WO2000016949A1 - Rohrschlagwerk mit rückholluftfeder - Google Patents

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WO2000016949A1
WO2000016949A1 PCT/EP1999/005938 EP9905938W WO0016949A1 WO 2000016949 A1 WO2000016949 A1 WO 2000016949A1 EP 9905938 W EP9905938 W EP 9905938W WO 0016949 A1 WO0016949 A1 WO 0016949A1
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WO
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piston
percussion
tube
chamber
drive
Prior art date
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PCT/EP1999/005938
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Berger
Wolfgang Schmid
Original Assignee
Wacker-Werke Gmbh & Co. Kg
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Filing date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
    • B25D11/125—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism with a fluid cushion between the crank drive and the striking body

Definitions

  • the invention relates to an air spring hammer mechanism, in particular a so-called pipe hammer mechanism, in which a drive piston and a hammer piston are guided with the same diameter in a hammer mechanism tube.
  • Such striking mechanisms are usually used with larger rotary or impact hammers.
  • a drive piston is driven oscillatingly in a percussion tube by means of a course drive.
  • An air spring is formed between the drive piston and a percussion piston also guided in the percussion mechanism tube, which transmits the drive movement of the drive piston to the percussion piston and drives it in a direction of impact, where it finally hits a tool, e.g. a chisel, strikes and transmits its impact energy.
  • the impact piston then rebounds and, supported by the drive piston, a new impact movement begins.
  • the so-called tube impact mechanism has proven itself in practice, in which the drive piston and the impact piston have the same diameter and are guided together in an impact tube with a constant diameter.
  • the advantages of this type of hammer are a relatively good transition between hammer operation and idle operation, a low tendency to vibrate when idling due to a light drive piston and good idling properties.
  • Disadvantages of the striking mechanism lie in the fact that in certain operating states the return movement of the striking piston after the striking has taken place is not sufficient to subsequently perform a powerful striking again.
  • the striking mechanism has poor cold start properties and requires up to a few minutes to fully function when starting from low temperatures.
  • the invention has for its object to provide an air spring hammer mechanism in which the recoil independence and the cold start properties are further improved, while the structure should be particularly simple for economical production and maintenance.
  • an air spring hammer mechanism with a hammer mechanism tube; a drive piston guided axially back and forth in the hammer mechanism tube; an axially movable percussion piston, which is arranged in front of the drive piston and viewed coaxially with the drive piston in the percussion mechanism tube, viewed in a striking direction; a first chamber arranged in front of a drive surface of the drive piston and behind a rear surface of the percussion piston and surrounded by the percussion mechanism tube; a second chamber formed behind the drive surface of the drive piston; and with a third chamber formed in front of the rear surface of the percussion piston; wherein the second chamber and the third chamber can be brought into communicating connection via a connecting channel.
  • the design of the air spring hammer mechanism enables the drive piston to pass on its energy to the percussion piston and thus indirectly to the tool during forward movement via an air spring which is formed in the first chamber.
  • an air pressure builds up in the second chamber located behind the drive piston, which is conducted via the connecting channel to the third chamber located in front of the percussion piston.
  • the return movement of the percussion piston is supported independently of its recoil after the blow and the suction effect of the drive piston transmitted via the first chamber. This results in a reliable return movement of the percussion piston even under difficult operating conditions, so that a further powerful stroke can be carried out when the drive piston moves forward again.
  • the communicating connection between the second chamber and the third chamber enables a pressure change in the second chamber caused by the movement of the drive piston to have an effect on a pressure change in the third chamber via the connecting channel.
  • the second chamber is enclosed by a rear surface of the drive piston, a rear tube plate attached to the percussion tube and the percussion tube, while the third chamber is enclosed by an impact surface of the percussion piston, a front tube plate attached to the percussion tube and the percussion tube.
  • the drive piston is advantageously designed such that it has a piston plate forming the drive surface and the rear surface, a holder for attachment to a drive, e.g. on a connecting rod of a crank mechanism, and has a central link connecting the piston plate to the holder.
  • This design enables the rear tube plate to be arranged between the piston plate and the holder, as a result of which the second chamber is formed in a simple manner.
