EP1731272A2 - Pneumatic knocker and method of operating a pneumatic knocker - Google Patents
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- EP1731272A2 EP1731272A2 EP06011983A EP06011983A EP1731272A2 EP 1731272 A2 EP1731272 A2 EP 1731272A2 EP 06011983 A EP06011983 A EP 06011983A EP 06011983 A EP06011983 A EP 06011983A EP 1731272 A2 EP1731272 A2 EP 1731272A2
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- percussion piston
- pressure chamber
- opening
- knocker
- piston
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
- B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
- B25D9/16—Valve arrangements therefor
- B25D9/18—Valve arrangements therefor involving a piston-type slide valve
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D88/00—Large containers
- B65D88/54—Large containers characterised by means facilitating filling or emptying
- B65D88/64—Large containers characterised by means facilitating filling or emptying preventing bridge formation
- B65D88/66—Large containers characterised by means facilitating filling or emptying preventing bridge formation using vibrating or knocking devices
Definitions
- the invention relates to a pneumatically operated knocker and a method for operating a pneumatically operated knocker.
- Pneumatically operating knockers are used in particular for tapping off caking from a container wall. It may, for example, the tapping of dust-like material from a container wall act. Such tapping has been found to be useful and possibly necessary when the dust-like material is not entirely dry and also prone to bridging or sticking. By a strong blow against the outer wall of the container, the dusty material can be loosened or dissolved and made to flow out.
- a pneumatically operated knocker and a method for operating a pneumatically operated knocker is from the DE 38 19 112 A1 known.
- a knocker of the percussion piston is moved away by applying an overpressure in the first pressure chamber of the striking plate or the container wall and in this case biases a between the percussion piston and the lid, strong spring before.
- This spring comes after reversing a valve associated with the first cylinder chamber in the venting position, the task to move the percussion piston abruptly against the impact plate or the container wall and thus to cause the knock.
- An arranged in the lid quick exhaust valve vents the first pressure chamber to the spring receiving the second pressure chamber, so that the air leaving the first pressure chamber is transferred into the second pressure chamber and, with a small force component, the spring force superimposed.
- a similarly designed pneumatically operated knocker with arranged between the percussion piston and the lid spring is out of DE 38 19 111 A1 known.
- a pneumatically operated knocker with spring is further in the DE-PS 25 49 551 described.
- the air line between the first pressure chamber and the second pressure chamber is guided outside the cylinder tube.
- a pneumatically operated knocker and a method for operating a pneumatically operating knocker in which a cylinder tube is used to guide a percussion piston, wherein the cylinder tube is closed with a lid and between the percussion piston and the lid, a pressure chamber is formed.
- This lid is provided with an opening which is connected to a compressed air connection.
- the cover plate has the task to limit the pressure chamber and to serve as a stop for the percussion piston.
- the percussion piston does not seal the opening in its end position moved away from the impact plate.
- the process of the piston in the direction of the impact plate is effected by opening a valve and thus concerns an increased pressure on the percussion piston, and directly with respect to the entire piston surface.
- the object of the invention is to provide a pneumatically operated knocker and a method for operating a pneumatically operated knocker, which ensures that the percussion piston for performing the knocking abruptly the piston is subjected to this moving force for applying the blow.
- the percussion piston is thus moved away by the pending in the first pressure chamber low pressure of the object to be tapped until it seals the at least one opening in the lid.
- the relatively high pressure in the region of the at least one opening in the lid is then applied to the partial surface of the percussion piston which is assigned to the opening and defined by the sealing of the striking plate and lid, which is substantially smaller than the cross-sectional area substantially corresponding to the internal cross-sectional area of the cylinder tube the impact piston, thus much smaller than the entire cross-sectional area of the percussion piston.
- the actuation of the percussion piston is triggered either only by this relatively high pressure or, advantageously, by the venting of the first pressure chamber. Due to the pressure reduction in the first pressure chamber, the force acting on the percussion piston in this area is reduced, so that the high pressure prevailing in the second pressure chamber, despite the lower pressure surface, generates on the percussion piston such a counterforce that is greater than the force due to of the pending in the first pressure chamber pressure on the percussion piston acts.
- Valves that are assigned to the compressed air connections to the two pressure chambers are controlled so that when applying the relatively high pressure on the percussion piston the first pressure chamber is vented, so that the percussion piston must not be moved against an increased pressure in the first pressure chamber.
- the moving back of the percussion piston against the lid by reversing the compressed air connection of the first pressure chamber and in particular venting the second pressure chamber, wherein a relatively low pressure in the first pressure chamber is applied. This pressure is just so high that the percussion piston can be moved to the position for sealing the opening in the plate.
- the second pressure chamber is not vented when the high pressure is applied in the first pressure chamber, it is disadvantageous that work must be carried out against the pressure in the second pressure chamber. It is advantageous, however, that the control effort is significantly simplified, because in the second pressure chamber is always present a constant pressure and the movement of the percussion piston takes place only by the variably controlled pressure in the first pressure chamber.
- An additional available air space below the stepped piston still has the advantage that when hitting the entire air must not be forced out of this area of the housing. It can thereby build up a very high pressure below the percussion piston, and the impact energy is fully utilized when hitting the percussion piston on the clubface.
- the relatively low overpressure according to method step a) of claims 14 and 15 is for example 0.5 to 1.0 bar.
- the relatively high overpressure according to method step b) of claims 14 and 15 is for example 4 to 10 bar, preferably 5 to 7 bar, in particular 6 bar.
- the inventive method makes it possible to realize different heights of the knocker in a simple manner. It is a construction of the knocker with a relatively long displacement of the percussion piston conceivable.
- the method for operating the knocker can be designed so that the relatively high pressure is not directly adjacent to the opening in the lid, but a lid upstream pressure accumulator is provided in the manner of a third pressure chamber , which is connected to the compressed air connection.
- a relatively large volume at a relatively high overpressure is available for moving the percussion piston.
- the knocker is very flat. In such a case is dispensed with the third pressure chamber, thus the pressure accumulator.
- a sufficiently sized valve takes over the task of the accumulator here.
- the knocker may be designed differently, in particular in the region of the lid, with respect to the at least one opening.
- Various openings can be provided in the lid, which are sealed by means of the percussion piston in its end position moved away from the striking plate or container wall or the article to be tapped.
- the lid has a single central opening which is arranged concentrically to the central longitudinal axis of the lid.
- the knocker according to the invention is characterized by few moving parts. Basically, it is only necessary to move the percussion piston. When using a striking plate this is preferably mounted displaceably in the longitudinal direction of the cylinder tube in this. If no impact plate is present, the impact piston thus acts directly on the container wall, it must be ensured that the first pressure chamber of the knocker is sealed with respect to the container wall.
- the pneumatic knocker is used for knocking off caking from a container wall. It is also conceivable to use the knocker to tap components to vibrate them. In the latter case, the percussion piston is preferably led out of the housing.
- the percussion piston can be made very simple, with a substantially flat, surface facing the lid, which is also flat on this side.
- the lid passes through the at least one opening, so that it is only necessary to provide a seal between the lid and percussion piston. This is preferably done by elastic seals, which are embedded in the percussion piston and / or the lid, for example by an O-ring surrounding the single central opening.
- the knocker can be made particularly inexpensive if it consists of very simple items. This can be realized easily with the knocker.
- the cylinder tube is designed as a commercially available tube. It takes in the region of its end facing the container wall on a flange for attachment to the container. Inside the tube, the impact plate can be stored.
- the percussion piston is to be designed according to the internal dimensions of the commercial tube.
- the lid is designed as a plate-shaped body, in the simplest way with the one central opening. The lid may be positioned against an extension in the tube and fixed axially by means of a circlip, with a seal interposed between the lid and the tube sealing these parts to one another.
- the third pressure chamber may be formed on the side facing away from the container of the lid, the third pressure chamber, which is closed by a cover plate which is connected to the pipe end.
- This cover plate is provided with the compressed air connection for the relatively high overpressure.
- the pressure connection in the first pressure chamber takes place laterally through a bore in the pipe, wherein in this area the percussion piston is tapered, so that when applying the relatively low pressure, a resultant force component in the longitudinal direction of the tube results, which is sufficient, the percussion piston of the impact plate or to move the container wall away, in the sealing position with respect to the opening in the lid.
