DE102021004280A1 - Pneumatic hammer, rotary hammer, demolition hammer or rock drill - Google Patents
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- B25D9/10—Means for driving the impulse member comprising a built-in internal-combustion engine
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Drucklufthammer, Bohrhammer, Schlaghammer oder Gesteins-Bohrer, der für Baustellen-Arbeit oder Gesteinsbohrungen geeignet ist. Er weist ein Antriebs-System auf, das durch Zünden von Knallgas oder Butangas die Meisel oder den Bohrer kraftvoll in seiner Längsachse schiebt. Die Vorrichtung weist weniger Verschleißteile auf, ist sehr wartungsarm, und vor allem muss mit keinem Kompressor verbunden werden, daher ideal für mobile Einsätze geeignet.Er ist umweltfreundlich, weil einen besseren Energie-Bilanz, als die herkömmlichen Geräte vorweisen kann. Die Variante mit einem Wasserstoff-Leitungs-System, das Wasserstoff in die Meißel- oder Bohrer-Spitze leitet und dort entstehendes Knallgas zündet, kann auch härteres Gestein durchbohren, indem die Material-Struktur des Gesteins durch Mikro-Explosionen abgeschwächt wird.The invention relates to a pneumatic hammer, rotary hammer, demolition hammer or rock drill suitable for construction site work or rock drilling. It has a drive system that powerfully pushes the chisel or drill along its longitudinal axis by igniting oxyhydrogen or butane gas. The device has fewer wearing parts, is very low-maintenance and, above all, does not have to be connected to a compressor, making it ideal for mobile use. It is environmentally friendly because it has a better energy balance than conventional devices. The variant with a hydrogen line system that feeds hydrogen into the chisel or drill bit and ignites the oxyhydrogen gas that is produced there can also drill through harder rock by weakening the material structure of the rock through micro-explosions.
Description
Die Erfindung betrifft einen Drucklufthammer, Bohrhammer, Schlaghammer oder Gesteins-Bohrer, mit einem neuartigen Antrieb.The invention relates to a compressed air hammer, rotary hammer, demolition hammer or rock drill with a new type of drive.
Drucklufthammer, der für Bauarbeiten verwendet wird, ist ein oft eingesetztes Gerät, das durch einen Stahl-Meisel, der per Luftdruck angetrieben wird, die Bausubstanz oder Asphaltschichten auseinander brechen kann. Der Antrieb kommt aus einem großen Kompressor, der durch einen Pressluft-Schlauch mit dem Drucklufthammer verbunden ist. Der Kompressor wird durch einen Elektromotor oder Verbrennungsmotor angetrieben. Die chemische Energie des Brennstoffes wird in einem Verbrennungsmotor in mechanische Energie verwandelt, die wiederum für eine Luft-Kompression benutzt wird. Die Pressluft wird Mithilfe von Hochdruckschläuchen bis zu dem Drucklufthammer geleitet. In dem Drucklufthammer ist ein Pressluftmotor eingebaut, der in der Lage ist die Pressluftenergie in mechanische Energie umzuwandeln. Durch ein ausgeklügeltes Kolben- und Ventil-System wird die Pressluftenergie in mechanische Bewegung umgewandelt. Der Kolben bewegt sich hin und her und schlägt auf einem Bolzen oder direkt auf die Meißel. Dadurch wird der Meißel angetrieben, mit dem man durchs Beton oder härteren Boden bohren kann.Air hammer, used in construction work, is a common device that uses a steel chisel powered by air pressure to break apart the structure or layers of asphalt. The drive comes from a large compressor, which is connected to the pneumatic hammer by a compressed air hose. The compressor is driven by an electric motor or an internal combustion engine. The chemical energy of the fuel is converted into mechanical energy in an internal combustion engine, which in turn is used for air compression. The compressed air is routed to the compressed air hammer using high-pressure hoses. A compressed air motor is installed in the compressed air hammer, which is able to convert the compressed air energy into mechanical energy. The compressed air energy is converted into mechanical movement by a sophisticated piston and valve system. The piston moves back and forth, hitting a bolt or directly on the chisels. This drives the chisel, which can be used to drill through concrete or harder ground.
