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Steuerung für Preßluftwerkzeuge, Bohrhäninner u. dgl. Die Erfindung
bezieht sich auf eine Steuerung für Preßluftwerkzeuge, Bohrhämmer u. dgl. mit einem
den Frischlufteinlaß zu den Zylinderenden regelnden Wechselsitzventil.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Wechselsitzventil
zwischen zwei die Ventilsitze bildenden, einen kleineren Hub als das Ventil ausführenden
Rohrschiebern angeordnet ist, die im Sinne ihrer Gegeneinanderbewegung ständig unter
Luftdruck stehen.
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Hierdurch ist es möglich, die an sich bekannte Umsteuerung in zwei
Stufen derart zu bewirken, daß bei der infolge üffnung des vom Kolben gesteuerten
Zylinderauspuffs in bekannter Weise stattfindenden einseitigen Entlastung des Ventils
durch eine Teilverschiebung des Ventilkörpers und gleichzeitige Verschiebung des
auf der noch belasteten Ventilseite befindlichen Schiebers die Frischluftzufuhr
zum Zylinder abgesperrt wird, während am Ende des Kolbenhubes durch den auf das
Ventil geleiteten Druck der im Zylinder komprimierten Abluft die restliche Verschiebung
des Ventils unter gleichzeitiger Mitnahme des der Kompressionsseite entgegengesetzten
Schiebers bewirkt und dadurch der Frischlufteinlaß in den anderen Zylinderraum geöffnet
wird. Durch die zweistufige Umsteuerung wird ein Druckmittelverlust durch Verhinderung
des Ausströmens von frischer Preßluft in der Zeit zwischen der Üffnung des Zylinderauspuffs
und der Beendigung des Kolbenhubes vermieden. Hierdurch ist es ermöglicht, den Hub
des Kolbens ohne Vergrößerung des Druckmittelverbrauchs zu verlängern, und es kann
weiterhin der Zylinderauspuff für Arbeits- und Rückhub unter Verkürzung des Kolbens
nach der vorderen Hälfte des Zylinders hin verlegt werden. Das hat einerseits den
Vorteil, daß für den leeren Rückhub des Kolbens nur eine geringe Luftmenge verbrauche
wird. Anderseits wird der Kolben für den Arbeitshub länger mit Frischluft beaufschlagt,
wodurch er eine sehr hohe Schlagkraft erhält. Die Steuerung gemäß der Erfindung
gibt somit die Möglichkeit, langhubige Preßluftwerkzeuge von hoher Schlagkraft zu
bauen, die sich durch sparsamen Luftverbrauch und damit durch hohe Wirtschaftlichkeit
auszeichnen.
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Die beiden Rohrschieber dienen gleichzeitig dazu, in einiger Entfernung
von den Zylinderenden vorgesehene Hilfsauspuffkanäle zu steuern. Hierdurch besteht
die Möglichkeit, daß auch die nach Abschluß des Hauptauspuffs noch im Zylinder vorhandene
Abluft größtenteils ins Freie geleitet werden kann. Infolgedessen findet eine Kompression
der Abluft nur insoweit statt, als dies für die vollständige Beendigung des LTmsteuerungsvorganges
erforderlich ist. Eine Bremsung des Kolbens, die sich durch Verkürzung und
Verringerung
der Schlagkraft des Kolbens schädlich auswirken könnte, findet also nicht statt.
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Die ständig beaufschlagten Druckflächen der beiden Rohrschieber könnten
an sich gleiche Größe besitzen. Die Steuerteile würden dann nach Abschluß des Frischlufteinlasses
in den Zylinder dadurch in ihrer Ruhestellung gehalten, daß die auf den entgegengesetzten
Seiten des Ventilkörpers und auf den beiden Schiebern lastenden Drücke sich die
Waage halten. In diesem Falle könnten aber je nach der Haltung des Werkzeuges ungewollte
Verschiebungen der Steuerkörper durch das Eigengewicht erfolgen. Um solche Bewegungen
mit Sicherheit auszuschließen, wird die ständig beaufschlagte Druckfläche eines
der beiden Schieber größer gemacht als diejenige des anderen Schiebers.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigen Fig. i einen Längsschnitt durch einen mit der Steuerung
gemäß der Erfindung ausgestatteten Preßlufthammer, Fig.2 und 3 je einen Schnitt
durch die Steuerung bei anderen Stellungen der Steuermittel.
