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Durch ein gasförmiges oder flüssiges Mittel lediglich aufwärts oder
aufwärts und abwärts angetriebener Hammer Die Kolbenstangen von Krafthämmern der
üblichen Bauart sind durch die plötzliche Verzögerung beim Schlage des Hammers sehr
hoch auf Druck und durch die Schrägstellung des Hammerbären bei exzentrischen Schlägen
und bei Spiel in den Bärführungen auch stark auf Biegung beansprucht.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden, indem man für
jede Druckrichtung (Hub allein oder Hub und Schlag) mindestens eine einseitig offene
Bohrung im Bär anbringt, in welcher je ein einfach wirkender Kolben spielt. Die
Kolbenstange für den Hub ist mit der Schabotte und die für den Schlag mit dem Hammergestell
verbunden. Die Verbindung erfolgt' zweckmäßigerweise nachgiebig (gelenkig), am besten
federnd, so daB die Kolbenstange nicht fest eingespannt ist; sondern etwas ausschwingen
kann.
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Die einseitig offenen Bohrungen erreichen zwar die angestrebte Schonung
der Kolbenstange in vollkommener Weise, haben aber bei den Hubzylindern den Nachteil,
daß die nach unten aus dem Bär ragenden Kolbenstangen den für die Werkzeuge (beispielsweise
Gesenke) verfügbaren Raum vermindern. 'Weiterhin führen sie wegen der Notwendigkeit,
den Durchlußquerschnitt in den hohlen Kolbenstangen erheblich kleiner zu machen
als dieKolbenflächen, beimBärniedergange (vor dem Schlage) hohe Strömungsgeschwindigkeiten
in den Kolbenstangen herbei. Bei tropfbar flüssigen Treibmitteln erfordern diese
Geschwindigkeiten zu ihrer Erzeugung einen ziemlich hohen Druck in den Hubzylindern
und schwächen daher den Schlag.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden daher für den Bärhub
die einseitig offenen Bohrungen durch zwar durchgehende, aber abgesetzte Bohrungen
ersetzt, in denen Differentialkolben spielen. Hierdurch wird es einerseits möglich,
die Kolbenstangen nach oben aus dem Bären zu führen, -und andererseits, die Strömungsgeschwindigkeit
des Treibmittels in den hohlen Kblbenstangen erheblich zu vermindern.
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Die einseitige Wirkungsweise der Kolben (denn auch der Differentialkolben
wirkt nur einfach) ermöglicht es, alle lösbar mit dem Bär verbundenen Bauteile (Zylinderdeckel,
Stopfbüchse u. dgl.) zu vermeiden, und weiterhin gestattet die gelenkige Verbindung
der Kolbenstangen mit den festen Teilen des Hammers, auch alle Biegungsbeanspruchungen
von den Kolbenstangen fernzuhalben.
Wohl ist an Schmiedepressen
die Anordnung von einfach wirkenden Kolben und auch von Differentialkolben bekannt,
aber weder der angestrebte Zweck noch die erreichte Wirkung stimmen mit denen der
vorliegenden Erfindung überein. Die Massenkräfte durch die dem Hammerschlage entsprechende
Verzögerung des Pressen-Querhauptes beim Preßdruck betragen bei den üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten
der Pressen nur einen geringen Bruchteil (unter i °/o) der beim Hammer auftretenden
Kräfte, und die Biegungsmornente sind bei den bekannten Bauarten nicht von den Kolbenstangen
ferngehalten; ja bei manchen Bauarten ist sogar eine erhebliche Vergrößerung der
biegenden Momente festzustellen.
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Die Abbildungen stellen den Erfindungsgegenstand beispielsweise dar,
und zwar: Abb. i den Aufriß eines Hammers mit Oberdampf (d. h. Wirkung des Treibmittels
auch von oben, selbstverständlich läßt sich die Erfindung sinngemäß durch Weglassung
des Zylinders 3 samt Kolben 6 und Kolbenstange auch auf Fallhämmer anwenden), teils
in Ansicht und teils im Schnitt, Abb.2 einen waagerechten Schnitt durch den Bären
nach Linie A-B der Abb. i, Abb. 3 die grundsätzliche Anordnung der Bauart mit Differentialkolben
für die Hubzylinder.