Seit der Erfindung des Drucklufthammers wird diese Methode angewendet. Diese Methode ist leider mit großartigen Energieverlusten begleitet. Mindestens 70 Prozent der Verluste werden bei der Umwandlung der chemischen Energie in mechanischer Energie alleine durch den Verbrennungsmotor verursacht. Weitere Verluste entstehen in dem Kompressor, sowie in der Hochdruckschlauch-Leitung. Auch der Pressluftmotor verursacht weitere Energieverluste. Am Ende kommt nur ein Bruchteil der anfangs investierten Energie zur Geltung. Es wird zwar im Baustellenbereich oft eingesetzt, ist aber aus Umweltaspekten nicht mehr zeitgemäß. Er ist sehr laut und nicht ganz umweltfreundlich. Der Kompressor, falls er von Verbrennungsmotor angetrieben wird, wie meistens der Fall ist, erzeugt dadurch Abgase, die nicht unbedingt eingeatmet werden sollen. In geschlossenen Räumen ist daher der Einsatz nicht gestattet. Es gibt auch elektrisch angetriebene Hammer, die das Problem nicht haben, allerdings sind die immer an Stromleitungen gebunden, die z.B. bei Asphaltierarbeiten nicht immer zu Verfügung steht.This method has been used since the invention of the air hammer. Unfortunately, this method is accompanied by great energy losses. At least 70 percent of the losses in the conversion of chemical energy into mechanical energy are caused by the internal combustion engine alone. Further losses occur in the compressor and in the high-pressure hose line. The compressed air motor also causes further energy losses. In the end, only a fraction of the energy initially invested comes into its own. Although it is often used on construction sites, it is no longer up-to-date from an environmental point of view. It is very noisy and not very environmentally friendly. The compressor, if it is driven by an internal combustion engine, as is usually the case, produces exhaust gases that are not necessarily intended to be inhaled. Use in closed rooms is therefore not permitted. There are also electrically powered hammers that do not have the problem, but they are always tied to power lines, which are not always available, for example, when asphalt work is being done.
Die Patentschrift
Eine Dämpfungsbuchse ist in der Zylinderbohrung hinter der Führungsbuchse montiert um wenigstens teilweise den Halsbereich des Hammerkolbens bei jedem Schlaghub des Hammerkolbens aufzunehmen.A cushion bushing is mounted in the cylinder bore behind the guide bushing for at least partially accommodating the neck portion of the hammer piston with each percussion stroke of the hammer piston.
Die Gebrauchsmusterschrift
Der in den Schutzansprüchen 1 bis 10 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Drucklufthammer zu schaffen, der umweltfreundlich ist und mit guter Energie-Effizienz arbeitet.The invention specified in
Dieses Problem wird mit dem in den Schutzansprüchen 1 bis 10 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in
Vorteile der Erfindung sind:
- - erhöhte Antriebs-Effizienz
- - hohe Schlagkraft und optimale Geschwindigkeiten erreichbar
- - zuverlässig
- - umweltfreundlich
- - kein Pressluftkompressor notwendig
- - einfach gebaut
- - weniger eingebaute Verschleißteile.
- - increased drive efficiency
- - high impact and optimal speeds achievable
- - reliable
- - environmentally friendly
- - no compressed air compressor necessary
- - simply built
- - Fewer built-in wearing parts.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der
-
1 ein Drucklufthammer, der mit Wasserstoff funktioniert, -
2 eine Ausführung, die ein eingebautes Elektrolyse-Gerät aufweist, -
3 den Aufbau eines Magnet-Befestigungs-Systems, -
4 ein stationäres Elektrolyse-Gerät und den Griff mit Schock-Absorber, -
5 die Variante, wobei der Kolben durch den Druck, statt nach unten, nach oben geschoben wird.
-
1 a pneumatic hammer that works with hydrogen, -
2 a version that has a built-in electrolysis device, -
3 the construction of a magnet fastening system, -
4 a stationary electrolysis device and the handle with shock absorber, -
5 the variant where the piston is pushed up by the pressure instead of down.
