DE221825C - - Google Patents

Description

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PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

~ M 221825 KLASSE 49 e. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. April 1907 ab.

Bei Hämmern, deren Bär durch Wasserdruck gehoben wird, hat sich der Übelstand bemerkbar gemacht, daß die beim Schlagen aus dem Hubzylinder austretende Wassermenge 5· nach, erfolgtem Schlag infolge ihres Beharrungsvermögens sich in dem Abflußrohr noch weiter bewegt, so daß unter dem Hubkolben für eine kurze Zeit ein leerer Raum entsteht. Dies hat zur Folge, daß ein schnelles Wiederanheben des Bären nicht möglich ist, zumal das frisch eingeführte Druckwasser znächst den leeren Raum ausfüllen muß, um zur Wirkung gelangen zu können. Während des Auffüllens des leeren Zylinderraumes ruht der Bär auf dem Arbeitsstück auf oder er springt bei prellendem Schlag, wie z. B. bei der Gesenkschmiederei, ein Stück zurück und legt sich abermals auf das Arbeitsstück, welcher Vorgang sich sogar öfter wiederholen kann.

Um diese Übelstände zu vermeiden, muß dafür Sorge getragen werden, daß das sich unter dein Hubkolben bildende Vakuum möglichst schnell beseitigt wird. Es wird dies gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß durch den niedergehenden Hammer mittels des durch den Kolben verdrängten Wassers so viel Energie angesammelt wird, daß durch dieselbe eine. schleunige Umkehrung der Bewegung des von dem Hubkolben bewegten Wassers herbeigeführt wird, d. h. es soll der unter dem Hubkolben entstandene leere Raum möglichst schnell durch das in Bewegung gesetzte Wasser wieder aufgefüllt werden, ohne daß hierfür Druckwasser benötigt wird. Die Aufspeicherung der Energie kann entweder in der in einer hochgeführten Leitung befindlichen Flüssigkeitssäule oder aber in einem Windkessel erfolgen.

. Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der zur Durchführung dieses Verfahrens dienenden Einrichtung.

In allen Figuren bedeutet α den Hubzylinder des hydraulischen Hammers, b den Kolben, c den Hammerbär, d die Steuerung, welche natürlich ganz beliebig gestaltet sein kann, β das Zuleitungsrohr für das Druckwasser und f das Abflußrohr. Der Hammerbär c wird durch Einlassen des Druckwassers aus dem hydraulischen Akkumulator durch das Zuleitungsrohr e in den Zylinder α gehoben. Nach Verstellung der Steuerung in die gezeichnete Stellung beginnt der Bär mit dem Kolben seine Abwärtsbewegung, bei welcher das vorher zum Heben benutzte Druckwasser über die Steuerung d hinweg in die Abflußleitung f geleitet wird, von wo aus es in den Rücklauf- , ,: behälter abfließt. Diesem entnimmt es die Preßpumpe und drückt es wieder in den Akkumulator, um von neuem zum Heben des Bären benutzt zu werden. Beim Aufschlagen des Bären auf das Schmiedestück, wenn also die Abwärtsbewegung des Kolbens b unterbrochen wird, würde ohne Anwendung des neuen Verfahrens das noch im Zylinder unter dem Kolben befindliche Wasser infolge des eigenen Beharrungsvermögens aus dem Zylinder ab-.

fließen und sich infolgedessen im Zylinder ein leerer Raum bilden. Die Wassersäule, welche nach dem neuen Verfahren dies verhindern oder den entstandenen leeren Raum alsbald wieder ausfüllen soll, kann in beliebiger Form angeordnet sein. In Fig. ι ist diese Wassersäule dadurch gebildet, daß das Abflußrohr f nach oben gerichtet ist. An dieses Rohr ist das Rohr h angeschlossen, durch welches der

ίο Preßpumpe das verbrauchte Wasser wieder zufließt. Um die Wirkung der Wassersäule zu verstärken, kann ein Windkessel g an das Rohr f angeschlossen werden, in welchem Falle die Wassersäule weniger hoch zu sein braucht.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Die Wassersäule bzw. der Druck des Windkessels wirken dem beim Fallen des Bären aus dem Zylinder α in die Abflußleitung f austretenden Wasser entgegen, so daß dieses beim Aufschlagen des Bären so schnell in den Zylinder zurückgedrückt wird, daß der eventuell entstehende leere Raum im Zylinder schon ausgefüllt wird, bevor die Steuerung für den Wiedereintritt des Druckwassers aus dem Rohr e umgestellt ist. Diese Anordnung empfiehlt sich nur, wenn durch die hydraulische Kraftanlage nur ein Hammer betrieben wird, wenn also das Rohr h gleichzeitig Säugrohr der Pumpe ist.

