DE1938738A1

DE1938738A1 - Free piston pneumatic impact device

Info

Publication number: DE1938738A1
Application number: DE19691938738
Authority: DE
Inventors: Susumu Matsuo
Original assignee: DAIICHI KIKAI SEISAKUSHO CO
Current assignee: DAIICHI KIKAI SEISAKUSHO CO
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1969-07-30
Publication date: 1971-02-04
Also published as: DE1938738C3; DE1938738B2

Description

Freikolben-Druckluftschlaggerät Die Erfindung betrifft ein Freikolben-Druckluftschlaggerät, bei dem ein in einem Zylinder beweglicher Freikolben eine ihm durch gesteuerte Druckluftzufuhr erteilte Geschwindigkeitsenergie durch Auftreffen auf ein in Zylinderachse verschieblich gelagertes Schlagwerkzeug in Schlagenergie umwandelt. Free piston pneumatic impact device The invention relates to a free piston pneumatic impact device, in which a free piston movable in a cylinder has a compressed air supply controlled by it Distributed speed energy by striking a displaceable in the cylinder axis converted impact tool into impact energy.

Schlaggeräte der eingangs genannten Gattung sind bekannt. Sie finden Anwendung beim Zerschlagen von Steinen und beim Aufbrechen der Decken von Beton- und Pflasterstraßen. Der für diese bekannten Geräte benötigte Luftdruck wird im allgemeinen durch einen Luftkompressor erzeugt, mit dem das Gerät über einen Druckschlauch in Verbindung steht, Während der Arbeit muß deshalb der Schlauch stets über den ganzen Arbeitsbereich mitgeschleppt werden. Darüber hinaus muß die Antriebsleitung für derartige Luftkompressoren beträchtlich größer gewählt werden, als sie für die auszuführende Arbeit erforderlich ist, da aufgrund der hohen thermischen und Druckverluste bei der Durchströmung des langen Schlauches der Gesamtwirkungsgrad der Anlage schlecht ist.Impact devices of the type mentioned are known. you find Used when breaking stones and breaking the ceilings of concrete and cobblestone streets. The air pressure required for these known devices is in generally generated by an air compressor with which the device is connected via a pressure hose is connected, so the hose must always be over the during work be dragged along the entire work area. In addition, the drive line must for such air compressors are chosen to be considerably larger than they are for the Work to be performed is required because of the high thermal and pressure losses When the long hose flows through, the overall efficiency of the system is poor is.

Um diese Nachteile zu beseitigen oder zu verringern, d. h. die thermischen sowie die Druck- und Leckverluste zu beseitigen, muß der Luftkompressor besonders ausgelegt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn der Ausgangsdruck des Kompressors 2 10 kg/cm2 übersteigt. Um deshalb besondere Konstruktionsrichtlinien bei der Auslegung eines derartigen Kompressors unbeachtet lassen zu können, finden gewöhnlich Luftkompressoren Anwendung, deren Ausgangsdruck sich innerhalb eines Bereiches von 4 bis 8 2 kg/cm bewegt. Die Anwendung dieser relativ niedrigen Leistungen führt jedoch dazu, daß die mögliche Ausgangsleistung der Gesamtanlage beschränkt und in einigen Fällen für bestimmte schwerere Arbeiten nicht ausreichend ist.In order to eliminate or reduce these disadvantages, i. H. the thermal as well as eliminating the pressure and leakage losses, the air compressor must special be interpreted. This is of particular importance when the outlet pressure of the Compressor 2 exceeds 10 kg / cm2. Therefore special construction guidelines to be disregarded in the design of such a compressor can be found Usually air compressors are used, the output pressure of which is within one Range from 4 to 8 2 kg / cm moved. The application of these relatively low benefits however, it has the result that the possible output power of the overall system is limited and in some cases is insufficient for certain heavier jobs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Schlaggerät der eingangs geschilderten Gattung vorzuschlagen, bei dem die verstehend geschilderten Nachteile vermieden sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Freikolbenzylinder und ein einen hin- und hergehenden Pumpenkolben führender Pumpenzylinder unmittelbar achsparallel benachbart. angeordnet und durch in der Nähe des oberen bzw. untere To{ptinkles liegende Öffnungen in einer Trennwand miteinander verbunden sind, durch die das den Freikolben beaufschlagende, in den beiden Zylindern eingeschlossene gasfö rmige Kraftübertr agungs medium bei jede m Hub hindurchtritt.The object of the present invention is therefore to provide an impact device of to propose the genus described at the beginning, in which the comprehensively described Disadvantages are avoided. This object is achieved in that the free piston cylinder and a one reciprocating Pump piston leading pump cylinder immediately adjacent axially parallel. arranged and by near the top or lower To {ptinkles lying openings in a partition wall connected to each other are, through which the acting on the free piston, enclosed in the two cylinders gaseous power transmission medium passes through with every m stroke.

Der Abstand der oberen bzw. unteren Öffnungen von einem oberen bzw. unteren ZylinderabschluLdeckei ist so gewählt, daß eine obere bzw. untere Pufferkammer für den Freikolben gebildet ist.The distance of the upper or lower openings from an upper or lower cylinder cover is chosen so that an upper or lower buffer chamber is formed for the free piston.

