DE157897C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Steuerungen an Gesteinbohrmaschinen und Preßluftwerkzeugen können in drei Gruppen eingeteilt werden, und zwar wird die Zu- und Abführung der Preßluft vor bezw. hinter den Kolben bei der ersten Gruppe durch einen besonderen Steuerschieber, bei der zweiten Gruppe durch den Arbeitskolben und bei der dritten Gruppe gleichzeitig durch einen Steuerschieber undThe controls on rock drilling machines and compressed air tools can be in three Groups are divided, namely the supply and discharge of the compressed air before BEZW. behind the piston at the first Group by a special spool, in the second group by the working piston and in the third group at the same time by a control slide and

ίο den Arbeitskolben bewirkt.ίο causes the working piston.

. Bei der ersten Gruppe wird stets die ganze Umsteuerung durch einen Steuerkolben hervorgerufen. Die charakteristischen Momente für die Umsteuerung — es soll nur die hintere Kolbenseite betrachtet werden — sind beim Kolbenrückgang: Ende der Ausströmung und Beginn der Voreinströmung, beim Kolbenvorgang: Ende der Einströmung und Beginn der Voraüsströmung. Diese Momente treten bei den Steuerungen der ersten Gruppe immer erst ein, während der Steuerkolben seine Bewegung macht, d. h. der Steuerkolben muß immer erst auf irgend eine Weise bewegt werden, bevor überhaupt hinter dem Kolben ein anderer Spannungszustand eingeleitet wird. Diese Steuerungen haben alle den Nachteil, daß sie sehr empfindlich sind, weil die Umsteuerung lediglich von der rechtzeitigen Bewegung des Steuerkolbens abhängt, die durch Unreinlichkeiten und dergl. gehemmt werden kann. Ein Beispiel dieser Art Steuerungen ist z. B. in der amerikanischen Patentschrift 627703 dargestellt. Hier wird der Steuerkolben durch Druckluft bewegt, deren Zutritt zum Schieberraum durch den Arbeitskolben geregelt wird und erst dadurch, daß der Steuerschieber seine Bewegung macht, wird die Umsteuerung bewirkt. . In the first group, the entire reversal is always caused by a control piston. The characteristic moments for the reversal - only the rear side of the piston should be considered - are when the piston retreats: end of the outflow and start of the pre-inflow, with the piston process: End of inflow and start of pre-outflow. These moments always occur with the controls of the first group only on while the control piston is making its movement, d. H. the control piston must always be moved in some way before even behind the piston another state of tension is initiated. These controls all have the Disadvantage that they are very sensitive because the reversal only from the timely Movement of the control piston depends, which is inhibited by impurities and the like can be. An example of this type of control is e.g. B. in the American Patent 627703 shown. Here the control piston is moved by compressed air, whose access to the slide chamber is regulated by the working piston and only when the control slide is moving makes, the reversal is effected.

Bei der zweiten Gruppe der Steuerungen treten Öffnungen in der Lauffläche des Arbeitskolbens, die mit der hinteren bezw. vorderen Kolbenfläche dauernd in Verbindung stehen, während der Kolbenbewegung abwechselnd vor Eintritts- bezw. Austrittsöffnungen in der Zylinderwand. Diese Art der Umsteuerung ist natürlich sicher, d. h. die Einleitung der Änderung des Spannungszustandes vor oder hinter dem Kolben tritt bei allen Hüben stets genau bei derselben Kolbenstellung ein. Ein Anschlagen des Kolbens an den Deckel ist also unmöglich. Diese Steuerung hat jedoch den Nachteil, daß der Hub des Kolbens nur verhältnismäßig klein genommen werden kann, da bei derselben Kolbenstellung, bei der beim Kolbenrückgang die Voreinströmung beginnt, beim Kolbenvorgange die Einströmung abschließt und der Kolben über diesen Punkt hina'us nur durch die nunmehr expandierende, abgeschlossene Luftmenge getrieben wird. Je länger also der Hub ist, desto mehr sinkt der Druck der abgeschlossenen Luftmenge und damit die Schlagstärke.The second group of controls has openings in the running surface of the Working piston, respectively, with the rear. front piston surface permanently in connection stand, during the piston movement alternately in front of the entrance or. Outlet openings in the cylinder wall. This type of reversal is of course safe; H. the initiation of the change in the state of tension occurs in front of or behind the piston always with exactly the same piston position for all strokes. Hitting the Piston to the lid is therefore impossible. However, this control has the disadvantage that the stroke of the piston can only be taken relatively small, since in the same piston position, in the case of the piston decline the pre-inflow begins, in the piston process the inflow closes and the piston moves out over this point is only driven by the now expanding, enclosed amount of air. Ever The longer the stroke, the more the pressure of the enclosed volume of air drops and thus the impact strength.