  • an idle channel connecting the first chamber with the connecting channel is provided, which is covered by the percussion piston in a striking operation and is exposed in an idling operation.
  • this enables the percussion piston to slide forward in the percussion tube due to the tool moving in the direction of the rock, thereby covering a junction of the connecting channel in the third chamber with a kind of short circuit between the second chamber and the first chamber arises so that the still existing pumping movement of the drive piston acts on the second chamber, but does not reach the percussion piston.
  • a part of the connecting channel which extends in the axial direction is guided closely along one of the drive pistons and the percussion pistons. led inside the percussion tube. Due to the movement of the drive piston, the moving air heats up quickly and is pressed through the connecting channel. The air heat can then be given off in the connecting duct to the percussion tube, which leads to rapid heating of the percussion tube, the grease in the percussion tube and the sealing points between the percussion tube and the piston, so that the operating temperature is reached after a short time.
  • the axial part of the connecting channel is guided in a second tube surrounding the percussion tube, whereby the required proximity of the connecting channel to the inside of the percussion tube can be implemented in a structurally simple manner.
  • the single figure schematically shows a section through a pipe impact mechanism according to the invention for a hammer drill or percussion hammer, an impact position being shown in an upper half of the figure and an idling position in a lower half of the figure.
  • a drive piston 2 and a percussion piston 3 are axially movably guided in a cylindrically designed percussion tube 1 serving as a housing.
  • the percussion tube 1, the drive piston 2 and the percussion piston 3 can also have other shapes besides a practical cylindrical shape.
  • the drive piston 2 is set into an axial oscillation movement by a crank drive known per se, of which only one connecting rod 4 is shown in the figure.
  • the connecting rod 4 is articulated on a holder 5 of the drive piston 2.
  • the holder 5 is connected to a piston plate 7 via a central link 6.
  • the drive piston 2 thus consisting of the holder 5, the middle member 6 and the piston plate 7 can - unlike in the figure - also be assembled from several parts if this is expedient for manufacturing or assembly reasons.
  • the drive piston 2 moves forward, i.e. - based on the figure - to the left.
  • This increases the air pressure in the first chamber 8, so that an air spring is formed which transmits its energy to the percussion piston 3 with a delay.
  • This is also finally accelerated forward and strikes a striker 9, only shown schematically, where the kinetic energy of the percussion piston 3 is transmitted as impact energy.
  • the striker 9 gives the impact energy to a tool, not shown, e.g. a chisel, on. Instead of the striker 9, a shank of the tool can also be used directly.
  • the percussion piston 3 bounces back in the direction of the drive piston 2, which due to the crank drive is also already in the return movement.
  • the backward movement of the percussion piston 3 is supported by a negative pressure forming in the first chamber 8 until the drive piston 2 starts to move forward again and a new percussion cycle begins.
  • a connecting channel 10 is provided which brings a second chamber 11 with a third chamber 12 into communicating connection.
  • the second chamber 11 is - seen in the direction of impact - arranged behind a drive surface 13 of the drive piston 2. As can be seen from the figure, the second chamber 11 is formed by a rear surface 14 provided on the piston plate 7, a rear surface belonging to the percussion tube 1 Tube plate 15, the middle member 6 and the percussion tube 1 are formed.
  • the third chamber 12 is arranged in front of a rear surface 19 of the percussion piston 3 and is formed by an impact surface 16 of the percussion piston 3, a front tube plate 17 and the percussion tube 1.
  • Seals 18 are also provided to seal the various joints between the moving parts.
  • the second and third chambers 11, 12 are separated from the ambient atmosphere or the crank chamber.
  • the function of the first chamber 8 formed between the drive surface 13 of the drive piston 2 and the rear surface 19 of the percussion piston 3 is not impaired thereby.
  • connection channel 10 has, in addition to an orifice 20 in the second chamber 11 and an orifice 21 in the third chamber 12, an orifice serving as an idle channel 22 to the first chamber 8.
  • the idle channel 22 is covered by the impact piston 3.
  • the percussion piston 3 When changing over to idle mode, however, the percussion piston 3 also moves in the direction of the rock due to the tool and striker 9 sliding out of the device, as shown in the lower half of the figure, as a result of which the idle channel 22 is exposed and the mouth 21 of the connecting channel 10 into the third Chamber 12 is covered.
