Hammerkolben für <B>pneumatische</B> Schlagwerkzeuge. Die Erfindung betrifft einen Hammer kolben für pneumatische Schlagwerkzeuge.
Der erfindungsgemässe Hammerkolben für solche Werkzeuge ermöglicht die Übertragung einer grösseren Energie pro Schlag auf ein Arbeitswerkzeug, zum Beispiel einen Ge steinsbohrer, Meissel, Nietenschläger oder der gleichen, als es mit Hammerkolben bekannter Ausführungen möglich ist, ohne die im Ar beitswerkzeug auftretenden maximalen Drücke zu vergrössern. Dies kann durch einen Ham merkolben erreicht werden, der ohne Ver grösserung der in dem schlagerhaltenen Teil des Werkzeuges erzeugten Schlagamplitude die Dauer des !Schlagimpulses vergrössert.
Der erfindungsgemässe Hammerkolben kann mit Vorteil in Gesteinsbohrern verwen det werden, die den verschiedenstenGesteins= arten anzupassen sind, da er die Schaffung verschiedener Formen des Schlagimpulses, die den verschiedensten Gesteinsarten zur Errei chung des bestgünstigsten Bohrergebnisses an gepasst sind, ermöglicht.
Die elastischen Eigenschaften des erfin dungsgemässen Hammerkolbens können verän derbar sein.
Der Ausdruck elastische Verformung>>, der im folgenden benützt wird, bezeichnet eine solche Verformung eines Körpers, die nicht eine bleibende Veränderung der Körper form zur Folge hat.
Der erfindungsgemässe Hammerkolben für pneumatische Schlagwerkzeuge, mit einem Kolbenkopf und einem zur Abgabe von Schlä gen unmittelbar an ein Organ ausgebildeten Schlagteil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf derart ausgebildet ist, dass er in der Schlagrichtung federn kann, und zwar derart, dass bei Einwirkung einer Druck kraft auf den Hammerkolben eine elastische Verkürzung in 'Schlagrichtung entsteht,
wel che mindestens 20 0/a grösser als die elastische Verkürzung eines der gleichen Druckkraft un terliegenden massiven zylindrischen Stahlkol bens von. demselben Gewicht und derselben Länge wie der Hammerkolben ist, welche Ver kürzung aber die elastische Verkürzung eines der gleichen Druckkraft unterliegenden mas siven zylindrischen Stahlkolbens von demsel ben Gewicht und der zehnfachen Länge des Hammerkolbens nicht überschreitet.
Solch ein Kopf kann aus einer Mehrzahl von aufeinandergelegten elastischen Elemen ten bestehen, die befähigt sind, sich in der ,Schlagrichtung elastisch zu verformen.
In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele von Hammerkolben und mit solchen Hammerkolben versehenen Werkzeugen dar gestellt. Es zeigen: Fig. 1 \ eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines- durch Pressluft angetriebenen Gesteinsbohrhammers, Fig. 2 eine ;Seitenansicht, teilweise im: Schnitt, eines durch Presshift angetriebenen.
Gesteinsmeissels, Fig. 3 und 4 in vergrösserter Darstellung und teilweise im Schnitt die Hammerkolben der in Fig.1 und 2 dargestellten Schlagwerk zeuge.
und Fig. 5 und 6 zwei weitere Ausführungen von Hammerkolben gemäss der Erfindung. Der in Fig.1 dargestellte Gesteins-Bohr- hammer besteht aus einem Zylinder 1, einem hintern Kopfstück 2, einem Ventilgehäuse 3,
einem vordern Kopfstück 4 und einem Zwi- schengehäuse 5. Das hintere Kopfstück 2 und das Ventilgehäuse 3 bilden zusammen eine Ventilkammer ss, in der ein Ventilorgan in bekannter Weise die Verteilimg der Druck luft zur Erzeugung des Arbeitshubes bzw. des Rückhubes des Hammerkolbens steuert.
Das Ventilorgan besteht im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel aus einem Membranventil 7.
käs vordere Kopfstück 4 des Bohrhammers und das Zwischengehäuse 5 umschliessen einen Böhrerdrehmechanismus bekannter Art, der in der dargestellten Ausführung aus einem Motor 8 besteht, der über eine Schnecke 9 ein :Schneckenrad 10. antreibt, das mit einem Bohrerfutter 111 verbunden ist, in dem der Bohrerschaft 12 aufgenommen ist.
Ein Haupt einlassventil 13 steuert den Zustrom der Druckluft zur Ventilkammer 6 und zum An triebsmotor B. Ein Handgriff 14 ist am hin- tern Kopfstück befestigt. Durch einen An schluss 15 kann Spülflüssigkeit in den Bohr hammer eingeleitet werden.
