DE1030780B - Frei fliegender Hammerkolben fuer Pressluftschlaggeraete - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen frei fliegenden Hammerkolben für Preßluftschlaggeräte, der einen zur Abgabe von Schlägen auf ein Werkzeug od. dgl. dienenden Kolbenhals und einen gegenüber diesem in Schlagrichtung federnden Kolbenkopf aufweist.

Bei einer bekannten Ausführung für z. B. Krafthämmer, Rammbären od. dgl. besteht der Schlagkolben aus zwei gegeneinanderbeweglichen Teilen, zwischen denen eine Spiralfeder eingespannt ist. Solange diese Arbeitsgeräte mit verhältnismäßig ge- ίο ringen Schlagzahlen betrieben werden, mag eine derartige Ausbildung des Schlagkolbens genügen. Arbeiten die Geräte jedoch mit hohen Schlagzahlen, wie dies bei Preßlufthandhämmern der Fall ist, so sind diese Schlagkolben ungeeignet, da infolge der starken Beanspruchung die Feder Ermüdungserscheinungen unterworfen ist, wodurch es sehr leicht zu Federbrüchen kommen kann und zeitraubende Reparaturen notwendig werden.

Gemäß der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, den Kolbenkopf aus tellerfederartig übereinandergelegten, elastisch verformbaren, ringförmigen Elementen zu bilden. Nach einem Merkmal der Erfindung berühren sich die Elemente innen mittels konvex gewölbter Stirnflächen und außen mittels stirnseitiger ringförmiger Bunde. Die Elemente können aber auch an beiden Stirnseiten mit ringförmigen Bunden versehen sein, mit denen sie sich abwechselnd innen und außen berühren. Nach einer weiteren Ausführung können je zwei Elemente zu einstückig ausgebildeten, in sich federnden Körpern zusammengefaßt sein, die sich mit zueinandergerichteten, stirnseitigen Bunden außen berühren.

Der auf diese Weise in sich federnde Kolbenkopf wird zweckmäßig mit dem die Schläge auf das Werkzeug abgebenden Kolbenhals derart verbunden, daß das Federungsvermögen verändert werden kann, so daß ζ. B. bei Verwendung des Gerätes als Gesteinsbohrer, dieses den verschiedensten Gesteinsarten zur Erzielung der bestmöglichen Bohrergebnisse angepaßt werden kann.

Der Hauptanteil der Masse des Kolbenkopfes ist so beschaffen, daß dieser sich elastisch in Schlagrichtung relativ zum übrigen Teil des Kolbens derart verformen kann, daß bei Ausübung eines Schlages auf ein Werkzeug durch den schlaggebenden Teil eine elastische Verformung der Masse des Kolbenkopfes in Schlagrichtung stattfindet, die beim Schlag wesentlich größer ist als die elastische Verformung eines massiven zylindrischen Stahlkolbens von demselben Gewicht und derselben Länge wie der Hammerkolben, wobei aber die Verformung nicht die eines massiven zylindrischen Stahlkolbens von demselben Gewicht und der zehnfachen Länge des Hammerkolbens über-Frei fliegender Hamanerkolben
für Preßluftschlaggeräte .

Anmelder:

Atlas Copco Aktiebolag,
Nacka, Stockholm (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Jourdan, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Kronberger Str. 46

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 20. Februar 1951

Herman Theodor Pyk, Saltsjö-Duvnäs (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

schreiten darf. Der Ausdruck »elastische Verformung« bezeichnet hierbei eine solche Verformung, die nicht eine bleibende Veränderung der Körperform oder des Materials zur Folge hat.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von einzelnen Hammerkolben und in Verbindung mit Arbeitsgeräten dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Preßluftgesteinsbohrhammers mit einem Differentialhammerkolben gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Preßlufthammers mit einem Hammerkolben gemäß der Erfindung,

Fig. 3 bis 5 in größerer Darstellung und teilweise im Schnitt verschiedene Hammerkolben nach der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte Gesteinsbohrhammer besteht aus einem Zylinder 1, einem hinteren Kopfstück 2, einem Ventilgehäuse 3, einem vorderen Teil 4 und einem Zwischengehäuse 5. Das hintere Kopfstück2 und das Ventilgehäuse 3 bilden zusammen eine A'entilkammer 6, in der ein A^entilorgan in bekannter Weise die Verteilung der Druckluft zur Erzeugung des Arbeitshubes bzw. des Rückhubes des Hammerkolbens steuert. Das Ventilorgan besteht in der dargestellten Ausführung aus einem Klappenventil?. Das Ventil kann aber auch ein Rohr-, Scheiben-, Kolben-, Doppelventil oder ein anderes bekanntes Ventil sein,

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sofern dieses zur Steuerung der Druckluft in dem Ar- größer als 2 Δ L sein, d. h. 100% größer als die ela-

beitszylinder und bei bestimmten Ausführungen auch stische Verformung eines gleichen massiven Kolbens

zur Steuerung des Luftauslasses aus dem Arbeits- 25 durch dieselbe einwirkende Kraft P.

