SCHLAGFUTTER FÜR EINEN FREIFALLHAMMER

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schlagfutter für einen Freifallhammer, wobei das Schlagfutter eine Ausnehmung zum Aufnehmen eines Eingriffelements einer Schlaghaube aufweist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schlagfutter für einen Freifallhammer sowie einen Freifallhammer mit einem solchen Schlagfutter.

[0002] Freifallhämmer werden auf Baustellen beispielsweise dazu benutzt, Pfähle in einen Boden einzurammen. Typischerweise wird hierzu einem in den Boden einzurammenden Pfahl eine Schlaghaube an dem den Boden beabstandeten Ende des Pfahls aufgesetzt, die einen von einem Fallgewicht ausgehenden Impuls auf einen Pfahl überträgt. Um zu verhindern, dass das aus Stahl, Stahlguss oder Eisenguss gefertigte Fallgewicht direkt auf die Schlaghaube schlägt, die ebenfalls aus Stahl oder Stahlguss ist, wird auf der von dem Pfahl abgewandten Seite der Schlaghaube ein Schlagfutter angeordnet, auf das das Fallgewicht fällt und das dazu dient, den durch das Fallgewicht erzeugten Schlagimpuls an die Schlaghaube bzw. den einzurammenden Pfahl weiterzugeben. In der Regel besteht ein solches Schlagfutter aus Kunststoff, manchmal auch aus Hartholz oder aus einem weichen Metall wie Aluminium oder dergleichen.

[0003] Dabei hat das Schlagfutter auch die Aufgabe, den durch Herabfallen des Fallgewichts erzeugten Schlagimpuls zeitlich auszudehnen, den Schlagimpuls also etwas in die Länge zu ziehen. Der durch den Aufprall des Fallgewichts entstehende Impuls wird durch das Schlagfutter geringfügig gedämpft, was zwar eine Verringerung der Schlagintensität mit sich bringt, im Ausgleich dazu aber einen länger andauernden Schlagimpuls liefert.

[0004] Da der durch das Herabfallen des Fallgewichts erzeugte Impuls bzw. die gesamte dadurch erzeugte Schlagenergie des Hammers durch das Schlagfutter geleitet wird, heizt sich das Schlagfutter rasch auf. Verstärkt wird das Aufheizen des Schlagfutters dadurch, dass das Schlagfutter typischerweise aus einem Material (bspw. Kunststoff) besteht, das über eine relativ schlechte Wärmeleiteigenschaft verfügt. Bei Überschreiten einer kritischen Temperatur des Schlagfutters und fortdauernder Belastung erfolgt ein Verbrennen des Schlagfutters von innen heraus, da aufgrund der schlechten Wärmeleiteigenschaften des Schlagfutters die höchsten Temperaturen im Inneren des Schlagfutters entstehen. Dies führt zu dem unangenehmen Effekt, dass bei einer hohen Beanspruchung des Schlagfutters bzw. bei einer hohen Beanspruchung eines Freifallhammers das Schlagfutter häufig getauscht werden muss, um einer endgültigen Zerstörung durch zu hohe Temperaturen vorzugreifen. Dadurch erhöhen sich jedoch die Zeiten, in denen der Freifallhammer nicht arbeiten kann. Zudem erfordert dies einen hohen zahlenmäßigen Bedarf an Schlagfutter, die für einen Austausch bereitgehalten werden müssen bzw. als Ersatz für zu heiß gewordene und damit zerstörte Schlagfutter bereitstehen sollten.

[0005] Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung diesen Nachteil zu überwinden und ein Schlagfutter bzw. einen das Schlagfutter verwendenden Freifallhammer vorzusehen, wobei das Schlagfutter in seinem Aufbau gegenüber den im Stand der Technik verfügbaren Lösungen verbessert ist.

[0006] Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Schlagfutter für einen Freifallhammer, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Schlagfutter eine Ausnehmung zum Aufnehmen eines Eingriffelements einer Schlaghaube aufweist.

