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Die Erfindung betrifft die Bau-'und Bergbautechnik, u. zw. Schlagmaschinen.
Am zweckmässigsten wird die Erfindung in Maschinen für das Eintreiben von Pfählen, Rohren u. dgl. ins Erdreich verwendet.
Die Erfindung kann auch in Maschinen mit Eigenantrieb für das Anlegen von Bohrungen in verdichtbaren Böden und auch in Maschinen für das Tiefverdichten von Böden eingesetzt werden.
Es ist zweckmässig, die Erfindung in Hängemaschinen für die Schlagzertrümmerung verschiedener Materialien zu verwenden.
Die Erfindung kann in Handschlagmaschinen für verschiedene Zwecke, in Rammen und in Vibratoren verwendet werden.
Die Erfindung kann auch in Schlagmaschinen für verschiedene Arbeiten in Schüttgütern und auch in flüssigem Medium, z. B. unter Wasser, benutzt werden.
Bekannt ist eine Schlagmaschine, die ein Schlagwerk und einen Druckpulsator enthält. Das Schlagwerk hat ein mit einem Schlagwerkzeug ausgestattetes hohles Gehäuse, in dem sich ein Schlagbolzen hin und her bewegen kann, der den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern mit variablem Volumen teilt-in eine vordere, begrenzt durch das Schlagwerkzeug, den Schlagbolzen und die Gehäusewände, und eine hintere, die durch den Schlagbolzen und die Gehäusewände gebildet wird. Die vordere Kammer steht durch ein Fenster im Gehäuse ständig mit der Aussenwelt in Verbindung. In der Seitenwand des Gehäuses befindet sich eine in Richtung zur hinteren Kammer hin offene, mit einem Rückschlagventil ausgerüstete Auspufföffnung.
In Abhängigkeit von der Lage des Schlagbolzens ist die Auspufföffnung entweder durch die Mantelfläche des Schlagbolzens geschlossen oder sie ist offen, wenn der Schlagbolzen mit dem Schlagwerkzeug in Berührung steht.
Das Rückschlagventil hindert nicht den Durchgang der Luft aus der hinteren Kammer in die Atmosphäre, es verhindert aber ein Eindringen von Luft aus der Atmosphäre in diese Kammer.
Der Druckpulsator hat ein hohles zylindrisches Gehäuse, in dessen Innerem eine Austreibevorrichtung in Form eines Kolbens untergebracht ist, die im Gehäuse eine hin-und hergehende Zwangbewegung ausführt und zusammen mit den Gehäusewänden eine Betriebskammer mit variablem Volumen bildet, die durch einen biegsamen Schlauch ständig mit der hinteren Kammer des Schlagwerks in Verbindung steht. Das Gehäuse des Druckpulsators hat eine Öffnung für die Zuführung von Luft aus der Atmosphäre in die Betriebskammer. In Abhängigkeit von der Lage der Austreibevorrichtung bei deren hin-und hergehenden Zwangbewegung ist diese Öffnung entweder durch die Mantelfläche der Austreibevorrichtung verschlossen oder sie ist offen. Die hin-und hergehende Zwangbewegung der Austreibevorrichtung wird durch einen Motor und einen Zugstangenkurbelmechanismus erzeugt.
Die Maschine wird durch Einschalten des Motors in Betrieb gesetzt, der über einen Zugstangenkurbelmechanismus die Austreibevorrichtung des Druckpulsators in hin-und hergehende Bewegung versetzt, wodurch sich das Volumen der Betriebskammer nach einem periodischen Gesetz ändert. In der hinteren Kammer des Schlagwerks kommt es dementsprechend abwechselnd zu einer Luftverdichtung und Luftverdünnung, da sie durch einen biegsamen Schlauch ständig mit der Betriebskammer des Pulsators in Verbindung steht. Der Druck in der vorderen Kammer des Schlagwerks ist immer konstant und gleicht dem Druck des umgebenden Mediums (der Atmosphäre), da diese Kammer durch das Fenster ständig mit dem umgebenden Medium in Verbindung steht.
