DE1814996U - Schlagwerkzeug mit innerer verbrennung und hammerkolben dafuer. - Google Patents

Description

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' Dr.Andrejewski

Essen, Kettwiger Str. 36

(Abi Hauptbahnhof · Lichffaurg)
Telefon 25802

Essen, den 28, März i960

Gebrauchsmusteranmeldung
der Firma Atlas Copco
Aktiebolag, Nacka, Schweden

Schlagwerkzeuge mit innerer Verbrennung und Hammerkolben dafür

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Schlagwerkzeugen mit innerer Verbrennung, die einen hin- und hergehenden freien Kolben aufweisen, dessen Arbeitshub durch Verbrennungsgase erzielt wird und dessen Ilücklaufhub durch Preßgas oder Preßluft in einer Kammer des Merkzeuges erreicht wird. Derartige Werkzeuge werden in der Hauptsache als Betonbrecher und als Felsbohrer verwendet, um Löcher geringer Tiefe zu bohren, wie sie für die Pfosten von Kraftleitungen, für die Gebäude-Fundamente, für Spül- und Wasserleitungen und ähnliches benötigt werden, Bei allen diesen verschiedenen Arbeiten ist das geringe Gewicht des Werkzeuges von großer Bedeutung, damit seine Handhabung erleichtert wird. Von weiterer großer Bedeutung ist außerdem hierfür ein Werkzeug, welches einen starken Schlag entwickeln kann, ohne daß der Hammerkolben oder das Werkzeug beschädigt wird. Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Werkzeug zu entwickeln,

welches einen Haramerkolben besitzt, der den Aufbau eines Merkzeuges mit den vorstehenden Merkmalen ermöglicht, die derart kombiniert sind, daß ein zuverlässiges, wirksames Werkzeug entsteht, das etwa 25 kg (55 lbs) oder noch weniger wiegt und mit dem man Löcher von etwa 0,5 m bis zu einer Tiefe von 4,50 in (10-15 ft) bohren kann und welches man als Betonbrecher wie auch für alle anderen Arbeiten verwenden kann, welche von einem derartigen Werkzeug verlangt v/erden.

Erfindungsgemäß vereinigt ein derartiges Werkzeug in sich ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Verbrennungszylinder, einen Hilfszylinder von größerem Durchmesser als der Verbrennungszylinder, jedoch coaxial mit diesem in dem Gehäuse, eine Druckrnittelkammer, die in dem Gehäuse eine Verbindung mit dem Hilfszylinder herstellt, eine Werkzeugfassung, die in eine Stoßkammer im Gehäuse hineinragt und die Stöße an das eigentliche Werkzeug übermittelt, ein Führungsstück, welches eine Trennwand zwischen der Stoßkammer und dem Hilfszylinder bildet und eine Kleinere Bohrung als der Verbrennungszylinder coaxial mit diesem besitzt, einen freien Differentialkolben, dessen hin- und hergehender Antriebsteil im Verbrennungszylinder geführt wird, während sein zylindrischer Hammerteil in dem Führungsstück hin und her gleitet, wobei seine zylindrische Dichtfläche am Hamaerteil die Bohrung des Führungsstückes gegen Entweichen des Druckmittels aus dem Hilfszylinder in die Stoßkammer während der vollständigen Hin- und Herbewegung des freien Kolbens abdichtet, der eine im Hilfszylinder hin- und hergehende Dämpferplatte besitzt, durch welche der Rücklauf des Kolbens bewerkstelligt wird, mit einem Durchgang von der Druckmittelkammer zur Stoßkammer und einem im Verbrennungszylinder entgegengesetzt zum freien Kolben hin- und hergehenden Antriebskolben, an den ein

Kurbelmechanismus angienkt ist, der sieh im Gehäuse dreht, während schließlich Mittel vorgesehen sind, um das Druckmittel von einer Druckmittelquelle im Gehäuse zur Druckmittelkammer zu leiten»

Für ein derartiges Merkzeug wird ein Differentialkolben vorgesehen, der aus einem Stück besteht und ein Antriebskolbenteil mit Ringnuten für Kolbenringe hat sowie ein zylindrisches Hammerkolbenteil, dessen Ende die Schläge erteilt, während fast seine ganze zylindrische Länge als Dichtfläche ausgebildet ist, deren Durchmesser kleiner ist als der des Antriebskolberfeiles, wobei zwischen dem Antriebskolbenteil und dem Hammerkolbenteil ein Dämpfungskolbenteil mit größerem Durchmesser als dem des Antriebskolbenteiles ausgebildet ist und daß schließlich das Antriebskolbenteil so lang ist wie die beiden anderen Kolbenteile zusammen.

