CH663925A5

CH663925A5 - Anordnung von expansionskammern zur daempfung des schalldruckes, verwendung derselben und pneumatisch betriebener hammer.

Info

Publication number: CH663925A5
Application number: CH2639/84A
Authority: CH
Inventors: Heinz Steiner
Original assignee: Sig Schweiz Industrieges
Priority date: 1984-05-29
Filing date: 1984-05-29
Publication date: 1988-01-29
Also published as: ATE38008T1; EP0166681A1; JPS60255372A; DE3565648D1; US4673042A; EP0166681B1

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung von Expansionskammern zur Dämpfung des Schalldruckes gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, ferner einen pneumatisch betriebenen Hammer gemäss dem Oberbegriff des abhängigen Patentanspruchs 5 und eine Verwendung gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 13.

Bei solchen pneumatischen Antrieben ist in einem Zylinder ein hin- und hergehender Kolben vorhanden. Eine dieser Bewegungsrichtungen dient zur Abgabe einer Antriebskraft, z.B. durch Aufschlagen auf einem Amboss oder auf den Schaft eines Werkzeuges. Um den Kolben zu bewegen wird ein Druckfluid abwechselnd in die beidseits des Kolbens befindlichen Kammern geführt. Dieses Arbeitsfluid wird üblicherweise durch längsverlaufende Durchflusskanäle in der Zylinderwand geleitet. Indem die Zylinder als Gusselement oder durch Schmieden aus härtbarem Stahl gefertigt und die Zylinderbohrung und die Kanäle nachher hergestellt wurden, ergab sich ein schwergewichtiges Werkzeug, das auch noch sehr teuer war.

Im US-Patent 3 263 770 wurde demgemäss vorgeschlagen, den Metallzylinder für den Arbeitskolben auf der gesamten Länge mit einer dünnen Schicht aus Dämpfungsmaterial zu überziehen, wie beispielsweise Kautschuk oder ein anderes Elastomer, und diese Schicht wird mit einem rohr-förmigen Überzug aus dünnem Stahl eng umschlossen. Auf die Durchflusskanäle wird in dieser Veröffentlichung nicht eingetreten, so dass hier die bekannte Technik zum Zuge kommt, nämlich Durchgänge in der Zylinderwand zu bilden. Als Schalldämpfung ist ein Auspufftopf vorgesehen.

Im US-Patent 2 128 742 wird ein solches Werkzeug beschrieben, bei dem auf ein Metallzylinder ein äusser Körper aus Isoliermaterial aufgeformt wird. Eine Umhüllung in Form eines Rohres umschliesst die mittlere Partie des Zylinders und bildet mit dem Zylinder zusammen eine Expansionskammer zur Aufnahme des Fluids aus der Austrittsöffnung des Zylinders. An den Enden der Expansionskammer befinden sich Ringplatten. Mehrere axiale Trennwände sind in Stufenform um den Zylinder herum angeordnet, indem eine der zwei Trennwände beidseits der Austrittsöffnung unten einen Abstand von der unteren Ringplatte und die andere oben von der oberen Ringplatte haben. Zwei weitere

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Trennwände sind dann ebenso versetzt angeordnet, und das austretende Fluid muss zwei lange Wege bis zum Auspuff in der Umhüllung zurücklegen, was einen Dämpfungseffekt ergeben soll.