Der Drucklufthammer (oder Bohrhammer oder Schlagbohrer) 1 hier ist kompakt gebaut und ist nicht wie üblich mit einem Kompressor gekoppelt, sondern er benutzt die Explosionskraft von Wasserstoff- und Sauerstoff-Gemisch, um einen Kolben kraftvoll zu bewegen. Er ist mit einem Antriebs-System, das eine kompakte Bauweise gestattet, versehen. Das Antriebs-System aus der Erfindung ist optimal auch für Bohrhammer oder Gesteins-Bohrer geeignet. Diese könnten durch den neuen Antrieb sehr hohe Schlagkraft erreichen. Selbstverständlich könnte der neue Antrieb mit den schon jetzt eingesetzten auch kombiniert werden, um die Effizienz ohne großartige Änderungen zu steigern.The compressed air hammer (or rotary hammer or percussion drill) 1 here is of compact design and is not coupled to a compressor as is usual, but uses the explosive force of a hydrogen and oxygen mixture to powerfully move a piston. It is equipped with a drive system that allows for a compact design. The drive system from the invention is also ideally suited for rotary hammers or rock drills. These could achieve very high impact with the new drive. Of course, the new drive could also be combined with the ones already in use in order to increase efficiency without major changes.
Das Antriebs-Element ist direkt in dem Drucklufthammer eingebaut und besteht aus einer Brennkammer 2, in der Knallgas oder Butangas 3 gezündet wird und in der mindestens ein beweglicher Kolben 4 eingebaut ist. Den Kolben ist direkt oder über einem Hebel / einer Kolbenstange 5 oder Bolzen mit dem Meißel 6 verbunden. Die Wasserstoffmenge, die dabei pro Zündung verbraucht wird, variiert von der Größe des Drucklufthammers ab. Bei kleinen Geräten, reichen ein paar cm3 aus, während für grosse Geräte dutzende oder mehr cm3 Wasserstoff pro Zyklus verbrauch werden. Das Knallgas kann bis 1000-mal an Volumen sich ausdehnen, wenn eine Zündung erfolgt. Eines der Geräte wird hier zwar auch Drucklufthammer genannt, weil es im Prinzip um das gleiche Gerät handelt, allerdings die Funktionsweise ist nicht mehr durch Luftdruck, sondern durch Explosionen der portionierten Mengen aus Knallgas gegeben.The drive element is installed directly in the compressed air hammer and consists of a
Es werden zwei Möglichkeiten erläutert. Eine davon ist einen Vorratsbehälter 7 mit Wasserstoff 8 als Brennstoff für einen Kolbenantrieb des Drucklufthammers zu verwenden, wobei der Wasserstoff in einem stationären oder mobilen Elektrolyse-Gerät 9 hergestellt wird. Die zweite Variante erzeugt den Wasserstoff durch Elektrolyse unmittelbar vor dem Einsatz in einem kleinen Elektrolyse-Gerät, das direkt in dem Drucklufthammer eingebaut ist. in dem Fall müsste neben der Brennkammer das Elektrolyse-Gerät eingebaut werden, das teilweise oder komplett mit Wasser 10 gefüllt ist. Im Wasser sind dort zwei Elektroden 11 eingetaucht die mit einem Gleichstrom aus einer Niederspannungs-Quelle / Akku 12 versorgt werden. Das Wasser ist mit einem Elektrolyt versehen, der die Stromleitfähigkeit des Wassers erhöht. Im Wasser findet die Elektrolyse statt, durch die das Wasser in den Bestandteilen gespalten wird. Das Elektrolyse-Gerät ist direkt unter die Brennkammer 2 eingebaut und durch ein Sperrventil 13 damit verbunden. Der Wasserstoff und Sauerstoff werden in die Brennkammer geleitet, wobei das Knallgas 3 sich bildet. In die Brennkammer sind zwei Hochspannungselektroden 14 eingebaut. Diese sind mit einem Hochspanungserzeuger 15 oder einem Hochspannung-Generator gekoppelt. Eine elektronische Steuerung 16 regelt genau den Zündzeitpunkt. Man kann zwar auch manuell die Zündung auslösen, z.B. über einem Schalter, allerdings im Dauerbetrieb ist die elektronische Steuerung deutlich im Vorteil, weil sie schnell und beliebig oft Zünd-Vorgänge steuern kann. Durch die Zündung wird das Knallgas expandieren und somit der Kolben in Bewegung nach unten gebracht. Eine Rückstell-Feder 17 bringt den Kolben wieder in der Ausgangsposition. Der Kolben kann stets den Meisel 6 berühren, fest mit ihm durch lösbare Verbindung, z.B. Magneten oder Schrauben gekoppelt werden, oder er kann die Meisel nach einem kleinen Weg treffen. Auf diese Weise wird der Meißel so beschleunigt, dass er in das zu bearbeitenden Material 18 einbohrt. Die Luft in den Zwischenraum kann durch ein Entlüftungs-Gitter 45 entweichen und beim Unterdruck eindringen.Two options are explained. One of them is to use a
