DE294749C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES A

'A

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 294749 KLASSE Bib. GRUPPE

WILLIAM BURLINGHAM in WARWICK

und JOSEPH BRIGGS WEAVER in NEWPORT NEWS, WARWICK, Virginia, V. St. A.

Druckluftwerkzeug mit Stufenschlagkolben. Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Mai 1914 ab.

Die Erfindung betrifft einen neuen Drucklufthammer einer bekannten Art, die mit einem Stufenkolben arbeitet, und bezweckt, den Wirkungsgrad des Werkzeuges für einen gegebenen Luftdruckverbrauch wesentlich zu erhöhen. Es wird diese Aufgabe auf Grund einer neuen Anordnung erzielt, durch welche eine besondere Steuerung des Druckmittels geschaffen wird, so daß neben anderen Vorteilen die Betriebskosten der Luftdruckanlage bedeutend vermindert werden.

Bei bekannten Werkzeugen der vorliegenden Art wird die in den Zylinder des Werkzeuges eingelassene Frischluft, nachdem sie unmittelbar dazu benutzt worden ist, den Schlagkolben vorwärts zu bewegen, einer Vorratskammer oder einem sogenannten Empfänger zugeleitet, dem die Luft entnommen wird, um den Kolben in seine ursprüngliche Lage zurückzubringen. Nach der gegenwärtigen Erfindung wird nun hierzu nur ein Teil der schon gebrauchten Luft benutzt, während ein anderer Teil der Luft in dem Behälter aufgespeichert und nachträglich verwendet wird, um die Kraft des Schlages zu vergrößern. Außerdem kann auch ein Teil der Luft in dem Vorratsbehälter dazu verwendet werden, um einen Teil der Ventile des Werkzeuges zu öffnen.

Bei einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird ein Teil der zum Schlaghub gebrauchten Frischluft, wie bereits erwähnt, in den Empfänger übergeführt, und aus die-

sem wird die zum Vorschieben eines Niederdruckventils dienende Luft genommen und auch die Luft, um den Schlagkolben bei seinem Arbeitshub niederbewegen zu helfen. Der Rest an expandierter Luft, der in dem Hochdruckzylinder verbleibt, nachdem der Empfänger gefüllt ist, wird dazu benutzt, den Schlagkolben, wie bekannt, vermöge des Unterschiedes der Drucke auf den kleinen und den großen Kolbenteil zurückzubewegen. Der Druck dieser expandierten Luft in dem Hochdruckzylinder und der Druck in dem Niederdruckzylinder beim Rückhub werden durch eine Verbindungsleitung ausgeglichen.

Die Vorbewegung der Ventile findet etwa zu derselben Zeit statt, wo der Schlagkolben auf den Schaft des arbeitenden. Werkzeuges trifft, so daß dieser Schlag dazu dient, die genannten Ventile zur geeigneten Zeit in ihrer vorderen Stellung fest auf ihren Sitz zu drücken, ein Springen oder Bewegen der Ventile also vermieden wird.

Durch das Zusammenwirken der Frischluft und der wiederbenutzten Luft auf den Hammer oder Schlagkolben während des Schlaghubes werden die Geschwindigkeit und das Moment des hin und her gehenden Kolbens wesentlich während der Zeit erhöht, wo eine solche Kraftvergrößerung wünschenswert ist.

Die Erfinder sind ihres Wissens die ersten, die einen tragbaren, von Hand zu haltenden Luftdruckhammer geschaffen haben, der erstens einen Zylinder hat, dessen vorderes

Ende zur Aufnahme des Werkzeugschaftes offen ist, und bei dem mit diesem Zylinder die Merkmale des Stufenschlagkolbens, eines Hochdruckeinlaßventils, eines Niederdruckauslaßventils und eines Empfängers vereint sind.

Fig. ι stellt eine schematische Ansicht des Gehäuses, des Schlagkolbens, der Ventilkammern, Ventile und Leitungen des verbesserten ίο Schlagwerkzeuges dar und zeigt die einzelnen Teile in der Stellung, die sie einnehmen, wenn der Kolben sich am Anfang seines Schlaghubes befindet.