  • the percussion piston 3 is thereby held in its foremost position.
  • the connecting channel 10 shown only schematically in the figure is expediently guided as close as possible to an inner wall 23 of the percussion tube 1.
  • the air pumped back and forth between the chambers 11, 12 heats up after a few seconds of operation from the cold start.
  • the air heat can be transmitted via the connecting duct 10 to the percussion tube 1 and thus to the inner wall 23, as a result of which the grease lubrication between the percussion tube 1 and the pistons 2, 3 is brought to the required operating temperature within a very short time.
  • the air spring hammer mechanism according to the invention reaches its operating state after only a few seconds, which often requires several minutes in the case of hammer mechanisms known from the prior art.
  • the connecting channel 10 can be realized in a particularly simple manner in that a further tube, not shown, is pushed over the impact mechanism tube 1, which e.g. carries on its inside grooves that can serve as a connecting channel 10.
  • the person skilled in the art is familiar with further means for producing the connecting channel 10.
  • the connecting channel 10 should be designed with the largest possible cross section to avoid unnecessary flow resistance. Assuming that it is formed in the inner wall of a second tube, it seems appropriate to form it in the form of wide pockets extending over a larger angular range. This would not only reduce the flow resistance, but would also support and even out the heating of the percussion tube 1. In addition, it should also be pointed out that in order to avoid pressures which hinder operation, a ventilation opening 25 directed towards the surroundings or towards the crankcase is provided in a space 24 behind the rear tube plate 15. Furthermore, the striking mechanism tube 1 has an air compensation opening 26 with a small cross section in order to compensate for the air gap losses.
  • the second chamber 11 can also be a space of small volume, connected to the orifice 20 and sealed off from the environment, which is arranged behind the drive piston and in which at least part of the drive device is provided for the drive piston.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Percussive Tools And Related Accessories (AREA)

Abstract

Ein als Rohrschlagwerk bezeichnetes Luftfederschlagwerk weist ein Schlagwerkrohr (1) auf, in dem durchmessergleich ein Antriebskolben (2) und ein Schlagkolben (3) axial beweglich geführt sind. Die von einem Kurbeltrieb erzeugte Bewegung des Antriebskolbens (2) wird über eine Luftfeder in einer ersten kammer (8) auf den Schlagkolben (3) übertragen, der zyklisch gegen einen Döpper (9) oder ein Werkzeug schlägt. Die Rückwärtsbewegung des vom Döpper (9) zurückprallenden Schlagkolbens (3) wird durch eine Erhöhung des Luftdrucks in einer dritten Kammer (12) unterstützt, die durch den Antriebskolben (2) über eine zweite Kammer (11) und einen Verbindungskanal (10) mit Luft versorgt wird.

Description

Rohrschlagwerk mit Rückholluftfeder
Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk, insbesondere ein sogenann- tes Rohrschlagwerk, bei dem ein Antriebskolben und ein Schlagkolben durchmessergleich in einem Schlagwerkrohr geführt sind.
Derartige Schlagwerke werden üblicherweise bei größeren Bohr- oder Schlaghämmern eingesetzt. Dabei wird ein Antriebskolben über einen Kur- beitrieb oszillierend in einem Schlagwerkrohr angetrieben. Zwischen dem Antriebskolben und einem ebenfalls in dem Schlagwerkrohr geführten Schlagkolben bildet sich eine Luftfeder aus, die die Antriebsbewegung des Antriebskolbens auf den Schlagkolben überträgt und diesen in eine Schlagrichtung treibt, wo er schließlich auf ein Werkzeug, z.B. einen Meißel, auftrifft und seine Schlagenergie überträgt. Danach prallt der Schlagkolben zurück und es beginnt, unterstützt durch den Antriebskolben, eine neue Schlagbewegung.
