EP0183093A1 - Hydraulische Schlagvorrichtung - Google Patents

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EP0183093A1
EP0183093A1 EP85114037A EP85114037A EP0183093A1 EP 0183093 A1 EP0183093 A1 EP 0183093A1 EP 85114037 A EP85114037 A EP 85114037A EP 85114037 A EP85114037 A EP 85114037A EP 0183093 A1 EP0183093 A1 EP 0183093A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
line
valve
connection
return line
Prior art date
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Granted
Application number
EP85114037A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0183093B1 (de
Inventor
Friedrich-Karl Dr.-Ing. Arndt
Karlheinz Fritz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Fried Krupp AG filed Critical Fried Krupp AG
Priority to AT85114037T priority Critical patent/ATE40067T1/de
Publication of EP0183093A1 publication Critical patent/EP0183093A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0183093B1 publication Critical patent/EP0183093B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
    • B25D9/145—Control devices for the reciprocating piston for hydraulically actuated hammers having an accumulator

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • Such devices are e.g. known from DE-AS 24 28 236.
  • the percussion piston triggers a control pulse shortly before reaching its two end positions, which initiates the reversal of the control valve, which in turn causes the forces acting on the percussion piston to be reversed.
  • the control pulses dependent on the piston stroke of the percussion piston are selected such that the percussion piston comes to rest at the intended upper reversal point, taking into account the switching time of the control valve, and then begins its working stroke and, on the other hand, experiences the forces causing the return stroke after the piston hits the chisel.
  • the invention has for its object to design a striking device in such a way that in the event that the impact energy is reflected back from the chisel tip to the striking piston, the number of strokes is not reduced and the smoothness is not impaired.
  • the device according to the invention thus enables the reflection energy to be recovered.
  • the striking device 1 has a working cylinder 2 in which a striking piston 3 is movably guided. At its lower end, the striking device 1 is provided with a chisel 4, which is slidable in a known manner by a certain amount. The end of the working cylinder 2 facing the chisel 4 is connected via a flow or pressure line 5 to a pressure source with the working pressure Po . An annular groove 6 is provided for the mouth of the supply or pressure line 5 in the working cylinder 2. The impact device 1 is also equipped with a pressure accumulator 8 which is connected to the pressure line 5.
  • the impact device 1 also contains a control valve 10 with a control cylinder 11 and a sleeve-like control slide 12 movable therein.
  • the control cylinder 11 has three cylindrical parts 11a, 11b, 11c, the middle part 11b having the largest diameter and the lower part 11c the smallest diameter and the upper part 11a has a diameter which lies between the other two diameters.
  • the front end of the lower cylindrical part 11c of the control cylinder 11 is connected to the pressure line 5 via a branch line 13.
  • the upper end of the control cylinder 11 is connected via a groove 15 and a line 16 to the return line 17 (hereinafter also referred to as “return line” for short), which leads to the connection on the low-pressure side (symbol: PT ).
  • the lower part 11c of the control cylinder 11 is also connected via a lateral line 18 to the upper part of the working cylinder 2, a groove 19 being provided in the control cylinder 11 for the opening of the line 18 and a groove 20 in the working cylinder 2. In the vicinity of the groove 19, the control cylinder 11 is connected directly to the return line 17 via a groove 22.
  • a further groove 23 is provided between the grooves 6 and 20 in the working cylinder 2 and is connected to the return line 17 via two lines 24, 25.
  • the working cylinder 2 has a control groove 26 through which the working cylinder 2 is connected to the control cylinder 11 via a control channel or a control line 27.
  • the control line 27 is formed by the two lines or line sections 27a and 27b. In the control cylinder, the control line 27 opens into a groove 29 which is located between the grooves 15 and 22.
  • the four grooves 15, 29, 22 and 19 of the control cylinder 11 define its three cylindrical parts as follows: the upper cylindrical part 11a lies above the groove 15, the central cylindrical part 11b is delimited by the two grooves 15 and 29, and the lower cylindrical part 11c extends from the lower edge of the groove 29 to below the groove 19.
  • the groove 22 lies within the lower cylindrical part 11c.
  • the two line sections 27a and 27b are connected to one another by a holding valve 30 provided with three connections, the third connection being connected to the return line 17 via a line section 31 and the line 25.
  • the percussion piston 3 each has a tapered front or lower and rear or upper section 32 or 33, the diameter of the front section 32 being larger than that of the rear section 33.