Die Nachteile der Steuerungen der beiden ersten Gruppen können vermieden werdenThe disadvantages of the controls of the first two groups can be avoided

durch eine Vereinigung derselben, wenn der Beginn der Voreinströmung durch den Kolben bezvv. die Kolbenstange selbst bewirkt und darauf durch einen Steuerkolben noch ein anderer Eingang für die Preßluft geöffnet wird, so daß beim Kolbenvorgange die Einströmung nicht schon bei der Kolbenstellung, bei der sie beim Kolbenrückgange begann, abgeschlossen wird, sondern nunmehr durch den Steuerkolben hindurch eine weitere Einströmung auf einem beliebig langen Kolbenwege stattfindet, bis der Steuerkolben, durch irgendwelches Mittel bewegt, die Einströmung abschließt. Die Vorausströmung und der ganze Auspuff kann dann in derselben Weise bewirkt werden.by a union of the same, if the beginning of the pre-inflow by the Piston rel. the piston rod itself and then a control piston another inlet for the compressed air is opened, so that the flow in the piston does not occur at the piston position, in which it began with the piston return, is now completed through the control piston further inflow takes place on a piston path of any length until the control piston, moved by any means that closes the inflow. The advance flow and the whole exhaust can then be effected in the same way.

Eine Ausführungsform dieser Steuerungsart ist in der amerikanischen Patentschrift 555128 dargestellt, jedoch ist hier der Auspuff durch den Kolben allein gesteuert und die Bewegung des Schiebers kann infolgedessen nur durch verschiedene Kanäle und Einschnürungen im Arbeits- und im Schieberkolben be\virkt werden.One embodiment of this type of control is in the American patent 555128 shown, but here the exhaust is controlled and controlled by the piston alone As a result, the slide can only move through various channels and constrictions in the working piston and in the slide piston be \ virkt.

Vorliegende Erfindung bezweckt nun eine bedeutende Vereinfachung der Steuerungsart gemäß der Gruppe 3. Sie besteht darin, daß der Schieberkolben in an sich bekannter Weise als Stufenkolben ausgebildet ist, dessen kleinere Fläche, wie bekannt, stets mit der Preßluft in Verbindung steht und dessen größere und der kleineren entgegengesetzt wirkenden Fläche ständig mit dem zu steuernden Zylinderraum verbunden ist. Eine solche Bewegung des Schiebers arbeitet allerdings nur dann völlig sicher, wenn auch die Ausströmung, nachdem sie durch den Arbeitskolben eingeleitet wurde, durch den Steuerkolben weiter bewirkt wird, weil sich sonst, wenn die Ausströmung der Preßluft beim Kolbenrückgange bei derselben Kolbenstellung wieder abgeschlossen wird, bei der sie beim Kolbenvorgange begann, der Druck in dem mit der größeren Fläche des Schieberkolbens in Verbindung stehenden Zylinderraume durch Kompression derart steigert, daß derselbe schon vor Freilegung der Einströmungsöffnungen durch den Arbeitskolben genügt, den Schieber in seine andere, der Einströmung entsprechende Endlage, zu bringen. Die Einströmung würde also dann zu früh eingeleitet und somit nur ein Teil des Hubes ausgenutzt, da die Kolbenumkehr ja von dem Beginn der Voreinströmung abhängt.The present invention aims to significantly simplify the type of control according to group 3. It consists in the fact that the slide piston is known per se Way is designed as a stepped piston, the smaller area of which, as is known, always with the Compressed air is in connection and its larger and smaller opposite acting area is constantly connected to the cylinder space to be controlled. Such Movement of the slide only works completely safely, however, if the outflow is also after it has been initiated by the working piston, the control piston continues to cause it, because otherwise, if the outflow of the compressed air when the piston retracts with the same piston position is completed again at which it began with the piston process, the pressure in the with the larger area of the spool connected to the cylinder spaces Increases compression in such a way that it is sufficient even before the inflow openings are exposed by the working piston, to bring the slide into its other end position corresponding to the inflow. The inflow would then be initiated too early and thus only part of the stroke would be used, since the piston reversal depends on the beginning of the pre-inflow.