Neben verschiedenen anderen Luftfederschlagwerktypen hat sich das soge- nannte Rohrschlagwerk in der Praxis bewährt, bei dem der Antriebskolben und der Schlagkolben den gleichen Durchmesser aufweisen und gemeinsam in einem Schlagwerkrohr mit konstantem Duchmesser geführt sind. Die Vorteile dieses Schlagwerktyps liegen in einem relativ guten Übergang zwischen Schlagbetrieb und Leerlaufbetrieb, einer geringen Vibrationsneigung im Leerlauf aufgrund eines leichten Antriebskolbens und guten Leerlaufeigenschaften. Nachteile des Schlagwerks liegen darin, daß in bestimmten Be- triebszuständen die Rückbewegung des Schlagkolbens nach erfolgtem Schlag nicht ausreicht, um nachfolgend erneut einen kraftvollen Schlag auszuführen. Weiterhin weist das Schlagwerk schlechte Kaltstarteigenschaften auf und benötigt, beim Start aus tiefen Temperaturen, bis zu einigen Minuten bis zur vollen Funktionsfähigkeit.
Zur Behebung dieser Nachteile wurde in der DE-GM-87 08 167 ein Rohrschlagwerk vorgeschlagen, bei dem neben dem eigentlichen Schlagwerk ein Verdichtungszylinder angeordnet ist, in dem ein darin befindlicher Verdichtungskolben eine zu dem Antriebskolben gegenläufige Bewegung ausführt. Dadurch werden eine weitgehende Unabhängigkeit vom Rückstoß des Schlagkolbens sowie verbesserte Kaltstarteigenschaften erreicht. Jedoch erfordert der Aufbau einen großen zusätzlichen Aufwand, was sich in den Kosten, im räumlichen Platzbedarf, im Gewicht und in der Wartung des Schlagwerks niederschlägt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk anzugeben, bei dem die Rückstoßunabhängigkeit und die Kaltstarteigenschaften weiter verbessert sind, während der Aufbau für eine wirtschaftliche Herstellung und Wartung besonders einfach gestaltet sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Luftfederschlagwerk, mit einem Schlagwerkrohr; einem in dem Schlagwerkrohr geführten, axial hin und her treibbaren Antriebskolben; einem, in eine Schlagrichtung gesehen, vor dem Antriebskolben angeordneten, koaxial zu dem Antriebskolben in dem Schlagwerkrohr geführten, axial beweglichen Schlagkolben; einer vor einer Antriebsfläche des Antriebskolbens und hinter einer Rückfläche des Schlagkolbens angeordneten von dem Schlagwerkrohr umschlossenen ersten Kammer; einer hinter der Antriebsfläche des Antriebskolbens ausgebildeten zweiten Kammer; und mit einer vor der Rückfläche des Schlagkolbens aus- gebildeten dritten Kammer; wobei die zweite Kammer und die dritte Kammer über einen Verbindungskanal in kommunizierende Verbindung bringbar sind.
Die Gestaltung des Luftfederschlagwerks ermöglicht es, daß der Antriebskol- ben bei einer Vorwärtsbewegung über eine sich in der ersten Kammer ausbildende Luftfeder seine Energie an den Schlagkolben und damit indirekt an das Werkzeug weitergeben kann. Bei einer Rückbewegung des Antriebskolbens baut sich in der hinter dem Antriebskolben gelegenen zweiten Kammer ein Luftdruck auf, der über den Verbindungskanal zu der vor dem Schlag- kolben gelegenen dritten Kammer geführt wird. Dadurch wird, bei Rückbewegung des Antriebskolbens, die Rückbewegung des Schlagkolbens unabhängig von dessen Rückstoß nach dem Schlag und der über die erste Kammer übertragenen Saugwirkung des Antriebskolbens unterstützt. Eine zuverlässige Rückbewegung des Schlagkolbens auch unter schwierigen Be- triebsbedingungen ist die Folge, so daß bei erneuter Vorwärtsbewegung des Antriebskolbens ein weiterer kraftvoller Schlag ausgeführt werden kann. Die kommunizierende Verbindung zwischen der zweiten Kammer und der dritten Kammer ermöglicht es, daß sich eine durch die Bewegung des Antriebskolbens bewirkte Druckänderung in der zweiten Kammer über den Verbindungskanal auf eine Druckänderung in der dritten Kammer auswirkt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Kammer von einer Rückfläche des Antriebskolbens, einem am Schlagwerkrohr befestigten hinteren Rohrboden und dem Schlagwerkrohr umschlossen, während die dritte Kammer von einer Schlagfläche des Schlagkolbens, einem am Schlagwerkrohr befestigten vorderen Rohrboden und dem Schlagwerkrohr umschlossen ist. Dies ermöglicht es, daß die gegenüber dem Stand der Technik zusätzlichen Kammern hinter dem Antriebskolben und vor dem Schlagkolben ohne besondere zusätzliche Baumaßnahmen realisiert werden können.