Zweckmäßigerweise besitzt die obere Pufferkammer ein geringeres Volumen als die untere Pufferkammer.The upper buffer chamber expediently has a smaller volume than the lower buffer chamber.

Bei dem Schlaggerät gemäß der Erfindung wird die auf das Schlagwerkzeug, beispielsweise einen Meißel, am Ende des Arbeitshubes des Freikolbens übertragene Schlagenergie erheblich dadurch vergrößert, daß aus der über dem Pumpenzylinder befindlichen Kammer hochkomprimierte Luft durch die Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens in die über dem Freikolben befindliche Kammer des Werkzeugzylinders eingeschoben wird. Dadurch, daß nahezu gleichzeitig unterhalb des Frei kolbens der unterhalb des Pumpenkolbens entstehende starke Unterdruck aufgebaut wird, erhöht sich der Druckunterschied zwischen der Ober- und Unterseite des Freikolbens und bewirkt dessen schlagartige Abwärtsbewegung. Dadurch wird eine sehr hohe Schlagkraft auf den Meißel übertragen.In the impact device according to the invention, the impact on the impact tool, for example a chisel, transferred at the end of the working stroke of the free piston Impact energy is significantly increased by the fact that from the above the pump cylinder air is highly compressed by the upward movement of the pump piston inserted into the chamber of the tool cylinder located above the free piston will. The fact that almost simultaneously below the free piston below the strong negative pressure created by the pump piston is built up, the Pressure difference between the top and bottom of the free piston and causes it sudden downward movement. This creates a very high impact force on the chisel transfer.

Die für die Luftpumpe bei dem erfindungsgemäßen Gerät erforderliche Energie, die der durch den Meißel zu leistenden Arbeit entspricht, ist beträchtlich kleiner als bei den bekannten Geräten, so daß dadurch ein Gerät gleicher Leistung beträchtlich kompakter und kleiner konstruiert werden kann als bisher. Pumpen und Freikolbenzylinder sind bei dem erfindungsgemäßen Gerät parallel zueinander angeordnet und weisen mindestens ein Paar von Verbindungsöffnungen auf. Auf diese Weise wird der bei den bekannten Geräten nicht zu vermeidende Druckverlust in dem Verbindungsschlauch von dem Schlaggerät zum Luftkompressor auf ein Minimum herabgesetzt.The one required for the air pump in the device according to the invention Energy corresponding to the work to be done by the chisel is considerable smaller than with the known devices, so that a device of the same performance considerably more compact and can be made smaller than before. Pumps and free piston cylinders are parallel to one another in the device according to the invention arranged and have at least a pair of connection openings. To this Way is the unavoidable pressure loss in the known devices Connection hose from the impact device to the air compressor reduced to a minimum.

Aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten, daß nämlich Freikolben und Pumpenzylinder zu einer Gesamteinheit kombiniert sind, ist es möglich, das erfindungsgemäße Gerät ohne weiteres auf Lastwagen o.dgl. zu laden und dadurch die Bewegbarkeit der Einrichtung erheblich zu verbessern. Weiterhin läßt sich der Arbeitsbereich des erfindungsgemäßen Gerätes dadurch erheblich erhöhen, daß man zs an einem Schwenkarm auf dem Arbeitslastwagen oder an sonstigen Einrichtungen befestigt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht darin, daß die obere Kammer des Pumpenzylinders unmittelbar neben der oberen Kammer des Freikolbenzylinders liegt, so daß die eintretende hochkomprimierte Luft, die aufgrund der adiabatischen Kompression eine hohe Temperatur besitzt, sich wieder adiabatisch entspannt, so daß dadurch die obere Kammer des Pumpenzylinders gekühlt wird. Auf diese Weise läßt sich das erfindungsgemäße Gerät selbst bei fortgesetztem Betrieb und über einen längeren Zeitraum auf einer relativ niederen Betriebstemperatur halten.Due to the structural conditions, namely that free piston and Pump cylinders are combined into a total unit, it is possible to use the inventive Device easily on trucks or the like. to load and thereby the mobility of the Much improve facility. Furthermore, the work area of the Increase device according to the invention significantly by zs on a swivel arm attached to the work truck or other equipment. Another The advantage of the device according to the invention is that the upper chamber of the pump cylinder is immediately next to the upper chamber of the free piston cylinder, so that the entering highly compressed air that has a high temperature due to adiabatic compression possesses, relaxes adiabatically again, so that the upper chamber of the Pump cylinder is cooled. In this way, the device according to the invention even with continued operation and over a longer period of time on a relative basis keep the operating temperature at a low level.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist innerhalb der Zylinder eine konstante Luftmenge eingeschlossen. Diese Luftmenge bewegt sich zwischen den Zylindern als Kraftübertragungsmedium hin und her und verursacht infolgedessen ein geringes mechanisch erzeugtes oder Strömungsgeräusch während des Betriebes. Durch Einführen auch nur eines Tropfens von Schmieröl zwischen jedem Kolben und seinem zugehörigen Zylinder innerhalb eines Zeitraumes von mehreren Minuten wird dieser in seine Partikel zerstäubt und bildet einen Ölfilm zwischen Zylinderwand und Kolben. Da eine Selbstentzündung des Öles aufgrund der niedrigen Temperatur, auf der die Zylinderwandung gehalten wird, effellV ausgeschlossen werden kann, bewirkt dieser Ölfilm eine hochwirksame Schmierung.In the device according to the invention there is a constant within the cylinder Air volume included. This amount of air moves between the cylinders as Power transmission medium back and forth and caused as a result a slight mechanically generated or flow noise during operation. By introducing even a drop of lubricating oil between each piston and its associated cylinder within a period of several minutes this is atomized into its particles and forms an oil film between the cylinder wall and piston. Since spontaneous combustion of the oil due to the low temperature, on which the cylinder wall is held, effellV can be excluded this oil film provides a highly effective lubrication.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features emerge from the subclaims.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The following is an embodiment of the present invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen= Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erflndungsgemäßes Schlaggerät, wobei sich derP«enEtxlzen in seinem oberen Totpunkt befindet; Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, bei der der Pumpenkolben sich im unteren Totpunkt befindet; Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-m in Fig. 1; Fig. 4 schematische Darstellungen der Arbeitsweise von Pumpenkolben und Freikolben bei dem erfindungsgemäßen Schlaggerät und Fig. 5 ein Arbeitsdiagramm gemäß der Darstellung in Fig. 4.It shows = FIG. 1 a cross section through an impact device according to the invention, the P «enEtxlzen is in its top dead center; Fig. 2 one of the Fig. 1 similar representation in which the pump piston is in the bottom dead center; Fig. 3 shows a cross section along the line III-m in Fig. 1; Fig. 4 schematic representations the operation of the pump piston and free piston in the impact device according to the invention and FIG. 5 shows a working diagram as shown in FIG. 4.