[0007] Herkömmliche Schlagfutter besitzen typischerweise den Aufbau eines zylindrischen Körpers und werden in eine die Mantelfläche des zylindrischen Körpers umgebende Umrandung der Schlaghaube eingelegt. Die den zylindrischen Körper umgebende Umrandung stellt eine äußere Führung des Schlagfutters dar. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Ausnehmung, die dazu dient, ein Eingriffelement einer Schlaghaube aufzunehmen, ist es nun möglich, die durch die Umrandung gebildete äußere Führung des Schlagfutters aufzugeben und durch eine innere Führung, die durch das Aufnehmen des Eingriffelements in der Ausnehmung des Schlagfutters umgesetzt wird, zu ersetzen. Dadurch ist es möglich, den Maximaldurchmesser mit dem der Hammer auf das Schlagfutter trifft zu vergrößern, da die herkömmlicherweise vorhandene Umrandung des Schlagfutters nicht mehr vorhanden ist. Zwar kann unter Umständen auch die innere Führung (beispielsweise bei einer Durchgangsbohrung) Schlagfläche beanspruchen, jedoch benötigt diese weniger potentielle Schlagfläche, da der Radius quadratisch in die Flächengröße eingeht. Darüber hinaus wird durch die Maximierung des Durchmessers des vorzugsweise zylindrischen Schlagfutters die Mantelfläche des Schlagfutters vergrößert, was die Wärmeabstrahlung optimiert. Weiter vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist, dass das Eingriffelement der Schlaghaube, die vorzugsweise aus Stahl oder Stahlguss gefertigt ist, bei einem Eingreifen in die Ausnehmung des Schlagfutters eine gute Wärmeleitung darstellt, um die Wärme aus dem Inneren des Schlagfutters abzutransportieren, wo sie in herkömmlichen Schlagfutter maßgeblich für die Zerstörung durch ein Verbrennen von Innen heraus verantwortlich ist. Das in die Ausnehmung eingeführte Eingriffelement wirkt demnach als Wärmeleiter und verbessert die thermischen Eigenschaften des Schlagfutters.

[0008] Vorzugsweise dient das Aufnehmen des Eingriffelements in die Ausnehmung dazu, das Schlagfutter gegenüber der Schlaghaube zu führen. Die im Stand der Technik verwendete äußere Führung des Schlagfutters wird demnach durch eine innere Führung ersetzt.

[0009] Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist das Schlagfutter ein rotationssymmetrischer Körper, vorzugsweise ein zylinderförmiger Körper bei dem die Ausnehmung in einer seiner kreisförmigen Oberflächen vorgesehen ist. Ein Sonderfall dieses zylindrischen Körpers ist der senkrechte Kreiszylinder, der eine bevorzugte Form des Schlagfutters darstellt.

[0010] Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung eine Bohrung ist, deren Mittellinie vorzugsweise einer Rotationsachse des Schlagfutters entspricht.

[0011] Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung ist die Ausnehmung eine Durchgangsbohrung, deren Mittellinie vorzugsweise einer Rotationsachse des Schlagfutters entspricht. Die Durchgangsbohrung kann demnach nach einer Variante der vorliegenden Erfindung von einer kreisförmigen Oberfläche des Schlagfutters zu der anderen kreisförmigen Oberfläche des Schlagfutters verlaufen, wenn das Schlagfutter im Wesentlichen die Form eines zylindrischen Körpers besitzt.

[0012] Nach einer Fortbildung der Erfindung umfasst das Schlagfutter ferner einen ersten zylinderförmigen Abschnitt mit einem ersten Radius und einen sich daran anschließenden zweiten zylinderförmigen Abschnitt mit einem zweiten Radius, wobei der erste Radius und der zweite Radius unterschiedlich groß sind. Ein zylinderförmiger Abschnitt bedeutet in diesem Zusammenhang vorzugsweise die geometrische Figur eines senkrechten Kreiszylinders.