Ein Anwendungsbeispiel, welches sich besonders für eine durch eine gemeinsame Kraftanlage betriebene größere Anzahl von Hämmern eignet, ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist wieder f das aufwärtsgerichtete Abflußrohr, in welchem sich die dem aus dem Zylinder austretenden Wasserstrom entgegenwirkende Wassersäule befindet. Am höchsten Punkt dieser Wassersäule ist ein Überlaufrohr h angebracht, welches das verbrauchte Wasser dem Rücklauf behälter zuführt. Dieses Rückleitungsrohr h kann viel enger sein als bei gewöhnlicher Anordnung der Rückleitung, da das verbrauchte Wasser nicht in der sehr kurzen Zeit während des Fallens des Bären hindurchzufließen braucht, sondern zunächst von der Verlängerung . des Rohres f über dem Überlaufrohr h aufgenommen wird und dann in der ganzen Zeit während des Fallens, des Hochgehens des Bären und der dann folgenden Pause durch das Rohr h in den Rücklauf behälter abfließt. Es werden also die sonst erforderlichen weiten Rückleitungsrohre durch sehr enge ersetzt, welcher Vorteil besonders bei einer großen Anzahl von Hämmern, welche von gemeinsamer Kraftanlage betrieben werden, Bedeutung gewinnt.

Durch die Wassersäule bzw. den Druck des Windkessels wird dem freien Fall bzw. der Abwärtsbewegung des Bären ein Widerstand entgegengesetzt. Um diesen auszugleichen, kann, wie in Fig. 2 angedeutet, die Abflußleitung f durch das Rohr i mit dem oberen Zylinderraum verbunden werden, so daß die Abflußwassersäule auch auf die obere Kolbenfläche wirkt und somit der Druck der Wassersäule auf die untere Kolbenfläche ausgeglichen und eventuell auch noch die Reibung des Kolbens überwunden wird, da die obere Kolbenfläche größer ist als die untere. Beim Fallen des Bären tritt also das unter dein Kolben b befindliche Wasser durch die Rohre f und i über denselben in den Zylinder und außerdem tritt noch Wasser aus dem oberen Teil des Rohres f in den oberen Zylinderraum. Beim nächsten Hochgang des Bären wird das in den oberen Zylinderraum eingetretene Wasser wieder in das Rohr f verdrängt, von wo aus es durch das Rückleitungsrohr h in den Rücklaufbehälter gelangt.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel, welches sich besonders für Hämmer mit großer Fallgeschwindigkeit eignet, zeigt Fig. 3. Hier ist zur Verstärkung der Wirkung der Wassersäule in der Verlängerung des Zylinders ein Windkessel g angeordnet, welcher sowohl mit 'dem oberen Zylinderraum als mit dem Rohr f ständig in Verbindung steht. Diese Einrichtung wirkt ähnlich wie die nach Fig. 2 mit der Verbindung i zwischen oberem Zylinderraum und Rohr. f. Der dem freien Fall des Bären entgegenwirkende Druck des Windkessels wird durch denselben Druck auf die obere Kolbenfläche überwunden. Nimmt man den Druck des Windkessels reichlich hoch an und die Kolbenstange reichlich dick, so kann dieser Druck, besonders bei schnellschlagenden Hämmern, noch dazu benutzt werden, die ■ Abwärtsbewegung des Bären zu beschleunigen. h ist wieder, wie in Fig. 2, das Rückleitungsrohr, welches das verbrauchte Wasser ' nach dem Rücklaufbehälter zurückführt. Um den Druck des Windkessels annähernd konstant bzw. in bestimmten Grenzen schwankend zu erhalten, wird eine Vorrichtung angeordnet, welche den Abfluß des Wassers in das Rohr h, also den Wasserstand und damit den Druck im Windkessel reguliert. In Fig. 3 erfolgt beispielsweise diese Regulierung durch einen Schwimmer k, welcher beim tiefsten Wasserstand ein an dem Rohr h sitzendes Absperrorgan I erst drosselt und dann ganz absperrt, dieses beim Steigen des Wasserstandes, also beim Eintreten des vom Hammerzylinder:kommenden Wassers in den Windkessel wieder öffnet und das in den Windkessel eingetretene Wasser in den Rücklaufbehälter abfließen läßt.