In den beiliegenden Zeichnungen wird als Beispiel eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Schlagwerkzeuges mit innerer Verbrennung dargestellt, wobei darauf hingewiesen werden soll, daß innerhalb des Rahmens der Ansprüche die verschiedensten Abänderungen möglich sind.

Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Werkzeug mit einer Kurbelwelle, an welche ein kombinierter Antriebsund Kompressorkolben angelenkt ist, während ein anderer freier Kolben mit entgegengesetzter Bewegung vorgesehen ist.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Werkzeug rechtwinklig zur Kurbelwelle.

Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein Ende der Kurbelwelle und die mit diesem zusammenarbeitenden Mittel zur Übertragung der Bewegung auf einen Drehmechanismus für einen Bohrstahl.

Fig. 4 ein unteres Gehäuseteil des Merkzeuges in vergrößertem Maßstabe, welches Vorrichtungen enthält, um den Drehmechanismus für einen Bohrstahl ein- und auszukuppeln,

Fig. 5 einen Schnitt durch dieses Gehäuseteil längs der Linie V-V.

Fig. 6, 7 und 8 Schnitte durch Figur 5 entlang der Linie VI-VI.

Fig. 9 einen Längsschnitt durch den frei hin- und hergehenden Differentialkolben des Werkzeuges.

Das in den Zeichnungen dargestellte Schlagwerkzeug besitzt ein Gehäuse mit einem Kurbelgehäuse 1,2, einem Kompressorzylinder 5j einem Antriebs- oder Motorzylinder 4, einem Hilfszylinder 5 und einem unteren Gehäuse 6. Der Antriebszylinder 4 und der Hilfszylinder 5 bestehen vorzugsweise aus einem Stück. In dem Kurbelgehäuse 1,2 ist drehbar eine Kurbelwelle 7 gelagert, während am Kurbelgehäuse außen zwei Handgriffe 8,8 vorgesehen sind. Auf dem Kurbelgehäuse sitzt ein Brennstofftank 9* während die Kurbelwelle eine Schwungscheibe! 10 mit einem Ansatz 11 trägt, durch den mittels Seilzug das Gerät gestartet v/erden kann, wobei außerdem in der KurbelgehäusehäTte 2 ein Magnetzünder 12 zur Erzeugung des Zündstromes und ein Lüfterflügel 13 vorgesehen sind, wobei der letztere in einem Spiralgehäuse 14 dieser Gehäusehälfte umläuft.

Auf der Kurbelwelle 7 ist eine Pleuelstange 15 gelagert, die über einen Kolbenbolzen 16 mit einem kombinierten Antriebs- und Kompressorkolben verbunden ist. Dieser Kolben ist als Differentialkolben mit konkaver Bodenfläche ausgebildet und besitzt einen Antriebsteil 17, ein Gleithülsenteil l8 und ein Kompressorteil 19# Das Antriebsteil 17 steuert in herkömmlicherweise Schlitze im Zylinder 4, durch welche Spülluft und Brennstoff der Verbrennungskammer 29 zugeführt werden und zwar über Leitungen 20., die vom Kurbelgehäuse zur Verbrennungskammer führen. Spülluft wird in das Kurbelgehäuse durch den kombinierten Antriebs- und Kompressorkolben gedrückt und dort komprimiert. Der Brennstoff wird vom Brennstofftank über einen nicht dargestellten Vergaser in herkömmlicher Weise zugeführt. Die Zündkerze ist in 21 und die Auspuffleitung in 22 dargestellt. 2p zeigt Dichtringe zwischen dem Verbrennungsund dem Kompressorzylinder, die zusammen mit dem Teil l8 des Kolbens eine einwandfreie Dichtung herbeiführen.

