Hammerkolben. Die Erfindung, betrifft Hammerkolben für durch ein elastisches Druckmittel betriebene Selilagniaschinen und @V erkzeug-e, besonders, aber nicht aussehliesslieh, von der Art., die mit einem freiliegenden, durch Druckmittel, z. B. Drnekluft, Dreckgas oder dergleichen, beweg ten Hammerkolben ausgerüstet sind. Zweck der Erfindung ist. es, einen Hammerkolben zu schaffen, welcher den Zufluss einer vergrösser ten Energiemenge auf ein Arbeitswerkzeug, z.
B. (lesteinsbohrerschneide, Bohrerstange, Betonbi#eclierwei#kzeug, Nietwerkzeug, Meissel oder dergleichen, erlaubt, ohne die Höchst- beanspriiehungen im Arbeitswerkzeug zu ver grössern.
Dies kann durch Anwendunn eines Hammerkolbens erreicht werden, der ohne Vergrösserung der Amplitude der in dem Ar- beitswerrkzeu- beim Stoss erzeugten Spannungs welle die Länge der Welle oder die Dauer der grössten Amplitude der Welle vergrössert.
1',s ist. bereits vorgeschlagen worden, die Übertragung der Arbeitsenergie auf ein Ar- beitswerkzeu;- der vorgenannten Art durch Verwendung eines Hammerkolbens zu verbes sern, der im Verhältnis zum Durchmesser des für die Ausübung der Schläge bestimmten Hammerkolbenteils von grosser Länge ist.
Ein derarti;er langer Hammerkolben hat jedoch den Nachteil, dass die Maschine oder das Cie- rät, das mit, dem Kolben ausgerüstet ist, sehr lang wird. Gemäss der Erfindung wird dieser :
Nachteil dadurch behoben, dass der lange Hammerkolben durch einen Hammerkolben ersetzt wird, der als ein gefalteter langer Ham- inerkolben angesehen werden kann, bei dem die verschiedenen Teile zwischen den Falten einen fortlaufenden SpannLuigmvellenweg bil den, und der in gleicher Weise wie der lange Kolben eine grosse Länge in Schlagrichtung aufweist.
Der Hammerkolben gemäss der Er findung besteht aus mindestens zwei konzen trisch angeordneten Teilen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenteile derart zu einander angeordnet sind, dass sie gemeinsam Stösse abgeben und dabei für die beim Stoss erzeugte Spannungswelle eine fortlaufende Bahn bilden, an deren einem Ende ein zur Abgabe von Schlägen ausgebildetes rndstüek vorgesehen ist, dass eiiz Kolbenteil das zur Ab gabe von Schlägen gebildete Endstück sowie eine am Kolbenteil axial festliegende Über trittsstelle für die Spannungswelle trägt, durch welche diese von einem Kolbenteil in einen andern übertreten kann,
und dass die von den Kolbenteilen gebildete Bahn für die Spann Ltngswelle wenigstens 50 % länger ist als die Länge des Hammerkolbens. In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele von Gesteinsbohrern und einem Be tonbrecher, zusammen mit Kolben für der artige Werkzeuge, dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seiten ansicht eines durch Druckluft angetriebenen Gesteinsbohrers mit einem Differentialham- merkolben, Fig. 2 in grösserem Massstab einen Längs schnitt des Hammerkolbens für den Gesteins bohrer gemäss Fig. 1, Fig.3 eine teilweise geschnittene Seiten ansicht eines andern, durch Druckluft ange triebenen Gesteinsbohrers mit einem Differen- tialhammerkolben anderer Ausführung,
Fig. 4 in grösserem Massstab einen Längs schnitt durch den Hammerkolben des Bohr gerätes nach Fig. 3, Fig.5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig.1. Fig.6 eine teilweise geschnittene Seiten ansicht.
eines Betonbrechers, Fig. 7 in grösserem Massstab einen Längs schnitt eines Hammerkolbens für derartige Be- tonbreeher, Fig. 8 einen Hammerkolben für einen Be- tonbreeher, einen Niethammer oder ähnliche Werkzeuge in einer weiteren abgeänderten Ausführung.