Das erfindungsgemäße Gerät besitzt gemäß der Darstellung in Fig. 3 einen Zylinderblock 1, der im Querschnitt einer 8 ähnelt.According to the illustration in FIG. 3, the device according to the invention has a cylinder block 1, which is similar in cross section to FIG.

In einem Pumpenzylinder 12 ist gleitend ein Pumpenkolben 11 angeordnet, während im Werkzeugzylinder 22 ein Freikolben 21 verschiebbar ist. Beide Zylinder sind parallel zueinander angeordnet.A pump piston 11 is slidably arranged in a pump cylinder 12, while a free piston 21 is displaceable in the tool cylinder 22. Both cylinders are arranged parallel to each other.

Das obere Ende 12a des Pumpenzylinders 12 ist durch einen Zylinderkopfdeckel 13 und das obere Ende 22a des Werkzeugzylinders 22 mittels eines Zylinderkopfdeckels 23 abgedichtet. Die oberen Enden der Zylinder befinden sich-weitgehend auf gleicher Höhe. Das untere Ende 22b des Werkzeugzylinders 22 ist durch einen Deckel 24 abgedichtet und befindet sich unterhalb des unteren Endes 12b des Pumpenzylinders 12, das wiederum durch ein Kurbelgehäuse 14 geschlossen ist. Die Innenräume der beiden Zylinder 12, 22 stehen miteinander in ihren oberen und unteren Bereichen durch obere und untere Durchtrittsöffnungen 3, 4 in Verbindung. Die Öffnungen befinden sich in einer Zwischenwand 2 des Zylinderblockes 1, die die Zylinder 12, 22 voneinander trennt.The upper end 12a of the pump cylinder 12 is through a cylinder head cover 13 and the upper end 22a of the tool cylinder 22 by means of a cylinder head cover 23 sealed. The upper ends of the cylinders are largely on the same level Height. The lower end 22b of the tool cylinder 22 is sealed by a cover 24 and is located below the lower end 12b of the pump cylinder 12, which in turn is closed by a crankcase 14. The interiors of the two cylinders 12, 22 stand together in their upper and lower areas through upper and lower Passages 3, 4 in connection. The openings are in a partition 2 of the cylinder block 1, which separates the cylinders 12, 22 from one another.

Die obere Begrenzungskante 3a der oberen Öffnung 3 liegt etwas niedriger als das obere Ende 22a des Werkzeugzylinders 22, so daß dadurch eine obere Pufferkammer 25 unterhalb des Zylinderkopfdeckels 23 gebildet wird, sobald die Oberseite des Freikolbens 21 die obere Begrenzungskante 3a der Öffnung 3 passiert. Das Volumen der Pufferkammer 25 ist sehr klein, da der Abstand zwischen dem oberen Ende 22a des Werkzeugzylinders 22 und der oberen Begrenzungskante 3a der Öffnung 3 kurz ist. Auf der dem Pumpenzylinder zugewendeten Seite ist die obere Begrenzungskante der Öffnung 3 abgeschrägt und bildet eine Fase 3' (Fig. 1). Anstelle dieser Ausbildung oder auch zusammen mit dieser kann die Oberseite des Pumpenkolbens 11 mit einer nach unten geneigten Fläche 11' (Fig. 1) versehen sein. Die Fase 3' der Öffnung 3 und/oder die geneigte Oberfläche 11' des Pumpenkolbens 11 gewährleisten, daß die Öffnung 3 niemals voll geschlossen ist, selbst dann, wenn der Pumpenkolben 11 seinen oberen Totpunkt erreicht.The upper delimiting edge 3a of the upper opening 3 is slightly lower than the upper end 22a of the tool cylinder 22, thereby forming an upper buffer chamber 25 is formed below the cylinder head cover 23 as soon as the top of the Free piston 21 passes the upper delimiting edge 3a of opening 3. The volume the buffer chamber 25 is very small because of the distance between the upper end 22a of the tool cylinder 22 and the upper delimiting edge 3a of the opening 3 is short. On the side facing the pump cylinder, the upper edge is the Opening 3 beveled and forms a bevel 3 '(Fig. 1). Instead of this training or together with this, the Top of the pump piston 11 may be provided with a downwardly inclined surface 11 '(FIG. 1). The bevel 3 ' ensure the opening 3 and / or the inclined surface 11 'of the pump piston 11, that the opening 3 is never fully closed, even if the pump piston 11 reached its top dead center.

