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Vorrichtung an Krafthämmern zur Sicherung sanften Anhebens des Bären.
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Es ist weiters bekannt, solche Bremsen mit Energiespeichern (Federn, komprimierte Luft u. dgl. ) zu kombinieren. Endlich ist bekannt, bei Seilhämmrl'l1 zwischen Bär und Seil eine Feder einzuschalten, um die durch Schlappseilbildung bedingten Stösse beim Anheben des Bären zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zwischen Bär und Huborgan einzuschaltende Bremse, deren Bremskraft nicht nur von der Bewegungsrichtung, sondern auch von der Grösse des zurückgelegten (Relativ-) weges abhängt, und bei der der Höchstwert der Bremskraft so reichlich gewählt ist, dass er zum sicheren Heben des Bären ausreicht, starre oder federnde Mitnehmer also entbehrlich werden.
Der Erfindungsgedanke gestattet zahlreiche konstruktive Lösungen, von denen einige typische
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Bauformen der Bremse und die Fig. 2, 4,7 und 9 die zugehörigen Kraftwegdiagramme, während in Fig. 5 eine Einzelheit herausgezeichnet ist.
In Fig. l bedeutet j ! den Bär mit einer nach oben konisch oder besser pyramidenförmig verjüngten Bohrung. 2 ist die Hubstange mit einem Kopfe'3. Gegen letzteren stützt sich der pyramidenförmig abgenommene Ring 4, der zusammen mit dem gleichfalls pyramidenförmig abgenommenen Ring 6 die Backen 5 nach aussen gegen die Lochwand presst. Die Feder 7 hält die Vorrichtung unter Spannung.
Federteller 8 und Mutter 9 bilden das Widerlager der Feder.
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dem Hubseil zu verbinden, während bei Stangenhämmern ein Energiespeicher nötig ist, weil infolge der nach unten zu abnehmenden Bremskraft ein freier Energierest in der Hubstange bleiben könnte, der eine Zertrüminerung der Vorrichtung zur Folge hätte. Der Energiespeicher kann bei Betätigung des Hammers durch ein gasförmiges Treibmittel in bekannter Weise in den Hubzylinder gelegt werden (z. B. Kompression des Unterdampfes), bei mechanischem Antriebe können Federn oder besser ein unter dem Bremskopf anzuordnender Luftpuffer, oder auch eine Luft-oder Flüssigkeitsbremse (z. B. nach der Patentschrift Nr. 77748) verwendet werden.
Eine Anordnung, die mit oder ohne Energiespeicher betrieben werden kann, zeigt Fig. 3. Ihr Hauptunterschied gegenüber der ersten Bauart ist die Hintereinanderschaltung zweier Bremsen, einer mit konstanter und einer mit veränderlicher Bremskraft. Die obere Bremse (Teile 2-9) entspricht
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Bremsfläche an abheben, um erst beim Hochgang wieder zur Wirkung zu kommen. Die obere Hälfte der Fig. 4 zeigt das Kraftwegdiagramm dieser Bremse. Der Wert von Pi ist gering, während P2 wieder ein Vielfaches des Bärgewichtes betragen soll.
Die obere Bremse dient vornehmlich dem Heben des Bären, die untere hingegen hat die Aufgabe, die Energie der Hubstange beim Schlage zu vernichten. Sie wird so konstruiert, dass sie dem Abgange einen tunlichst hohen Widerstand entgegensetzt, also P3 > - Q (Q = Bärgewicht), während sie beim Aufgange nur mit einer Kraft P4 < : Q wirken darf, um das Hochgehen des Bremskolbens nicht zu verhindern. Das Verhältnis P3 : P4 lässt sich durch passende Wahl des Neigungswinkels der Pyramidenflächen an 10 und 12 in weiten Grenzen ändern.
Bei Verwendung eines Energiespeichers lassen sich die Bremskräfte vermindern oder die Bremswege verkürzen.
