DE3610851A1

DE3610851A1 - Kompressionsvorrichtung fuer luftdruckwaffen

Info

Publication number: DE3610851A1
Application number: DE19863610851
Authority: DE
Inventors: Hugh Francis Sawston Cambridge Taylor; David Reginald St. Ives Cambridgeshire Theobald
Original assignee: Utec BV
Current assignee: Utec BV
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1986-10-30
Also published as: GB2173287A; GB2173287B; US4771758A; GB8508427D0

Description

Anmelderin: UTEC B.V. Mein Zeichen: U 25/1

Kompressionsvorrichtunq für Luftdruckwaffen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Luftdruckwaffen, bei denen das Abdrucken über eine Vorrichtung mit einem oder mehreren sich innerhalb eines Zylinders schnell bewegenden Kolben erfolgt, wobei die Luft in dem Zylinder vor dem Kolben komprimiert und durch eine Übertragungs- oder Auslaßöffnung und danndurch den Lauf gedrückt wird, wodurch das Projektil, in einem typischen Fall eine Kugel, vor der Luft ausgetragen wird. Einige Schätzungen besagen, daß etwa 75% der in dem Vereinigten Königreich verkauften Luftdruckwaffen von dieser Bauart sind.

Im allgemeinen enthalten diese Vorrichtungen einen Kolben, der beim Abdrücken mit hoher Geschwindigkeit entweder durch eine mechanische Feder, durch eine Gasdruckfeder oder durch eine wieder auffüllbare Druckquelle in einem Zylinder mit hoher Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Diese Vorrichtungen müssen sich von Hand spannen lassen. Da die Energie, die von einer Person in die Vorrichtung eingebracht werden kann, etwas beschränkt ist, sind schon verschiedene Versuche zum Maximieren der von diesen Druckvorrichtungen abgebbaren Leistung unternommen worden. Man hat den Wirkungsgrad des Verfahrens gesteigert, mit dem die gespeicherte, den Kolben vortreibende Energie auf die Kugel übertragen wird.

Nach einer Theorie, gemäß der die in der komprimierten Luft enthaltene Energie in dem nicht ausgetriebenen Volumen der Kompressionskammer und der Auslaßöffnung verbraucht wird, sind verschiedene Formen von Kompressionskammern und Auslaßöffnungen versucht und geprüft worden. Dies hat zu der allgemeinen Annahme geführt, daß die Kompressionsvorrichtung als Ganzes mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, falls das nicht ausgetriebene Volumen der Kompressionskammer minimiert wird. Weitere Ent-

wicklungen haben zu der allgemeinen Anwendung von ebenbödigen Kolben und Zylindern mit ebenen Stirnseiten geführt, die bei der Kompressionskammer praktisch kein nicht ausgetriebenes Volumen belassen. Dabei wurden Auslaßöffnungen gebaut, die so kurz wie möglich waren und deren Durchmesser auf die Grösse der Bohrung des Laufes bezogen waren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Ausbildung einer verbesserten Kompressionsvorrichtung für eine Luftdruckwaffe, bei der deren Wirkungsgrad beträchtlich gegenüber dem verbessert ist, was man bisher bei den maximal möglichen nicht ausgetriebenen Volumen der Kompressionskammer erreichen konnte.

Ein bei Waffen dieser Art bekanntes Problem ist die als "Kolbenprallen" bekannte Erscheinung. Dies ist die Neigung des Kolbens, die zwischen seinem Boden und der vorderen Stirnseite des Zylinders eingeschlossene Luft am Ende des Kolben-Leistungshubes zurückzudrücken. Dieses Zurückdrücken vermindert die Weichheit des Leistungshubes und wird allgemein als Ursache von Ungenauigkeit angesehen. Jede Herabsetzung des Kolbenprallens ist deshalb im hohen Maße erwünscht.

Mehrere Versuche zum Herabsetzen des Kolbenprallens sind unternommen worden. In der GB-PS 1 604 456 wird eine komplizier- , te mechanische Anordnung mit einem ersten und einem zweiten gelenkig miteinander verbundenen Hebel beschrieben, wobei der erste Hebel an dem Kolben angelenkt und die Anordnung so getroffen ist, daß die Hebel im wesentlichen dann, wenn sich der Kolben um ein Maximum verschoben hat, in einer Linie verriegelt sind.

