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.
Differential hammer piston <B> for </B> pressurized <B> rotary hammers </B> or other impact tools. The present invention relates to a differential hammer piston for pressure-operated rotary hammers or other impact tools, which hammer piston has a piston part forming a piston head and a piston neck forming a piston neck and serving for direct delivery of blows to an organ, the piston part with a smaller diameter,
wherein the piston head has at least one recess. The known hammer pistons generally have a piston head which moves back and forth in a cylinder under the pressure of compressed air or some other pressure medium, and a piston neck which transmits the blows to an intermediate member, a cutting tool or another workpiece. It is known that the number of blows that can be caused by such a piston in a unit of time can be increased by reducing the piston weight.
In this sense, it has already been proposed to make part of the piston head from a material which is lighter than the steel used for the rest of the piston head and the piston neck, e.g. B. made of aluminum or rubber. It has also been proposed to provide the piston with correspondingly large depressions or cavities. In these known piston construction types, however, there is an unfavorable ratio between the diameter of the piston head and that of the piston neck.
The known proposals mentioned were not crowned with success, and the present invention aims at a suitable distribution of the material of pressure medium-operated I3ammerkolben in the sense that a higher number of hammer blows per unit of time can be achieved, while at the same time 'the hammer piston strong Should give blows and safely withstand the operating voltages.
The differential hammer piston according to the invention for hammer drills and other impact tools is characterized in that the piston head has a pressure surface that delimits it on the side of the piston neck, which is also smaller in axial projection than the pressure surface on the opposite side, but with both pressure surfaces having the same external diameter to have,
that at most 60% of the volume enclosed by the envelope surface of the piston head is taken up by a substance whose specific weight is more than 4 kgldm3, and that the diameter of the piston head is at least twice as large as that of the piston neck.
The accompanying drawing shows some exemplary embodiments of the hammer piston according to the invention.
Figs. 1 to 5 are longitudinal sections of five embodiments, and Fig. 6 is an elevation of another embodiment, and Figs. 7 and 8 are elevations of a still further embodiment.
The term piston head is used everywhere to denote a large-diameter piston part that is subject to the influence of the pressure medium and therefore generates the blows. The term piston neck, on the other hand, refers to the piston part with a smaller diameter, which transfers the impacts directly or through the intermediary of a link to a drill or other tool Can provide extensions that serve other purposes,
without going beyond the scope of the invention because of this.
The hammer piston shown in FIG. 1 has a piston head, the body of which comprises a cylindrical part 1 and a frustoconical part 2, the latter connecting part 1 to a fully cylindrical piston neck 3 which has a circular cross section with a diameter that is reduced compared to the piston head. The piston head 1, 2 has an outer diameter that is more than twice the diameter of the piston neck be. The cone angle α of the frustoconical part 2 is 90 in the example shown.
The piston surface on the top of the piston head, on which pressure medium acts to make the piston run through the working stroke, is the larger pressure surface, while the smaller, on the underside of the piston head located annular surface 31 of the frustoconical part 2, which has the same outer diameter like the upper pressure surface, is that pressure surface on which the pressure medium acts to achieve the return stroke.
Of these pressure areas, which have the same outside diameter, the one on the top of the piston is larger than that on the underside of the piston, including in the axial projection, which must be used when calculating the work performed. The same also applies to the examples described below. The piston head body has a frame 50 consisting of a cylindrical part 4 and a frustoconical part 5, the diameter of the cylindrical part of the recess thus formed being more than 2/3 of the outer diameter of the cylindrical piston head part 1.
The recess 50 of the piston head of this first embodiment takes up about 50% of the volume enclosed by the envelope surface of the piston head, which envelope surface is defined by the plane 30, the narrow conical surface 30 ', the cylindrical outer surface 32, the frustoconical surface 31 and the small base plane 31 'is formed.
There is air in the recess 50, so that the mean specific weight of this portion of the volume enveloped by the above-mentioned enveloping area is occupied by a substance whose specific weight is less than 4 kgdm3. and consequently the remaining, at most 60%, amount is taken up by a substance (namely the building material of the piston head, which is made of steel, for example), the specific weight of which is more than 4 kg (dm3).
In the second embodiment (Fig. 2) the piston head comprises the cylindrical part 7 and the frustoconical part 8, which merges into the fully cylindrical piston rod 9. The vorgese in the piston head body recess 10 is here with a mate rial, for. B. rubber, filled with a specific weight of less than 4 kg / dm3. This material is connected to the inner walls of the piston head by vulcanization.