Das Kofflpressorteil 19 saugt durch eine von einem Ventil 2X\ gesteuerte Öffnung Luft in eine ringförmige Kompressor-Zylinderkammer 25f drückt sie darin zusammen und drückt sie weiter über ein Ventil 26 durch eine Leitung 27 zu einer Kammer 28 im unteren Gehäuseteil 6, wobei diese Kammer gewissermaßen als Vorratsbehälter für ein Druckmittel dient. Ein freier Kolben, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, ist als Kombinierter Motor-, Hammer-, Dämpfer- und den Rücklauf erzeugender Kolben ausgebildet und läuft hin und her in dem Verbrennungszylinder 29, einem Hilfszylinder 39 mit größerem Durchmesser als dem des VerbrennungsZylinders und in einer Bohrung "^l eines FührungsStückes j52, wobei diese Bohrung wenigstens halb so groß ist wie die Bohrung des Verbrennungszylinders. Das Führungsstück J52 bildet eine Trennwand zwischen

der Kammer 39 und einer Stoßkammer 40 in den Gehäuse unterhalb der Kammer 39· Der freie Kolben besteht aus einem Motorteil 33* der in den Verbrennungszylinder 29 paßt und mit Kolbenringen bestückt ist, sodann einen Teil 3^ mit größerem Durchmesser, das sich im Hilfszylinder bewegt und schließlich aus einem Hammerteil 35* welches den Stoß oder Schlag übermittelt und dessen glatte zylindrische Fläche die Bohrung pl im PührungssUiek 32 gegen ein Entweichen des Druckmittels von der Druckkammer 39 zur Kammer 40 bei allen Stellungen der Hin- und Herbewegung des freien Kolbens abdichtet. Um den freien Kolben genügend Gewicht zu erteilen, ist dieser aus vollem Material hergestellt und das Motorteil 33 wenigstens so lang gehalten wie sein Hammerteil 35 und das Dämpferteil zusammen· Das glatte verhältnismäßig große Hammerteil 35 ist stark genug, um über lange Zeit hinweg der Wucht der Schläge widerstehen zu können, und außerdem ist der freie Kolben in seiner Gesamtheit elastisch genug, um das eigentliche Werkzeug nicht unerwünschten Drücken auszusetzen. Das glatte Hammerteil 35 bildet ebenfalls eine einwandfreie Dichtung zwischen den Kammern 39 und 40 und hat nichts, was zur Rißbildung neigt. Schließlich ist der freie Kolben so kurz gehalten, daß die Gesamtlänge des Gerätes und sein Gewicht innerhalb erlaubter Grenzen gehalten werden kann, und das Gewicht des Gerätes liegt praktisch zwischen 22 bis 25 kg (50 bis 55 lbs), entsprechend der Erfindung.

Durch das Kompressorteil 19 in der Kammer 25 komprimierte Luft fließt von der Vorratskammer 28 durch Öffnungen y6 in eine Ringkammer 37 oberhalb des Dämpferteils 3^ des freien Kolbens und durch Öffnungen 38 in die Kammer 39 im Hilfszylinder 5.» die durch die untere Fläche des Kolbenteiles J>k und das Führungsstück 32 begrenzt wird, welches den unteren Kopf, bzw. den Boden der Kammer 39 bildet. Die Stoßkammer 4o im unteren Gehäuseteil 6

unterhalb des Führungsstückes 32 beherbergt einen Drehmechanfemus für einen Bohrstahl. Bei Geräten, die nicht als Gesteinsbohrer Verwendung finden, kann dieser Mechanismus indessen fortfallen.