Diese Vorrichtung ist jedoch sehr klobig und sehr wahrscheinlich beeinflußt sie das Verhalten der Waffe abträglich.

Eine andere dem Prallen entgegenwirkende Vorrichtung ist von G. Cardew vorgeschlagen. Bei dieser wird die Rückbewegung des

Kolbens mit einer Stange verhindert, die von dem Kolben ausgehend nach rückwärts in eine Stahlkugeln enthaltene, sich verjüngende Kammer verläuft. In der Richtung des Kolbens ist die Stange frei beweglich. Durch die Anlage der Stahlkugeln unmittelbar zwischen ihr und der Wand der sich verjüngenden Kammer wird sie jedoch an einer Rückwärtsbewegung gehindert. Trotz aller Vorsorge werden die arbeitenden Teile beim Abdrücken jedoch häufig verbogen und die gesamte Vorrichtung wird von der Waffe weggedrückt.

/\ Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt damit in der Ausbil- -■ dung einer Kompressionsvorrichtung, bei der das Kolben-Rückprallen minimiert oder überhaupt ganz vermieden wird.

Gemäß der Erfindung ist eine Kompressionsvorrichtung für eine Luftdruckwaffe mit mindestens einem Kolben und Zylinder mit einer Auslaßöffnung vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch eine oder mehrere im Material von einer oder beiden sich gegenüberliegenden Abschnitte des Zylinders und des Kolbens vorgesehene Nuten zum Durchtritt Mon Luft in Richtung auf die Auslaßöffnung während der abschließenden Kompressionsstufe, um damit das Verhalten der Waffe zu verbessern.

Vorzugsweise sind mehrere Nuten vorgesehen. Obwohl die genaue Wirkung der Nuten noch nicht voll verstanden wird, wird angenommen, daß sie der nicht unmittelbar an der Auslaßöffnung befindlichen hochkomprimierten Luft ein schnelleres Erreichen dieser Öffnung und damit ein einfacheres Austreiben beim anfänglichen Hub des Kolbens als dies mit einem normalen Kolbenboden, der eben ist, ermöglichen. Dies führt zu einem wirkungsvolleren Verhalten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die gut bekannte Tendenz des Kolbens, die eingeschlossene Luft zurückzudrücken, dadurch merkbar herabgesetzt wird, daß ein höherer Anteil der komprimierten Luft schnell über die Auslaßöffnung entweichen kann.

Es erscheint daher, daß die vorliegende Erfindung in dem Bereich der normalen Kriterien für eine Kolbenkonstruktion fällt. Es ist angenommene Praxis, daß die Leistung einer Luft druckwaffe durch Herunterdrücken des nicht ausgetriebenen Luftvolumens auf ein Minimum im allgemeinen erhöht wird. In der Tat wurde die Erfindung von den Erfindern gemacht, als eine Minderung des Verhaltens eines bestimmten Gewehres beabsichtigt war, um sich damit der Notwendigkeit einer Eintragung des Gewehres auf der Feuerwaffenbescheinigung des Kunden zu entziehen, was im Vereinigten Königreich bei einer Mündungsenergie des Gewehres von mehr als 12 Fuß/Pfund (lbs.) erforderlich ist. Bei einem Versuch, die Leistung dieses bestimmten Gewehres ohne Herabsetzen der Kolbengeschwindigkeit herabzusetzen, wurden zum Erhöhen des nicht ausgetriebenen Volumens in der Stirnseite des Kolbenbodens Nuten vorgesehen. Zur Überraschung der Erfinder wurde jedoch eine Erhöhung der Leistung des Gewehres festgestellt.

Die genauen Parameter für die ideale Form und Größe der Nuten sind noch nicht ermittelt worden.Es wird jedoch angenommen, daß nun nach Verwirklichung des erfinderischen Konzeptes die für die Nuten wünschenswerten Charakteristika durch sorgfältige Versuche ermittelt werden können, um damit die maximal mögliche Verbesserung des Verhaltens des Gewehres oder einer anderen Waffe zu erreichen.

