DE2349296C3 - Druckluft-Schlagmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Druckluft-Schlagmaschinen mit den im Oberbegriff des Hauptanspruches genannten ^b<> Merkmalen, insbesondere Betonbrecher od. dgl., die im Bauwesen, in der Kommunalwirtschaft, im Bergbau, in der Metallurgie usw. eingesetzt werden können.

Es ist eine Druckluft-Schlagmaschine bekannt, welche einen Rohrzylinder, in dem ein fliegender Kolben unter ^Μ der Einwirkung der Preßluft hin- und hergeht und Schläge auf ein im Vorderteil des Rohres befestigtes Arbeitswerkzeug ausübt, einen im hinteren Teil des Rohres angebrachten Becher, ein vor dem Becher auf das Rohr aufgesetztes Gehäuse, das mit dem Rohr und dem vorderen Teil des Bechers einen Abluftsammler bildet, einen Handgriff, der auf den Becher aufgesetzt ist und sich über seine Seitenfläche in etwa längs verschieben kann, und einen zwischen dem Becher und dem Handgriff angeordneten Dämpfer enthält

Bei dieser bekannten Maschine tritt die Abluft aus dem Sammler direkt in die Atmosphäre aus. Hierbei entwickelt sich ein starkes aerodynamisches Geräusch, welches sich schädlich auf die Gesundheit der arbeitenden und in der Nähe befindlichen Menschen auswirkt

Darüber hinaus wirbelt der entstehende Staub des zu brechenden Materials bis an das Gesicht des Arbeiters, was zu gesundheitlichen Schaden insbesondere der Atmungsorgane führen kann.

Es wurden zahlreiche Versuche zur Verminderung der beim Betrieb von Druckluft-Schlagmaschinen entstehenden aerodynamischen Geräusche unternommen. Eine technische Lösung ist in der schwedischen Patentschrift 215 003 beschrieben. Diese bekannte Druckluft-Schlagmaschine besitzt ein Gehäuse mit einem Schlagstück, ein im vorderen Teil des Gehäuses befestigtes Arbeitswerkzeug und einen Geräuschdämpfer, welcher an dem Gehäuse angebracht ist und zur Sammlung und zum Auslaß der Abluft in die Atmosphäre dient Ein spezieller schallschluckender Werkstoff des Geräuschdämpfers trägt zu einer Senkung des aerodynamischen Geräusches des Luftstrahles bei.

Zu den Nachteilen dieser bekannten Maschine gehören ihre kompliziertere Bauweise und vergrößerten Abmessungen, ein erschwertes Manövrieren beim Betrieb, eine Herabsetzung der Leistung der Maschine beim Durchgang der Abluft durch den Geräuschdämpfer und eine Staubentwicklung am Arbeitsplatz.

Aus der CH-PS 4 56 491 ist eine Vorrichtung zum Absaugen von gesundheitsschädlichem Staub aus dem Arbeitsbereich pneumatischer Arbeitsgeräte bekannt, bei der der Staub durch eine Saugleitung direkt von der Werkzeugspitze in einen Staubsammler eingesaugt wird. Die Abluft des Arbeitsgerätes dient dabei als Staubträger und strömt aus einem Abluftsammler im Arbeitsgerät in die Saugleitung ein. Zum Erhalt einer wirksamen Staubabsaugung sind eine gesonderte Saugquelle und im Einströmbereich der Abluft eine Ejektordüse in der Saugleitung vorgesehen. Zusätzlich zu der wirksamen Staubbeseitigung ergibt sich noch eine Senkung der Betriebsgeräusche. Nachteilig ist jedoch der hohe technische Aufwand durch die gesonderte Absaugvorrichtung, das vergrößerte Gewicht des Gesamtgerätes und seine u. a. dadurch bedingte schwierigere Handhabung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluft-Schlagmaschine zu schaffen, die sich durch ein leiseres Betriebsgeräusch, eine einfache Bauweise und eine geringere Staubentwicklung am Arbeitsplatz auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Bei dieser Maschine ist es zweckmäßig, den hinteren Ringraum an den Sammler durch Nuten anzuschließen, welche an der vorderen Stirnfläche des Bechers geführt und durch den hinteren Teil des Gehäuses teilweise abgesperrt sind, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die Bauart des Gehäuses, des Bechers und des Rohres zu vereinfachen.

