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Verschlusspuffer für eine automatische Feuerwaffe.
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Die Erfindung betrifft einen Verschlusspuffer für eine automatische
Feuerwaffe, bei welchem ein nach aussen abgedichteter, mit kompressibler Flüssigkeit
gefüllter Pufferraum, in dem ein Pufferkolben axial verschiebbar angeordnet ist,
und ein Ausgleichsraum, in welchem ein unter Druck stehendes, verschiebbares Ausgleichsorgan
angeordnet ist, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
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Bekannte Verschlusspuffer dieser Art (siehe z.B. CH-PS 352257, CH-PS
582342, US-PS 2496323 und GB-PS 557'010) haben den Nachteil, dass ihre Hysterese
nur sehr klein ist, das bedeutet, dass der auf den Puffer aufgeschlagene Verschluss
praktisch mit der selben kinetischen Energie sich wieder nach vorne bewegt, mit
der er beim Rücklauf auf den Puffer aufgeprallt ist.
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Bei einem dieser bekannten Verschlusspuffer (siehe CH-PS 352'257)
ist der Pufferraum mit dem Ausgleichsraum ausschliesslich über ein gegen den Pufferraum
sich öffnendes Rückschlagventil in Verbindung, sodass sich die Stösse des Verschlusses
auf den Pufferkolben nicht auf einen Druckausgleichsbehälter auswirken können, während
bei Feuerpausen ein Druckausgleich in entgegengesetzter Richtung stattfinden kann.
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Als Federelement wird somit bei diesem bekannten Verschlusspuffer
ausschliesslich eine kompressible Flüssigkeit verwendet. Die Hysterese des Verschlusspuffers
ist daher, wie gesagt, verschwindend klein. Der Aufprall des Verschlusses auf den
Puffer wird nicht gedämpft.
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Bei einem anderen dieser bekannten Verschlusspuffer (siehe CH-PS 582'342)
sind die beiden Kammern ferner über eine einstellbare Drossel miteinander verbunden,
durch
welche Drossel der Hub des Pufferkolbens beim Rücklauf und somit die Kadenz der
Feuerwaffe einstellbar sind.
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Durch eine einstellbare Drossel lässt sich jedoch die Hysterese des
Verschlusspuffers nur wenig vergrössern, sodass sich auch die Kadenz nur schlecht
beeinflussen lässt. Insbesondere ist es nicht möglich, ein unerwünschtes Ansteigen
der Kadenz bei einem längeren Seriefeuer zu verhindern.
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Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll,
besteht in der Schaffung eines Verschlusspuffers, der ein Ansteigen der Kadenz bei
längerem Seriefeuer wirksam verhindern kann, der eine möglichst grosse Hysteres
besitzt und in der Lage ist, viel kinetische Energie in Reibungsenergie umzuwandeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zusätzlich
Dämpfungselemente zur Umwandlung der kinetischen Energie in Reibungsenergie vorhanden
sind.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verschlusspuffers
sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt:
Fig.l eine schematische Darstellung des Verschlusspuffers im Längsschnitt, gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel mit hydraulischer Dämpfung, Fig.2 eine schematische
Darstellung des Verschlusspuffers im Längsschnitt, gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel
mit mechanischer Dämpfung, Fig.3 einen Längsschnitt durch einen Verschlusspuffer
gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem Ringfederpaket im Pufferraum,
Fig.4 einen Längsschnitt durch einen Verschlusspuffer gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel
mit einem federnd gelagerten Pufferraum und
Fig.5 einen Längsschnitt
durch einen Verschlusspuffer gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel mit einem
Ringfederpaket zur Lagerung des Pufferraumes.
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Fig.6-8 Druck-Weg - Diagramme Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss
Fig.l befinden sich in einem Gehäuse 10 der Verschlusspuffer, eine Pufferkammer
11 und eine Ausgleichskammer 12, die auch als Pufferraum 11 und Ausgleichsraum 12
bezeichnet werden können. Im Pufferraum 11 ist ein Pufferkolben 13 mit einer Pufferstange
14 verschiebbar geführt und im Ausgleichsraum 12 ist ein Ausgleichskolben 15 mit
einer Kolbenstange 16 verschiebbar geführt. Eine Feder 17, welche sich einerseits
am Gehäuse 10 und andererseits am Ausgleichskolben 15 abstützt, hat das Bestreben,
auf eine im Ausgleichsraum 12 befindliche kompressible Flüssigkeit einen Druck auszuüben.