Vorzugsweise wird mindestens eine der Nuten an einem Punkt entlang ihrer Länge auf die Auslaßöffnung im wesentlichen ausgerichtet, um damit eine unmittelbare Verbindung zwischen der Nute oder den Nuten und der Öffnung zu erreichen. In einer bestimmten Ausgestaltung werden drei Nuten im allgemeinen in Form eines Sternes vorgesehen. Die Nuten sind symmetrisch angeordnet und gehen von einem Mittelpunkt am Ende des Kolbenbodens aus und eine der Nuten ist auf eine außermittig liegende Auslaßöffnung im Zylinder ausgerichtet.

In einer alternativen Konstruktion weist der Kolbenboden an

einer der Lage der Auslaßöffnung entsprechenden Stelle eine Aussparung aus und die in dem Kolbenboden ausgebildeten Nuten verlaufen von dieser radial nach außen.

Zum Abstreifen von Schmiermittel von der Zylinderwand kann der Boden an seiner Rückseite einen Abstreifer aufweisen. Eine elastische Dichtung kann dem Kolben oder dem Zylinder oder beiden zugeordnet werden. Während der Kompression bewirkt ein Teil dieser dichtung eine luftdichte Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder- Ein anderer Teil bildet einen Abstreifer zum Abstreifen von Schmiermittel von den Zylinderwänden während des Ansaugvorganges.

Die Erfindung kann auf verschiedene Weisen in die Praxis umgesetzt werden. Eine Ausführungsform wird nun an einem Beispiel unter Bezug aufdie beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist.

Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein mit Gasdruck betätigtes Luftgewehr, wobei sich der Abdrückmechanismus in gespanntem Zustand befindet,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch das in Fig. 1 gezeigte Luftgewehr in größerem Maßstab und mit sich im nicht gespannten Zustand befindenden Abdrückmechanismus,

Fig. 3 in größerem Maßstab ein Querschnitt durch einen für das in Fig. 1 gezeigte Luftgewehr erfindungsgemäß ausgebildeten Boden in einem Kolben,

Fig. 4 ein Teilschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Boden,

Fig. 5 in kleinerem Maßstab eine Aufsicht auf den in Fig. 3 gezeigten Boden,

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab eine Einzel-Teilansicht des in Fig. 3 gezeigten Bodens und

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 5 mit der Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Bodens.

Das dargestellte Luftgewehr enthält einen Lauf 10 vor dem auf dem Kolben 14 befestigten Abdrückmechanismus 12. Zum Öffnen

eines Schlosses 18 wird der Lauf 10, wie es durch die Pfeile 20 in Fig. 1 angezeigt wird, um einen Drehzapfen 16 geschwenkt. Gleichzeitig wird der Mechanismus 12 gespannt und in Bereitschaftsstellung gebracht. Der Lauf 10 schließt das Schloß 18 und drückt dieses hierzu gegen die Schloßdichtung 22. Wenn das Gewehr zum Spannen geöffnet wird, wird eine Kugel in das Schloß 18 eingeschoben.

Der Abdrückmechanismus 12 enthält einen Außenzylinder 26 aus Stahl. Dessen vordere Stirnseite enthält die Auslaßöffnung 24. In ihm bewegt sich ein Teil der Gasdruckfeder aus dem Hohlkolben 28 mit dessen an ihrem linken Ende geschlossenen zylinderförmigen Kolbenwand 30. Der Vorderteil des Zylinders und der Kolben 28 bilden die Kompressionsvorrichtung der Waffe.

Im rückwärtigen Teil des Außenzylinders 26 ist ein Innenzylinder 36 aus Stahl befestigt. Dieser bildet einen weiteren Teil der Gasdruckfeder. Zusammen mit dem Außenzylinder 26 bildet er weiter einen Ringraum 38. In diesen wird das hintere Ende der Kolbenwand 30 aufgenommen.

An seinem hinteren Ende wird der Innenzylinder 36 durch ein Schwanzstück 46 verschlossen. Dieses dient auch zum Schließen des hinteren Endes des Außenzylinders 26.

Mit einem in dem hinteren Verschluß 46 vorgesehenen Schraeder-Ventil 50 (siehe Fig. 2) kann eine unter hohem Druck stehende Gas ladung in die ein veränderliches Volumen aufweisende Kammer 52, die durch die miteinander verbundenen Innenräume des Innenzylinders 36 und des Hohlkolbens 28 gebildet wird, gedruckt werden. Bei ungespanntem Mechanismus (siehe Fig. 2) nimmt der Kolben 28 seine vordere Stellung ein und die Kammer 52 weist ihr minimales Volumen auf. Dieses liegt bei etwa 2/3 des maximalen Volumens im ungespannten Zustand.