Der in Fig.l dargestellte, mittels Druck luft angetriebene Gesteinsbohrer besteht aus einem Zylinder 1, einem Endstück 2, einem Zwischenstüek 3, einem Kopfstück 4 und ea.em Zwischengehäuse 5. Das Endstüek 2 und das Zwischenstück 3 bilden zusammen eine Ventilkammer 6, in der ein Ventilorgan die Verteilung der Pressluft zur Erzeugung des Arbeitshubes bzw. des Rückhubes des in bekannter Weise angeordneten Hammerkol bens steuert. In der dargestellten Ausführung besteht das Ventilorgan aus einem Schwing plattenventil 7.
Der Gesteinsbohrer könnte na türlich ebensowohl mit einem Röhrenventil, einem Tellerventil, einem Kolbenventil, Dop pelventil oder einem andern Ventil ausgerüstet sein, um den Pressluftstrom zur Arbeitskam mer und gegebenenfalls den Auslass der Luft daraus zu steuern.
Das Kopfstück 4 des Gesteinsbohrers lind das Zwischengehäuse 5 umschliessen ein Boh- rerdrehgetriebe, das von bekannter Art. sein kann und in der dargestellten Ausführung aus einem Motor 8 besteht, der einen eine Schnecke tragenden Schaft. 9 antreibt. Die Schnecke treibt ein Schneckenrad 10 an einem einen Bohrerschaft 12 aufnehmenden Bohrfutter 11. Ein Haupteinlassventil 13 steuert den Press- luftstrom zur Ventilkammer 6 und zum Motor 8.
Ein Handgriff 14 ist auf dem Endstück 2 angeordnet, das ebenfalls ein Anschliissstück 15 für die Zuführung von Spülwasser oder eines andern Spülmittels trägt.
Der Zylinder 1 enthält einen hin und her gehenden Differentialhammerkolben, der für Detail in Fil-. 2 dargestellt ist. Der Kolben be sitzt einen Teil 16, der zur Abgabe der Sehlä'e unmittelbar auf einen Bohrersehaft 12 (Fig.l ) bestimmt ist, einen zylindrischen Kolbenkopf 17 mit grossem Durchmesser, der abdichtend in einem zylindrischen Teil mit grossem Durch messer rin Zylinder 1 geführt ist,
und einen zylindrisehen Kolbensehaft 18 mit kleinerem Durchmesser, der abdichtend in dein Z -i- schengeliäuse 5 geführt ist und mit dein Kol benkopf 17 durch einen vorztigsWeise abge stumpften kegeligen Zwischenteil 19 verbun den ist.
Der Durchmesser des Kolbenkopfes 1.7 ist wesentlich grösser als der Durchmesser des Kolbenschaftes 18 und beträgt in der darge stellten Ausführung etwa. das Zweifache des Durchmessers des Kolbensehaftes. Der zur Ab gabe der Schläge bestimmte Teil 1.6 ist am Ende eines zentral gelegenen, im wesentlichen. zvlin- drischen Körpers 20 vorgesehen. Eine für we sentlichen. zylindrisehe Hülse 21. umsebliesst mit Schiebesitz den Körper 20 und besitzt.
einen Boden 22, der auf dem Kopfende des Körpers 20 gegenüber dem sehlagabgebenden Teil ruht. Der Körper 20 weist einen Flanseh 23 auf, der ein Widerla-er 21 bildet, gegen den sieh ein röhrenförniiger Ring 25 mit. einer Stirnfläche abstützt. Die -gegenüberliegende Stirnfläehe des Ringes 25 ist in eine Vertie fung 26 der Hülse 21. eingewalzt.
Diese Ver tiefung bildet ein Widerlager. Zwischen die sem und dem Widerlager 21 ist der Ring 25 eingepresst, so dass die Hülse 21 fest mit dein Boden 22 gegen das Kopfende des Körpers 20 gepresst ist, das dem sehlagabgebenden Teil 16 gegenüberliegt. Eine Hülse 2e ist uni die Hülse 21 durch Überschieben angeordnet und bildet die Führungs- und Abdichtungsfläehen 17, 18 sowohl des Kolbens als auch des Zwisehenteils 19.