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i ist der Hammerzylinder, in dein sich der Schlagkolben :2 führt.
Am vorderen Zylinderende befindet sich in üblicher Weise eine Führung 3 für den
Schaft eines Meißels oder eines anderen Werkzeuges, während am hinteren Zylinderende
ein die Steuerung enthaltendes Gehäuse 4. vorgesehen ist. Im Handgriff 5 ist das
Anlaßventil untergebracht, das aus einem gewöhnlich durch eine Feder 6 in der Abschlußstellung
gehaltenen Rohrschieber 7 besteht, der unter Vermittlung eines Druckbolzens 8 durch
einen Daumendruckhebel 9 geöffnet werden kann. Vom Anlaßventil führen in an sich
bekannter Weise zwei Frischluftzuführungskanäle io, ii zum mittleren Teil des Steuergehäuses,
wo sie je in zwei Schenkel 12, 13 und 1q., 15 gegabelt sind. Das - Steuergehäuse
4 ist auf seiner linken Hälfte durch zwei Kanäle 16, 17 mit dem hinteren Teil des
Zylinders i verbunden, von denen der eine, 16, unmittelbar am hinteren Zylinderende
mündet und zum Einlaß von Frischluft in den Zvlinder dient, während die Mündung
des anderen Kanals 17, der als Hilfsauspuff dienen soll, in einiger Entfernung vom
hinteren Zylinderende liegt. Auf seiner rechten Hälfte ist das Steuergehäuse durch
zwei Kanäle 18, i9 .mit dem vorderen Teil des Zvlinders 1 verbunden. Der eine in
nächster \ähe der Werkzeugführung 3 mündende Kanal 18 dient wieder zum Einlaß von
Frischluft, der andere Kanal i9, dessen Mündung in einiger Entfernung von der Führang
3 angeordnet ist, dagegen als Hilfsauspuff. Seitlich am Zylinder i ist der wie üblich
aus einer Lochreihe bestehende Hauptauspuff 2o angeordnet, der ausschließlich durch
den Schlagkolben 2 gesteuert wird. Der Hauptauspuff 2o befindet sich auf der vorderen
Zylinderhälfte, ist also im Vergleich zu den bekannten Preßluftwerkzeugen nach vorn
verlegt. Dabei ist gleichzeitig der Schlagkolben 2 entsprechend kurz gehalten.
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Das Gehäuse q. enthält ein dreiteiliges Steuermittel, und zwar ist
in der Gehäusemitte, zwischen den beiden Zweigen 12, 14 der Frischluftzuführungskanäle
io, i i ein den Frischlufteinlaß vor und hinter den Kolben 2 regelndes Wechselsitzventil
21 angeordnet, das im Beispiel aus einer mit ihrem Rand am Steuergehäuse abgedichteten
Platte besteht. Auf entgegengesetzten Seiten dieser Platte befinden sich zwei beiderseits
offene Rohrschieber 22, 23, die im Gehäuse 4. abgedichtet geführt sind. Die beiden
Schieber 22, 23 weisen j e einen Flansch 2d., 25 auf, der in Ringnuten 26 und 27
des Gehäuses ebenfalls abgedichtet sich führt. Die Flansche 24, 25 haben einerseits
die Aufgabe, durch Anschlag an die Stirnwände der 'Nuten 26, 27 die Schieberbe-wegung
so zu begrenzen, daß der Schieberhub kleiner ist als der Hub des Ventilkörpers 2i.
