CH282162A - Differentialhammerkolben für druckmittelbetriebene Bohrhämmer oder andere Stosswerkzeuge. - Google Patents

Description

      Differentialhammerkolben   <B>für</B>     druckmittelbetriebene   <B>Bohrhämmer</B>  oder andere     Stosswerkzeuge.       Vorliegende Erfindung betrifft einen     Dif-          ferentialhammerkolben    für     druckinittelbetrie-          bene    Bohrhämmer oder andere Stosswerkzeuge,  welcher Hammerkolben einen einen Kolben  kopf bildenden Kolbenteil und einen einen  Kolbenhals bildenden und zur unmittelbaren  Abgabe von Schlägen an ein Organ dienen  den Kolbenteil mit kleinerem Durchmesser  aufweist,

   wobei der Kolbenkopf mindestens  eine     Ausnehmung        aufweist.    Die bekannten  Hammerkolben haben im allgemeinen einen  Kolbenkopf, der sich unter dem Druck von  Druckluft oder einem andern Druckmittel  in einem Zylinder hin- und herbewegt, und  einen Kolbenhals, welcher die Schläge auf ein  Zwischenglied, ein     Schneidwerkzeug    oder ein  anderes     Werkstück    überträgt. Man weiss, dass  die Anzahl Schläge, welche durch solch einen  Kolben in der Zeiteinheit hervorgerufen wer  den können, erhöht werden kann durch Her  absetzung des Kolbengewichtes.

   In diesem  Sinne ist schon vorgeschlagen worden, einen  Teil des Kolbenkopfes aus einem Material  herzustellen, das leichter ist als der Stahl,  der für den Rest des Kolbenkopfes und des       Kolbenhalses    verwendet wird, z. B. aus Alu  minium oder Gummi. Auch ist schon vorge  schlagen worden, den Kolben mit entspre  chend grossen Mulden oder Hohlräumen zu  versehen. Bei diesen bekannten Kolbenbau  arten ist jedoch ein ungünstiges Verhältnis       zwischen    dem     Durchmesser    des Kolbenkopfes    und jenem des Kolbenhalses vorhanden.

   Die  genannten bekannten Vorschläge waren nicht  von Erfolg gekrönt, und die vorliegende Er  findung bezweckt eine geeignete Verteilung       des    Materials von     druckmittelbetriebenen          I3ammerkolben    in dem Sinne,     da.ss    eine höhere  Anzahl Schläge des Hammers pro Zeiteinheit:  erzielt werden kann, wobei gleichzeitig' der  Hammerkolben starke Schläge erteilen und  den Betriebsspannungen sicher widerstehen  soll.

   Der erfindungsgemässe     Differentialham-          nierkolben    für Bohrhämmer und andere  Stosswerkzeuge     ist    dadurch gekennzeichnet,  dass der Kolbenkopf eine ihn auf der Seite  des Kolbenhalses abgrenzende Druckfläche  aufweist, die auch in     Axialprojektion    kleiner  ist als die Druckfläche auf der entgegenge  setzten Seite, wobei aber beide Druckflächen  den gleichen Aussendurchmesser haben,

   dass       höchstens        60        %        des        durch        die        Umhüllungs-          fläche    des Kolbenkopfes eingeschlossenen  Rauminhaltes von einem Stoff eingenommen  werden, dessen spezifisches Gewicht mehr als  4     kgldm3    beträgt, und dass der Durchmesser  des Kolbenkopfes wenigstens doppelt so gross  ist wie jener des Kolbenhalses.  



  Beiliegende Zeichnung stellt einige Aus  führungsbeispiele     des    erfindungsgemässen  Hammerkolbens dar.  



  Die     Fig.    1 bis 5 sind Längsschnitte von  fünf Ausführungsbeispielen, und die           Fig.    6 ist ein Aufriss von einem weiteren  Ausführungsbeispiel, und die       Fig.    7 und 8 sind Aufrisse von einem  noch weiteren Ausführungsbeispiel.  