In der EP-B 15 700 entspr. US-Nr. 4 303 131,4 303 133, ist ebenfalls ein pneumatisch betätigter Hammer beschrieben. Ein Zylinderrohr mit einem hin- und hergehenden Kolben ist durch einen Formkörper aus Kautschuk umfasst. In radialen Längsrippen befinden sich Durchflusskanäle für die Zufuhr von Fluid zum unteren Zylinderraum. Der obere Zylinderraum wird direkt vom Flatterventil aus gespeist. Ein zylindrisches Schalldämpferrohr umgibt den mit dem Formkörper umfassten Zylinder auf der ganzen Länge inklusive dem Amboss und dem Werkzeughalter. Zwischen diesem Schalldämpferrohr und dem Formkörper ist eine Schall- _ dämpferkammer gebildet, die mit der Umgebung durch Öffnungen verbunden ist. In einer Variante ist vorgesehen, dass drei Rippen vorhanden sind, die je das Schalldämpferrohr berühren und dadurch axiale Kammern abgrenzen. Vom Zylinderraum führen zwei Gasauslassöffnungen zu zwei verschiedenen Kammern. Diese Kammern sind werkzeugseitig mit einer weiteren Kammer über Drosseln verbunden. Diese Kammer ist eine dritte durch die Rippen abgegrenzte Kammer und ist über einen inneren, länglichen Durchlass ins Freie geführt. Damit sind zwei Dämpferkammern in Reihe geschaltet. Hier ist noch vorgesehen, dass auch das Schalldämpferrohr aus einem Kautschuk besteht, so dass schliesslich alle Partien mit Kammern und Durchflusskanälen aus einem formbaren Stoff hergestellt sind, wodurch einerseits das Gewicht verringert werden kann und anderseits die Herstellungskosten trotz aufwendiger Schalldämpfung niedrig gehalten werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, den Schalldruckpegel weiter zu reduzieren und die Druckluft soweit zu expandieren, dass sie möglichst gleichförmig aus dem Auspuff abströmt, und die Vereisungsgefahr so weit wie möglich reduziert ist, sowie durch die entsprechende Formgebung der Kunststoffteile eine einfache und kostengünstige Lösung zu erzielen.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 5 erreicht. Eine Verwendung der Anordnung nach Patentanspruch 1 ist im Patentanspruch 13 gekennzeichnet.

Besonders vorteilhafte Ausbildungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines in Längsrichtung geschnittenen Hammers nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Hammers gemäss der Schnittlinie II—II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Hammers gemäss der Schnittlinie III—III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Hammers gemäss der Schnittlinie IV—IV in Fig. 1, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Wirkanordnung der verschiedenen Kammern.

Der in der Zeichnung dargestellte Hammer besteht aus einem Griffstück 1 mit einem festen Haltegriff 110 und einem Haltegriff 111 mit einem Drücker 14, der in bekannter Weise mittels eines Ventilbolzens 31 auf eine mit einer Feder 15 gegen den Ventilsitz 7 gepressten Ventilkugel 17 wirkt, wenn der Drücker 14 niedergedrückt wird, um damit Druckluft aus dem Luftanschluss 32 in den Zylinder 29 zu leiten. Vom Ventil aus gelangt die Druckluft durch ein System von Kanälen 62 in einer Deckwand 10 des Zylinders 29 und mittels zwei radialen Bohrungen 5, 6 an beide Seiten einer Ventilplatte 27 eines Flatterventils.^Von hier aus gelangt ein Luftstrom durch eine zentrale Öffnung 61 in der Deckwand 10 in den oberen Zylinderraum 47 oder über die genannten Kanäle 62 zu Durchflusskanälen 40,41,42, um Druckluft in den unteren Zylinderraum 46 zu bringen.

Der Zylinder 29 besteht aus einem Metallrohr mit geschliffener Innenwand und glatter Aussenwand. In diesem Zylinder befindet sich ein Schlagkolben 23. Vier radiale Öffnungen 52a—52d als Gasauslässe befinden sich etwa mittig im Zylinder 29.

Das werkzeugseitige Ende des Zylinders 29 ist mit einer Ambossbüchse 11 verschlossen. In der Ambossbüchse 11 ist der Amboss 28 axialbeweglich geführt. Die untere Randpartie des Zylinders 29 ist von einer zylindrischen Haltewand 63 umfasst, die auch der Halterung der Ambossbüchse 11 dient. Eine Verschleissbüchse 9 wird auch in der Haltewand 63 gehaltert, in die dann das Werkzeug W eingesetzt ist. In der zylindrischen Haltewand 63 ist auch der Meisselhalter 12 mit zugehöriger Feder 22 und Rastbolzen 21 untergebracht. Mittels drei radialen Rippen 43,44,45, die einstückig mit einem das Zylinderrohr (29) ebenfalls am unteren Ende wenigstens teilweise umfassenden Verbundzylinder 3 verbunden sind, ist das Gehäuse 2 in starrer Lage bezüglich des Zylinderrohres 29 gehaltert.

Wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, können Gegenrippen 64, 65, 66 mit zu den Kuppen der Rippen komplementär geformten Längsnuten an der Innenwand des Gehäuses 2 vorhanden sein, um dasselbe ortsgenau und starr gegenüber dem Zylinderrohr 29 zu haltern. Damit erübrigt sich eine Befestigung der Rippen 43, 44, 45 am Zylinderrohr 29 oder gar eine vollständige Ummantelung desselben.