Fig. 2 zeigt die erwähnten Teile in der Lage, die sie einnehmen, wenn der Kolben am äußersten Ende seines Schlaghubes ist.

Fig. 3 stellt einen achsialen Schnitt einer Ausführungsform des Werkzeuges dar, Fig. 4 einen Querschnitt durch den Hammer nach der Linie X-X der Fig. 3.

In den Zeichnungen bedeutet 1 das mit der üblichen achsialen Bohrung 2 versehene Gehäuse des Werkzeuges. Dieses Gehäuse bildet den Arbeitszylinder großen Durchmessers und hat an seinem unteren Ende eine Werkzeughülse 3 oder irgendein anderes . Mittel, durch welches der Schaft des Werkzeuges gehalten wird, welches ein Nietstempel, Meißel, Dichthammer oder ein anderes Schlagwerkzeug sein kann. Dieser Zylinder 1 bildet den Niederdruck- und Rückkehrzylinder. Das obere offene Ende des Gehäuses hat außen einen Flansch 4, der von einer Kupplungsmuffe 5 erfaßt wird; diese ist mit Innengewinde versehen, das mit dem unteren, mit Außengewinde ausgestatteten Ende eines Handgriffansatzes 6 im Eingriff steht. Der Handgriff 7 und die Kupplung 5 können von irgendeiner bei Drucklufthämmern gebräuchliehen Form sein. Der Handgriff 7 hat einen Drucklufteinlaßstutzen 8 zum Anschluß des Luftschlauches, eineDruckluftleitungo,, welche unter dem Einfluß eines Drosselventils 10 steht, sowie einen Drücker 11 zum Öffnen dieses Ventils. Auch diese Teile können von irgendeiner gewünschten Ausbildung und Art sein; sie sind bei Werkzeugen dieser Art gewöhnlich zu finden.

Das untere Ende des Handgriffansatzes hat einen verjüngten Teil, der in das obere Ende des Zylinders 1 paßt. Der Handgriffansatz hat eine Bohrung kleineren Durchmessers, welche den Hochdruckarbeitszylinder 13 bildet, der achsial zu dem Zylinder großen Durchmessers liegt und an seinem oberen Ende geschlossen ist. In den beiden Zylindern 1 und 13 ist ein Kolben hin und her bewegbar, der einen zylindrischen Teil 14 kleinen Durchmessers hat. Der Kolbenteil 14 paßt gleitbar in den Zylinder 13. Der Kolben hat ferner an seinem unteren Ende einen Kolbenteil 15 großen Durchmessers, welcher gleitbar in den Zylinder großen Durchmessers paßt und den Niederdruckkolben bildet. Der Hochdruckkolben 13 hat an seiner Umfläche nahe seinem oberen Ende eine Nut 16, welche einen ringförmigen Verteilungskanal bildet, sowie in einem gewissen Abstände von dem Kolben 15 großen Durchmessers eine gleiche, in der Umfläche vorgesehene Nut 17, die einen anderen ringförmigen Verbindungskanal bildet. In dem Handgriffansatz sind auf dessen einer Seite parallel zueinander und zu dem in diesem Ansatz befindlichen Zylinder zwei Gehäuse 18, 19 angeordnet. In diesen Gehäusen stecken zylindrische Ventilhülsen 20, 21, welche eine Hochdruck- und eine Niederdruckventilkammer bilden, in denen ein Hochdruckventil 22 und ein Niederdruckventil 23 verschiebbar sind. Die Hülsenwandungen sind mit einer Reihe ringförmig angeordneter öffnungen — Löcherringen — versehen, von denen in den Fig. 1 und 2 jeweils nur die gegenüberliegenden dargestellt sind. Solche Löcherringe sind darunter zu verstehen, wenn im folgenden von ringförmigen Öffnungen gesprochen wird.

In dem Werkzeug ist ein Empfänger 24 (Fig. ι und 2) vorgesehen, der nach Fig. 3 und 4 aus einer Anzahl von Längsbohrungen 25 besteht. Diese befinden sich in der Wandung des Werkzeugansatzes und sind an ihrem Ende durch Ringkammern 26 verbunden. In den schematischen Ansichten der Fig. 1 und 2 ist dieser Empfänger als ein volles zylindrisches Gefäß dargestellt.

