DE3412187C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf druck­ luftbetriebene Schlagmaschinen und betrifft insbesondere Drucklufthämmer.

Die Erfindung kann im Bergbau, Bauwesen, Maschinen­ bau, Schiffbau, in der Flugzeugindustrie und in anderen Industriezweigen verwendet werden. Sie gestat­ tet es, Drucklufthämmer mit verminderter Gehäusevibra­ tion in einem weiten Bereich von verschiedenen Schlagener­ gien herzustellen.

Ziel umfassender Forschungsarbeiten ist die Verminderung der Gehäusevibration bei handbetriebenen Drucklufthämmern. Hierbei werden unterschied­ liche Methoden angewendet, beispielsweise Optimierung der Parameter von üblichen Druckluftschlagwerkzeugen, Benutzung von Vibrationsschutzmitteln, "statische" Sta­ bilisierung der Rückstoßkraft bzw. Schaffung einer kon­ stanten Kraft der Drucklufteinwirkung auf das Gehäuse des handbetriebenen Drucklufthammers.

Bekannt ist ein Drucklufthammer, der ein mehrstufi­ ges Gehäuse mit Luftleitungskanälen und Auspufföffnungen enthält, in dem ein Arbeitswerkzeug, ein mehrstufiger Schlagkolben, der mit dem Arbeitswerkzeug zusammenarbei­ tet, eine Rückhubkammer, die von den zusammenwirkenden Oberflächen des Schlagkolbens und des Arbeitswerkzeugs sowie von den Gehäusewänden gebildet ist, ein Rohrschie­ ber mit Druckluftzuführungsöffnungen und einem Ringvor­ sprung, 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 zu­ gekehrt ist, gebildet ist und der stetig Druckluft zugeführt wird (SU-Erfinderschein 8 48 341).

Das mehrstufige Gehäuse des bekannten Druckluftham­ mers stellt ein Gehäuse des Rohrschiebers dar, wobei in einer der Stufen der Ringvorsprung des Rohrschiebers untergebracht ist. Der Rohrschieber ist mit einer Aus­ drehung ausgeführt, durch die eine stetige Druckluftzu­ fuhr zur Druckluftzuführungsöffnung des Rohrschiebers gewährleistet wird.

Der mehrstufige Schlagkolben weist drei Stufen auf, wobei sich die Stufe mit dem kleineren Durchmesser im mittleren Teil befindet.

Die Steuerung des Drucklufthammers er­ folgt durch den Rohrschieber mit dem Ringvorsprung.

Beim Arbeitshub gibt der mehrstufige Schlagkolben im Augenblick des Schlages den Druckluftzutritt in den Teil der Arbeitshubkammer frei, der zwischen der Stirn­ fläche des Ringvorsprungs des Rohrschiebers und dem mehr­ stufigen Schlagkolben liegt. Hierbei nimmt der Rohrschie­ ber eine Endlage bei der Bewegung in Richtung der Ar­ beitshubkammer ein, wodurch die Rückhubkammer über die Öffnungen im Rohrschieber und die Luftleitungskanäle mit der Arbeitshubkammer in Verbindung gebracht wird.

Beim Rückhub des Schlagkolbens nimmt der Rohrschie­ ber in dem Augenblick, in dem über einen durch den mittleren Teil des Schlagkolbens und das Gehäuse gebildeten Kanal die Druckluftabführung aus dem erwähnten Teil der Arbeits­ hubkammer erfolgt, eine Endlage bei der Bewegung in Richtung der Rückhubkammer ein. Die Druckluftzuführung zur Rückhubkammer wird eingestellt, der mehrstufige Schlagkolben wird abgebremst, und es beginnt ein Arbeits­ hub.

Der bekannte Drucklufthammer besitzt ein Luftvertei­ lungssystem, das von der Arbeit des Rohrschiebers abhän­ gt, der sowohl beim Arbeitshub, als auch beim Rück­ hub durch die Lage des mehrstufigen Schlagkolbens ge­ steuert wird. Beim Arbeitshub erhöhen Verzögerungen im Ansprechen des Rohrschiebers die Dauer eines Zyklus, ohne auf die übrigen Parameter einen nennenswer­ ten Einfluß auszuüben. Beim Rückhub bewirken Verzög­ rungen im Ansprechen des Rohrschiebers Schläge des mehr­ stufigen Schlagkolbens auf das Gehäuse, da Druck­ luft aus der Arbeitshubkammer der Rückhubkammer so lange zugeführt wird, bis der Rohrschieber anspricht.

