DE1171653B - Vibrator, z. B. Schlaghammer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 42 s

A 32759 IXb/42 s
29. August 1959
4. Juni 1964

Gegenstand des Hauptpatents 1136 860 ist ein Vibrator, ζ. B. Schlaghammer, mit einem von einer hydraulischen Druckquelle aus angetriebenen, in einem Zylinder frei fliegend angeordneten Stufenschlagkolben, dessen Steuerung durch eine Ventilspindel erfolgt, die über Federn elastisch mit dem Schlagkolben verbunden ist. Hierbei ist der Zylinderraum auf der Kolbenstangenseite durch eine der Zu- und Abführung dienende Leitung ständig mit der Druckleitung der hydraulischen Druckquelle verbunden, und die Kolbenfläche auf der Kolbenstangenseite ist halb so groß wie die Kolbenfläche auf der Arbeitsseite des Kolbens. Dadurch wird ein Vibrator geschaffen, bei dem der Schlagkolben auch beim Rückhub mittels eines auf die kleinere Kolbenfläche wirkenden Flüssigkeitsdruckes angetrieben wird, wodurch während des ganzen Schlaghubes die Kraft gleich ist und nur vom Druck bzw. vom Verhältnis der beiden Kolbenflächen abhängig ist. Dadurch, daß der Kolben und auch der Ventilkörper als frei schwingende Massen arbeiten, ohne daß die Stellen der Bewegungsumkehr durch feste Anschläge bestimmt sind, wird ein natürlicher Schwingungsausschlag erreicht, der ein ruhiges Arbeiten des Vibrators ermöglicht.

Es hat sich nun herausgestellt, daß in vielen Fällen zwecks besserer Anpassung der Arbeitskolbenstange an größere Werkzeuge oder Werkstücke ein größerer Durchmesser der Arbeitskolbenstange erforderlich ist, was bisher zu einer entsprechenden Vergrößerung des Zylinders bzw. der Arbeitskolbenfläche führte. Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung. In Weiterbildung des Vibrators des Hauptpatents 1136 860 besteht die Erfindung darin, daß der Kolben auf der der Kolbenstange entgegengesetzten Seite einen die wirksame Kolbenfläche verringernden Verlängerungsteil aufweist. Dadurch ist erreicht, daß nunmehr der Durchmesser der die Arbeit übertragenden Kolbenstange größer gemacht werden kann, ohne daß gleichzeitig auch die Arbeitskolbenfläche im selben Verhältnis vergrößert werden muß. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme können somit der Durchmesser der Arbeitskolbenstange bzw. deren Querschnittsfläche und die Arbeitskolbenfläche je nach Bedarf beliebig geändert werden, wobei deren vorgeschriebenes Flächenverhältnis aufrechterhalten bleibt.

Zweckmäßig weisen der Verlängerungsteil und der Ventilkörper gleiche Durchmesser auf, und beide Teile sind koaxial zueinander in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut. Diese Ausführung hat erhebliche bauliche Vorteile.

Es sind zwar hydraulische Vibrationseinrichtungen, Vibrator, ζ. Β. Schlaghammer
Zusatz zum Patent: 1136 860

Anmelder:

Aktiebolaget Industrikompaniet, Stockholm

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Kosel, Patentanwalt,

Bad Gandersheim/Harz, Braunschweiger Str. 22

Als Erfinder benannt:

Karl Evert Anders Joelson, Nyköping (Schweden)

bei denen der Schlagkolben mit einem Verlängerungsteil versehen ist, an sich bereits bekannt. So wird z. B. bei einem doppelseitig wirkenden Vibrator in einem aus einem engen und einem weiten Teil des Gehäuses ein frei fliegender Kolben mittels Preßluft hin und her

ao getrieben, wobei jedoch beide Enden des Gehäuses offen sind und lose in sie je ein gut schließender Schlagkolben eingesetzt ist, zwischen denen ein aus zwei Teilen mit großem und kleinem Querschnitt bestehender Differentialkolben arbeitet. Hierbei dient