  Die     Benennung     Kolbenkopf  wird über  all verwendet, um einen     grossdurchmessrigen     Kolbenteil zu bezeichnen, der dem Einfluss  des Druckmittels unterworfen ist und daher  die Schläge erzeugt. Die Bezeichnung  Kol  benhals  hingegen bezieht sich auf den Kol  benteil kleineren     Durchmessers,    der die  Schläge unmittelbar oder durch     Vermittlung     eines     Zwischengliedes    auf einen Bohrer oder  ein sonstiges     Werkzeug    überträgt.<B>Es</B> versteht  sich, dass man den Kolben mit     Fortsätzen          und    Verlängerungen versehen kann, die  andern Zwecken dienen,

   ohne dass man sich  deswegen aus dem Rahmen der Erfindung  begäbe.  



  Der in     Fig.    1 dargestellte Hammerkolben  hat einen Kolbenkopf,     dessen    Körper einen  zylindrischen Teil 1 und einen     stumpfkegeli-          gen    Teil 2 umfasst, welch letzterer den Teil 1  mit einem     vollzylindrischen    Kolbenhals 3  verbindet, der einen kreisrunden Querschnitt  mit gegenüber dem Kolbenkopf reduziertem  Durchmesser hat. Der Kolbenkopf 1, 2 hat  einen Aussendurchmesser, der mehr als zwei  mal den Durchmesser des Kolbenhalses be  trägt. Der Kegelwinkel a des     stumpfkegeligen          Teils    2 beträgt im gezeichneten     Beispiel    90 .

    Die Kolbenoberfläche an der Oberseite des  Kolbenkopfes, auf welche     dar,    Druckmittel       einwirkt,    um den Kolben den Arbeitshub  durchlaufen zu machen, ist die grössere  Druckfläche, während die kleinere, sich auf  der Unterseite     des    Kolbenkopfes befindende  Ringfläche 31 des     stumpfkegeligen    Teils 2,  welche denselben     Aussendurchmesser    wie die  obere Druckfläche hat, diejenige Druckfläche  ist, auf welche das Druckmittel zur Erzielung  des     Rücklaufhubes    einwirkt.

   Von diesen bei  den     Druckflächen,    welche den gleichen Aussen  durchmesser haben, ist diejenige an der Kol  benoberseite grösser     als    diejenige an der Kol  benunterseite, und zwar auch in der Axial  projektion, die bei der Berechnung der ge  leisteten Arbeit einzusetzen     isst.    Dasselbe gilt    auch für die weiter unten beschriebenen Bei  spiele. Der     Kolbenkopfkörper    weist eine Aus  riehmung 50 auf, die aus einem zylindrischen  Teil 4 und einem     kegelstumpfförmigen    Teil  5 besteht, wobei der Durchmesser des zylin  drischen Teils der so gebildeten     Ausnehmung     mehr als 2/3 des Aussendurchmessers des zylin  drischen Kolbenkopfteils 1 beträgt.

   Die Aus  nehmung 50 des Kolbenkopfes     dieser    ersten       Ausführungsform        nimmt        ungefähr        50        %        des     durch die Umhüllungsfläche des Kolbenkopfes  eingeschlossenen Rauminhaltes ein, welche  Umhüllungsfläche durch die Ebene 30, die  schmale konische Fläche 30', die zylindrische  Mantelfläche 32, die     stumpfkegelige    Fläche  31 und die kleine Basisebene 31' gebildet ist.

    In der     Ausnehmung    50 befindet sich Luft,  so dass also     das    mittlere spezifische Gewicht  dieses     Anteils    des von der genannten Umhül  lungsfläche umhüllten Rauminhaltes von  einem Stoff     eingenommen    wird, dessen spezi  fisches Gewicht weniger als 4     kgdm3    beträgt.  und folglich der restliche, höchstens 60 0/0  betragende Anteil von einem Stoff (nämlich  dem z. B. aus Stahl bestehenden Baustoff  des Kolbenkopfes) eingenommen wird,     dessen     spezifisches Gewicht mehr als 4     kg(dm3    be  trägt.  