Die Pufferstange 14 ragt aus dem Puffergehäuse 10 heraus und dient zum elastischen
Auffangen des zurücklaufenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Verschlusses
einer automatischen Feuerwaffe. In der Pufferkammer 11 befindet sich ebenfalls eine
kompressible Flüssigkeit, welche über zwei Leitungen 18 und 19 mit der Ausgleichskammer
12 verbunden ist. In der Leitung 18 ist ein Rückschlagventil 20 vorhanden, das sich
nur gegen den Pufferraum 11 öffnen lässt, d.h. die Flüssigkeit kann nur aus dem
Ausgleichsraum 12 in den Pufferrraum 11 fliessen und nicht umgekehrt. In der Leitung
19 ist hingegen ein Ueberdruckventil 21 vorhanden, das sich nur gegen den Ausgleichsraum
12 öffnen lässt, d.h. falls der Druck in der Pufferkammer 11 zu gross oder wesentlich
grösser als im Ausgleichsraum 12 ist, kann Flüssigkeit aus dem Pufferraum 11 in
den Ausgleichsraum 12 fliessen. Das Überdruckventil 21 ist einstellbar, um die Kadenz
der Feuerwaffe einstellen zu können. Das Gehäuse 10 ist starr in der nicht dargestellten
Feuerwaffe befestigt.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Verschlusspuffers gemäss Fig.2
ist ebenfalls im Gehäuse 10 die Pufferkammer 11 und die Ausgleichskammer 12 vorhanden.
In der Pufferkammer 11 befindet sich auch ein Pufferkolben 13, mit einer Kolbenstange
14 und in der Ausgleichskammer 12 befindet sich auch ein Ausgleichskolben 15, mit
einer Kolbenstange 16, die von der Feder 17 umgeben ist.Im Gegensatz zum ersten
Ausführungsbeispiel sind jedoch die beiden Kammern 11 und 12 nur durch eine einzige
Leitung 18 mit einem Rückschlagventil 20 verbunden, das sich nur gegen den Pufferraum
11 öffnen lässt. Die zweite Leitung mit dem Uberdruckventil ist nicht vorgesehen.
Im Gehäuse 10 befindet sich jedoch im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel noch
ein Ringfederpaket 22, das sich einerseits am Gehäuse 10 abstützt und andererseits
am Kopf 23 einer Kolbenstange 24, welche über einen Bolzen 25 am nicht dargestellten
Waffengehäuse einer Feuerwaffe befestigt ist. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
ist somit das Gehäuse 10 des Verschlusspuffers verschiebbar im Waffengehäuse befestigt.
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Vorzugsweise sind zu beiden Seiten des Pufferkolbens 13 je ein Ringfederpaket
22 im Gehäuse 10 angeordnet, das sich einerseits am Gehäuse 10 abstützt und andererseits
am Kopf 23 der Kolbenstange 24, welche über einen Bolzen 25 am nicht dargestellten
Waffengehäuse befestigt ist, um Biegemomente auf die Kolbenstange 24 zu vermeiden.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäss Fig.3 ist das Gehäuse 10,
analog wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig.l, starr im Waffengehäuse
befestigt. Die Ausgleichskammer 12 ist ebenfalls gleich wie beim ersten und zweiten
Ausführungsbeispiel, hingegen unterscheidet sich die Pufferkammer 11 von den bisher
beschriebenen Ausführungsformen. Im Pufferraum 11 befinden sich vier Ringfederpakete
26-29. Jedes dieser vier Ringfederpakete 26-29 besteht aus drei Ringen, nämlich
einem mittleren Aussenring 30 und zwei Innenringen 31 und 32. Diese vier Ringfederpakete
26-29 sind parallel und nicht in Serie
angeordnet, das bedeutet,
dass sich von jedem Ringfederpaket 26-29 das obere Ende, nämlich der Ring 32, auf
einer verschiebbaren Hülse 33 abstützt und dass sich das untere Ende von jedem Ringfederpaket
26-29, nämlich der Ring 31 auf dem Gehäuse 10 abstützt. Beim untersten Ringfederpaket
29 stützt sich der Ring 31 direkt am Boden 34 der Pufferkammer 11 ab. Beim zweituntersten
Ringfederpaket 28 stützt sich der untere Ring 31 über ein erstes Distanzstück 35
auf dem Boden 34 der Pufferkammer 11 ab. Beim dritten Federpaket 27 stützt sich
der untere Ring 31 über zwei Distanzstücke 35 auf dem Boden 34 der Pufferkammer
11 ab. Beim vierten Federpaket 26 schliesslich, stützt sich der untere Ring 31 über
drei Distanzstücke 35, die alle gleich ausgebildet sind, auf dem Boden 34 der Pufferkammer
11 ab. Ebenso stützt sich vom vierten Federpaket 26 der obere Ring 32 direkt auf
einer Schulter 36 der Hülse 33 ab. Beim dritten Federpaket 27 stützt sich der obere
Ring 32 über ein Distanzstück 38 auf einer anderen Schulter 37 der Hülse 33 ab.
