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Schlaggerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlaggerät, bei dem
zwischen dem axial frei beweglichen Hammerbär und dem an einem Eurbeltrieb angelenkten
Antriebsorgan für den Hammerbär ein Luftkissen angeordnet ist, das während des Schlagzyklus
in einem mittleren Abschnitt (Luftkissenwanderabschnitt) des Zylinders hin- und
herwandert und das zum begrenzten Druckausgleich befristet mit dem Hammerinnenraum
verbunden ist, wobei der Hammerbär in einem Zylinder aufgenommen ist, an dessen
Innenwand wenigstens eine Nut (Uberbrückungsnut) angeordnet ist, die in einer Druckausgleichsphase
als Verbindungsleitung den Hammerbär überbrückt.
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Bei einem an sich bekannten Schlaggerät dieser Art ist der Treibkolben
als axial schwingender Hohleylinder ausgebildet
(Ausführungsbeispiel
der Figuren 8-9 der deutschen Patentschrift 1 057 028). Eine solche Ausbildung ist
fertigungstechnisch relativ aufwendig; denn der als Zylinder auegebildete Treibkolben
erfordert eine zusätzliche äußere Führung und Gleitflächen für den Antriebskolben
in seinemInnern.
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Dies bedeutet doppelte Reibungsverluste und eine übermäßige Erwärmung
des Geräts. Das Gewicht des Geräts ist relativ groß, was insbesondere bei von Hand
fUhrbaren Geräten sehr nachteilig ist. Schließlich ist auch eine stärkere Vibration
des Geräts zu verzeichnen, weil die Vibrationsbewegungen des Hammerbärs über einen
als Hohlzylinder ausgebildeten, axial schwingenden Treibkolben intensiver auf das
Gehäuse des Geräts übertragen werden als über einen axial still stehenden Führungszylinder.
Das Luftkissen ist in dem Treibzylinder eingeschlossen. Gelangt daher bei vertikalem
Bohren bei nach oben gerichteten Werkzeug öl in das Luftkissen, so kann die Funktion
des Gerätes infolge unerwünschter Änderung des Luftkissenvolumens beeinträchtigt
werden.
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Ein Druckausgleich erfolgt in der vorderen und in der rUckwärtigen
Endstellung des Treibzylinders über Uberbrückungenuten, deren Länge etwa dem axialen
Dichtungsabschnitt des Hammerbärs entspricht. Beim Druckausgleich in der vorderen
Endstellung des Treibzylinders befindet sich das Luftkissen im Zustand eines hohen
Uberdruckes (Uberdruckausgleich), so daß eine verhältnismäßig große Luftmenge aus
dem Luftkissen entweicht. Dieser Verlust kann beim Druckausgleich in der rückwärtigen
Endstellung (Unterdruckausgleich) kaum ausgeglichen werden, weil das Druckgefälle
zwischen Luftkissen und dem Hammerinnenraum beim Uberdruckauegleich großer ist als
beim Unterdruckausgleich, so daß die Gefahr einer defizitären Entwicklung des Luftkissenvolumens
und damit einer Kollision zwischen Antriebszylinder und Hammerbär beim Schlaghub
des Antriebszylinders besteht.
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Bei einem anderen, an sich bekannten, mit dem eingangs genannten
Schlaggerät
vergleichbaren Schlaggerät (Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 7 der deutschen
Patentschrift 1 057 028) sind Hammerbär und Antriebskolben in einem axial still
stehenden Zylinder geführt. Der Druckausgleich erfolgt über Uberbrückungsnuten,
deren Länge etwa dem axialen Dichtungsabschnitt des Antriebskolbens entspricht.