Der Durchmesser der oberen Öffnung 3 ist so gewählt, daß die unteren Enden der Kolben 11 und 21 in ihren jeweiligen oberen Totpunkten stets unterhalb der unteren Begrenzungskante 3b der oberen Öffnung 3 liegen (Fig. 1). Weiterhin entspricht die Position der unteren Begrenzungskante 4b der unteren Öffnung 4 weitgehend dem unteren Ende 12b des Pumpenzylinders 12, so daß sie aus diesem Grund weit oberhalb des unteren Endes 22b des Werkzeugzylinders 22 liegt. Durch diese Anordnung wird bei der Abwärtsbewegung des Freikolbens 21 und beim Passieren der unteren Begrenzungskante 4b der Öffnung 4 durch das untere Ende des Freikolbens eine untere Pufferkammer 26 von sehr großem Volumen geschaffen, die unmittelbar über dem Deckel 24 im Werkzeugzylinder liegt.The diameter of the upper opening 3 is chosen so that the lower Ends of the pistons 11 and 21 in their respective top dead centers are always below the lower delimiting edge 3b of the upper opening 3 (Fig. 1). Farther the position of the lower delimiting edge 4b largely corresponds to the lower opening 4 the lower end 12b of the pump cylinder 12, so that for this reason they are far above of the lower end 22b of the tool cylinder 22 lies. This arrangement will during the downward movement of the free piston 21 and when passing the lower boundary edge 4b of the opening 4 through the lower end of the free piston, a lower buffer chamber 26 of very large volume created directly above the cover 24 in the tool cylinder lies.

Die-vertikale Höhe der unteren Öffnung 4 ist größer als die der oberen Öffnung 3, so daß dadurch trotz der großen Differenz in der Lage zwischen dem oberen Ende 12b des Pumpenzylinders und dem unteren Ende 22b des Werkzeugzylinders die Oberseiten sowohl des Pumpenkolbens 11 als auch des Freikolbens 21 an ihren unteren Totpunkten unterhalb der oberen Begrenzungskante 4a der unteren Öffnung 4 liegen und auf diese Weise den oberen Bereich 4' der unteren Öffnung 4 offen lassen (Fig. 2). Wie nachfolgend noch zu erläutern ist, ist dies ein wesentlicher Punkt, da er es erlaubt, daß die Kolben 11 und 21 selbst als Schieberventil für die Umkehr des positiven und negativen Druckes in der oberen und unteren Kammer des Werkzeugzylinders 22 wirken. Der Grund dafür, daß die vertikale Erstreckung der oberen Öffnung 3 kleiner ist als die der unteren Öffnung 4, wird nachfolgend erläutert.The vertical height of the lower opening 4 is greater than that of the upper one Opening 3, so that this, despite the large difference in position between the upper End 12b of the pump cylinder and the lower end 22b of the tool cylinder Upper sides of both the pump piston 11 and the free piston 21 at their lower Dead points lie below the upper delimiting edge 4a of the lower opening 4 and in this way leave the upper area 4 'of the lower opening 4 open (Fig. 2). As will be explained below, this is an essential point because he it allows the piston 11 and 21 itself as a slide valve for the reversal of the positive and negative pressure in the upper and lower chambers of the tool cylinder 22 work. The reason that the vertical extension of the upper Opening 3 is smaller than that of the lower opening 4 will be explained below.

Im Kurbelgehäuse 14 ist eine Kurbelwelle 15 gelagert, die durch eine äußere, nicht dargestellte, Kraftquelle angetrieben ist. Die Kraftübertragung erfolgt über einen Wellenflansch 16, der aus dem luftdichten Kurbelgehäuse 14 herausragt. Die Kurbelwelle 5 wird mit konstanter Drehzahl, d. h. bei einer bestimmten Drehzahl zwischen 100 und 1200 Umdrehungen pro Minute angetrieben. Dadurch erhält über die Kurbelwelle 15 und ein Pleuel 17 der Pumpenkolben 11 die bekannte Hin- und Herbewegung.In the crankcase 14, a crankshaft 15 is supported by a external power source, not shown, is driven. The power transmission takes place via a shaft flange 16 which protrudes from the airtight crankcase 14. The crankshaft 5 is driven at a constant speed, i. H. at a certain speed driven between 100 and 1200 revolutions per minute. This gets over the Crankshaft 15 and a connecting rod 17 of the pump piston 11 the known reciprocating movement.

