DE1183286B - Vibrator, z. B. Schlaghammer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 06

Deutsche KL: 42 s-

Nummer: 1183 286

Aktenzeichen: A 32847IX b/42 s

Anmeldetag: 14. September 1959

Auslegetag: 10. Dezember 1964

Gegenstand des Hauptpatentes 1136 860 ist ein Vibrator, ζ. B. Schlaghammer, mit einem von einer hydraulischen Druckqpelle aus angetriebenen, in einem Zylinder frei fliegend angeordneten Stufenschlagkolben, dessen Steuerung durch eine Ventilspindel erfolgt, die über Federn elastisch mit dem Schlagkolben verbunden ist. Der Zylinderraum auf der Kolbenstangenseite ist dort durch eine der Zu- und Abführung dienende Leitung ständig mit der Druckleitung der hydraulischen Druckquelle verbunden, die Kolbenfläche auf der Kolbenstangenseite ist halb so groß wie die Kolbenfläche auf der Arbeitsseite des Kolbens, und die Federn mit ihren. Halterungen sind in einer Kammer des Schlagkolbens angeordnet. Es wird dadurch erreicht, daß während des ganzen Schlaghubes die Kraft gleich ist und nur vom Druck bzw. vom Verhältnis der beiden Kolbenflächen zueinander abhängig ist, d. h., die Kräfte werden beim Arbeitshub nicht von Federn gedämpft. Dadurch, daß der Kolben sowie auch der Ventilkörper als frei schwingende Masse arbeiten, ohne daß die Stellen der Bewegungsumkehr durch feste Anschläge bestimmt sind, wird ein natürlicher Schwingungsausschlag erreicht, der ein ruhiges Arbeiten des Vibrators ermöglicht. Schwingungsfrequenz und Hublänge sind dabei von der Federkonstanten, der Flüssigkeksmenge und dem Flüssigkeitsdruck abhängig.

Da eine vollständige Abdichtung zwischen der Ventilspindel und der für diese Ventilspindel im Kolben vorgesehene Bohrung nicht erreicht werden kann, wird der Druck in der Federkammer infolge des nicht beherrschbaren Eindringens einer größeren oder kleineren Menge des Druckmittels in die Federkammer unbestimmt. Da dieser Druck auch auf die Querschnittsfläche der Ventilspindel wirbt, wird diese Spindel einer axialen Beanspruchung ausgesetzt. Diese Beanspruchung stört die natürliche Wirkung der Federn, die der gleichmäßigen frei fliegenden Arbeit des Kolbens dienen. Insbesondere treten dann kräftige Störungen auf, wenn der Druck in der Federkammer größer ist als der Druck der Federn.

Andererseits ist die Anordnung der Federn in einer zentralen Federkammer innerhalb des Kolbens sehr vorteilhaft und deshalb wünschenswert, weil diese An-Ordnung eine kompakte Bauart mit gleichem Gesamtdurchmesser ermöglicht. Diese an sich vorteilhafte Ausführung nach dem Hauptpatent ist aber mit dem erwähnten Nachteil verbunden.

Dieser Nachteil wird nun nach der Zusatzerfindung dadurch vermieden, daß die Federkammer durch einen oder mehrere Kanäle mit der Ventilkammer Vibrator, ζ. Β. Schlaghammer
Zusatz zum Patent: 1136 860

Anmelder:

Aktiebolaget Industriekompanret, Stockholm

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Kosel, Patentanwalt,

Bad Gandersheim, Braunschweiger Str. 22

Als Erfinder'benannt: ;
Karl Evert Abders Joel'son,
Nyköping (Schweden) *

und dem Druckflüssigkeitsauslaß in Verbindung steht. Wenm nun die Drücke in der Federkammer und der von der Ventilspindel durclfsetzten Ventükammef gleich groß sind, haben die während des Betriebes abwechselnden Drackänderuhgen in der Verbindungsleitung zwischen dem Zyldndeihraum oberhalb des Kolbens und der Ventilkammer'zwischen den Ventil·- körpern keinen Einfluß auf die von den Federn geregelte Arbeit der Ventilspindel;

Zweckmäßig sind die Verbindungskanale in einem in das Ventilgehäuse hineinragenden Verlängerungsteil des Kolbens angeordnet, oder es ist in der Ventilspindel ein Verbindungskanal angeordnet, woraus sich erhebliche bauliche Verednf achungen ergeben.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Ausführungsform und ' :