Die Bewegung des Schlagbolzens in Richtung zum Schlagwerkzeug, d. h. der Arbeitsgang, wird durch den Überdruck in der hinteren Kammer des Schlagwerks erzeugt. Bei der Annäherung des Schlagbolzens an das Schlagwerkzeug, d. h. vor dem Auftreffen des Schlagbolzens auf das Schlagwerkzeug, öffnet sich die Auspufföffnung, wodurch der Druck in dieser Kammer sinkt. Nach dem Auftreffen des Schlagbolzens auf das Schlagwerkzeug herrscht in der Betriebskammer des Pulsators ein Unterdruck und folglich auch in der hinteren Kammer des Schlagwerks. In diesem Zeitabschnitt ist der Druck des umgebenden Mediums (der Atmosphärendruck) grösser als der Druck in der hinteren Kammer. Unter Einwirkung des Unterdrucks der Umwelt schliesst sich das Rückschlagventil, und der Schlagbolzen bewegt sich in entgegengesetzte Richtung.
Im weiteren verlangsamt sich durch den Druck in der hinteren Kammer, der bei der folgenden Verdichtung der Luft ansteigt, die Rückbewegung des Schlagbolzens bis zum Stillstand. Die Kompensation der nach Vollendung des Arbeitsgangs durch die Auspufföffnung ausgestossenen Luft geschieht durch eine Portion
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Frischluft, die durch eine Öffnung im Gehäuse des Druckpulsators angesaugt wird. Der beschrie- bene Zyklus wiederholt sich periodisch.
Der Nachteil dieser Maschine besteht in ihrer geringen spezifischen Leistung, d. h. in der
Leistung pro Einheit des Volumens, das die Maschine für sich beansprucht. Das erklärt sich da- durch, dass das Druckgefälle zwischen der vorderen und hinteren Kammer des Schlagwerks sehr gering ist. Es genügt, hier zu erwähnen, dass das maximale Druckgefälle zwischen den beiden
Kammern beim Rückgang des Schlagbolzens 0, 03.... 0, 04 MPa nicht übersteigt.
Ein anderer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass die vordere Kammer des Schlagwerks ständig offen ist und Fremdkörper eindringen können, unter anderem auch abreibende Teilchen.
Das führt zu verstärktem Verschleiss der Teile und zur Möglichkeit des Verklemmens des Schlag- bolzens.
Zu den Nachteilen gehört auch der durch den Auspuff der Pressluft aus der hinteren Kammer des Schlagwerks erzeugte Lärm.
Ein Nachteil der Maschine, der ihren Wirkungsbereich einengt, besteht darin, dass sie nur im Luftmedium funktionieren kann. Der Betrieb der Maschine im Medium eines Schüttguts oder un- ter Wasser ist prinzipiell nicht möglich.
Ausserdem kann die Maschine nicht für Arbeiten als selbstfahrende, an den Ausgangsort zurückkehrende Maschine beim Anlegen von Bohrlöchern in verdichtbaren Böden verwendet werden, da sie keine Vorrichtung für die Veränderung der Schlagrichtung des Schlagbolzens hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Schlagmaschine zu schaffen, die infolge einer Vergrösserung der auf den Schlagbolzen einwirkenden Druckkräfte eine erhöhte spezifische Leistung besitzt.
Das Ziel der Erfindung besteht in einer Erhöhung der spezifischen Leistung der Maschine bei Erhaltung eines hohen Nutzleistungskoeffizienten.
Ein weiteres Ziel besteht in der Gewährleistung der universellen Anwendbarkeit der Maschine, der Möglichkeit des Betriebs der Maschine unter Wasser und in einem schüttbaren Medium und der Möglichkeit des Reversierens für den Fall der Anwendung der Maschine für die Tiefenverdichtung von Böden oder für die Anlegung von Blindbohrungen im Erdreich.
Die Erfindung verfolgt auch das Ziel der Minderung des beim Betrieb der Maschine entstehenden Lärms.
Ein weiteres Ziel ist die Erhöhung der Betriebssicherheit der Maschine.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass in der Schlagmaschine, die ein Schlagwerk, das ein mit einem Schlagwerkzeug ausgestattetes hohles Gehäuse hat, in dem sich ein Schlagbolzen hin-und herbewegen kann, der den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern mit ver- änderlichem Volumen teilt, und einen Druckpulsator enthält, der ein hohles Gehäuse hat, in dem eine Austreibevorrichtung untergebracht ist, die mit den Wänden des Gehäuses eine Betriebskammer bildet, die abwechselnd mit der Quelle eines gasförmigen Mediums und mit dem Innenraum des Schlagwerks in Verbindung tritt, und die in dem erwähnten Gehäuse eine Zwangsbewegung mit periodischer Zwangsveränderung des Volumens der Betriebskammer ausführt für die Übertragung in die Kammern des Schlagwerks eines pulsierenden Drucks, der die Hin- und Herbewegung des Schlagbolzens bewirkt,
bei der auf das Schlagwerkzeug Schlagimpulse übertragen werden, entsprechend der Erfindung der Innenraum des Gehäuses des Schlagwerks von der Aussenwelt isoliert, die Betriebskammer des Pulsators wenigstens mit-einer der Kammern des Schlagwerks verbunden ist und die Kammern selbst durch einen Drosselkanal ständig miteinander in Verbindung stehen.