Vorteilhafterweise ist dabei der Antriebskolben derart gestaltet, daß er einen die Antriebsfläche und die Rückfläche bildenden Kolbenteller, eine Halte- rung zur Befestigung an einem Antrieb, z.B. an einem Pleuel eines Kurbeltriebs, und ein den Kolbenteller mit der Halterung verbindendes Mittelglied aufweist. Diese Gestaltung ermöglicht es, daß zwischen dem Kolbenteller und der Halterung der hintere Rohrboden angeordnet werden kann, wodurch sich in einfacher Weise die zweite Kammer bildet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein die erste Kammer mit dem Verbindungskanal verbindender Leerlaufkanal vorgesehen, der in einem Schlagbetrieb vom Schlagkolben abgedeckt und in einem Leerlaufbetrieb freigelegt wird. Dies ermöglicht es im Leerlaufbetrieb, in dem der Schlagkolben aufgrund des sich in Richtung Gestein bewegenden Werkzeugs im Schlagwerkrohr weiter nach vorne gleitet und dadurch eine Mündungs- stelle des Verbindungskanals in die dritte Kammer abdeckt, daß zwischen der zweiten Kammer und der ersten Kammer eine Art Kurzschluß entsteht, so daß die nach wie vor bestehende Pumpbewegung des Antriebskolbens zwar auf die zweite Kammer wirkt, jedoch den Schlagkolben nicht erreicht.
Bei einer zusätzlichen, besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung wird ein sich in axialer Richtung erstreckender Teil des Verbindungskanals dicht entlang einer den Antriebskolben und den Schlagkolben füh- renden Innenseite des Schlagwerkrohrs geführt. Durch die Bewegung des Antriebskolbens erwärmen sich die bewegten Luftmengen schnell und werden durch den Verbindungskanal gepreßt. Die Luftwärme kann dann im Verbindungskanal an das Schlagwerkrohr abgegeben werden, was zu einer zügigen Erwärmung des Schlagwerkrohrs, des im Schlagwerkrohr befindlichen Fettes und der Dichtstellen zwischen dem Schlagwerkrohr und den Kolben führt, so daß bereits nach kurzer Zeit die Betriebstemperatur erreicht wird.
Vorteilhafterweise wird der axiale Teil des Verbidungskanals in einem das Schlagwerkrohr umgebenden zweiten Rohr geführt, wodurch die geforderte Nähe des Verbindungskanals zu der Innenseite des Schlagwerkrohrs in baulich einfacher Weise realisierbar ist.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Rohrschlagwerk für einen Bohr- oder Schlaghammer, wobei in einer oberen Hälfte der Figur eine Schlagstellung und in einer unteren Hälfte der Figur eine Leer- laufstellung dargestellt ist.
In einem als Gehäuse dienenden zylindrisch ausgebildeten Schlagwerkrohr 1 werden ein Antriebskolben 2 und ein Schlagkolben 3 axial beweglich geführt. Selbstverständlich können das Schlagwerkrohr 1 , der Antriebskolben 2 und der Schlagkolben 3 außer einer in der Praxis zweckmäßigen zylindrischen Form auch andere Formen aufweisen.
Der Antriebskolben 2 wird durch einen an sich bekannten Kurbeltrieb, von dem in der Figur nur ein Pleuel 4 dargestellt ist, in eine axiale Oszillations- bewegung versetzt. Das Pleuel 4 ist an einer Halterung 5 des Antriebskolbens 2 angelenkt. Die Halterung 5 ist über ein Mittelglied 6 mit einem Kolbenteller 7 verbunden. Der somit aus der Halterung 5, dem Mittelglied 6 und dem Kolbenteller 7 bestehende Antriebskolben 2 kann - anders als in der Figur dargestellt - auch aus mehreren Teilen zusammengebaut sein, wenn dies aus Fertigungs- oder Montagegründen zweckmäßig ist.