zylinder des Gerätes geeignet ist. Bei der Arbeit des oben beschriebenen Hammer-

Der vordere Teil 4 des-Bohrhammers und das Zwi- 5 kolbens in .einem Schlagwerkzeug kann angenommen

schengehäuse 5 umschließt einen Bohrantriebsmecha- werden, daß der Kolben sich so verhält, als ob der

nismus bekannter Art, der in der dargestellten Aus- Kolbenkopf massiv aus einem Material hergestellt ist,

führung aus einem Motor 8 besteht, der über eine das einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat als das

Schnecke 9 ein Schneckenrad 10 antreibt, das mit Material des angenommenen Stahlkolbens 25.

einem Bohrfutter 11 verbunden ist, in dem der Boh- io Die Elastizität des Hammerkolbens gemäß der Er-

rerschaft 12 aufgenommen ist. Ein Haupteinlaßventil findung darf jedoch nicht zu groß sein, und unter

13 steuert den Zustrom der Druckluft zu der Ventil- keinen Umständen darf der Kolben so weich sein, kammer 6 und zum Antriebsmotor 8. Ein Handgriff daß er sich durch einen Schlag mehr verformen würde

14 ist am hinteren Kopfstück befestigt. Durch einen . als ein massiver zylindrischer Kolben vom selben Ge-Anschluß 15 kann Spülflüssigkeit in das Bohrwerk- 15 wicht und der zehnfachen Länge.

zeug eingeleitet werden. Besonders darf der Hammerkolben sich nicht mehr Der Zylinder 1 enthält einen frei fliegenden Harn- verformen als ein massiver zylindrischer Stahlkolben merkolben, der in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Er vom selben Gewicht und einem Durchmesser, der besteht aus einem zylindrischen Kolbenhals 16 aus gleich ist dem Schaftdurchmesser des Arbeitswerk-Stahl mit kleinem Durchmesser zur unmittelbaren 20 zeuges, auf dem der Hammerkolben Schläge ausübt. Abgabe von Schlägen auf ein Bohrwerkzeug und aus Das in Fig. 2 dargestellte Schlaggerät besteht aus einem Kolbenkopf mit größerem Durchmesser aus einem Zylinder 26, einem hinteren mit Handgriffen einer Mehrzahl von elastisch verformbaren, ring- und einem Einlaßventil ausgerüsteten Kopfstück 27, förmigen Elementen, z. B. Stahlscheiben 17. Der einem vorderen Teil 28 mit einem Halter 29 für ein Kolbenhals 16 ist in bekannter Weise mit einer Zen- 25 Werkzeug 30 und einem Zwischenstück 31, das den tralbohrung 18 zur Aufnahme eines Wasserrohres 19 vorderen Abschluß des Arbeitszylinders bildet. In dem versehen. Er ist beweglich und dicht in einer Hülse20 Zwischenstück ist ein Amboßblock32 gelagert, der die geführt, die den unteren Abschluß der Arbeitskammer Schlagenergie vom Hammerkolben auf das Werkzeug des Zylinders 1 darstellt. Der Kolbenhals 6 ist mit 30 überträgt und einen dichtenden Stempel im Abeinem dünneren Schaft 21 versehen, der sich durch 30 schlußstück 31 des Arbeitszylinders bildet, den Kolbenkopf erstreckt und auf dem die Scheiben 17 Der Hammerkolben des Schlaggerätes gemäß Fig. 2 gesteckt und durch eine Mutter 22 festgespannt sind. ist in größerem Maßstab in Fig. 4 dargestellt. Auf Die Scheiben 17 bilden zusammen eine steife Feder, einem Bolzen mit einem Schlagteil 33 ist eine Mehrderen Spannung durch mehr oder weniger starkes An- zahl von elastisch verformbaren, ringförmigen EIeziehen der Mutter 22 eingestellt werden kann. Zur 35 menten, z. B. Stahlscheiben 34, aufgeschoben und dort Verstellung des elastischen Verhaltens der Scheiben mittels einer Mutter 35 festgespannt. Die Scheiben sind diese auf der einen Stirnfläche 23 konvex g&- sind auf einer Stirnseite mit einem am Außenrand wölbt und auf der anderen Stirnfläche mit einem ring- liegenden, ringförmigen Bund 36 und auf der anderen förmigen Bund 24 versehen, und die Scheiben 17 sind Stirnseite mit einem der Achse benachbarten Innenauf den Schaft 21 so aufgesteckt, daß sie sich ab- 40 bund 37 versehen. Die Scheiben berühren sich abwechwechselnd einmal mit den konvex gewölbten Stirn- selnd innen und außen mit diesen Bunden, so daß ein flächen 23 und das andere Mal mit den Bunden 24 be- sehr stabiler Federkörper nach Art eines Tellerfederrühren, paketes gebildet ist. Ein Hammerkolben gemäß dieser Die Elastizität oder Federung eines solchen KoI- Ausführung besitzt eine Verformbarkeit bzw. Fedebens in Schlagrichtung mit der Länge L ist wesentlich 45 rung in Schlagrichtung, die wesentlich größer ist als größer als die eines massiven zylindrischen Stahl- die eines massiven zylindrischen Stahlkolbens mit körpers 25 mit einem (in Fig. 3 strichpunktiert ein- demselben Gewicht und derselben Länge wie der gezeichneten) Durchmesser bei gleichem Gewicht und Hammerkolben. Sie darf aber nicht größer sein als gleicher Länge L wie der Hammerkolben. Wenn z. B. die Verformbarkeit eines massiven zylindrischen der massive Kolben 25 einer Druckkraft P unterworfen 50 Stahlkolbens mit demselben Gewicht und der zehnwird und eine daraus herrührende Längenverminde- fachen Länge des Hammerkolbens. Ein mit seiner rung gleich Δ L ist, wird die Zusammendrückung oder Verformung in diesem günstigsten Bereich liegender der Federungsweg des Kolbens 16, 17 gemäß der Er- Kolben hat eine nachschlagende Wirkung, findung, wenn die obere Scheibe mit derselben Kraft P Die Fig. 5 zeigt einen Hammerkolben für einen Gebeaufschlagt wird, größer als 1,2 mal Δ L sein. Wenn 55 Steinsbohrhammer, der eine Abwandlung des in Fig. 1 die Mutter 22 weniger stark angezogen wird, ist die und 3 dargestellten Kolbens ist. Der Kolbenhals 38 Federung in Schlagrichtung größer, als oben beschrie- ist mit geraden und schräg verlaufenden Nuten 39, 40 ben; d. h. wenn ein solcher Kolben von einer Kraft P versehen, durch die eine Drehung des Bohrwerkzeuges beaufschlagt wird, erzeugt diese eine Verkürzung, durch Übertragung der drehenden Bewegung vom z. B. von der Größe 1,5 Δ L. Die Scheiben 17 beruh- 60 Kolben in bekannter Weise stattfindet (nicht dargeren einander entlang der Bunde 24 und eines Kreises stellt). Der Kolbenkopf besteht aus einer z. B. unten mit einem Durchmesser, der näher an dem Schaft 21 offenen zylindrischen Hülse 41, in der die die Hauptais im ersten Fall liegt. Vorzugsweise soll die elasti- masse des Kolbenkopfes bildenden tellerfederartig sehe Federung um 2O°/o größer sein als die eines mas- übereinandergelegten Scheiben 45 zwischen dem siven Stahlkolbens 25. Eine geringere Vergrößerung 65 Hülsenboden 42 und einem Bund 43 des Kolbender Federung hat praktisch keine Bedeutung. schaftes 38 gelagert sind. Das Federpaket wird auf den Werden die Scheiben 17 weniger stark oder mit Schaft 46'aufgesteckt und durch eine in das offene Ende einem größeren Durchmesser, als in Fig. 3 dargestellt, der Hülse eingeschraubte und den Bund 43 haltende ausgeführt, wird der Kolbenkopf in sich weicher und Ringmutter 44 gehalten und gespannt. Die Scheiben die Federung wird bei einer bestimmten Kraft P z. B. 70 45 sind von außen her ringförmig eingeschlitzt, und