Die in den Fig. l und 3 angedeuteten schrägen Bremsfläehen können als Ebenen ausgeführt werden, dann erhält der betreffende Teil des Bären die Gestalt einer hohlen Pyramide, die aber teuer herzustellen ist. Der einfache Kegel genügt wegen seiner veränderlichen Flächenkrümmung nicht. Dagegen erhält man geometrisch vollkommen entsprechende und verhältnismässig billig herzustellende Bremsfläche, wenn man sie als Teile von Zylindermänteln herstellt, deren Achsen die Kanten einer regelmässigen Pyramide bilden. Beispielsweise ist in Fig. 5 die Druntersicht unter das in den Bär eingekeilt zu denkende Stück 1'der Fig. 3 herausgezeichnet, aus der die Lage der Zylinder und ihrer Achsen deutlich zu ersehen ist.
Die Bauart nach Fig. 3 ergibt zwar ein sehr günstiges Kraftwegdiagramm, hat aber den Nachteil, dass sich die Backen 5 von der Bremsfläche abheben müssen. Dieser Nachteil lässt sich vermeiden, wenn man die Bremsflächen entsprechend krümmt. Wegen der Verschiebbarkeit der Bremsbacken muss die Krümmung eine gleichmässige sein. In erster Linie kommt als Bremsfläche die Zylinderfläche mit wagrechter Achse in Betracht, doch gestattet auch die Kugelfläche brauchbare Lösungen.
Fig. 6 zeigt eine Bremse mit zylindrischer Bremsfläche. Der Bär ist wieder mit 1 bezeichnet.
Die Hubstange mit 2. Auf der Hubstange sitzt fest die Nabe 15, an der die Stangen 16 angelenkt sind. Letztere tragen mittels der Bolzen 17 die Gleitschuhe 18 und die Bremsbacken 19. Gegen die Nabe 15
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ausführen. Die Bogenbewegung der Backen hat zur Folge, dass die zwischen Bär und Backen auftretenden Nonnalkräfte das Hubgestänge in die gezeichnete Mittellage zu bringen suchen. Diese Kräfte unterstützen die Reibung der Backen am Bär, wenn die Backen von der Mitte weg (nach oben oder unten) bewegt werden, während sie bei der Bewegung der Backen gegen die Mitte zu der Reibung entgegenwirken.
In gleichem Sinne beeinflusst auch die zwischen dem Keil 21 und den Gleitschuhen 18 auftretende Reibung, die von den Bremsbacken auf den Bär ausgeübten Kräfte. Bewegen sich die Backen von der Mitte weg, so müssen die Gleitschuhe 18 den Keil 21 unter Überwindung der Federkraft von 20 nach oben drücken. Die Reibung zwischen den Teilen 18 und 21 unterstützt die Feder, die Kräfte zwischen 1 und 19 werden daher vergrössert ; umgekehrt werden sie verkleinert, wenn sich die Backen 19 gegen die Mitte zu bewegen.
Unter der Annahme eines Reibungskoeffizienten von 0-1 zwischen Keil und Gleitschuhen und eines solchen von 0'3 zwischen den mit einem Friktionsbelag versehenen Bremsbacken und dem Bär und unter der Voraussetzung, dass sich die Federkraft bei grösster Auslenkung des Keiles verdoppelt, ergibt sich das in Fig. 7 dargestellte Kraftwegdiagramm. Die Stufe in der Kurve ist eine Folge der Bewegungsumkehr des Keiles in der Mittellage der Backen. Dieses Diagramm zeigt, dass der Hauptteil der Bremswirkung erst in der zweiten Hälfte des jeweiligen Weges stattfindet.
Das ist vorteilhaft, weil dadurch in allen Fällen eine genügende Länge des Bremsweges gesichert wird, indem die Bremsbacken bei jedem Kraftwechsel erst in der jeweils zweiten Hälfte ihres Weges zur Ruhe kommen können.
Die Keilbauart nach Fig. 6 hat zwar den Vorteil der grossen Stufe im Kraftwegdiagramm, aber auch Nachteile, vor allem den starken Anstieg der Kräfte bei grösserem Ausschlag der Bremsbacken und die dem Staube ausgesetzten Gleitflächen.