Zwischen dem Antriebskolben 2 und dem Schlagkolben 3 ist eine vom Schlagwerkrohr 1 umgebene erste Kammer 8 vorgesehen, in der sich im Ausgangszustand Luft mit Umgebungsatmosphäre befindet.
Zu Beginn des Schlagbetriebs bewegt sich der Antriebskolben 2 nach vorne, d.h. - bezogen auf die Figur - nach links. Dadurch erhöht sich in der ersten Kammer 8 der Luftdruck, so daß sich eine Luftfeder ausbildet, die ihre Energie verzögert auf den Schlagkolben 3 überträgt. Dieser wird schließlich ebenfalls nach vorne beschleunigt und trifft auf einen nur schematisch dargestellten Döpper 9, wo die Bewegungsenergie des Schlagkolbens 3 als Schlagenergie übertragen wird. Der Döpper 9 gibt die Schlagenergie an ein nicht dargestelltes Werkzeug, z.B. einen Meißel, weiter. Anstelle des Döppers 9 kann auch direkt ein Schaft des Werkzeugs eingesetzt sein.
Nach dem Schlag prallt der Schlagkolben 3 zurück in Richtung Antriebskol- ben 2, der aufgrund des Kurbeltriebs sich bereits ebenfalls in Rückbewegung befindet. Durch einen sich in der ersten Kammer 8 ausbildenden Unterdruck wird die Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens 3 unterstützt, bis der Antriebskolben 2 wieder in Vorwärtsbewegung gerät und ein neuer Schlagzyklus beginnt.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Rohrschlagwerken hat sich herausgestellt, daß bei bestimmten Betriebsbedingungen die Rückbewegung des Schlagkolbens nur unbefriedigend verläuft und durch die Saugwirkung in der ersten Kammer nicht ausreichend unterstützt wird. Dies führt dazu, daß der Schlagkolben nicht weit genug zurückbewegt wird und den nachfolgenden Schlag nicht mit der erforderlichen Energie durchführen kann. Ein unbefriedigendes Arbeitsergebnis und ein für den Bediener unregelmäßiges Verhalten des Hammers sind die Folge.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verbindungskanal 10 vorgesehen ist, der eine zweite Kammer 1 1 mit einer dritten Kammer 12 in kommunizierende Verbindung bringt.
Die zweite Kammer 1 1 ist - in Schlagrichtung gesehen - hinter einer An- triebsfläche 13 des Antriebskolbens 2 angeordnet. Wie aus der Figur erkennbar ist, wird die zweite Kammer 1 1 von einer am Kolbenteller 7 vorgesehenen Rückfläche 14, einem hinteren, zum Schlagwerkrohr 1 gehörenden Rohrboden 15, dem Mittelglied 6 und dem Schlagwerkrohr 1 gebildet.
Die dritte Kammer 12 ist vor einer Rückfläche 19 des Schlagkolbens 3 angeordnet und wird von einer Schlagfläche 16 des Schlagkolbens 3, einem vor- deren Rohrboden 17 und dem Schlagwerkrohr 1 gebildet.
Zur Abdichtung der verschiedenen Trennfugen zwischen den beweglichen Teilen sind weiterhin Dichtungen 18 vorgesehen. Die zweite und die dritte Kammer 1 1 , 12 sind von der Umgebungsatmosphäre bzw. dem Kurbelraum getrennt.
Wenn nach Durchführung eines Schlags der Antriebskolben 2 in Rückwärtsbewegung versetzt wird, wird nicht nur - wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt - in der ersten Kammer 8 ein Unterdruck zum Rücksaugen des Schlagkolbens 3 erzeugt, sondern auch in der zweiten Kammer 1 1 ein Überdruck, der über den Verbindungskanal 10 zur dritten Kammer 12 geführt wird und dort auf die Schlagfläche 16 des Schlagkolbens 3 wirkt. Eine Unterstützung der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens 3 ist die Folge. Umgekehrt wird bei Vorwärtsbewegung des Antriebskolbens 2 auch die Vor- wärtsbewegung des Schlagkolbens 3 verstärkt, da ein in der zweiten Kammer 1 1 entstehender Unterdruck ebenfalls zur dritten Kammer 12 geführt wird.
