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Ventilsteuerung fur Pressluftwerkzeuge.
Bei Ventilsteuerungen für Pressluftwerkzeuge übt die Masse des Ventils einen ganz bedeutenden Einfluss auf die Schlagzahl aus. Man hat in richtiger Erkenntnis dieses Nachteiles z. B. bei Kugelsteuerungen statt einer grossen Kugel mehrere kleine Kugeln angewendet und erreicht dadurch bei gleichen Ventilquerschnitten geringere Massenbeschleunigungskräfte und in weiterer Folge höhere Schlagzahlen. Eine Grenze bleibt allerdings noch immer bestehen. Eine häufig verwendete Form der Ventilsteuerungen sind die Klappensteuerungen, die im wesentlichen aus einer Klappe bestehen, die um eine Kante schwingt und so abwechselnd die Einlässe freigibt. Die Strömungsverhältnisse dieser Steuerungen sind jedoch sehr ungünstig, da der Luftstrom um die Klappenkante herumläuft und unter Umständen die sichere Wirkung der Steuerung beeinträchtigt.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles hat man z. B. versucht, das aufliegende Ende der Klappe durch ein Sonderventil in seiner Lage zu sichern ; mit dieser Einrichtung wachsen aber die für die Schlagarbeit nicht in Frage kommenden zu bewegenden Massen, und das Werkzeug wird überdies kompliziert und teuer.
Mit der Erfindung wurde nun eine Steuerung geschaffen, die sehr geringe Massenbeschleunigungskräfte aufweist, eine verhältnismässig rohe Beschaffenheit der Dichtungsflächen zulässt und ausgezeichnete Strömungsverhältnisse ermöglicht. Dies wird erreicht durch ein Steuerorgan, welches innerhalb der Elastizitätsgrenze seine Form ohne Schaden ändern kann.
Es ist bekannt, elastische Mittel für Steuerorgane an Pressluftwerkzeugen zu verwenden, u. zw. in der Weise, dass in einen aus Blech gepressten Schieber eine elastische Füllung eingebracht wird. Bei dieser Anordnung wirkt jedoch die Blechhülle und nicht das elastische Füllmittel als Steuerorgan ; auch tritt eine Verformung des Füllmittels beim Steuervorgang bei dieser Anordnung nicht ein und der Abschluss der Steuerkanäle wird ausschliesslich von der Metallhülse bewirkt.
Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes für einen Bohrhammer ohne Umsatz dar. Im Zylinder 1 läuft der Kolben 2, welcher durch die Steuerung abwechselnd an der hinteren Fläche oder an der vorderen Ringfläche mit dem Treibmittel beaufschlagt wird. Die Steuerung besteht z. B. aus einem Unterteil 3 und Oberteil 4, zwischen welchen ein Ventilkörper 6 aus einem elastischen Werkstoff, wie z. B. Gummi, schwingt ; in vorliegendem Falle ist der Ventilkörper 6 als ringförmige Platte ausgeführt.
Die Wirkungsweise der Steuerung ist nach dem bekannten Prinzip nun wie folgt : Das Treibmittel strömt über den Hahn 8 in den Speicherraum 9 und von dort über die Kanäle 10 der Deckplatte 5 durch die Kanäle 11 in den durch Oberteil 4 und Unterteil 3 gebildeten bikonkaven Raum 13. Befindet sich der Kolben nun z. B. in unterer Totlage, so strömt das Treibmittel durch die Öffnungen 12 des Oberteiles 4 über die Kanäle 14 und den Raum 16 durch die Bohrung 17 in den oberen Zylinderraum und entweicht durch die Auspufföffnung 20, so dass die obere Kolbenseite samt dem Raum 16 entlastet ist.
Unter dem Kolben und im Raum 22 ist das Treibmittel durch den Kolben verdichtet worden, so dass sich die Ventilplatte 6 sofort an den Spiegel des Oberteiles 4 anlegt und die Öffnung 14 verschliesst und das Treibmittel durch die Öffnungen 15 des Unterteiles 3 in den Ringraum 22 und über eine Bohrung 23 der Platte 18 durch den Rückhubkanal 19 unter den Kolben strömt und den Rückhub bewirkt. Sobald der Kolben die Auspufföffnung 21 freigibt, tritt eine Entlastung des
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entlastet den hinteren Zylinderraum, die Platte steuert um und das Spiel beginnt von vorne.
Die Zeichnung zeigt die Steuerung gerade vor Umsteuerung auf Rückhub ; Kanal 20 ist vom vorlaufenden Kolben eben freigegeben worden.
Die Steuerplatte 6 vollführt also eine Steuerbewegung in der Weise, dass sie sich einmal an die Wölbung des Oberteiles 4 (Rückhubeinströmung), einmal an die Wölbung des Unterteiles 3 (Sehlajghllbeinströmung) elastisch anlegt. Durch entsprechende Wahl der Bombierung sowie des Verfomrwiderstandes der Steuerplatte wird nicht eine schlagartige Beanspruchung des Ventilkörpers, sondern ein Abwälzen auf den Steuerspiegel bewirkt, wodurch das Organ weitgehend geschont ist. Der Verformwiderstand kann z. B. durch Querschnittsänderung der Platte 6 beeinflusst werden ; man kann zu diesem Zwecke aber auch andersartigen Werkstoff, z. B. ein Gewebe, in das elastische Material einbetten oder aber das elastische Material z. B. auf eine metallische Grundlage aufvulkanisieren.
Die geringe Masse ermöglicht rascheste Umsteuerung und damit eine Erhöhung der Schlagkraft des Hammers bzw. in weiterer Folge die Erzielung gleicher Leistung mit leichteren Hämmern. Die Eigenart des elastischen Steuerkörpers, der sich dicht und weich an den Steuerspiegel anlegt, gestattet es, auf eine genaue Bearbeitung durch Schleifen zu verzichten, womit eine ganz wesentliche Verbilligung der Erzeugung verbunden ist. Der Steuerkörper selbst braucht gar nicht bearbeitet werden und kann ohne wesentliche Kosten durch einen neuen ersetzt werden. Die Strömungsverhältnisse einer solchen Steuerung sind weitaus günstiger als bei den üblichen Klappensteuerungen, da der Luftstrom nicht erst um die Klappenkante herumlaufen muss und Wirbelverluste damit vermieden sind.
Die Steuerungskanäle können in beliebiger Anzahl (etwa siebartig) und beliebiger Querschnittsform an den Steuerspiegeln angebracht werden und gestatten rascheste Füllung der Zylinderräume sowie je nach Anzahl und Querschnittsform eine beliebig verzögerte bzw. beschleunigte Freigabe der Strömungsquerschnitte. Derartige elastische Steuerkörper können natürlich nicht nur plattenförmig, sondern auch in beliebig andern Formen (als Kugeln, Ahwälzkörper, aussen eingespannte Membranen u. dgl.) ausgebildet werden. Der Vorteil der geringen Masse sowie der guten Abdichtung durch das elastische Aufliegen bleiben auch bei andern Ausführungen voll gewahrt.
Die Anwendung des elastischen Steuerkörpers ist ferner nicht beschränkt auf das vorstehend geschilderte, an sich bekannte Steuerungssystem, sondern kann sinngemäss bei jeder andern Steuerungsart für ventilgesteuerte Schlagwerkzeug bzw. auch für Hilfssteuerungen kolbengesteuerter Schlagwerkzeug Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ventilsteuerung für Pressluftwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass für den Steuerkörper ein elastisch verformbarer Werkstoff, wie z. B. Gummi, verwendet wird.