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B e s c h r e i b u n g
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf druckluftbetriebene Schlagmaschinen
und betrifft insbesondere Drucklufthämmer.
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Die Erfindung kann im Bergbau, Bauwesen, Maschinenbau, Schiffbau,
in der Flugzeugindustrie und in anderen Industriezweigen verwendet werden. Sie gestattet
es, Drucklufthammer mit verminderter Gehäusevibraverschiedenen tion in einem weiten
Bereich von Schlagenergien herzustellen.
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Ziel umfassender Forschungsarbeiten ist die Verminderung der Gehäusevibration
bei handbetriebenen Drucklufthammern. hierbei werden unterschiedliche Methoden angewendet,
beispielsweise Optimierung der Parameter von üblichen Druckluft schlagwerkzeugen,
Benutzung von Vibrationsschutzmitteln, "statische" Stabilisierung der Rückstoßkraft
bzw. Schaffung einer konstanten Kraft der Druckluft einwirkung auf das Gehäuse des
handbetriebenen Drucklufhammers.
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bekannt ist eine Druckluftschlagvorrichtung, die ein mehrstufiges
Gehäuse, eine Luftverteilungseinrichtung mit einem Rohrschieber, Kanälen, Eintritts-
und Au spuff öffnungen sowie einen stufenförmigen Schlagkolben enthält der mit dem
Gehäuse und dem Rohrschieber eine Arbeitshubkammer bildet (SU-Erfinderschein 246442).
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In dieser Druckluftschlagvorrichtung ist eine Hilfskammer vorgesehen,
die zusammen mit einem Nadelventil und dem Rohrschieber zur Luftverteilung dient.
Der Rohrschieber ist mit Längsausdrehungen ausgeführt, die Kanäle veränderlichen
Querschnitts bei seiner Zusammenwirkung mit der Innenfläche des mehrstufigen Gehäuses
bilden.
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Beim Rückhub des mehrstufigen Schlagkolbens findet dessen Abbremsung
statt. An diesem Vorgang beteiligt sich der Rohrschieber, auf den eine konstante
Druckluftkraft aus der Hilfskammer einwirkt. Nichtsdestoweniger ist es in dieser
Schlagvorrichtung nicht möglich, den Einfluß der auf das Gehäuse einwirkenden veranderlichen
Druckluftkraft aus der
Hilfskammer vollkommen zu beseitigen.
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Beim Arbeitshub des Schlagkolbens setzt nach Überdeckung der Auspufföffnung
durch den Kolben in der Arbeitshubkammer ein Komprimieren der Luft ein, und nach
dem Austritt des Nadelventils aus der trnung im stufenförmigen Schlagkolben wird
der Arbeitshubkammer vorzeitig Druckluft aus der Hilfskammer zugeführt. Dies setzt
die Energie des Einzelschlags herab und führt zu. einem hohen unproduktiven Druckluftverbrauch
Bekannt ist ferner ein Drucklufthammer, der ein mehrstufiges Gehäuse mit Luftleitungskanälen
und Auspuff öffnungen enthält, in dem ein Arbeitswerkzeug, ein mehrstufiger Schlagkolben,
der mit dem Arbeitswerkzeug zusammenarbeitet, eine Rückhubkammer, die von den zusammenwirkenden
Oberrläcnen des Schlagkolbens und des Arbeitswerkzeugs sowie von den Gehäusewänden
gebildet ist, ein Rohrschieber mit Druckluftzuführungsöffnungen und einem Ringvorsprung,
der auf der Seite der Rückhubkammer ausgeführt ist, sowie eine Arbeitshubkammer
angeordnet sind, die von den Gehäusewänden den Innenwänden des Rohrschiebers und
der Schlagkolbenoberfläche, die dem Rohrschieber zugekehrt ist, gebildet ist und
der stetig Druckluft zugeführt wird (SU-Erfinderschein 848341).
