderraumabschnitt 12a und 12b. Die Kolbenfläche A1 ist größer bemessen
als die Kolbenfläche
A2. Der Schlagkolben 13 geht zu seinem unteren Ende in
ein Endstück 13d über, dem
ein Werkzeug in Gestalt des Meißels 9 gegenüber liegt,
dessen Bewegungsspielraum nach oben durch den Anschlag 14 begrenzt
ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Zustand dargestellt, in dem der Schlagkolben 13 mit
seinem Ende 13d im Bereich der theoretischen Aufschlagebene
TAE auf den Meißel 9 trifft.
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Zur
Steuerung für
die Umschaltung der Bewegung des Schlagkolbens 13 ist ein
Steuerventil 15 vorgesehen, dessen kleinere Schieberfläche S1 über eine
Leitung 16 ständig
mit dem Arbeitsdruck p beaufschlagt ist, den die Pumpe 17 liefert. Über die
Leitung 3 liegt auch derselbe Arbeitsdruck p in dem Raum 12b an,
so dass die Kolbenringfläche
A2 mit diesem Druck beaufschlagt wird.
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Die
größere Schieberfläche S2 des
Steuerschiebers 15 steht über eine Steuerleitung 18 mit dem
Arbeitszylinderinnenraum in Verbindung. Diese Leitung 18 mündet in
einer mit LH gekennzeichneten Bohrung im Arbeitszylinderinnenraum,
die entsprechend der Darstellung oberhalb des Bundes 13b des Schlagkolbens 13 liegt.
In dieser Steuerleitung 18 ist ein Druckabschaltventil 19 enthalten,
dessen zugehörige
Drosselleitung 20 in die Rücklaufleitung 4, die zum
Tank 21 führt,
mündet.
In dieser Drosselleitung 20 in eine Drossel oder Blende 22 angeordnet,
wobei in die zwischen der Blende 22 und dem Druckabschaltventil
liegenden Leitung noch eine Signalleitung 23 mündet, die
mit einer Signalbohrung des Arbeitszylinders verbunden ist.
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Das
Druckabschaltventil
19 stellt eine Überlastsicherung dar, die das
Schlagwerk selbständig stillsetzt,
falls der Druck aufgrund der Eingangsleistung einen vorgegebenen
Höchstwert überschreitet. Sofern
jedoch der Meißel
9 nicht
an dem zu zerstörenden
Material anliegt oder bei einem Schlag weit in das Material eindringt,
können Betriebszustände auftreten,
bei denen der Kolben in Schlaghubrichtung seine theoretische Aufschlagebene
TAE um ein Maß überschreiten
kann; der untere Kolbenbund
13b dringt in diesem Fall in
den unteren hydraulischen Fangpuffer ein. Um den Kolben in die Rückhubrichtung
aus dem Puffer herauszufahren, muss das über die Leitung
3 bzw.
die Bohrung
3a fließende Öl durch einen
Ringspalt zwischen dem unteren Kolbenbund
13b und der Zylinderbohrung
in den hydraulischen Fangpuffer fließen, um die untere Kolbenantriebsfläche A2 zu
beaufschlagen. Der Spalt drosselt somit den Ölfluss, was dazu führt, dass
der Druck in der Druckleitung ansteigt. Wäre wie nach der Ausführungsform
gemäß
EP 0 934 804 A2 die
Steuerleitung des Druckabschaltventils mit der Druckleitung
3 verbunden,
so würde
dies zu einem unerwünschten
Abschalten des Hammers führen. Überfährt der
Kolben die theoretische Aufschlagebene TAE nicht wesentlich, so
ist die mit der Signalbohrung
23 verbundene Bohrung über eine
axiale Nut im Kolbenbund
13b ständig mit dem Druck beaufschlagt,
der in dem vorderen Zylinderabschnitt
12a ansteht, der
mit der Druckleitung
3 verbunden ist. Überfährt der Schlagkolben die theoretische
Aufschlagebene TAE um ein gewisses Maß, so verschließt der Kolbenbund
13b die
mit der Signalleitung
23 verbundene Bohrung. Über die
Leitung
20 und die Drossel
22 wird die Signalleitung
23 zum
Rücklauf
entlastet. Dadurch wird ein Schalten des Ventils
19 verhindert,
selbst wenn der Druck in der Druckleitung
3 auf ein Niveau
steigen kann, das über
dem Abschaltdruck des Ventils
19 liegt. Dies verhindert
die Drosselleitung
20 mit einer Drossel
22, die
beim Herausfahren des Schlagkolbens aus dem hydraulischen Fangpuffer
einen Druckanstieg in der Signalleitung
23 und damit ein Schalten
des Druckabschaltventils verhindert. Die Ausführungsform nach
3 entspricht
im Wesentlichen der Ausführungsform
nach
2 mit der Maßgabe,
dass das Druckabschaltventil ein 3/2-Ventil ist, durch das die Signalweiterleitung
verhindert wird, indem die Verbindung zwischen der Bohrung LH über Leitung
18 und
dem Steuerschieber
15 getrennt wird und zusätzlich der
Leitungsabschnitt
24 eine Verbindung zum Rücklauf
4 schafft.