Solch eine Ausführung der Vorrichtung ermöglicht die Schaffung eines hohen Drucks, der mehrfach den Druck der Umwelt in einer beliebigen Kammer des Schlagwerks übersteigt. Mit andern Worten, der notwendige Druck in beiden Kammern ist durch die Parameter des Pulsators vorgegeben und nicht durch den Druck des umgebenden Mediums. Es ist klar, dass bei Erhöhung des Drucks in den Kammern des Schlagwerks die spezifische Schlagleistung der Maschine etwa proportional mit dem Druck zunimmt.
Ausserdem verhindert die Isolierung beider Kammern des Schlagwerks von der Aussenwelt das Eindringen von Fremdkörpern, unter anderem von abreibenden Teilchen, aus dem das Schlagwerk umgebenden Medium. Das Schlagwerk kann somit in beliebigem Medium arbeiten-in flüssigem, schüttbarem u. a.
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Ein wesentliches Ergebnis der Isolierung der Kammern des Schlagwerks von der Aussenwelt ist der Wegfall des Auspuffs der Pressluft, wodurch vollkommen die aerodynamische Komponente des von der arbeitenden Maschine erzeugten Lärms liquidiert wird.
Der ständig die Kammern des Schlagwerks miteinander verbindende Kanal kann im Körper des Schlagbolzens ausgeführt werden.
Es ist auch möglich, den ständig die Kammern des Schlagwerks miteinander verbindenden Kanal im Gehäuse des Schlagwerks auszubilden.
Solch eine Ausführung des Kanals garantiert dessen störungsfreie Funktion.
Es ist am zweckmässigsten, den ständig die Kammern des Schlagwerks miteinander verbindenden Kanal in Form eines Zwischenraums zwischen dem Schlagbolzen und den Wänden des Gehäuses auszubilden.
Solch eine Ausführung des Kanals garantiert ebenfalls dessen störungsfreie Funktion, ist am natürlichsten und erfordert keinen speziellen Aufwand für die Ausführung.
Es ist ratsam, die Betriebskammer des Pulsators mit einem Gasaufnahmegefäss zu verbinden, das die Form einer geschlossenen Kammer hat, deren Volumen etwa dem Volumen der Betriebskammer entspricht und mit einem Mechanismus für das An- und Abstellen des Gasaufnahmegefässes an die Betriebskammer ausgerüstet ist.
Solch eine Ausführung der Maschine schafft die Möglichkeit, einen der wichtigsten Parameter des Pulsators zu regulieren, u. zw. das Volumen seiner Betriebskammer. Vom Volumen dieser Kammer hängt wieder die Grösse des Drucks ab, der bei der Verdichtung bzw. Ausdehnung der Kammer erzeugt wird. Folglich kann man durch Anschliessen bzw. Abstellen des Gasaufnahmegefässes von der Betriebskammer nach Wunsch des Bedienungspersonals der Maschine eins der zwei möglichen Vorzeichen der Druckänderung in den Kammern der arbeitenden Maschine vorgeben, die letztendlich die Bewegung des Schlagbolzens bestimmen. Dadurch ist es möglich, eins der zwei Betriebsregime des Schlagwerks einzustellen, die sich durch die Schlagrichtung des Schlagbolzens bei seiner Bewegung unter Einwirkung des Drucks in den Kammern unterscheiden.
Es ist sehr ratsam, den Betriebsraum des Pulsators abwechselnd mit der Quelle eines gasförmigen Mediums mit erhöhtem Druck in Verbindung zu setzen.
Solch eine Ausführung der Maschine ermöglicht eine zusätzliche Vergrösserung der den Schlagbolzen des Schlagwerks bewegenden Kräfte. Die Grösse dieser Kräfte ist proportional dem Druck der Quelle des gasförmigen Mediums. Im Ergebnis wächst bei gleichen übrigen Bedingungen (Abmessungen der Maschine, Anzahl der Zyklen pro Zeiteinheit u. a.) die Energie jedes Schlags proportional mit dem Druck der Quelle des gasförmigen Mediums, d. h. es wächst die spezifische Leistung der Maschine.