Außerdem rufen Verzögerungen im Ansprechen des Rohrschiebers einen unproduktiven Verbrauch an Druckluft hervor, die durch die Rohrschieberöffnungen, die Luft­ leitungskanäle des Gehäuses, die Rückhubkammer und die Auspufföffnungen in die Atmosphäre entweichen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucklufthammer mit einem Luftverteilungssystem zu schaffen, das es ermöglicht, die Vibration des Drucklufthammergehäuses zu vermindern und den unproduk­ tiven Druckluftverbrauch zu reduzieren.

Dies wird dadurch erreicht, daß in einem Druckluft­ hammer, der ein mehrstufiges Gehäuse mit Luftleitungska­ nälen und Auspufföffnungen enthält, in dem ein Arbeits­ werkzeug, ein mehrstufiger Schlagkolben, der mit dem Ar­ beitswerkzeug zusammenarbeitet, eine Rückhubkammer, die von den zusammenwirkenden Oberflächen des Schlagkolbens und des Arbeitswerkzeugs sowie von den Gehäusewänden ge­ bildet ist, ein Rohrschieber mit Druckluftzuführungsöff­ nungen und einem Ringvorsprung, der auf der Seite der Rückhubkammer ausgeführt ist, sowie eine Arbeitshubkammer angeordnet sind, die von den Gehäusewänden, den Innen­ wänden des Rohrschiebers und der Schlagkolbenoberfläche gebildet ist, 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 Luftlei­ tungskanälen des Drucklufthammergehäuses in Verbindung stehen, sowie mit Auspufföffnungen versehen ist, die mit den einen Auspufföffnungen 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 Rückhubkammer zugekehrt ist, der Ringvorsprung des Rohrschiebers angeordnet und eine Öffnung vorgesehen ist, die mit den Luftleitungskanälen und der Arbeitshub­ kammer im Augenblick des Schlages und mit dem Ringraum mit kleinerem Durchmesser in der Endlage des Rohrschie­ bers bei dessen Bewegung in Richtung der Rückhubkammer in Verbindung steht, wobei der Ringraum mit kleinerem Durchmesser mit den Auspufföffnungen des Rohrschieber­ gehäuses verbunden ist.

Zweckmäßig wird die Länge der im Rohrschieber­ gehäuse in Richtung der Gehäuseachse ausgeführten Öffnung kleiner als die Länge des Ringvorsprungs des Rohr­ schiebers in dieser Richtung bemessen.

Es ist vorteilhaft, wenn in der Endlage des Rohrschie­ bers bei seiner Bewegung in Richtung der Arbeitshubkammer der Abstand zwischen den Druckluftzuführungsöffnungen des Rohrschiebers, die mit den in einem Gehäuse ausgebilde­ ten Druckluftzuführungsöffnungen zusammenfallen, und den anderen Auspufföffnungen des Drucklufthammergehäuses klei­ ner als die Länge des mehrstufigen Schlagkolbens ist.

Die Anwendung eines solchen Luftverteilungssystems im Drucklufthammer, das vom Betrieb des Rohrschiebers beim Rückhub nicht abhängt, und ein rechtzeitiges An­ sprechen des Rohrschiebers beim Arbeitshub gewährleistet, gestattet es, Schläge des mehrstufigen Schlagkolbens auf das Gehäuse zu vermeiden und den unproduktiven Druckluft­ verbrauch zu reduzieren.

Im folgenden wird das Grundprinzip der Erfindung an­ hand von Ausführungsbeispielen unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der ein erfindungsgemäßer Drucklufthammer im Längs­ schnitt dargestellt ist.