In dem Deckel 24 ist ein Schlagbolzen 27 axial gleitend eingesetzt, der durch den Freikolben 21 bei seinem Abwärtshub beaufschlagt wird. An dem Deckel 24 ist außerdem eine Abstützung 29 befestigt, die einen Meißel 28 haltert, der wiederum indirekt über den Schlagbolzen 27 die Schlagenergie vom Freikolben 21 zugeführt erhält.In the cover 24 a firing pin 27 is inserted in an axially sliding manner, which is acted upon by the free piston 21 on its downward stroke. On the lid 24 a support 29 is also attached, which holds a chisel 28, which in turn The impact energy from the free piston 21 is supplied indirectly via the firing pin 27 receives.

Der Zylinderblock 1, der sowohl den Pumpenzylinderblock als auch den Werkzeugzylinderblock enthält, kann in geeigneter Weise modifiziert werden. Die Antriebsleistung zur Drehung der Kurbelwelle 15 kann dabei durch eine Verbrennungskraftmaschine, einen Hydraulikmotor oder einen Elektromotor erzeugt werden. Ebenfalls kann der Schlagbolzen 27 entfallen, so daß der Freikolben 21 Imittelbar das Ende des Meißels 28 beaufschlagt. Außerdem kann anstelle der Unterteilung der unteren Öffnung 4 in zwei Öffnungen diese als eine einzige Öffnung ausgeführt werden, sobald dafür Sorge getragen ist, daß die Festigkeit der Trennwand 2 im Zylinderblock 1 ausreichend ist.The cylinder block 1, which includes both the pump cylinder block and the Contains tool cylinder block can be modified in a suitable manner. the Drive power for rotating the crankshaft 15 can be provided by an internal combustion engine, a hydraulic motor or an electric motor can be generated. The Firing pin 27 is omitted, so that the free piston 21 Imittelbar the end of the chisel 28 applied. In addition, instead of dividing the lower opening 4 into two openings these run as a single opening as soon as care is supported that the strength of the partition wall 2 in the cylinder block 1 is sufficient is.

Durch die Drehung der Kurbelwelle 15 vollzieht der Pumpenkolben 11 regelmäßig und abwechslungsweise zuerst einen Aufwärtshub, während dessen die Luft in der oberen Kammer des Pumpenzylinders 12 komprimiert wird und in der unteren Kammer ein Unterdruck entsteht. Anschließend wird ein Abwärtshub vollzogen, während dessen die Luft in der unteren Kammer komprimiert wird und in der oberen Kammer Unterdruck entsteht. Auf diese Weise wird im Werkzeugzylinder 22, der mit dem Pumpenzylinder 12 durch die Öffnungen 3 und 4 in Verbindung steht, ebenfalls der Druck jeweils positiv bzw. negativ in der oberen bzw. unteren Kammer während des Aufwärtshubes des Pumpenkolbens 11 bzw.The rotation of the crankshaft 15 causes the pump piston 11 to complete regularly and alternately, first an upward stroke, during which the air is released is compressed in the upper chamber of the pump cylinder 12 and in the lower Chamber creates a vacuum. A downward stroke is then performed while whose air is compressed in the lower chamber and in the upper chamber Negative pressure is created. In this way, in the tool cylinder 22, which is with the pump cylinder 12 communicates through the openings 3 and 4, likewise the pressure in each case positive and negative, respectively, in the upper and lower chambers during the upstroke of the pump piston 11 resp.

negativ und positiv während des Abwärtshubes. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, daß der Freikolben nach unten gedrückt wird, wenn der Druck in der oberen Kammer positiv und in der unteren Kammer negativ ist, so daß er dadurch seinen Arbeitshub unter Beaufschlagung des Schlagbolzens 27 vollzieht. Anschließend wird er auf seinem Aufwärtshub wieder zurückgeführt, sobald der Druck in der oberen Kammer negativ und in der unteren Kammer positiv wird.negative and positive during the downstroke. In simple terms this means that the free piston is pushed down when the pressure in the upper chamber is positive and negative in the lower chamber, so that it is his Working stroke under the action of the firing pin 27 takes place. Then will he returned on his upstroke as soon as the pressure in the upper chamber becomes negative and positive in the lower chamber.

Die Formulierungen "obere Kammer" und "untere Kammer" beziehen sich auf die Zylinderräume oberhalb und unterhalb des Kolbens, der diese beiden Räume in der Weise voneinander trennt, daß mit zunehmendem Volumen der einen Kammer infolge der Kolbenbewegung das Volumen der anderen Kammer abnimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zylinderkammern 12 2 und 22 jeweils durch die Kolben 11 und 21 voneinander getrennt.The terms "upper chamber" and "lower chamber" relate on the cylinder spaces above and below the piston, which these two spaces separates from each other in such a way that with increasing volume of one chamber as a result the piston movement decreases the volume of the other chamber. In the illustrated Embodiment are the cylinder chambers 12 2 and 22 each through the piston 11 and 21 separated from each other.