Der leitende Gedanke der Erfindung ist also in kurzen Worten folgender (es soll nur die Umsteuerung der hinteren Zylinderseite betrachtet werden): Durch den Arbeitskolben werden am Ende des Rückhubes Einström-Öffnungen, welche die Preßluft auf die hintere Kolbenfläche bringen, mit der Preßluftzuführung in Verbindung gebracht. Hierdurch steigt der Druck in dem hinteren Zylinderraum, mit dem die größere Fläche eines als Stufenkolben ausgebildeten Steuerkolbens in Verbindung steht, dessen kleinere und der größeren entgegengesetzt wirkende Fläche stets unter Druck steht. Wenn also der hintere Zylinderraum mit der Einströmöffnung in Verbindung gesetzt wird, was durch den Arbeitskolben selbst geschieht, treibt der Druck sowohl den Arbeitskolben nach vorn als auch den Steuerkolben in die vordere Endlage. Letzterer öffnet einen Kanal, durch den nunmehr Preßluft durch den Schieberraum hindurch in den hinteren Zylinderraum gelangen kann. Der Arbeitskolben wird dadurch weiter vorgetrieben. Gegen Ende des Vorwärtshubes wird durch den Arbeitskolben eine Austrittsöffnung mit dem hinteren Zylinderraum verbunden. Dieser verliert damit seinen Druck, und da nun auch die größere Fläche des Kolbenschiebers hierdurch drucklos wird, treibt der auf der kleineren Fläche desselben wirkende Druck den Steuerkolben in die andere Endlage. In dieser anderen Endlage ist durch den Schieber ein Kanal geöffnet, durch den die im hinteren Zylinderraum befindliche Luft während des Kolbenrückganges entweichen kann.The guiding idea of the invention is, in brief words, as follows (it should only the reversal of the rear cylinder side can be considered): By the working piston are inflow openings at the end of the return stroke, which the compressed air to the rear Bring piston surface, brought into connection with the compressed air supply. Through this the pressure rises in the rear cylinder chamber with which the larger area of a control piston designed as a stepped piston rises is connected, its smaller and the larger oppositely acting area is always under pressure. So if the rear cylinder space with the inflow opening is connected to what happens through the working piston itself, drives the Pressure both the working piston forward and the control piston into the front End position. The latter opens a channel through which compressed air now passes through the slide chamber can pass through into the rear cylinder chamber. The working piston is thereby advanced further. Towards the end of the forward stroke, the working piston creates an outlet opening with the rear cylinder space tied together. This loses its pressure, and now the larger area of the piston valve is also depressurized is, the pressure acting on the smaller area of the same drives the control piston in the other end position. In this other end position there is a channel through the slide opened, through which the air in the rear cylinder space during the piston return can escape.