  • the tapered sections 32 and 33 each create one small or large annular surface 34 or 35 formed on the percussion piston 3.
  • a recess or circumferential groove 36 is arranged between the two ring surfaces 34, 35, through which two piston collars 37 and 38 are formed.
  • the small annular surface 34 is constantly acted upon by the oil or hydraulic medium through the pressure line 5 when it is ready for operation.
  • the piston collar 37 forms one with its end adjoining the circumferential groove 36 upper control edge 39 and with the end given by the small annular surface 34 a lower control edge 40.
  • the control slide 12 has at its lower end facing the branch line 13 a first tapered cylindrical section 41 with an end face 42 and at its opposite end a further cylindrical section 43 with an end face 44.
  • the diameter of the first section 41 is smaller than that of the second section 43, so that the first end face 42 is also smaller than the second end face 44.
  • Both end faces 42 and 44 are constantly pressurized in the event of readiness for operation, so that there is always one over these faces downward force F acts on the control spool 12, which results from the area difference (A44 - A42) multiplied by the working pressure p D.
  • the space between the groove 15 of the control cylinder 11 and the second cylindrical section 43 of the control slide 12 is constantly connected to the return line 17.
  • the first section 41 of the control slide 12 is guided in the lower and the second section 43 in the upper cylindrical part 11c and 11a of the control cylinder 11.
  • the piston collar 45 slides in the central cylindrical part 11b of the control cylinder 11.
  • the first cylindrical section 41 has a circumferential groove 49 and - between this and the control surface 47 - a small radial auxiliary bore 51.
  • the length of the order catch groove 49 is greater than the distance between the two grooves 19 and 22 in the control cylinder 11.
  • the holding valve 30 is shown in FIG. 2 on an enlarged scale. It consists of a hollow cylindrical part or a bore 53 and a valve body 54 designed as a ball.
  • the cylindrical part 53 has a valve seat 55 on its end face connected to the return line 17 via the line section 31 and a valve seat 55 on its other end face connected to the line section 27a a valve seat 56.
  • the line section 27b of the control line 27 opens radially into the hollow cylindrical part 53. Its central axis goes - when the ball 54 abuts the valve seat 55 - through the half of the ball 54 facing this valve seat.
  • the diameter of the ball 54 is smaller than the diameter of the cylindrical part 53, so that the pressure or hydraulic medium through the the ball 54 and the cylindrical part 53 formed gap 58 can flow.
  • FIG. 1 shows the striking device during the working stroke of the striking piston 3 indicated by an arrow.
  • the space of the cylinder 2 above the large annular surface 35 is connected to the pressure line 5 via the line 18 and the branch line 13.
  • the percussion piston 3 is thus accelerated in the direction of the chisel 4, which is multiplied by the area difference ( A 35 - A34) of the ring surfaces 35 and 34 gives the working pressure p 0 .
  • the control slide 12 is in the upper position facing away from the high-pressure line 5 or the branch line 13.
  • the upper control edge 39 reaches the control groove 26.
  • the circumferential groove 36 connects the line section 27a - and thus the entire control line 27 - via the line 24 to the return line 17, which creates the space under the control surface 47 becomes depressurized. It is therefore only the force acting on the control spool 12 over the partial surface or surface difference (A 44 - A 42 ) and pushes it into its lower end position in the valve or control time t st specified by the design.
  • the pressure difference occurring at the gap 58 drives the ball 54 to the right on the valve seat 56.
  • the hydraulic medium flowing through the line section 27b can briefly flow both via the line section 31 and via the line section 27a and the line 24 flow to line 25 and thus to return line 17. If the ball 54 abuts the valve seat 56 and the line section 27a and the line 24 are thus blocked for the hydraulic medium flowing out of the line section 27b, the hydraulic medium displaced by the control surface 47 and fed in via the auxiliary bore 51 can continue to prevent a small pressure drop in the line section Drain off to line 25 and thus to return line 17.
  • the auxiliary bore 51 is covered on the one hand by the part of the control cylinder 11 located between the grooves 29 and 22 and on the other hand by the circumferential groove 49 the annular surface 35 of the piston 3 via the grooves 22 and 19 and the Line 18 connected to the return line 17 (see FIG. 3).
  • the upper, large annular surface 35 is thus relieved and the percussion piston 3 is accelerated upward by the force acting on the lower small annular surface 34 for the return stroke.