Ebenso stützt sich beim zweiten Federpaket 28 der obere Ring 32 über zwei Distanzstücke
38 an der anderen Schulter 37 der Hülse 33 ab. Schliesslich stützt sich das erste
bzw.
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unterste Ringfederpaket 29 mit seinem oberen Ring 32 über drei Distanzstücke
38 an der anderen Schulter 37 der Hülse 33 ab. Der Pufferkolben 13 ist verschiebbar
in einer Büchse 39 geführt, die in das Gehäuse 10 mit Hilfe eines Gewindes 40 eingeschraubt
ist. Der Hub des Pufferkolbens 13 ist nach unten durch eine Stirnfläche 41 der Hülse
33 begrenzt, auf welche der Pufferkolben mit seiner Stirnfläche 42 aufprallt, sobald
der Verschluss mit unerwünscht grosser kinetischer Energie auf die Kolbenstange
14 des Pufferkolbens 13 auftrifft. Dabei wird die Hülse 33 entgegen der Kraft der
vier Ringfederpakete 26-29 gegen den Boden 34 der Pufferkammer 11 gedrückt. Wegen
der beschriebenen Parallelschaltung der vier Ringfederpakete 26-29 ist der Hub a
der Hülse 33 verhältnismässig klein. Der Vorlauf des Pufferkolbens 13 wird durch
ein weiteres Ringfederpaket 43 begrenzt, das sich
in einem Deckel
44 befindet, der auf die Büchse 39 aufgeschraubt ist. Dieses weitere Ringfederpaket
43 ist bei derartigen Verschlusspuffern üblich und wird daher, weil nicht zum Erfindungsgegenstand
gehörend, hier nicht näher beschrieben. Die Kammern 11 und 12 sind auch hier, wie
in Fig.l und 2 über eine Leitung und ein Rückschlagventil miteinander verbunden.
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Auch beim vierten Ausführungsbeispiel gemäss Fig.4 ist das Gehäuse
10 analog wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig.l starr im Waffengehäuse
befestigt. Die Ausgleichskammer 12 ist gleich wie beim dritten Ausführungsbeispiel.
Hingegen unterscheidet sich der Pufferraum 11 wesentlich von dem anhand der Fig.3
beschriebenen Ausführungsform. Im Gehäuse 10 ist ein unten geschlossener zylindrischer
Behälter 45 verschiebbar gelagert, und stützt sich über ein Tellerfederpaket 46
auf einen Deckel 47 ab, der in das Gehäuse 10 mit Hilfe eines Gewindes 48 eingeschraubt
ist. Aus dem Behälter 45 kann die kompressible Flüssigkeit über Bohrungen 49 in
eine Ringkammer 50 gelangen. Die Ringkammer 50 ist über eine nicht dargestellte
Leitung mit der Ausgleichskammer 12 verbunden. Diese Leitung ist, wie in Fig.l und
2 dargestellt mit einem Rückschlagventil versehen, das sich nur gegen die Pufferkammer
11 öffnet. Damit keine Flüssigkeit aus der Ringkammer 50 entweichen kann, sind oberhalb
und unterhalb dieser Kammer 50 Dichtungsringe 51 vorhanden. Im zylindrischen Behälter
45 ist der Pufferkolben 13 verschiebbar geführt. Der Hub des Pufferkolbens 13 ist
nach unten durch keinen Anschlag und nach oben wiederum durch das Ringfederpaket
43 begrenzt, das sich im Deckel 44 befindet, der auf den zylindrischen Behälter
45 aufgeschraubt ist. Die einzelnen Teller des Tellerfederpaketes 46 sind mit ihrer
konkaven Seite alle auf dieselbe Seite gerichtet, wodurch sich ein kleiner Hub und
eine grosse Federkraft ergeben.