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch eine weitere Ausführurrgsform des erfindungsgemäßen Vibrators.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist in einem Zylinder 31 edn Kolben 42 axial verschiebbar. Der Kolbe® 42 ist mit einer Kolbenstange 12 verbunden, die durch eine Stirnwand des Zylinders dicht hindurchgeführt ist und' deren Querschnittsfläche die Hälfte der Querschndttsfläche des Kolbens 42 von der Arbeitsseite ausmacht. In einem Ventilgehäuse 33 ist eine Ventilspindel 37 axial bewegbar. Das Ventilgehäuse 33 ist mit dem Zylinder 31 zusammengebaut. Die Ventilspindel ist koaxial zum Kolben angeordnet.

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Die Ventilspindel ist mit zwei Ventilkörpern 36, 38 verbunden, die in einer Ventilkammer 56 des Ventilgehäuses verschiebbar sind und je nach ihrer Stellung einen Einlaß 61 bzw. einen Auslaß 63 öffnen oder schließen. Die Ventilkammer 56 zwischen den Ventilkörpern 36, 38 steht auch durch einen Kanal 65 hindurch mit dem Zylinder 31 oberhalb des Kolbens 42 in Verbindung. Während des Betriebes steht die Druckflüssigkeitsquelle über eine Leitung 60 in ständiger offener Verbindung mit dem Zylinderraum 31 unterhalb des Kolbens 42. Der Raum der Ventilkammer oberhalb und unterhalb der Ventilkörper 36 bzw. 38 wird durch den Auslaß 62 bzw. 64 hindurch entleert.

Die Übertragung der Kolbenbewegung des Kolbens 42 auf die Spindel 37 erfolgt mit Hilfe von zwei gegeneinandergespannten Federn 44, 44 a. Die Federn 44, 44 a sind in einer Kammer 43 b des Schlagkolbens 43 α untergebracht. Diese Kammer ist durch einen Anschlag 43 unterteilt, durch den die Spindel mit einem gewissen Spiel hindurchgeführt ist. Die Federn 44, 44 a liegen mit Vorspannung gegen den Anschlag 43 und an einem Anschlag 45 bzw. 45 a der Ventilspindel an. Bei einer Verschiebung des Kolbens 42 nach beiden Richtungen hin werden die entsprechenden Federn zusammengedrückt und danach eine Verschiebung der Ventilspindel 37 ausgelöst. Der Kolben ist mit einer Verlängerung 54 versehen, um deren Fläche die der Druckflüssigkeit während des Arbeitshubes ausgesetzte Kolbenfläche vermindert ist, so daß die wirksame Kolbenfläche gleich der Querschnittsfläche der Kolbenstange 12 ist. Das Verlängerungsstück 54 enthält einen oder mehrere Kanäle 55, die die Federkammer 43 b mit der Ventilkammer 56 und dem Auslaß 64 verbinden.

Der mit der Leitung 65 verbundene Raum am oberen Ende des Kolbenzylinders 31 wird abwechselnd mit dem Druckmittelzulauf 60, 61 und dem Druckmittelauslaß 63 durch die Leitung 65 hindurch in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilkörper 36, 38 in Verbindung gesetzt. Die Druckveränderungen im genannten Raum haben keinen Einfluß auf die Ventilspindel 37, solange die Drücke in der Federkammer 436 und im Raum 56 gleich sind. Da nun eine vollständige Abdichtung zwischen der Ventilspindel 37 und der für diese Ventilspindel in dem Kolben vorgesehenen Bohrung des Kolbens 42 nicht erreicht werden kann, würde der Druck kl der Federkammer 43 b infolge des nicht beherrschbaren Eindringens einer größeren oder kleineren Menge des Druckmittels in diese Kammer unbestimmt, so daß durch den auf die Querschnittsfläche der Spindel 37 wirkenden Druck die Spindel einer axialen Beanspruchung ausgesetzt würde und die »natürliche« Wirkung der Feder 44, 44 a gestört würde.

Hieraus ergibt sich die Zweckmäßigkeit für eine ständig offene und unbehinderte Verbindung zwischen der Federkammer 43 und der mit dem Auslaß 64 ständig verbundenen Kammer 56 Sorge zu tragen, da, wenn die Drücke in der Federkammer 43 ft und in der von der Ventilspindel 37 durchsetzten Kammer gleich groß sind, die während des Betriebs abwechselnden Druckänderungen in der Leitung 65 keinen Einfluß auf die von den Federn 44, 44 a geregelte Arbeit der Ventilspindel haben.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform verbindet ein durch die Ventilspindel hindurchgeführter Kanal 57 über Löcher 58, 59 die Federkammer 43 b mit der Ventilkammer 56 und damit mit dem Auslaß 64. Die Ventilspindel ist in diesem Fall rohrförmig ausgebildet.