Ein Kranz Uberbrückungsnuten liegt etwa in Höhe der Vorderkante des Treibkolbens
bei dessen vorderen Totpunkt. Ein weiterer Kranz von Uberbrückungsnuten liegt in
Höhe der Vorderkante des Treibkolbens bei dessen hinteren Totpunkt. Bei jedem Schlagzyklus
ergeben sich demzufolge zwei Phasen eines extrem kurzfristigen Druckausgleichs,
von welchen die eine einem Abbau des Uberdruckes im Luftkissen und die andere einem
Abbau des Unterdruckes im Luftkissen gleichkommt. Beim Druckausgleich in der hinteren
Endstellung des Treibkolbens wird zwar Luft in das Luftkissen gesaugt, die Druckausgleichsphase
ist jedoch viel zu kurz, als daß eine. ausreichende Ergänzung des Luftpolsters erfolgen
könnte. Eine solche Ausbildung des Geräts, bei welcher sich die Dichtung von Hammerbär
und Antriebskolben übrigens sehr schwierig gestaltet, ist der genannte zweifache
Druckausgleich letztlich nicht geeignet, die normalen Leckverluste des Luftkissens
auszugleichen. Diese Leckverluste können so weit führen, daß bei Bewegungsumkehr
des Hammerbärs aus seiner rückwärtigsten Lage eine zerstörende Kollision mit dem
Treibkolben erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Ausgabe zugrunde, ein Schlaggerät der eingangs
genannten Gattung so weiterzubilden, daß unter Vermeidung der genannten Nachteile
günstigere Voraussetzungen für eine Serienfertigung vorliegen. DarüberZhinaus sB11
die Betriebssicherheit und die Schlagleistung wesentlich erhöht sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Schlaggerät
der eingangs genannten Art der Luftkissenwanderabschnitt des axial still stehenden
Zylinders durch die Überbrückungsnut in einen hinteren Unterabschnitt extremer Uber-
und Unterdrücke (Hochdruckabschnitt) und in einen vorderen Unterabschnitt geringer
Unter- und Uberdrücke (Niederdruckabschnitt) unterteilt ist, wobei die Grenze zwischen
den genannten Unterabschnitten in Höhe des rückwärtigen Eingangs der Nut gelegen
ist und die Uberbrückungsnut eine solche Länge aufweist, daß mindestens während
eines überwiegenden Teiles des Hammerbärs im Niederdruckabschnitt das Luftkissen
mit dem Zylinderinnenraum vor dem Hammerbär in Verbindung steht.
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Zweckmäßigerweise übersteigt die Länge der Nut die axiale Länge des
Hammerbärs.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist die Lage des vorderen
Einganges zur Uberbrückungsnut so angeordnet, daß dieser Eingang bei in Schlagstellung
befindlichem Hammerbär vom Hammerbär abgedeckt ist. Eine solche Ausbildung steigert
die Schlagleistung, weil bereits bei beginnender Rückwärtsbewegung des Treibkolbens
die zuvor bestehende Verbindung zwischen Luftkissen und dem Zylinderinnenraum vor
dem Hammerbär bereits unterbrochen ist, so daß der Hammerbär fast mit der beginnenden
Rückwärtsbewegung des Treibkolbens startet und damit eine erhöhte Rückwärtsgeschwindigkeit
erreicht, was wiederum ein erhöhtes Druckmaximum im Luftkissen im Augenblick der
Bewegungsumkehr des Hammerbärs und damit eine erhöhte Schlagleistung zur Folge hat.
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Vorteilhafterweise ist der rückwärtige Eingang der Uberbrückungsnut
derart angeordnet, daß dieser Eingang durch den im vorderen *) des Weges
Totpunkt
befindlichen Treibkolben abgedeckt, ist.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert Es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem längsgeschnittenen Gerät bei
im vorderen Totpunkt befindlichen Antriebskolben und in Schlagstellung befindlichem
Hammerbär und Fig. 2 das Schlaggerät' gemäß Fig. 1 bei im rückwärtigen Totpunkt
befindlichen Antriebskolben und bei noch in Rückwärtsbewegung befindlichem Hammerbär.
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Das Schlagwerkzeug 1 ist von der Werkzeughalterung 2 aufgenommen,
die stirnseitig mit dem Gehäuse 3 des Geräts verbunden ist. Im Gehäuse ist ein axial
still stehender Zylinder gelagert.
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Im Zylinder 15 befindet sich der frei bewegliche Hammerbär 8, 10.
Der Treibkolben 7,9 ist im Zylinder 15 axial geführt. Er ist über einen Kolbenbolzen
6 mit dem Pleuel 5 verbunden. Das Pleuel wird von der Kurbelwelle 4 über den Kurbelschenkel
4' und dem Kurbelzapfen 4" angetrieben. Die Kurbelwelle kann ihr Drehmoment von
einem beliebigen Motor erhalten. Die Maschine wird vom Öltank 12 aus mit Schmiermittel
versorgt, der mit einem Deckel 13 abgedeckt ist.
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In der Innenwandung des Zylinders 15 ist wenigstens eine Uberbrückungsnut
16 eingebracht, die einen Drall aufweisen kann.
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Sowohl der Hammerbär 8,10 als auch der Treibkolben 7,9 sind je mit
einer Ringdichtung 10 bzw. 9 versehen. Während des Schlagzyklus wandert das mehr
oder weniger voluminöse Luftkissen in einem mittleren Abschnitt des Zylinders 15
hin und her Luftki ssenwanderabschnitt'a + b).Durch die Nut 16 ergibt
sich
ein rückwärtiger Unterabschnitt a (Hochdruckabschnitt) dieses Luftkissenwanderabschnittes,
in welchem das Luftkissen extremen Unter- und Uberdrücken unterworfen ist, sowie
ein nach vorne anschließender Unterabschnitt b (Niederdruckabschnitt), in welchem
das Luftkissen 11 gemäßigten Unter- und ttberdrücken unterworfen ist. Diese gemäßigten
Unter- bzw überdrücke ergeben sich dadurch, daß die Nut einen Querschnitt aufweist
(bzw. die Nuten einen Gesamtquerschnitt aufweisen), der nur eine Druckangleichung,
nicht jedoch einen Druckausgleich zuläßt.