[0013] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Schlagfutter aus einem ersten zylinderförmigen Abschnitt mit einem ersten Radius, einen sich daran anschließenden zweiten zylinderförmigen Abschnitt mit einem zweiten Radius, wobei der erste Radius und der zweite Radius unterschiedlich groß sind und eine Durchgangsbohrung, deren Mittellinie den Rotationsachsen von sowohl dem ersten zylinderförmigen Abschnitt als auch dem zweiten zylinderförmigen Abschnitt entspricht.

[0014] Vorzugsweise weist der erste zylinderförmige Abschnitt eine größere Zylinderhöhe und einen kleineren Radius als der zweite zylinderförmige Abschnitt auf.

[0015] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die durch den zweiten zylinderförmigen Abschnitt gebildete Auskragung als Dämpfungselement, insbesondere als Rückschlagring oder Vibrationsdämpfer, genutzt, um einen Rückschlag der Schlaghaube auf einen Hammerkäfig zu verhindern.

[0016] Im Stand der Technik ist es üblich, dass die das Schlagfutter umgebende Umrandung selbst von einem Rückschlagring (auch: Rebound-Ring) umgeben ist, um bei einem Rückschlag der Schlaghaube in Richtung des Hammerkäfigs das direkte Aufeinandertreffen von Schlaghaube und Hammerkäfig zu verhindern. Durch das Vorsehen der inneren Führung bzw. der Ausnehmung in dem Schlagfutter ist es nun möglich, dass die Funktion des Rückschlagrings durch eine Auskragung des Schlagfutters übernommen wird. Dadurch wird die Anzahl der insgesamt benötigten Bauteile in einem Freifallhammer verringert, was zur einer Minderung der Gesamtkomplexität im Aufbau eines Freifallhammers beiträgt. Das Schlagfutter übernimmt demnach nicht nur die ihm primär zugedachte Aufgabe, sondern ersetzt auch den herkömmlicherweise separat anzubringenden Rückschlagring.

[0017] Die Erfindung betrifft zudem einen Freifallhammer mit einem Schlagfutter nach einer der vorstehend aufgeführten Varianten.

[0018] Vorzugsweise umfasst der erfindungsgemäße Freifallhammer ferner eine Schlaghaube mit einem zu einer Schlagfläche orthogonal abstehenden zylindrischen Element, das dazu ausgelegt ist, in die Ausnehmung des Schlagfutters einzugreifen. Die Schlagfläche beschreibt hierbei die dem Schlagfutter zugewandte Oberfläche der Schlaghaube.

[0019] Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist die dem Schlagfutter zugewandte Seite der Schlaghaube eine kreisförmige Fläche, die in ihrer Mitte ein sich aus der kreisförmigen Fläche erhebendes Eingriffelement, vorzugsweise in Form eines zylindrischen Körpers aufweist, um damit in die Ausnehmung des Schlagfutters einzugreifen.

[0020] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Diskussion der Figuren ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1:

ein herkömmliches Schlagfutter nach dem Stand der Technik,

Fig. 2:

den strukturellen Aufbau eines Fallhammers im Bereich der Schlaghaube,

Fig.3:

eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schlagfutters, und

Fig.4:

eine strukturelle Darstellung des erfindungsgemäßen Schlagfutters in Zusammenwirkung mit einem entsprechenden Freifallhammer.

[0021] Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Schlagfutter 1, das in seinem Grundaufbau einem zylindrischen Körper entspricht. Dabei ist ein an der Mantelfläche umlaufender Vertiefungsabschnitt ersichtlich, sodass lediglich die nicht vertieften Abschnitte der Mantelfläche des im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Schlagfutters 1 mit einer die Mantelfläche umgebende Umrandung 8 in Berührung kommen. Die kreisförmigen Oberflächen des Schlagfutters 1 aus dem Stand der Technik sind dabei eben und weisen keine Erhebungen oder Vertiefungen auf.