  • the lower control edge 40 given by the small annular surface 34 reaches the control groove 26 and thus (again) establishes a connection between the pressure line 5 and the line section 27a of the control line 27: the ball 54 is pressed against the left valve seat 55 ( see Fig. 4), and the entire control line 27 and the space under the control surface 47 is pressurized so that the control slide 12 is moved back to its upper position, in which it leads the line 18 to the cylinder 2 again via the connecting line 13 connects to the pressure line 5 and a new working stroke is initiated.
  • the piston 3 is suddenly accelerated by the reflection pulse in the direction of the return stroke in such a way that the time between the release or the opening of the control groove 26 during the downward stroke of the piston 3 and the reclosing of the control groove 26 by the upper control edge 39 is too short to bring the control slide 12 into its lower position.
  • control slide 12 Any small movement of the control slide 12 which may have been initiated is reversed - with the control groove 26 closed - by feeding pressure medium through the auxiliary bore 51 into the space under the control surface 47.
  • valve time t st which also corresponds to the time that passes in order to separate the annular surface 35 from the pressure line 5 and to connect it to the return line 17, is chosen in such a way that the reflection energy can be fully used by displacing the pressure oil in front of the annular surface 35 through the lines 18 and 13 in the pressure accumulator 8.
  • the pressure oil flowing into the pressure accumulator 8 is available for the next stroke and has the effect of increasing the delivery quantity Q 0 . Since the number of strokes Z of the impact piston 3 is proportional to the delivery quantity Q 0 , the utilization of or recovery of the reflection energy also increases the number of strokes Z and thus the overall performance of the impact device 1.
  • control slide 12 can also be acted upon by a compression spring in the direction of its lower position, as is described, for example, in EP-A1-0 070 246.

Landscapes

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Abstract

Die Schlagvorrichtung (1) weist in der Steuerleitung (27), über welche die Steuerfläche (47) des Steuerschiebers (12) für den Rückhub des Schlagkolbens (3) entlastet wird, ein Halte- bzw. Entlastungsventil (30) mit drei Anschlüssen (27a, 27b, 31) auf. Je ein Anschluss ist mit dem Steuerventil (10), dem Arbeitszylinder (2) und der Rücklaufleitung (17) verbunden. Die mit dem Arbeitszylinder (2) und der Rücklaufleitung (17) verbundenen Anschlüsse (27a bzw. 31) sind axial ausgerichtet und bilden die Ausgänge eines Hohlzylinders (53), in dem sich ein vorzugsweise als Kugel ausgebildeter beweglicher Ventilkörper (54) befindet, dessen Querschnitt kleiner ist als der des Hohlzylinders (53). Der mit dem Steuerventil (10) verbundene Anschluss (27b) des Halte- bzw. Entlastungsventils (30) mündet radial in den Hohlzylinder (53). Die Mittelachse des Anschlusses (27b) geht. wenn die Kugel (54) an dem der Rücklaufleitung (31, 17) zugeordneten Ventilsitz (55) anliegt, durch die diesem Ventilsitz (55) zugewandte Hälfte der Kugel (54), sodass diese schon bei geringem Fluss von Hydraulikmedium aus dem Steuerventil (10) den direkten Auslass (31) zur Rücklaufleitung (17) freigibt. Die Entlastung der Steuerfläche (47) wird damit sichergestellt und damit die volle Umschaltung des Steuerventils auf die Rückhubstellung für den Schlagkolben (3), nämlich auch dann, wenn dieser durch retlektierte Energie vom Meissel (4) schneller zurückbewegt wird. Die Umschaltung des Steuerventils (10) ist nicht abhängig von der Offnungszeit der Entlastungsverbindung (27a, 36, 24).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen sind z.B. aus der DE-AS 24 28 236 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen löst der Schlagkolben kurz vor Erreichen seiner beiden Endlagen einen Steuerimpuls aus, der die Umsteuerung des Steuerventils einleitet, das seinerseits die Umkehr der am Schlagkolben angreifenden Kräfte bewirkt. Die vom Kolbenweg des Schlagkolbens abhängigen Steuerimpulse sind dabei derart gewählt, daß der Schlagkolben unter Berücksichtigung der Umschaltzeit des Steuerventils einerseits am vorgesehenen oberen Umkehrpunkt zur Ruhe kommt und anschließend seinen Arbeitshub beginnt und andererseits nach dem Kolbenaufschlag auf den Meißel die den Rückhub bewirkenden Kräfte erfährt.