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Das fünfte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verschlusspuffers,
gemäss Fig.5, unterscheidet sich vorn vierten Ausführungsbeispiel, gemäss Fig.4,
im wesentlichen nur dadurch, dass statt des einen Tellerfederpaketes 46 zwei zueinander
parallel angeordnete Ringfederpakete 52 und 53 vorhanden sind. Die Anordnung dieser
beiden Ringfederpakete 52 und 53 ist vergleichbar mit der Anordnung von vier Ringfederpaketen
26-29 in Fig.3. Beim oberen Ringfederpaket 52 stützt sich ein oberer Ring 54 auf
eine Schulter 56 des Behälters 45 und ein unterer Ring 55 stützt sich über ein Distanzstück
57 auf die innere Bodenfläche des Deckels 47. Beim unteren Ringfederpaket 53 stützt
sich der obere Ring 54 über ein Distanzstück 58 an einer Schulter 59 des Behälters
45 und der untere Ring 55 stützt sich direkt auf die innere Bodenfläche des Deckels
47 ab. Die übrigen Teile des Verschlusspuffers sind genau gleich, wie beim vierten
Ausführungsbeispiel und daher hier nicht näher beschrieben.
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Obwohl der Aufbau der fünf verschiedenen Ausführungsbeispiele des
erfindungsgemässen Verschlusspuffers sich in verschiedenen Merkmalen unterscheidet,
ist die Wirkungsweise bei allen gleich. Es soll daher die Wirkungsweise aller Ausführungsbeispiele
gemeinsam beschrieben werden.Diese Wirkungsweise ist wie folgt: Der nicht dargestellte
Verschluss prallt bei einem Seriefeuer nach jedem Schuss bei seinem Rücklauf gegen
die Kolbenstange 14 des Pufferkolbens 13. Da die kinetische Energie, welche der
Verschluss beim Aufprall auf den Puffer besitzt zu Beginn des Seriefeuers kleiner
ist als am Schluss, wächst auch die Kadenz während des Seriefeuers, denn bei wachsender
kinetischer Energie bewegt sich der Verschluss schneller vor und zurück. Beim Aufprall
des nicht dargestellten Verschlusses auf die Kolbenstange 14 des Pufferkolbens 13
verschiebt sich dieser - in Fig.1-5 nach unten - und komprimiert die in der Pufferkammer
11 enthaltene Flüssigkeit. Entweder wird
ein Teil der Flüssigkeit
durch das Uberdruckventil 21 (Fig.1) aus der Pufferkammer 11 in die Ausgleichskammer
12 fliessen oder, falls kein Uberdruckventil 21 vorhanden ist (Fig.2-5), wird die
Flüssigkeit nur komprimiert.
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Je nach der Einstellung des Uberdruckventiles 21 wird ein Druckausgleich
in den beiden Kammern 11 und 12 mehr oder weniger schnell stattfinden. Ähnlich verhalten
sich die in Fig.2-5 dargestellten Ausführungsbeispiele des Verschlusspuffers. Durch
nicht dargestellte Mittel lassen sich die Ringfederpakete 22 (Fig.2); 26-29 (Fig.3);
46 (Fig.4) und 52-53 (Fig.5) mehr oder weniger stark vorspannen.
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Es lassen sich nun verschiedene Fälle unterscheiden: a) Die Vorspannung
ist klein und die Ringfederpakete werden bei jedem Aufprall des Verschlusses auf
den Puffer komprimiert. Trifft der Verschluss mit wenig kinetischer Energie auf
den Puffer auf, wird weniger Energie in Wärme umgewandelt, bei wachsender Erwärmung
der Waffe wird mehr Energie umgewandelt und dadurch ein Ansteigen der Kadenz verhindert.
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b) Die Vorspannung ist gross und die Ringfederpakete werden nur komprimiert,
wenn die kinetische Energie des Verschlusses einen Grenzwert überschreitet, d.h.