Weiter ist es sinnvoll, die Nuten an der vorderen

Stirnfläche des Bechers sowie die Kanäle in der Wandung des Handgriffes, durch welche das Hinterteil des vorderen Ringraumes mit der Atmosphäre verbunden sind, angenähert in der gleichen Längsebene anzuordnen, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Abluft bei deren Austritt aus der Maschine am größten vermindert wird.

Die erfindungsgemäße Druckluft-Schlagmaschine führt zu einer wesentlichen Verminderung des durch ihren Einsät? verursachten aerodynamischen Geräusches sowie zu einer Herabsetzung der Staubentwicklung am Arbeitsplatz. Hierbei ist die Veränderung der Maschine am einfachsten, nämlich ohne Verwendung zusätzlicher Teile, sondern durch ihre Umgestaltung erzielt

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels sowie der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt der erfindun^sgemäßen Druckluft-Schlagmaschine außer Betrieb,

F i g. 2 die Maschine nach F i g. 1 in der Arbeitsstellung,

F i g. 3 die Baugruppe A der F i g. 1,

F i g. 4 die Baugruppe Ai der F i g. 2,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 3.

Die in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Druckluft-Schlagmaschine hat ein Gehäuse 1 mit einem Rohrzylinder 2, in dessen zylindrischem Innenkanal 3 ein Schlagstück 4 fliegend gelagert und über seine Außenfläche abgedichtet ist, welches bei wechselseitiger Einwirkung der Preßluft auf seine Stirnflächen 5 und 6 hin- und hergeht.

Das Vorderteil des Rohres 2 ist zur Befestigung eines austauschbaren Arbeitswerkzeuges 7 ausgebildet, das auf das Gesteins- oder Betonmaterial — nicht gezeigt — einwirkt.

Um das Rohr 2 ist in bekannter Weise ein Becher 8 befestigt, zwischen dessen Boden und der hinteren Stirn des Rohres 2 sich ein Luftverteiler 9 befindet, welcher Preßluft teils dem Vorder-, teils dem Hinterteil des Kanals 3 zuführt

Der Luftverteiler 9 setzt sich aus einem vorderen Sitz 10, einem Ventilgehäuse 11 und einem hinteren Sitz 12 zusammen. Innerhalb einer zylindrischen Bohrung 13 des Ventilgehäuses 11 befindet sich ein über die Außenfläche abgedichtetes ringförmiges Ventil 14. Dieses stützt sich auf dem vorderen Sitz 10 ab und sperrt mit seiner Stirnfläche eine Bohrung 15 des Sitzes 10, durch welche Bohrung 13 mit'dem Innenkanal 3 des Rohres 2 in seinem Hinterteil verbunden ist Der hintere Sitz 12 hat eine Bohrung 16, die die Ausbohrung 13 mit einem Kanal 17 im Boden des Bechers 8 koppelt. In der hinteren Stirnfläche des Ventilgehäuses 11 ist eine Bohrung 18 vorgesehen, die über die Kanäle 19 des Ventilgehäuses 11, des vorderen Sitzes 10 und der Wandung des Rohres 2 an den Innenkanal 3 in seinem Vorderteil anschließt. Auf der anderen Seite verbindet die Ausbohrung 18 über einen zwischen dem Ventil 14 und dem hinteren Sitz 12 befindlichen Ringspalt die Ausbohrung 13 mit dem Kanal 17. In der Wandung des Rohres 2 sind Auspufföffnungen 20 hergestellt

Im Boden des Bechers 8 sind ein Stößel 21 und eine für die Absperrung des Kanals 17 bestimmte Kugel 22 angeordnet. Darüber hinaus ist im Boden des Bechers ein Stutzen 23 für den Anschluß eines (nicht gezeigten) Schlauches für die Preßluftzuführung befestigt. Auf dem Becher 8 sitzt ein Handgriff 25, welcher eine begrenzte Längsverschiebung über den Becher 8 bei einer Berührung der Seitenfläche 24 des besagten Bechers mit der Oberfläche 26 des Handgriffes 25 erfahren kann.

Zwischen dem Handgriff 25 und dem Becher 8 liegt längs deren Achse eine Feder (ein Dämpfer) 27.