  In der zweiten Ausführungsform (Fug. 2)       umfass't    der Kolbenkopf den zylindrischen  Teil 7 und den     stumpfkegeligen    Teil 8, wel  cher in die     vollzylindrische        Kolbenstange    9  übergeht. Die im     Kolbenkopfkörper    vorgese  hene     Ausnehmung    10 ist hier mit einem Mate  rial, z. B. Gummi,     ausgefüllt,    dessen     spezifi=     sches Gewicht weniger als 4     kg/dm3    beträgt.  Dieses Material     ist    durch     Vulkanisation    mit  den Innenwandungen des Kolbenkopfes ver  bunden.

   Das Volumen der mit dem genann  ten Material ausgefüllten     Kolbenkopfkörper-          ausnehmung        beträgt        mindestens        40        %        des     Volumens des durch die     Umhüllungsfläche    30,  30', 32,

   31 und 31' des     Kolbenkopfes    einge  schlossenen     Rauminhaltes.    Es bleiben     also          höchstens        60        %        des        genannten        Rauminhaltes     für den den     Kolbenkopfkörper    bildenden  Stoff mit einem spezifischen Gewicht von  mehr     als    4     kg/dm3.         Im Ausführungsbeispiel der     Fig.    3 besteht  der Kolbenkopf aus einem Teil 11 und einem       stumpfkegeligen    Teil 12,

   der in einem voll  zylindrischen Kolbenhals 13 mit kleinerem  Durchmesser übergeht. Der     Kolbenkopfkör-          per    11 ist mit einer die     Ausnehmung    bilden  den Ringnut 14 versehen, welche sich von  der zylindrischen Mantelfläche radial ein  wärts erstreckt. Diese Ringnut ist zweckmässig  mit Gummi, Leichtmetall, Kunstharz oder  einem andern geeigneten Material 15 aufge  füllt, dessen spezifisches Gewicht ebenfalls  wieder kleiner     ist    als 4     kg/dm3.    Die Nut 14  ist durch einen zylindrischen,     angepressten     Mantel 16,     dessen    Aussenfläche die Gleitfläche  des Kolbenkopfes bildet, abgeschlossen.

   In  vorliegendem Beispiel hat die     Ausnehmung     oder Nut 14 ein Volumen, das wieder grösser       ist        als        40        %        des        durch        die        Umhüllungsfläche     30, 32, 31 und 31' des Kolbenkopfes einge  schlossenen Rauminhaltes,

   so dass wieder     höch-          stens        60        %        des        umhüllten        Rauminhaltes        für     den Stoff mit dem spezifischen Gewicht von  mehr als 4     kg/dm3    bleiben würden.  



       Fig.    4 zeigt einen Hammerkolben, dessen  Kolbenkopf einen Flansch 18 aufweist, von  dessen Aussenrand sich ein zylindrischer Man  tel 17 in Richtung des Kolbenhalses erstreckt.  Der Flansch geht in den mittleren Teil 19  über, der seinerseits in den vollzylindrischen  Kolbenhals 20 übergeht. Demzufolge weist  bei dieser Ausführungsform der Kolbenkopf  körper eine von den genannten Teilen be  grenzte ringförmige     Ausnehmung    21 auf, die  nach der     Kolbenhalsseite    hin durch die Ebene  31 begrenzt ist.

   Ein solcher Hammerkolben  arbeitet am besten mit einem Zylinder zusam  men, dessen vorderer     Absehlussdeckel    eine in  die ringförmige     Ausnehmung    21 passende Er  höhung hat, so dass der     Totraum    am vordern  Hubende des Kolbens möglichst klein ist. Das  den     Kolbenkopfkörper    bildende, vom Baustoff  eingenommene Volumen beträgt höchstens  60     1/o    des durch die Umhüllungsfläche 30, 31,  32 eingeschlossenen Rauminhaltes. Es weist  hier der     Kolbenkopfkörper    eine zweite     Aus-          nehmung    21' auf.