Die Hülse 27 stützt sich gegen ein Wider- lager 28 der Hülse 27. ab und ist. gegen dieses 'iderlager mit Hilfe eines rohrförmigen Rin ges 29 gepresst, der mit Presssitz zwischen einem Anschlag 30 der Hülse 27 und einem ringförmigen Anschlag 31 im Boden 22 vorge sehen ist. Der Ring 29 ist in den ringförmigen Anschlag 31 eingewalzt.
Mit Bezug auf die dargestellte Ausführung des Hammerkolbens (Fig. 2) und auf die An- ordnun@, der Ringe 25, 29 und die bei 22 und '8 entsprechend gegeneinandergepressten Kol benteile 20, 2l. und 27 ist.
zu sehen, dass ein von dem den Schlag abgebenden Teil 16 aus gehender fortlaufender Spannungswellenweg durch den Körper 20, den Boden 22, den ein hüllenden Teil der Hülse 21 über den An- sehla.o, 28, den Teil 18, den Zwischenteil 19 und den Kolbenkopfteil 17 gebildet ist. Dieser >#pannungswellenweg beträgt fast das Drei fache der Gesamtlänge des dargestellten Kol bens.
Die verschiedenen Kolbenteile 20, 21 und <B>27</B> bestehen aus Stahl und sind derart ausge führt, dass der Querschnittflächeninhalt der @crschiedenen Teile des Kolbens entlang der Gesamtlänge des Kolbens fast gleich ist und tolglieh das Gewicht jeder Querschnit.t.sflä- vIieneinheit im wesentlichen über die ganze Läno-e des Kolbens konstant ist.
Der in Fig. 2 dargestellte Kolben besitzt. ilit Kolbenkopf 17 und Zwischenteil 19 eine Aushöhlung 32 und das Bohrgerät (Fig.l) einen Verdrängungskörper 33, der dieser Aus höhlung entspricht. Mit 34 ist ein Rohr für ein Spülmittel bezeichnet, welches sieh in be kannter Weise durch eine Zentralbohrung 35 des Kolbens erstreckt.
Der (Testeinsbohrei- nach Fig. 3 zeigt. im wesentlichen dieselbe Ausführung wie der in Fi;-. 1 dargestellte und oben beschriebene Ge steinsbohrer. Es haben deshalb alle Teile des Gesteinsbohrers nach Fig. 3, die den gleichen. Teilen der Fig.1 entsprechen, gleiche Bezugs zeichen und sind nicht, noch einmal beschrie ben. Der einzige Unterschied besteht in der Ausführung des Hammerkolbens und des Zwi- selienstiickes 3.
Der zugehörende Differential- bammerkolben ist in Fig.4 und 5 in grösse- rem Massstab dargestellt. Er besteht aus zwei gesonderten Kolbenteilen, die Schäfte 36 bzw. 37 und Kopfteile 38 bzw. 39 besitzen. Der Schaft 36 endet in einen Teil 40, der zur Aus übung von Schlägen auf die Bohrstange 12 be stimmt ist. Der Kopfteil 38 ist mit dem Schaft 36 mit Hilfe eines im wesentlichen abge stumpften kegelförmigen Zwischenteils 41 ver bunden und bildet die Gleitfläche 42 mit grossem Durchmesser. Der Schaft 37 ist konzentrisch mit Schiebesitz in dem Schaft 36 angeordnet.
Der Kopfteil 39 bildet einen Deckel für das grosse Ende des Kolbens und ist mit einem Rand 43 versehen, der auf einer Endfläche 44 des Kopfteils 38 ruht.
Kleine Ausnehmungen oder Bohrungen 45 in dem Kopfteil 39 bilden einen Durchgang von der Zylinderkammer 88 (Fig. 3) oberhalb des Kopfteils 39 zu einem Raum 46 zwischen den Kopfteilen 38, 39 und 41. Weitere Durch gänge sind zwischen den Kolbenschäften 36 und<B>307</B> vorgesehen. Der Schaft 37 besitzt zu diesem Zweck zwei flache Abschnitte 47 (Fig. 5), die sieh über der ganzen Länge des Schaftes erstrecken.