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Das mehrstufige Gehäuse des bekannten Drucklufthammers stellt ein
Gehäuse des Rohrschiebers dar, wopei in einer der Stufen der Ringvorsprung des Rohrschiebers
untergebracht ist. Der Rohrschieber ist mit einer Ausdrehung ausgeführt, durch die
eine stetige Druckluft zufuhr zur Druckluftzuführungsöffnung des Rohrschiebers gewährleistet
wird.
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Der mehrstufige Schlagkolben weist drei Stufen auf, wobei sich die
Stufe mit dem kleineren Durchmesser im mittlerem Teil befindet.
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Die Steuerung des Drucklufthammers erfolgt durch den Rohrschieber
mit dem Ringvorsprung.
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Beim Arbeitshub gibt der mehrstufige Schlagkolben im Augenblick des
Schlages den Druckluftzutritt in des Teil der Arbeitshubkammer frei, der zwischen
der Stirnfläche des Ringvorsprungs des Rohrschiebers und dem menrstufigen Schlagkolben
liegt. Hierbei nimmt der Rohrschieberg Endlage bei der Bewegung in Richtung der
2-beitshubkammer ein, wodurch die Rückhubkammer über die Öffnungen im Rohrschieber
und die Luftleitungskanäle mit der Arbeitshubkammer in Verbindung gebracht wird.
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Beim Rückhub des Schlagkolbens nimmt der Rohrschieber in dem Augenblick,
in den über einen durch den mittleren Teil des Schlagkolbens und das Gehäuse gebildeten
al aie Druckluft abführung aus dem erwähnten Teil der Mrteitshubkammer erfolgt,
eine Endlage bei der Bewegung in Richtung der Rückhubkammer ein. Die Druckluft zuführung
zur Rückhubkammer wird eingestellt, der mehrstufige Schlagkolben wird abgebremst,
und es beginnt ein Arbeitshub.
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Der bekannte Drucklufthammer besitzt ein Luftverteilungssystem, das
von der Arbeit des Rohrschiebers abhän der sowohl beim Arbeitshub, als auch beim
Rückhub durch die Lage des mehrstufigen Schlagkolbens gesteuert wird. Beim Arbeitshub
erhöhen Verzögerungen im Ansprechen des Rohrschiebers die Dauer eines ZyKlus, ohne
auf die übrigen Parameter einen nennenswerten Einfluß auszuüben. Beim Rückhub bewirken
Verzögerungen im Ansprechen des Rohrschiebers Schläge des mehrstufigen Schlagkolbens
auf das Gehäuse, d.' i)ructluft aus der Arbeit shubkammer der Rückhubkammer so lange
zugeführt wird, bis der Rohrschieber anspricht.
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Außerdem rufen Verzögerungen im Ansprechen des Rohrschiebers einen
unproduktiven Verbrauch an Druckluft hervor, die durch die Rohrschieberöffnungen,
die Luftleitungskanäle des Gehäuses, die Rückhubkammer und die Auspuff öffnungen
in die Atmosphäre entweichen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druoklufthanuner
mit einem lJuftverteilungssystem zu schaffen, das es ermöglicht, die Vioration des
Drucklufthammergehäuses
zu vermindern und den unproduktiven Druckluftverbrauch zu reduzieren.