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Bei
der Ausführungsform
nach 4, welche der Ausführungsform nach 2 entspricht,
ist die Drosselleitung 20, welche die Drossel 22 enthält, mit
der Druckleitung 3 verbunden. Allerdings mündet die
Signalleitung 23 in einer Bohrung, die dann, wenn der Kolben
die theoretische Aufschlagebene TAE in Schlaghubrichtung um ein
bestimmtes Maß überfährt, vom
Bund 13b freigelegt wird, so dass eine Verbindung der Signalleitung
mit dem Rücklauf
geschaffen wird. Durch die insofern erzielte Druckreduzierung wird
das Druckabschaltventil 19 deaktiviert, bis der Kolben
beim Rückhub
mit seinem Kolbenbund 13b die Bohrung HU überfährt, so
dass das über
die Leitung 3 und Leitung 20 durch die Drossel 22 fließende Öl aus dem
Vorlauf allmählich
wieder den Betriebsdruckpegel schafft; die Deaktivierung des Druckabschaltventils
ist somit aufgehoben.
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Bei
der Ausführungsform
nach 5 ist zusätzlich
zu der Ausführungsform
nach 4 ein Entlastungsventil 25 vorgesehen,
das in einer Verbindungsleitung 26 zwischen der Signalleitung 23 und der
Rücklaufleitung 4 angeordnet
ist. In dieser Verbindungsleitung ist zusätzlich eine Drossel 27 angeordnet,
wobei die Steuerleitung 28 des Entlastungsventils 25 diese
Drossel überbrückt. Die
Druckreduzierung in der Signalleitung 23 erfolgt, wenn
der Kolben im Schlaghub die Freigabeposition überfährt, womit die Verbindung der
mit der Signalleitung 23 verbundenen Bohrung zum Rücklauf 4 freigegeben und Öl aus der
Signalleitung 23 abgeführt
wird. Bei einem nachfolgenden Rückhub
wird selbst bei der vom Kolben verschlossenen Bohrung der reduzierte Druck
in der Signalleitung 23 über das in Durchgangsstellung
geschaltete Entlastungsventil 25 aufrechterhalten. Die
Drosselquerschnitte, der Querschnitt der Verbindung zwischen der
Signalleitung und dem Vorlauf und der Schaltdruck des Entlastungsventils 25 sind
so gewählt,
dass der Druck in der Signalleitung erst dann ein Niveau erreicht,
bei dem das Entlastungsventil in die Sperrschaltung geschaltet wird,
wenn der Kolben beim Rückhub
eine Verbindung mit dem Vorlauf hergestellt hat. Alternativ kann
ausgehend von der Ausführungsform
nach 4 zusätzlich
ein Druckhalteventil 30 in der Leitung 20 vorgesehen
sein, das alternativ in Abhängigkeit
von der Schaltstellung eine Drosselverbindung der Signalleitung
mit dem Vorlauf (Leitungsteil 20a) oder dem Rücklauf (Leitungsteil 20b)
herstellt (siehe 6). Angesteuert wird das Ventil 30 von
dem Druck in der Leitung 23 über den Leitungsteil 31. Überfährt der
Kolben 13 in Schlaghubrichtung die theoretische Aufschlagebene
TAE um ein bestimmtes Maß,
so wird die Hubumschaltungs-Bohrung
HU vom Kolbenbund 13b freigegeben und mit dem Rücklauf 4 verbunden.