Der Drucklufthammer enthält ein mehrstufiges Gehäu­ se 1 mit Luftleitungskanälen 2 und Auspufföffnungen 3, 4. Im Gehäuse 1 sind ein Arbeitswerkzeug 5, ein mehrstufiger Schlagkolben 6, der mit dem Arbeitswerkzeug 5 zusammen­ arbeitet, eine Rückhubkammer 7, die von den zusammenwirken­ den Oberflächen des Schlagkolbens 6 und des Arbeitswerk­ zeugs 5 sowie von den Wänden des Gehäuses 1 gebildet ist, angeordnet. Im Gehäuse 1 sind ferner ein Rohrschieber 8 mit Druckluftzuführungsöffnungen 9 und einem Ringvorsprung 10, der auf der Seite der Rückhubhammer 7 ausgeführt ist, sowie eine Arbeitshubkammer 11, die von den Wänden des Gehäuses 1, den Innenwänden des Rohrschiebers 8 und der Oberfläche des Schlagkolbens 6, die dem Rohrschieber 8 zu­ gekehrt ist, gebildet ist, angeordnet. Der Arbeitshubkam­ mer 11 wird stetig Druckluft unter einem Druck P (in der Zeichnung ist die Druckluftzuführungsrichtung durch ei­ nen Pfeil angedeutet) zugeführt. Der Rohrschieber 8 ist in einem Gehäuse 12 mit Luftleitungskanälen 13 und Druck­ luftzuführungsöffnungen 14, die mit den Luftleitungska­ nälen 2 des Gehäuses 1 des Drucklufthammers in Verbin­ dung stehen, sowie mit Auspufföffnungen 15 angeordnet, die mit den Auspufföffnungen 4 des Gehäuses 1 des Druckluft­ hammers verbunden sind. Das Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 ist mit zwei Ringräumen 16, 17 unterschiedlichen Durch­ messers ausgeführt. Im Ringraum 16, der einen größeren Durchmesser hat und der Rückhubkammer 7 zugekehrt ist, be­ findet sich der Ringvorsprung 10 des Rohrschiebers 8 und ist eine Öffnung 18 ausgeführt. Die Öffnung 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 Auspufföffnun­ gen 15 des Gehäuses 12 des Rohrschiebers 8 in Verbindung.

Das mehrstufige Gehäuse 1 des Drucklufthammers ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel geteilt ausge­ führt, 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.

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 Atmosphäre eine Öffnung 19 vorgesehen.

Der Rohrschieber 8 ist an der Innenseite glattwandig ausgeführt und weist an der Außenseite eine Verdickung 20 im Übergangsteil im Bereich des Ringvorsprungs 10 auf, die zur Verfestigung des Übergangsteils des Rohrschiebers 8 dient.

Das Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 weist eine Ring­ ausdrehung 21 auf, wodurch die Notwendigkeit entfällt, den Rohrschieber 8 in der zur Achse des Gehäuses 1 senk­ rechten Richtung zur Sicherstellung einer Übereinstimmung der Druckluftzuführungsöffnungen 9 des Rohrschiebers 8 mit den Druckluftzuführungsöffnungen 14 des Gehäuses 12 des Rohrschiebers 8 auszurichten. Das Gehäuse 12 des Rohr­ schiebers 8 ist im Gehäuse 1 des Drucklufthammers fest­ stehend angeordnet.

Die Bauart der Befestigungseinheit des Arbeitswerk­ zeugs 5 ist nicht abgebildet, da man sich hier nach den Anforderungen des jeweiligen technologischen Prozesses richtet.

Die Länge der im Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 in der Achsrichtung des Gehäuses 1 ausgeführten Öffnung 18 ist kleiner als die Länge des Ringvorsprungs 10 des Rohr­ schiebers 8 in derselben Richtung.

In der Endlage des Rohrschiebers 8 bei dessen Bewe­ gung in Richtung der Arbeitshubkammer 11 ist der Abstand zwischen den Druckluftzuführungsöffnungen 9 des Rohr­ schiebers 8, die mit den in seinem Gehäuse 12 ausgeführten Druckluftzuführungsöffnungen 14 zusammenfallen, und den Auspufföffnungen 3 des Gehäuses 1 des Drucklufthammers kleiner als die Länge des Schlagkolbens 6.

Der Drucklufthammer arbeitet folgendermaßen.

Druckluft gelangt aus der Arbeitshubkammer 11 durch die Druckluftzuführungsöffnungen 9, 14 über die Luftleitungskanäle 13, 2 in die Rückhubkammer 7, worauf der Schlagkolben 6 infolge einer in seinem Querschnitt bestehenden Flächendifferenz sich in Richtung der Arbeitshubkammer 11 zu bewegen beginnt. Mit seiner Stufe mit dem kleineren Durchmesser bildet der Schlagkolben 6 mit dem Rohrschieber 8, dem Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 und dem Gehäuse 1 eine Kammer, die über die Öffnung 18 mit dem Luftleitungskanal 15 verbunden ist und mit Druck­ luft nachgespeist wird. Daher wird der Rohrschie­ ber 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 6 die Druckluftzuführungsöffnung 9, wodurch die Druckluftzufuhr in die Rückhubkammer 7 aus der Arbeitshubkammer 11 unterbunden wird. In demselben Augenblick öffnet der Schlagkolben 6 die Auspufföffnung 3, und die Druckluft entweicht aus der Rückhubkammer 7 ins Freie.