Die Hochdruckventilhülse 20 hat eine Bohrung 27 kleineren Durchmessers und eine Bohrung 28 größeren Durchmessers, und das obere Ende der größeren Bohrung 28 hat eine Öffnung 29, an welche eine Verteilungsleitung 30 angeschlossen ist. Das andere Ende dieser Leitung steht durch eine Öffnung 31 mit dem Hochdruckzylinder in Verbindung, und zwar in einem gewissen Abstand von dessen oberem Ende. Die Bohrung 28 hat eine ringförmige Öffnung 32, welche mittels einer Verteilungsleitung 33 an das obere Ende des Hochdruckzylinders angeschlossen ist. Ein Löcherring 34 umschließt die Ventilbohrung großen Durchmessers nahe der Öffnung 32 und steht durch eine Leitung 35 mit der Druckluftzuführung 9 in Verbindung. Eine enge Öffnung 36 umschließt das untere Ende der Bohrung großen Durchmessers und ist durch eine Leitung 37 ständig mit der Druckluftleitung verbunden.

Eine ringförmige Öffnung 38 umgibt das obere Ende der Bohrung 27 kleinen Durchmessers und steht durch eine Leitung 39 mit dem oberen Ende des Niederdruckzylinders, des Zylinders großen Durchmessers, in Verbindung. Eine ringförmige Öffnung 40 um-

schließt die Ventilbohrung- kleinen Durchmessers und ist durch eine Leitung 41 mit dem Empfänger 24 verbunden. Eine ringförmige Öffnung 42 umgibt das untere Ende der Ventilbohrung kleinen Durchmessers und steht durch eine Leitung 43 mit einer Öffnung 44 des Hochdruckzylinders ungefähr in dessen Mitte in Verbindung. Die Öffnung 44 wird von dem Hochdruckkolben freigelegt, wenn dieser am Ende des Schlaghubes anlangt. Das Hochdruckventil 22 hat zwei Kolben 45, 46, welche in die Ventilbohrung großen Durchmessers passen, sowie zwei Kolben 47, 48 für die Ventilbohrung kleineren Durchmessers.

^X5 Die Niederdruckventilhülse 21 ist mit einer Bohrung 49 großen Durchmessers und einer Bohrung 50 kleinen Durchmessers versehen. Das obere Ende der Bohrung großen Durchmessers steht durch eine Öffnung 51, eine Leitung 52 und eine Öffnung 53 mit dem Hochdruckzylinder, dem Zylinder kleinen Durchmessers, in Verbindung, und zwar an einer Stelle, welche die Nut 16 des oberen Endes des Schlagkolbens einnimmt, wenn dieser am Ende seines Schlaghubes ist. Eine Öffnung 54 des Hochdruckzylinders, die durch eine Leitung 55 ^mit dem Empfänger verbunden ist, steht mit der Öffnung 53 und der Nut 16 ebenfalls in Verbindung, wenn der Schlagkolben die erwähnte Stellung hat. Eine Öffnung 56 verbindet die Leitung 52 der Niederdruckventilbohrung mit dem Hochdruckzylinder und steht mit einer Öffnung 57 dieses Zylinders in Verbindung, welche durch einen Auslaßkanal 58 des Gehäuses an die Außenluft angeschlossen ist. Zugleich steht die Öffnung 56 mit einer Öffnung 59 des Zylinders in Verbindung, welche durch eine Leitung 60 mit der an das obere Ende der Hochdruckventilkammer angeschlossen en Leitung 30 verbunden ist. Die Verbindung dieser drei Öffnungen 56, 57, 59 geschieht durch die Ringnut 17 des Hochdruckkolbens, wenn das äußerste Ende des Rückhubes erreicht wird, wie dies in Fig. 1

dargestellt ist. Alsdann können die oberen Enden dieser Ventilkammern gleichzeitig ablassen. Eine ringförmige Auslaßöffnung 61 umgibt das obere Ende der Bohrung großen Durchmessers der Ventilkammer und steht mit der Außenluft in Verbindung. Eine ringförmige Öffnung 62 unterhalb des Auslasses 61 ist durch eine Leitung 63 mit dem unteren Ende des Niederdruckzylinders verbunden. Eine ringförmige Öffnung 64' der Niederdruckventilbohrung großen Durchmessers ist durch eine Leitung 65 an das obere Ende des Hochdruckzylinders angeschlossen. Eine enge ringförmige Öffnung 66 umgibt das untere Ende der Niederdruckventilbohrung großen