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Der
Druck in den Signalleitungen 23 und der Steuerleitung 31 fällt hierdurch
ab, wodurch das Druckhalteventil 30 aufgrund einer Rückstellkraft
in die Entlastungsstellung schaltet, bei der die Signalleitung gedrosselt
mit dem Rücklauf
verbunden wird. Beim nachfolgenden Rückhub des Kolbens 13 wird selbst
bei einer Stellung, bei der die Bohrung HU verschlossen ist, der
reduzierte Druck in der Signalleitung aufrechterhalten. Der Drosselquerschnitt,
der Querschnitt der Verbindung zwischen Signalleitung und Vorlauf
sowie der Schaltdruck des Entlastungsventils 30 sind so
gewählt,
dass dann, wenn der Kolben 13 beim Rückhub eine Verbindung der Signalleitung
mit dem Vorlauf hergestellt hat, der Druck in der Signalleitung
ein Niveau erreicht, bei dem das Entlastungsventil zurück in die
Druckstellung schaltet, d. h. das Druckhalteventil 30 stellt
eine weitere gedrosselte Verbindung zwischen der Signalleitung und
dem Vorlauf 3 her. Bei dem nachfolgenden Schlaghub wird
selbst bei vom Kolben verschlossener Signalbohrung der Vorlaufdruck
in der Signalleitung aufrechterhalten. Der Drosselquerschnitt, der
Querschnitt der Verbindung zwischen Signalleitung und Rücklauf und
der Schaltdruck des Entlastungsventils 30 sind so gewählt, dass
wenn der Kolben bei einem Leerschlag eine Verbindung der Signalleitung
mit dem Rücklauf 4 hergestellt
hat, der Druck in der Signalleitung ein Niveau erreicht, so dass
das Entlastungsventil zurück
in die Entlastungsstellung schaltet.
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Bei
der Ausführungsform
nach 7 besitzt der Hammer zusätzlich eine Hubumschaltung,
mit der der Kolben je nach Betriebszustand unterschiedliche Hübe fahren
kann. Ebenso wie in den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird hier
die Leitung 23 mit der Hubumschaltungs-Bohrung HU als Signalleitung
verwendet. Die Hubumschaltungs-Bohrung ist zwischen der Bohrung
LH und KH angeordnet, wobei die HU-Bohrung durch den Kolbenbund 13b beim
Schlaghub nur dann freigegeben und mit einer Rücklaufleitung 4 verbunden
wird, wenn die theoretische Aufschlagebene um ein bestimmtes Maß durch den
Kolben 13 überfahren
wird. Dieses Maß (d.
h. die Anordnung der Bohrung HU zum Kolbenbund 13b) ist
so gewählt,
dass der Kolbenbund 13b noch nicht bzw. gerade in den hydraulischen
Puffer eindringt. Beim Rückhub
gibt der Kolbenbund 13b die Hubumschaltungs-Bohrung frei
und verbindet sie mit dem Vorlauf über die untere Versorgungsnut 32,
sobald sich der Kolben beim Rückhub
um ein bestimmtes Maß oberhalb
der theoretischen Aufschlagebene TAE befindet. Die Leitung mit der
Hubumschaltungs-Bohrung HU sowie der Kolbenbund 13b sind so
ausgelegt, dass die Hubumschaltungs-Bohrung über den Kolben erst mit dem
Vorlauf 3 verbunden wird, wenn eine Position oberhalb der
Kurzhubbohrung KH erreicht wird. Das Hubumschaltungs-Ventil 33 wird über den
Druck in der Hubumschaltungs-Leitung HU gegen eine Gegenkraft geschaltet
und verbindet die Hubumschaltungs-Bohrung HU über eine Drossel 22 in
der Langhubposition – wie
in 7 dargestellt – mit dem Vorlauf 3 und
in der Kurzhubposition mit der Leitung, in der das Signal zum Umsteuern des
Steuerschiebers 15 ansteht. Durch die gedrosselte Verbindung
zum Vorlauf 3 wird erreicht, dass der Druck in der Hubumschaltungs-Bohrung,
der zum Schalten des Ventils in der Langhubposition geführt hat,
auch aufrechterhalten wird, wenn die Hubumschaltungs-Bohrung vom
Kolben verdeckt ist. In der Kurzhubposition wird durch die gedrosselte
Verbindung der Hubumschaltungs-Bohrung HU mit der Steuerleitung
LH erreicht, dass das niedrige Druckniveau in der Hubumschaltungsbohrung
HU, das zum Schalten des Ventils 33 in die Kurzhubposition geführt hat,
aufrechterhalten wird, auch wenn die Hubumschaltungs-Bohrung vom Kolben
verdeckt ist. Weiterhin wird durch die Haltebohrung erreicht, dass das
Hubumschaltungs-Ventil 33 zurück in die Langhubposition schaltet,
wenn in der Steuerleitung ein Drucksignal zum Umschalten des Steuerschiebers 15 im
Schlaghub ansteht.