Es ist angebracht, die Kammer des Pulsators mit der Quelle eines gasförmigen Mediums über ein Rückschlagventil zu verbinden, das den Durchlass des gasförmigen Mediums ins Innere der Betriebskammer nur in einer Richtung zulässt.
Solch eine Ausführung der Maschine gewährleistet eine Erhöhung des mittleren Drucks in den Kammern des Schlagwerks im Vergleich zum Druck der Quelle des gasförmigen Mediums, was zu einer Erhöhung der spezifischen Leistung der Maschine führt.
Es ist zweckmässig, wenigstens eine der Kammern des Schlagwerks mit der Betriebskammer des Pulsators zu verbinden, die den Innenraum eines von zwei Seiten abgeschlossenen Zylinders darstellt, in dessen Innerem eine Austreibevorrichtung in Form eines Kolbens installiert ist, der den Innenraum des Zylinders in die eigentliche Betriebskammer und eine Entladekammer teilt, von denen jede mit der Quelle eines gasförmigen Mediums mit erhöhtem Druck verbunden ist.
Solch eine Ausführung der Maschine führt dazu, dass der von der Austreibevorrichtung (vom Kolben) aufgenommene Druck in der Entladekammer des Pulsators die Resultierende der Druckkräfte verkleinert, die auf die Austreibevorrichtung (auf den Kolben) einwirkt, und somit die maximale Belastung des Antriebsmechanismus der Austreibevorrichtung (des Kolbens) und des Motors verringert.
Im folgenden wird die Erfindung durch ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen und durch Zeichnungen erläutert, u. zw. zeigt Fig.1 schematisch eine Schlagmaschine entsprechend der Erfindung ; Fig. 2 schematisch eine Ausführungsvariante der Maschine, bei der die vordere
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Kammer des Schlagwerks mit der Betriebskammer des Pulsators verbunden ist ; Fig. 3 eine Schlag- maschine, die entsprechend der Erfindung ein Gasaufnahmegefäss in Form einer geschlossenen Kam- mer und einen Mechanismus zum An- und Abstellen des Gasaufnahmegefässes von der Betriebskam- mer des Pulsators hat ;
Fig. 4 eine Schlagmaschine, die entsprechend der Erfindung eine Quelle eines gasförmigen Mediums mit erhöhtem Druck, die mit der Betriebskammer und mit der Entladekammer des Pulsators verbunden ist, und eine Regelvorrichtung für den Druck in der Quelle des gasförmigen Mediums hat ; Fig. 5 eine Schlagmaschine, die entsprechend der Erfindung ein Rückschlagventil hat, das den Durchlass eines gasförmigen Mediums ins Innere der Betriebskammer des Pulsators nur in einer Richtung gewährleistet.
Die in Fig. l dargestellte Schlagmaschine enthält entsprechend der Erfindung ein Schlagwerk - und einen Druckpulsator --2--. Das Schlagwerk --1-- hat ein hohles zylindrisches Gehäuse --3-- mit einem Schlagwerkzeug --4-- und einem im Inneren des Gehäuses untergebrachten Schlagbolzen --5--, der sich hin-und herbewegen kann und der den Innenraum des Gehäuses in zwei, eine vordere --6-- und eine hintere --7--, abgeschlossene Kammern mit veränderlichem Volumen teilt. Die erwähnten Kammern stehen ständig über einen Drosselkanal --8-- miteinander in Verbindung, der in Form eines Zwischenraums zwischen dem Schlagbolzen --5-- und dem Gehäu- se --3-- ausgeführt ist.
Der Druckpulsator --2-- hat in einer konkreten Ausführungsvariante ein hohles zylindrisches Gehäuse --9-- und eine im Inneren des Gehäuses untergebrachte Austreibevorrichtung --10-- in Form eines Kolbens, der hin-und hergehende Bewegungen im Gehäuse --9-- ausführen kann und der zusammen mit dem Gehäuse eine geschlossene Betriebskammer --11-- mit veränderlichem Volumen bildet.
In der Seitenwand des Gehäuses --9-- befindet sich eine Öffnung --12-- für die Zuleitung eines gasförmigen Mediums in die Betriebskammer --11--, die je nach der Lage der Austreibevorrichtung --10-- entweder offen zur umgebenden Atmosphäre oder durch die Seitenfläche der Austreibevorrichtung --10-- geschlossen ist. Die Betriebskammer --11-- steht ständig mit der hinteren Kammer --7-- des Schlagwerks über einen biegsamen Schlauch --13-- in Verbindung. Für die Zwangbewegung der Austreibevorrichtung --10-- wird ein Motor (Elektromotor, Verbrennungsmotor, Zapfwelle u. dgl.) mit einem Antriebsmechanismus (z. B. Zugstangenkurbelmechanismus, Koppelschleife, Kurvengetriebe u. dgl.) benötigt.