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sobald die Kadenz einen zulässigen Grenzwert überschreiten will,
wird dies mit Hilfe der Reibung in den Ringfederpaketen verhindert.
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c) Die Federung durch die kompressible Flüssigkeit und die Federung
durch die Ringfederpakete sind so aufeinander abgestimmt, dass der Verschluss zuerst
gegen die Kolbenstange 14 stösst und diese soweit zurückschiebt, dass er anschliessend
auf das Puffergehäuse 10 oder auf den Deckel 44 aufprallt. Die Kompression der Ringfeder
erfolgt erst beim Aufprall des Verschlusses auf das Gehäuse 10 oder den Deckel 44.
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Das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Ausführungsbeispiele
wird aus den Druck-Weg-Diagrammen gemäss Fig.6-8 deutlich. p = Druck - f = Weg.
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Das in Fig.6 dargestellte Druck-Weg-Diagramm entspricht dem ersten
Ausführungsbeispiel gemäss Fig.1. Beim Aufprall des Verschlusses auf den Kolben
13 wird der Flüssigkeitsdruck vom Wert Pv auf den Wert Pm ansteigen und der Kolben
wird sich um den Weg fn verschieben. Sobald der Druck Pm erreicht ist, öffnet sich
das Uberdruckventil 21, der Druck pm bleibt konstant und der Kolben kann sich um
den Weg zum verschieben. Bei kleiner kinetischer Energie, d.h. wenn das Uberdruckventil
21 nicht anspricht, ist die Hysterese ABCD klein. Bei grosser kinetischer Energie,
d.h. wenn der Verschluss mit voller Kraft aufprallt und das Uberdruckventil anspricht,
ist die Hysterese ABEFG wesentlich grösser und mehr Energie wird in Wärme umgewandelt.
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Das in Fig.7 dargestellte Druck-Weg-Diagramm entspricht dem zweiten
Ausführungsbeispiel gemäss Fig.2. Beim Aufprall des Verschlusses auf den Kolben
13 wird der Flüssigkeitsdruck vom Wert Pv den Wert Pn ansteigen und der Kolben 13
wird sich um den Weg fn verschieben. Sobald der Verschluss auch das Gehäuse 10 des
Puffers verschiebt, wird der Druck auf den Wert Pm ansteigen, wobei das Ringfederpaket
22 komprimiert wird. Kolben 13 und Gehäuse 10 verschieben sich um den Weg fm. Da
das Ringfederpaket 22 relativ lang ist, ergibt sich bei grossem Weg fm ein kleiner
Druckanstieg auf Pm, d.h. der Druck bleibt wie beim ersten Ausführungsbeispiel annähernd
konstant. Bei kleiner kinetischer Energie, d.h. wenn die Ringfedern 22 nicht komprimiert
werden, ist die Hysterese ABCD klein. Wenn jedoch die Ringfedern 22 ansprechen,
ist die Hysterese ABEFG wesentlich grösser, wegen der Reibung im Ringfederpaket
22.
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Das in Fig.8 dargestellte Druck-Weg-Diagramm entspricht dem dritten,
vierten und fünften Ausführungsbeispiel gemäss Fig.3,4 und 5. Beim Aufprall des
Verschlusses auf den Kolben 13 wird der Flüssigkeitsdruck wieder vom Wert pv auf
den Wert Pn ansteigen und der Kolben 13 wird sich um den Weg f verschieben. Sobald
ein Aufprall des Vern schlusses auf den Deckel 44 erfolgt (Fig.4 und 5) oder der
Kolben 13 auf die Hülse 33 prallt (Fig.3), werden die Federpakete 26-29 (Fig.3),
bzw. 46 (Fig.4) oder 52-53 (Fig.5) komprimiert und die Kraft steigt steil auf den
Wert Pm an. Der Verschiebungsweg ist jedoch nicht wesentlich grösser, d.h. fn und
zum ist fast gleich gross.
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Auch hier gilt: Bei kleiner kinetischer Energie, d.h.
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wenn die Ringfedern nicht komprimiert werden, ist die Hysterese ABCD
klein. Wenn jedoch die Ringfedern komprimiert werden, wächst die Hysterese ABEFG
auf einen wesentlich höheren Wert.