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In
der Ausführungsform
nach 8 sind im Unterschied zu der vorbeschriebenen
Ausführungsform
die Langhub- bzw. Kurzhub-Bohrungen nicht direkt mit dem Steuerschieber
verbunden, sondern wirken auf ein zusätzliches Halteventil 34,
das abhängig vom
Druck in der LH-Bohrung die Steuerleitung zum Steuerschieber entweder
mit dem Vorlauf 3 oder dem Rücklauf 4 verbindet.
Das Druckabschaltventil 19 ist in der LH-Leitung 29 angeordnet.
Alternativ kann das Druckabschaltventil 19 auch zwischen
dem Knotenpunkt 35 und dem Halteventil 34 angeordnet
sein, so dass bei geschaltetem Druckabschaltventil weder ein Kurzhub-
noch ein Langhub-Signal auf das Halteventil 34 wirken können.
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Bei
der in 9 dargestellten Ausführungsform ist das Druckabschaltventil 19 in
der Steuerleitung 18 zwischen dem Halteventil 34 und
dem Steuerschieber 15 angeord net. Weiterhin ist die Haltebohrung
in der Kurzhubposition nicht mehr an den Ausgang des Hubumschaltungs-Ventils 36,
sondern über einen
weiteren Ventilanschluss 37 an die Steuerleitung, d. h.
die Leitung zwischen dem Halteventil 34 und dem Steuerschieber 15 angeschlossen.
In der Kurzhubposition wird die Hubumschaltungs-Bohrung HU gedrosselt
mit der Steuerleitung verbunden, die mit der Steuerfläche des
Steuerschiebers 15 verbunden ist. Durch die gedrosselte
Verbindung zur Steuerleitung wird erreicht, dass das niedrige Druckniveau
in der Hubumschaltungs-Bohrung, das zum Schalten des Ventils in
die Kurzhubposition geführt hat,
auch aufrechterhalten wird, wenn die Hubumschaltungs-Bohrung vom
Kolbenbund 13b verdeckt ist. Weiterhin wird durch die Maßnahme erreicht, dass
das Hubumschaltungs-Ventil 36 zurück in die Langhubposition schaltet,
wenn der Steuerschieber 15 ein Drucksignal zum Umschalten
in den Schlaghub bekommt.
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Die
in 10 bis 15 dargestellten
Ausführungsformen
haben gemeinsam, dass bei Drucküberschreitung
der Hammer über
ein Ventil 19 stillgesetzt wird und weiterhin ein zweites
Druckbegrenzungsventil 39 den Druck in der Hammervorlaufleitung 3 begrenzt.
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So
entspricht die Ausführungsform
nach 10 der Ausführungsform
nach 2 mit der Maßgabe,
dass das Druckbegrenzungsventil 39 zwischen der Vorlaufleitung 3 und
der Rücklaufleitung 4 angeordnet
ist. Wird der Hammer durch das Druckabschaltventil 19 abgeschaltet,
so steigt der Vorlaufdruck normaler Weise an, da der Hammer kein Öl abnimmt.