Es muss erwähnt werden, dass das Gehäuse --9-- des Pulsators --2-- nicht unbedingt zylindrisch und die Austreibevorrichtung die Form eines Kolbens haben muss. Der Querschnitt des Gehäuses --9-- und der Austreibevorrichtung kann z. B. quadratisch oder von anderer Form sein.
Der Druckpulsator --2-- kann anders ausgeführt werden, z. B. in Form eines linearen Elektromotors. In dieser Variante kann der Anker des Motors die Rolle der Austreibevorrichtung übernehmen, der die Möglichkeit einer Zwang-Hin-und-Herbewegung im Inneren des hohlen Stators des Motors hat und der zusammen mit dem Stator eine Betriebskammer mit veränderlichem Volumen bildet, die ständig mit einer der Kammern des Schlagwerks --1-- über einen biegsamen Schlauch in Verbindung steht. Der Stator des linearen Elektromotors muss ebenfalls eine seitliche Öffnung für die Zuführung eines gasförmigen Mediums in die Betriebskammer haben, die je nach der Lage des Ankers zur umgebenden Atmosphäre entweder offen oder durch die Seitenfläche des Ankers verschlossen ist.
Es sind auch andere Ausführungsvarianten des Pulsators --2-- möglich, die den oben angeführten äquivalent sind.
Es muss auch erwähnt werden, dass der die Kammern --6 und 7-- des Schlagwerks verbindende Drosselkanal --8-- im Körper des Schlagbolzens --5-- oder im Körper des Gehäuses --3-- aus- geführt werden kann. Das Funktionsprinzip der Maschine ändert sich dadurch nicht.
Falls notwendig, kann das Schlagwerkzeug --4-- mit dem Gehäuse --3-- des Schlagwerks - ein Ganzes bilden. In diesem Fall muss das Gehäuse --3-- die Funktion des Schlagwerkzeugs --4-- übernehmen. Solch eine Vereinigung des Schlagwerkzeugs --4-- und des Gehäuses - wird oft in selbstangetriebenen Schlagmaschinen beim Anlegen von Bohrlöchern in verdichtbaren Böden praktiziert, wenn das Gehäuse der Maschine gleichzeitig als Schlagwerkzeug dient.
Die schematisch in Fig. l dargestellte Schlagmaschine funktioniert folgendermassen.
Bei eingeschaltetem Motor führt die Austreibevorrichtung --10-- des Pulsators --2-- eine nach
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einem periodischen Gesetz ablaufende hin-und hergehende Zwangbewegung aus. Dabei verändert sich der Luftdruck in der Betriebskammer --11-- und folglich auch in der ständig mit ihr durch den Schlauch --13-- in Verbindung stehenden hinteren Kammer --7-- des Schlagwerks ebenfalls nach einem periodischen Gesetz, u. zw. mit der gleichen Periode, mit der sich die Austreibevorrichtung --10-- bewegt. Auf Grund dessen, dass die Kammern --6 und 7-- des Schlagwerks über einen Drosselkanal --8-- miteinander verbunden sind, ist der Druck in diesen Kammern nicht gleich.
Unter Einwirkung des sich periodisch ändernden Druckunterschieds in den Kammern --6 und 7-- des Schlagwerks führt der Schlagbolzen --5-- eine periodische Hin- und Herbewegung aus, wobei er auf das Schlagwerkzeug Schläge ausführt. Das beim Betrieb der Maschine unvermeidliche Entweichen von Luft aus der Betriebskammer-11-- des Pulsators wird automatisch durch die Zufuhr neuer Luft durch die Öffnung --12-- im Gehäuse --9-- des Pulsators kompensiert.
Die Maschine hat hohe Betriebskennwerte bei Einhaltung bestimmter Grössenverhältnisse der wichtigsten konstruktiven Parameter. Zu den wichtigsten Parametern gehören folgende : - Masse und Querschnittsfläche des Schlagbolzens ; - Fläche des Durchlassquerschnitts des Kanals --8--, der die Kammern --6 und 7-- des
Schlagwerks verbindet ; - Volumen der Kammern --6 und 7-- bei Endstellung des Schlagbolzens-5--; - Länge und Durchlassquerschnitt des Innenkanals des Schlauches-13- ; - Arbeitsfläche der Austreibevorrichtung --10-- ; - Amplitude und Frequenz der Bewegung der Austreibevorrichtung --10-- ;
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--12-- indiums.
