DE976583C - Differential-Hammerkolben fuer Druckluft-Bohrhammer od. dgl. - Google Patents
Differential-Hammerkolben fuer Druckluft-Bohrhammer od. dgl.Info
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Differential-Hammerkolben fürDruckluft-Bohrhämmer od. dgl.,
die mit einem hohlen zylindrischen, die Schläge erzeugenden Kolbenkopf größeren Durchmessers und
einer unmittelbar auf ein Werkzeug oder Zwischenstück mechanische Schläge ausübende zylindrische
Kolbenstange geringeren Durchmessers versehen sind. Bisher bekannte Differential-Hammerkolben
dieser Art weisen infolge ihrer Abmessungen und Ausbildungen eine geringe Leistungsfähigkeit auf
und können nicht mit hohen Schlagzahlen betrieben werden.
Es ist ein Differential-Hammerkolben bekannt (britische Patentschrift 15 072 aus dem Jahre
1895), bei dem das Verhältnis der Durchmesser von Kolbenkopf und Kolbenstange nur 1,3 beträgt. Da
er außerdem sein eigenes Druckluftverteilungsventil bildet, ist seine zylindrische Mantelfläche
mit radialen Durchbrechungen versehen. Hierdurch und wegen der geringen Durchmesserdifferenz
zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange und wegen seiner verhältnismäßig langsamen Wirkungsweise
ist er zur Erzielung einer hohen Leistung nicht geeignet. Die geringe Durchmesserdifferenz
zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange läßt nur eine geringe Rückhubenergie zu, und da das Rückhubluftkissen
sehr klein wird, besteht die Gefahr, daß der Kolben beim Vorwärtshub auf den Zylinderboden aufschlagen oder aufprellen kann.
Erfolgt weiter das Umsetzen der Bohrstange vom Kolben her, so wird bei dieser bekannten Kolbenausführung
die zur Verfügung stehende Umsetzenergie zu gering, um ein befriedigendes Umsetzen
zu erreichen.
309 752/6
Es sind auch Differential-Hammerkolben für Druckluft-Bohrhämmer mit einem hohlen zylindrischen
Kolbenkopf größeren Durchmessers und einer zylindrischen Kolbenstange geringerenDurchmessers,
die unmittelbar auf ein Werkzeug mechanische Schläge ausübt, bekannt, bei denen die
zylinderförmige Kolbenmantelfiäche des Kolbenkopfes ringsum geschlossen ausgebildet und der
Außendurchmesser der oberen Kolbenstirnfläche ίο gleich dem größten Durchmesser einer kegelstumpfförmigen
Kolbenaußenfiäche eines Verbindungsteiles zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange ist.
Bei diesen Hammerkolben sind <C 39%· des von der kegelstumpfförmigen Kolbenaußenfläche, von der
zylindrischen Kolbenmantelfläche und von der durch die obere Kolbenstirnfläche gelegten Ebene
begrenzten Kolbenkopfvolumens ausgespart und und steht die Aussparung an beiden Kolbenendflächen
mit der Umgebung in Verbindung. Das Verhältnis zwischen Kolbenkopfdurchmesser und
Kolbenstangendurchmesser beträgt hierbei etwa 1,75. Aber auch dieses Verhältnis ist noch nicht
ausreichend genug, um ein wirksames Rückhubluftkissen zu bilden, so daß auch diese Kolben, noch
leicht auf den Zylinderboden aufschlagen oder aufprellen können. Dieser bekannte Kolben arbeitet
ferner mit einer Schlagzahl von nur 1900 pro Minute, und der Bohrerfortschritt ist entsprechend
klein, während Kolben gemäß der Erfindung mit 3000 bis 5000 Schlägen pro Minute und entsprechend
größerem Bohrerfortschritt arbeiten.
Bei einem weiteren bekannten Differential-Hammerkolben beträgt das Durchmesserverhältnis
von Kolbenkopf zu Kolbenhals 1,72 und das Volumen der im Kolbenkopf vorgesehenen Aussparung
rund 36%.