Eine Bohriuig 48 ist in dem Schaft 37 zer Aufnahme des Spülmittel- rohres 34 vorgesehen, und in dem den Schlag abgebenden Teil 40 ist eine etwas grössere Boh rung 49 angeordnet., so dass in diesem Teil ein ringförmiger Durchgang um das Rohr 34 ge bildet ist.
Es ist ersichtlich, dass das in die Kammer 88 oberhalb des Kolbenkopfes 39 vorhandene Druckmittel durch die Ausneh- mungen 45 in den Raum 46 eintritt und wei ter durch die Durchgänge, die zwischen den flachen Abschnitten 47 und der Innenwand des Kolbenschaftes 36 gebildet sind, und durch den Ringraum zwischen der Bohrung 49 und dem Spülmittelrohr 48 zu dein Raum 91 in dem Bohrfetter 11 dringt. Dieser Raiun steht mit der Atmosphäre durch besondere Aus- lässe 89 oder durch Leckage um den Bohrer- sehaft in Verbindung.
Folglich kann sich Schmieröl, das im Arbeitsmittel vorhanden ist, an den gleitenden Flächen zwischen den Kolbenschäften 36 und 37 ablagern. Damit in dem Raum 46 keine Druckbildung erfolgt, ist es erforderlich, dass die Querschnittsflächen der durch die flachen Abschnitte 47 und der Bohrung -19 gebildeten Durch-ä.lige grösser sind als die nttcrsclrn ittsflächen der Durch- gä.nge oder Alisneliinuiigeri -'5. Der Druck des Arbeitsmittels auf den
Kopf 39 oder den Teil 41 - zwingt diesen und den Kolbenkopf 38 ge- geneinander, so dass die einzelnen Kolbenteile zusammengehalten werden und gemeinsam einen Selilag ausüben.
In dem Augenblielz, -#venri der Sehlag erfolgt, liefern die Kolben teile einen fortlaufenden Spannungswellen- weg von der Fläche -10 durch den Schaft 36, den Zwisehenteii -11, den Kolbenkopf 38, den Kopf 39 und den Schaft 37 zum Ende dieses Schaftes, der sieh frei in dem Schaft 36 be wegen kann.
De in Fig.6 dargestellte Betonbrecher besteht. aus einem Zylinder 50, einem End- stüek 51 mit einem Handgriff 52 und einem durch Handhebel 53 betätigten Einlassventil, einem Kopfstüek mit einem @Verkzeuglialter 55 für ein Arbeitswerkzeug 56 und einem Zwischengehäuse 57, das einen Deckel für das untere Ende des Arbeitszylinders bildet und in dem ein Ambossblock dichtend geführt ist.
In dem Zylinder 50 ist ein in Fig.7 in grösserem Massstab dargestellter, im wesent lichen zylindrischer Hammerkolben hin und her beweglich angeordnet. Er besteht aus einem zentralen zidindrzsehen Körper 60, der zur Erteilung von Schlägen mit Hilfe eines sehlag- abgebenden Teils 61 bestimmt ist.
Eine im we sentlichen zvlindrisclie Hülse 62 Limschliesst mit Schiebesitz den Körper 60 und besitzt einen Boden 63, der auf einer Endfläehe 59 des Körpers 60 aufliegt.
Über die Hülse 62 ist eine weitere zylindrische Hülse 64 mit Schiebe sitz angeordnet, und beide Hülsen bilden zu sammen mit dein Körper 60 einen beim Teil 61 beginnenden, fortlaufenden Spannungswellen- weg. Die Hülse 62 ist mit dem Zentralkörper 60, mit Hilfe eines Ringes 65, verbunden, der sich gegen einen durch einen Flansch 67 des Körpers 60 gebildeten Anschlag 66 anlehnt.