Bei richtiger Auswahl der aufgezählten Parameter ist der mittlere Druck in der vorderen Kammer --6-- des Schlagwerks und auch in der hinteren Kammer --7-- wesentlich höher als der Druck des umgebenden Mediums. Dabei übersteigt das Druckgefälle zwischen diesen Kammern ebenfalls wesentlich (um das Mehrfache) den Druck des umgebenden Mediums sowohl beim Arbeitsgang als auch beim Leerlaufgang des Schlagbolzens --5--.
Der Betrieb der Maschine, deren Pulsator nicht zylindrisch ist oder auf oben beschriebene Art die Form eines linearen Elektromotors hat, ist durch keine prinzipiellen Unterschiede gekennzeichnet.
Die erfindungsgemässe Schlagmaschine enthält folgende, oben beschriebene, organisch und untrennbar miteinander verbundene Mechanismen : ein Schlagwerk --1-- und einen Druckpulsator - -2--. Der Betrieb des entsprechend der Erfindung angefertigten Schlagwerks --1-- ist undenkbar ohne die Teilnahme des Druckpulsators --2--. Darum sind die im folgenden beschriebenen Ausführungsvarianten einer Schlagmaschine nur deshalb möglich, weil das Schlagwerk --1-- entsprechend der Erfindung isoliert von der Umwelt ausgeführt ist und die Kammern-6, 7-des Schlagwerks miteinander durch einen Drosselkanal verbunden sind.
Solch eine Ausführung einer Schlagmaschine vermeidet den Auspuff des verbrauchten gasförmigen Mediums in die Atmosphäre und ermöglicht eine mehrfache Nutzung der in der Maschine eingeschlossenen Portion eines gasförmigen Mediums als Energieüberträger bei Kompensierung möglicher unbedeutender Verluste dieses Mediums in die Atmosphäre. Dabei ist der Betrieb der Maschine bei erhöhtem Druck des gasförmigen Mediums möglich. Das schafft die Möglichkeit, nicht nur die spezifische Leistung und die Effektivität des Betriebs der Maschine zu erhöhen, sondern auch den Betrieb der Maschine unabhängig zu machen von den Umweltbedingungen. Die Maschine kann jetzt entsprechend der Erfindung in verschiedenen Medien eingesetzt werden, z. B. unter Wasser, in schüttbaren Medien usw.
Durch den Wegfall des Auspuffs verringert sich die Lärmentwicklung beim Betrieb der Maschine.
Die in Fig. 2 dargestellte Schlagmaschine unterscheidet sich in ihrer Konstruktion von der in Fig. l dargestellten Maschine nur dadurch, dass die Betriebskammer-11-- des Pulsators ständig nicht mit der hinteren Kammer-7-, sondern mit der vorderen Kammer --6-- des Schlagwerks verbunden ist.
Die Funktion dieser Maschine unterscheidet sich prinzipiell nicht von der Funktion der in Fig. l dargestellten Schlagmaschine. Der Schlagbolzen --5-- führt ebenfalls unter Einwirkung eines
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periodisch sich ändernden Druckunterschieds in den Kammern--6 und 7--des Schlagwerks--1-- eine Hin- und Herbewegung aus, bei der er Schläge auf das Schlagwerkzeug --4-- ausübt. Solch eine Ausführung der Maschine gewährleistet eine Verringerung der Abmessungen des Pulsators --2--.
Die in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemässe Schlagmaschine weist eine Reihe Unterschiede zu der in den Fig. l und 2 gezeigten Maschine auf. Zusätzlich hat sie ein Gasaufnahmegefäss --14-- in Form einer geschlossenen Kammer, deren Volumen mit dem Volumen der Betriebskammer-11des Pulsators --2-- vergleichbar ist, und einen Mechanismus --15-- für das An- und Abstellen des Gasaufnahmegefässes --14-- von der Betriebskammer --11-- des Pulsators --2--. Der Mechanismus - kann in Form eines Ventils, Kükenhahns, Schiebers u. dgl. ausgeführt werden. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Gehäuse --3-- des Schlagwerks --1-- mit dem Schlagwerkzeug ein Ganzes bildet, d. h. es übernimmt selbst die Rolle des Schlagwerkzeugs.