Der Mechanismus 12 wird durch Schwenken des Laufes 10 bei

Öffnen des Schlosses 18 gespannt. Ein bei Schwenken des Laufs betätigter Spannhebelmechanismus 54 bewegt sich nach hinten und drückt dann seinerseits den Kolben 28 über eine auf ihm vorgesehene Nase 56, die durch einen Längsschnitz 58 im Außenzylinder 26 durchtritt, nach hinten.Wenn der Kolben 28 seine hintere Stellung erreicht, wird er in dieser durch einen federbelasteten Auslösemechanismus 60 verriegelt. Das Luftgewehr ist nun schußbereit und kann durch Ziehen des Abzugsbügels 66 betätigt werden.

Bei Betätigen des Gewehres durch Ziehen des Abzugsbügels 66 wird der Kolben 28 freigegeben und unter dem Druck des in der Kammer 52 hochkomprimierten Gases schnell nach vorne getrieben. Die vor dem Kolben 28 in dem Außenzylinder 26 befindliche Luft wird bis zum Überschriften eines Schwellwertes, bei dem sie die Kugel aus dem Schloß am Lauf entlangdrückt, zunehmend komprimiert. Wegen der schnellen Kompression der Luft in dem Zylinder 26und der verhältnismäßig kleinen Fläche der Auslaßöffnung 24, durch die die Luft zum Ausdrücken der Kugel durchtreten muß, wird nicht sämtliche in dem Zylinder 26 befindliche Luft sofort in dem Lauf vorgetrieben. Es wird angenommen, daß nur die in unmittelbarer Nachbarschaft der Auslaßöffnung 24 befindliche Luft zu Beginn des Vorwärtshubes des Kolbens 28 ausgetrieben wird. Die übrige zwischen dem Kolbenboden 35 und der vorderen Stirnwand des Zylinders 26 eingeschlossene Luft bildet ein hochkomprimiertes Luftkissen. Zu einem bestimmten Zeitpunkt bewirkt sie ein Zurückprallen des Kolbens 28 im Zylinder 26.

Dieses Zurückprallen nach hinten hält an bis der Druck des Luftkissens ausreichend abgesunken ist und von der Kraft der Gasdruckfeder überwunden werden kann. Darauf beginnt der Kolben 28 erneut seine Vorbewegung. Bis zu diesem Zeitpunkt ist ausreichend Zeit verstrichen, so daß praktisch die gesamte Luft beim zweiten Vorwärtshub des Kolbens 28 ausgetrieben wer- * den kann. Das Austreiben der Kugel beginnt jedoch mit dem anfänglichen Luftaustritt. Falls daher ein größerer Teil der

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Luft schon zu Beginn ausgetrieben werden könnte, würde die in das Austreiben der Kugel übergehende Leistung erhöht werden. Es wird angenommen, daß durch Einsetzen des in den Fig. 5 und 7 gezeigten Kolbenbodens 135 statt des konventionellen ebenen Kolbenbodens 3 5 ein solch anfänglich vergrößerter Luftaustritt verwirklicht und damit die Verdichtung verbessert wird.