- the need for operating the knocker valves and pressure regulator can be part of the knocker, thus integrated into this or completely detached from the actual knocker.
- the area ratio of the cross-sectional area of the percussion piston to the cross-sectional area the percussion piston, which is acted upon in a sealed opposite opening in the lid, with quite a few smaller openings can be provided is quite large.
- the formation of a minimum gap between the seal between percussion piston and lid of the upcoming relatively high pressure on the entire cross-sectional area of the percussion piston is effective, so that the percussion piston abruptly this moving force Accelerating the percussion piston is exposed.
- the movement of the piston from the sealing position by the venting of the first pressure chamber is triggered or by increasing the pressure in the opening associated with the second pressure chamber until this force is greater than the counteracting force, via the first pressure chamber on the piston acts.
- this can suddenly be exposed to this moving pressure force because the seal between the percussion piston and cover is canceled and consequently the pending in the second pressure chamber relatively high pressure now abruptly over the entire cross-sectional area of the percussion piston is effective.
- a preferred design of the knocker provides that the cover and the percussion piston have faces arranged in parallel on the mutually facing sides.
- the lid facing the end face of the percussion piston and / or the percussion piston facing end face of the lid serves to receive a ring seal. This is in particular at a small distance from the opening, arranged concentrically to this.
- the pneumatically operated knocker is structurally very simple and easy to install. It consists in particular of only a few components; Furthermore, the knocker is less susceptible to interference.
- FIGS. 1 to 7 With regard to the description of the first embodiment of the pneumatically operating knocker 1, reference is first made to the illustration of FIGS. 1 to 7:
- the knocker 1 is used in particular the tapping of caking of a container wall. He has as a central component on a cylinder tube 2, which is designed as a commercial, pressed in continuous casting tube.
- the cylinder tube 2 is screwed in the region of its one end in a mounting flange 3, which is bolted to the container wall, not shown, wherein the surface 4 of the mounting flange 3 rests against the container wall.
- the mounting flange 3 has a plurality of through holes 5 for the insertion of fastening screws.
- the cylinder tube 2 passes through a striking plate 6, which is sealed by means of a sealing ring 7 against the inner wall 8 of the cylinder tube 2.
- the striking plate 6 is thus arranged in the region of the container wall and displaceable in the axial direction of the cylinder tube 2.
- a percussion piston 9 is slidably mounted in the cylinder tube 2 in the axial direction of the cylinder tube 2.
- This has a central cylindrical portion 10, a the impact plate 6 facing frusto-conical portion 11 and a sealing ring 39 which is inserted on the side facing away from the striking plate 6 of the cylindrical portion 10 in a concentric with the cylinder tube axiscoreringnut 12 of the section 10.
- an intermediate ring is used in this, which has the function of a lid 15. This is applied to a recess 16 of the cylinder tube and is axially fixed by means of a locking ring 17.
- a sealing ring 18 seals the plate-shaped cover 15 to the inner wall of the cylinder tube 2 out.
- the lid 15 is provided with a respect to the longitudinal center axis of the cylinder tube 2 concentric opening 19 which passes through the lid 15.
- the diameter of the sealing ring 39 accommodated in the cylindrical portion 10 of the percussion piston 9 is slightly larger than the diameter of the opening 19 in the lid 15.
- the lid 15 and the cylindrical portion 10 have end faces arranged in parallel on the mutually facing sides on.
- the sealing ring 39 thus seals the percussion piston 9 with respect to the lid 15 in the immediate vicinity of the opening 19. This results in a large area ratio between the (total) cross-sectional area of the percussion piston 9 (and thus the inner cross section of the cylinder tube 2) and the cross-sectional area, which is enclosed by the sealing ring 39 (and consequently only slightly larger than the cross-sectional area of the opening 19, the the partial area of the cross-sectional area of the percussion piston 9 represents).
- the lid 15 is placed, starting from the surface of the container 4 associated with the container, approximately in the transition from the second to the third third of the length of the cylinder tube 2.
- the impact plate 6 facing away from the end of the cylinder tube 2 is closed by means of a further lid, which is referred to as a cover plate 22 for distinction.
- This is screwed into the cylinder tube 2.
- the cover plate 22 is provided with a central, continuous threaded bore 23 for connecting a compressed air connection 24.
- the cylinder tube 2, adjacent to the mounting flange 3 is provided with a radially extending threaded bore 25 for a compressed air connection 26. This opens in the area in the interior of the cylinder tube 2, which faces the frusto-conical portion 11 of the percussion piston 9, in the case of impact plate 2 resting against the container wall 2 and impact plate 9 lying against the impact plate 6.
- FIGS. 1 to 7 the threaded bore 25 forms the air inlet for the piston chamber, whereas the threaded bore 23 forms the air inlet for the pressure reservoir of the knocker.
- Figure 6 illustrates the percussion piston 9 in its one end position, when resting against the impact plate 6.
- Figure 7 illustrates the percussion piston 9 in its other end position, in which the sealing ring 39 sealingly rests on the cover 15.
- a first pressure chamber 27 is formed between the percussion piston 9 and the striking plate 6.
- a second pressure chamber 28 is formed between the percussion piston 9 and the lid 15.
- the compressed-air connection 26 has a compressed-air source 29, a pressure regulator 30 and a 3/2-way valve 31.
- the pressure regulator 30 regulates the pressure which is present at the first pressure chamber 27 to 0.5 to 1 bar.
- the compressed air connection 24 is provided with a compressed air source 32, a pressure regulator 33 and a 3/2-way valve 34.
- the pressure regulator 33 regulates the pressure which is present in the third pressure chamber 35 formed between the cover 15 and the cover plate 22 to 6 bar.
- valves 31 and 34 and the required pressure regulator 30 and 33 may be part of the knocker 1, thus be integrated, or be completely detached from the actual knocker.
- FIG 8 illustrates a modified control of the pressure chambers of the knocker 1.
- the process is basically off, as described for Figure 6, but now with automatic actuation of the valve 34.
- the valve 34 is by the use of a throttle 36 in a compressed air connection 37, the Compressed air connection 26 connects with the control of the valve 34, actuated with a time delay.
- the actuation of the valve 34 may only take place when the percussion piston 9 has reached its voltage applied to the lid 15 end position.
- the throttle 36 thus serves to switch on and off delayed switching of the valve 34.
- the components can, as before, part of the knocker or completely detached.
- the embodiment according to FIG. 9 is characterized in that the third pressure chamber 35 has been dispensed with.
- the knocker 1 builds more compact, consequently with a shorter cylinder tube 2, the end facing away from the mounting flange 3 directly receives the lid 15.
- the third pressure chamber 35 is replaced in this case by the specially dimensioned valve 34, which ensures the supply of a sufficiently large air mass flow into the second pressure chamber 28 in the corresponding switching position.
- the control and regulation of the knocker 1 takes place in this embodiment corresponding to that according to the embodiment of FIG. 6.
- the embodiment of Figure 10 is basically formed according to the embodiment of Figures 1 to 8, but it is characterized by the flat design, ie at further shortened cylinder tube 2, but which has a much larger diameter.
- the stroke of the percussion piston should be selected according to the dimensions of the knocker. It is for example 10 to 150 mm, preferably 30 to 80 mm, in particular 50 to 60 mm.
- the diameter of the piston can vary very much. There are very small variants with a piston diameter of 10 mm to large variants with a piston diameter of 1m conceivable.
- the diameter d 2 must be 20.21 mm in order to keep the percussion piston 9 in equilibrium. If the first pressure chamber 27 is vented, thus the pressure p 1 is lowered, a larger force acts on the cross-sectional area with the diameter d 2 than on the cross-sectional area with the diameter d 1 , so that the percussion piston 9 is moved in the direction of the first pressure chamber 27. From the above equation, it is obvious that when three parameters are specified the diameter d 1 or the pressure p 1 or the pressure p 2 can be calculated.
- FIG. 11 operates on the same principle of operation as that according to FIG. 7.
- Components which correspond in their mode of operation to this embodiment are designated by the same reference numbers in FIG. 11 for the sake of simplicity.
- the assembly for receiving the percussion piston 9 no cylinder tube 2, but a housing 40.
- This housing 40 consists of the two housing parts 41 and 42, which are screwed together by means of several screws 43.
- a space for receiving the percussion piston 9 is formed in the housing 40.