Wenn der Mechanismus --15-- für das An- und Abstellen des Gasaufnahmegefässes --14-- von der Betriebskammer --11-- des Pulsators geschlossen ist, unterscheidet sich die Funktion der Maschine prinzipiell nicht von der Funktion der in Fig. l dargestellten Maschine. Da das Gehäuse - des Schlagwerks die Funktion des Schlagwerkzeugs übernommen hat, führt der Schlagbolzen - auf den vorderen Teil dieses Gehäuses Schläge aus. Unter Einwirkung der Schläge dringt das Gehäuse --3-- des Schlagwerks in das Erdreich ein und lässt hinter sich einen Kanal mit verdichteten Wänden.
Falls es notwendig ist, das Schlagwerk --1-- sich zurückbewegen zu lassen, genügt es, mit Hilfe des Mechanismus --15-- das Gasaufnahmegefäss --14-- an die Betriebskammer - des Pulsators anzuschliessen und so einen der wichtigsten Parameter des Pulsators zu ändern, u. zw. das Volumen seiner Betriebskammer. In diesem Fall schlägt der Schlagbolzen --5-bei seiner Hin- und Herbewegung auf die hintere Wand des Gehäuses --3-- in entgegengesetzter Richtung. Unter Einwirkung dieser Schläge bewegt sich das Schlagwerk-l-zurück durch den bereits fertigen Kanal.
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zw.- bei seiner Bewegung ausübt. Wie jedoch schon erwähnt wurde, existieren mehrere, die Funktion der Maschine bestimmende Parameter, u. zw. mindestens vier.
Das bedeutet, dass man die Richtung der vom Schlagbolzen --5-- ausgeführten Schläge auch durch Veränderung eines andern Parameters ändern kann, z. B. der Lage der Öffnung --12-- für die Zuführung eines gasförmigen Mediums in den Pulsator. Dafür braucht man nur im Gehäuse --9-- des Pulsators eine zusätzliche Öffnung für die Zuleitung eines gasförmigen Mediums in die Kammer --11-- anzulegen, die relativ zur Öffnung --12-- weiter vorn liegt, d. h. in der Richtung, in der sich die Austreibevorrichtung --10-- in der Periode der Luftverdichtung in der Betriebskammer --11-- bewegt, und den Mechanismus als Ventil für das An- und Abstellen dieser Öffnung an die Quelle des gasförmigen Mediums zu benutzen.
Bei geschlossenem Ventil führt der Schlagbolzen --5-- die Schläge in einer Richtung aus, bei offenem - in die entgegengesetzte Richtung.
Die schematisch in Fig. 4 dargestellte erfindungsgemässe Maschine besitzt eine Quelle eines gasförmigen Mediums mit erhöhtem Druck, die ein Gasaufnahmegefäss --16-- darstellt, das durch eine Öffnung --12-- im Gehäuse --9-- mit der Betriebskammer --11-- des Pulsators verbunden werden kann. Die Maschine hat eine. Pumpvorrichtung --17--, um den erhöhten Druck im Gasaufnah- magefä# --16-- konstant zu halten. Die Pumpvorrichtung --17-- besitzt einen unbeweglich mit dem Gehäuse --9-- des Pulsators verbundenen Hohlzylinder --18--, in dessen Innerem ein Presskolben --19-- untergebracht ist, der zusammen mit der Austreibevorrichtung --10-- des Pulsators eine hin-und hergehende Zwangbewegung ausführen kann und der mit dem Zylinder --18-- eine Kammer --20-- mit veränderlichem Volumen bildet.
Die Kammer --20-- ist über ein am Ausgang der Kammer --20-- installiertes Rückschlagventil --21-- und einen Kanal --22-- mit dem Gasaufnahme- gefä# --16-- verbunden. Das Rückschlagventil --21-- ermöglicht den Durchgang von Luft aus der Kammer --20-- in das Gasaufnahmegefäss --16-- und verhindert einen Luftstrom in entgegengesetzter Richtung. In der Seitenwand des Zylinders --18-- der Pumpvorrichtung befindet sich eine durchgehende Öffnung --23--, die je nach der Lage des Presskolbens --19-- entweder durch die Seitenfläche dieses Presskolbens verschlossen oder für den Zutritt der Luft aus der Atmosphäre in
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die Kammer --20-- geöffnet ist.
Eine andere Besonderheit der in Fig. 4 dargestellten Maschine stellt die Entladekammer --24-- dar, die im Inneren des hohlen, in Form eines von zwei Seiten verschlossenen Zylinders ausgeführten Gehäuses --9-- gebildet wird und die von der Betriebskammer --11-- des Pulsators durch die Austreibevorrichtung --10-- abgegrenzt wird. Die Entladekammer --24-- steht dauernd mit dem Gasaufnahmegefäss --16-- über einen Kanal --25-- in Verbindung.
