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Schlagwerkzeug mit frei fliegendem Schlagkolben Die Erfindung bezieht
sich auf ein Schlagwerkzeug mit frei fliegendem Kolben, dessen Arbeitshub durch
die Verbrennungsgase einer in seinem Führungszylinder angeordneten Brennkraftmaschine
mit umlaufenden Schwungmassen und dessen Rückwärtshub durch ein in einer Hilfskammer
vorrätig gehaltenes Druckgas bewirkt wird. Bei einem bekannten Schlagwerkzeug dieser
Art ist der Kolben der Brennkraftmaschine zweistufig ausgebildet und der unterhalb
des frei fliegenden Schlagkolbens befindliche Raum des Führungszylinders durch einen
Zylinderboden beginnenden Kanal mit dem Hubraum des Brennkraftmaschinenkolbensverbunden.
Diese Einrichtung hat den Zweck, beim Verdichtungshub des Brennkraftmaschinenkolbens
dem letzteren den Schlagkolben entgegenzutreiben. Bei einem anderen bekannten Schlagwerkzeug
ist der Schlagkolben gleichzeitig der Arbeitskolben der Brennkraftmaschine und stufenartig
ausgebildet, so daß in beiden Hubrichtungen des Kolbens Gaskissen gebildet werden.
Bei diesem Werkzeug sind keine umlaufenden Schwungmassen vorgesehen. Das während
des Verbrennungshubes der in Zweitakt arbeitenden Brennkraftmaschine wirksame Gaskissen
hat hierbei nur die.Aufgabe, den Schlagkolben in seine Anfangsstellung zurückzubringen.
Dieses Gaskissen hat allerdings notwendigerweise auch eine dämpfende Wirkung.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Schlagwerkzeug der eingangs bezeichneten
Art der frei fliegende Schlagkolben in an sich bekannter Weise ebenfalls zweistufig
ausgebildet und steht der in dem Führungszylinder für die größere Stufe um die kleinere
Stufe gebildete Ringraum durch Öffnungen mit der Hilfskammer in Verbindung, die
auch durch einen zweckmäßig mit einem Ouerschnittsregler versehenen Kanal mit dem
Zylinderraum auf der freien Seite der größeren Schlagkolbenstufe verbunden ist.
Des weiteren sind die beiden Kolbenflächen der größeren Stufe verschieden groß,
und zwar derart bemessen, daß der Druck des in der Hilfskammer enthaltenen Gases
durch Differentialwirkung die Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens nach dem Schlage
bewirkt. Infolge der Anwendung von Schwungmassen ist ein Gaskissen zum Zurückbewegen
des Arbeitskolbens nicht 'erforderlich. Unter gewöhnlichen Arbeitsbedingungen braucht
auch das Gaskissen für den Schlagkolben in dem Zylinder der größeren Schlagkolbenstufe
nicht wirksam zu werden. Dagegen wird dieses Gaskissen in dem Führungszylinder der
größeren Schlagkolbenstufe entstehen und zur Wirkung kommen, wenn das Werkzeug keinen
oder nur einen sehr geringen Widerstand findet. In dem Falle wird durch das Gaskissen
eine Zerstörung durch den Schlagkolben verhindert.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung teilweise in Ansicht, teilweise in axialem Schnitt dargestellt.
In
der "Zeichnung ist i der Kolben einer Brennkraf tmaschine, vorzugsweise eines Verpuffungsa-notors.
Dieser Kolben ist mittels einer Pleuelstange 2 mit der Kurbel 3 einer Kurbelwelle
5 verbunden, auf der ein Schwungrad 4 sitzt. Der Motor ist in der üblichen Weise
mit Vergaser, Zündkerze und Auslallventil versehen. Diese Einzelheiten sind bis
auf das Auslaßventil in der Zeichnung nicht dargestellt. 6, 7 ist der in an sich
bekannter Weise zweistufig ausgebildete Schlagkolben, dessen kleinere Stufe 6 in
dem Zylinder 15 des Motors geführt ist. Die untere größere Stufe 7 ist in einem
zylindrischen Raum 8 geführt und besitzt eigen zapfenförmigen Fortsatz 9, welcher
in bekannter Weise zur Übertragung der Schlagwirkung auf das in der Zeichnung nicht
dargestellte Werkzeug, beispielsweise einen Gesteinsbohrer, dient. Der Führungszylinder
8 für die größere Stufe; des Schlagkolbens ist durch Öffnungen io und 12 mit einer
Hilfskammer i i verbunden, in der ein Druckgas vorrätig gehalten "wird. Dieses Druckgas
kann beispielsweise dem Verdichtungsraum 15 des -Motors entnommen werden, wobei
in der Verbindungsleitung ein Reduktionsventil eingeschaltet sein kann. Statt dessen
kann auch die Kammer i i mit einer besonderen Luftpumpe verbunden sein. Es muß lediglich
dafür Sorge getragen werden, daß der Druck in der Kammer i i annähernd unverändert
aufrechterhalten wird. Die eine Verbindungsöffnung io ist in der Nähe des oberen
Endes des Führungszylinders 8 für die Schlagkolbenstufe 7 angeordnet, so daß gegen
Ende des Aufwärtshubes des Schlagkolbens die Öffnung io freigegeben wird und eine
Verbindung zwischen der Kammer r i und dem Führungszylinder 8 herstellt, während
beim Abwärtshub der um die kleinere Stufe 6 in dem Führungszylinder 8 gebildete
Ringraum 17 mit der hlilfskammer i i in Verbindung gebi acht wird. Der Ringraum
17 steht außerdem noch durch ein Rückschlagventil 16 mit der Kammer i i in
Verbindung, und zwar derart, daß bei Entstehung eines Überdruckes in dein Ringraum
17 das darin eingeschlossene Gas in die Kammer i i zurückströmt. Die Öffnung 12
ist in der Nähe des unteren Endes des Führungszylindern 8 angeordnet. Der Querschnitt
dieser Öffnung ist mittels eines in einem Gehäuse 1.1 gelagerten Ventils 13 regelbar.