In dem dargestellten Gerät ist eine den Druck übertragende Werkzeugfassung 4l für einen Bohrstahl, die in die Stoßkamraer 4o hineinragt, drehbar im unteren Gehäuseteil 6 gelagert, wobei dieses Gehäuseteil ebenfalls efcn schwenkbar angesetzten Bohrstahl-Halter 42 trägt, der einen Bohrstahl oder andere eingesetzte Werkzeuge festhalten kann. Dien obere Fläche der Werkzeugfassung 41 bildet zusammen mit der unteren Fläche des PührungsStückes 32 ein Drucklager mit großer Lagerfläche zur Übertragung des Axialdruckes vom Gerätegehäuse auf das eingesetzte Werkzeug, d.h. des Arbeitsdruckes. Die Werkzeugfassung kann gegen Drehung beispielsweise durch einen Bolzen im unteren Gehäuseteil der in ein entsprechendes Loch in der Fassung eingreift, gesichert werden, wenn das Gerät als Stemmeisen bei Beton als Spaten oder dergleichen verwendet wird·

Wie bereits erklärt, dienen die Öffnungen 36 und 38 dazu, um die Kammern 37 und 39 mit Preßluft zu versorgen.

Das Luftkissen in der Kammer 37 hindert den freien Kolben daran, mit der Oberkante des Kolbenteils 34 gegen die obere Wandung der Kammer 37 zu stoßen. Ein Durchlaß 44, 45 führt von der Kammer 28 zur Kammer 40 und wird durch eine Stellschraube 46 je nach Wunsch geöflhet. Von der Kammer 40 führen Durchlässe 47 im Führungsstück 32 zu einem Ra-Um, der das die Schläge empfangende Ende des Schaftes 48 des Borstahles 43 umgibt, der einen nicht dargestellten AusM aufweist, der normalerweise in diesen Raum öffnet mit Ausnahme der kurzen

Momente, wenn der freie Kolben die Schläge erteilt. Eine Packung 49 verhindert ein Entweichen von Luft aus der Druckkammer in die freie Atmosphäre zwischen dem Schaft 48 des Bohrstahles und seiner Fassung 4l.

Um dem Bohrstahl eine Drehung erteilen zu können, bildet das Teil 4l ein Sperr-Rad 50, dessen Zähne mit einer Klinke 51 zusammenarbeiten, welche derart betätigt wird, daß sie das Sperr-Rad 50 in einer bestimmten Richtung dreht. Zu diesem Zweck ist die Sperrklinke 51 an einen Arm 52 angelenkt, der während des Betriebes des Werkzeuges durch eine Welle 53 hin und her schwingt. Eine Feder 5^ (Fig. 5) hält normalerweise die Sperrklinke 51 so, daß sie in das Sperr-Rad 50 eingreift. Die oszillierende Drehbewegung der Welle 53 wird von der Kurbelwelle 7 entnommen, welche am einen Ende zu diesem Zweck einen Zapfen 55 trägt, der gegenüber der Längsachse der Kurbelwell« in einem gewissen Winkel steht, wie dies aus den Figuren 1 und zu ersehen ist. Auf diesem Zapfen 55 sitzt ein Block 5o, der im Gabelende 57 der Welle 53 gleitend eingesetzt ist. Wenn die Kurbelwelle 7 eine Umdrehung vollführt, läßt diese wohlbekannte Bewegungs-Übertragung die Welle 53 und den an ihr sitzenden Arm 52 eine oszillierende Drehbewegung ausführen., wodurch die Sperrklinke 51 hin-und hergezogen wird und dadurch das Sperr-Rad 50 und das Teil 4l dreht, wodurch ebenfalls der Bohrstahl gedreht wird.

Im unteren Gehäuseteil 6 sitzt drehbar und axial verschiebbar ein Sperrschieber 58, der den Drehtrieb ausschalten kann. Das Teil 58 kann als kombinierter Gleitschieber und als Sperreinrichtung für die Klinke 51 angesehen werden. Das Teil 58 besitzt einen außerhalb des Gehäuses 6 liegenden