Der Zylinder 1 enthält einen hin und her gehenden Hammerkolben, der im Detail in Fig.3 dargestellt ist. Er besteht aus einem Schlagteil 16 aus Stahl von Zylinderform mit kleinem Durchmesser zur ummittelbaren Über tragung der ;Schläge auf ein Bohrwerkzeug und aus einem Kolbenkopf von grösserem Durchmesser aus einer Mehrzahl von elastisch verformbaren Stahlscheiben 17.
Der Schlag teil 16 ist in bekannter Weise mit einem Kanal 18 zur Aufnahme eines Wasserfüh- rungsrohres 19 versehen. Er ist beweglich und geführt gelagert und bildet einen Stempel in einem Teil 20, -der den untern Kopf der Arbeitskammer des Zylinders 1 darstellt.
Die Fortsetzung des Schlagteils 16 bildet der dün- nere Teil 2'1, der sich durch den Kolbenkopf erstreckt und auf dem die aufgesteckten Ring scheiben 1 7 durch eine Mutter 22 festgehal ten sind.
Die Scheiben 17 bilden zusammen eine steife Feder, deren Spannung durch ein mehr oder weniger starkes Anziehen der Mutter 22 eingestellt werden kann. Diese Einstellung der Spannung oder der elastischen Verform barkeit der Scheiben ist möglich, weil die Scheiben auf einer Oberfläche, wie es bei 23 angedeutet ist, konvex und auf der andern Oberfläche mit einem aus der Scheibenebene vorstehenden ringförmigen Rand 24 versehen sind.
Die Scheiben 1'7 sind so übereinander gesteckt, dass sie sich, wie aus der Fig. 3 er sichtlich ist, abwechselnd mit den konvexen Oberflächen und mit den Rändern berühren. Durch entsprechendes Anziehen der 1Tutter 22 berühren die 'Scheiben einander nicht nur an den Rändern 24, sondern auch entlang eines Kreises, der einen grösseren Durchmesser als der Teil 21 hat.
Die Elastizität eines solchen Kolbens der Länge L ist in der Schlagrich- ting wesentlich grösser als die eines massiven zylindrischen Stahlkörpers 2,5 mit strichpunk tiert eingezeichnetem Durchmesser bei glei- ehemGewicht und gleicher Länge L.
Die ela- stische Verformbarkeit soll mehr als 20 % grösser als die eines Stahlkolbens 25 sein, das heisst, wenn der ,Stahlkolben 25 einer Druck kraft P unterworfen ist und eine daraus her rührende Längenverminderung gleich d L ist, wird dieselbe Druckkraft den Kolben 16, 1 i um mehr als 1,2 4 L verkürzen.
Falls die Mutter 22 weniger stark angezogen wird, er hält man einen Kolben, dessen elastische Ver- formbarkeit in der Schlagrichtung grösser ist, das heisst, wenn auf einen solchen Kolben die selbe Druckkraft P wirkt, ist die so erzeugte elastische Verkürzung grösser als 1,5<I>d L.</I> Im unbelasteten Zustand berühren sich die Schei ben 17 an den Rändern 24 und längs Kreisen, deren Durchmesser kleiner ist als vorher.
Wenn die Scheiben 17 weniger stark oder mit grösserem Durchmesser als in Fig. 3 dar gestellt gemacht werden, so wird der Kolben kopf weicher und die elastische Verformung bei einer bestimmten Kraft P zum Beispiel grösser als 2<I>d L,</I> das heisst über 100- 1/0 grösser als die elastische Verformung eines massiven, gleich schweren und langen zylindrischen Stahlkolbens 25 durch dieselbe einwirkende Druckkraft P.
Bei der Arbeit des oben beschriebenen Hammerkolbens in einem Schlagwerkzeug kann angenommen werden, dass der Kolben sich so verhält, als ob der Kolbenkopf massiv aus einem Material gemacht ist, das einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat als der Stahl in dem angenommenen .Stahlkolben 25.
Die Elastizität des beschriebenen Hammer kolbens darf jedoch nicht zu gross sein, und unter keinen Umständen darf er so weich sein, dass er sich durch dieselbe Drehkraft P mehr verkürzen würde als ein massiver Zylinder kolben von demselben Gewicht und dem Zehn fachen seiner Länge.
Das in Fig. 2 dargestellte Schlagwerkzeug besteht aus einem 'Zylinder<B>26,</B> einem hintern, mit Handgriffen und einem Einlassventil aus gerüstetem Kopfstück 27, einem vordern Kopfstüek 28 mit einem Halter<B>29</B> für eilt Werkzeug 30 und einem Zwischenstück 31, (las das vordere Kopfstück des Arbeitszylin ders 26 bildet.