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Die Wirkungsweise dieses Schlagwerkzeuges ist folgende: Beim Verdichtungshub
des Motorkolbens i bewegt sich dieser gegen den Schlagkolben 6, 7. Hierbei bleibt
der letztere unbeweglich in der oberen Endstellung stehen, da die Hilfskammer ii
durch die Öffnung io mit dem Führungszylinder 8 für die größere Schlagkolbenstufe
7 in Verbindung steht und außerdem der Ringraum 17 allseitig abgeschlossen ist,
wodurch beim Abwärtsgang in dem letzteren ein Unterdruck entstehen würde. Durch
den bei der Explosion in dein Führungszylinder 13 entstehenden großen Druck werden
die auf. den Schlagkolben wirkenden Gegenkräfte überwunden, so daß der Schlagkolben
nach unten geschleudert wird. Dabei bewegt sich die Stufe 7 des Schlagkolbens an
der Öffnung io vorbei, so daß ' das in der Hilfskammer i i enthaltene Druckgas in
den Ringraum 17 einströmen kann und die Entstehung eines Unterdruckes in diesem
Ringraum verhindert. Während des Schlaghubes wird zunächst das unter der Schlagkolbenstufe
7 in dem Führungszylinder 8 befindliche Druckgas in die Kammer i i zurückgeförde-t,
und -zwar so lange, bis der zapfenförmige Fortsatz 9 des Schlagkolbens gegen das
eigentliche Werkzeug anstößt. Für den Fall, daß das Werkzeug keinen Widerstand findet,
wird die Öffnung 12 durch die Stufe Z des Schlagkolbens abgeschlossen, so daß sich
unter der Stufe 7 ein Gaskissen bildet, das ein schädliches Aufschlagen des Schlagkolbens
auf die untere Stirnwand des Führungszylinders 8 verhindert und, nachdem der Schlagkolben
.zur Ruhe gekommen ist, dessen Rückhub unterstützt. Etwa im gleichen Augenblick
beginnt auch der Saughub des Motorkolbens i, so daß auf die Stufe 7 des Schlagkolbens
das durch die Offnung 12 aus der Hilfskammer i i in den Führungszylinder 8 einströmende
Druckgas einen erheblichen Überdruck ausübt. Der während des Rückhubes auch in dem
Ringraum herrschende Druck des in der Kammer i i enthaltenen Gases verzögert die
Rückhubgeschwindigkeit nur wenig, weil dieser Druck auf eine erheblich kleinere
Fläche wirkt als unterhalb der Stufe 7 des Schlagkolbens. Sobald während des Rückhubes
die Öffnung to durch die Stufe 7 des Schlagkolbens abgeschlßssen ist, wird das in
(lern Ringraum 17 enthaltene Gas zusammengedrückt, so daß auch der Rückhub durch
ein Gaskissen abgedämpft wird. Kurz vor Beendigung des Rückhubes öffnet sich das
den Ringraum 17 mit der Hilfskammer ii verbindende Rückschlagventil 16, so daß das
Druckas aus dem Ringraum 17 in die Hilfskammer i i zurückgefördert wird.
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Durch Veränderung des Querschnitts der Öffnung 12 mittels des Ventils
13 läßt sich der der Abwärtsbewegung des Schlagkolbens entgegenwirkende Drück in
dem Führungszylinder 8 regeln. Soll die Maschine leer laufen, so wird das Ventil
13 vollständig geschlossen. Hiernach kommt der Schlagkolben mit dem eigentlichen
Werkzeug überhaupt nicht in Berührung.
Wie bereits erwähnt, wird
das Druckgas für die Hilfskammer 'i i vorzugsweise dem Verdichtungsraum des Motors
entnommen. Statt dessen kann auch eine besondere Luftpumpe für diesen Zweck verwendet
werden. Wenn die Kammer i i aus dem Verdichtungsraum des Motors gespeist wird, muß
eine besondere Vorrichtung vorhanden sein, mit -deren Hilfe vor Inbetriebsetzung
in der Kammer i i ein Anfangsdruck erzeugt werden kann. Bevor der Motor angelassen
wird, ist es zweckmäßig, den Schlagkolben mittels des eigentlichen Werkzeuges in
dem Führungszylinder 8 aufwärts zu verschieben, damit sich unter der Stufe 7 des
Schlagkolbens das erwähnte Gaskissen bilden kann.