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Dies wird dadurch erreicht, daß in einem Drucklufthammer,. der ein
mehrstufiges Gehäuse mit lJuftleitungskanälen und Auspufföffnungen enthält, in dem
ein Arbeitswerkzeug, ein mehrstufiger Schlagkolben, der mit dem Arbeitswerkzeug
zusammenarbeitet, eine Rückhubkammer, die von den zusammenwirkenden Oberflächen
des Schlagkolbens und des Arbeitswerkzeug sowie von den Gehäusewänden gebildet ist,
ein Rohrschieber mit Druckluftzuführungsöffnungen und einem Ringvorsprung, der auf
der Seite der Rückhubkammer ausgeführt ist, sowie eine Arbeitshubkammer angeordnet
sind, die von den Gehäusewänden, den Innenwänden.des Rohrschiebers und der Schlagkolbenoberfläche
gebildet int, die dem Rohrschieber zugekehrt ist, wobei. der Kammer stetig Druckluft
zugeführt wird, erfindungsgemäß der Rohrschieber mit einem Gehäuse mit Luftleitungskanälen
und Druckluftzuführungsöffnungen, die mit den Luftleitungskanälen des Drucklufthammergehäuses
in Verbindung stehen, sowie mit Auspuff öffnungen versehen ist, die mit den einen
Auspuff öffnungen des Drucklufthammergehäuses in Verbindung stehen, und das Gehäuse
des Rohrschiebers mit zwei Ringräumen unterschiedlichen Durchmessers ausgeführt
ist, wobei dem Ringraum der den größeren Durchmesser hat und der Rückhubtammer zugekehrt
ist, der Ringvorsprung des Rohrschiebers angeordnet und eine Öffnung vorgesehen
ist, die mit den Luftleitungskanälen und der Arbeitshubkammer im Augenblick des
Schlages und mit dem Ringraum mit kleinerem Durchmesser in der Endlage des Rohrschiebers
bei dessen Bewegung in Richtung der Rückhubkammer in Verbindung steht, wobei der
Ringraum mit kleinerem Durchmesser mit den Auspufföffnungen des Rohrschiebergehäuses
verbunden ist.
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Zweckmäßig wird die Lange der im Rohrschiebergehäuse in Richtung
der Gehäuse achse ausgeführten Offnting kleiner als die Länge des Ringvorsprungs
des Rohrschiebers in dieser Richtung bemessen.
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Es ist vorteilhaft, wenn in der Endlage des Rohrschiebers bei seiner
Bewegung in Richtung der Arbeitshubkammer der Abstand zwischen den Druckluftzuführungsöffnungen
des Rohrschiebers, die mit den in seinem Gehäuse ausgebildet en Druckluft zuführung
s öffnungen zusammenfallen, und den anderen Auspufföftnungen des Drucklufthammergehäuses
Kleiner als die Länge des mehrstufigen Schlagkolbens ist.
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Die Anwendung eines solchen Luftverteilungssystems 1 Druckluft hammer
, das vom Betrieb des Rohrschiebers beim Rückhub nicht abhängt, und ein rechtzeitiges
Ansprechen des Rohrschiebers beim &rbeitshub gewährleistet, gestattet es, Schläge
des mehrstufigen Schlagkolbens auf das Gehäuse zu vermeiden und den unproduktiven
Druckluftverbrauch zu reduzieren.
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Im folgenden wird das Grundprinzip der Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielsu
unter Bezunahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der ein erfindungsgemäßer
Drucklufthammer im Längschnitt dargestellt ist.
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Der Drucklufthammer enthält ein mehrstufiges Gehäuse 1 mit Luftleitungskanälen
2 und Auspuff öffnungen 3, 4.