In der Wandung des Handgriffes 25 ist eine

s geschlossene Längsnut 28 vorgesehen, durch die der Stutzen 23 hindurchgeht Durch diese Nut und den Stutzen wird die Längsverschiebung des Handgriffs 25 über den Becher 8 begrenzt

An der Wandung des Handgriffes 25 ist ein Keil 29

ίο befestigt, welcher über den Stößel 21 auf die Kugel 22 für den Einlaß der Druckluft während der Vorwärtsbewegung des Handgriffes 25 einwirkt

Auf den hinteren Teil des Rohres 2 ist vorne ein Gehäuse 30 aufgesetzt, welches mit der Außenfläche des Rohres 2 und dem vorderen Teil des Bechers 8 einen Abluftsammler 31 ausbildet Mit seinem Hinterteil stützt sich das Gehäuse 30 auf dem Becher 8 ab, der in seinem Vorderteil eine Stufe 32 hat, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Oberfläche 24. Der Durchmesser der Stufe 32 sowie der Außendurchmesser des Gehäuses 30 sind gleich.

An der vorderen Stirnfläche des Bechers 8 sind mehrere Nuten 33 vorgesehen, von denen eine zum Einführen eines (nicht gezeigten) Stiftes zur Fixierung des Bechers 8 am Rohr 2 dient Die Nuten 33 sind außerhalb des Gehäuses 30 (Fig.3) verlängert und dienen gleichzeitig als Austrittskanäle des Sammlers 31, wodurch die Bauweise des Gehäuses, des Bechers und des Rohres vereinfacht wird.

jo Durch die Innenfläche 26 des Handgriffes 25, die Oberfläche der Stufe 32 und die Außenfläche des Gehäuses 30 (F i g. 2) wird während der Verschiebung des Handgriffes 25 in die Vorderlage ein hinterer ringförmiger zylindrischer Raum 34 gebildet

J5 Der hintere Raum 34 ist in seinem Vorderteil über den ganzen Querschnitt mit dem vorderen Raum verbunden, der durch die Außenfläche des Gehäuses 30 und einer Stufe 36 gebildet ist, welche innerhalb des Handgriffes 25 in seinem Vorderteil vorgesehen ist. Der Durchmesser der Stufe 36 ist größer als der Durchmesser der Oberfläche 26 des Handgriffes 25. Der vordere Hohlraum 35 ist über seinen ganzen Querschnitt, dessen Fläche größer ist als die Querschnittfläche des hinteren Hohlraumes 34, in Richtung zum Vorderteil der

■>> Maschine, also des zu brechenden Materials offen. Der vordere Raum 35 ist mit der Atmosphäre durch in der Wandung des Handgriffes 25 vorgesehene Kanäle 37, die in der gemeinsamen Längsfläche der Nuten 33 liegen.

Die Maschine wirkt wie folgt:

Als Ausgangslage der Maschine gilt die in Fig.2 abgebildete Lage, bei welcher sich das Schlagstück 4 gegen das Arbeitswerkzeug 7 stemmt und der Handgriff 25 unter einem darauf ausgeübten Druck von seiner

^r>> hinteren Stellung in eine Zwischenstellung verschoben hat Hierbei wirkt der Keil 29 über den Stößel 21 auf die Kugel 22 für den Einlaß der Preßluft ein, und der Kanal 17 wird geöffnet. Preßluft gelangt über einen (nicht gezeigten) Schlauch, den Stutzen 23, den Kanal 17 und

ω) die Bohrung 16 in die Ausbohrung 13, aus der sie durch den zwischen dem hinteren Sitz 12 und dem Ventil 14 befindlichen Spalt, die Ausbohrung 18 und die Kanäle 19 bis in den Vorderteil des Innenkanals 3 des Rohres 2 strömt. Die Preßluft wirkt auf die Hüche 6 des

h"> Schlagstückes 4 ein, dessen Fläche 5 dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, weil die Auspufföffnungen 20 offen bleiben. Durch die Kraftdifferenz beginnt das Schlagstück 4 in Richtung zum hinteren Ende der Maschine zu

wandern.

Bei seiner Bewegung sperrt das Schlagstück 4 die Auspufföffnungen 20 ab und schließt den hinteren Teil des Kanals 3 gegen üie Atmosphäre, so daß die darin noch befindliche Luft komprimiert wird.

Bei der weiteren Bewegung öffnen sich die Auspufföffnungen 20, und aus dem vorderen Ende des Kanals 3 erfolgt ein Auspuff der Druckluft durch die Öffnungen 20 in den Sammler 31.