Der vorstehend beschriebene Vibrator arbeitet wie folgt:

Auf die Unterseite des Kolbens 42 wirkt stets eine Kraft, die gleich ist dem spezifischen Druck der Druckflüssigkeit multipliziert mit der ringförmigen Kolbenfläche um die Kolbenstange 12. Wenn die Ventilspindel 37 sich in einer solchen Lage befindet, daß der Ventilkörper 38 die Verbindung zwischen der mittleren Ventilkammer und dem Auslaß 63 offenläßt, während die Druckflüssigkeitszufuhr über den Einlaß 61 durch den Ventilkörper 36 gesperrt ist, wird der Kolben nach oben gedrückt. Befindet sich dagegen die Ventilspindel 37 in einer Lage, in der der Auslaß 63 gesperrt ist, während die Druckflüssigkeit durch den Einlaß 61 und über den Kanal 65 dem oberen Kolbenraum des Zylinders 31 zugeführt wirdj unterliegt die Oberseite des Kolbens einer Kraft, die gleich ist der wirksamen oberen. Kolbenfläche muM-pliziert mit dem spezifischen Flüssigkeitsdruck, Gleichzeitig wirkt auf die Unterseite des Kolbens, die ständig unter dem Dauerdruck der Druckquelle steht, eine nach oben gerichtete Kraft halber Größe, so daß der Kolben 42 nach unten gedrückt wird.

Die Frequenz und die Amplitude des Vibrators bzw. dessen Kolben können durch Änderungen der Dimensionen der Federn 44, 44 a geregelt werden. 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 freigegeben, während der Auslaß 63 gesperrt wird. Der Druck auf die Oberseite des Kolbens 42 überwiegt nunmehr, so daß der Kolben wieder abwärts bewegt wird. Dies führt dazu, daß die Feder 44 a gespannt wird und ihrerseits die Ventilspindel 37 nach unten zieht. Die Druckflüssigkeitszufuhr durch den Einlaß 61 wird unterbrochen' und statt dessen der Auslaß 63 geöffnet. Die aufwärts wirkenden Kräfte am Kolben. 42 überwiegen nun, so daß der Kolben sich wieder nach oben bewegt. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 42 und die Ventilspindel 37 sich schnell hin und her bewegen. Die Regelung kann auch innerhalb gewisser Grenzen durch Änderung des Flüssigkeitsdrucks und der Flüssigkeitsmenge beeinflußt werden. Als Druckflüssigkeit kann z. B. öl oder Wasser dienen.

Statt zwei Federn genügt eine einzige Feder, z. B. eine zwischen dem Ventilsystem und dem Kolben eingespannte Feder, die bei der Verschiebung des Kolbens in der einen oder anderen Richtung abwechsdbd als Druck- bzw. Zugfeder wirkt Man kann auch die Federn in der Ventilkammer auf beiden Seiten des Ventilsysteins 36, 38 oder auch in einer Kammer außerhalb des Ventilgehäuses unterbringen.

Claims (3)

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 erfodgt, die über Federn elastisch mit dem Schlagkolben verbunden ist, wobei der Zyliaderraum auf der Kolbenetangenseite durch eine der Zu- und Abführung dieoeöde

Leitung ständig mit der Druckleitung der hydraulischen Druckquelle verbunden ist, die Kolbenfläche auf der Kolbenstangenseite halb so groß ist wie die Kolbenfläche auf der Arbeitsseite des Kolbens, und daß die Federn mit ihren Halterungen in einer Kammer des Schlagkolbens angeordnet sind, nach Patent 1136 860, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkammer (43 b) durch einen oder mehrere Kanäle (55, 57) mit der Ventilkammer (56) und dem Druckflüssigkeitsauslaß (64) in Verbindung steht.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeichnet, daß die Verbindungskanäle (55) in einem in das Ventilgehäuse (33) hineinragenden Verlängerungsteil (54) des Kolbens (42) angeordnet sind.

3. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanial (57) in der Ventilspindel (37) angeordnet ist.

ίο In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2725 039.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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