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Im Gehäuse 1 sind ein Arbeitswerkzeug 5, ein mehrstufiger Schlagkolben
6, der mit dem Arbeitswerkzeug 5 zusammenarbeitet, eine Rückhubkammer 7, die von
den zusammenwirkenden Oberflächen des Schlagkolbens 6 und des Arbeitswerkzeugs 5
sowie von den Wänden des Gehäuses 1 geoildet ist, angeordnet. Im Gehäuse 1 sind
ferner ein Rohrschieber 8 mit Druckluftzuführungsöffnungen 9 und einem Ringvorsprung
10, der auf der Seite der Rückhubkammer 7 ausgeführt ist, sowie eine Arbeitshubkammer
11, die von den zünden des Gehäuses 1, den Innenwänden des Rohrschiebers d und der
Oberfläche des Schlagkolbens 6, die dem Rohrschieper d zugekehrt ist, gebildet ist,
angeordnet. Der Arbeitshubkammer 11 wird stetig Druckluft unter einem Druck P (in
der Zeichnung ist die Druckluftzuführungsrichtung durch einen Pfeil angedeutet)
zugeführt. Der Rohrschieper 8 ist mit einem Gehäuse 12 mit Luftleitungskanälen 13
und Druck-
iuftzuftitirungs'offnungen 14, die mit den Luftleitungskanälen
2 des Gehäuses 1 des Drucklufthammers in Verbindung stehen, sowie mit Auspufföffnungen
15 versehen, die mit den Auspufföffnungen 4 des Gehäuses 1 des Drucklufthammers
verbunden sind. Das Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 ist mit zwei Ringräumen 16, 17
unterschiedlichen Durchmessers ausgeführt. Im Ringraum 16, der einen grösseren Durchmesser
hat und der Rückhubkammer 7 zugekehrt ist, befindet sich der Ringvorsprung 10 des
Rohrschiebers 8 und ist eine Öffnung 18 ausgeführt. Die Offnung 18 steht mit den
Luftleitungskanälen 13 und der Arbeitshubkammer 11 im Augenblick des Schlages und
mit dem Ringraum 17 mit Kleinerem Durchmesser in der Endlage des Rohrschiebers 8
bei dessen Bewegung in Richtung der Rückhubkammer 7 in Verbindung. Der Ringraum
17 steht mit den Auspufföffnungen 15 des Gehäuses 12 des Rohrschiebers 8 in Verbindung.
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Das mehrstufige Gehäuse 1 des Drucklufthammers ist in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel geteilt ausgeführt, was eine fertigungsgerechtere Herstellung
der Luftleitungskanäle 2 und der Auspufföffnung 3 ermöglicht, und weist drei Stufen
auf. Der mehrstufige Schlagkolben 6 weist zwei Stufen auf.
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Im mehrstufigen Gehäuse 1 ist zum Verbinden des von der Stufe des
kleineren Durchmessers des Schlagkolbens 6 und dem Gehäuse 1 gebildeten geschlossenen
Hohlraumes mit der AtmosphEre.eine OfSnung 19 vorgesehen.
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Der Rohrschieber 8 ist an der Innenseite glattwandig ausgeführt und,'
weist an der Aussenseite eine Verdickung 20 im Ubergangsteil im Bereich des Ringvorsprungs
10 auf, die zur Verfestigung des Ubergangsteils des Rohrschiebers 8 dient.
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Das Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 weist eine Ringausdrehung 21 auf,
wodurch die Notwendigkeit entfällt, den Rohrschieber 8 in der zur Achse des Gehäuses
1 senkrechten Richtung zur Sicherstellung einer Ubereinstimmung der Druckluftzuführungsöffnungen
9 des Rohrschiebers 8 mit den Druckluftzuführungsöffnungen 14 des Gehäuses 12 des
Rohrschiebers 8 auszurichten. Das Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 ist im Gehäuse
1 des Drucklufthammers fest stehend angeordnet.
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Die Bauart der Befestigungseinheit des Arbeitswerkzeugs 5 ist nicht
abgebildet, da man sich hier nach den Anforderungen des jeweiligen technolog'ischen:
Prozesses richtet.
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Die Länge der im Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 in der Achsrichtung
des Gehäuse 1 ausgeführten Öffnung 18 ist kleiner als die Länge des Rin.vorsprungs10
des Rohrschiebers 8 in derselben Richtung.
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In der Endlage des Rohrschiebers 8 bei dessen Bewegung in Richtung
der Arbeitshubkammer 11 ist der Abstand zwischen den Druckluftzuführungsöffnungen
9 des Rohrschiebers 8, die mit den in seinen Gehäuse 12 ausgeführten Druckluftzuführungsöffnungen
14 zusammenfallen, und den Auspufföffnungen 3 des Gehäuses 1 des Drucklufthammers
kleiner als die Länge des Ochlagkolbens 6.