Das in Fig. 4 dargestellte Beispiel unterscheidet sich von dem nach Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch, daß der Windkessel g nicht über den Zylinder, sondern neben ihm

angeordnet ist, und daß das Abflußrohr f, \ ähnlich wie in Fig. 2, durch ein Rohr i mit dem oberen Zylinderraum verbunden ist. Die Regulierung des Druckes und des Wasserstandes im Windkessel wird hier dadurch erreicht, daß das Rückleitungsrohr h nicht direkt an den Windkessel, sondern an das obere Ende eines Standrohres m angeschlossen ist. Die Höhe dieses Standrohres wird so gewählt, daß

to die in ihm befindliche Wassersäule dem gewünschten Druck des Windkessels entspricht. Da das Standrohr m ein Steigen des Wasserstandes und des Druckes im Windkessel über das normale Maß hinaus nicht zuläßt, so fließt das in den Windkessel eintretende verbrauchte Wasser sofort durch das Standrohr in das Rückleitungsrohr h ab.

Bei Hämmern mit sehr großer Fallgeschwindigkeit genügt der Druck des Windkessels, wenn man ihn nicht verhältnismäßig sehr hoch annehmen will, nicht, um die Bildung des leeren Raumes im Zylinder ganz zu verhindern bzw. die Bewegungsumkehr des aus dem Zylinder austretenden Wassers rechtzeitig noch vor Umstellung der Steuerung d und damit das rechtzeitige Wiederausfüllen des leeren Raumes zu erreichen. Um dieses Wiederausfüllen des leeren Raumes aber auch in solchen Fällen zu erzielen, soll, wie in Fig. 2 angedeutet, in dem Kolben ein Rückschlagventil η angeordnet werden, welches Wasser aus dem oberen in den unteren Zylinderraum einläßt, sobald im letzteren ein leerer Raum entsteht. Das Rückschlagventil η kann sehr klein sein, weil das über dem Kolben befindliche Wasser schon infolge des eigenen Beharrungsvermögens bestrebt ist, durch das Ventil hindurchzugehen. Nach erfolgtem Ausfüllen des leeren Raumes und dem dann erfolgenden Eintritt des Druckwassers in den Zylinder schließt sich das Ventil η wieder selbsttätig.

Das Ventil η kann auch, wie Fig. 3 zeigt, außerhalb des Zylinders in einer besonderen Umführungsleitung 0 angebracht sein.

Das zum Wiederanfüllen des leeren Raumes erforderliche Wasser kann auch, wie in Fig. 5 dargestellt, statt aus der Abflußleitung aus einem besonderen Wasserbehälter j> entnommen werden. Das den Übertritt des Wassers regelnde Rückschlagventil η wird durch eine einstellbare Feder q oder ein sonstiges Kraftmittel geschlossen gehalten, so daß das Wasser aus dem Behälter p in den Zylinder α nur dann gelangen kann, wenn in letzterem ein leerer

.55 Raum entsteht. Natürlich muß das aus dem Behälter entweichende Wasser durch Zuführung frischen Wassers wieder ersetzt werden, was in beliebiger Weise geschehen kann. Dieser besondere Wasserbehälter nach Fig. 5 kann auch- in solchen Fällen angewandt werden, bei denen der obere Zylinderraum, wie in Fig. 1, nicht mit der Abflußleitung f verbunden ist.