es sind je zwei zu einem einstückig ausgebildeten, in sich federnden Körper zusammengefaßt. Sie berühren sich an ihren außenliegenden zueinander gerichteten Bunden46; die oberste Scheibe stützt sich am Hülsenboden 42 ab.

Die beschriebenen und dargestellten Ausführungen sollen, lediglich als Beispiele dienen. Die Erfindung kann auf verschiedene Art, soweit es innerhalb ihres Rahmens zulässig ist, abgewandelt werden. Es kann z. B. der Kolben oder der Kolbenkopf ganz aus einem Tellerfederpaket bestehen, bei dem die Scheiben 17, 34 oder die Elemente 45 an inneren und äußeren Kanten verbunden sind. Der Schaft 21, 33 bzw. 46' kann gegebenenfalls entbehrlich sein, wenn z. B. der Kolbenkopf selbst so gestaltet ist, daß er den Schlagteil bildet. Mit einem Kolben gemäß der Erfindung können Schlaggeräte ausgerüstet werden, die mit einer Schlaggeschwindigkeit von mehr als 5 m/s arbeiten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Frei fliegender Hammerkolben für Preßluftschlaggeräte, der einen zur Abgabe von Schlagen auf ein Werkzeug od. dgl. dienenden Kolbenhals und einen gegenüber diesem in Schlagrichtung fe-

dernden Kolbenkopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf aus tellerfederartig übereinandergelegten, elastisch verformbaren, ringförmigen Elementen (17, 34, 45) besteht.

2. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elemente (17) innen mittels konvex gewölbter Stirnflächen (23), außen mittels stirnseitiger ringförmiger Bunde (24) abwechselnd berühren.

3. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (34) an beiden Stirnseiten mit ringförmigen Bunden (36, 37) versehen sind, mit denen sie sich abwechselnd innen und außen berühren.

4. Hammerkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Elemente zu einstückig ausgebildeten, in sich federnden Körpern (45) zusammengefaßt sind, die sich mit zueinandergerichteten stirnseitigen Bunden (46) außen berühren.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 702 881, 487 086,
641, 171 067, 671 958, 469 724, 697 093.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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