Wenn der Pumpenkolben 11 sich in seinem oberen Totpunkt befindet, hat der Freikolben 21 seinen Arbeitshub vollzogen oder ist nahe am Ende dieses Hubes. Die Arbeitszyklen der Kolben 11 und 21 werden anhand der Fig. 4 näher erläutert.When the pump piston 11 is in its top dead center, has the free piston 21 completed its working stroke or is close to the end of this stroke. The working cycles of the pistons 11 and 21 are explained in more detail with reference to FIG.

Der Freikolben 21 komprimiert das große Luftvolumen in der Pufferkammer 26 bei seiner Abwärtsbewegung, sobald er seinen unteren Totpunkt erreicht. An diesem Punkt hat die Oberseite des Freikolbens 21 sich bis unterhalb des oberen Teiles 4' der unteren Öffnung 4 bewegt und verbindet auf diese Weise die obere Kammer des Werkzeugzylinders 22 und die untere Kammer des Pumpenzylinders 11. Dadurch gleicht sich der positive Druck in der oberen Kammer des Werkzeugzylinders, der die Durchführung des Arbeitshubes des Freikolbens bewirkt hat, in die untere Kammer des Pumpenzylinders, der bis dahin unter negativem Druck steht, aus (Fig. 4/11). Aufgrund der Federwirkung der komprimierten Luft in der unteren Pufferkammer 26 jedoch beginnt der Freikolben im nächsten Augenblick seinen Rückwärtshub. Die Reaktion des Meißels 28 gegen die ihn mittels des Schlagbolzens 27 übertragene Schlagkraft unterstützt die Pufferwirkung bei der Zurückführung des Freikolbens 21 auf seinen Rückwärtshub. Obwohl die untere Öffnung 4 für einen Augenblick während der Rückwärtsbewegung des Freikolbens 21 geschlossen ist, wird sie alsbald wieder geöffnet, so daß die unteren Kammern von Werkzeug- und Pumpenzylinder wieder miteinander verbunden sind.The free piston 21 compresses the large volume of air in the buffer chamber 26 on its downward movement as soon as it reaches its bottom dead center. At this Point has the top of the free piston 21 to below the upper part 4 'of the lower opening 4 moves and connects in this way the upper chamber of the Tool cylinder 22 and the lower chamber of the pump cylinder 11. This is the same the positive pressure in the upper chamber of the tool cylinder that carries out of the working stroke of the free piston into the lower chamber of the pump cylinder, which is under negative pressure until then (Fig. 4/11). Due to the spring action however, the compressed air in the lower buffer chamber 26 starts the free piston the next moment his backward stroke. The reaction of the bit 28 against the The impact force transmitted to it by means of the firing pin 27 supports the buffer effect when returning the free piston 21 to its return stroke. Although the lower Opening 4 for a moment during the backward movement of the free piston 21 is closed, it is opened again immediately, so that the lower chambers of The tool and pump cylinders are connected to one another again.

Der Pumpenkolben bewegt sich nach unten und komprimiert dabei die aus der oberen Kammer des Werkezugzylinders in die untere Kammer des Pumpenzylinders eingeströmte Luft. Die in der unteren Kammer des Pumpenzylinders komprimierte Luft übt infolge ihres Durchströmens durch die große untere Öffnung 4 auf den Freikolben eine Kraft aus, die diesen anhebt. Gleichzeitig entsteht in der oberen Kammer des Pumpenzylinders Unterdruck, der über die obere Öffnung 3 die in der oberen Kammer des Werkzeugzylinders enthaltene Tiuft ansaugt. Die Fig. 4/II zeigt den Pumpenkolben bei seinem Abwärtshub vom oberen Totpunkt in einer Lage, in der sich die Antriebseinrichtung um 600 weiter gedreht hat.The pump piston moves downwards compressing the from the upper chamber of the tool cylinder into the lower chamber of the pump cylinder inflowing air. The one in the lower Chamber of the pump cylinder compressed air exercises as a result of its flowing through the large lower opening 4 exerts a force on the free piston that lifts it. At the same time, in the upper chamber of the pump cylinder negative pressure, which through the upper opening 3 the sucks in Tiuft contained in the upper chamber of the tool cylinder. Fig. 4 / II shows the pump piston on its downward stroke from top dead center in a position in which the drive device has rotated further by 600.

Die Fig. 4/III zeigt die gegenseitige Lage nach einer weiteren Drehung von 600. Zu dieser Zeit befindet sich der FreikoNen 21 auf seiner Rückwärtsbewegung, während der der positive Druck von unten und der Unterdruck von oben wirkt.Fig. 4 / III shows the mutual position after a further rotation of 600. At this time the FreikoNen 21 is on its backward movement, while the positive pressure acts from below and the negative pressure acts from above.