Die komprimierte Abluft, die in den Sammler 31 in gelangt, füllt seinen ganzen Raum und strömt in die Nuten 33. Über die Nuten 33 gelangt die Luft in den hinteren Hohlraum 34, wo sie sich in Richtung zu dem vorderen Ende der Maschine bewegt. Aus dem hinteren Hohlraum 34 strömt die Abluft in den vorderen ι ■> Hohlraum 35 und dann durch sein offenes Ende in die Atmosphäre. Die Strömung der Luft aus dem hinteren Hohlraum 34 in den vorderen 35 vollzieht sich in Form eines zähen wirbelnden Strahles, der bekanntlich befähigt ist die Umgebungsluft anzusaugen. Dieses Ansaugen erfolgt durch die Kanäle 37. Weil der Strahl eine bestimmte Bewegungsgröße hat, führt eine Vergrößerung der Luftmasse wegen des Ansaugens der Umgebungsluft zu einer Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit beim Austritt aus rxm vorderen Raum 35. Bekanntlich ist die Geräuschstärke eines strömenden Strahles direkt proportional zu dessen Geschwindigkeit. Es ist verständlich, daß eine verminderte Strömungsgeschwindigkeit ein leiseres aerodynamisches Geräusch ergibt in

Durch die Anordnung der Nuten 33 und der Kanäle 37 in der gemeinsamen Ebene wird erreicht, daß die Geschwindigkeit der Endströmung durch das Ansaugen der Umgebungsluft bis an die Mitte jedes Strahles auf das wirksamste gebremst wird. s

Nach seinem Austritt aus dem vorderen Hohlraum 35 ist der Abluftstrahl auf das zu zerstörende Material gerichtet so daß verhindert wird, daß der Staub direkt zum Gesicht des Arbeiters gelangt.

Sobald die komprimierte Luft aus dem vorderen Ende ^Jn des Kanals 3 ausgepufft ist, fällt der Druck darin praktisch auf den Luftdruck ab, wodurch ebenfalls der Druck in den Kanälen 19, der Ausbohrung 18 und dem Spalt zwischen dem hinteren Sitz 12 und dem Ventil 14 fallen. <r>

Während das Schlagstück 4 ausläuft wird die in dem hinteren Ende des Kanals 3 abgesperrte Luftmenge komprimiert und der Druck darin sowie in den Bohrungen 15 nimmt zu. Sobald die Kraft des Druckes auf die vordere Stirnfläche des Ventils 14 von der Seite so der Bohrungen 15 her nach ihrem absoluten Betrag die Kraft des Druckes auf seine hintere Stirnfläche übertrifft verlagert sich das Ventil 14 in Richtung zum hinteren Sitz 12 und kommt damit in Berührung. Der Kanal 17 wird gegen die Kanäle 19 isoliert und die Strömung der Preßluft dadurch verhindert Nachdem sich nun das Ventil 14 in Richtung zum hinteren Sitz 12 verschoben hat öffnen die Bohrungen 15, über welche und über die Ausbohrung 13 die Preßluft in das hintere Ende des Kanals 3 zu strömen beginnt w

Unter der Einwirkung der im hinteren Ende dei Kanals 3 komprimierten Luft sowie der durch du Bohrung 15 kommenden Frischluft erfolgt eine Brem sung des SchlagstUckes 4, welches sich dann ir entgegengesetzter Richtung, also zum Arbeitswerkzeug 7 zu bewegen beginnt.

Nach der Absperrung der Auspufföffnungen 20 durd das Schlagstück 4 wird in dem vorderen Ende de: Kanals 3 die abgesperrte Luftmenge zusammenge drückt.

Indem sich das Schlagstück 4 nach vorne weiterbe· wegt, öffnet es die Auspufföffnungen 20, und aus den· hinteren Ende des Kanals 3 vollzieht sich wiederum eir Auspuff der komprimierten Luft durch die besagter Auspufföffnungen 20 in den Sammler 31.

Auch aus dem Sammler 31 gelangt die komprimierte Abluft über die Nuten 33 in den hinteren Hohlraum 34 wo sie sich in Richtung zum vorderen Ende dei Maschine bewegt. Aus dem hinteren Hohlraum 3< strömt die Abluft in den vorderen Raum 35 und dann ir die Atmosphäre.

Die Luftströmung aus dem hinteren Raum 34 in der vorderen 35 erfolgt in Form eines zähen wirbelnder Strahles, der Umgebungsluft durch die Kanäle 3/ ansaugt. Dieses Ansaugen der Umgebungsluft vermin dert die Strömungsgeschwindigkeit der Luft aus den vorderen Raum 35, so daß das aerodynamisch« Geräusch leiser wird.