Die Funktion der zwischen der Antriebsfläche 13 des Antriebskolbens 2 und der Rückfläche 19 des Schlagkolbens 3 gebildeten ersten Kammer 8 wird dadurch nicht beeinträchtigt.
Der Verbindungskanal 10 weist außer einer Mündungsstelle 20 in die zweite Kammer 1 1 und einer Mündungsstelle 21 in die dritte Kammer 12 eine als Leerlaufkanal 22 dienende Mündungsstelle zur ersten Kammer 8 auf.
Im Schlagbetrieb ist der Leerlaufkanal 22 durch den Schlagkolben 3 abgedeckt. Bei Übergang in den Leerlaufbetrieb bewegt sich jedoch der Schlagkolben 3 aufgrund des aus dem Gerät gleitenden Werkzeugs und Döppers 9 ebenfalls in Richtung Gestein, wie in der unteren Hälfte der Figur dargestellt, wodurch der Leerlaufkanal 22 freigelegt und die Mündungsstelle 21 des Verbindungskanals 10 in die dritte Kammer 12 abgedeckt wird. Dies führt dazu, daß bei der weiteren Bewegung des Antriebskolbens 2 die Luft aus der zweiten Kammer 1 1 nicht - wie im Schlagbetrieb - in die dritte Kammer 12, sondern in die erste Kammer 8 gepumpt wird, wo sie für einen Luftausgleich und damit weitgehend konstanten Luftdruck sorgt. Der Schlagkolben 3 wird dadurch in seiner vordersten Stellung gehalten.
Erst wenn der Bediener das Werkzeug wieder auf das Gestein aufsetzt, werden der Döpper 9 und der Schlagkolben 3 nach hinten versetzt, wodurch der Leerlaufkanal 22 überfahren und die Mündungsstelle 21 freigegeben wird, so daß der Schlagbetrieb von neuem beginnen kann.
Der in der Figur nur schematisch dargestellte Verbindungskanal 10 wird zweckmäßigerweise so dicht wie möglich an einer Innenwand 23 des Schlagwerkrohrs 1 geführt. Die zwischen den Kammern 1 1 , 12 hin und her ge- pumpte Luft erwärmt sich bereits nach wenigen Sekunden des Betriebs aus dem Kaltstart. Die Luftwärme kann über den Verbindungskanal 10 an das Schlagwerkrohr 1 und damit an die Innenwand 23 übertragen werden, wodurch die Fettschmierung zwischen dem Schlagwerkrohr 1 und den Kolben 2, 3 innerhalb kürzester Zeit auf die erforderliche Betriebstemperatur ge- bracht wird. Somit erreicht das erfindungsgemäße Luftfederschlagwerk bereits nach wenigen Sekunden seinen Betriebszustand, was bei aus dem Stand der Technik bekannten Schlagwerken oft mehrere Minuten erfordert.
Der Verbindungskanal 10 kann besonders einfach dadurch realisiert wer- den, daß über das Schlagwerkrohr 1 ein nicht dargestelltes weiteres Rohr geschoben wird, was z.B. auf seiner Innenseite Nuten trägt, die als Verbindungskanal 10 dienen können. Selbstverständlich sind dem Fachmann weitere Mittel geläufig, um den Verbindungskanal 10 zu erzeugen.
Der Verbindungskanal 10 sollte zur Vermeidung unnötiger Strömungswiderstände mit möglichst großem Querschnitt ausgeführt werden. Unterstellt man, daß er in der Innenwand eines zweiten Rohr gebildet wird, erscheint es zweckmäßig ihn in Form von breiten, sich über einen größeren Winkelbereich erstreckenden Taschen zu bilden. Dies würde nicht nur den Strömungswiderstand reduzieren, sondern die Erwärmung des Schlagwerkrohrs 1 unterstützen und vergleichmäßigen. Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß zur Vermeidung von den Betrieb hindernden Drücken in einem Zwischenraum 24 hinter dem hinteren Rohrboden 15 eine zur Umgebung oder zum Kurbelgehäuse gerichtete Belüftungsöffnung 25 vorgesehen ist. Weiterhin weist das Schlagwerkrohr 1 eine Luftausgleichsöffnung 26 mit geringem Querschnitt auf, um die Luftspaltverluste auszugleichen.