Die Steuerung gemäß Vorstehendem, d. h. gemäß der Erfindung, wird am besten an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Zeichnungen zeigen ein solches im Längsschnitt, und zwar in verschiedenen Stellungen des Arbeits- und des Steuerkolbens. Die Preßluft steht ständig vorn auf der vom Kolben und Kolbenstange gebildeten Ringfläche, während auf die große Kolbenfläche hinten abwechselnd Preßluft geführt und von ihr weggeführt wird. In dem Zylinder α bewegt sich der Kolben b. Die Kolbenstange c ist in dem Zylinderhals schließend geführt. Der vom Zylinder und von der Kolbenstange gebildete Ringraum e steht ständig mit der Preßluftzuführung f in Verbindung und dadurch ständig unter Druck. In den Raum g tritt die Preßluft, wenn die Bohrungen h in der Kolbenstange, die mit dem Raum g in Verbindung stehen, über die Kante i hinaustreten. Mit dem Auspuff wird der Raum g verbunden, wenn die Bohrungen h mit der im Zylinderhals angeordneten Auspufföffnung k in Verbindung treten. In dem Steuergehäuse / bewegt sich der Steuerkolben m hin und her. Die kleinere Fläche η des in bekannter Weise als Stufenkolben ausgebildeten Schiebers steht durch den Kanal 0 stets mit der Preßluftzuführung in Verbindung. Die größere Fläche ρ ist durch den Kanal q mit dem Zylinderraum g verbunden. Kanal r bewirkt Zuführung der Druckluft in den Schieber-The control according to the above, ie according to the invention, is best explained using an exemplary embodiment. The drawings show such a longitudinal section, in different positions of the working piston and the control piston. The compressed air is constantly at the front on the ring surface formed by the piston and piston rod, while compressed air is alternately fed to and away from the large piston surface at the rear. The piston b moves in the cylinder α. The piston rod c is guided to close in the cylinder neck. The annular space e formed by the cylinder and the piston rod is constantly connected to the compressed air supply f and is therefore constantly under pressure. The compressed air enters the space g when the bores h in the piston rod, which are in communication with the space g , go beyond the edge i . The space g is connected to the exhaust when the bores h come into contact with the exhaust opening k arranged in the cylinder neck. The control piston m moves back and forth in the control housing /. The smaller area η of the slide, designed in a known manner as a stepped piston, is always connected to the compressed air supply through the channel 0. The larger area ρ is connected to the cylinder space g through the channel q. Channel r causes the compressed air to be fed into the slide valve

raum, Kanal s den Auspuff derselben und Kanal t stellt die Verbindung des Schieberraumes mit dem Zylinderraum g dar.room, channel s the exhaust of the same and channel t represents the connection of the slide chamber with the cylinder chamber g .

Die Wirkungsweise der Steuerung wird durch die vier Stellungen des Arbeits- bezw. Schieberkolbens, wie sie in den Fig. ι bis 4 dargestellt sind, veranschaulicht.The mode of operation of the control is determined by the four positions of the work and / or. Slide piston, as shown in Figs. Ι to 4, illustrates.

Die Fig. ι zeigt die Stellung der beiden Kolben im Augenblick der Umsteuerung zumThe Fig. Ι shows the position of the two pistons at the moment of reversing to

Vorstoß des Arbeitskolbens. Die Öffnungen h des Arbeitskolbens b haben auf dem Rückwärtsgange des letzteren die Kante i überschritten, so daß der Raum g des Arbeitszylinders mit dem Raum e verbunden ist und Druckluft in den Raum g und durch Kanal q auf die große Fläche ρ des Schiebers m tritt. Da die Fläche ρ größer ist als die Fläche n, so wird nunmehr der Steuerkolben nach rechts getrieben. Mittlerweile hat auch der Arbeitskolben seine Bewegung durch den in g herrschenden Druck umgekehrt.Advance of the working piston. The openings h of the working piston b have crossed the edge i on the reverse gear of the latter, so that the space g of the working cylinder is connected to the space e and compressed air enters the space g and through channel q to the large area ρ of the slide m . Since the area ρ is larger than the area n, the control piston is now driven to the right. In the meantime, the working piston has also reversed its movement due to the pressure prevailing in g.