  • Wenn bei der bekannten Schlagvorrichtung Schlagenergie von der Meißelspitze reflektiert wird, so wird der Schlagkolben in Richtung des Rückhubes beschleunigt, wobei die vom Schlagkolben freigegebene Steuerleitung wieder verschlossen und damit der Umsteuerimpuls für das Steuerventil unterbrochen wird. Das Steuerventil verharrt nunmehr weiter in der Stellung, bei der der Schlagkolben in Richtung auf den Meißel beaufschlagt wird. Der zurück reflektierte Schlagkolben wird dadurch abgebremst und erneut auf den Meißel beschleunigt. Es erfolgt ein sogenannter Doppelschlag. Derartige Doppelschläge sind äußerst unerwünscht und nachteilig, da einerseits die Laufruhe der Schlagvorrichtung empfindlich gestört ist und andererseits die Schlagzahl der Schläge, bei denen der Schlagkolben von seinem oberen oder rückwärtigen Umkehrpunkt beschleunigt wird, verringert wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlagvorrichtung derart zu gestalten, daß im Falle, daß die Schlagenergie von der Meißelspitze auf den Schlagkolben zurückreflektiert wird, die Schlagzahl nicht verringert und die Laufruhe nicht beeinträchtigt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Durch die Anordnung eines Halteventils in die Steuerleitung und die Verbindung des Halteventils über einen dritten Anschluß unmittelbar mit der Rückleitung kann das in der Steuerleitung befindliche Druckmedium auch dann abfließen, wenn die Steuerleitung durch einen Steuerimpuls kurzfristig entlastet und der Steuerimpuls kurz darauf wieder unterbrochen wird. Das Steuerventil schaltet somit in jedem Fall - also auch im Falle vom Meißel reflektierter Schlagenergie - zuverlässig um und bewirkt in dieser Stellung die Beschleunigung des Arbeitskolbens in Richtung des Rückhubes bis zum oberen Umkehrpunkt. Durcn die reflektierte Energie erfolgt der Rückhub sogar in kürzerer Zeit, so daß eine Erhöhung der Schlagzahl erreicht wird. Bis zum Umsteuern des Steuerventils gelangt das über der großen Ringfläche des Schlagkolbens befindliche Druckmedium in einen Druckspeicher. Die dabei vom Druckspeicher aufgenommene Reflexionsenergie steht dem nächsten Arbeitshub wieder zur Verfügung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit eine Rückgewinnung der Reflexionsenergie.
  • In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine hydraulische Schlagvorrichtung während des Arbeitshubes in einem schematisierten Längsschnitt,
    • Fig. 2 das Halteventil während des Arbeitshubes in einer vergrößerten Darstellung,
    • Fig. 3 die Schlagvorrichtung in einem auszugsweisen Längsschnitt zu einem Zeitpunkt , in dem sich der Steuerschieber in der unteren Endlage befindet und der Schlagkolben am Ende des Rückhubes seine obere Endlage erreicht,und
    • Fig. 4 das Halteventil während des Wechsels vom rechten zum linken Ventilsitz nach dem Verbinden der Steuerleitung mit der Druckleitung.
  • Die Schlagvorrichtung 1 weist einen Arbeitszylinder 2 auf, in dem ein Schlagkolben 3 beweglich geführt ist. An ihrem unteren Ende ist die Schlagvorrichtung 1 mit einem Meißel 4 versehen, der in bekannter Weise um einen bestimmten Betrag gleitbar gehalten ist. Das dem Meißel 4 zugewandte Ende des Arbeitszylinders 2 ist über eine Vorlauf- oder Druckleitung 5 mit einer Druckquelle mit dem Arbeitsdruck Po verbunden. Zur Mündung der Zu- oder Druckleitung 5 im Arbeitszylinder 2 ist eine Ringnut 6 vorgesehen. Die Schlagvorrichtung 1 ist ferner mit einem Druckspeicher 8 ausgerüstet, der mit der Druckleitung 5 verbunden ist.