Anderseits dienen sie zur Verstellung der Schieber 22, 23; zu diesem Zwecke stehen
die Ringnuten 26, 27 an ihren äußeren Stirnenden mit den Schenkeln 13, 15 der Zuführungskanäle
i o, ii in Verbindung. Der Flansch 2q. am Schieber 22 hat einen etwas größeren Durchmesser
als der Flansch 25 des linken Schiebers 23. Die inneren Enden der Schieber
22,23 bilden die beiden Sitze für die Ventilplatte 21. Damit dabei die Luft
von den Ventilsitzen zu den zum Zvlinder i führenden Steuerkanälen gelangen kann,
sind die Schieberwandungen mit üffnungen 28, 29 von solcher Länge versehen. daß
diese Öffnungen bei jeder Schieberstellung mit den zugehörigen Kanälen 18 und 16
in Verbindung stehen. Eine dritte Aufgabe der Schieber 22, 23 besteht in der Steuerung
der Hilfsauslaßkanäle i9, 17. Zu dem Zwecke weist jeder Schieber am Außenmantel
eine Ringnut 30, 31 auf, die so angeordnet ist, daß sie in der äußeren Endstellung
sowie in einer Zwischenstellung der Schieber 22 und 23 die Kanäle i9 und
17 mit einem oder mehreren vom Steuergehäuse ins Freie führenden Kanälen 32 und
33 verbindet, wohingegen in der inneren Schieberendstellung die Hilfsauspuffkanäle
19, 32 und 17, 33 durch die Schieber 22 und 23 abgeschlossen sind. Die Auslaßkanäle
32, 33 stehen zum Teil gleichzeitig mit den inneren Stirnenden der Ringnuten 26,
27 in Verbindung, so daß auf den Innenseiten der
Flansche weder
Kompression noch Unterdruck auftreten kann.
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Die Arbeitsweise der Steuerung gemäß der Erfindung ist folgende: Es
sei angenommen, daß die Steuerteile :2i, -22, 23 und der Schlagkolben 2 sich
in der in Fig. i gezeichneten Stellung befinden und daß das Anlaßventil 7 geöffnet
ist. Die frische Preßluft strömt dann aus den Kanälen 1o, 12 durch den zwischen
der Platte 2i und dem Schieber 22 vorhandenen Spalt, das Innere des Schiebers 22,
die Öffnung 28, den Kanal 18 zum vorderen Zylinderende und treibt den Schlagkolben
2 nach hinten. Ein Entweichen von Frischluft durch den Kanal i9 ist nicht möglich,
da dieser durch den Schieber 22 gegen die Auslaßkanäle 32 abgeschlossen ist. Die
vor dem Kolben 2 befindliche Luft wird zuniichst durch den Hauptauspuff 2o und nach
dessen Abschluß durch den Kolben 2 über Kanal 17, Ringnut 31 am Schieber 23 und
die Kanäle 33 abgeführt. Sobald der Kolben den Ausputi 2o überlaufen hat, tritt
im vorderen Zvlinderraum und damit über den Kanal 18 auf der rechten Seite des Ventilkörpers
21 ein Druckabfall ein, wodurch das Ventil auf der rechten Seite entlastet wird.
Das hat zur Folge, daß die Platte 21 durch den auf ihrer linken Seite lastenden
Frischluftdruck und gleichzeitig auch der Schieber 23 durch den Luftdruck auf seinen
Flansch 25 nach rechts verschoben werden, bis sie durch Anschlag der Platte 2i am
Schieber 22 zum Stillstand kommen. Der Schieber 22 bleibt dabei in seiner linken
Endlage stehen, da nach Anlage der Platte 2i am Schieber 22 der Druck auf beiden
Seiten der Platte 21 wieder gleich ist, der Druck auf den Flansch 24 des Schiebers
22 dagegen größer ist als der Druck auf den Flansch 25 des Schiebers 23. In dieser
Stellung der Steuerteile (Fig. 2) ist die Frischluftzufuhr zum Zylinder abgesperrt,
so daß ein unnützes Entweichen von Frischluft durch den Auspuff 20 vermieden ist.
Der Schlagkolben 2 fliegt unterdessen durch seine lebendige Kraft «-eiter nach hinten.