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Der Drucklufthammer arbeitet folgendermäßen.
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Druckluft gelangt aus der Arbeitshubkammer 11 durch die Druckluftzuführungsöffnungen
9, 14 über die Luftleitungskanäle 1, 2 in die Rückhubkammer 7, worauf der Schlagkolben
6 infolge einer in seinem Querschnitt bestehenden Flächendifferenz beginnt sich
in Richtung der Arbeitahubkammer 11 zu bewegen. Mit seiner Stufe mit dem kleineren
Durchmesser bildet der Schlagkolben b mit dem Rohrschieber 8, dem Gehäuse 12 dee
Rohrschiebers 8 und dem Gehäuse 1 eine Kammer, die über die Öffnung 18 mit dem Luftleitungskanal
15 verbunden ist und mit Druckluft nachgespeist ird. Daher wird der Rohrschieber
8 in seiner Endlage stabil gehalten, wodurch ein eventuelles Ansprechen desselben
verhindert wird. Bei seiner Bewegung in Richtung der Arbeitshubkammer 11 über deckt
der Schlagkolben die Druckluftzuführungsöffnung 9, wodurch die Druckluftzufuhr in
die Rückhubkammer 7 aus der A-rbeitshubkammer 11 unterbunden wird In demselben Augenblick
öffnet der Schlagkolben 6 die Auspufföffnung 3, und die Druckluft entweicht aus
der Rückhubkammer .7 ins freie.
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Auf diese Weise wird die Druckluftzufuhr zur Rückhubkammer 7 beim
Rückhub des mehrstufigen Schlagkolbens 6
unabhängig vom Ansprechen
des Rohrschiebers 8 beendet Der Augenblick des Bremsbeginns des Schlagkolbens 6
wird vom Augenblick der Überdeckung der Druckluftzuführungsöffnung 9 des Rohrschiebers
b bstiinmt. Hierdurch werden eventuelle Schläge auf das Gehäuse 1 durch den Schlagkolben
6 ausgeschlossen. Da die Länge des Schlagkolbens 6 größer als der Abstand zwischen
den Druckluftzuführungsöffnungen 9 des Rohrschiebers 8 in seiner Endlage bei der
Bewegung in Richtung der Arbeit shubkammer 11, die mit den Druckluftzuführungsöffnungen
14 des Gehäuses 12 des Xohrschiebers d zusammenfallen, und den Öffnungen 3 des Gehäuses
1 ist, kann die Auspufföffnung 3 erst nach der erfolgten Überdeckung der Druckluftzuführungsöffnung
9 geöffnet werden, d.h. im Augenblick der Unterbindung der Druckluftzufuhr zur Rückhubkammer
7. Somit wird die Möglichkeit eines unproduktiven Druckluftverbrauchs beim Rückhub
des mehrstufigen Schlagkoibens 6 vollkommen ausgeschlossen.
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In dem Augenblick, in dem die Druckluft aus der Rückhubkammer 7 durch
die Auspufföffnung 3 ins Freie entweicht, wird der Kohrschieber d unter einwirkung
einer konstanten Druckluftkraft in Richtung der Rückhubkammer 7 bewegt, was dadurch
bewirkt wird, daß die Stirnfläche des Rohrschiebers 8 an der Seite der Arbeitshubkammer
11 unter der Einwirkung eines konstanten, von der Druckluft ausgeübten Drucks steht,
während auf die entgegengesetzte Stirnfläche des Rohrschiebers 8 nur der atmosphärische
Druck einwirkt. Die weitere For@bewegung des Schlagkolbens 6 wird durch einen konstanten
Druck in der Arbeitshubkammer 11 abgebremst, er kommt in der Endlage zum Stehen
(in der Zeichnung durch gestrichelte Linie angedeutet) und geht zum Ausführen des
Arbeitshubs über.