  • Die Schlagvorrichtung 1 enthält ferner ein Steuerventil 10 mit einem Steuerzylinder 11 und einem darin bewegbaren hülsenartigen Steuerschieber 12. Der Steuerzylinder 11 weist drei zylindrische Teile 11a, 11b, 11c auf, wobei der mittlere Teil 11b den größten Durchmesser, der untere Teil 11c den kleinsten Durchmesser und der obere Teil 11a einen Durchmesser aufweist, der zwischen den beiden anderen Durchmessern liegt. Das stirnseitige Ende des unteren zylindrischen Teils 11c des Steuerzylinders 11 ist über eine Zweigleitung 13 mit der Druckleitung 5 verbunden. Das obere Ende des Steuerzylinders 11 ist über eine Nut 15 und eine Leitung 16 mit der Rücklaufleitung 17 (im folgenden auch nur kurz "Rückleitung" genannt) verbunden, die zum niederdruckseitigen Anschluß (Symbol: PT) führt.
  • Der untere Teil 11c des Steuerzylinders 11 ist außerdem über eine seitliche Leitung 18 mit dem oberen Teil des Arbeitszylinders 2 verbunden, wobei zur Mündung der Leitung 18 im Steuerzylinder 11 eine Nut 19 und im Arbeitszylinder 2 eine Nut 20 vorgesehen ist. In der Nähe der Nut 19 ist der Steuerzylinder 11 über eine Nut 22 unmittelbar mit der Rücklaufleitung 17 verbunden.
  • Zwischen den Nuten 6 und 20 im Arbeitszylinder 2 ist eine weitere Nut 23 vorgesehen, die über zwei Leitungen 24, 25 mit der Rücklaufleitung 17 verbunden ist.
  • Zwischen den Nuten 6 und 23 weist der Arbeitszylinder 2 eine Steuernut 26 auf, durch die der Arbeitszylinder 2 über einen Steuerkanal bzw. eine Steuerleitung 27 mit dem Steuerzylinder 11 verbunden ist.
  • Die Steuerleitung 27 wird durch die beiden Leitungen bzw. Leitungsabschnitte 27a und 27b gebildet. Im Steuerzylinder mündet die Steuerleitung 27 in eine Nut 29, die zwischen den Nuten 15 und 22 gelegen ist. Durch die vier Nuten 15, 29, 22 und 19 des Steuerzylinders 11 werden dessen drei zylindrische Teile wie folgt definiert: Der obere zylindrische Teil 11a liegt oberhalb der Nut 15, der mittlere zylindrische Teil 11b wird durch die beiden Nuten 15 und 29 begrenzt, und der untere zylindrische Teil 11c reicht vom unteren Rand der Nut 29 bis unter die Nut 19. Die Nut 22 liegt innerhalb des unteren zylindrischen Teils 11c.
  • Die beiden Leitungsabschnitte 27a und 27b sind durch ein mit drei Anschlüssen versehenes Halteventil 30 miteinander verbunden, wobei der dritte Anschluß über einen Leitungsabschnitt 31 und die Leitung 25 mit der Rücklaufleitung 17 verbunden ist.
  • Der Schlagkolben 3 weist jeweils einen verjüngten vorderen bzw. unteren und hinteren bzw. oberen Abschnitt 32 bzw. 33 auf, wobei der Durchmesser des vorderen Abschnitts 32 größer ist als der des hinteren Abschnitts 33. Durch die verjüngten Abschnitte 32 bzw. 33 wird je eine kleine bzw. große Ringfläche 34 bzw. 35 am Schlagkolben 3 gebildet. Zwischen den beiden Ringflächen 34, 35 ist eine Ausnehmung oder Umfangsnut 36 angeordnet, durch die zwei Kolbenbunde 37 bzw. 38 gebildet werden. Die kleine Ringfläche 34 ist bei Betriebsbereitschaft durch die Druckleitung 5 ständig von dem öl bzw. Hydraulikmedium beaufschlagt. Der Kolbenbund 37 bildet mit seinem an die Umfangsnut 36 angrenzenden Ende eine obere Steuerkante 39 und mit dem durch die kleine Ringfläche 34 gegebenen Ende eine untere Steuerkante 40.