Sobald er den Kanal 17 erreicht und damit den Hilfsauspuff abgeschlossen hat, findet
hinter dem Kolben 2 eine Kompression der noch im hinteren Zylinderraten befindlichen
Luft statt. Der Kompressionsdruck pflanzt sich durch die Öffnung 29 und das Innere
des Schiebers auf die Platte 21 fort, wodurch diese unter Mitnahme des Schiebers
22 weiter nach rechts bewegt wird, bis der Schieber seine rechte Endlage erreicht
hat. Gleichzeitig mit der Platte 21 bewegt sich auch der Schieber 23 teils unter
dem Einfluß des Frischluftdrucks auf den Flansch 25, teils durch den auf seine äußere
Stirnfläche wirkenden Kompressionsdruck nach rechts. Da dessen Bewegung aber infolge
der Begrenzung durch den Flansch 25 früher beendet ist als die Bewegung von Platte
2i und Schieber 22, so entsteht zwischen Schieber 23 und Platte :2i ein Spalt, wodurch
der Frischlufteinlaß zum hinteren Zylinderende geöffnet wird (Fig.3). Die Frischluft
strömt nun aus den Kanälen i i, 14 links von der Platte 21 durch Schieber 23, Öffnung
29 und Kanal 16 hinter den Kolben 2 und treibt diesen nach vorn. Ein Entweichen
von Frischluft durch den Hilfsauslaßkanal 17 ist nicht möglich, da dessen Verbindung
mit den Auslaßkanälen 33 durch den in seiner rechten Endstellung befindlichen Schieber
23 abgeschlossen ist. Die vor dem Kolben 2 befindliche Luft entweicht zunächst wieder
durch den Auspuff 2o und nach dessen Abschluß durch den Hilfsauspuff i9, der dadurch,
daß der Schieber 22 sich in seiner rechten Endlage befindet, über die Ringnut 3o
mit den ins Freie führenden Kanälen 32 verbunden ist. Sobald der Kolben 2 bei seiner
Bewegung den Auspuff 2o auf seiner Rückseite freigelegt hat, tritt im hinteren Zylinderraum
und damit auch auf der linken Seite des Ventils Entlastung ein. Nunmehr werden die
Platte 21 und der Schieber 22 durch die auf die rechte Seite der Platte 21 und auf
den Flansch 24 drückende Frischluft nach links bewegt, wobei die Platte 21 sich
auf ihren Sitz am Schieber 23 legt und diesen Schieber dann so lange mitnimmt, bis
die Steuerteile durch Anschlag der Schulter 24 des Schiebers 22 an die linke Stirnwand
der Nut 26 zum Stillstand kommen. Es ist dann wieder die Stellung nach Fig.2 erreicht,
in der die Frischluftzufuhr zum Zylinder i abgeschlossen ist. Da der Schieber 22
sich nun in seiner linken Endstellung befindet, ist der Hilfsauspuff 19, 32 für
den vorderen Zylinderraum abgeschlossen. Der durch seine lebendige Kraft bis zum
Auftreffen auf den Meißelschaft weiterfliegende Kolben 2 komprimiert also die noch
vor dem Kolben befindliche Luft. Der Kompressionsdruck setzt sich durch Kanal 18,
Öffnung 28 und Schieber 22 auf die rechte Seite der Platte 21 fort und drückt die
Platte 21 samt den Schieber 23 in die linke Endstellung. Da der bereits in seiner
linken Endstellung befindliche Schieber 22 nicht zu folgen vermag, so entsteht zwischen
Plätte 2i und Schieber 22 ein Spalt, so daß nun wieder der Frischlufteinlaß zum
vorderen Zylinderende geöffnet (Fig. i). Jetzt wiederholt sich das beschriebene
Spiel.