as jedoch der Teil kleinen Querschnitts nicht zur Anpassung der Arbeitskolbenfläche an die Fläche der Kolbenstange.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen als Beispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist in einem Zylinder 10 ein Kolben 11 axial verschiebbar. Der Kolben sitzt auf einer Kolbenstange 12, die dicht durch den Zylinder hindurchgeführt ist und deren Querschnittsfläche etwa die Hälfte der Querschnittsfläche des Kolbens 11 ausmacht. In einem Ventilgehäuse 14 ist eine Ventilspindel 13 axial bewegbar. Die Ventilspindel ist mit zwei Schieberventilköpfen 15, 16 versehen, die in eine Bohrung 17 des Ventilgehäuses eingepaßt sind und die in Abhängigkeit von ihrer Lage in dem Ventilgehäuse die Verbindung zwischen einem Ringraum 18 bzw. 19 und einem zum oberen Zylinderraum führenden Kanal 20 öffnen oder schließen. Eine mit einer Druckflüssigkeitsquelle P verbundene Leitung 21 steht über eine Abzweigleitung 22 in ständiger offener Verbindung mit dem Raum 66 unterhalb des Kolbens 11 und durch eine zweite Leitung 23 in Verbindung mit dem Ringraum 18. An den Ringraum 19 schließt

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sich eine Auslaßleitung 24 an. Die Bewegungen des Kolbens 11 werden auf die Spindel 13 übertragen, und zwar über zwei gegeneinander gespannte Federn 25,26. Die Kolbenstange 12 ist mit einem Mitnehmerarm 27 versehen, der mit Spielraum auf den aus dem Ventilgehäuse herausragenden Teil 26 der Ventilspindel aufgesetzt ist. Die Federn liegen zweckmäßig mit Vorspannung mit einem Ende gegen den Arm 27 und mit dem anderen gegen den Anschlag 29 bzw. 30 auf der Ventilspindel an. Auf der der Arbeitskolbenstange 12 entgegengesetzten Seite 67 des Kolbens 11 ist der Kolben erfindungsgemäß mit einem Verlängerungsteil 12a versehen, wodurch die der Druckflüssigkeit beim Arbeitshub ausgesetzte wirksame obere Fläche 67 verkleinert wird. Da die Kolbenfläche auf der Kolbenstangenseite halb so groß wie die Kolbenfläche an der Arbeitsseite des Kolbens sein muß, ist auch der Durchmesser der Arbeitskolbenstange entsprechend größer.

Die Frequenz und die Amplitude des Vibrators bzw. des Kolbens können durch Änderung der Dimensionen der Federn 25, 26 geregelt werden. Eine Regelung kann auch innerhalb gewisser Grenzen durch Änderung des Flüssigkeitsdruckes und der Flüssigkeitsmenge erreicht werden. Als Druckflüssigkeit kommt sowohl öl als auch Wasser in Betracht. Beim Bohren von Löchern im Gestein wird den Bohrlöchern Spülwasser zugeführt.

Wird die Maschine als Schlagmaschine ausgenutzt, so wird der Anschlag zwischen der Kolbenstange und dem Werkzeug derart abgepaßt, daß der Anschlag erfolgt, bevor die Kolbenbewegung von einem entgegengesetzten Flüssigkeitsdruck beeinflußt wird. Beim Bremsen des Arbeitskolbens holt die Ventilspindel den Arbeitskolben ein und führt die Umkehrung der Bewegungsrichtung durch.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist ein Arbeitskolben 42 in einem Zylinder 31 verschiebbar. Der Teil 43a des Stufenkolbens ist hohl ausgebildet. Dieser Teil enthält die für die Bewegungsübertragung auf die Schieberventilkörper 36, 38 erforderlichen Federn 44, 44 a, die zu beiden Seiten eines Anschlages 43 im Kolben und einer Scheibe 45 bzw. 45a auf der Ventilspindel 37 eingespannt sind. Die Federn 44, 44a sind in einer Kammer des hohlen Teils 43a des Kolbens untergebracht. Wenn der Kolben unter dem Einfluß einer äußeren Kraft nach oben geführt wird, erfolgt eine Spannung der Feder 44, so daß die Ventilspindel 37 nach oben verschoben wird. Dadurch wird die Zufuhr von Druckflüssigkeit durch den Einlaß 61 hindurch zugelassen, während der Auslaß 63 gesperrt wird. Der Druck auf die Oberseite des Kolbens 42 überwiegt, so daß der Kolben abwärts bewegt wird. Dies führt dazu, daß die Feder 44 a gespannt wird und ihrerseits die Ventilspindel 37 nach unten zieht. Die Druckflüssigkeitszufuhr zum oberen Zylinderraum wird unterbrochen und statt dessen der Auslaß 63 geöffnet. Die aufwärts wirkenden Kräfte am Kolben 42 überwiegen, so daß der Kolben sich nach oben bewegt. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 42 und somit die Ventilspindel 37 sich schnell hin und her bewegen. Der Ventilkörper 36, 38 ist koaxial zum Kolben 42 angeordnet und weist den gleichen Durchmesser auf wie der Verlängerungsteil 54 des Kolbens 42. Die Druckflüssigkeit wird dem Arbeitszylinder 31 mit Hilfe der Druckleitung 60 zugeführt.