- a recess of the housing part 42 of the lid 15 is mounted in a recess of the housing part 42 of the lid 15 .
- the lid 15 is fixed axially between the two housing parts 41 and 42.
- the percussion piston 9 has, in addition to the actual piston section 44 which can be brought into operative connection with the cover 15, a further piston section 45 with a smaller diameter, which has a corresponding diameter Opening 46 in the housing part 41 passes through sealing.
- the seal is effected by means of sealing rings 47.
- the piston portion 44 is sealed by means of sealing rings 48 with respect to the housing part 41.
- Concentric with the opening 19, the lid 15 is provided with the O-ring 39.
- the third pressure chamber 35 is provided with the threaded bore 23 for the purpose of compressed air connection and the pressure chamber 27 with the threaded bore 25 for the purpose of compressed air connection.
- the passage 19 in the lid 15 is, starting from the pressure chamber 35, designed as a conically tapered truncated cone.
- the housing part 42 is provided with a threaded bore 49 for attaching the knocker 1 to a frame part, not shown.
- the lid 15 facing away from the end of the percussion piston 9 is provided with a threaded bore 50 with which in particular a plastic part is connected, which is moved when knocking against the component.
- the leadership of the percussion piston 9 serves not only the housing part 41 in the region of the sealing rings 48, but also an aligned on the piston portion 44 annular projection 51 of the housing part 41. When moved away from the cover 15 percussion piston 9 abuts this with its associated with this plastic part on the to be knocked component.
- the projection 51 of the housing part 41 is provided as a stop, an annular elastic element 42 cushioning the movement of the percussion piston 9.
- the pressure chamber 27 includes an annular air reservoir / residual volume 53. During the movement of the percussion piston 9 for the purpose of hitting the air volume in the first pressure chamber 27, d. H. the existing air must escape via the bore 25. It has been shown that shortly before impact of the percussion piston 9 on the object to be tapped or the projection 51 an air cushion between percussion piston 9 and housing part 41 is formed frontally. In this embodiment, it is therefore not necessary to remove all the air from the first pressure chamber 27.
- the knocker according to the embodiment according to FIG. 11 is operated, for example, so that permanently a relatively low pressure prevails in the pressure chamber 27, which is suitable for pressing the percussion piston 9 in the direction of the cover 15, provided that a lower pressure prevails in the pressure chamber 35.
- the first pressure chamber 27 is permanently exposed to an overpressure, with a value of the overpressure between 0.5 and 2 bar being considered particularly suitable. If a relatively high pressure is applied to the pressure chamber 35, leads this in that the sealing of the cover 15 and percussion piston 9 in the region of the sealing ring 39 is released and thus the high pressure can abruptly attack on the much larger cross-sectional area of the percussion piston 9, which corresponds to the diameter of the pressure chamber 28.
- the percussion piston 9 is further moved against the still in the pressure chamber 27 pending pressure. If, after the knocking process has been carried out, the pressure in the pressure chamber 35 and thus in the pressure chamber 28 is reduced again, the striking piston 9 is pushed back against the sealing ring 39 of the cover 15 due to the pressure constantly present in the pressure chamber 27.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatisch arbeitenden Klopfer sowie ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatisch arbeitenden Klopfers.The invention relates to a pneumatically operated knocker and a method for operating a pneumatically operated knocker.
Pneumatisch arbeitende Klopfer finden insbesondere für das Abklopfen von Anbackungen von einer Behälterwandung Verwendung. Es kann sich beispielsweise um das Abklopfen von staubförmigen Material von einer Behälterwandung handeln. Ein derartiges Abklopfen hat sich als zweckmäßig und gegebenenfalls erforderlich erwiesen, wenn das staubförmige Material nicht ganz trocken ist und auch zu Brückenbildungen oder Anhaftungen neigt. Durch einen kräftigen Schlag gegen die Außenwandung des Behälters kann das staubförmige Material gelockert bzw. gelöst und zum Ausfließen gebracht werden.Pneumatically operating knockers are used in particular for tapping off caking from a container wall. It may, for example, the tapping of dust-like material from a container wall act. Such tapping has been found to be useful and possibly necessary when the dust-like material is not entirely dry and also prone to bridging or sticking. By a strong blow against the outer wall of the container, the dusty material can be loosened or dissolved and made to flow out.
Ein pneumatisch arbeitender Klopfer sowie ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatisch arbeitenden Klopfers ist aus der
Nachteilig ist bei diesem Klopfer, dass er recht kompliziert gestaltet ist. So ist die Feder vorzusehen, die zwischen dem Schlagkolben und dem Deckel anzuordnen ist, ferner ist, in den Deckel integriert, das Schnellentlüftungsventil vorzusehen. Der Herstellungsaufwand dieses Klopfers und auch der Montageaufwand ist infolgedessen erheblich. Berücksichtigt man, dass mittels des Klopfers harte Schlagkräfte ausgeübt werden, ergibt sich bei der Vielzahl der Einzelteile des Klopfers eine erhöhte Störanfälligkeit, da jedes einzelne Bauteil des Klopfers einer hohen Krafteinleitung und Schwingungsbeanspruchung unterworfen ist.The disadvantage of this knocker that it is designed quite complicated. Thus, the spring is to be provided, which is to be arranged between the percussion piston and the lid, further, integrated into the lid, to provide the quick exhaust valve. The production cost of this knocker and the assembly effort is therefore significant. Considering that hard impact forces are exerted by means of the knocker, the number of individual parts of the knocker results in an increased susceptibility to failure since each individual component of the knocker is subjected to a high force introduction and vibration stress.
Ein ähnlich gestalteter pneumatisch arbeitender Klopfer mit zwischen dem Schlagkolben und dem Deckel angeordneter Feder ist aus der
Ein pneumatisch arbeitender Klopfer mit Feder ist des Weiteren in der
In der
Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatisch arbeitenden Klopfer und ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatisch arbeitenden Klopfers anzugeben, wobei gewährleistet ist, dass der Schlagkolben zum Ausführen des Klopfvorgangs schlagartig der diesen bewegenden Kraft zum Beaufschlagen des Schlag kolbens ausgesetzt wird.The object of the invention is to provide a pneumatically operated knocker and a method for operating a pneumatically operated knocker, which ensures that the percussion piston for performing the knocking abruptly the piston is subjected to this moving force for applying the blow.
Gelöst wird die Aufgabe betreffend den pneumatisch arbeitenden Klopfer durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 und betreffend das Verfahren zum Betreiben des pneumatischen Klopfers durch die Merkmale der Patentansprüche 14 und 15.The problem is solved concerning the pneumatically operating knocker by the features of
Der Schlagkolben wird somit durch den in dem ersten Druckraum anstehenden niedrigen Druck von dem zu klopfenden Gegenstand wegbewegt, bis er die mindestens eine Öffnung im Deckel abdichtet. Es wird dann der relativ hohe Druck im Bereich der mindestens einen Öffnung im Deckel auf die dieser Öffnung zugeordnete, durch die Abdichtung von Schlagplatte und Deckel definierte Teilfläche der Querschnittsfläche des Schlagkolbens aufgebracht, die wesentlich kleiner ist als die im Wesentlichen der Innenquerschnittsfläche des Zylinderrohres entsprechenden Querschnittsfläche des Schlagkolbens, somit wesentlich kleiner ist als die gesamte Querschnittsfläche des Schlagkolbens. Demzufolge wirkt zunächst, bei dem anstehenden relativ hohen Überdruck, eine relativ geringe Kraft auf den Schlagkolben. Die Betätigung des Schlagkolbens wird entweder nur durch diesen relativ hohen Überdruck oder, vorteilhaft, durch die Entlüftung des ersten Druckraums ausgelöst. Durch die Druckreduzierung im ersten Druckraum wird die in diesem Bereich auf den Schlagkolben wirkende Kraft reduziert, so dass der im zweiten Druckraum anstehende hohe Druck, trotz der geringeren Druckfläche, auf den Schlagkolben eine solche Gegenkraft erzeugt, die größer ist als die Kraft, die aufgrund des im ersten Druckraum anstehenden Drucks auf den Schlagkolben wirkt. Demzufolge wird der Schlagkolben aus seiner Abdichtstellung heraus bewegt, wobei nun der relativ hohe Überdruck auf die gesamte Querschnittsfläche des Schlagkolbens wirkt, so dass dieser schlagartig in Richtung der Schlagplatte bzw. der Behälterwandung bzw. des zu klopfenden Gegenstands bewegt wird und gegen diese stößt und hierbei den Klopfvorgang bewirkt.The percussion piston is thus moved away by the pending in the first pressure chamber low pressure of the object to be tapped until it seals the at least one opening in the lid. The relatively high pressure in the region of the at least one opening in the lid is then applied to the partial surface of the percussion piston which is assigned to the opening and defined by the sealing of the striking plate and lid, which is substantially smaller than the cross-sectional area substantially corresponding to the internal cross-sectional area of the cylinder tube the impact piston, thus much smaller than the entire cross-sectional area of the percussion piston. As a result, initially, at the upcoming relatively high pressure, a relatively small force acts on the percussion piston. The actuation of the percussion piston is triggered either only by this relatively high pressure or, advantageously, by the venting of the first pressure chamber. Due to the pressure reduction in the first pressure chamber, the force acting on the percussion piston in this area is reduced, so that the high pressure prevailing in the second pressure chamber, despite the lower pressure surface, generates on the percussion piston such a counterforce that is greater than the force due to of the pending in the first pressure chamber pressure on the percussion piston acts. Consequently, the percussion piston is moved out of its sealing position, whereby now the relatively high overpressure acts on the entire cross-sectional area of the percussion piston so that it is abruptly moved in the direction of the striking plate or the container wall or of the object to be tapped and abuts against it and in this case causes the knocking process.