Der Kolben kann auch durch die Explosionskraft des Knallgases nach oben bewegt werden, drückt dabei eine starke Feder 19 oder komprimiert eine Menge Druckluft 42 in eine Luft-Kammer 43 über den Kolben zusammen und bei nachlassender Druck-Kraft aus der Brennkammer 2 die starke Feder 19 oder der Druckluft den Kolben nach unten schiebt und dann auf dem Meißel trifft (
Auf der
Auf der
Bei der Variante mit dem eingebauten Elektrolyse-Gerät, wird der Wasserstoff in den Elektrolysekammer 20 erzeugt und in einem Vorrats-Behälter 7 gespeichert. Man kann Drucklufthammer oder das stationäre Elektrolyse-Gerät auch mit Solarzellen ausstatten, sodass wenn diese in die Sonne gestellt wird stets der Elektrolysevorgang aktiv bleibt und der Wasserstoff langsam in dem Vorrats-Behälter ansammelt. Der Wasserstoff sollte getrennt von Wasserstoff in dem Vorrats-Behälter gespeichert und für spätere Arbeiten benutzt. Den Sauerstoff muss man nicht unbedingt noch vorrätig speichern, weil man den auch aus frischer Luft verwenden kann, somit ein zweiter Vorrats-Behälter für den Sauerstoff kann gespart bleiben.In the variant with the built-in electrolysis device, the hydrogen is generated in the
Eine weitere Ausführung sieht vor, das Elektrolyse-Gerät in Form eines zweiten mobilen oder stationären Geräts zu gestalten, das mit Hilfe eines Schlauchs mit dem Drucklufthammer gekoppelt ist. In dem Gerät wird der Wasserstoff erzeugt, der dann in dem Drucklufthammer geleitet wird. Das Elektrolyse-Gerät wäre in dem Fall viel kleiner und leichter (somit auch tragbar), als der Kompressor bei einem herkömmlichen Drucklufthammer wäre. Das Elektrolyse-Gerät kann auch so gestaltet werden, dass der dort erzeugte Wasserstoff in eine Vorratskammer 21 gelagert wird die dann entnommen wird und in dem Drucklufthammer angeschlossen wird.A further embodiment provides for the electrolysis device to be designed in the form of a second mobile or stationary device which is coupled to the pneumatic hammer with the aid of a hose. The hydrogen is generated in the device, which is then fed into the compressed air hammer. In this case, the electrolysis device would be much smaller and lighter (and therefore also portable) than the compressor would be in a conventional pneumatic hammer. The electrolysis device can also be designed in such a way that the hydrogen produced there is stored in a
Die Wasserstoffzufuhr wird durch Elektroventile oder eventuell Injektoren 22 oder einer kleinen Kolbenpumpe geregelt. Die Regelung der Elektroventile übernimmt die elektronische Steuerung / Steuereinheit. Die Frischluft wird dann in die Brennkammer mithilfe der Pumpe oder durch eine zeitsynchronisierten Ventilsteuerung während einer kurzen Niederdruck-Phase transportiert werden. Nach der Verbrennung des Knallgases (Wasserstoff- / Sauerstoff-Gemisch) während das Produkt in Form vom Heißdampf sich ausdehnt und der Kolben nach unten bewegt, kommt eine Phase in der kurzzeitig ein Unterdruck in die Brennkammer entsteht. Dies ist die Phase in der durch öffnen eines Lufteinlass-Ventils 23, das mithilfe einer Leitung mit der Atmosphäre verbunden ist, Frischluft angesaugt werden kann. Bei der nächsten Phase muss man nur Wasserstoff einfügen und die Ventile schließen. Die nächste Zündung wird dann eingeleitet wenn der Kolben sich zurück bewegt hat und einigermaßen das Gasgemisch mehr oder weniger komprimiert hat. Wenn eine Komprimierung erreicht worden ist wird das Gasgemisch elektrisch gezündet und der Kolben bewegt sich nach unten, wobei die kinetische Energie auf dem Meißel übertragen wird.The hydrogen supply is regulated by electrovalves or possibly injectors 22 or a small piston pump. The electronic control / control unit regulates the electrovalves. The fresh air will then be transported into the combustion chamber by the pump or by a time-synchronized valve control during a short low-pressure phase. After the combustion of the oxyhydrogen (hydrogen / oxygen mixture) while the product expands in the form of superheated steam and the piston moves downwards, there is a phase in which a short-term negative pressure is created in the combustion chamber. This is the phase in which fresh air can be sucked in by opening an