Auf diese Weise wird die Druckluftzufuhr zur Rück­ hubkammer 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 8 bestimmt. Hierdurch werden even­ tuelle 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 Arbeitshubkammer 11, die mit den Druck­ luftzuführungsöffnungen 14 des Gehäuses 12 des Rohrschie­ bers 8 zusammenfallen, und den Öffnungen 3 des Gehäuses 1 ist, kann die Auspufföffnung 3 erst nach der erfolgten Überdeckung der Druckluftzuführungsöffnung 9 geöffnet wer­ den, d. h. im Augenblich der Unterbindung der Druckluft­ zufuhr zur Rückhubkammer 7. Somit wird die Möglichkeit eines unproduktiven Druckluftverbrauchs beim Rückhub des mehrstufigen Schlagkolbens 6 vollkommen ausgeschlossen.

In dem Augenblick, in dem die Druckluft aus der Rück­ hubkammer 7 durch die Auspufföffnung 3 ins Freie entweicht, wird der Rohrschieber 8 unter Einwirkung einer kon­ stanten 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 einer konstanten, von der Druckluft ausgeübten Drucks steht, während auf die entgegengesetzte Stirnflä­ che des Rohrschiebers 8 nur der atmosphärische Druck ein­ wirkt. Die weitere Fortbewegung 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).

Der Rohrschieber 8 nimmt die Endlage (in der Zeich­ nung durch gestrichelte Linie angedeutet) in Richtung der Rückhubkammer 7 ein, wobei er sie über die Luftlei­ tungskanäle 2, 13, die Öffnungen 18, den Ringraum 17 und die Auspufföffnungen 15, 4 mit der Atmosphäre verbindet. Diese Lage wird auch dann beibehalten, wenn der mehr­ stufige Schlagkolben 6 die Auspufföffnung 3 überdeckt, und zwar bis zum Augenblick der Schlagabgabe, wodurch ein Luftaustritt aus der Rückhubkammer 7 in die Atmosphä­ re gewährleistet wird.

Da die Länge der im Gehäuse 12 des Rohrschiebers 8 ausgeführten Öffnung 18 in der Achsrichtung des Gehäuses 1 kleiner als die Länge des Ringvorsprungs 10 des Rohr­ schiebers 8 in dieser Richtung ist, erlaubt es der Rohr­ schieber 8, indem er seine Endlagen einnimmt, der Luft, nur in den im jeweiligen Zeitmoment erforderlichen Hohlraum zu strömen. So gelangt die Luft in der Endlage 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 Schlag­ kolbens 6, dem Rohrschieber 8, dem Gehäuse 12 des Rohr­ schiebers 8 und dem Gehäuse 1 gebildet ist. In der ande­ ren Endlage des Rohrschiebers 8 strömt die Luft durch die Öffnung 18 in den Ringraum 17. Auf diese Weise wird der unproduktive Druckluftverbrauch bei der Arbeit des Rohr­ schiebers 8 verringert.

Im Augenblick des Schlages des mehrstufigen Schlag­ kolbens 6 auf das Arbeitswerkzeug 5 gelangt die Druck­ luft aus der Arbeitshubkammer 11 in den Hohlraum 16 mit größerem Druchmesser und wirkt auf die Stirnfläche des Rohrschiebers 8, die der Rückhubkammer 7 zugekehrt ist ein. Da auf die entgegengesetzte Stirnfläche des Rohr­ schiebers 8, die eine geringere Fläche hat, ständig Druck­ luft 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.

Das Luftverteilungssystem des erfindungsgemäßen Druck­ lufthammers gestattet es, Drucklufthammer mit verringer­ ter Gehäusevibration in einem weiten Bereich von verschiede­ nen Schlagenergien herzustellen. Die Verminderung der Gehäusevibration wird ohne Anwendung von speziellen Vibra­ tionsschutzmitteln erreicht.