Um sicherzustellen, dass der Vorlaufdruck ein bestimmtes Niveau
nicht überschreitet, begrenzt
das Druckbegrenzungsventil 39 den Vorlaufdruck. Eingangsseitig
ist das Druckbegrenzungsventil an die Druckleitung 3 angeschlossen. Übersteigt
der im Vorlauf anstehende Druck den am Druckbegrenzungsventil eingestellten
Druck, so wird Öl
vom Vorlauf zum Rücklauf
geleitet. Der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils 39 sollte über dem
Schaltdruck des Druckabschaltventils 19 liegen. Das Druckbegrenzungsventil
kann selbstverständlich in
entsprechender Weise auch in den übrigen Ausführungsformen nach 1 bis 9 in einer
entsprechenden Anordnung verwendet werden.
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Bei
der in 11 dargestellten Ausführungsform
wird das Druckbegrenzungsventil nicht unmittelbar von dem Druck
in dem Vorlauf 3 angesteuert, sondern von dem Druck in
der Signalleitung 23 des Druckabschaltventils 19.
Durch entsprechende Druckeinstellung der Ventile, nämlich einem
am Druckbegrenzungsventil höher
eingestellten Schaltdruck als beim Druckabschaltventil, wird erreicht, dass
vor dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 39 der Hammer
abgeschaltet wird. Überfährt der
Kolben in Schlaghubrichtung die theoretische Aufschlagebene TAE
um ein bestimmtes Maß,
so werden durch die Entlastung der Signalleitung das Druckabschaltventil 19 sowie
das Druckbegrenzungsventil deaktiviert.
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Bei
der Ausführungsform
nach 12 wird das Druckbegrenzungsventil nur dann vom
Druck im Vorlauf 3 angesteuert, wenn das Druckabschaltventil geschaltet
hat. Mit dieser Maßnahme
wird erreicht, dass vor dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 39 der
Hammer abgeschaltet wird.
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Die
Ausführungsform
nach 13 entspricht der Ausführungsform nach 11 mit
der Maßgabe, dass
bei dem Ventil 40 die Druckbegrenzungsfunktion in dem Druckabschaltventil
integriert worden ist. Mit steigendem Druck in der Signalleitung
wird zunächst
die Druckleitung 3 gesperrt und optional zum Rücklauf entlastet,
wenn mit steigendem Druck zusätzlich
eine Verbindung zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf geöffnet wird. Das in das Ventil 40 integrierte
Druckbegrenzungsventil ist erst wirksam, wenn das Druckabschaltventil
des Ventils 40 den Hammer abgeschaltet hat.
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Bei
der Ausführungsform
nach 14 dient ein Absperrventil 41 in Form
eines leckölfreien
Sitzventils dazu, den Hammer von der Druckleitung 3 abzutrennen,
wenn der Druck einen vorgebbaren Wert in der Signalleitung 23 überschreitet.
Die Signalleitung 23 ist über eine Drossel 42 mit
der druckführenden
Leitung, nämlich
dem Vorlauf 3 verbunden und wird zum Rücklauf 4 entlastet,
wenn der Schlagkolben 13 in Schlagrichtung die theoretische
Aufschlagebene TAE um ein bestimmtes Maß überfährt. Im geschalteten Zustand
ist das Ventil 41 mit einer Haltefunktion ausgestattet,
welche die Steuerfläche
des Ventils von der Signalleitung trennt und mit dem Druck im Vorlauf 3 verbindet.
Durch diese Maßnahme
wird verhindert, dass bei abgesperrtem Vorlauf und abfallendem Druck
hinter dem Ventil das Ventil wieder zurückschaltet.
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Bei
der Ausführungsform
nach 15 ist ein Ventil 43 vorgesehen, das
als leckölbehaftetes Schieberventil
in geschaltetem Zustand die Leitung hinter dem Ventil zusätzlich zum
Rücklauf 4 entlastet. Die
Absperrventile nach 14 und 15 können auch
in einer der Schaltungsanordnung nach 2 und 3 entsprechenden
Weise angesteuert werden, wobei der Kolben 13 im Leerschlag
die Verbindung der Signalleitung zum Vorlauf 3 trennt und
die Signalleitung über
eine Drossel nicht mit dem Vorlauf, sondern dem Rücklauf 4 verbunden
ist.