In F i g. 2 ist die Maschine in ihrer neutralen Lage dargestellt. In dieser Lage schließt das Ventil 36 den Einlaß 61, während das Ventil 38 den Auslaß 63 eben geschlossen hat. Wenn sich die Teile beim Anlassen in dieser Lage befinden, müssen sie einen äußeren Impuls erhalten, damit sie aus ihrer Lage herausgebracht werden. Das kann dadurch geschehen, daß die Kolbenstange 12 des Arbeitskolbens 42 nach oben verschoben wird, wobei die Kolbenstange mittels der Federn 44, 44a und der Ventilspindel 37 die Ventilkörper 36, 38 nach oben mitnimmt. Der Einlaß 61 wird vom Ventil jetzt freigelegt und das Druckmittel durch den Kanal 65 hindurch zur oberen Seite des Arbeitskolbens 42 gedrückt. Die wirksame Fläche des Kolbens 42 ist doppelt so groß wie die untere, dem Flüssigkeitsdruck von der Leitung 60 her ständig ausgesetzte Kolbenseitenfläche. Der Arbeitskolben 42 bewegt sich deshalb nach unten, wobei die Ventile 36, 38 mitgenommen werden, jedoch tritt dabei eine gewisse Verzögerung ein infolge der Elastizität der Federn 44 und 44 a. Wenn das Ventil 36 den Einlaß 61 bei der Abwärtsbewegung wieder schließt, hört die Zufuhr von Druckmittel zur oberen Seite des Arbeitskolbens 42 auf. Nach kurzer Zeit öffnet das Ventil 38 den Auslaß 63, so daß die Oberseite des Kolbens druckentlastet wird und unter der Wirkung des Druckes der durch die Leitung 60 einströmenden Flüssigkeit auf die Unterseite des Kolbens 42 dieser wieder nach oben bewegt wird. Der Vorgang wiederholt sich nun. Der Arbeitskolben mit der Kolbenstange 12 erhält auf diese Weise eine schnelle hin und her gehende vibrierende Bewegung.

Die Federn 25, 26 bzw. 44, 44a können auch durch eine einzige Feder ersetzt werden, die in die Verbindung zwischen dem Ventilsystem und dem Kolben eingespannt ist und bei der Bewegung des Kolbens in der einen bzw. anderen Richtung abwechselnd als Druck- bzw. Zugfeder arbeitet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vibrator, z. B. Schlaghammer, mit einem von einer hydraulischen Druckquelle aus angetriebenen, in einem Zylinder frei fliegend angeordneten Stufenschlagkolben, dessen Steuerung durch eine Ventilspindel erfolgt, die über Federn elastisch mit dem Schlagkolben verbunden ist, wobei der Zylinderraum auf der Kolbenstangenseite durch eine der Zu- und Abführung dienende Leitung ständig mit der Druckleitung der hydraulischen Druckquelle verbunden ist und die Kolbenfläche auf der Kolbenstangenseite halb so groß ist wie die Kolbenfläche auf der Arbeitsseite des Kolbens, nach Hauptpatent 1136 860, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11, 42) auf der der Kolbenstange (12) entgegengesetzten Seite einen die wirksame Kolbenfläche verringernden Verlängerungsteil (12 a, 54) aufweist.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verlängerungsteil (54) und Ventilkörper (36, 38) gleiche Durchmesser aufweisen und beide koaxial zueinander in einem gemeinsamen Gehäuse (31) eingebaut sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift^. 531 848.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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