  • Der Steuerschieber 12 weist an seinem der Zweigleitung 13 zugewandten unteren Ende einen ersten verjüngten zylindrischen Abschnitt 41 mit einer Stirnfläche 42 und an seinem gegenüberliegenden Ende einen weiteren zylindrischen Abschnitt 43 mit einer Stirnfläche 44 auf. Der Durchmesser des ersten Abschnitts 41 ist kleiner als der des zweiten Abschnitts 43, so daß auch die erste Stirnfläche 42 kleiner ist als die zweite Stirnfläche 44. Beide Stirnflächen 42 und 44 sind im Falle der Betriebsbereitschaft ständig druckbeaufschlagt, so daß über diese Flächen ständig eine nach unten gerichtete Kraft F auf den Steuerschieber 12 wirkt, die sich aus der Flächendifferenz (A44 - A42) multipliziert mit dem Arbeitsdruck pD ergibt. Zwischen den Abschnitten 41 und 43 befindet sich ein Kolbenbund 45 mit einer dem ersten Abschnitt 41 zugeordneten Ring- oder Steuerfläche 47 und einer entsprechenden kleineren, dem anderen Abschnitt 43 zugeordneten Ringfläche 48. Der Raum zwischen der Nut 15 des Steuerzylinders 11 und dem zweiten zylindrischen Abschnitt 43 des Steuerschiebers 12 ist ständig mit der Rückleitung 17 verbunden.
  • Der erste Abschnitt 41 des Steuerschiebers 12 wird in dem unteren und der zweite Abschnitt 43 in dem oberen zylindrischen Teil 11c bzw. 11a des Steuerzylinders 11 geführt. Der Kolbenbund 45 gleitet im mittleren zylindrischen Teil 11b des Steuerzylinders 11.
  • Der erste zylindrische Abschnitt 41 weist eine Umfangsnut 49 und - zwischen dieser und der Steuerfläche 47 - eine kleine radiale Hilfsbohrung 51 auf. Die Länge der Umfangsnut 49 ist größer als der Abstand zwischen den beiden Nuten 19 und 22 im Steuerzylinder 11.
  • Das Halteventil 30 ist in Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab dargestellt. Es besteht aus einem hohlzylindrischen Teil bzw. einer Bohrung 53 und einem als Kugel ausgebildeten Ventilkörper 54. Der zylindrische Teil 53 weist an seiner über den Leitungsabschnitt 31 mit der Rücklaufleitung 17 verbundenen Stirnseite einen Ventilsitz 55 und an seiner anderen, mit dem Leitungsabschnitt 27a verbundenen Stirnseite einen Ventilsitz 56 auf. Der Leitungsabschnitt 27b der Steuerleitung 27 mündet radial in den hohlzylindrischen Teil 53 ein. Seine Mittelachse geht dabei - wenn die Kugel 54 an dem Ventilsitz 55 anliegt - durch die diesem Ventilsitz zugewandte Hälfte der Kugel 54. Der Durchmesser der Kugel 54 ist kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Teils 53, so daß das Druck- oder Hydraulikmedium durch den von der Kugel 54 und dem zylindrischen Teil 53 gebildeten Spalt 58 fließen kann.
  • Im folgenden wird die Funktion der Schlagvorrichtung für den Fall beschrieben, daß die vom Schlagkolben auf den Meißel aufgebrachte Energie vollständig in das zu zerkleinernde Gut überführt und nicht reflektiert wird. Fig. 1 zeigt die Schlagvorrichtung während des durch einen Pfeil gekennzeichneten Arbeitshubes des Schlagkolbens 3. Der Raum des Zylinders 2 über der großen Ringfläche 35 ist über die Leitung 18 und die Zweigleitung 13 mit der Druckleitung 5 verbunden. Der Schlagkolben 3 wird somit mit einer Kraft in Richtung auf den Meißel 4 beschleunigt, die sich aus der Flächendifferenz (A 35 - A34) der Ringflächen 35 und 34 multipliziert mit dem Arbeitsdruck p0 ergibt. Während des Schlag- oder Arbeitshubes befindet sich der Steuerschieber 12 in der von der Hochdruckleitung 5 bzw. der Zweigleitung 13 abgewandten, oberen Lage. Durch die Hilfsbohrung 51 kann Druckmittel aus dem Innenraum des Steuerschiebers 12 zu dem Raum unter der Steuerfläche 47 gelangen und den dort herrschenden Druck aufrechterhalten (der Leitungsabschnitt 27a ist von dem Kolbenbund 37 abgedeckt und die Leitung 25 durch die am linken Ventilsitz 55 anliegende Kugel 54 verschlossen). Da die Ringfläche 48 drucklos ist und die Steuerfläche 47 größer ist als die nach unten wirkende Teilfläche bzw. Flächendifferenz (A44 - A42j, bleibt der Steuerschieber 12 in seiner oberen Lage gehalten.