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Die Grenze zwischen dem Hochdruckabschnitt a und dem Niederdruckabschnitt
b ist stationär und fällt etwa mit dem rückwärtigen Eingang 16" zur Nut 16 zusammen.
Im Ausführungebeispiel ist der vordere Eingang 16' der Nut 16 so angeordnet, daß
dieser Eingang der Nut bei in Schlagstellung befindlichem Hammerbär (Fig.
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1) von diesem Hammerbär abgedeckt ist. Der rückwärtige Eingang 16"
der Nut 16 ist derart angeordnet, daß dieser Eingang durch den im vorderen Totpunkt
befindlichen Treibkolben 7,9 abgedeckt ist. Die Länge der Uberbrückungsnut 16 übersteigt
die axiale Länge des Hammerbärs 8,10.
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Das Schlaggerät arbeitet wie folgt: In Fig. 1 befindet sich der Treibkolben
7,9 im vorderen Totpunkt und der Hammerbär 8,10 in Schlagstellung. Das Luftkissen
11 ist gegenüber dem vor dem Hammerbär liegenden Zylinderinnenraum 14 abgeschlossen,
weil der Eingang 16' der Uberbrückungsnut 16 durch den Hammerbär abgedeckt ist.
Bei der nunmehr beginnenden Rückwärtsbewegung des Treibkolbens, die sich mit zunehmender
Geschwindigkeit vollzieht, ergibt sich im Luftkissen 11 ein Unterdruck, durch welchen
die Rückwärtsbewegung des Hammerbärs eingeleitet wird. Diese Rückwärtsbewegung vollzieht
sich ebenfalls mit zunehmender Geschwindigkeit. Sobald die Vorderkante
des
Hammerbärs den Eingang 16' der Nut überfährt, wird in erwünschter Weise aus dem
vorderen, vor dem Hammerbär liegenden Zylinderinnenraum 14 Luft in das Luftkissen
eingesaugt und dieses in erwünschter Weise ergänzt. Dieser Vorgang erstreckt sich
über einen Zeitabschnitt, dessen Ende durch das Uberfahren des hinteren Eingangs
16" der Nut durch die Hinterkante des Hammerbärs bestimmt ist. Trotz eines relativ
geringen Querschnitts der Uberbrückungsnut bzw. der Hberbrückungsnuten ist dieser
Zeitabschnitt so ausreichend bemessen, daß eine genügende Ergänzung des Luftkissens
sichergestellt ist. Unter Ergänzung des Luftkissens wird ein Ausgleich der beim
zuvor erfolgten Vorwärtshub aufgetretenen Luftverluste verstanden. Bei der Arbeitsposition
gemäß Fig. 2, in welcher der Treibkolbenseine rückwartigste Lage erreicht hat, hat
die Druckausgleichsphase gerade ihr Ende gefunden, wobei die Rückwärtsbewegung des
Hammerbärs jedoch noch nicht abgeschlossen ist. Die Rückwärtsbewegung setzt sich
dank der der Masse des Hammerbärs innewohnenden Bewegungsenergie noch fort. Gleichzeitig
beginnt jedoch die Vorwärtsbewegung des Treibkolbens, so daß es im Luftkissen zu
einer extremen Druckspitze kommt, welche die Bewegungsumkehr des Hammerbärs einleitet-
und diesen mit zunehmender Geschwindigkeit in Richtung des Werkzeuges treibt. Bei
diesem Vorwärtshub des Treibkolbens ergeben sich gewisse Luftverluste im Luftkissen
durch ein Entweichen von Luft über die Nut 16 und infolge gewisser Undichtigkeiten
in der Dichtung des Hammerbärs und Treibkolbens. Diese Buftverluste werden im Zuge
des Rückwärtshubes in der beschriebenen Weise ergänzt.
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Das erfindungsgemäße Schlaggerät kann zusätzliche Einrichtungen aufweisen,
die dem Werkzeug zusätzlich eine drehende Bewegung erteilen. Die Ubertragung des
Drehmoments vom Antriebsmotor auf das Werkzeug kann z.B. über den axial still stehenden
Zylinder oder über eine gesonderte Vorgelegewelle erfolgen.
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In bestimmten Fällen, insbesondere wenn z.B. infolge einer Schmiereinrichtung
keine ausreichende Strecke für eine relativ lange Nut zur Verfügung steht, kann
der Eingang 16' als eine Querbohrung durch die Zylinderwandung ausgeführt sein und
nach außen in den Gehäuseraum 17 münden.