           Fig.    5 zeigt einen Hammerkolben; dessen       Kolbenkopfkörper    aus einem zylindrischen  Teil 22 und einem     stumpfkegeligen    Teil 23  besteht, der in den zylindrischen Kolbenhals  24 übergeht. Der Kolben ist oben durch den  Teil 26 begrenzt.. Der Kolbenkörper weist eine       Ausnehmung    27 auf; diese besitzt eine     kanal-          förmige    Verlängerung 28, die sich durch den  Kolbenhals 24 längs dessen Achse erstreckt  und den Hohlraum 27 mit der Aussenluft  verbindet.

   Es werden dadurch etwas mehr als  40     1/o    des durch die Umhüllungsfläche 30, 32,  31 und 31' des Kolbenkopfes eingeschlossenen  Rauminhaltes durch Luft, also durch einen  Stoff, dessen spezifisches Gewicht weniger als  4     kg/dm3    beträgt, eingenommen. Der Teil 26  ist mit dem anschliessenden Teil     zweckmässig     durch Schweissen verbunden. Das spezifische  Gewicht des von den Teilen 22, 23 gebildeten  Körpers ist grösser als 4     kg/dm3.     



  Die Hammerkolben der in     Fig.    1 bis 5 dar  gestellten Ausführungsformen sind für Bohr  hämmer bestimmt und besitzen vorzugsweise  einen     Kolbenkopfaussendurchmesser    von 70  oder mehr Millimeter, während die Gesamt  axiallänge von Kolbenkopf und Kolbenhals  weniger als das     21/2fache    dieses Aussendurch  messers beträgt. Vorzugsweise beträgt der       Kolbenkopfaussendurchmesser    mehr als das       11/2faehe    des Kolbenhubes des Bohrhammers.  



  Die in den     Fig.    6, 7 und 8 dargestellten  Ausführungsvarianten bestehen aus einem  Kolbenkopf mit einem zylindrischen Teil 33  und einem     stumpfkegeligen    Teil 34, der in  einen gerillten Kolbenhals 35 übergeht, wel  cher im Beispiel der     Fig.    6 mit     schrauben-          linienförmig    verlaufenden     Rillenpartien    36  versehen ist, die gegen das freie Halsende zu in  achsparallele     Rillenpartien    37 übergehen und  in bekannter Art und Weise mit einer Bohrer  drehvorrichtung bzw. mit einer     Bohrerzange     zusammenarbeiten.

   Im Beispiel der     Fig.    7  und 8 besitzt der Kolbenhals 35 mehrere  schraubenlinienförmig verlaufende Rillen 38  und mehrere zur     Kolbenhalsachse    parallel ver  laufende Rillen 39, die wieder mit einer     Boh-          rerdreUvorrichtung    bzw. mit einer Bohrer  zange zusammenarbeiten. In den Ausführungs-      Beispielen der     Fig.    6 bis 8 ist der Kolben  kopfkörper mit einer     Ausnehmung    versehen,  die aus einem zylindrischen Teil 40 und einem  konischen Teil 41 besteht.

   Das Gesamtvolu  men der     Ausnehmungen    40, 41 beträgt minde  stens 50<B>%</B> des durch die Umhüllungsfläche  30, 32, 31 und 31' des     Kolbenkopfkörpers    ein  geschlossenen Rauminhaltes; es wird durch  Luft, also durch einen Stoff mit einem spezi  fischen Gewicht von weniger     als    4     kg/dm?,     eingenommen. Die Kolben nach den     Fig.    6  bis 8 besitzen des weiteren einen zentralen  Kanal 42     zum    Anbringen eines nicht darge  stellten     Wasserspülrohres,    wie dies von be  kannten Bohrhämmern her üblich ist.  



  In den Ausführungsbeispielen der     Fig.    5  bis 8 sind sowohl der     zylindrische    Teil 22  bzw. 33     wie    auch der     ringförmige,    stumpf  kegelige     Teil    23     bzw.    34 an ihrem Umfang       undurchbrochen;    das will heissen, dass der  Kolbenkopf keine in die Umfangsflächen  ausmündende Kanäle besitzt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Differentialhammerkolben für drucknit- telbetriebene Bohrhämmer oder andere Stoss werkzeuge, welcher Hammerkolben einen einen Kolbenkopf bildenden Kolbenteil und einen einen Kolbenhals bildenden und zur unmittelbaren Abgabe von Schlägen an ein Organ dienenden Kolbenteil mit kleinerem Durehmesser aufweist, wobei der Kolbenkopf mindestens eine Ausnehmung aufweist, da durch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf eine ihn auf der Seite des Kolbenhalses ab grenzende Druckfläche aufweist,