Ferner sind Differential-Hammerkolben bekannt (deutsche Patentschrift 684925), bei denen der
Kolben aus einem zylinderförmigen Kopf mit einer Aussparung von etwa 55% und daran senkrecht
ohne kegelstumpfförmige Übergangsfläche anschließender, langer Kolbenstange mit geringem
Durchmesser bei einem Kolbenkopf-Kolbenhals-Durchmesserverhältnis von rund 3 besteht. In
diesem Fall schlägt jedoch der Kolben nicht unmittelbar auf ein Werkzeug oder ein mechanisch
wirkendes Zwischenstück auf, sondern ist als Tauchkolben ausgebildet, der hydraulisch seine
Wucht auf das Werkzeug überträgt. Durch diese So hydraulische Übertragung können nur verhältnismäßig
geringe Schlagzahlen, also eine geringe Leistung erreicht werden, weil das Hydrauliköl nur
mit geringer Geschwindigkeit durch die erforderlichen Kanäle hindurchgetrieben werden kann.
Die geringe Leistungsfähigkeit bekannter Differential-Hammerkolben liegt also im wesentlichen
darin, daß ihre Abmessungen und Ausbildung nicht derart gewählt sind, daß die zur Verfügung stehenden
Materialien optimal ausgenutzt werden und die Leistung der Maschine größtmöglich wird, und es
ist Zweck der Erfindung, Differential-Hammerkolben so auszubilden, daß durch günstige Merkmale
die Leistungsfähigkeit gesteigert wird. Hierzu wird erfindungsgemäß die Kombination folgender
Merkmale vorgeschlagen, wobei nur die Gesamtkombination unter Patentschutz gestellt
werden soll:
a) Die zylinderförmige Kolbenmantelfläche des Kolbenkopfes ist ringsherum geschlossen ausgebildet,
und der Außendurchmesser der oberen Kolbenstirnfläche istgleich dem groß ten Durchmesser
einer kegelstumpfförmigen Kolbenaußenfläche eines Verbindungsteiles zwischen
Kolbenkopf und Kolbenstange;
b) 40 bis 50% des von der kegelstumpfförmigen Kolbenaußenfläche, von der zylinderförmigen
Kolbenmantelfläche und von der durch die obere Kolbenfläche gelegten Ebene begrenzten
Kolbenkopfvolumens ist ausgespart, und die Aussparung steht nur an einer Endfläche des
Kolbens oder an beiden Kolbenendflächen mit der Umgebung in Verbindung;
c) der Durchmesser des Kolbenkopfes ist mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser der
Kolbenstange.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Differential-Hammerkolbens
dargestellt.
Vorausgesetzt sei, daß die Benennung »Kolbenkopf« überall verwendet wird, wo ein Kolbenteil
großen Durchmessers zu bezeichnen ist, der dem Druck des Druckmediums, zumeist Druckluft,
unterworfen ist und die Schläge erzeugt und der in den dargestellten Ausführungsbeispielen umgrenzt
wird durch die zylindrische Kolbenmantelfläche 7 und in axialer Richtung an einem Ende
durch eine Kolbenstirnfläche 4 und am anderen Ende durch eine konische Ringfläche 5. Die Bezeichnung
»Kolbenstange« hingegen bezeichnet jenen Teil des Kolbens mit kleinerem Durchmesser,
der die Schläge überträgt. Es ist selbstverständlich, daß der Kolben mit Fortsätzen und Verlängerungen
versehen werden kann, die anderen Zwecken dienen, ohne daß deswegen der Rahmen der Erfindung verlassen
wird. Die Ausbildung des Kolbenkopfes mit einet oberen Stirnfläche vom gleichen Außendurchmesser
wie der größte Durchmesser der unteren kegelstumpfförmigen Kolbenaußenfläche dient in
bekannter Weise dazu, eine möglichst große Abdichtungsfläche und auch Druckfläche für das Kolben-Treibmittel
zwischen dem Kolbenkopf und der entsprechenden Zylinderfläche des Hammers zu bilden. Natürlich kann der Kolbenkopf trotzdem
innerhalb des Rahmens der Erfindung an einem oder beiden Enden abgefast sein, wie am oberen
Ende des Kolbenkopfes in Fig. 1, 3, 4 und 5 gezeigt ist.