Ventile, die den Druckluftanschlüssen zu den beiden Druckräumen zugeordnet sind, werden so gesteuert, dass beim Aufbringen des relativ hohen Überdrucks auf den Schlagkolben der erste Druckraum entlüftet ist, so dass der Schlagkolben nicht gegen einen erhöhten Druck im ersten Druckraum bewegt werden muss. Das Zurückbewegen des Schlagkolbens gegen den Deckel erfolgt durch Umsteuern des Druckluftanschlusses des ersten Druckraums und insbesondere Entlüften des zweiten Druckraums, wobei ein relativ niedriger Überdruck im ersten Druckraum aufgebracht wird. Dieser Druck ist nur so hoch zu bemessen, dass der Schlagkolben in die Stellung zum Abdichten der Öffnung in der Platte verfahren werden kann.Valves that are assigned to the compressed air connections to the two pressure chambers are controlled so that when applying the relatively high pressure on the percussion piston the first pressure chamber is vented, so that the percussion piston must not be moved against an increased pressure in the first pressure chamber. The moving back of the percussion piston against the lid by reversing the compressed air connection of the first pressure chamber and in particular venting the second pressure chamber, wherein a relatively low pressure in the first pressure chamber is applied. This pressure is just so high that the percussion piston can be moved to the position for sealing the opening in the plate.
Wird der zweite Druckraum bei aufgebrachtem hohen Druck im ersten Druckraum nicht entlüftet, ist zwar von Nachteil, dass gegen den anstehenden Druck im zweiten Druckraum gearbeitet werden muss. Von Vorteil ist allerdings, dass sich der Steuerungsaufwand deutlich vereinfacht, weil im zweiten Druckraum immer ein konstanter Druck ansteht und die Bewegung des Schlagkolbens nur durch den veränderlich gesteuerten Druck im ersten Druckraum erfolgt. Ein zusätzlich vorhandener Luftraum unterhalb des abgesetzten Kolbens bietet noch den Vorteil, dass beim Schlagen nicht die komplette Luft aus diesem Bereich des Gehäuses herausgedrückt werden muss. Es kann sich dadurch kein sehr hoher Druck unterhalb des Schlagkolbens aufbauen, und die Schlagenergie wird beim Auftreffen des Schlagkolbens auf die Schlagfläche komplett ausgenutzt.If the second pressure chamber is not vented when the high pressure is applied in the first pressure chamber, it is disadvantageous that work must be carried out against the pressure in the second pressure chamber. It is advantageous, however, that the control effort is significantly simplified, because in the second pressure chamber is always present a constant pressure and the movement of the percussion piston takes place only by the variably controlled pressure in the first pressure chamber. An additional available air space below the stepped piston still has the advantage that when hitting the entire air must not be forced out of this area of the housing. It can thereby build up a very high pressure below the percussion piston, and the impact energy is fully utilized when hitting the percussion piston on the clubface.
Der relativ niedrige Überdruck gemäß Verfahrensschritt a) der Patentansprüche 14 und 15 beträgt beispielsweise 0,5 bis 1,0 bar. Der relativ hohe Überdruck gemäß Verfahrensschritt b) der Patentansprüche 14 und 15 beträgt beispielsweise 4 bis 10 bar, vorzugsweise 5 bis 7 bar, insbesondere 6 bar.The relatively low overpressure according to method step a) of
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, unterschiedliche Bauhöhen des Klopfers auf einfache Art und Weise zu verwirklichen. Es ist eine Bauweise des Klopfers mit relativ langem Verstellweg des Schlagkolbens denkbar.The inventive method makes it possible to realize different heights of the knocker in a simple manner. It is a construction of the knocker with a relatively long displacement of the percussion piston conceivable.
Insbesondere bei Klopfern, bei denen eine große Bauhöhe akzeptabel ist, kann das Verfahren zum Betreiben des Klopfers so ausgestaltet sein, dass der relativ hohe Überdruck nicht unmittelbar an der Öffnung im Deckel ansteht, sondern ein dem Deckel vorgeschalteter Druckspeicher in Art eines dritten Druckraumes vorgesehen ist, der mit dem Druckluftanschluss verbunden ist. In diesem Fall steht im dritten Druckraum ein relativ großes Volumen bei relativ hohem Überdruck zum Bewegen des Schlagkolbens zur Verfügung. - Andererseits kann der Klopfer sehr flach bauen. In einem solchen Fall wird auf den dritten Druckraum, somit den Druckspeicher verzichtet. Ein ausreichend dimensioniertes Ventil übernimmt hier die Aufgabe des Druckspeichers.In particular, in knockers in which a large height is acceptable, the method for operating the knocker can be designed so that the relatively high pressure is not directly adjacent to the opening in the lid, but a lid upstream pressure accumulator is provided in the manner of a third pressure chamber , which is connected to the compressed air connection. In this case, in the third pressure chamber, a relatively large volume at a relatively high overpressure is available for moving the percussion piston. - On the other hand the knocker is very flat. In such a case is dispensed with the third pressure chamber, thus the pressure accumulator. A sufficiently sized valve takes over the task of the accumulator here.
Der Klopfer kann, insbesondere im Bereich des Deckels, bezüglich der mindestens einen Öffnung unterschiedlich gestaltet sein. Es können diverse Öffnungen im Deckel vorgesehen sein, die mittels des Schlagkolbens in seiner von der Schlagplatte oder Behälterwand oder dem zu klopfenden Gegenstand wegbewegten Endstellung abgedichtet werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Klopfers ist aber vorgesehen, dass der Deckel eine einzige zentrale Öffnung aufweist, die konzentrisch zur Mittelllängsachse des Deckels angeordnet ist.The knocker may be designed differently, in particular in the region of the lid, with respect to the at least one opening. Various openings can be provided in the lid, which are sealed by means of the percussion piston in its end position moved away from the striking plate or container wall or the article to be tapped. According to a preferred embodiment of the knocker according to the invention, it is provided that the lid has a single central opening which is arranged concentrically to the central longitudinal axis of the lid.
Der erfindungsgemäße Klopfer zeichnet sich durch wenige bewegte Teile aus. Grundsätzlich ist es nur erforderlich, den Schlagkolben zu bewegen. Bei Verwendung einer Schlagplatte ist diese vorzugsweise verschieblich in Längsrichtung des Zylinderrohrs in diesem gelagert. Ist keine Schlagplatte vorhanden, wirkt somit der Schlagkolben unmittelbar auf die Behälterwandung, ist Sorge zutragen, dass der erste Druckraum des Klopfers bezüglich der Behälterwandung abgedichtet ist.The knocker according to the invention is characterized by few moving parts. Basically, it is only necessary to move the percussion piston. When using a striking plate this is preferably mounted displaceably in the longitudinal direction of the cylinder tube in this. If no impact plate is present, the impact piston thus acts directly on the container wall, it must be ensured that the first pressure chamber of the knocker is sealed with respect to the container wall.