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Die Abb.4 bis 8 zeigen Weiterbildungen der letztgenannten Bauart.
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In der Abb. i bedeutet i den Hammerbär. Er enthält drei Bohrungen;
die beiden seitlichen Bohrungen z dienen als Hubzylinder, die mittlere Bohrung 3
ist der Schlagzylinder. In den Bohrungen 2 gleiten die Kolben 4, die durch Kolbenstangen
5 mit der Schabotte g verbunden sind. In der Bohrung 3 spielt der Kolben 6, der
mittels der Kolbenstange 7 am Gestell hängt. Die Kolbenstangen sind zur Zu- und
Abfuhr des Treibmittels durchbohrt.
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Das Gestell wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch vier Quadratstangen
8 gebildet, die unten in der Schabotte_g befestigt und oben durch das Querhaupt
io verbunden sind.
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Eine durch Schraubenfedern 18 und Kugelgelenk ig nachgiebig gemachte
Verbindung der Kolbenstange 7 mit dem Querhaupt io ist in Abb. i beispielsweise
dargestellt. 2o sind vorgespannte Ringfedern, die den Bärhub nach oben elastisch
begrenzen.
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Die Bauart mit durchgehender, aber abgesetzter Bohrung ist in Abb.
3 dargestellt. Der Bär ist wieder mit i, das Onerliaupt des Hammergestelles finit
io bezeichnet. 2i ist die als Hubzylinder dienende, durchgehende aber abgesetzte
Bohrung im Bär, in der die auf der Kolbenstange 22 sitzenden Kolben 23 und 24 (die
zusammen den Differentialkolben bilden) spielen. Das obere Ende der Kolbenstange
22 ist mit dem Hammergestell io verbunden. Auch hier ist die Kolbenstange zur Zu-
und Ableitung des Treibmittels hohl. Öffnungen 25 stellen die Verbindung des Hohlraumes
der Kolbenstange mit dem wirksamen Zylinderraum her. Die wirksame Kolbenfläche ist
die Differenz der Flächen des großen und des kleinen Kolbens 24, 23. Durch entsprechende
Wahl der Durchmesser der Kolben 23 und 24 und der lichten Weite der hohlen Kolbenstange
22 läßt sich die Ströinungsgeschwindigkeit des Treibmittels weit unter die Bärgeschwindigkeit
drücken und daher der im Hubzylinder beim Schlag entstehende Druck auf ein durchaus
zulässiges Maß verringern.
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Bei der Bauart nach Abb. i haben seitliche und kippende Bärbewegungen
eine geringe Schrägstellung der Kolben in ihren Zylindern und eine gleichfalls sehr
geringe Auslenkung der Kolbenstange an ihren Befestigungspunkten zur Folge. Um bei
der Bauart nach Abb. 3 seitliche und kippende Bärbewegungen zu ermöglichen, genügt
es nicht, die Kolbenstange finit dem Hammergestell gelenkig oder einfach federnd
zu verbinden, vielmehr wäre noch eine seitliche Nachgiebigkeit der Verbindung erforderlich.
Zwar ließe sich eine solche auch seitlich nachgiebigeVerbindung unschwer entwerfen,
doch wäre diese Lösung nicht nur baulich unbequem, sie hätte auch den Nachteil,
daß das erhebliche Moment, das die Kolbenstange beim Schlage zwingt, die Kippbewegung
des Bären mitzumachen, durch die Kolben 23 und 24 übertragen werden müßte. Eine
starke Abnutzung der Kolben und der Zylinder wäre die unvermeidliche Folge. Um dies
zu vermeiden, ist nach der Erfindung die Kolbenstange selbst nicht biegungssteif,
sondern gelenkig oder elastisch nachgiebig gemacht. Wenn die Kolben 23 und 24 eine
geringe Schrägstellung im Zylinder gestatten, kann die Nachgiebigkeit der Kolbenstange
auf den zwischen den Kolben 23 und 24 liegendenTeil der Kolbenstange beschränkt
werden, vorausgesetzt, daß die Verbindung der Kolbenstange mit dem Hammerständer
gelenkig oder federnd ausgeführt wird.