Wenn sich der Pumpenkolben 11 an seinem unteren Totpunkt befindet, ist der obere Teil 4' der unteren Öffnung 4 geöffnet und die obere Kammer des Pumpenzylinders steht mit der unteren Kammer des Werkzeugzylinders in Verbindung. Dadurch strömt die in der unteren Kammer des Werizeugzylinders enthaltene Luft, die den Freikolben 21 angehoben hat, in die obere Kammer des Pumpenzylinders ein, der nun unter Unterdruck steht (Fig.4/IV). Wenn der Pumpenkolben 11 seinen unteren Totpunkt erreicht, hat der Freikolben im allgemeinen bereits die obere Öffnung 3 verschlossen und dadurch die obere Pufferkammer 25 des Werkzeugzylinders mit seiner Oberseite abgedichtet. Demzufolge verdichtet der Freikolben die Luft in der Pufferkammer 25 bei seiner weiteren Rückwärtsbewegung und erreicht aufgrund seiner Massenträgheit seinen oberen Totpunkt. Auf diesem Wege wird seine Geschwindigkeit schnell bis auf Null verzögert.When the pump piston 11 is at its bottom dead center, the upper part 4 'of the lower opening 4 is open and the upper chamber of the pump cylinder is in communication with the lower chamber of the tool cylinder. This flows the air contained in the lower chamber of the Werizeugzylinders, which the free piston 21 has lifted into the upper chamber of the pump cylinder, which is now under negative pressure stands (Fig. 4 / IV). When the pump piston 11 has reached its bottom dead center the free piston generally already closed the upper opening 3 and thereby the upper buffer chamber 25 of the tool cylinder is sealed with its upper side. As a result, the free piston compresses the air in the buffer chamber 25 at its further backward movement and reaches its upper one due to its inertia Dead center. In this way, its speed is quickly decelerated to zero.

Wenn der Pumpenkolben 11 nach Erreichen seines unteren Totpunktes seinen Aufwärtshub wieder beginnt, wird die untere Öffnung 4 für einen Augenblick geschlossen, unmittelbar danach jedoch wieder geöffnet, so daß die unteren Kammern von Pumpen-und Werkzeugzylinder miteinander verbunden werden. Der Unterdruck, der in der unteren Kammer des Pumpenzylinders entsteht, wirkt sich auch durch die untere Öffnung 4 in die untere Kammer des Werkzeugzylinders aus und bremst dadurch die Rückwärtsbewegung des Freikolbens, der sich zu diesem Zeitpunkt immer noch aufgrund seiner eigenen Massenträgheit nach oben bewegt. (Fig.4/V).When the pump piston 11 has reached its bottom dead center starts its upstroke again, the lower opening is 4 for an instant closed, but opened again immediately afterwards, so that the lower chambers by pump and tool cylinder are connected to each other. The negative pressure that Arises in the lower chamber of the pump cylinder, also acts through the lower one Opening 4 in the lower chamber of the tool cylinder and thereby brakes the Backward movement of the free piston, which is still due at this point its own inertia moves upwards. (Fig. 4 / V).

Der Freikolben komprimiert die Luft in der Pufferkammer 25 und erreicht dann seinen oberen Totpunkt. Da die Pufferkammer 25 ein geringeres Volumen besitzt als die untere Pufferkammer 26, verhindert die in ihr komprimierte Luft lediglich das Aufschlagen des Freikolbens auf den Zylinderkopfdeckel 23, besitzt jedoch nicht genügend Puffereffekt, um den Freikolben wieder nach unten zu beschleunigen. Darüber hinaus wirkt der sich zunehmend aufbauende Druck in der oberen Kammer des Pumpenzylinders als Seitendruck auf den Freikolben durch die Öffnung 3 und unterstützt den Freikolben in seiner Tendenz, in der Nähe seines oberen Totpunktes während seiner Restbewegung zu verharren (Fig.4/VI).The free piston compresses the air in the buffer chamber 25 and reaches then its top dead center. Since the buffer chamber 25 has a smaller volume than the lower buffer chamber 26, the air compressed in it only prevents the impact of the free piston on the cylinder head cover 23, however, does not have enough buffer effect to accelerate the free piston back down. About that in addition, the increasing pressure builds up in the upper chamber of the pump cylinder as side pressure on the free piston through the opening 3 and supports the free piston in its tendency to be near its top dead center during its residual movement to pause (Fig. 4 / VI).

Wenn der Pumpenkolben den oberen Totpunkt erreicht und die in der oberen Kammer des Pumpenzylinders vorhandene Luft maximal komprimiert ist, beginnt der Freikolben wieder seinen Arbeitshub, so daß die obere Öffnung 3 durch die Abwärtsbewegung des Freikolbens unter seinem eigenen Gewicht freigegeben wird. Aus diesem Grund entlädt sich die hochkomprimierte Luft in der oberen Kammer des Pumpenzylinders durch die obere Öffnung 3 und wirkt auf die Oberseite des Freikolbens, da sie sich auch abrupt in der oberen Kammer des Werkzeugzylinders entspannt. Zu diesem Zeitpunkt wirkt, wie bereits erwähnt, unterhalb des Freikolbens über die untere Öffnung 4 Unterdruck, so daß der Freikolben den Schlagbolzen 27 in seinem unteren Totpunkt mit großer Energie trifft (Fig. 4/1).When the pump piston reaches top dead center and the in the air is maximally compressed in the upper chamber of the pump cylinder, begins the free piston returns to its working stroke, so that the upper opening 3 by the downward movement of the free piston is released under its own weight. For this reason the highly compressed air in the upper chamber is discharged of Pump cylinder through the upper opening 3 and acts on the top of the free piston, since it also abruptly relaxes in the upper chamber of the tool cylinder. to this time acts, as already mentioned, below the free piston via the lower opening 4 negative pressure, so that the free piston hits the firing pin 27 in his hits bottom dead center with great energy (Fig. 4/1).