Vorzugsweise findet der pneumatisch arbeitende Klopfer Verwendung für das Abklopfen von Anbackungen von einer Behälterwandung. Es ist auch denkbar, den Klopfer zu verwenden, um Bauteile zu beklopfen, um diese in Schwingungen zu versetzen. In letztgenanntem Fall wird der Schlagkolben vorzugsweise aus dem Gehäuse herausgeführt.Preferably, the pneumatic knocker is used for knocking off caking from a container wall. It is also conceivable to use the knocker to tap components to vibrate them. In the latter case, the percussion piston is preferably led out of the housing.
Grundsätzlich kann der Schlagkolben sehr einfach gestaltet sein, mit im Wesentlichen planer, dem Deckel zugewandter Oberfläche, der auf dieser Seite gleichfalls plan ausgebildet ist. Den Deckel durchsetzt die mindestens eine Öffnung, so dass es nur erforderlich ist, eine Abdichtung zwischen Deckel und Schlagkolben vorzusehen. Dies erfolgt vorzugsweise durch elastische Dichtungen, die in den Schlagkolben und/oder den Deckel eingelassen sind, beispielsweise durch einen O-Ring, der die einzige zentrale Öffnung umgibt.In principle, the percussion piston can be made very simple, with a substantially flat, surface facing the lid, which is also flat on this side. The lid passes through the at least one opening, so that it is only necessary to provide a seal between the lid and percussion piston. This is preferably done by elastic seals, which are embedded in the percussion piston and / or the lid, for example by an O-ring surrounding the single central opening.
Der Klopfer kann besonders kostengünstig hergestellt werden, wenn er aus sehr einfach gestalteten Einzelteilen besteht. Dies lässt sich bei dem Klopfer ohne weiteres verwirklichen. So ist das Zylinderrohr als handelsübliches Rohr ausgebildet. Es nimmt im Bereich seines der Behälterwandung zugewandten Endes einen Flansch zum Befestigen am Behälter auf. Im Inneren des Rohres kann die Schlagplatte gelagert sein. Der Schlagkolben ist entsprechend den Innenabmessungen des handelsüblichen Rohres zu gestalten. Der Deckel ist als plattenförmiger Körper zu gestalten, in einfachster Art und Weise mit der einen zentralen Öffnung. Der Deckel kann gegen einen Ansatz im Rohr positioniert und mittels eines Sicherungsringes axial festgelegt sein, wobei eine zwischen dem Deckel und dem Rohr eingelegte Dichtung diese Teile zueinander abdichtet. Gegebenenfalls kann auf der der Behälterwandung abgewandten Seite des Deckels der dritte Druckraum gebildet sein, der mittels einer Abdeckplatte verschlossen ist, die mit dem Rohrende verbunden ist. Diese Abdeckplatte ist mit dem Druckluftanschluss für den relativ hohen Überdruck versehen. Der Druckanschluss im ersten Druckraum erfolgt seitlich durch eine Bohrung im Rohr, wobei in diesem Bereich der Schlagkolben konisch zulaufend gestaltet ist, so dass bei Aufbringen des relativ niedrigen Überdrucks sich eine resultierende Kraftkomponente in Längsrichtung des Rohres ergibt, die ausreicht, den Schlagkolben von der Schlagplatte bzw. der Behälterwandung weg zu verfahren, in die dichtende Stellung bezüglich der Öffnung im Deckel.The knocker can be made particularly inexpensive if it consists of very simple items. This can be realized easily with the knocker. Thus, the cylinder tube is designed as a commercially available tube. It takes in the region of its end facing the container wall on a flange for attachment to the container. Inside the tube, the impact plate can be stored. The percussion piston is to be designed according to the internal dimensions of the commercial tube. The lid is designed as a plate-shaped body, in the simplest way with the one central opening. The lid may be positioned against an extension in the tube and fixed axially by means of a circlip, with a seal interposed between the lid and the tube sealing these parts to one another. Optionally, may be formed on the side facing away from the container of the lid, the third pressure chamber, which is closed by a cover plate which is connected to the pipe end. This cover plate is provided with the compressed air connection for the relatively high overpressure. The pressure connection in the first pressure chamber takes place laterally through a bore in the pipe, wherein in this area the percussion piston is tapered, so that when applying the relatively low pressure, a resultant force component in the longitudinal direction of the tube results, which is sufficient, the percussion piston of the impact plate or to move the container wall away, in the sealing position with respect to the opening in the lid.
Die zum Betreiben des Klopfers benötigten Ventile und Druckregler können Bestandteil des Klopfers, somit in diesen integriert oder von dem eigentlichen Klopfer völlig losgelöst sein.The need for operating the knocker valves and pressure regulator can be part of the knocker, thus integrated into this or completely detached from the actual knocker.
Von besonderer Bedeutung ist bei dem erfindungsgemäßen Klopfer bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Klopfers, dass das Flächenverhältnis von Querschnittsfläche des Schlagkolbens zu der Querschnittsfläche des Schlagkolbens, die bei abgedichteter Öffnung im Deckel entgegengesetzt beaufschlagt wird, wobei durchaus mehrere kleinere Öffnungen vorgesehen sein können, recht groß ist. Bereits bei minimalem Verschiebeweg des Schlagkolbens aus dessen Dichtstellung bezüglich des Deckels, d. h. bei Bildung eines minimalen Spaltes zwischen der Dichtung zwischen Schlagkolben und Deckel wird der anstehende relativ hohe Druck auf der gesamten Querschnittsfläche des Schlagkolbens wirksam, so dass der Schlagkolben schlagartig der diesen bewegenden Kraft zum Beschleunigen des Schlagkolbens ausgesetzt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bewegung des Kolbens aus der Dichtstellung durch die Entlüftung des ersten Druckraums ausgelöst oder durch Erhöhung des Drucks in der dem zweiten Druckraum zugeordneten Öffnung, bis diese Kraft größer ist als die entgegenwirkende Kraft, die über den ersten Druckraum auf den Kolben wirkt. Bei minimalem Verfahrweg des Schlagkolbens kann dieser schlagartig der diesen bewegenden Druckkraft ausgesetzt werden, weil die Abdichtung zwischen Schlagkolben und Deckel aufgehoben wird und demzufolge der im zweiten Druckraum anstehende relativ hohe Überdruck nunmehr schlagartig über die gesamte Querschnittsfläche des Schlagkolbens wirksam wird. In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Gestaltung des Klopfers vor, dass der Deckel und der Schlagkolben auf den einander zugewandten Seiten parallel angeordnete Stirnflächen aufweisen. Ferner dient die dem Deckel zugewandte Stirnfläche des Schlagkolbens und/oder die dem Schlagkolben zugewandte Stirnfläche des Deckels der Aufnahme einer Ringdichtung. Diese ist insbesondere in geringem Abstand zur Öffnung, konzentrisch zu dieser angeordnet.Of particular importance in the knocker according to the invention or the method according to the invention for operating the knocker is that the area ratio of the cross-sectional area of the percussion piston to the cross-sectional area the percussion piston, which is acted upon in a sealed opposite opening in the lid, with quite a few smaller openings can be provided, is quite large. Already with minimal displacement of the percussion piston from the sealing position with respect to the lid, ie the formation of a minimum gap between the seal between percussion piston and lid of the upcoming relatively high pressure on the entire cross-sectional area of the percussion piston is effective, so that the percussion piston abruptly this moving force Accelerating the percussion piston is exposed. In the method according to the invention, the movement of the piston from the sealing position by the venting of the first pressure chamber is triggered or by increasing the pressure in the opening associated with the second pressure chamber until this force is greater than the counteracting force, via the first pressure chamber on the piston acts. With minimal travel of the percussion piston this can suddenly be exposed to this moving pressure force because the seal between the percussion piston and cover is canceled and consequently the pending in the second pressure chamber relatively high pressure now abruptly over the entire cross-sectional area of the percussion piston is effective. In this connection, a preferred design of the knocker provides that the cover and the percussion piston have faces arranged in parallel on the mutually facing sides. Furthermore, the lid facing the end face of the percussion piston and / or the percussion piston facing end face of the lid serves to receive a ring seal. This is in particular at a small distance from the opening, arranged concentrically to this.