Der in Fig.i dargestellte Differential-Hammer- iao
kolben hat einen Hammerkopf, der einen zylindrischen Kopfteil ι und einen im wesentlichen
kegelstumpfförmigen Kopfteil 2 umfaßt, der den Kopfteil ι mit einer zylindrischen, glatten Kolbenstange
3 verbindet, die einen kreisrunden Querschnitt mit geringerem Durchmesser aufweist, und
welche die Schläge in bekannter Weise unmittelbar oder durch Vermittlung eines Zwischenstückes auf
einen Bohrer oder ein anderes Werkzeug ausübt. Der Spitzenwinkel α des kegelstumpfförmigen
Kopfteiles 2 beträgt im dargestellten. Ausführungsbeispiel 900. Die in die obere Kolbenstirnfläche 4
gelegte waagerechte Ebene stellt die Druckebene dar, auf welche das Druckmittel, z. B. Druckluft,
einwirkt, um den Kolben den Arbeitsschub ausführen zu lassen, während die konische Ringfläche 5
des kegelstumpfförmigen Kolbenteiles 2 diejenige Fläche ist, auf welche das Druckmittel einwirkt,
wenn es den Kolben im Rücklaufhub bewegt. Der Kolbenkopf ist bei 6 von der Stirnfläche 4 aus zylindrisch
ausgehöhlt, wobei der Durchmesser der Aushöhlung mehr als zwei Drittel des Außendurchmessers
der zylindrischen Mantelfläche 7 des Kopfteiles ι beträgt. An die zylindrische Aushöhlung 6
schließt sich eine im wesentlichen kegelige Aushöhlung 8 an. Die Aushöhlungen 6 und 8 des
Kolbenkopfes dieser erstenAusführungsform bilden eine Gesamtaussparung 9 und nehmen ungefähr
50% des durch die Stirnfläche 4 und die den
Kolbenkopf umhüllende zylindrische Mantelfläche 7 abgegrenzten Volumens ein.
Fig. 2 zeigt einen Hammerkolben, dessen Kolbeiikopf aus einem oberen Kolbenkopfteil 10 und einem
anschließenden unteren Kolbenkopfteil 11 besteht, der in eine zylindrische Kolbenstange 12 übergeht.
Die Kopfteile 10 und 11 umschließen einehohlraumartige
Aussparung 13, die mit Luft gefüllt ist. Diese Aussparung 13 nimmt etwas mehr als 40%
des zwischen der oberen Kolbenstirnfläche 4, der konischen Ringfläche 5 und der zylindrischen
Kolbenmantelfläche 7 gelegenen Kolbenkopfvolumens ein. Die Kolbenkopfteile 10 und 11 sind
zweckmäßig duixh Schweißen miteinander verbunden. In der Kolbenstange 12 erstreckt sich
zentral eine Bohrung 14, durch die die Aussparung 13 von außen zugängig ist, damit sie nach dem
Verschweißen der Kopfteile 10 und 11 gegebenenfalls
bearbeitet werden kann.
Differential-Hammerkolben der mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführung sind für
Bohrhammer bestimmt und besitzen-vorzugsweise einen Außendurchmesser des Kolbenkopfes von
70 mm oder mehr, während die Gesamtlänge des Kolbens höchstens das 21/2fache dieses Außendurchmessers
beträgt. Das Gewicht des Kolbens soll höchstens 2 kg betragen. Vorzugsweise beträgt der
Außendurchmesser des Kolbenkopfes mehr als das ι Vif ache des Kolbenhubes des mit ihm ausgerüsteten
Bohrhammers.