Auf die vorbeschriebene Weise, bei der ein vorbestimmtes Luftvolumen, das innerhalb von Pumpen- und Werkzeugzylinder eingeschlossen ist, als Kraftübertragungsmedium wirkt, läßt der von einer konstanten Drehkraft angetriebene Pumpenkolben den Freikolben intermittierende, ungleichförmige hin- und hergehende Hübe ausführen. Die Beziehung zwischen den beiden Zylindern läßt sichin Form eines Diagrammes gemäß Fig. 5 darstellen. Wenn sich der Pumpenkolben 11 an den Positionen A, B, C . . . . F, A' oder B' befindet, ist die Lage des Freikolbens 21 im Zylinder 22 jeweils durch die Punkte a, b, c . . . f, a' oder b' gekennzeichnet.In the manner described above, in which a predetermined volume of air, which is enclosed within the pump and tool cylinder, as a power transmission medium acts, the pump piston driven by a constant torque leaves the free piston perform intermittent, irregular, reciprocating strokes. The relationship between the two cylinders can be shown in the form of a diagram according to FIG. When the pump piston 11 is at positions A, B, C. . . . F, A 'or B' is located, is the position of the free piston 21 in the cylinder 22 through the points a, b, c . . . marked f, a 'or b'.

Das vorstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschriebene Ausftihrungsbeispiel läßt sich abwandeln. Z. B. kann der Pumpenzylinder so ausgelegt werden, daß sein Durchmesser größer als derjenige des Werkzeugzylinders ist und daß das unter der Wirkung des Pumpenkolbens in den Werkzeugzylinder eingeschobene Luftvolumen um etwa 10 bis 30% größer ist als das vom Freikolben benötigte, so daß der Freikolben mit einem genügenden Luftüberschuß betätigt wird. Dies läßt sich durch entsprechende Abstimmung der Kurbelwellendrehzahl auf die Masse des Freikolbens, dessen Hublänge und sonstige Parametern einstellen. Zusätzlich oder anstelle dessen läßt sich auch die Querschnittsfläche der oberen und/oder der unteren Öffnung, deren Position und deren Steuerung durch die Kolben verändern.The exemplary embodiment described above in connection with the drawings can be modified. For example, the pump cylinder can be designed to be Diameter is larger than that of the tool cylinder and that the under Effect of the pump piston in the tool cylinder pushed air volume by about 10 to 30% larger than that required by the free piston, so that the free piston with a sufficient excess of air is operated. This can be done through appropriate Matching the crankshaft speed to the mass of the free piston whose Stroke length and set other parameters. In addition to or instead of this, the cross-sectional area of the upper and / or the lower opening, their position and change their control by the pistons.

Claims

o Q> 1. Free piston pneumatic impact device with one in a cylinder movable free piston a speed energy given to it by a controlled compressed air supply by hitting an impact tool that is mounted displaceably in the cylinder axis converted into impact energy, characterized in that the free piston cylinder (22) and a pump cylinder (12) guiding a reciprocating pump piston (11) arranged directly axially parallel and adjacent by in the vicinity of the upper or openings (3, 4) located at bottom dead center in a partition (2) with one another are connected, through which the free piston (21) acting on, in the two Cylinders (12, 22) enclosed gaseous power transmission medium with each Hub passes through.

2. Impact device according to claim 1, characterized in that the distance the upper or lower openings (3, 4) of an upper or lower cylinder cover (23, 24) is chosen so that an upper and lower buffer chamber (25,26) for the Free piston (21) is formed.

3. Impact device according to claim 2, characterized in that the upper Buffer chamber (25), has a smaller volume than the lower buffer chamber (26).

4. Impact device according to claim 1 or one of the following, characterized characterized in that the opening or closing of the openings (3, 4) by the free piston (21) or the pump piston (11) is controlled in the sense that by the pump piston (11) compressed power transmission medium through the upper opening (3) the top of the free piston (21) is pressurized and through the lower opening (4) the underside of the free piston (21) through the underside of the pump piston (11) Negative pressure is applied and vice versa.

5. Impact device according to claims 1 and 4, characterized in that the compression in the lower one during the working stroke of the free piston (21) Buffer chamber (26) causes a resilient return of the free piston (21).

6. Impact device according to claim 1, characterized in that the pump piston (11) is beveled on the side facing the upper opening (3) (at 11 ').

7. Impact device according to claim 1, characterized in that in the lower Free piston cylinder cover (24) a firing pin acting on a striking tool (27) is arranged to be axially freely displaceable.

8. Impact device according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the pump piston (11) via a crankshaft (15) and a connecting rod (17) has a uniform Gets float.

9. Impact device according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the pump cylinder (12) has a larger volume than the free piston cylinder (22) -.