Die Hochspannungselektroden sollen hier sehr nah an einander angeordnet, sodass der Funken auch mit nicht allzu hohen Spannung erzeugt werden kann. Das Gasgemisch besteht aus H2 und Frischluft, bzw. darin enthaltene Sauerstoff, das zusammen ein so genanntes Knallgas bildet. Die Frischluftmenge sollte ungefähr das dreifache oder ein bisschen größere Volumen als der dort injizierte Wasserstoff haben. Das ermöglicht eine bessere Wasserstoff-Verbrennung. Es ist bekannt, dass die Wasserstoff Moleküle nur dann vollständig verbrannt werden können, wenn die entsprechende Anzahl von Sauerstoffmolekülen vorhanden ist. Sobald die Sauerstoffmolekülen fehlen, stoppt abrupt die Verbrennung der Wasserstoff Moleküle. Um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten, müssen genügend Sauerstoffmoleküle (Atome) vorhanden sein. Wenn etwas mehr Sauerstoff-Moleküle sich befinden, als notwendig ist, macht das nichts aus, weil der Wasserstoff in dem Fall komplett ausgebrannt werden kann. Das Frischluft-Ansaugen kann automatisch erfolgen, wenn ein Elektroventil in dem Frischluftzufuhrkanal eingebaut wird, dass zu dem Zeitpunkt, wenn ein Unterdruck nach der Verbrennung entstanden worden ist, sich öffnet. Durch den Unterdruck wird Frischluft eingesaugt. Genauer kann aber die Frischluft-Menge eine kleine Pumpe portionieren. Sehr gut für diesen Zweck sind z.B. Membran-Pumpen oder Kolbenpumpen. Durch Chemie-Berechnungen und Ergebnissen aus praktischen Experimenten kann leicht die optimale Frischluftmenge ermittelt, die pro Zyklus dem Gasgemisch hinzugefügt werden soll, wobei optimales Gasgemisch gebildet werden kann. Der elektrische Funken entzündet das Gasgemisch. Es explodiert und expandiert in die Brennkammer. Der Kolben wird nach unten bewegt und den Meisel ebenso mit voller Wucht bewegen.The high-voltage electrodes should be arranged very close to each other here, so that the spark can also be generated with a voltage that is not too high. The gas mixture consists of H 2 and fresh air or the oxygen contained therein, which together forms a so-called oxyhydrogen gas. The amount of fresh air should be about three times or a little larger in volume than the hydrogen injected there. This enables better hydrogen combustion. It is known that the hydrogen molecules can only be burned completely if the corresponding number of oxygen molecules are present. As soon as the oxygen molecules are missing, the combustion of the hydrogen molecules stops abruptly. To ensure complete combustion, there must be enough oxygen molecules (atoms). If there are a little more oxygen molecules than necessary, it doesn't matter because the hydrogen can then be completely burned out. The fresh air intake can be automatic if an electrovalve is installed in the fresh air supply duct, that at the moment when there is a vacuum after the combustion tion has been created opens. Fresh air is sucked in by the negative pressure. A small pump can portion the amount of fresh air more precisely. Diaphragm pumps or piston pumps, for example, are very good for this purpose. The optimal amount of fresh air to be added to the gas mixture per cycle can easily be determined by chemical calculations and results from practical experiments, whereby an optimal gas mixture can be formed. The electric spark ignites the gas mixture. It explodes and expands into the combustion chamber. The piston is moved down and the chisel is also moved with full force.