Die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele bestehen aus einem Kolbenkopf
mit einem der Ausführung gemäß Fig. 1 entsprechenden zylindrischen Kopfteil 1 und einem
kegelstumpfförmigen Kopfteil 2, der in eine genutete Kolbenstange 15 übergeht, welche im Beispiel
der Fig. 3 mit schraubenförmig verlaufenden Nuten 16 versehen ist, die weiter unten in zur
Kolbenachse parallel verlaufende Nuten 17 übergehen und in bekannter Weise mit einer Bohrerumsetzvorrichtung
bzw. mit einer Bohrerhülse zusammenarbeiten. In den Beispielen der Fig. 4 und 5,
von denen Fig. 5 eine um 900 gedrehte Ansicht der Ausführung nach Fig. 4 ist, besitzt die Kolbenstange
15 mehrere schraubenförmig verlaufende Nuten 18 und mehrere zur Kolbenachse parallel
verlaufende Nuten 19, die wieder mit einer Bohrer-Umsetzvorrichtung
bzw. mit einer Bohrerhülse zusammenarbeiten. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 bis 5 ist der Kolbenkopf wieder entsprechend
Fig. ι mit einer aus einem zylindrischen Teil 6 und einem im wesentlichen konischen Teil 8
gebildeten Aussparung 9 versehen, die an der oberen Stirnfläche 4 des Kolbenkopfes mit der Umgebung
in Verbindung steht. Das Gesamtvolumen der Aussparung 9 beträgt wieder ungefähr 50%
des durch die zylindrische Mantelfläche 7, die obere Stirnfläche 4 und die konische Ringfläche 5 abgegrenzten
Kolbenkopfvolumens. Die Kolben nach den Fig. 3 bis S besitzen des weiteren eine zentrale
Bohrung 20 für das nicht dargestellte Wasserspülröhrchen, wie dies bei bekannten Bohrhämmern
üblich ist.
Die beschriebenen und dargestellten Differential-Hammerkolben
sind nur Ausführungsbeispiele. Einzelheiten können abgeändert werden, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten. Obwohl
die beschriebenen Differential-Hammerkolben für mit Druckluft betriebene Maschinen bestimmt sind,
können sie auch in mit Dampf oder mit einem anderen Druckmittel betriebenen Maschinen verwendet
werden.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:Differential-Hammerkolbeii für Druckluft-Bohrhämmer od. dgl. mit einem hohlen zylindrischen Kolbenkopf größeren Durchmessers und einer zylindrischenKolbenstangegeringeren Durchmessers, die unmittelbar auf ein Werkzeug oder ein Zwischenstück mechanische Schläge ausübt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:a) die zylinderförmige Kolbenmantelfläche (7) des Kolbenkopfes (1) ist ringsherum geschlossen ausgebildet, und der Außendurchmesser der oberen Kolbenstirnfläche(4) ist gleich dem größten Durchmesser einer kegelstumpfförmigen Kolbenaußenfläche (5) eines Verbindungsteiles (2, 11) zwischen Kolbenkopf (1) und Kolbenstange (3> 12, 15);b) 40 bis 50% des von der kegelstumpfförmigen Kolbenaußenfläche (5), von der zylindrischen Kolbenmantelfläche (7) und von der durch die obere Kolbenstirnfläche (4) gelegten Ebene begrenzten Kolbenkopfvolumens ist ausgespart, und die Aussparung (9, 13) steht nur an einer Endfläche des Kolbens (Fig. 1 und 2) oder an beiden Kolbenendflächen (Fig. 3 bis 5) mit der Umgebung in Verbindung;c)der Durchmesser des Kolbenkopfes (i) ist mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser der Kolbenstange (3, 12, 15).In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 65 426, 368 144,443428, 465454> 475805, 475806', 485018,506624, 925, 722 160;österreichische Patentschrift Nr. in 666; schweizerische Patentschrift Nr. 48 269; britische Patentschriften Nr. 15 072/1895, 123 147, 214 014, 395 524, 430913;USA.-Patentschriften Nr. 1 709 024, 1 825 632, 2255423;Maercks, »Bergbaumechanik«, 2. Auflage,1940, S. 238 bis 240;Werbeschriften der Gebr. Böhler u. Co. A.G. »Böhler Preßluft Straßenaufreißer BA 36«, »Böhler Preßluft-Schnell-Bohrhämmer Typenreihe H 62«, »Preßluft-Kesselsteinabklopfer BK 30«.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 309 352/6 11.63
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DE1238416B (de) * | 1959-10-14 | 1967-04-13 | Bosch Gmbh Robert | Umsetzvorrichtung fuer motorisch angetriebenen Bohrhammer mit Luftfederung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR984182A (fr) | 1951-07-03 |
US2694383A (en) | 1954-11-16 |
CH282162A (de) | 1952-04-15 |
AT175216B (de) | 1953-06-25 |
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