Der pneumatisch arbeitende Klopfer ist baulich besonders einfach gestaltet und einfach zu montieren. Er besteht insbesondere aus nur wenigen Bauteilen; des Weiteren ist der Klopfer wenig störanfällig.The pneumatically operated knocker is structurally very simple and easy to install. It consists in particular of only a few components; Furthermore, the knocker is less susceptible to interference.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren sowie den Figuren selbst dargestellt, wobei bemerkt wird, dass alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich sind.Further features of the invention are set forth in the subclaims, the description of the figures and the figures themselves, wherein it is noted that that all individual features and all combinations of individual features are essential to the invention.
In den Figuren ist die Erfindung anhand diverser Ausführungsformen dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es stellt dar:
Figur 1- eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des pneumatisch arbeitenden Klopfers,
Figur 2- eine Unteransicht des in
Figur 1 gezeigten Klopfers, Figur 3- eine Draufsicht des in
Figur 1 gezeigten Klopfers, Figur 4- einen Schnitt durch den Klopfer gemäß der Linie B-B in
Figur 1, Figur 5- einen Schnitt durch den Klopfer gemäß der Linie A-A in
Figur 4, Figur 6- eine Schnittdarstellung des Klopfers gemäß Figur 4, bei an der Schlagplatte anliegendem Schlagkolben, veranschaulicht mit den Ventilen und Druckreglern des Klopfers,
- Figur 7
- eine Schnittdarstellung des Klopfers gemäß Figur 6, veranschaulicht bei gegen den Deckel bewegtem Schlagkolben bei Abdichtung der zentralen Öffnung,
Figur 8- einen Klopfer in der Ausführungsform gemäß der
Figuren 1 bis 7, allerdings unter demAspekt der Figur 6 bei modifizierter Ansteuerung der Druckräume des Klopfers, Figur 9- eine zweite Ausführungsform des Klopfers, in einer
Schnittdarstellung gemäß Figur 4, Figur 10- eine dritte Ausführungsform des Klopfers, in einer
Schnittdarstellung gemäß Figur 4 und - Figur 11
- eine vierte Ausführungsform des Klopfers, in einer
Schnittdarstellung gemäß Figur 4 oder Figur 7.
- FIG. 1
- a side view of a first embodiment of the pneumatic knocker,
- FIG. 2
- a bottom view of the knocker shown in Figure 1,
- FIG. 3
- a top view of the knocker shown in Figure 1,
- FIG. 4
- a section through the knocker according to the line BB in Figure 1,
- FIG. 5
- a section through the knocker along the line AA in Figure 4,
- FIG. 6
- 4 is a sectional view of the knocker according to FIG. 4, with an impact piston resting against the striking plate, illustrated with the valves and pressure regulators of the knocker,
- FIG. 7
- 3 is a sectional view of the knocker according to FIG. 6, illustrated with a percussion piston moved against the cover when the central opening is sealed,
- FIG. 8
- a knocker in the embodiment according to the figures 1 to 7, but in the aspect of Figure 6 with modified control of the pressure chambers of the knocker,
- FIG. 9
- a second embodiment of the knocker, in a sectional view according to Figure 4,
- FIG. 10
- a third embodiment of the knocker, in a sectional view according to Figure 4 and
- FIG. 11
- A fourth embodiment of the knocker, in a sectional view according to Figure 4 or Figure 7.
Bezüglich der Beschreibung der ersten Ausführungsform des pneumatisch arbeitenden Klopfers 1 wird zunächst auf die Darstellung der Figuren 1 bis 7 Bezug genommen:With regard to the description of the first embodiment of the
Der Klopfer 1 dient insbesondere dem Abklopfen von Anbackungen von einer Behälterwandung. Er weist als zentrales Bauteil ein Zylinderrohr 2 auf, das als handelsübliches, im Strangguss gepresstes Rohr ausgebildet ist. Das Zylinderrohr 2 ist im Bereich seines einen Endes in einen Befestigungsflansch 3 eingeschraubt, der mit der nicht gezeigten Behälterwandung verschraubt wird, wobei die Fläche 4 des Befestigungsflansches 3 an der Behälterwandung anliegt. Der Befestigungsflansch 3 weist mehrere Durchgangsbohrungen 5 zum Durchstecken von Befestigungsschrauben auf. Im Bereich des Befestigungsflansches 3 durchsetzt das Zylinderrohr 2 eine Schlagplatte 6, die mittels eines Dichtungsringes 7 gegenüber der Innenwandung 8 des Zylinderrohrs 2 abgedichtet ist. Die Schlagplatte 6 ist somit im Bereich der Behälterwandung angeordnet und in Axialrichtung des Zylinderrohres 2 verschieblich. Auf der der Behälterwandung abgewandten Seite der Schlagplatte 6 ist im Zylinderrohr 2 ein Schlagkolben 9 in Axialrichtung des Zylinderrohrs 2 verschieblich gelagert. Dieser weist einen zentralen zylinderförmigen Abschnitt 10, einen der Schlagplatte 6 zugewandten kegelstumpfförmigen Abschnitt 11 sowie einen Dichtungsring 39 auf, der auf der der Schlagplatte 6 abgewandten Seite des zylinderförmigen Abschnitts 10 in eine konzentrisch zur Zylinderrohrachse angeordnete Aufnahmeringnut 12 des Abschnitts 10 eingesetzt ist.The
Von dem der Schlagplatte 6 abgewandten Ende des Zylinderrohres 2 ist in dieses ein Zwischenring eingesetzt, der die Funktion eines Deckels 15 aufweist. Dieser liegt an einem Rücksprung 16 des Zylinderrohrs an und ist mittels eines Sicherungsrings 17 axial festgelegt. Ein Dichtungsring 18 dichtet den plattenförmigen Deckel 15 zur Innenwandung des Zylinderrohres 2 hin ab. Der Deckel 15 ist mit einer bezüglich der Längsmittelsachse des Zylinderrohrs 2 konzentrischen Öffnung 19 versehen, die den Deckel 15 durchsetzt.From the
Der Durchmesser des im zylinderförmigen Abschnitt 10 des Schlagkolbens 9 aufgenommenen Dichtungsrings 39 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Öffnung 19 im Deckel 15. Der Deckel 15 und der zylinderförmige Abschnitt 10 weisen auf den einander zugewandten Seiten parallel angeordnete Stirnflächen auf. Der Dichtungsring 39 dichtet somit den Schlagkolben 9 bezüglich des Deckels 15 in unmittelbarer Nähe der Öffnung 19 ab. Es ergibt sich somit ein großes Flächenverhältnis zwischen der (gesamten) Querschnittsfläche des Schlagkolbens 9 (und damit des Innenquerschnitts des Zylinderrohrs 2) und der Querschnittsfläche, die vom Dichtungsring 39 umschlossen wird (und demzufolge nur geringfügig größer ist als die Querschnittsfläche der Öffnung 19, die die Teilfläche der Querschnittsfläche des Schlagkolbens 9 darstellt).The diameter of the sealing
Der Deckel 15 ist, ausgehend von der der Behälterwandung zugeordneten Fläche 4, etwa im Übergang vom zweiten zum dritten Drittel der Länge des Zylinderrohrs 2 platziert. Das der Schlagplatte 6 abgewandte Ende des Zylinderrohrs 2 ist mittels eines weiteren Deckels verschlossen, der zur Unterscheidung als Abdeckplatte 22 bezeichnet ist. Diese ist in das Zylinderrohr 2 eingeschraubt. Die Abdeckplatte 22 ist mit einer zentralen, durchgehenden Gewindebohrung 23 versehen, zum Anschluss eines Druckluftanschlusses 24. Ferner ist das Zylinderrohr 2, benachbart dem Befestigungsflansch 3, mit einer sich radial erstreckenden Gewindebohrung 25 für einen Druckluftanschluss 26 versehen. Dieser mündet in dem Bereich in das Innere des Zylinderrohres 2, der, bei an der Behälterwandung anliegender Schlagplatte 2 und an der Schlagplatte 6 anliegendem Schlagkolben 9, dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 11 des Schlagkolbens 9 zugewandt ist.The