Handgriff 59* rait dem es leicht verdräht werden kann. Eine federbelastete Kugel 60 springt in verschiedene Vertiefungen 61 in dem Teil 58, um dieses in den verschiedenen Einstellungen festzuhalten. Das Teil 58 dichtet das untre Gehäuse 6 ab und besitzt an seinem inneren Ende einen Arm oder Finger 62, der am Ende eine Platte 63 trägt, die in den Figuren 6,7 und 8 gestrichelt eingezeichnet ist und derart angeordnet ist, daß sie bei der Stellung des Teiles 58, wie sie in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellt sind, eine freie Bewegung der Sperrklinke 51 zur Drehung des Rades 50 zuläßt. Das Teil 58 weist eine Kurvennut 64 auf, in welche ein Ansatz 65 an einer Schraube 66 eingreift, so daß das Teil 48 axial verschoben wird, wenn es durch den Handgriff 59 gedreht wird. Im unteren Gehäuse ö sind Durchlässe 67 und 68 vorgesehen, welche, xtie dies aus der Fig· 4 zu ersehen ist, von der Kammer 39 in. die freie Luft führen, wobei diese Durchlässe durch das Teil 58 gesteuert werden, Das Teil 58 besitzt eine Querbohrung 69 sowie eine Nut 70, die von der Innenkante des Teiles 58 her eingefräst ist.

Das Teil 58 arbeitet folgendermaßen: Wenn das Schlag- und Druckwerkzeug als Gesteinsbohrer "Verwendung finden soll, wird der Handgriff 59 zunächst um 90 aus der in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Position verdreht, wodurch das Teil 58 die in Figur 7 dargestellte Position einnimmt. Während dieser Drehbewegung wird das Teil 58 axial verschoben, so daß der Kopf 63 die Klinke 51 außer Eingriff mit dem Rad bringt. Infolgedessen kann der Bohrstahl sich nicht drehen, wenn die Kurbelwelle ihre Drehung beginnt. Gleichzeitig verbindet der Durchlaß 69 die Durchgänge 67 und 68 derart miteinander, daß die Kammer 39 mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht« Infolgedessen bleibt der freie Kolben 33*^4,35 in seiner

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untersten Endlage. Über ein nicht dargestelltes Starterseil wird der Ansatz 11 in Drehung versetzt und das Motorteil des Gerätes gestartet, so daß das Gerät im Leerlauf arbeitet. Da der freie Kolben 33.»3^.»35 sich nie aus seiner untersten Lage erhebt, wird keinerlei Schlag--Druck—Arbeit geleistet. Sobald das Gerät anttiebsseitig läuft und der Arbeiter mit der Bohrarbeit beginnen will, drückt er das Gerät mit dem Stahl 43 auf die zu bohrende Stelle und dreht den Handgriff 59 Um 9° In umgekehrter Richtung zu der in den Figuren 4,5 und 6 dargestellten Position, wodurch die Entlüftung der Kammer 39 geschlossen wird und die Sperrklinke 51 durch die Feder 54 mit dem Sperr-Rad 50 in Eingriff kommt. Durch das Gewicht des Gerätes hebt der Schaft 48 des Bohrstahles 43 den freien Kolben 33*34, 35 in die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Position. Die in dem Kompressorteil 19 in der Kammer 25 erzeugte Preßluft, welche durch die Leitung 27 der Kammer 28 und über die Öffnungen 38 der Kammer 39 zugeführt wird, hebt den freien Kolben 33*34,35 an, welcher zu arbeiten beginnt und mit dem Antriebskolbenteil 17 zusammenarbeitet. Preßluft, die gleichzeitig durch die Öffnungen ~j>6 der Ringkammer 37 zugeführt wird, erzeugt in dieser Kammer ein Luftkissen. Das Gerät arbeitet nun als Gesteinsbohrer, wobei die Luft aus dem Bohrloch herausbläst.