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Die Dreiteiligkeit des Steuermittels, dessen Teile sich im drucklosen
Zustand beliebig einstellen können, erfordert eine besondere Regelung der Luftzufuhr
beim Anlassen des Werkzeuges. damit das Werkzeug auch dann ordnungsmäßig in Gang
kommt, wenn die Stellung der Steuermittel nicht der jeweiligen
Stellung
des Kolbens, der sich je nach der Haltung des Werkzeuges am vorderen oder hinteren
Zvlinderende befinden kann, entspricht. Zu dem Zwecke ist der Anlaßschieber 7 für
die Verbindung der Zuführungskanäle io, i i mit dem Preßluftanschlußstutzen 34 mit
zwei getrennten Öffnungen 35, 36 versehen, deren Mittenabstand etwas größer ist
als der Mittenabstand der beiden Kanäle io, i i beträgt und von denen die links
liegende Öffnung 36 als Langloch ausgebildet ist. In der in Fig. i gezeichneten
Ruhestellung schließt der Schieber 7 beide Kanäle io, i i ab. Wird er durch Druck
auf den Hebel 9 im Öffnungssinne, d. h. nach links verschoben, dann wird durch das
Langloch 36 zunächst der Kanal io geöffnet, so daß Frischluft durch diesen Kanal
zum Steuergehäuse 4. strömt. Die Platte 2i und die beiden Schieber 22, 23 werden
dann durch den Luftdruck auf die rechte Seite der Platte 21 und den Flansch 24 des
Schiebers 22 in die Stellung nach Fig. i bewegt und so der Frischlufteinlaß zum
vorderen Zylinderraum geöffnet. Befindet sich der Kolben 2 am vorderen Zylinderende,
dann' wird er durch die Frischluft nach rückwärts geworfen, wobei er den Auspuff
2o freilegt. Nahm der Kolben 2 dagegen seine hintere Endstellung ein, dann hat die
Öffnung des Frischlufteinlasses zum vorderen Zylinderende lediglich ein Abströmen
von Luft durch den Auspuff 20 zur Folge. Durch die fortgesetzte Bewegung des Anlaßschiebers
7 nach links wird der Kanal io wieder abgeschlossen und dann ebenfalls durch das
Langloch 36 der Luftzuführungskanal i i geöffnet. Die auf die linke Seite der Platte
21 und in die Nut 27 strömende Preßluft bewegt sich dann dadurch, daß die rechte
Seite der Steuerung entlastet ist, die Steuermittel in die Stellung nach Fig. 3,
so daß nun der Frischlufteinlaß zum hinteren Zylinderraum geöffnet ist. Die Luft
strömt dann hinter den Kolben 2, der sich entweder schon beim Anlassen in seiner
hinteren Endstellung befand oder inzwischen in diese Stellung gelangt ist, und treibt
ihn nach vorn. Der immer noch nach links bewegte Anlaßschieber hat dann schließlich
seine linke Endlage erreicht, in welcher seine beiden Öffnungen 35, 36 den Mündungen
der Kanäle io, i i gegenüberstehen, also durch beide Kanäle io und i i Frischluft
zur Steuerung geleitet wird. Es ist dann der volle Betriebszustand erreicht, so
daß bei dem in der eben beschriebenen Weise eingeleiteten Vorwärtshub des Kolbens
2 das gewöhnliche Arbeiten der Steuerung einsetzt, also zunächst nach Öffnen des
Zylinderauspuffs 2o die Frischluft zum Zylinder abgesperrt und dann am Ende des
Kolbenhubes der Fr ischlufteinlaß zum vorderen Zylinderende geöffnet wird. Wie ersichtlich,
ist durch diese Art des Anlassens die Gewähr dafür gegeben, daß das Werkzeug ordnungsmäßig
in Gang kommt, gleichgültig, welche Stellung die Steuerungsteile 2r, 22, 23 und
der Schlagkolben 2 in dem dem Anlassen voraufgegangenen Ruhezustand eingenommen
hatten.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Beispiel,
vielmehr sind Abänderungen möglich. So könnte das Frischluftumsteuerventil 21 statt
aus einer Platte auch aus einer Kugel oder einem Schieber mit beiderseits gleich
großen Stirnflächen bestehen. Ferner könnte die Entfernung des Auspuffs 2o vom vorderen
Zylinderende größer sein als im Beispiel, wobei der Schlagkolben 2 entsprechend
verlängert werden kann. Die Druckflächen für die Bewegung der Schieber 22, 23 könnten
statt durch Flansche auch durch Schulterflächen der dann stufenförmig abgesetzten
Schieber gebildet sein. Schließlich könnte der Anlaßschieber 7 statt von Hand auch
durch Frischluft verstellt werden.