Durchmessers und ist durch eine Leitung 67 ständig in Verbindung mit dem Drucklufteinlaßkanal. Eine ringförmige Öffnung 68 der Niederdruckventilbohrung kleinen Durchmessers führt durch eine Leitung 69 zum oberen Ende des Niederdruckzylinders. Eine Auslaßöffnung 70 der Niederdruckventilhülse steht durch eine Leitung 71 mit der Außenluft in Verbindung. Das Niederdruckventil 23 hat zwei Kolben 72, 73 großen Durchmessers und zwei Kolben 74, 75 kleinen Durchmessers, die in den zugehörigen Ventilbohrungen gleitbar sind.

Wirkungsweise: Es werde angenommen, daß die einzelnen Teile die in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellte Lage haben. ⁷S Wenn die Hochdruckluft in den Einlaßkanal 9 eingelassen wird, so gelangt sie zwischen die· beiden großen Kolben 45, 46 des Hochdruckventils, welches sich in seiner oberen Stellung befindet, und gelangt durch die Leitung 33 in das obere Ende des Hochdruckzylinders, so daß der Schlagkolben abwärts bewegt wird, um seinen Schlag auf das arbeitende Werkzeug auszuüben.

Jegliche Luft, die in dem unteren Teil des Niederdruckzylinders vorhanden sein mag, wird durch den Niederdruckkolben mittels der Leitung 63 nach der Öffnung 62 und in die Niederdruckventilkammer zwischen die Kolben 72,73 befördert, von wo sie durch die obere Auslaßöffnung· 61 abbläst. Wenn nun der Hochdruckkolben beim Schlaghub die Öffnung 31 des Hochdruckzylinders freilegt, so gelangt die Druckluft durch die Leitung 30 auch über das Hochdruckventil 22, drückt dieses in die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung abwärts und schneidet die Luftzuführung über den Schlagkolben ab, so daß jetzt die eingeschlossene Druckluft expandiert. Der Hochdruckkolben gibt endlich, sobald er das Ende seines Hubes erreicht, die Öffnung 44 frei, und die expandierte Druckluft gelangt alsdann durch diese Öffnung sowie die Leitung 43 nach der Hochdruckventilkammer, zwischen die Ventilkolben 47, 48 kleinen Durchmessers, ¹⁽>5 welche ihre Tieflagc (Fig. 2) einnehmen, die Öffnung 42 dieser Leitung 43 mit der Öffnung 40 der Leitung 41 verbinden und die expandierende Luft nach dem Empfänger 24 leiten. Da der Schlagkolben seine Tief lage hat, so ver- no bindet gleichzeitig die obere Ringnut 16 des Hochdruckkolbens die Leitung 55 und Öffnung 54 von dem Empfänger mit der Öffnung 53 und der Leitung 52 nach dem oberen Ende der Niederdruckventilkammer, so daß die Luft aus dem Empfänger das Niederdruckventil abwärts drückt. Dies bewirkt, daß die expandierte Luft über dem Hochdruckkolben durch die Leitung 65 nach der Niederdruck- · ventilkammer strömt, wo die großen Kolben iao 73, 7² nunmehr die Öffnung 64 an die Öffnung 62 und Leitung 63 anschließen und so die ex-

pandierte Luft in das untere Ende des Niederdruckzylinders einlassen, wo sie, gegen die größere Kolbenfläche 15 wirkend, den Schlagkolben hochdrückt.