Die Ventile für Frischluftzufuhr und Wasserstoff-Leitung können in Form von Schließklappen aus einem elastischen Material gebaut werden, die ähnlich wie die Herzklappen eines Herzen funktionieren. Das würde die Arbeit des Antriebs-Elements automatisieren und weitgehend vereinfachen.The valves for the fresh air supply and the hydrogen line can be built in the form of closing flaps made of an elastic material, which function in a similar way to the heart valves of a heart. That would automate and largely simplify the work of the drive element.
Die Variante mit dem stationären Elektrolyse-Gerät kann den Wasserstoff umweltfreundlich durch Windkraft- oder Solarenergie erzeugen. Dafür könnte z.B. ein Solarmodul 24 mit 1,5m2 ausreichend sein. Der Wasserstoff müsste dann in Behältern komprimiert eingefüllt werden und zum Einsatzort gebracht. Der Drucklufthammer, der mit dieser Methode arbeitet wäre deutlich kompakter gebaut und hätte keine lästige Schlauchverbindungen zu einem anderen Gerät. Er wäre in dem Fall komplett autark bzw. kabellos funktionierend. Lediglich wenn der Wasserstoffbehälter leer wird, müsste man ihn austauschen. Immerhin mit eine Wasserstoffflasche, abhängig davon wie groß diese und wie stark der Wasserstoff drin komprimiert wäre, könnte man einige dutzende Minuten oder gar Stunden problemlos arbeiten.The variant with the stationary electrolysis device can generate the hydrogen in an environmentally friendly way using wind power or solar energy. For example, a
Die Vorrichtung, die hier beschrieben worden ist, verwendet den Wasserstoff als reinen Energieträger, der woanders umweltfreundlich erzeugt werden kann. Trotz der Nachteile, was den Wirkungsgrad durch Zerlegung des Wassers in Bestandteile betrifft, kann die Erfindung allgemein einen besseren Wirkungsgrad erreichen und mit einigen Vorteilen überzeugen. Die heutigen Elektrolyse-Geräte arbeiten mit ca 60 - 90% Wirkungsgrad, was für unsere Zwecke sehr gut ist.The device that has been described here uses the hydrogen as a pure energy source that can be produced elsewhere in an environmentally friendly manner. Despite the disadvantages in terms of efficiency by separating the water into components, the invention can generally achieve better efficiency and convince with some advantages. Today's electrolysis devices work with about 60 - 90% efficiency, which is very good for our purposes.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile gegenüber konventionelle Antriebsmethoden: etwas leichteres Gewicht, einfachere Bauweise, und weil ein Verbindungsschlauch nicht zwangsläufig notwendig ist, eine einfachere Handhabung. Die Schlagkraft ist durch die elektronische Steuerung beliebig einstellbar. Mit diesem Drucklufthammer kann man beliebige Materialien bearbeiten.The invention has numerous advantages over conventional drive methods: slightly lighter weight, simpler construction and, since a connecting hose is not absolutely necessary, easier handling. The impact force can be adjusted as required using the electronic control. Any material can be machined with this air hammer.
Bei einer Variante wird zwar der Wasserstoff direkt im Antriebselement erzeugt, aber sie kann auch auf Wasserstoff-Vorräte zugreifen, die durch Solarmodule tagsüber kontinuierlich in ein Elektrolyse-Gerät hergestellt werden.In one variant, the hydrogen is generated directly in the drive element, but it can also access hydrogen supplies that are continuously produced by solar panels in an electrolysis device during the day.
Das Antriebselement, das für den Drucklufthammer hier vorgestellt wird, kann erfolgreich auch in einen Bohrhammer oder Gesteins-Bohrer eingesetzt werden. Diese könnten durch den neuen Antrieb sehr hohe Schlagkraft erreichen.The drive element that is presented here for the air hammer can also be successfully used in a rotary hammer or rock drill. These could achieve very high impact with the new drive.