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Diese Bauart ist aber nur bei ganz geringen Winkelausschlägen des
Bären zulässig. Ist mit größeren Ausschlägen zu rechnen, so empfiehlt es sich, die
beiden Kolben 23 und 24 starr miteinander zu verbinden und die Nachgiebigkeit in
den oberhalb des Kolbens 23 gelegenen Teil der Kolbenstange zu verlegen. Diese Bauart
ist kinetisch richtiger, hat aber den Nachteil, daß der die Nachgiebigkeit bewirkende
Teil der Kolbenstange (Gelenk. o. dgl.) als Rohr dichthalten muß, während
die
erstgenannte Bauart keine Abdichtung erfordert.
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In den Abb. 4 bis 6 und 8 sind Lösungen dargestellt, bei denen die
Nachgiebigkeit in den unteren Teil der Kolbenstange gelegt ist, wogegen die Abb.
7 eine Lösung betrifft, bei der der obere Teil der Kolbenstange die Nachgiebigkeit
erhält. Die Nachgiebigkeit selbst kann in verschiedener Weise erreicht werden. Die
Abbildungen geben beispielsweise verschiedene Lösungsmöglichkeiten an.
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Abb.4 zeigt eine Anordnung mit einem Kreuzgelenk; es könnte aber auch
ein Kugelgelenk verwendet werden. Die Kolbenstange 22 ist unterhalb des Kolbens
23 unterbrochen und mittels des rohrförmigenZwischenstückes 26 und der beiden Bolzen
2Z und 28 an den die Öffnungen 25 und den größeren Kolben z4 tragenden Teil der
Kolbenstange angeschlossen.
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Nach Abb. 5 wird die erforderliche Nachgiebigkeit des unteren Kolbenstangenteiies
durch gerade oder besser schraubenförmige Schlitze 29 in der Wand der rohrförmigen
Kolbenstange erreicht. Diese Schlitze dienen auch zum Durchtritte des Treibmittels,
ersetzen also die Öffnungen 25. Selbstverständlich kann an dieser Stelle auch eine
richtige Schraubenfeder eingeschaltet werden.
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Eine weitere Lösung ist in Abb. 6 dargestellt. Hier sitzt der Kolben
23 an der rohrförmigen Kolbenstange 22, die wieder zur Zu-und Abfuhr des Treibmittels
dient, während der Kolben 24 von der Stange 30 gehalten wird, die unter Freilassung
einer genügenden Ouerschnittsfläche durch die Stange 22 geführt und an deren oberem
Ende befestigt ist. Seitenbewegungen des Kolbens 23 werden durch das federnde Kugelgelenk
31 im Hammerständer io, Seitenbewegungen des Kolbens 24 durch die Elastizität
der Stange 30 ermöglicht. Bei dieser Anordnung kann durch eine außenliegende Feder
32 auch eine Nachgiebigkeit des Kolbens 24 in der Längsrichtung erzielt werden,
was zur Vermeidung von Stößen bei tropfbar flüssigen Treibmitteln vorteilhaft sein
kann. Im gleichen Sinne wirken übrigens auch die schraubenförmigen Schlitze 29 nach
Abb. 5, wenn die Verwindung genügend groß gemacht wird.
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Die bisher gegebenen Beispiele betreffen jene Bauart, bei der die
Nachgiebigkeit der Kolbenstange in den Raum zwischen den beiden Kolben 23 und 24
gelegt ist. Ein Beispiel für die Nachgiebigkeit des oberen Kolbenstangenteiles zeigt
Abb.7. Die beiden Kolben 23 und 24 sind starr miteinander verbunden und bilden so
einen Körper, der sich gut in der abgesetzten Bohrung des Bären führt. In den oberen
Teil der Kolbenstange ist der Hochdruckschlauch 33 eingeschaltet, und er ermöglicht
sowohl Seitenverschiebung als auch Schrägstellung des Kolbenkörpers. Zur Aufnahme
der Zugspannungen dient die lange elastische Stange 3o, die gegebenenfalls auch
durch ein Drahtseil ersetzt werden kann.
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Die für die Bauart mit Differentialkolben angeführten Beispiele haben
den Nachteil einer großen Baulänge. Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, indem man
den Scheibenkolben der Abb. 6 durch einen Tauchkolben ersetzt, wie in Abb. 8 beispielsweise
dargestellt ist. Die hohle Kolbenstange 22 wirkt hier als Tauchkolben; alle übrigen
Teile bleiben ungeändert.