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Dämpfungsvorrichtung zur Aufnahme und Ableitung kinetischer Energie
einer hohe Geschwindigkeit aufweisenden Masse Die Erfindung bezieht sich auf eine
Dämpfungsvorrichtung zur Aufnahme und Ableitung kinetischer Energie einer hohe Geschwindigkeit
aufweisenden Masse beim Aufprall auf die Vorrichtung, bestehend aus einem Rohr mit
wenigstens einem Längsschlitz, in dessen Bereich auf dem Rohr ein Spannungsring
aus kunstharzverbundenen Fasern sitzt, der beim Aufprall der in Form eines Kolbens
ausgebildeten Masse durch Aufbauchen des Rohres gedehnt wird.
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Bei derartigen vorgeschlagenen Dämpfungsvorrichtungen ist die aufprallende
Stirnseite des Kolbens mit einem kegeligen übergangsteil versehen, der mit einem
entsprechenden Innenkegel am mit Radialschlitzen versehenen entsprechenden Teil
des Zylinders zusammenwirkt.
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Diese vorgeschlagene Ausführung hat den Vorteil, daß eine Konzentration
der Spannungen an dem Kolben vermieden wird und die Längsbewegung des Kolbens in
Radialbewegungen der Segmente und eine Umfangsspannung des Ringes übertragen wird.
Außerdem wird die Aufprallfläche vergößert.
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Es ist ferner bekannt, an einem durch Treibstoff betriebenen Bearbeitungswerkzeug
zwischen dem Kolben und einer Stirnwand des Arbeitszylinders eine Schraubenfeder
anzuordnen. Diese Feder führt die beweglichen Teile nach dem Arbeitshub in ihre
Ausgangsstellung zurück. Diese Feder überträgt die axial wirkenden Kräfte aber nicht
auf die Wand des Rohres und wirkt darüber hinaus über den gesamten Bereich des Arbeitshubes
hemmend. Ferner ruft die Feder Schwingungen hervor, die sich bei der Anwendung des
Werkzeuges nachteilig auswirken können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Dämpfungsvorrichtungen
mit einem rohrförmigen Element und einem Spannungsring zu verbessern, um eine noch
günstigere Ableitung der kinetischen Energie zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß in dem Rohr im Bereich des Schlitzes ein herausnehmbarer elastischer
ringförmiger Puffer vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser
des Rohres ist und auf den der Kolben aufschlägt.
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Durch die Erfindung wird eine Übertragung der Kräfte auf den Spannungsring
durch zeitweise Ausbauchung des Rohres erreicht, ohne daß dabei die Elastizitätsgrenze
des Rohrmantels bei dem starken Aufprallimpuls überschritten wird. Durch die erfindungsgemäße
Ausführung ergibt sich ferner die Möglichkeit, in einer verhältnismäßig kleinen
Baugruppe, beispielsweise in der gleichen Größenordnung wie in der bereits vorgeschlagenen
Ausführung, mit größeren Kräften zu arbeiten. Der Puffer besteht vorteilhaft aus
Hartgummi; vorzugsweise ist die mittlere Öffnung des Puffers auf der Kolbenseite
konisch erweitert, die Öffnung und die Erweiterung des Puffers können eine Auskleidung
haben.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt der Vorrichtung
gemäß Fig. 1 längs der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß Fig.1 und Fig. 4 die äußere Gestalt der Dämpfungsvorrichtung,
insbesondere des Spannungsringes, wenn er an einer Stelle zwischen den Enden einer
gegebenen Länge des Rohrstückes angeordnet ist.
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In Fig.1 und 2 ist ein Längsstück eines Metallrohres 10 gezeigt, das
mit mehreren um den Umfang verteilten durchgehenden Schlitzen 11. versehen ist,
die von einer durch die Bezugszeichen 12 angegebenen Stelle ausgehen und zum linken
Ende des Rohres 10 verlaufen.
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Diese Schlitze teilen die Wand des Rohres 10 in mehrere Zinken 15,
die sieh bei einem Innendruck ausbauchen können, ohne die Elastizitätsgrenze des
Werkstoffes zu überschreiten, aus dem das Rohr 10
hergestellt ist.
Eine
Kappe 13 ist auf das Rohrende 14 aufgeschraubt und wirkt als Abstützung für einen
Abstandshalter 16, der wiederum eine zylindrische elastische Buchse 17 abstützt,
die als Puffer wirkt Der Puffer kann aus einem halbstarren Werkstoff, wie Hartgummi,
hergestellt sein, der sich etwas verformen kann und in der Lage ist, die Funktion
einer Kraftübertragung in der im folgenden deutlicher beschriebenen Weise zu übernehmen.