Falls das Gerät als Betonmeißel oder dergleichen verwendet werden soll, wobei eine Drehung des eingesetzten Werkzeuges nicht wünschenswert erscheint, oder sich sogar verbietet, wird der Bohrstahl 43 durch einen Meißel oder einen anderen Einsatz ersetzt, der in die Passung 4i eingeführt wird. Nachdem der Handgriff 59 so gedreht wurde, daß das Teil 58 die in Fig, 7 dargestellte Position einnimmt, wird das Gerät gestartet. Der Antriebsteil wird dann in der oben beschriebenen

Claims (2)

Weise gestartet und das Gerät arbeitet im Leerlauf. Sobald das Gerät antriebsseitig angelaufen ist, wird der Handgriff 59 um 9° in die in Fig. 8 dargestellte Position gedreht. In dieser Position ist die Entlüftung der Kammer 59 unterbrochen, die Sperrklinke 51 steht jedoch noch nicht in Eingriffsposition. Über die Nut 70, welche nunmehr mit ihrer Innenkante mit der Öffnung 68 in Verbindung steht, wird eine Entlüftung der Kammer 40 erzielt, so daß die Zufuhr von Blasluft unterbrochen ist» Der Schaft des eingesetzten Werkzeuges hebt den freien Kolben in der gleichen Art an wie beim Bohren und der freie Kolben 5J5, 5^, 35 arbeitet nun und geht hin und her, wobei er dem werkzeug Schläge erteilt, ohne es jedoch zu drehen, d.h. das Gerät arbeitet nunmehr als Brechwerkzeug, Spaten oder dergleichen. Das vorstehend beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Arbeitsgerät sollte nur als Beispiel angesehen werden und seine Einzelheiten können in Rahmen der Ansprüche auf die verschiedenste Weise abgeändert werden. Die Erfindung kann beispielsweise in Arbeitsgeräten verwendet werden, die durch Verbrennungsgase betrieben werden, in denen kein Drehmechanismus für das eingesetzte Werkzeug vorgesehen ist. S chutzansprüche RA. 202 261*29.3.1 Schutzansprüche

1. Sehlag-Druckwerkzeug mit jmerer Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß es in sich vereinigt eine Gehäuse mit einem darin befindlichen Verbrennungszylinder, einen Hilfszylinder von größerem Durchmesser als der Verbrennungszylinder, jedoch coaxial mit diesem in dem Gehäuse, eine Druckmittelkammer, die in den Gehäuse eine Verbindung mit dem Hilfszylinder herstellt, eine Werkzeugfassung, die in eine Stoßkammer im Gehäuse hineinragt und die Stöße an das eigentliche Werkzeug übermittelt, ein Führungsstück, welches eine Trennwand zwischen der Stoßkammer und dem Hilfszylinder bildet und eine kleinere Bohrung als der Verbrennungszylinder coyxial mit diesem besitzt, einen freien Differentialkolben dessen hin- und hergehender Antriebsteil im Verbrennungszylinder geführt wird, während sein zylindrischer Hammerteil in dem Führungsstück hin- und hergleitet, wobei seine zylindrische Dichtfläche am Hammerteil die Bohrung des Führungsstückes gegen Entweichen des Druckmittels aus dem Hilfszylinder in die Stoßkammer während der vollständigen Hin- und Herbewegung des freien Kolbens abdichtet, der eine im Hilfszylinder hin- und hergehende Dämpferplatte besitzt, durch welche der Rücklauf des Kolbens bewerkstelligt wird und einen im Verbrennungszylinder entgegengesetzt zum freien Kolben hin- und hergehenden Antriebskolben, an den ein Kurbelmechanismus angelenkt ist, der sieh im

Gehäuse dreht, während schließlich Mittel vorgesehen sind, um dad Druckmittel von einer Druekmittel-quelle im Gehäuse zur Druckmittelkammer zu leiten.

2. Differentialkolben für ein Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Stück besteht und ein Antriebskolbenteil mit Ringnuten für Kolbenringe hat sowie ein zylindrisches Hammerkolbenteil, dessen Ende die Sehläge erteilt, während fast seine ganze zylindrische Länge als Dichtfläche ausgebildet ist, deren Durchmesser kleiner ist als der des Antriebskolbenteiles, wobei zwischen dem Antriebskolbenteil und dem |Iammerkolbenteil ein Dämpfungskolbenteil mit größerem Durchmesser als dem des Antriebskolbenteiles ausgebildet ist, und daß schließlich das Antriebskolbenteil so lang ist wie die beiden anderen Kolbenteile zusammen»

Die Patentanwälte Dr. Idel,Dr.Andrejewski