Für einen erfolgreichen Einsatz bei härteren Bau-Substanzen kann direkt in dem Meißel oder entlang daneben eine Rohr-Leitung oder ein Kanal 25 eingebaut werden, durch den Wasserstoff direkt in dem zu bohrenden Material geleitet und dort an der Meißel- oder Bohr-Spitze 26 mit dem Frischluft gemischt und durch den elektrischen Funken gezündet wird Man kann zwar an der Spitze der Meißel eine oder mehrere feine Düsen 27 einbauen, die mit kleine Dellen 28, wie bei einem Golfball versehen sind, die wie Mikro-Auffang-Trichter wirken, wobei diese Mikro-Trichter 29 das Knallgas im Bohrbereich gegen Aufsteigen halten, allerdings können diese Düse schnell mit dem zu bohrenden Substanz verstopft werden. Auch die Struktur-Integrität der Meisel kann durch eine Bohrung (Kanal) entlang negativ beeinträchtigt werden. Somit ist die Idee, das Gas seitlich des Meisels durch eine Hochdruck-Düse 30, die durch eine Leitung 36 und einem Injektor 22 direkt mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, nach unten mit Hochdruck zu pressen, vorteilhafter. Der Wasserstoff, der sich an der Spitze der Meißel oder des Bohrers ankommt, vermischt sich mit Frischluft dort und bildet ein Knallgas. Das Knallgas kann dann mit Hilfe von Zündungs-System angezündet werden und durch die Explosionskraft die Steine oder Betonkonstruktion brechen oder zumindest durch Bildung von Mikrorissen die Struktur der Substanz schwächen . Die Staubpartikel oder die kleinen Steinsplitter können von den Mikrotrichtern aufgefangen und als abrasives Mittel erneut durch die Knallgas-Explosionsschubkraft gegen die Substanz dort eingesetzt werden. Ein kleiner Schirm 31 aus einem durchsichtigen Material (z.B. Hartglas oder Plexiglas), der in das Gerät eingeführt ist (bzw. das Bohrgerät ist in dem Schirm eingeführt) kann den Benutzer vor Splitter schützen und dabei die Sicht nicht behindern. Zusätzlich kann eine Luft-Saug-Vorrichtung eingebaut werden, die die Splitter aufsaugt und diese bis an der Explosions-Spitze / Trichter der Düse transportiert . Die Düse befindet sich in dem Trichter und wird jedes Mal beim Einspritzen von Knallgas in einer Wolke umhüllt. Der Meißel oder der Bohrer wird in dem Fall durch eine elektrische Leitung 32 über ein Schleifkontakt 46 oder eine leitende Roll-Kugel in das Führungsrohr 33 mit Spannung versorgt. Der elektrische Zündfunken kann von der Meißel-Spitze oder Bohrer-Spitze geleitet werden. Eine zweite Elektrode 34 kann dort eingebaut werden, oder in dem Fall, die Erde selbst als zweite Elektrode dienen. Dafür kann eine zweite Elektrode, die am Boden eingeführt wird, hilfreich sein.For successful use with harder construction substances, a pipe line or
Natürlich wird bei allen Varianten mit Wasserstoff-Verbrennung die optimale Mischproportion von Wasserstoff und Sauerstoff oder Wasserstoff und Frischluft berücksichtigt bzw. eingeleitet. Wenn zu wenig Sauerstoff in Gasgemisch in die Brennkammer sich befindet, wird der Brennvorgang nicht vollständig stattfinden und die Druckenergie nicht optimal entfaltet. Die Verhältnisse und die Anzahl der Wasserstoff-Moleküle, die sich mit den Sauerstoff-Molekülen verbinden, um Wasser (Wasserdampf) daraus zu gewinnen, sowie der Sauartstoffanteil in der atmosphärischen Luft sind ja bekannt. Deswegen ist ein optimales Mischverhältnis nicht schwer zu berechnen. Die Proportionierung der Wasserstoff-Menge ist relativ einfach durch eine Ventilsteuerung oder Einspritz-Vorrichtung / Injektor gewährleistet. Diese kann z.B. in Form einer elektrisch angetriebenen Spritze gestaltet werden. Die würde eine kleine Menge Wasserstoff in die Brennkammer einspritzen, in der vorher Frischluft eingesaugt wäre.Of course, in all variants with hydrogen combustion, the optimal mixing proportion of hydrogen and oxygen or