Ein Ambossblock 2 ist im Zwischenstück 31 gelagert und dient dazu, die Schlagenergie vom Hammerkolben zum Werk zeug 30 zu übertragen und einen dichtenden Stempel im Kopfstück des Arbeitszylinders zu bilden.
Der Hammerkolben des Schlagwerkzeuges gemäss Fig. 2 ist in Fig. 4 in grösserem Mass stab dargestellt. Er besteht aus einem Stab, der einen Schlagteil 3-3 bildet und trägt eine Mehrzahl von verformbaren Stahlscheiben 34, die auf den .Stab geschoben sind und dort durch eine Mutter 35 zusammengehalten wer den. Die Scheiben sind auf einer Seite mit einem vorstehenden ringförmigen Aussenrand 3,6 und auf der andern Seite mit einem vor stehenden Innenrand 37 versehen. Die Schei ben berühren einander abwechselnd mit den Rändern 36 und 37, so dass ein sehr stabiler Federkörper nach Art eines Balges gebildet ist.
Ein Hammerkolben gemäss dieser Ausfüh- rung besitzt eine elastische Verformbarkeit in Schlagrichtung, die mindestens 20,11/9 grösser ist als die eines massiven zylindrischen Stahl kolbens mit kreisförmigem Querschnitt, dem selben Gewicht und derselben Länge. Sie darf aber nicht grösser sein als die elastische Verformbarkeit in Schlagrichtung eines mas siven zylindrischen ,Stahlkolbens mit kreis förmigem Querschnitt, demselben Gewicht und der zehnfachen Länge des Hammerkolbens.
Die Fig.'5 zeigt einen Hammerkolben eines Gesteins-Bohrhammers, der eine Abwandltuig des in Fig.1 und 3 dargestellten ist. Der Schlagteil 38 ist mit geraden und schrägver laufenden Nuten 39, 40 versehen, durch die eine Drehung des Schlagbohrers durch Ent nahme von Bewegungskraft vom Kolben in bekannter, nicht dargestellter Weise statt- . findet.
Der Kolbenkopf besteht aus einer zy lindrischen Hülse 41, in der eine die Haupt masse des Kolbenkopfes ausmachende steife Feder, nach Art eines Balges, zwischen dem Hülsenboden 42 und einem scheibenförmigen Flansch 43 am obern Ende- des Schlagteils 38 gelagert ist. Die Feder kann durch eine in das offene Ende der .Hülse eingeschraubte und den scheibenförmigen Flansch 43 ein schliessende (Scheibe 44 vorgespannt werden.
Die Feder besteht aus ringförmigen balgähn- lichen Elementen 4'5, von denen jedes zwei Stahlscheiben aufweist, die an einer Mittel fläche verbunden sind und so ein einziges Element bilden und mit am Umfang verlau fenden Rändern 46 ausgerüstet sind, mit denen sich die Elemente gegenseitig berühren Lind zusammen mit dem Hülsenboden 4 2 und dem Flansch 43 eine steife Feder nach Art eines Balges bilden.
Die Anordnung wird durch eine zentrale Verlängerung 46' des Schlagteils 38 zusammengehalten und ge führt. Der Kolbenkopf kann auch aus einem einen zusammenhängenden Körper bildenden, elastisch federnden Balg bestehen.
Fig. 6 zeigt einen Kolben, bei dem der Hauptteil der Masse des Kolbenkopfes aus einem Material hergestellt ist, das andere ela stische Eigenschaften wie Stahl hat. Der Kol ben besteht aus einem Schlagteil 47, der am Ende eines Bolzens 48 angeordnet und mit einem Flansch 49 und einer Mutter 50 ver sehen ist; zwischen diese Mutter und denn Flansch ist ein rohrförmiger zylindrischer Körper 51 befestigt.
Dieser Körper kann bei spielsweise aus Bronze oder einem andern Material bestehen, dessen Elastizitätsmodul wenigstens um 30 % geringer als derjenige des Stahls ist, so dass dieser Körper fähig ist,
sich in Schlagrichtung mindestens um 20 % mehr als ein Stahlkolben von derselben Länge und demselben Gewicht zu verformen. Damit die ser Körper --nicht zu leicht ist, soll sein Ma terial vorzugsweise ein spezifisches Gewicht -von mehr als 4 glem3 haben.
Ein- Kolben gemäss. der Erfindung ist vor zugsweise zu einer 'Schlagerzeugung mit -einer Schlaggeseh@vindigkeit- von mehr .als, 5 mis geeignet.