Der verbesserte Kolbenboden 135 weist einen Kopfabschnitt 136 und einen Zapfenabschnitt 137 auf und besteht aus einem federnden Polyuretanmaterial, zum Beispiel HYTREL. Der Zapfenabschnitt 137 ist so geformt, daß er das Einsetzen und den Halt des Bodens 135 in der Ausnehmung 138 erleichtert. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist diese am vorderen Ende des Kolbens 28 ausgebildet. Ein am Ende des Zapfens 137 ausgebildeter Flansch 139 sitzt in einer Nut im Boden der Ausnehmung 138. Da der Boden 135 aus einem federnden Material besteht, ist ein Bodendämpfer, wie zum Beispiel der bei 32 dargestellte, nicht erforderlich. Statt der O-Ringdichtung 34 ist eine mit dem Boden 13 5 einstückig ausgebildete Lippendichtung 134 vorgesehen. Deren nachlaufende Kante ist unter Bildung eines Schmiermittelabstreifers 133 nach außen in Richtung auf die Zylinderwand erweitert. Damit wird das auf der Zylinderwand befindliche Schmiermittel beim Spannen des Abdrückmechanismus von der Kompressionskammer abgestreift. Dieses Abstreifen des Schmiermittels trägt zu der Verhinderung eines "Dieselns" der Waffe beim Abdrücken bei. Dieses wird durch ein plötzliches Zünden des Schmiermittels in der Kompressionskammer verursacht. Drei Nuten in der Stirnseite des Kopfabschnittes sind in Y-Form angeordnet und bilden über dieser Luftströmungskanäle aus. Diese Nuten 140 verbinden eine an der Lippendichtung 134 vorgesehene ümfangsnut 141 mit einer Stelle entlang einer der Nuten 140, die sich bei nicht gespanntem Kolben 28 an der Auslaßöffnung 24 befindet. Beim Zusammenbau der Waffe wird der Boden 135 gegenüber demKolbeh 28 so ausgerichtet, daß eine der Nuten 140 mit der Auslaßöffnung 24 ausgerichtet ist. Der elastische Halt des Zapfens 137 in der Ausnehmung 138 reicht zum Beibehalten dieser Ausrichtung aus. Eine positive Aus-

richtung ließe sich aber zum Beispiel durch Einsetzen eines mit dem Boden 135 integral ausgebildeten Dornes in eine im Kolben übereinstimmend ausgebildete Bohrung leicht erreichen.

Es wird angenommen, daß die Nuten 140 die über die Stirnseite des Bodens 135 streichende Luftströmung verbessern und damit mehr Luft beim Anfangshub des Kolbens 28 ausgetrieben werden kann als dies mit eben ausgebildeten Kolbenboden möglich ist. Obwohl das Volumen der Kompressionskammer damit im Gegensatz zu der allgemeinen Praxis erhöht wordenist, hat dies die Leistung und Geschmeidigkeit der Waffe erhöht.

Eine alternative Ausführungsform des Kolbenbodens 235 wird in Fig. 7 gezeigt. In diesem Fall ist eine Ausnehmung 236 in einer Lage vorgesehen, die mit der Lage der Auslaßöffnung 24 zusammenfällt. Mehrere Nuten 240 gehen von der Ausnehmung 23 6 strahlenförmig nach außen in Richtung auf die Umfangsnunt 241 und treffen diese an im wesentlichen in gleichen Abständen voneinanderliegenden Stellen.

Claims

K) PATENTANSPRÜCHE:

1. Kompressionsvorrichtung für eine Luftdruckwaffe mit mindestens einem Kolben und einem Zylinder mit einer Auslaßöffnung, gekennzeichnet durch ein oder mehrere in dem Material von einem oder der beiden sich gegenüberliegenden Abschnitte des Zylinders und des Kolbenbodens vorgesehene Nuten (140) zum Durchtritt der Luft in Richtung aufdie Auslaßöffnung (24) während der abschließenden Kompressionsstufe, um damit das Verhalten der Waffe zu verbessern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß mindestens eine der Nuten (140) an einem Punkt entlang ihrer Länge mit der Austrittsöffnung (24) im wesentlichen ausgerichtet istund damit eine unmittelbare Verbindung zwischen der Nute oder den Nuten und der Öffnung bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Nuten (140) imallgemeinen in Form eines Sternes vorgesehen sind, die Nuten symmetrisch angeordnet sind und von einem Mittelpunkt auf der Stirnseite des Kolbenbodens ausgehen und eine der Nuten mit einer außermittig liegenden Auslaßöffnung in dem Zylinder ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden an einer der Lage der Auslaßöffnung entsprechenden Stelle eine Ausnehmung aufweist und daß die Nuten in dem Kolbenboden von dieser Ausnehmung nach außen ausgehend ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden auf seiner Rückseite einen Schmiermittelabstreifer (133) zum Abstreifen von Schmiermittel von der Zylinderwand aufweist.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch eine dem Kolben und dem Zylin-

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der zugeordnete elastische Dichtung (134),von der ein Teil während der Kompression eine luftdichte Abdichtung zwischen diesen Teilen und ein anderer Teil während des Saughubes einen Abstreifer zum Abstreifen von Schmiermittel von den Wänden des Zylinders darstellt.