In den Rippen 43,44,45 befinden sich die schon erwähnten Durchflusskanäle 40,41,42. Zwei dieser Durchflusskanäle 40,41 sind mit dem unteren Zylinderraum 46 durch Zuleitungsdurchgänge 461 und 462 verbunden (Fig. 3).

Aus Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass zwischen den Rippen 43—45 drei längliche Kammern 48,49, 50 gebildet sind. Zwei Kammern 48, 49 sind mit paarweise angeordneten Gasauslässen 52a—52d mit den Zylinderräumen 46,47 verbunden und die dritte Kammer 50 ist mittels des Auspuffs 53 mit der Umwelt verbunden.

Im Bereich des Verbundzylinders 3 sind Durchtrittsöffnungen 54, 55 zu einer weiteren Kammer 58 durch Ausnehmungen in diesem Verbundzylinder gebildet. Der Verbundzylinder 3 ist beim Auspuff 53 mit einem Gasführungselement 59 versehen, das eine Düse 591 bildet. Dieses Element könnte am Gehäuse 2 angeformt sein oder Gehäuse 2 und Verbundzylinder 3 können gemeinsam einen Düsendurchgang bilden.

Schliesslich zeigte Fig. 4 noch eine Schnittansicht im Bereich des Griffstückes 1 mit einer Draufsicht auf die Deckplatte 10 in der Umlenkkammer 51. Die beiden mit Auspuffgasen aus dem Zylinderraum 46,47 gespeisten Kammern 48, 49 haben je zwei Durchtrittsöffnungen 602, 603,604 und 605 und ebenso können die Gase durch zwei weitere Durchtrittsöffnungen 601, 606 in die dritte Kammer 50 gelangen.

Schliesslich werden die Kunststoffteile wie Gehäuse 2, Verbundzylinder 3 mit den Rippen 43—45 und der Führungsflansch 4 durch drei vom Griffstück 1 in den Endflansch des Haltezylinders 63 eingeschraubten Zugbolzen 13 starr zusammengehalten.

Für die Schalldämpfung werden damit gemäss Fig. 5 die Abgase aus dem Zylinder 46,47 über zwei paarige Durchgangsöffnungen 54, 55 in je eine Expansionskammer 48, 49 eingeleitet. Über Durchgangsöffnungen 54, 55 stehen die beiden länglich ausgebildeten Expansionskammern 48,49 mit einem Resonanzraum 58 in Verbindung. Andern Ends bilden die Durchgänge 602 bis 605 eine Verbindung zur Um5

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lenkkammer 51, von wo dann die Gase über die Nebenkammer 50 zum Auspuff 53 gelangen. Indem die paarig angeordneten Durchgangsöffnungen 52a — d gegeneinander versetzt angeordnet sind, wird der Austrittsquerschnitt zunehmend geöffnet, was sich bekanntlich auf die Schallentwicklung vorteilhaft auswirkt. Das Gas tritt somit gleichzeitig in die beiden Expansionskammern 48,49 ein, die ein auf den damit entstandenen Schall abgestimmtes Volumen haben. Die Länge der Expansionskammern ist einerseits durch die Deckwand 10 und anderseits durch den Verbundzylinder 3 abgegrenzt. Die ungleichen Grössen der zwischen Verbundzylinder 3 und Gehäuse mittels flanschartiger Ausweitungen des Verbundzylinders 3 gebildeten Durchgangsöffnungen 54, 55 ergeben eine unterschiedliche Insulation zur Resonanzkammer 58 und damit werden die Schalldrücke an diesen Stellen ungleich stark gedämpft, so dass ungleiche Frequenzbereiche durch die Resonanzkammer 58, die als Helmholtz-Resona-tor wirkt, absorbiert werden kann und damit kann eine breitbändige Schalldämpfung erzielt werden.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Anordnung von Expansionskammern zur Dämpfung des Schalldruckes bei druckluftbetätigten Antrieben, dadurch gekennzeichnet, dass vom Antriebszylinder (29) aus, die Abgase über eine Öffnung (52a —d) in wenigstens eine erste Expansionskammer (48,49) eingeleitet sind, die einerseits über einen Durchgang (54, 55) mit einer Resonanzkammer (58) und anderseits über wenigstens eine Drossel (601 bis 606, 591) mit einem Auspuff (53) verbunden ist.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet, durch zwei parallelgeschaltete Expansionskammern (48,49), die einerseits mit einer gemeinsamen Resonanzkammer (58) und anderseits über eine Umleitungskammer (51) mit dem Auspuff (53) verbunden sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Umleitungskammer (51) und Auspuff (53) mindestens eine Nebenkammer (50) angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskammern (48,49) als längliche Räume ausgebildet sind, dass die Zufuhr der Abgase aus dem ZyHnder (29) wenigstens angenähert mittig der Längenausdehnung erfolgt, dass die Verbindung mit der Resonatorkammer (58) einerends der Expansionskammern (48, 49) erfolgt, und dass deren andere Enden zum Auspuff (53) hin oder in die Umleitkammer (51) geführt sind.