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Der hohrschieber 8 nimmt die Endlage (in der Zeichnung durch gestrichelte
Linie angedeutet) in Richtung der Rückhubkaminer 7 ein, wobei er sie über die LuftleitungsKanäle
2, 13, die Öffnung 18, den ringraum 17 und die Auspuff öffnungen 15, 4 mit der Atmosphäre
verbindet.
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Diese Lage wird auch dann beibehalten, wenn die mehr-
stufige
Schlagkolben 6 die Auspufföffnung 3 überdeckt, und zwar bis zum Augenblick der Schlagabgabe,
wodurch ein Luftaustritt aus der Rückhubkamer 7 in die Atmosphäre gewährleistet
wird.
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Da die Länge der im Gehäuse 12 des Rohrschiebers @ ausgeführten Öffnung
18 in der Achsrichtung de@ @@@@ kleiner als die Länge des Ringvorsprungs 10 des
Rohrschiebers 8 in dieser Richtung ist, erlaubt es der Robrschieber 8, indem er
seine Endlagen einnimmt, der Luft, nur in den im jeweiligen Zeit moment erforderlichen
Hohlraum zu strömen. So gelangt die Luft in der @ndlage des Rohrschiebers 8 bei
dessen Bewegung in Richtung der Arbeitshubkammer 11 durch die Öffnung 18 in den
Hohlraum, der von der Stufe mit kleinerem Durchmesser des Schlagkolbens 6, dem Hohrschieber
8, dem Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 und dem Gehäuse 1 gebildet ist. In der anderen
Endlage des Rohrschiebers @ strömt die Luft durch die Öffnung 18 in den Ringraum
17. Auf diese Weise wird der unproduktive Druckluftverbrauch bei der Arbeit des
hohrschiebers 8 verringert.
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lm Augenblick des Schlages des mehrstufigen Schlagkolbens 6 auf das
Arbeitswerkzeug 5 geiangG die Druckluft aus der Arbeitshubkammer 11 in den Hohlraum
Io' größeren Durchmesser und wirkt auf die Stirnfläche &es Rohrschiebers 8,
die der Rucknupkammer 7 zugekehrt ist. ein Da auf die entgegengesetzte Stirnflache
des Rohrschiebers 8, die eine geringere Fläche hat, ständig Druckluft einwirkt,
beginnt der Schlagkolben 6, sich in der Richtung der Arbeitshubkammer 11 zu bewegen,
wodurch der Rückhubkammer 7 Druckluft zugeführt wird. Der Zyklus wiederholt sich.
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Das Luftverteilungssystem des erfindungsgemäßen Drucklufthammers
gestattet es, Drucklufthammer mit verringerter Gehäusevibration in einem weiten
Bereich von ver@@ @@@ -nen schlagenergien herzustellen. Die Verminderung der Gehäusevibration
wird ohne Anwendung von speziellen Vibrationsschutzmitteln erreicht.
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Der erfindungsgemäße Drucklufthammer kann mit verschiedener Zweckbestimmung
eingesetzt werden.
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So läßt er sich beispielsweise, wenn man sein Arbeitswerkzeug zweckdienlich
auswechselt, als Druckluftmeißel, Druckluftlocher, Druckluftramme, als schlagend
bzw. schlagfrei arbeitender Rüttler u.s.w. einsetzen.
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Die Steuerung des Betriebes des Drucklufthammers wird nur durch die
Koordinate der Lage des mehrstufigen Schlagkolbens bedingt und ist von der Druckänderung
in der Luftzuleitung unabhängig. Der Drucklufthaminer arbeitet auch bei beträchtlichen
Druckluft schwankungen in der Luftleitung stabil.
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Der Drucklufthammer ist einfach und fertigungsgerecht herstellbar.