Die zweite Kammer 1 1 kann bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch ein geringvolumig dimensionierter, mit der Mündungsstelle 20 verbundener und zur Umgebung abgedichteter Raum sein, der hinter dem Antriebskolben angeordnet ist und in dem zumindest ein Teil der Antriebseinrichtung für den Antriebskolben vorgesehen ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Luftfederschlagwerk, mit - einem Schlagwerkrohr ( 1); einem in dem Schlagwerkrohr ( 1) geführten, axial hin und her treibbaren Antriebskolben (2); einem, in eine Schlagrichtung gesehen, vor dem Antriebskolben (2) angeordneten, koaxial zu dem Antriebskolben in dem Schlagwerkrohr (1) ge- führten, axial beweglichen Schlagkolben (3); einer vor einer Antriebsfläche (13) des Antriebskolbens (2) und hinter einer Rückfläche (18) des Schlagkolbens (3) angeordneten, von dem Schlagwerkrohr (1) umschlossenen ersten Kammer (8); einer hinter der Antriebsfläche (13) des Antriebskolbens (2) ausgebil- deten zweiten Kammer (1 1); und mit einer vor der Rückfläche (19) des Schlagkolbens (3) ausgebildeten dritten Kammer ( 12); wobei die zweite Kammer ( 1 1) und die dritte Kammer ( 12) über einen Verbindungskanal (10) in kommunizierende Verbindung bringbar sind.
2. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (1 1) von einer Rückfläche ( 14) des Antriebskolbens (2) , einem am Schlagwerkrohr ( 1) befestigten hinteren Rohrboden (15) und dem Schlagwerkrohr ( 1) umschlossen ist.
3. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kammer (12) von einer Schlagfläche (16) des Schlagkolbens (3), einem am Schlagwerkrohr (1) befestigten vorderen Rohrboden (17) und dem Schlagwerkrohr ( 1) umschlossen ist.
4. Luftfederschlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskolben (2) einen die Antriebsfläche (13) und die Rückfläche (14) bildenden Kolbenteller (7), eine Halterung (5) zur Befestigung an einem Antrieb und ein den Kolbenteller (7) mit der Halte- rung (5) verbindendes Mittelglied (6) aufweist.
5. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Rohrboden (15) zwischen dem Kolbenteller (7) und der Halterung (5) des Antriebskolbens (2) angeordnet ist und von dem Mittelglied (6) des Antriebskolbens (2) durchdrungen wird.
6. Luftfederschlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein die erste Kammer (8) mit dem Verbindungskanal ( 10) verbindender Leerlaufkanal (22) vorgesehen ist.
7. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (3) in einem Schlagbetrieb den Leerlaufkanal (22) abdeckt und eine Mündungsstelle (21) des Verbindungskanals (10) in die dritte Kammer ( 12) freilegt, während der Schlagkolben (3) in einem Leerlaufbetrieb den Leerlaufkanal (22) freilegt und die Mündungsstelle (21) abdeckt.
8. Luftfederschlagwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein in axialer Richtung erstreckender Teil des Verbindungskanals ( 10) dicht entlang einer den Antriebskolben (2) und den Schlagkolben (3) führenden Innenseite (23) des Schlagwerkrohrs ( 1) ge- führt wird.
9. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Teil des Verbindungskanals (10) in einem das Schlagwerkrohr ( 1) umgebenden zweiten Rohr angeordnet ist.
10. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer hinter dem Antriebskolben (2) angeordnet ist.
PCT/EP1999/005938 1998-09-23 1999-08-13 Rohrschlagwerk mit rückholluftfeder WO2000016949A1 (de)

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DE19843644.0 1998-09-23
DE1998143644 DE19843644B4 (de) 1998-09-23 1998-09-23 Rohrschlagwerk mit Rückholluftfeder

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