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Die
Absperrventile nach 14 und 15 können auch
zur Aufrechterhaltung des in der Signalleitung anstehenden Druckes
bei vom Kolben verschlossener Hubumschaltungs-Bohrung HU mit Hilfsventilen
entsprechend den Ausführungsformen nach 5 und 6 angesteuert
werden, ferner kann die Signalleitung an die Hubumschaltungs-Bohrung
HU angeschlossen werden, wie dies in 7 bis 9 dargestellt
ist.
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Bei
der Ausführungsform
nach 16 sperrt das Kontrollventil 44 die Steuerleitung
und entlastet sie zum Rücklauf 4,
so dass die Steuerung auf Rückhub
schaltet. Das Kontrollventil 44 besitzt drei Steuerflächen, wobei
zwei Steuerflächen
S1' und
S2' sowie die
Rückstellung
(Feder 45) einer dritten Steuerfläche S3' entgegengerichtet
sind. Die Summe der Flächen
der beiden gleichgerichteten Steuerflächen S1' und S2' entspricht
der Fläche
der dritten Steuerfläche S3'.
Die beiden größeren, entgegen
gerichteten Steuerflächen
S2' und
S3' sind über eine
Drossel 46 miteinander verbunden, wobei die größere Steuerfläche S3' mit
der Signalleitung verbunden ist. Die kleinere Steuerfläche S1' ist
druckentlastet, z. B. durch eine Verbindung mit dem Rücklauf.
Im Vergleich zum Kontrollventil nach 3 besitzt
das Kontrollventil 44 einen weiteren Anschluss 48,
mit dem die mittlere Steuerfläche
S2' in
Abschaltposition mit dem Rücklauf verbunden
werden kann. In der Betriebsstellung bewirken die Steuerflächen eine
der Rückstellung
durch Feder 45 entgegen gerichtete Kraft, wobei nur eine Fläche wirksam
ist, die der Steuerfläche
S1' entspricht.
Wird das Kontrollventil in Abschaltstellung geschaltet, so wird
die mittlere Fläche
S2' über den Anschluss 48 zum
Rücklauf 4 verbunden. Öl, das aus der
Signalleitung und über
die Drossel 46 zur Steuerfläche S2' fließt, wird über den
Anschluss 48 zum Tank 21 abgeführt. Dadurch sind die beiden
gleichgerichteten Flächen
S1' und
S2' druckentlastet
und die der Rückstellung
entgegen gerichtete Kraft wird durch die große Steuerfläche S3' erzeugt. Selbst wenn
der Druck in der Signalleitung unter den über die Rückstellung bedingten Abschaltdruck
sinkt, bleibt das Ventil in Abschaltstellung, bis ein bestimmter
Rückschaltdruck
unterschritten wird. Der Steuerschieber bleibt somit bis zum Unterschreiten
eines Rückschaltdruckes
auf Rückhub
geschaltet und der Schlagkolben fährt entgegen der Schlaghubrichtung gegen
seinen mechanischen Anschlag. Weiterhin ist im Arbeitszylinder 12 eine
mit dem Rücklauf 4 verbundene,
auf den Arbeitszylinderinnenraum treffende Bohrung T so angeordnet,
dass der Schlagkolben diese Bohrung T freigibt, wenn der Schlagkolben
seinen durch die LH-Bohrung
bestimmten oberen Umkehrpunkt um ein gewisses Maß überfährt. Dadurch kann Öl aus der
unteren Versorgungsnut 32, die über die Bohrung 3a mit
der Druckleitung 3 verbunden ist, über die Blende 47 zum
Rücklauf 4 abfließen. Die Blende 47 ist
so bemessen, dass bei abgeschaltetem Schlagwerk der sich in der
Druckleitung 3 ergebende Druck den zulässigen Betriebsdruck nicht überschreitet,
der Druck aber ausreicht, um das Abschaltventil in Abschaltstellung
zu halten.