Bei der in den Figuren 1 bis 7 veranschaulichten Ausführungsform bildet die Gewindebohrung 25 den Lufteingang für den Kolbenraum, hingegen die Gewindebohrung 23 den Lufteingang für den Druckspeicher des Klopfers. Insofern veranschaulicht die Figur 6 den Schlagkolben 9 in seiner einen Endstellung, bei Anlage an der Schlagplatte 6. Figur 7 veranschaulicht den Schlagkolben 9 in seiner anderen Endstellung, bei der dessen Dichtungsring 39 dichtend am Deckel 15 anliegt. In dieser dichtenden Position gemäß Figur 7 ist zwischen dem Schlagkolben 9 und der Schlagplatte 6 ein erster Druckraum 27 gebildet. Bei Anlage des Schlagkolbens 9 an der Schlagplatte 6 hingegen ist zwischen dem Schlagkolben 9 und dem Deckel 15 ein zweiter Druckraum 28 gebildet.In the embodiment illustrated in FIGS. 1 to 7, the threaded bore 25 forms the air inlet for the piston chamber, whereas the threaded bore 23 forms the air inlet for the pressure reservoir of the knocker. In this respect, Figure 6 illustrates the
Wie der Darstellung der Figur 6 bezüglich dieser ersten Ausführungsform zu entnehmen ist, weist der Druckluftanschluss 26 eine Druckluftquelle 29, einen Druckregler 30 sowie ein 3/2-Wege-Ventil 31 auf. Der Druckregler 30 regelt den Druck, der am ersten Druckraum 27 ansteht, auf 0,5 bis 1 bar. Entsprechend ist der Druckluftanschluss 24 mit einer Druckluftquelle 32, einem Druckregler 33 und einem 3/2-Wege-Ventil 34 versehen. Der Druckregler 33 regelt den Druck, der in dem zwischen dem Deckel 15 und der Abdeckplatte 22 gebildeten dritten Druckraum 35 ansteht auf 6 bar.As can be seen from the illustration of FIG. 6 with regard to this first embodiment, the compressed-
Der insoweit beschriebene, pneumatisch arbeitende Klopfer 1 wird beispielsweise wie folgt betrieben:
- In einem ersten Schritt wird
das Ventil 31 betätigt.Der Schlagkolben 9 wird durch die einströmende Luft nach oben gedrückt, durch den sehrgeringen Druck von 0,5bis 1 bar.Der zweite Druckraum 28 und der dritte Druckraum 35 sind zu diesem Zeitpunkt entlüftet. - In einem zweiten Schritt
hat der Schlagkolben 9 seine Endlage erreicht, wie es in der Figur 7 veranschaulicht ist, und es ist die der Öffnung 19 zugeordneteBohrung im Deckel 15 abgedichtet.Das Ventil 34 wird betätigt, der dritte Druckraum 35 wird unter Druck von ca. 6 bar gesetzt, abhängig von dem im ersten Druckraum 27 vorhandenen Luftdruck und dem Querschnitt der Öffnung 19im Deckel 15. Während des Ladevorgangesist das Ventil 31 noch offen. - Im dritten Schritt wird
das Ventil 31 entlüftet. Die Luftim ersten Druckraum 27 entweichtüber das Ventil 31.Der Schlagkolben 9 bewegt sich und es wird bei minimalem Hub desSchlagkolbens 9 die Dichtwirkung zwischen diesem unddem Deckel 15 aufgehoben. Schlagartig steht der inden zweiten Druckraum 28 einströmenden Luft jetzt die gesamte Kolbenquerschnittsfläche zur Verfügung und der Schlagkolben 9 wird mit hoher Kraft beschleunigt.Das Ventil 34 sollte während des Schlagvorgangs geöffnet bleiben, so dass noch Luft nachströmen kann. - Im vierten Schritt wird
das Ventil 34 geschlossen und es werden der zweite Druckraum 28 und der dritte Druckraum 35 entlüftet. Der Schlagvorgang ist beendet, und dann kann der Zyklus von Neuem beginnen.
- In a first step, the
valve 31 is actuated. Thepercussion piston 9 is pressed by the incoming air upwards, by the very low pressure of 0.5 to 1 bar. Thesecond pressure chamber 28 and thethird pressure chamber 35 are vented at this time. - In a second step, the
percussion piston 9 has reached its end position, as illustrated in FIG. 7, and thebore 19 associated with theopening 19 is sealed in thecover 15. Thevalve 34 is actuated, thethird pressure chamber 35 is set under pressure of about 6 bar, depending on the present in thefirst pressure chamber 27 air pressure and the cross section of theopening 19 in thelid 15. During the charging process, thevalve 31 is still open. - In the third step, the
valve 31 is vented. The air in thefirst pressure chamber 27 escapes via thevalve 31. Thepercussion piston 9 moves and it is repealed at minimum stroke of thepercussion piston 9, the sealing effect between this and thelid 15. Suddenly, the air flowing into thesecond pressure chamber 28 is now the entire piston cross-sectional area available and thepercussion piston 9 is accelerated with high force. Thevalve 34 should remain open during the impact process, so that still air can flow. - In the fourth step, the
valve 34 is closed and thesecond pressure chamber 28 and thethird pressure chamber 35 are vented. The beating process is over and then the cycle can start again.
Die Ventile 31 und 34 sowie die benötigten Druckregler 30 und 33 können Bestandteil des Klopfers 1 sein, somit integriert sein, oder von dem eigentlichen Klopfer völlig losgelöst sein.The
Figur 8 veranschaulicht eine modifizierte Ansteuerung der Druckräume des Klopfers 1. Der Vorgang läuft grundsätzlich ab, wie zur Figur 6 beschrieben, jedoch jetzt mit automatischem Betätigen des Ventils 34. Das Ventil 34 wird durch den Einsatz einer Drossel 36 in einem Druckluftanschluss 37, der den Druckluftanschluss 26 mit der Ansteuerung des Ventils 34 verbindet, zeitverzögert betätigt. Die Betätigung des Ventils 34 darf erst dann erfolgen, wenn der Schlagkolben 9 seine am Deckel 15 anliegende Endlage erreicht hat. Die Drossel 36 dient somit dem ein- und ausschaltverzögerten Schalten des Ventils 34. Die Bauteile können, wie vorher, Bestandteil des Klopfers oder auch völlig losgelöst sein.Figure 8 illustrates a modified control of the pressure chambers of the
Die Ausführungsform nach der Figur 9 zeichnet sich dadurch aus, dass auf den dritten Druckraum 35 verzichtet wurde. Der Klopfer 1 baut kompakter, demzufolge mit einem kürzeren Zylinderrohr 2, dessen dem Befestigungsflansch 3 abgewandtes Ende unmittelbar den Deckel 15 aufnimmt. Der dritte Druckraum 35 ist in diesem Fall durch das besonders dimensionierte Ventil 34 ersetzt, das in der entsprechenden Schaltstellung die Zuführung eines ausreichend großen Luftmassenstroms in den zweiten Druckraum 28 sicherstellt. Die Ansteuerung und Regelung des Klopfers 1 erfolgt bei dieser Ausführungsform entsprechend derjenigen nach der Ausführungsform gemäß Figur 6.The embodiment according to FIG. 9 is characterized in that the
Die Ausführungsform nach der Figur 10 ist grundsätzlich entsprechend der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 8 ausgebildet, sie zeichnet sich aber durch die flache Bauweise, d. h. bei weiter verkürztem Zylinderrohr 2 aus, das allerdings einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist.The embodiment of Figure 10 is basically formed according to the embodiment of Figures 1 to 8, but it is characterized by the flat design, ie at further shortened
Der Hub des Schlagkolbens ist entsprechend den Abmessungen des Klopfers zu wählen. Er beträgt beispielsweise 10 bis 150 mm, vorzugsweise 30 bis 80 mm, insbesondere 50 bis 60 mm. Der Durchmesser des Kolbens kann sehr stark variieren. Es sind kleinste Varianten mit einem Kolbendurchmesser von 10 mm bis große Varianten mit einem Kolbendurchmesser von 1m denkbar.The stroke of the percussion piston should be selected according to the dimensions of the knocker. It is for example 10 to 150 mm, preferably 30 to 80 mm, in particular 50 to 60 mm. The diameter of the piston can vary very much. There are very small variants with a piston diameter of 10 mm to large variants with a piston diameter of 1m conceivable.