Der erfindungsgemäße Drucklufthammer kann mit verschiedener Zweckbestimmung eingesetzt werden. So läßt er sich beispielsweise, wenn man sein Arbeits­ werkzeug zweckdienlich auswechselt, als Druckluftmeißel, Druckluftlocher, Druckluftramme, als schlagend bzw. schlag­ frei arbeitender Rüttler usw. einsetzen.

Die Steuerung des Betriebes des Drucklufthammers wird nur durch die Koordinate der Lage des mehrstufigen Schlag­ kolbens bedingt und ist von der Druckänderung in der Luft­ zuleitung unabhängig. Der Drucklufthammer arbeitet auch bei beträchtlichen Druckluftschwankungen in der Luft­ leitung stabil.

Der Drucklufthammer ist einfach und fertigungsge­ recht herstellbar.

Claims (4)

1. Drucklufthammer, enthaltend

• - ein mehrstufiges Gehäuse (1) mit Luftleitungska­ nälen (2) und Auspufföffnungen (3, 4),
• - ein Arbeitswerkzeug (5), das im mehrstufigen Ge­ häuse (1) angeordnet ist,
• - einen mehrstufigen Schlagkolben (6), der im Ge­ häuse (1) angeordnet ist und mit dem Arbeitswerkzeug (5) zusammenarbeitet,
• - eine Rückhubkammer (7), die von den zusammenwir­ kenden Oberflächen des Schlagkolbens (6) und des Ar­ beitswerkzeugs (5) sowie den Wänden des Gehäuses (1) ge­ bildet ist,
• - einen Rohrschieber (8) mit Druckluftzuführungs­ öffnungen (9) und einem Ringvorsprung (10), der auf der Seite der Rückhubkammer (7) ausgeführt ist, wobei der Schie­ ber im Gehäuse (1) angeordnet ist und
• - eine Arbeitshubkammer (11), die von den Wänden des Gehäuses (1), den Innenwänden des Rohrschiebers (8) und der Oberfläche des Schlagkolbens (6) gebildet ist, die dem Rohrschieber (8) zugekehrt ist, und der stetig Druck­ luft zugeführt wird,

dadurch gekennzeich­ net, daß

• - der Rohrschieber (8) in einem Gehäuse (12) angeordnet ist,
• - im Gehäuse (12) Luftleitungskanäle (13) und Druck­ luftzuführungsöffnungen (14), die mit den Luftleitungska­ nälen (2) des Gehäuses (1) des Drucklufthammers in Ver­ bindung stehen, sowie Auspufföffnungen (15) ausgeführt sind, die mit den Auspufföffnungen (4) des Gehäuses (1) des Drucklufthammers verbunden sind,
• - im Gehäuse (12) ein Hohlraum (16) vorgesehen ist, der der Rückhubkammer (7) zugekehrt ist, in dem sich der Ringvorsprung (10) des Rohrschiebers (8) befindet,
• - im Gehäuse (12) des Rohrschiebers (8) ein Hohlraum (17) mit kleinerem Durchmesser ausgeführt ist, der mit den Auspufföffnungen (15) des Gehäuses (12) des Rohrschie­ bers (8) in Verbindung steht, und
• - im Hohlraum (15) eine Öffnung (18) vorgesehen ist, die mit den Luftleitungkanälen (13) und der Arbeitshub­ kammer (11) im Augenblick des Schlages und mit dem Ring­ raum (17) in der Endlage des Rohrschiebers (8) bei des­ sen Bewegung in Richtung der Rückhubkammer (7) in Verbin­ dung steht.

2. Drucklufthammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Länge der Öffnung (18) im Gehäuse (12) des Rohr­ schiebers (8) in der Achsrichtung des Gehäuses (1) kleiner als die Länge des Ringvorsprungs (10) des Rohrschiebers (8) in dieser Richtung ist.

3. Drucklufthammer nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß

• - der Abstand zwischen den Druckluftzuführungsöff­ nungen (9) des Rohrschiebers (8), die mit den im Gehäuse (12) ausgeführten Druckluftzuführungsöffnungen (14) zusammenfallen, und den Auspufföffnungen (3) des Gehäuses (1) des Drucklufthammers kleiner als die Länge des mehrstufigen Schlagkolbens (6) in der Endlage des Rohrschiebers (8) bei dessen Bewegung in Richtung der Arbeitshubkammer (11) ist.