Der Ring ist in eine einen Anschlag in der Hülse 62 bildende Ausnehmung 68 eingewalzt. Die Hülse 64 ist zwischen einem Anschlag 69 der Hülse 62 und einem Ring 70 angeordnet, der seinerseits in eine ringförmige Ausneli- inung 71. des Bodens 6:; eingerollt. ist. Der so zusammengefügte Kolben bildet einen vom Endteil 61 ausgehenden fortlaufenden Span- nungSwellenwe < ,- durch den Körper 60, den Boden 63, die Hülse 62 und die Hülse 64.
Dieser Weg: ist im wesentlichen dreimal so lang- wie der Kolben selbst. Die Querschnitts- Bächen der Kolbenteile 60, 62 und 6-I sind über der -amen Länge des Kolbens im wesent lichen konstant.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführung eines Hammerkolbens gemäss der Erfindung. Dieser Hammerkolben ist für einen Betonbreeher, einen Meisselhammer oder dergleiehen be stimmt. Er besteht aus einem zur Erteilung von Sehläg-en auf eile Arbeitswerkzeug oder einen Ambossbloelz bestimmten Teil 75, der mit einer Verlängerung 76 mit geringerem Qluer- schnitt ausgerüstet ist.
Diese bolzenförmige Verlängerung besitzt einen mit Gewinde ver- sehenen. Teil 77. Ein ringförmiger, vorzugs weise hülsenförmiger Körper 78 stützt sich auf einen durch den Teil 75 gebildeten An schlagr 79 ab.
Eine den Körper 78 mit Schiebe sitz umgebende Hülse 80 besitzt einen innern Flanseh 82, der eitlen auf dem rückwärtigen Ende der Hülse 78 ruheirden Anschlag 83 bil det. Über die Hülse 80 ist mit Sehiebesitz eine zweite Hülse 84 konzentriseli um die Hülsen 80 und 78 angeordnet. Die Hülse 80 besitzt einen äussern Flanseb 85,
der einen Anschlag 86 bildet und auf dein die Endfläc\Le der Hülse 8.1 ruht. Die Hülse 84 hat ihrerseits einen innern Flanseh 87, der für eine Mutter 90, die auf den (xez@,indeteil 77 der bolzenför- migen Verlängerung 76 aufgeschraubt ist, ein Widerla;er bildet.
Es ist zu sehen, dass der in Fig. 8 dargestellte Kolben einen fortlaufenden Spannungswellenweg gestattet, der an dem schlagerteilenden Teil<B>-5</B> beginnt und sich daircli den Körper 78, die IIiilse 80 und die Hülse 84 erstreckt. Dieser Spannungswellen- weg ist etwa dreimal so lang wie der darge stellte Kolben.
Die Arbeitsfähigkeit der beschriebenen Hammerkolben ist im wesentlichen dieselbe, als wenn der Kolben zwei- bzw. dreimal so lang tv äre wie seine dargestellte Länge, oder so, als wenn das Kolbenmaterial ein Elastizi- tätsmodul hätte, das zwei- bzw. dreimal dem Elastizitätsmodul des Stahls entspricht.
Die Ausführungen der Erfindung, wie oben beschrieben und in den Zeichnungen dar gestellt, sollen nur als Beispiele dienen. Die Erfindung kann selbstverständlich in verschie denster Art innerhalb des Schutzumfanges abgeändert, werden. Kolben gemäss der Erfin dung können znm Beispiel auch in andern als den hier beschriebenen Sehlagiverkzeugen be nutzt werden. Die verschiedenen Teile der Kol ben können aus verschiedenem Material sein.
Die Verbindung der Kolbenteile kann, um einen fortlaufenden Spannungswellenweg zu erhalten, anders als in den beschriebenen und dargestellten Beispielen durchgeführt sein; so können zum Beispiel die verschiedenen Kol benteile durch Schweissung oder Lötung ver bunden werden. Die Anzahl der konzentrisch zueinander angeordneten Kolbenteile kann selbstverständlich grösser oder kleiner sein als die in der Zeichnung dargestellte.