The volume of the piston head body recess filled with the named material is at least 40% of the volume of the envelope surface 30, 30 ', 32,
31 and 31 'of the piston head enclosed volume. This leaves a maximum of 60% of the stated volume for the substance forming the piston head body with a specific weight of more than 4 kg / dm3. In the embodiment of FIG. 3, the piston head consists of a part 11 and a frustoconical part 12,
which merges into a fully cylindrical flask neck 13 with a smaller diameter. The piston head body 11 is provided with an annular groove 14 which forms the recess and which extends radially inwards from the cylindrical jacket surface. This annular groove is expediently filled up with rubber, light metal, synthetic resin or another suitable material 15, the specific weight of which is again less than 4 kg / dm3. The groove 14 is closed by a cylindrical, pressed-on jacket 16, the outer surface of which forms the sliding surface of the piston head.
In the present example, the recess or groove 14 has a volume which is again greater than 40% of the volume enclosed by the envelope surface 30, 32, 31 and 31 'of the piston head,
so that again a maximum of 60% of the enclosed volume would remain for the substance with a specific weight of more than 4 kg / dm3.
Fig. 4 shows a hammer piston whose piston head has a flange 18, from the outer edge of which a cylindrical Man tel 17 extends in the direction of the piston neck. The flange merges into the central part 19, which in turn merges into the fully cylindrical piston neck 20. Accordingly, in this embodiment, the piston head body has an annular recess 21 delimited by said parts, which is bounded by the plane 31 towards the piston neck side.
Such a hammer piston works best with a cylinder, the front end cover of which has a heightening that fits into the annular recess 21, so that the dead space at the front end of the stroke of the piston is as small as possible. The volume occupied by the building material and forming the piston head body is at most 60 1 / o of the volume enclosed by the envelope surface 30, 31, 32. Here the piston head body has a second recess 21 '.
Fig. 5 shows a hammer piston; the piston head body of which consists of a cylindrical part 22 and a frustoconical part 23 which merges into the cylindrical piston neck 24. The piston is limited at the top by the part 26. The piston body has a recess 27; this has a channel-shaped extension 28 which extends through the piston neck 24 along its axis and connects the cavity 27 with the outside air.
Somewhat more than 40 1 / o of the volume enclosed by the envelope surface 30, 32, 31 and 31 'of the piston head is taken up by air, i.e. by a substance whose specific weight is less than 4 kg / dm3. The part 26 is expediently connected to the adjoining part by welding. The specific weight of the body formed by the parts 22, 23 is greater than 4 kg / dm3.
The hammer piston of the embodiments shown in Fig. 1 to 5 is intended for drilling hammers and preferably have a piston head outer diameter of 70 or more millimeters, while the total axial length of the piston head and piston neck is less than 21/2 times this outer diameter. The piston head outer diameter is preferably more than 11/2 times the piston stroke of the hammer drill.
The embodiment variants shown in FIGS. 6, 7 and 8 consist of a piston head with a cylindrical part 33 and a frustoconical part 34 which merges into a grooved piston neck 35, which in the example of FIG. 6 has helically extending groove parts 36 is provided, which merge into axially parallel groove portions 37 against the free neck end and work together in a known manner with a drill rotating device or with a drill pliers.
In the example of FIGS. 7 and 8, the piston neck 35 has several helically extending grooves 38 and several grooves 39 running parallel to the piston neck axis, which again work together with a drilling device or with a drill pliers. In the exemplary embodiments of FIGS. 6 to 8, the piston head body is provided with a recess which consists of a cylindrical part 40 and a conical part 41.
The total volume of the recesses 40, 41 is at least 50% of the volume enclosed by the envelope surface 30, 32, 31 and 31 'of the piston head body; it is ingested through air, i.e. through a substance with a specific weight of less than 4 kg / dm? The pistons according to FIGS. 6 to 8 also have a central channel 42 for attaching a water flushing pipe, not illustrated, as is customary from known rotary hammers.
In the exemplary embodiments of FIGS. 5 to 8, both the cylindrical part 22 and 33 and the annular, frustoconical part 23 and 34 are uninterrupted on their circumference; this means that the piston head does not have any channels opening into the circumferential surfaces.