Diese. Nachteile lassen sich durch die in Fig. 8 dargestellte Bauart vermeiden. Hier erfolgt die Anpressung der Bremsbacken 19 durch Kniehebelwirkung mittels der Laschen 22 die das Querstück 23 unter dem Druck der Feder 20 der Strecklage zu nähern sucht. Durch passende Wahl der Verhältnisse kann das in Fig. 9 gezeichnete Kraftwegdiagramm erreicht werden. Auch hier tritt im Diagramm eine
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gleitende Reibung längs der Keilflächen.
Um zu verhindern, dass bei stark abgenutztem Bremsbelag sich die Laschen 22 zu weit der Strecklage nähern (Gefahr der Selbsthemmung des Kniehebels) kann ein Anschlag 24 angebracht. werden.
Bremsen nach den Fig. 6 und 8 sind gleichfalls für Seilhämmer verwendbar, allerdings wird hiebei hauptsächlich der obere Teil des Kraftwegdiagramms zur Wirkung kommen.
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Die Bauarten nach Fig. 6 und 8 lassen sich mit konstant wirkeuden Bremsen kontbinieren, ähnlich \\ie in Fig. 3 für die Konusbauart dargestellt.
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sondern bei entsprechend kräftiger Ausführung auch auf Dampf-und Lufthämmer anwendbar.
PATENT-AN SPRÜCHE :
1. Vorrichtung an Krafthämmern zur Sicherung sanften Anhebens des Bären, gekennzeichnet durch Einschaltung einer Reibungsbremse zwischen Bär und Huborgan, deren Bremskraft sich in Abhängigkeit von der relativen Stellung der Bremsbacken gegen den Bär ändert.
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Device on power hammers to ensure gentle lifting of the bear.
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It is also known to combine such brakes with energy stores (springs, compressed air and the like). Finally, it is known to insert a spring between the bear and the rope in rope hammering in order to avoid the bumps caused by slack rope formation when the bear is lifted.
The present invention relates to a brake to be switched between the bear and the lifting device, the braking force of which depends not only on the direction of movement, but also on the size of the (relative) distance covered, and in which the maximum value of the braking force is chosen so abundantly that it is safe Lifting the bear is sufficient, so rigid or resilient drivers can be dispensed with.
The concept of the invention allows numerous constructive solutions, some of which are typical
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Structural forms of the brake and FIGS. 2, 4, 7 and 9 the associated force path diagrams, while a detail is drawn out in FIG.
In Fig. 1, j! the bear with a conical or better pyramidal tapered bore. 2 is the lifting rod with a head 3. The ring 4, which has been removed in the form of a pyramid, rests against the latter and, together with the ring 6, which is likewise removed in the form of a pyramid, presses the jaws 5 outwards against the hole wall. The spring 7 keeps the device under tension.
Spring plate 8 and nut 9 form the abutment of the spring.
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to connect the hoist rope, while an energy storage device is necessary for rod hammers, because as a result of the braking force decreasing downwards, a free energy residue could remain in the hoist rod, which would result in the device being destroyed. When the hammer is actuated, the energy storage device can be placed in the lifting cylinder in a known manner using a gaseous propellant (e.g. compression of the sub-steam); in the case of mechanical drives, springs or, better still, an air buffer to be arranged under the brake head, or an air or liquid brake (e.g. according to patent specification no. 77748).
An arrangement that can be operated with or without an energy store is shown in FIG. 3. Its main difference compared to the first type is the series connection of two brakes, one with constant and one with variable braking force. The upper brake (parts 2-9) corresponds
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Lift off the braking surface in order to only come into effect again when going up. The upper half of Fig. 4 shows the force path diagram of this brake. The value of Pi is low, while P2 should again be a multiple of the bear weight.
The upper brake is primarily used to lift the bear, while the lower one has the task of destroying the energy of the lifting rod when it hits. It is constructed in such a way that it offers as high a resistance as possible to the exit, i.e. P3> - Q (Q = bear weight), while when opening it may only act with a force P4 <: Q in order not to prevent the brake piston from going up. The ratio P3: P4 can be changed within wide limits by a suitable choice of the inclination angle of the pyramid surfaces at 10 and 12.
