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Preßlufthammer mit Rückschlagdämpfung Die leim Gebrauch von Preßlufthämmern
auftretenden IZÜckst@il.le führen oft zu empfindlichen Gesundheitsschädigungen der
Bedienungsleute, inshesondere zu den bekannten Muskel- und Gelenkerkrankungen. Viele
Gier bisher gemachten Vorschläge zur Unschädlichinachung des Rückstoßes haben keinen
Erfolg gebracht. Die Zwischenschaltung eines Dämpfungsinittels zwischen Handgritt
und Hammergehäuse in Gestalt von Federn oder eines Gummipolsters hat nicht befriedigen
können.
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Die Erfindung geht aus von einer genauen Betrachtung über das Zustandekommen
des Rückdruckes oder Rückschlages. Ein solcher Rückdruck -,wird nicht während des
Hin- und Rücklaufs des Arbeitskolbens des Hammers in gleicher Stärke ausgeübt, vielmehr
tritt der Rückschlag nur an wenigen Stellen innerhalb kurzer Zeiten bei der ßewegiutg
des Kolbens auf. Bei den heute vielfach zur Ver-@@-endung gelangenden Steuerungen
wird beim Rückhub des Kolbens im hinteren Zvlinderrauin zunächst eine bestimmte
Luftmenge komprimiert, die ein federndes Abbremsen des Kolbens bewirken soll ; hierdurch
ergibt sich ein bestimmter Rückschlag, der von der Höhe des jeweiligen Druckes und
dein Querschnitt des Kolbens im hinteren Zvlinderraum abhängt. Bei manchen Hämmern
steigt dieser Druck über den jeweiligen Betriebsdruck an; man hat dabei, um besonders
hohe Rückstöße zu vermeiden, Ventile angeordnet, die bei Überschreiten eines bestimmten
Druckwertes im hinteren Zylinderraum ansprachen. jedoch ist die Arbeitsweise solcher
Ventile von zu vielen Umständen und Störungen, z. 13. Verklemmen und Verschinutztin'ren
der Ventile. abhängig, um ein sicheres
Mittel zur Herabsetzung des
Rückstoßes darzustellen. Bei gut durchgebildeten Steuerungen soll allerdings, wenn
im Augenblick der Umsteuerung die Frischluft in den hinteren Zylinderraum eingelassen
wird, dort kein nennenswerter höherer Druck herrschen, als er der Frischluft entspricht.
Immerhin tritt auch beim Einlassen der Frischluft ein weiterer Rückstoß ein. Wie
sich aus Diagrammen dieser Arbeitsphase ergibt, nimmt die starke Ri.ickdruckspitze
beim Einlassen der Frischluft schnell ab.
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Es ist klar, daß die Werte des Rückdrucks mit zunehmendem Zylinderquerschnitt
größer werden. Die Erfindung benutzt nun das Hilfsmittel, den wirksamen Zylinderquerschnitt
während desjenigen Teiles der Bahn des Arbeitskolbens, der kurz vor und kurz nach
der Umkehr liegt, künstlich zu verkleinern, indem auf diesem Teil der Bahn, nämlich
an seinem rückwärtigen Ende, der Arbeitskolben eine stufenweise Verminderung seines
Durchmessers erfährt, dem eine entsprechende Verminderung des Zylinderdurchmessers
entspricht; statt dessen kann auch eine in den Zylinder gesetzte Büchse kleineren
Durchmessers zur Führung des rückwärtigen Ansatzes des Arbeitskolbens dienen. DerArbeitskolben
wirkt also als Differentialkolben, teilweise in einem Zylinder größeren, teilweise.
in einem Zylinder kleineren Querschnitts, und die Steuerung ist so eingerichtet,
daß, nachdem der Arbeitskolbenansatz in den kleineren Zylinder eingetreten ist und
dadurch die beiden Zylinderräume gegeneinander abgeschlossen sind, der den Kolbenansatz
umgebende Ringraum entlüftet wird; dieser Ringraum wird erst wieder mit Preßluft
beaufschlagt, nachdem der Kolben wieder im Vorlauf begriffen ist. Auf diese Weise
wird erreicht, daß nur der kleinere Querschnitt des rückwärtigen Ansatzes des Arbeitskolbens
in das für die Höhe des Rückstoßes maßgebende Produkt von Druck und Querschnitt
eingeht. Dadurch wird der Rückstoß erheblich herabgesetzt. Die Leistung des Hammers
wird dadurch nicht wesentlich beeinflußt, weil die Zeit, innerhalb der der größere
Kolbenquerschnitt unwirksam ist, nur einen kleinen Bruchteil der Arbeitsperiode
des Hammers ausmacht.
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Diese künstliche Verkleinerung des wirksamen Kolbenquerschnitts während
eines kurzen Zeitraumes der Arbeitsperiode kann nun grundsätzlich Anlaß sein, bei
der konstruktiven Durchbildung des Hammers den Zylinderquerschnitt verhältnismäßig
groß zu wählen. Mit der Vergrößerung des Zylinderquerschnitts wird einerseits der
Vorteil einer leichteren mechanischen Bearbeitung erzielt, andererseits ergibt sich
gerade bei Abbauhämmern noch eine weitere beachtenswerte Eigenschaft.