Die Fig. 2 veranschaulicht die Stellung des Steuerkolbens beim Vorwärtsgang des Arbeitskolbens. Die Öffnungen h des letzteren sind wieder von dem Hals i des Gehäuses verdeckt und der Kanal t ist vom Arbeitskolben freigegeben. Infolgedessen tritt durch die Kanäle r und t frisches Druckmittel in den Raum g. Fig. 2 illustrates the position of the control piston when the working piston is moving forward. The openings h of the latter are again covered by the neck i of the housing and the channel t is released from the working piston. As a result, fresh pressure medium passes through the channels r and t into the space g.

Die Fig. 3 stellt die Lage der Maschinenteile in dem Augenblick dar, in dem die Umsteuerung am vorderen Zylinderende beginnt. Die Löcher h des Kolbens b sind mit der beim A^orstoß des Arbeitskolbens ringförmigen Aussparung k in Verbindung getreten. Dadurch entweicht die Druckluft aus dem Raum g und von der Fläche ρ des Schiebers. Der im Raum e wirkende Druck treibt nunmehr den Kolben wieder nach links, während gleichzeitig das durch Kanal 0 strömende, auf die Fläche η des Steuerkolbens m wirkende Druckmittel diesen in die linke Endlage schiebt.Fig. 3 shows the position of the machine parts at the moment in which the reversal begins at the front end of the cylinder. The holes h of the piston b have come into contact with the recess k, which is annular at the point of impact of the working piston. As a result, the compressed air escapes from space g and from the area ρ of the slide. The pressure acting in space e now drives the piston to the left again, while at the same time the pressure medium flowing through channel 0 and acting on the surface η of the control piston m pushes it into the left end position.

In der Fig. 4 ist die Stellung des Steuerkolbens beim Rückwärtsgang des Arbeitskolbens veranschaulicht. Der Kolben wird durch den im Raum e herrschenden Druck rückwärts getrieben. Die im Räume g befindliche Luft kann nunmehr, nachdem die Löcher h wieder geschlossen sind, durch die Kanäle t und s entweichen, da der Schieber in der linken Endlage diese beiden Kanäle verbindet.4 shows the position of the control piston when the working piston is in reverse gear. The piston is driven backwards by the pressure prevailing in space e. The air in the room g can now, after the holes h are closed again, escape through the channels t and s , since the slide connects these two channels in the left end position.

Um zu verhüten, daß frische Preßluft durch den noch zum Auspuff geöffneten Steuerkolben entweicht, wenn die Einströmung durch den Kolben geöffnet wird (Fig. 1), oder daß bei der umgekehrten Umsteuerung frische Preßluft durch den Steuerkolben hindurch in den vom Kolben geöffneten Auspuff kommt (Fig. 3), können die zum Schieber führenden Kanäle r und t so angeordnet werden, daß sie in der dargestellten Weise vom Kolben überdeckt werden, kurz bevor die Umsteuerung durch den Kolben erfolgt.In order to prevent fresh compressed air from escaping through the control piston, which is still open to the exhaust, when the inflow is opened through the piston (Fig. 1), or that with the reverse reversal, fresh compressed air comes through the control piston into the exhaust that is opened by the piston ( Fig. 3), the channels r and t leading to the slide can be arranged in such a way that they are covered by the piston in the manner shown, shortly before the reversal takes place by the piston.

Claims

Patent Claims:

1. Control for rock drilling machines and the like., In which at the same time a stepped control piston and a pierced working piston come into effect, characterized in that the beginning of the inflow and the outflow through openings (h) of the working piston respectively. the piston rod, which alternately connect with the compressed air supply duct (f) and with the exhaust (k) during the piston movement, is controlled, the larger area of the step-shaped control piston, the smaller area of which is always under pressure, constantly with the cylinder chamber to be controlled is in connection, and that the further inflow and outflow through a channel (t) is effected in such a way that the rear cylinder chamber (g) in the front end position of the control piston (m) with the inflow channel (r) and in the rear end position of the control piston (m) is associated with the exhaust (s) .

2. Control according to claim 1, characterized in that auxiliary inflow BEZW. Auxiliary outflow ducts (r and t) are covered by the working piston, shortly before the openings (h) of the piston rod of the working piston with the exhaust duct (k) or. connect with the inflow channel (f).

1 sheet of drawings,