Hierbei bläst die Niederdruckluft über dem großen Kolben 15 durch die Leitung 69 und die Öffnungen 68, 70 ab, welche durch die kleinen Kolben 75, 74 des Niederdruckventils verbunden sind, und gelangt bei 71 in die Außenluft. Wenn der Schlagkolben beim Arbeitshub an die Stelle gelangt, wo seine untere Ringnut 17 die aus den oberen Enden der Ventilkammern führenden öffnungen 56, 59 mit der Auslaßöffnung 57 verbindet, so bläst die Luft über den Ventilen dieser Kammern .ab, und die Druckluft, welche durch die engen Öffnungen 36, 66 der Ventilkammern stets zugelassen wird, wirkt zugleich auf die große und die kleine Fläche der beiden mittleren Kolben der Ventile, und da ^;der Druck auf die größeren Kolben überwiegt, so werden unter Wiederholung der Wirkung die beiden Ventile in die Stellung Fig. ι hochbewegt. Da nun Niederdruckluft in dem Empfänger 24 aufgespeichert ist, so gelangt diese durch die Leitung 41, öffnungen 40, 38, welche jetzt durch die kleinen Ventilkolben 47,48 verbunden sind, und durch die Leitung 39 in das obere Ende des Niederdruckzylinders und drückt den Schlagkolben gemeinsam mit der Frischluft über 14 nieder, so daß der Schlag mit verstärkter Kraft erfolgt. Die Luft unter dem Schlagkolben bläst wieder durch die Leitung 63 und die Öffnungen 62, 61 der Niederdruck-

ventilkammer frei in die Außenluft ab, so daß der Schlagkolben einen ungehinderten Schlag ausführen kann.

Aus dem Vorstehenden dürfte erhellen, daß Hochdruckluft und Niederdruckluft gleichzeitig zusammenwirken, um den Arbeitshub zu erzeugen, daß ferner nur Niederdruckluft dazu benutzt wird, den Schlagkolben zurückzuführen, daß die Ventile in der einen' Richtung durch Niederdruckluft, in der anderen

Richtung durch die beständige Wirkung von Druckluft ohne Abblasen gesteuert werden, und daß nur Niederdruckluft abbläst, welche unmittelbar und ausgiebig ihren Z\veck erfüllt hat. Nachdem die Hochdruckluft den Kolben niedergedrückt hat, um den Schlag auszuüben, wird ein Teil der hierbei expandierten Luft unmittelbar dazu verwendet, den Kolben zurückzuführen, und ein anderer Teil davon wird in den Empfänger.übergeführt, um dazu benutzt zu werden, auf den Niederdruckkolben des Schlagkolbens beim Schlaghub zu wirken und die Ventile zu steuern. Es bläst keine Luft ab, außer der Niederdruckluft, welche in dem Niederdruckzylinder und der Ventilkammer verwendet worden ist, so daß eine hohe Leistung erzielt wird. Da der Arbeitskolben dadurch zurückgeführt wird, daß die expandierte Druckluft gegen die Differentialkolbenflächen wirkt, so wird der Rückhub des Arbeitskolbens gedämpft und die Erschütterung des Werkzeuges verringert, da sich hinter der kleinen Stirnfläche des Schlagkolbens ein Luftpolster befindet.

Versuche, die die Erfinder angestellt haben, ergaben eine Verringerung des Luftverbraudies um 20,8 Prozent bei wesentlicher Erhöhung der Schlagkraft.

Es dürfte ersichtlich sein, daß dadurch,. daß der Zylinder und der Handgriff mit seinem Längsansatz lösbar hergestellt werden, die Teile leicht maschinell erzeugt werden können, und durch die Vereinigung des Handgriffes und Zylinderstückes, wie sie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird sofort die eine der Kammern gewonnen, in denen der Stufenkolben hin und her bewegbar ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Druckluftwerkzeug mit Stufenschlagkolben, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit der auf die kleinere Stirnfläche des Schlagkolbens wie üblich drückenden Frischluft noch Niederdruckluft auf den Schlagkolben wirkt, die vom vorhergehenden Schlaghub in bekannter Art aufgespeichert worden ist und mit Hilfe einer Ventilsteuerung (22,23) der Ringfläche des Stufenschlagkolbens zugeführt wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.