Auch kann in den Beispielen nach Fig. 1 die in Fig. 3 dargestellte Umführungsleitung 0 mit dem Rückschlagventil η angebracht werden, deren oberes Ende dann an der Abfluß leitung f oder am Fuß des Windkessels g angeschlossen wird.

Eine weitere Ausführungsform ergibt sich, wenn, wie Fig. 6 zeigt, die Kolbenstange über den Kolben hinaus nach oben verlängert wird und sie am oberen Zylinderende durch eine Stopfbüchse hindurchgeht, so daß die obere und untere Druckfläche des Kolbens b gleich sind. Der obere Zylinderraum nimmt dann beim Fallen des Bären nur das aus dem unteren Zylinderraum verdrängte Wasser auf, welches dann beim nächsten Hochgang durch den Kolben in die Abflußleitung bzw. den Windkessel gedrückt wird.

Da in diesem Falle die aus dem unteren Zylinderraum verdrängte Wassermenge gleich der vom oberen Zylinderraum aufgenommenen ist, so kann die Steuerung auch so gestaltet sein, daß während des Fallens die beiden Zylinderräume miteinander in Verbindung stehen, beide aber von der Abflußleitung abgesperrt sind, so daß beim Fallen des Bären das austretende Wässer zwischen der unteren und der oberen Fläche des Kolbens eingeschlossen ist und beim Aufschlagen des Bären zur Ruhe gebracht wird. Ein solches Beispiel zeigt Fig. 7. Durch die Steuerung ä_x sind der obere und untere Zylinderraum in Verbindung gebracht, so daß der Bär beim Fallen das Wasser aus dem unteren in den oberen Zylinderraum drückt. Da hierbei das Wasser fest eingeschlossen ist, so kann sich unter dem Kolben im Zylinder, selbst bei den größten Fallgeschwindigkeiten, nur insoweit ein leerer Raum bilden, als der beim Auftreffen des Hammers entstehende Wasserdruck vorübergehend eine elastische Dehnung der Wandungen des Hubzylinders und der Rohre veranlaßt. Durch das Umsteuern beim Aufschlagen des Bären wird das Rohr i mit dem Rückleitungsrohr h und die Unterfläche des Kolbens b mit der Druckleitung e verbunden; das Druckwasser hebt den Bär wieder hoch, wobei das beim Fallen in den oberen Zylinderraum eingetretene Wasser in das Rückleitungsrohr h verdrängt wird.

Die Steuerung d₁ für die beiden Zylinderräume kann natürlich auch beliebig anders gestaltet sein, z. B. wie in Fig. 8 und 9 dargestellt. In Fig. 7 und 8 wird das Rohr i abwechselnd sowohl mit dem unteren Zylinderraum als auch mit dem Rückleitungsrohr h durch die Steuerung α_λ verbunden, in Fig. 9 dagegen verbindet die Steuerung d_t das Rohr i

nur mit dem unteren Zylinderraum, während die Steuerung des Abflusses des Wassers aus dem oberen Zylinderraum in die Rückleitung h durch ein besonderes Rückschlagventil r, das auch durch einen Kolben ersetzt werden kann, bewirkt. wird. Das Ventil r muß durch eine Feder oder sonstiges Kraftmittel so belastet sein, daß es während des Fallens des Bären und beim darauffolgeriden Zurruhekommeri des

ίο aus dem unteren in den oberen Zylinderraum strömenden Wassers geschlossen bleibt, und erst nach der Umsteuerung, wenn also das Rohr i vom unteren Zylinderraum abgesperrt ist und der Bär hochgeht, durch das aus dem oberen Zylinderraum verdrängte Wasser geöffnet wird, um dieses in die Rückleitung h übertreten zu lassen.

Wie schon oben erwähnt, kann der Druck des Windkessels und der Durchmesser der KoI-benstange in den Beispielen nach Fig. 3 und 4 so groß gewählt werden, daß dadurch die Abwärtsbewegung des Bären beschleunigt wird. Ein solches Beispiel, das sich besonders für schnellschlagende Hämmer eignet, zeigt Fig. 10.

Hierbei wirkt der Druck des Windkessels g auf die Differenz der oberen und unteren Kolbenfläche beschleunigend auf die Abwärtsbewegung des Bären c.