Zur Übertragung einer hin-und hergehenden Zwangbewegung auf die Austreibevorrichtung hat die Maschine eine mit der Austreibevorrichtung verbundene Stange-26-.
Die Beschreibung der Pumpvorrichtung ist hier als Beispiel gegeben. Natürlich kann die Pumpvorrichtung auch anders ausgeführt werden, z. B. in Form eines kleineren Kompressors mit autonomem Antrieb oder einer mit einem Druckminderer versehenen Gasflasche mit Pressluft.
Die in Fig. 4 dargestellte Maschine funktioniert bei eingeschaltetem Motor, der die Austreibevorrichtung --10-- des Pulsators in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Zusammen mit der Aus- treibevorrichtung --10-- vollführt der mit ihr verbundene Presskolben --19-- der Pumpvorrichtung eine Hin- und Herbewegung. Wenn der Presskolben --19-- bei seiner Bewegung die in der Kammer - befindliche Luft zusammendrückt, erhöht sich der Druck in der Kammer.
Unter Einwirkung des Überdrucks in der Kammer --20-- öffnet sich das Rückschlagventil --21--, und die komprimierte Luft gelangt durch den Kanal --22-- in das Gasaufnahmegefäss --16-. Bei der rückläufigen Bewegung des Presskolbens --19-- verhindert das Rückschlagventil --21-- ein Ausströmen der Luft aus dem Gasaufnahmegefäss --16-- in die Kammer --20--, weshalb in dieser Kammer --20-ein Vakuum entsteht. Im weiteren legt der Presskolben-19-die Öffnung-23-frei, wodurch eine frische Portion Luft aus der Atmosphäre in die Kammer --20-- gelangt, der Presskolben --19- kommt zum Stillstand und beginnt von neuem, die in die Kammer --20-- eingeströmte Luft zu verdichten.
Der beschriebene Funktionszyklus der Pumpvorrichtung wiederholt sich. Im Gasaufnah- megefäss --16-- entsteht ein Überdruck relativ zum Druck der Aussenatmosphäre. Sobald der Luft-
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der Luft in der Kammer --20-- ab und wird durch konstruktive Parameter der Pumpvorrichtung bestimmt. Es muss erwähnt werden, dass in den Zeitabschnitten, in denen die Pumpvorrichtung - keine Luft in das Gasaufnahmegefäss pumpt, diese praktisch keine Energie verbraucht. Die zur Verdichtung der Luft in der Kammer --20-- verbrauchte Energie leistet nutzbare Arbeit (kehrt zurück) bei der Ausdehnung. Auf diese Weise dient die Pumpvorrichtung --17-- der Erhöhung des
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nen Drucks.
Die ständig mit dem Gasaufnahmegefäss --16-- verbundene Entladekammer --24-- gewähr- leistet eine Verringerung des Maximalwerts der Belastung des Antriebs des Pulsators, da die an der Austreibevorrichtung angreifende resultierende Druckkraft bei erhöhtem Druck in dieser Kammer kleiner ist als bei einem Druck, der dem Atmosphärendruck gleicht.
Im übrigen funktioniert die in Fig. 4 dargestellte Maschine ebenso wie die in Fig. l dargestellte. Der Unterschied besteht nur darin, dass die spezifische Leistung dieser Maschine höher ist, da in ihre Kammern ein gasförmiges Medium (vorkomprimierte Luft) mit erhöhtem Druck geleitet wird.
Die Besonderheit der in Fig. 5 dargestellten erfindungsgemässen Maschine besteht im Vorhandensein eines am Eingang in die Öffnung --12-- für die Zuleitung eines gasförmigen Mediums in die Betriebskammer --11-- des Pulsators installierten Rückschlagventils --27--. Das Rückschlagven- til-27-- ist so angebracht, dass das gasförmige Medium nur in die Betriebskammer --11-- einströmen kann und nicht in umgekehrter Richtung.
Die Besonderheit der Funktion solch einer Maschine besteht darin, dass das Vorhandensein eines Rückschlagventils -27-- eine Erhöhung des mittleren Drucks in der Betriebskammer --11- des Pulsators und folglich auch in den Kammern des Schlagwerks gestattet. Wenn nämlich die Aus- treibevorrichtung --10- bei ihrer Hin- und Herbewegung die Öffnung-12-- für die Zuleitung eines gasförmigen Mediums in die Betriebskammer --11-- des Pulsators freilegt, ist der Druck in dieser Kammer niedriger als der Druck des umgebenden Mediums (der Atmosphäre). Deshalb strömt
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