   die auch in Axialprojektion kleiner ist als die Druck fläche auf der entgegengesetzten Seite, wobei aber beide Druckflächen den gleichen Aussen durchmesser haben, dass höchstens 60 % des durch die Umhüllungsfläche des Kolben kopfes eingeschlossenen Raiuninhaltes von einem Stoff eingenommen werden, dessen spezifisches Gewicht mehr als 4 kg/dm- be trägt,

   und dass der Durchmesser des Kolben kopfes wenigstens doppelt so gross ist wie jener des Kolbenhalses. UNTERANSPR-CCHE 1. Hammerkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhals eine vollzylindrische Aussenfläche besitzt und da.ss die Gesamtlänge des Kolbenkopfes und des Kolbenhalses weniger als das 21/2fache des Kolbenkopfdurchmessers beträgt. 2.

   Hammerkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der im Kolbenkopf vorgesehenen Ausneh- mung mindestens 50 % des durch die Um- hüllungsflächen eingeschlossenen Rauminhal tes beträgt. 3. Hammerkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige der genannten Druckflächen, welche den Kolben kopf auf der Seite des Kolbenhalses abgrenzt, eine stumpfkegelige Ringfläche ist. 4.

   Hammerkolben nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese stiunpf- kegelige Fläche einen Kegelwinkel von weni ger als 100 besitzt. 5. Hammerkolben nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhals einen vollen Querschnitt hat. 6. Hammerkolben nach Untera.nspiLieh 1, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Kolbenhals mit einem axialen Kanal versehen ist. 7.

   Hammerkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kolben kopf vorgesehene Ausnehmung ringförmig ist und sich von der den Kolbenkopf an seinem Umfang innhüllenden zylindrischen Fläche radial einwärts erstreckt. B.

   Hammerkolben nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf einen Flansch aufweist, der am Aussenrand mit einem zylindrischen Teil versehen ist, und dass der genannte Flansch in einen zen tralen Teil übergeht, der seinerseits in den Kolbenhals übergeht, so da.ss eine ringförmige Ausnehmimg vorhanden ist, welche durch den Flansch, den zentralen Teil und durch den'genannten zylindrischen Teil begrenzt ist. 9. Hammerkolben nach Patentansprtueh, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausneh- mung im Innern des Kolbenkopfes vorge sehen ist. 10.

   Hammerkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die im Kolbenkopf vorgesehene Ausnehmung von jenem Ende des Kolbens in den Kolbenkopf hinein erstreckt, die dem Kolbenhals entgegen gesetzt ist. 11. Hammerkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf aus einem zylindrischen und am Umfang un- durehbrochenen und einem stumpfkegeligen und am Umfang undurchbrochenen Teil be steht, welch letzterer den zylindrischen Teil mit dem Kolbenhals verbindet. 12.

   Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da.ss das Volumen seiner im Kolbenkopf vorgesehenen Ausneh- mung mindestens 50 1/o des durch die Um hüllungsflächen des Kolbenkopfes einge- sehlossenen Rauminhaltes beträgt. 13. Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des stumpfkegeligen Teils einen Kegelwinkel hat, der weniger als 100 beträgt. 14. Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhals einen vollen Querschnitt hat. 15.

   Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhals mit einem axialen Kanal versehen ist. 16. Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhals gerillt ist. 17. Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kolben kopf vorgesehene Ausnehmung aus einem zy lindrischen und einem kegeligen Teil besteht und sich von dem dem Kolbenhals entgegen gesetzten Ende des Kolbens in den Kolben kopf hinein erstreckt. 18. Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausneh- mung im Innern des Kolbenkopfes vorge sehen ist. 19.

   Hammerkolben nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge des Kolbenkopfes und des Kolbenhalses klei ner ist als das 21/,fache des Kolbenkopfdiueh- messers.