  • Kurz bevor der Schlagkolben 3 auf den Meißel 4 auftrifft, erreicht die obere Steuerkante 39 die Steuernut 26. Die Umfangsnut 36 verbindet den Leitungsabschnitt 27a - und damit die gesamte Steuerleitung 27 - über die Leitung 24 mit der Rücklaufleitung 17, wodurch der Raum unter der Steuerfläche 47 drucklos wird. Es wirkt somit ausschließlich die über die Teilfläche bzw. Flächendifferenz (A44 - A42) auf dem Steuerschieber 12 wirkende Kraft und drückt diesen in der konstruktiv vorgegebenen Ventil- oder Steuerzeit tst in seine untere Endlage. Dabei wird (druckloses) Druckmedium durch den Leitungsabschnitt 27b gedrückt, das beim Eintritt in den hohlzylindrischen Teil 53 des Halteventils 30 auf den linken Teil der Kugel 54 trifft und durch den durch die Kugel 54 und die Bohrung 53 gebildeten Spalt 58 und den Leitungsabschnitt 27a zur Rückleitung 17 strömt.
  • Die an dem Spalt 58 auftretende Druckdifferenz treibt die Kugel 54 nach rechts an den Ventilsitz 56. Dabei kann kurzfristig das durch den Leitungsabschnitt 27b ablaufende Hydraulikmedium sowohl über den Leitungsabschnitt 31 als auch über den Leitungsabschnitt 27a und die Leitung 24 zur Leitung 25 und damit zur Rückleitung 17 abfließen. Wenn die Kugel 54 an dem Ventilsitz 56 anliegt und der Leitungsabschnitt 27a und die Leitung 24 damit für das aus dem Leitungsabschnitt 27b abfließende Hydraulikmedium versperrt sind, kann das von der Steuerfläche 47 verdrängte und über die Hilfsbohrung 51 eingespeiste Hydraulikmedium weiter gegen einen geringen Druckabfall im Leitungsabschnitt 31 zur Leitung 25 und damit zur Rückleitung 17 abfließen.
  • Während der Steuerschieber 12 in seine untere Lage bewegt wird, wird einerseits die Hilfsbohrung 51 durch den zwischen den Nuten 29 und 22 gelegenen Teil des Steuerzylinders 11 abgedeckt und andererseits durch die Umfangsnut 49 die Ringfläche 35 des Kolbens 3 über die Nuten 22 und 19 und die Leitung 18 mit der Rückleitung 17 verbunden (vgl. Fig. 3). Die obere, große Ringfläche 35 ist somit entlastet und der Schlagkolben 3 wird durch die auf die untere kleine Ringfläche 34 wirkende Kraft zum Rückhub nach oben beschleunigt. Gegen Ende des Rückhubes erreicht die durch die kleine Ringfläche 34 gegebene untere Steuerkante 40 die Steuernut 26 und stellt somit (wieder) eine Verbindung zwischen der Druckleitung 5 und dem Leitungsabschnitt 27a der Steuerleitung 27 her: Die Kugel 54 wird an den linken Ventilsitz 55 gedrückt (vgl. Fig. 4), und die gesamte Steuerleitung 27 und der Raum unter der Steuerfläche 47 wird mit Druck beaufschlagt, so daß der Steuerschieber 12 wieder in seine obere Lage zurückbewegt wird, in der er die Leitung 18 zum Arbeitszylinder 2 wieder über die Verbindungsleitung 13 mit der Druckleitung 5 verbindet und ein neuer Arbeitshub eingeleitet wird.
  • Für den Fall, daß die vom Schlagkolben 3 auf den Meißel 4 übertragene Energie zumindest teilweise reflektiert wird, wird der Kolben 3 durch den Reflexionsimpuls schlagartig in Richtung des Rückhubes derart beschleunigt, daß die Zeit zwischen der Freigabe bzw. dem öffnen der Steuernut 26 beim Abwärtshub des Kolbens 3 und dem Wiederverschließen der Steuernut 26 jeweils durch die obere Steuerkante 39 zu kurz ist, um den Steuerschieber 12 in seine untere Lage zu bringen.
  • Eine gegebenenfalls eingeleitete kleine Bewegung des Steuerschiebers 12 nach unten wird - bei verschlossener Steuernut 26 - durch das Einspeisen von Druckmedium durch die Hilfsbohrung 51 in den Raum unter der Steuerfläche 47 wieder rückgängig gemacht.