When using an energy store, the braking forces can be reduced or the braking distances shortened.
The inclined braking surfaces indicated in FIGS. 1 and 3 can be designed as planes, then the relevant part of the bear is given the shape of a hollow pyramid, which is expensive to manufacture. The simple cone is not sufficient because of its variable surface curvature. On the other hand, braking surfaces which are geometrically perfectly corresponding and which are relatively cheap to produce are obtained if they are produced as parts of cylinder jackets whose axes form the edges of a regular pyramid. For example, in FIG. 5 the view from below under the piece 1 'of FIG. 3 which is to be wedged into the bear is drawn out, from which the position of the cylinders and their axes can be clearly seen.
The design according to FIG. 3 results in a very favorable force path diagram, but has the disadvantage that the jaws 5 must stand out from the braking surface. This disadvantage can be avoided if the braking surfaces are curved accordingly. Because the brake shoes can be moved, the curvature must be uniform. The cylinder surface with a horizontal axis is primarily considered as the braking surface, but the spherical surface also allows usable solutions.
Fig. 6 shows a brake with a cylindrical braking surface. The bear is labeled 1 again.
The lifting rod with 2. The hub 15 to which the rods 16 are hinged is firmly seated on the lifting rod. The latter support the sliding shoes 18 and the brake shoes 19 by means of the bolts 17 against the hub 15
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To run. The arching movement of the jaws has the consequence that the normal forces occurring between the bear and the jaws try to bring the lifting rod into the center position shown. These forces assist the friction of the jaws on the bear when the jaws are moved away from the center (up or down), while counteracting the friction when the jaws are moved toward the center.
In the same sense, the friction occurring between the wedge 21 and the sliding blocks 18 also influences the forces exerted on the bear by the brake shoes. If the jaws move away from the center, the sliding shoes 18 have to push the wedge 21 upwards, overcoming the spring force of 20. The friction between the parts 18 and 21 supports the spring, the forces between 1 and 19 are therefore increased; conversely, they are reduced in size when the jaws 19 move towards the center.
Assuming a coefficient of friction of 0-1 between the wedge and sliding blocks and a coefficient of 0'3 between the friction-coated brake shoes and the bear and assuming that the spring force doubles with the greatest deflection of the wedge, this results in Fig. 7 shown force path diagram. The step in the curve is a result of the reversal of motion of the wedge in the central position of the jaws. This diagram shows that the main part of the braking effect only takes place in the second half of the respective path.
This is advantageous because a sufficient length of the braking distance is ensured in all cases, as the brake shoes can only come to rest in the second half of their path with each change of force.
The wedge design according to FIG. 6 has the advantage of the large step in the force path diagram, but also disadvantages, above all the strong increase in forces with a greater deflection of the brake shoes and the sliding surfaces exposed to the dust.
These. Disadvantages can be avoided by the design shown in FIG. Here, the brake shoes 19 are pressed on by toggle action by means of the tabs 22, which the crosspiece 23 tries to approach the extended position under the pressure of the spring 20. The force path diagram shown in FIG. 9 can be achieved by suitable selection of the ratios. Here, too, appears in the diagram
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sliding friction along the wedge surfaces.
In order to prevent the tabs 22 from approaching the extended position too far when the brake lining is severely worn (risk of self-locking of the toggle lever), a stop 24 can be attached. will.
Brakes according to FIGS. 6 and 8 can also be used for rope hammers, however, mainly the upper part of the force path diagram will come into effect.
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The types according to FIGS. 6 and 8 can be contbinieren with constantly acting brakes, similar to that shown in Fig. 3 for the cone type.
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but also applicable to steam hammers and air hammers if the design is correspondingly strong.
PATENT APPROVALS:
1. Device on power hammers to ensure gentle lifting of the bear, characterized by the activation of a friction brake between the bear and the lifting element, the braking force of which changes depending on the relative position of the brake shoes against the bear.