hydrogen and fresh air is taken into account or introduced. If there is too little oxygen in the gas mixture in the combustion chamber, the combustion process will not take place completely and the pressure energy will not develop optimally. The proportions and number of hydrogen molecules that combine with oxygen molecules to produce water (water vapour) and the proportion of oxygen in atmospheric air are well known. Therefore, an optimal mixing ratio is not difficult to calculate. The proportioning of the amount of hydrogen is ensured relatively easily by a valve control or injection device/injector. This can be designed, for example, in the form of an electrically driven syringe. This would inject a small amount of hydrogen into the combustion chamber, which previously had fresh air drawn in.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Drucklufthammer / Bohrhammer / SchlagbohrerPneumatic hammer / rotary hammer / percussion drill
- 22
- Brennkammercombustion chamber
- 33
- Knallgas oder Butangasoxyhydrogen or butane gas
- 44
- KolbenPistons
- 55
- Hebel / Kolbenstangelever / piston rod
- 66
- Meißelchisel
- 77
- Vorratsbehälterreservoir
- 88th
- Wasserstoffhydrogen
- 99
- Elektrolyse-Gerätelectrolysis device
- 1010
- WasserWater
- 1111
- Elektrodenelectrodes
- 1212
- Niederspannungs-Quelle / AkkuLow voltage source / battery
- 1313
- Sperrventilcheck valve
- 1414
- Hochspannungselektrodehigh voltage electrode
- 1515
- Hochspanungserzeugerhigh voltage generator
- 1616
- Elektronische SteuerungElectronic control
- 1717
- Rückstell-Federreturn spring
- 1818
- Zu bearbeitendes MaterialMaterial to be processed
- 1919
- Starke FederStrong spring
- 2020
- Elektrolysekammerelectrolysis chamber
- 2121
- Wasserstoffhydrogen
- 2222
- Injektoreninjectors
- 2323
- Lufteinlass-Ventilsair inlet valve
- 2424
- Solarmodulsolar panel
- 2525
- Rohr-Leitung oder ein Kanalpipe conduit or duct
- 2626
- Meißel- oder Bohr-SpitzeChisel or drill bit
- 2727
- Feine DüsenFine nozzles
- 2828
- Kleine DellenSmall dents
- 2929
- Mikro-Trichtermicro funnel
- 3030
- Hochdruck-Düsehigh pressure nozzle
- 3131
- Durchsichtiger SchirmClear screen
- 3232
- Elektrische LeitungElectrical line
- 3333
- Führungsrohrguide tube
- 3434
- Zweite ElektrodeSecond electrode
- 3535
- Außenhülle des Griffsouter shell of the handle
- 3636
- Leitung vom VorratskammerLine from pantry
- 3737
- Magnet am FührungsrohrMagnet on the guide tube
- 3838
- Magnetringmagnetic ring
- 3939
- Vibrationsabsorber am GriffVibration absorber on the handle
- 4040
- Innen-Griffinside handle
- 4141
- Druck-Ausgleichs-Kanalpressure equalization channel
- 4242
- Druckluftcompressed air
- 4343
- Druckluftkammercompressed air chamber
- 4444
- Druckluftfeder / Gasdruck-FederPneumatic spring / gas pressure spring
- 4545
- Entlüftungs-Gitterventilation grille
- 4646
- Schleifkontakt oder leitende Roll-KugelSliding contact or conductive rolling ball
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 202017101783 U1 [0004]DE 202017101783 U1 [0004]
- EP 0836545 B1 [0005]EP 0836545 B1 [0005]
- DE 202009010130 U1 [0007]DE 202009010130 U1 [0007]
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DE102021004280.8A Pending DE102021004280A1 (en) | 2021-08-21 | 2021-08-21 | Pneumatic hammer, rotary hammer, demolition hammer or rock drill |
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2001040622A1 (en) | 1999-11-29 | 2001-06-07 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Downhole pulser |
EP0836545B1 (en) | 1995-07-06 | 2001-11-07 | Atlas Copco Berema Aktiebolag | Pneumatic impact tool |
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2021
- 2021-08-21 DE DE102021004280.8A patent/DE102021004280A1/en active Pending
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