  • Der während der kurzen Zeit zwischen dem öffnen und - beim Rücksprung des Kolbens 3 - dem Wiederverschließen der Steuernut 26 durch die obere Steuerkante 39 reicht aus, um die Kugel 54 vom linken Ventilsitz 55 abzuheben und sie nach rechts zu bewegen. Damit ist aber der Leitungsabschnitt 27b über die Leitungsabschnitte 31 und 25 mit der Rücklaufleitung 17 verbunden. Diese Verbindung bleibt auch dann bestehen, wenn die Steuernut 26 wieder verschlossen ist. Der Steuerschieber 12 führt seinen Arbeitshub dadurch in der gleichen Weise und in der gleichen Ventil- oder Steuerzeit tst aus, wie wenn der Schlagkolben 3 seine gesamte Energie ohne Reflexion an den Meißel 4 abgibt und in der Aufschlagstellung S-S verharrt.
  • Die Ventilzeit tst, die auch der Zeit entspricht, die vergeht, um die Ringfläche 35 von der Druckleitung 5 zu trennen und mit der Rücklaufleitung 17 zu verbinden, ist konstruktiv so gewählt, daß die Reflexionsenergie durch Verdrängen des Drucköls vor der Ringfläche 35 durch die Leitungen 18 und 13 in den Druckspeicher 8 voll genutzt werden kann.
  • Das in den Druckspeicher 8 eingeflossene Drucköl steht für den nächsten Schlaghub zur Verfügung und hat die Wirkung wie eine Steigerung der Fördermenge Q0. Da die Schlagzahl Z des Schlagkolbens 3 proportional der Fördermenge Q0 ist, wird durch die Nutzbarmachung bzw. Rückgewinnung der Reflexionsenergie auch die Schlagzahl Z und damit die Gesamtleistung der Schlagvorrichtung 1 gesteigert.
  • In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann der Steuerschieber 12 auch durch eine Druckfeder in Richtung auf seine untere Lage beaufschlagt werden, wie dies beispielsweise in der EP-A1-0 070 246 beschrieben ist.

Claims (3)

1. Hydraulische Schlagvorrichtung
mit einem in einem Arbeitszylinder beweglichen und auf einen Meißel aufschlagenden Schlagkolben, einem in einem Steuerventil bewegbaren Ventilkörper und einem mit der Druckleitung verbundenen Druckspeicher, wobei der Schlagkolben zwei verschieden große in Bewegungsrichtung entgegengesetzt beaufschlagbare Flächen aufweist,
von denen die kleinere ständig mit der Druckleitung und die größere über das Steuerventil wechselweise mit der Druckleitung und der Rücklaufleitung verbunden ist,
und wobei der bewegliche Ventilkörper des Steuerventils mit zwei verschieden großen, senkrecht zur Bewegungsrichtung beaufschlagbaren Teilflächen versehen ist,
von denen die kleinere ständig mit der Druckleitung und die größere als Steuerfläche über eine Steuerleitung durch eine zwischen den Ringflächen des Schlagkolbens gelegene Umfangsnut abwechselnd mit der Druckleitung und der Rücklaufleitung verbunden ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- in der Steuerleitung (27) ist ein mit drei Anschlüssen versehenes Halteventil (30) angeordnet,
- von dem Halteventil 130) ist
ein Anschluß mit dem Steuerventil (10),
ein Anschluß mit dem Arbeitszylinder (2) und
ein Anschluß unmittelbar mit der Rücklaufleitung (17)

verbunden,
- die mit dem Arbeitszylinder (2) und der Rücklaufleitung (17) verbundenen Anschlüsse sind axial ausgerichtet und bilden die Ausgänge (55, 56) eines Hohlzylinders (53),
- der in dem Hohlzylinder (53) bewegliche Ventilkörper (54) weist einen Querschnitt auf, der kleiner ist als der Querschnitt des Hohlzylinders (53).
2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Halteventil (30) bewegliche Ventilkörper (54) als Kugel ausgebildet ist.
3. Schlagvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Steuerventil (10) verbundene Anschluß (27b) des Halteventils (30) radial in den Hohlzylinder (53) einmündet und in axialer Richtung des Hohlzylinders (53) derart angeordnet ist, daß dessen Mittellinie, wenn die Kugel (54) an dem dem mit der Rücklaufleitung (17) verbundenen Anschluß zugeordneten Ventilsitz (55) anliegt, durch die diesem Anschluß zugewabdte Hälfte der Kugel (54) verläuft.
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