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Es ist bei Abbauhämmern üblich, den Arbeitskolben am vorderen Ende
mit einem zylindrischen Ansatz zu versehen, der auf das Spitzeisen bzw. den Spitzeisenhalter
aufschlägt und schließend in eine Bohrung des Zylinderbodens gleichen Durchmessers
eintaucht. In dem vor der Verengung des Zylinders beim Eindringen des Ansatzes gebildeten
Ringraum tritt kurz vor dem Aufschlagen des Kolbens auf das Spitzeisen eine erhebliche
Luftverdichtung ein. Je größer der Durchmesser des Zylinders im Verhältnis zu dem
des vorderen zylindrischen Ansatzes ist, um so größer ist das Volumen dieses Ringraumes,
und eine um so stärkere Pufferwirkung kann durch die darin beim Vorlaufen des Kolbens
verdichtete Luft hervorgerufen werden. Insbesondere kann die Pufferwirkung des Arbeitskolbens
so groß sein, daß bei Leerlauf des Arbeitskolbens dessen Breitfläche nicht gegen
den Zylindtrboden schlägt. Ein solches Leerlaufen des Ärbeitskolbens tritt bekanntlich
immer dann ein, wenn das Spitzeisen beim Eindringen in den zu zerkleinernden Stoff
keinen Widerstand findet und beim vorigen Schlag in seine vordere Lage geschleudert
wurde. Schläge des Arbeitskolbens auf den Zylinderboden sind äußerst schädlich;
sie führen zu Deformationen, die die Gebrauchsdauer des Hammers mindern, und zu
Erschütterungen, die für den Bedienungsmann besonders unangenehm sind. Ist das Luftpolster
des vorderen Ringraumes hingegen genügend groß, so läßt sich die Kraft, die bei
der Verdichtung der Luft in dem Ringraum entsteht und auf den Zylinderboden wirkt,
durch keilförmige Ausbildung desMeißelkappe vorteilhaft verwenden, indem diese z.
B. beim Eindringen in den Kohlenstoß das Lösen der Kohle wesentlich erleichtert.
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Der Grundgedanke der Erfindung, am rückwärtigen Ende den Durchmesser
des Arbeitskolbens stufenweise zu vermindern und den größeren Zylinderquerschnitt
kurz vor und kurz nach Beginn des Rücklaufes durch besondere Wahl der Steuerung
auszuschalten, erlaubt also ganz allgemein die Wahl eines größeren Arbeitskolbendurchmessers,
und damit sind insbesondere für Abbauhämmer neben der Herabsetzung des Rückstoßes
eine Reihe wesentlicher Vorteile verbunden.
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Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des neuen
Hammers im Schnitt dargestellt. In der gezeichneten Lage befindet sich der Kolben
a kurz vor der Umkehr vom Rückhub zum Schlaghub. Der Zapfen b, die rückwärtige zylindrische
Verlängerung des Arbeitskolbens, befindet sich in schließender Führung mit der vorderen
Bohrung c des Steuergehäuses. Kurz nach dem Ein-'tritt des Zapfens b in die Bohrung
c ist der Ringraum r über den Kanal f und den sich in der hinteren Endlage
befindlichen Steuerkörper e mit dem Auspuff in Verbindung gebracht worden. Die zum
Umsteuern des Steuerkörpers e erforderliche Verdichtung ist daher nur in dem hinteren
Raum s eingetreten, dessen Querschnitt dem des Zapfens b entspricht. :`ach der Umsteuerung
tritt die Frischluft durch die Kanäle g zunächst nur in den Raum sein, so daß auch
für den hierdurch gegebenen Rückstoß nur der Querschnitt des Zapfens b maßgebend
ist. Erst nachdem der Kolben sich wieder im Vorlauf befindet und der zylindrische
Teil a die Öffnungen des Kanals i freigibt, wird auch der Ringraum
r
und damit der ganze Kolbenquerschnitt beaufschlagt. Inzwischen ist derEntlüftungskanal
f durch den Steuerkörper verschlossen worden.
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Am vorderen Ende des Arbeitskolbens a befindet
sich
der Schlagzapfen k, der atn Ende des Schlaghubes auf das Spitzeisen p trifft und
dasselbe einen gewissen Betrag nach vorn schleudert. Da der Zapfen k dicht schließend
in die Bohrung m eindringt, so wird, nachdem der vordere Teil des Zylinderraumes
nicht mehr mit dem Auspuff in Verbindung steht, in (lern zwischen den Bohrungen
in und n gebildeten Ringraum eine erhebliche Luftverdichtung erzeugt. Diese ergibt
eine in der Richtung des Spitzeisens gerichtete Kraft auf den Zylinderboden, die
sich auf die It-Ieißelkappe überträgt, so daß diese fest an den Kohlestoß gedrückt
wird. Infolge des großen Unterschiedes im Durchmesser des Arbeitskolbens
a und Schlagzapfens k ist das Volumen des hier gebildeten Ringraumes so groß,
daß auch bei gelockertem Spitzeisen p die vordere Fläche des Arbeitskolbens a nicht
auf die Zylinderwandung aufschlägt, sondern von dem Luftpuffer federnd abgefangen
wird.