5. Pneumatisch betriebener Hammer mit einer Anordnung von Expansionskammern nach Patentanspruch 1, mit einem in einem metallischen Zylinderrohr (29) axialbeweglichen, einen unteren Zylinderraum (46) und einen oberen Zylinderraum (47) abteilenden Kolben (23), mit einem Gehäuse (2) aus Kunststoff als Aussenmantel mit mindestens einer Auspufföffnung (53), ferner mit einer Anzahl längsverlaufender Durchflusskanäle (40 —42) zur Zufuhr von Druckluft in den unteren Zylinderraum (46), und mit einem Flatterventil (27) in einer Deckwand (10) des Zylinderrohres (29) mit einer Öffnung (61) zur Zufuhr von Druckluft in den oberen Zylinderraum (47) und mit Kanälen (62) zur Speisung der genannten Durchflusskanäle (40 — 42) und mit wenigstens einer wenigstens angenähert mittig im Zylinderrohr (29) angeordneten Öffnung (52a—52d) als Gasauslass aus den Zylinderräumen (46,47) in den Innenraum des Gehäuses (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) rohrförmig ausgebildet ist, dass wenigstens ein den Innenraum des Gehäuses (2) wenigstens teilweise abschliessender und dieses in eine untere Partie (57) und in eine obere Partie (56) unterteilender, flanschartig ausgebildeter Verbundzylinder (3) mit einer Anzahl radialer am Zylinderrohr (29) und an der Innenwand des Gehäuses (2) anliegender, bis zur Deckwand (10) reichender Längsrippen (43,44,45) zur Abteilung einer Anzahl länglicher Kammern (48,49, 50) einstückig vorhanden ist, dass wenigstens ein Gasauslass (52a—52d) aus dem Zylinderrohr (29) in wenigstens eine der genannten Kammern (48, 49) mündet, und dass eine in Reihe mit dieser Kammer (48, 49) verbundene Umlenkkammer (51) mit dem Auspuff (53) im Gehäuse (2) verbunden ist.

6. Hammer nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundzylinder (3) im Gebiet der beiden mit dem Zylinderrohr (29) durch wenigstens einen Gasauslass (52a — 52d) verbundenen Kammern (48,49) mit Durchgangsöffnungen (54, 55) zur unteren Partie (57) des Gehäuses (2) versehen ist, und dass die untere Partie (57) als Resonanzraum (58) ausgebildet ist.

7. Hammer nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundzylinder (3) im Gebiet des Auspuffs (53) als Gasführungselement (59) ausgebildet ist.

8. Hammer nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasführungselement (59) eine Düse bildet.

9. Hammer nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auspuff (53) mit der Umlenkkammer (51) kommuniziert.

10. Hammer nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Auspuff (53) und Umlenkkammer (51) eine weitere durch zwei Rippen (44,45) abgegrenzte Nebenkammer (50) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.

11. Hammer nach einem der Patentansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Übergängen zwischen den Hauptkammern (48,49) und der Umlenkkammer (51) einerseits und zwischen der Umlenkkammer (51) und dem Auspuff (53) anderseits je eine Querschnittsverengung vorhanden ist.

12. Hammer nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverengungen durch jeweils wenigstens eine Öffnung (601—606) in der Deckwand (10) gebildet sind.

13. Verwendung der Anordnung nach einem der Patentansprüche 1—4, zur Schalldämpfung bei einem pneumatisch betriebenen Schlagwerkzeug zur Dämpfung des Schalldruk-kes vom Ausgang des pneumatischen Zylinders.