Die Berechnung der Drücke in den Druckräumen und des Durchmessers von Öffnung im Deckel und gesamter Querschnittsfläche des Schlagskolbens kann auf einfache Art und Weise unter Berücksichtigung der physikalischen Gleichungen erfolgen. Lässt man das Gewicht des Schlagkolbens außer acht, ergeben sich für die Annahme eines Kräftegleichgewichts am Kolben durch die in den Druckräumen wirkenden Kräfte als Voraussetzung dafür, die Bewegung des Schlagkolbens 9 durch Entlüften des Druckraums 27 auszulösen, folgende physikalischen Zusammenhänge im Sinne der Beschriftung gemäß Figur 7:
Es ist somit eine Abhängigkeit der Größen d1, d2, p1 und p2 gegeben.There is thus a dependence of the quantities d 1 , d 2 , p 1 and p 2 given.
Sind als Voraussetzungen beispielsweise Drücke p1 = 0,5 bar und p2 = 6,0 bar und ein Durchmesser d1 von 70 mm vorgegeben, muss der Durchmesser d2 20,21 mm betragen, um den Schlagkolben 9 im Gleichgewicht zu halten. Wird der erste Druckraum 27 entlüftet, somit der Druck p1 abgesenkt, wirkt eine größere Kraft auf die Querschnittsfläche mit dem Durchmesser d2 als auf die Querschnittsfläche mit dem Durchmesser d1, so dass der Schlagkolben 9 in Richtung des ersten Druckraumes 27 bewegt wird. Aufgrund vorstehender Gleichung ist offensichtlich, dass bei Vorgabe von drei Kenngrößen entsprechend der Durchmesser d1 oder der Druck p1 oder der Druck p2 errechnet werden kann.If, for example, pressures p 1 = 0.5 bar and p 2 = 6.0 bar and a diameter d 1 of 70 mm are specified as prerequisites, the diameter d 2 must be 20.21 mm in order to keep the
Die Ausführungsform nach der Figur 11 arbeitet nach demselben Funktionsprinzip, wie diejenige nach der Figur 7. Mit dieser Ausführungsform in ihrer Wirkungsweise übereinstimmende Bauteile sind der Einfachheit halber in Figur 11 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.The embodiment according to FIG. 11 operates on the same principle of operation as that according to FIG. 7. Components which correspond in their mode of operation to this embodiment are designated by the same reference numbers in FIG. 11 for the sake of simplicity.
Bei der Ausführungsform nach der Figur 11 weist die Bauanordnung zur Aufnahme des Schlagkolbens 9 kein Zylinderrohr 2, sondern ein Gehäuse 40 auf. Dieses Gehäuse 40 besteht aus den beiden Gehäuseteilen 41 und 42, die mittels mehrerer Schrauben 43 miteinander verschraubt sind. Im Gehäuse 40 ist, entsprechend den Gegebenheiten bei einem Zylinderrohr 20, ein Raum zur Aufnahme des Schlagkolbens 9 gebildet. In einem Rücksprung des Gehäuseteiles 42 ist der Deckel 15 gelagert. Der Deckel 15 ist axial zwischen den beiden Gehäuseteilen 41 und 42 festgelegt. Im Gehäuseteil 42 ist zwischen diesem und dem Deckel 15 der dritte Druckraum 35 gebildet, ferner zwischen dem Deckel 15 und dem Schlagkolben 9 der zweite Druckraum 28, schließlich zwischen dem Schlagkolben 9 und in dem Bereich des Gehäuseteils 41, der dem Deckel 15 abgewandt ist, der erste Druckraum 27. Im Unterschied zu den bislang beschriebenen Ausführungsformen weist bei der Ausführungsform nach der Figur 11 der Schlagkolben 9 neben dem eigentlichen, mit dem Deckel 15 in Wirkverbindung bringbaren Kolbenabschnitt 44 einen weiteren Kolbenabschnitt 45 mit geringerem Durchmesser auf, der eine entsprechenden Durchmesser aufweisende Öffnung 46 im Gehäuseteil 41 dichtend durchsetzt. Die Dichtung erfolgt mittels Dichtungsringen 47. Auch der Kolbenabschnitt 44 ist mittels Dichtungsringen 48 bezüglich des Gehäuseteils 41 abgedichtet. Konzentrisch zur Öffnung 19 ist der Deckel 15 mit dem O-Ring 39 versehen. Der dritte Druckraum 35 ist mit der Gewindebohrung 23 zwecks Druckluftanschluss und der Druckraum 27 mit der Gewindebohrung 25 zwecks Druckluftanschluss versehen. Der Durchgang 19 im Deckel 15 ist, ausgehend vom Druckraum 35, als konisch verjüngter Kegelstumpf gestaltet.In the embodiment of FIG 11, the assembly for receiving the
Diese beschriebene Ausführungsform findet insbesondere Verwendung, um ein Bauteil zu beklopfen. So ist das Gehäuseteil 42 mit einer Gewindebohrung 49 zum Befestigen des Klopfers 1 an einem nicht gezeigten Rahmenteil versehen. Auch das dem Deckel 15 abgewandte Ende des Schlagkolbens 9 ist mit einer Gewindebohrung 50 versehen, mit der insbesondere ein Kunststoffteil verbunden wird, das beim Klopfen gegen das Bauteil bewegt wird. Der Führung des Schlagkolbens 9 dient nicht nur das Gehäuseteil 41 im Bereich der Dichtungsringe 48, sondern auch ein auf den Kolbenabschnitt 44 zugerichteter ringförmiger Vorsprung 51 des Gehäuseteils 41. Bei von dem Deckel 15 wegbewegtem Schlagkolben 9 stößt dieser mit seinem mit diesem verbundenen Kunststoffteil auf das zu klopfende Bauteil. Um, sofern kein zu klopfender Gegenstand im Bereich des Klopfers 1 ist, zu verhindern, dass der Schlagkolben undefiniert weit verfahren wird, ist der Vorsprung 51 des Gehäuseteils 41 als Anschlag vorgesehen, wobei ein ringförmiges elastisches Element 42 die Bewegung des Schlagkolbens 9 abfedert. Der Druckraum 27 beinhaltet einen ringförmigen Luftspeicher/Restvolumen 53. Während der Bewegung des Schlagkolbens 9 zum Zwecke des Schlagens verringert sich das Luftvolumen im ersten Druckraum 27, d. h. die vorhandene Luft muss über die Bohrung 25 entweichen. Es hat sich gezeigt, dass kurz vor Auftreffen des Schlagkolbens 9 auf den zu beklopfenden Gegenstand bzw. den Vorsprung 51 stirnseitig ein Luftpolster zwischen Schlagkolben 9 und Gehäuseteil 41 gebildet wird. Bei dieser Ausführungsform ist es deshalb nicht erforderlich, die gesamte Luft aus dem ersten Druckraum 27 zu entfernen.This described embodiment is used in particular to tap a component. Thus, the
Der Klopfer gemäß der Ausführungsform nach der Figur 11 wird beispielsweise so betrieben, dass im Druckraum 27 dauerhaft ein relativ niedriger Druck ansteht, der geeignet ist, den Schlagkolben 9 in Richtung des Deckels 15 zu drücken, sofern im Druckraum 35 ein geringerer Druck herrscht. Der erste Druckraum 27 wird beispielsweise dauerhaft mit einem Überdruck beaufschlagt, wobei ein Wert des Überdrucks zwischen 0,5 und 2 bar als besonders geeignet angesehen wird. Wird ein relativ hoher Druck am Druckraum 35 angelegt, führt dies dazu, dass die Abdichtung von Deckel 15 und Schlagkolben 9 im Bereich des Dichtungsrings 39 aufgehoben wird und damit der hohe Druck schlagartig an der wesentlich größeren Querschnittsfläche des Schlagkolbens 9 angreifen kann, die dem Durchmesser des Druckraums 28 entspricht. Der Schlagkolben 9 wird weiter entgegen dem im Druckraum 27 nach wie vor anstehenden Druck bewegt. Wird nach Ausführen des Klopfvorganges über die Steuerung der Druck im Druckraum 35 und damit im Druckraum 28 wieder abgebaut, erfolgt das Zurückdrücken des Schlagkolbens 9 gegen den Dichtungsring 39 des Deckels 15 auf Grund des dauernd im Druckraum 27 anstehenden Drucks.The knocker according to the embodiment according to FIG. 11 is operated, for example, so that permanently a relatively low pressure prevails in the
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