In Fig. 11 ist ein Beispiel für schnellschlagende Hammer mit nach oben verlängerter Kolbenstange nach dem Prinzip der Fig. 9 dargestellt. Hier beschleunigt der Druck des Windkessels, der in die Rückleitung eingeschaltet ist, auf die Kolbenstangenverlängerung die Abwärtsbewegung des Bären. Statt dieses Windkessels kann auch ein solcher angeordnet sein, der von der Rückleitung unabhängig ist. Es wird dann das Rohr h nicht an den Windkessel angeschlossen, sondern es führt, wie punktiert angedeutet, direkt zum Rücklaufbehälter, und der Verbindungskanal s zwischen Ventil r und Windkessel fällt ganz fort.

Natürlich können das Verfahren und die Einrichtungen dafür in beliebiger anderer Weise, als in den Beispielen angegeben, ausgeführt werden, z. B. kann der Zylinder α beweglich und die Kolbenstange fest angeordnet sein. Auch kann statt der oberen abwärtswirkenden Kolbenfläche ein besonderer Kolben vorgesehen werden, dessen Zylinder mit der gesamten Einrichtung in sinngemäße Verbindung gebracht ist. Die Kolbenstange kann mit dem Bären fest verbunden oder in diesem nach unten hin beweglich angeordnet sein. Auch kann das Verfahren bei solchen hydraulischen Fallhämmern angewandt werden, bei welchen der Bär nicht direkt durch die Kolbenstange, sondern mittels eines Riemen- oder Seilzuges hochgezogen wird. Ferner kann die Steuerung ganz beliebig gestaltet sein und ebenso die sonstigen Einrichtungen, wie die Vorrichtung zum Regulieren des Wasserstandes im Windkessel g.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur schnellen Beseitigung des Vakuums bei hydraulischen Hämmern, um den Hammer so schnell als möglich wieder anheben zu können, dadurch gekennzeichnet, daß durch den niedergehenden Hammer mittels des durch den Kolben verdrängten Wassers so viel Energie angesammelt wird, daß durch dieselbe eine schleunige Umkehrung der Bewegung des von dem Hammerkolben bewegten Wassers herbeigeführt wird.

2. Hydraulischer Hammer zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abfiußleitung in der Nähe des Hammers ein nach oben gerichtetes Rohr, Behälter oder Windkessel angeordnet ist.

.3. Hydraulischer Hammer zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über oder neben dem Zylinder in der Abflußleitung eine Wassersäule bzw. ein Windkessel angeordnet ist,. der mit dem oberen Zylinderraum ständig und mit . dem unteren, also . dem Hubzylinderraum, während des Fallens des Bären in Verbindung _;steht, wobei die obere und untere Kolbenfläche gleich oder verschieden groß sein können. .

4. Hydraulischer Hammer zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .die obere, Und untere Druckfläche des Kolbens gleich sind, und daß während des Fallens des Bären das aus dem unteren, dem Hubzylinderraum verdrängte Wasser von dem oberen Zylinderraum aufgenommen wird und.dabei beide Zylinderräume durch die Steuerung von <der Abflußleitung abgeschlossen sind,.'und, daß beim Wiederhochheben des Bären durch das in den Hubzylinderraum eintretende Druckwasser das im oberen Zylinderraum befindliche Wasser durch die Steuerung oder ein Rückschlagventil oder -kolben hindurch in die Abflußleitung gedrückt wird.

5. Hydraulischer Hammer zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches zum Ausfüllen des etwa entstandenen leeren Raumes Wasser aus der Abflußleitung oder dem in diese eingeschalteten Windkessel in den Hubzylinder einläßt.

6. Hydraulischer Hammer zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hub-

zylinder und Abflußleitung ein Rohr mit Rückschlagventil angeordnet ist, um zum Ausfüllen des etwa entstandenen leeren Raumes Wasser in den Hubzylinder einzulassen.

7. Hydraulischer Hammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerte Kolbenstange oder ein besonderer im gleichen Sinne wirkender Kolben in einen Luftzylinder. eintaucht, um durch den Luftdruck eine Beschleunigung des Bären zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.