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Der Puffer 17 ist mit einer mittleren Bohrung 18 dargestellt, die
in einer konischen Erweiterung 19 endet. Die Bohrung 18 und die Erweiterung 19 sind
mit einem metallischen Belag 21 ausgekleidet, der einen Kopf 22, welcher an einem
Kolben 23 angeordnet ist, aufnehmen kann. Der Kolben ist mit einem konisch ausgebildeten
Hals 24 ausgestaltet, der an der Erweiterung 19 in Anlage kommen kann. Der Kolben
kann sich in einer durch den Pfeil angegebenen Richtung bewegen, wobei der Kopf
22 eine Arbeit an einem Werkstück leistet, beispielsweise eine Befestigungsvorrichtung
eintreibt, ein Loch stößt oder einen anderen Arbeitsvorgang ausübt. Der Kolben wird
mit einer außerordentlich hohen Geschwindigkeit durch irgendwelche Mittel, wie beispielsweise
Hochdruckströmungsmittel u. dgl., vorgetrieben, die wirksam kinetische Energie in
den Kolben einführen.
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Im Bereich der Schlitze umgibt ein Spannungsring 26 das Rohr. Dieser
Spannungsring ist aus Glasfasern hergestellt, die in toroidaler Weise aufgewunden
und mittels eines Harzes miteinander verbunden sind. Der Ring sitzt mit dichter
Passung auf dem Belag und kann in einigen Ausführungsformen (Fig. 1) der Erfindung
einen Füllstreifen 20 in der Form einer kreisförmigen Folie tragen, die zwischen
dem Belag und dem Ring angeordnet ist, um ein Scheuern zu vermeiden, wenn sich die
Zinken 15 auftauchen.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 arbeitet in folgender Weise: Es wird
angenommen, daß die in den Kolben 23 eingeführte kinetische Energie den Kolben wirksam
in der Richtung des Pfeiles nach unten treibt, so daß der konische Hals 24 mit dem
entsprechenden Konus 19 an dem Puffer 17 in Anlage kommt.
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Der Belag 21 kann als starrer Teil ausgeführt oder in Längsrichtung
geschlitzt sein. Er kann unter Umständen auch vollständig fortgelassen werden. Auf
jeden Fall bewirkt der Aufprall des Kolbens auf den Puffer 17 eine Verformung des
Puffers, durch welche er sich radial nach außen auftaucht.
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Diese Wirkung veranlaßt eine Ausbauchung der Rohrzinken, welche wiederum
eine Kraft auf den Spannungsring übertragen, die den Ring unter eine Dehnungsspannung
setzt.
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Da der Teil 17 verformbar, aber halbstarr ist und der Stempel
22 die öffnung 18 ausfüllt, tritt der größte Prozentsatz der Verformung in einer
Richtung auf, die das geschlitzte Rohr bzw. die Zinken 15 aufbraucht, die wiederum
den Spannungsring 26 unter Spannung setzen.
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Somit wird der Kolben innerhalb einer außerordentlich kurzen Hublänge
zum Stillstand gebracht, und die gesamte kinetische Energie des Kolbens wird mittels
des Puffers auf den Spannungsring übertragen, ohne die Elastizitätsgrenze des Rohres
oder irgendeinen anderen Elementes der Puffervorrichtung zu überschreiten. Glasfasern
können eine Dehnungsspannung über 17 576 kg/cm2 aufnehmen und ein Uängendehnungsvermögen
von mehr als 311/o im Elastizitätsbereich aufweisen.
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Bei der in Fig..3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die
Kappe 13 fortgelassen.
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Bei dieser Anordnung werden die Dämpfungsvorrichtung, insbesondere
der Abstandshalter 16, und der Puffer 17 durch die Berührung zwischen dem Abstandshalter
und der Arbeitsfläche 27 betriebsbereit gehalten, an welche das Werkzeug angelegt
oder gehalten wird.
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Fig. 4 ist eine Darstellung der Außenseite der Dämpfungsvorrichtung,
bei der die Schlitze 110 in einem Rohr an einer Stelle zwischen den Enden des Rohres
ausgebildet sind. Es liegt also völlig im Bereich der Erfindung, die D'ämpfungsanordnung
an irgendeiner gewünschten Stelle längs des Rohres anzuordnen. Bei dieser Ausführungsform
brauchen die Schlitze 110 nicht durch die Enden des Rohres durchzugehen. Sie müssen
nur in Übereinstimmung mit der Elastizität des Materials, aus dem das Rohr hergestellt
ist, lang genug gemacht werden, damit sich das geschlitzte Rohr in dem Bereich des
Spannungsringes ausbauchen kann, ohne die Elastizitätsgrenze des Materials, aus
dem das Rohr hergestellt ist, zu überschreiten.
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In den Ausführungsformen der Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt sind,
ist es notwendig, eine Kappe 13 an einem Ende des Rohres sowie einen Abstandshalter
16 entsprechender Länge vorzusehen, um den Puffer 17, der im Bereich der Schlitze
angeordnet ist, zu halten.