Der Druck in dem hinteren Ende des Kanals 3 fäll nach dem Auspuff der Preßluft praktisch auf der Atmosphärendruck. Auch der Druck in den Bohrunger 15 und dem zwischen dem Ventil 14 und dem vorderer Sitz 10 befindlichen Spalt nimmt ab. Der Druck irr Raum zwischen dem Ventil 14 und dem hinteren Sitz \Ί wird sich wegen der Kompression der Freiluft in derr vorderen Ende des Kanals 3 erhöhen, der über die Kanäle 19 die Ausbohrung 18 erreicht Im Moment, wc die Druckkräfte auf die hintere Stirnfläche des Ventil; 14 nach ihrem absoluten Betrag den Druckkräften au! seine vordere Stirnfläche überlegen sind, verschiebt sich das Ventil 14 in Richtung zum vorderen Sitz 10 unc sperrt dabei die Bohrungen 15 ab. Die komprimiertt Luft beginnt durch den Spalt zwischen dem Ventil U und dem hinteren SiU 12, die Ausbohrung 18, die Kanäle 19 in das vordere Ende des Kanals 3 zu strömen.

Während der Gegendruck auf die Fläche 6 überwun den wird, übt das Schlagstück 4 mit der angegebener Fläche einen Schlag auf das Arbeitswerkzeug 7 aus.

Nach dem Schlag beginnt sich das Schlagstück 4 untei dem Druck der komprimierten Luft auf die Fläche 6 unc infolge eines Rücksprunges vom Arbeitswerkzeug 7 ir entgegengesetzter Richtung, also vom Arbeitswerkzeug 7 weg zu bewegen. Der Zyklus wiederholt sich erneut

Die Versuche des gemäß der Erfindung ausgebildeter Druckluft-Betonbrechers haben seine oben beschriebenen Vorteile bestätigt Der Geräuschfrequenzgaruj verbesserte sich beachtlich, und der gesamte Geräuschpegel setzte sich herab. Die übrigen Kennwerte de; Betonbrechers (Energie des Einzelschlages, Schlagzahl Luftverbrauch u. a.) blieben unverändert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckluft-Schlagmaschine mit einem Rohrzylinder, in dem sich ein fliegend gelagertes Schlagstück befindet, welches unter der Einwirkung der Preßluft hin- und hergeht und Schläge auf ein im vorderen Teil des Rohrzylinders gehaltenes Arbeitswerkzeug ausübt, mit einem im hinteren Teil des Rohrzylinders gehaltenes Arbeitswerkzeug ausübt, ι ο mit einem im hinteren Teil des Rohrzylinders angebrachten Becher, einem Gehäuse, webhes vor dem Becher auf das Rohr aufgesetzt ist und mit diesem sowie mit dem Vorderteil des Bechers einen Abluftsammler bildet, mit einem Handgriff, der auf >5 den Becher aufgesetzt und für eine begrenzte Längsverschiebung über seine Seitenfläche vorgesehen ist, und mit einem zwischen dem Becher und dem Handgriff angeordneten Dämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (8) in seinem Vorderteil außen mit wenigstens einer Stufe versehen ist, deren Außendurchmesser kleiner als der Durchmesser der den Handgriff (25) berührenden Oberfläche und annähernd gleich dem Außendurchmesser des Gehäuses (30) in seinem hinteren Teil ist, während die Innenfläche (26) des Handgriffes (25) in ihrem Vorderteil ebenfalls mit zumindest einer Stufe (36) versehen ist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser ihrer den Becher (8) berührenden Fläche (26) ist, wobei die Stufen (32,36) und dessen Verlagerung längs über den Becher (8) in seine Arbeitsstellung zwei nacheinander angeordnete und miteinander verbundene Ringräume (34, 35) bilden, von welchen der hintere (34) sich an den Sammler (31) anschließt und der vordere (35), welcher einen größeren Durchlaßquerschnitt hat, mit seinem Vorderteil in die Atmosphäre einmündet und mit seinem Hinterteil mittels mindestens eines Kanals (37) in der Wandung des Handgriffes (25) mit der Atmosphäre verbunden ist. «

2. Druckluft-Schlagmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Ringraum (34) an den Sammler (31) durch Nuten (33) angeschlossen ist, welche an der vorderen Stirnfläche des Bechers (8) geführt und durch den hinteren Teil des Gehäuses (30) teilweise abgesperrt sind.

3. Druckluft-Schlagmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (33) an der vorderen Stirnfläche des Bechers (8) sowie die Kanäle (37) in der Wandung des Handgriffes (25), durch welche der Hinterteil des vorderen Ringraumes (35) mit der Atmosphäre verbunden sind, angenähert in der gleichen Längsebene angeordnet sind.

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