[0022] Fig. 2 zeigt die Anordnung eines herkömmlichen Schlagfutters 1 an einer Schlaghaube 4. Die Schlaghaube 4 steht typischerweise in direktem Kontakt mit einem in den Boden einzurammenden Werkstück, beispielsweise einem Pfahl oder dergleichen. Dabei wird die Schlaghaube 4 mit einem nicht dargestellten Fallgewicht, das aus einer gewissen Höhe auf die Schlaghaube 4 fällt, in Richtung des Bodens gerammt. Das Schlagfutter 1 ist dabei so an der Schlaghaube 4 angeordnet, dass ein in Richtung der Schlaghaube 4 fallendes Gewicht nur mit dem Schlagfutter 1 in Berührung kommt. Um eine definierte Anordnung des Schlagfutters 1 gegenüber der Schlaghaube 4 vorzusehen, ist eine Führung vorgesehen, in die das Schlagfutter 1 eingelegt wird. Diese Führung kann dabei als kreisförmige Umrandung 8 ausgeführt werden, die die Mantelfläche des zylindrischen Schlagfutters 1 in ihrer Umfangsfläche umgibt. Dadurch wird sichergestellt, dass es nicht zu einem Verrutschen des Schlagfutters 1 nach einem Schlag durch das Fallgewicht kommt. Zudem erkennt man eine Schlaghaubenführung 7, die die Schlaghaube 4 teilweise umgibt. Die Schlaghaube 4 ist einer von der Fallrichtung des Fallgewichts entgegengesetzten Richtung in der Schlaghaubenführung 7 um ein bestimmtes Maß bewegbar, um den bei einem Schlag eventuell auftretenden Rückschlag ausführen zu können. Da es bei einem solchen Rückschlag jedoch nachteilhaft ist, wenn die Schlaghaubenführung 4 mit einer Auskragung gegen eine Einkragung der Schlaghaubenführung 7 stößt, wird um die das Schlagfutter 1 umgebende Umrandung 8 ein Schlagring 6 (auch: Rebound-Ring oder Vibrationsdämpfer) angeordnet, der ein direktes Anschlagen der Schlaghaube 4 mit der Schlaghaubenführung 7 verhindern soll.

[0023] Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schlagfutters nach der Erfindung. Das dargestellte Schlagfutter 1 ist ein rotationssymmetrischer Körper, der eine Durchgangsbohrung entlang seiner Rotationsachse aufweist. Das Schlagfutter umfasst hierbei im Wesentlichen zwei zylindrische Abschnitte, die in ihrer Zylinderhöhe und ihrem Zylinderradius voneinander verschieden sind. So kann ein erster Abschnitt, typischerweise derjenige Abschnitt, der von einer Schlaghaube 4 abgewandt ist, eine größere Zylinderhöhe und einen geringeren Zylinderradius als ein zweiter Abschnitt, der der Schlaghaube 4 zugewandt ist, aufweisen.

[0024] Fig. 4 zeigt die Anordnung des erfindungsgemäßen Schlagfutters 1 auf einer Schlaghaube 4, die eine Erhebung 3 aufweist, mit der sie in die Ausnehmung 2 des erfindungsgemäßen Schlagfutters 1 eingreift. Durch das Eingreifen der Erhebung 3 bzw. des Eingriffelements der Schlaghaube 4 an einem inneren Abschnitt des Schlagfutters 1 spricht man hierbei von einer inneren Führung. Durch das Eingreifen des Eingriffelements 3 in die Ausnehmung 2 des Schlagfutters 1 wird nämlich das Schlagfutter 1 gegenüber der Schlaghaube 4 positioniert und geführt.

[0025] Da die die Mantelfläche eines regulären zylindrischen Körpers umgebende Umrandung 8 aus dem Stand der Technik nun nicht mehr erforderlich ist, kann das vormals separate Bauteil eines Rückschlagrings durch eine umlaufende Auskragung 5 des Schlagfutters 1 ersetzt werden. Dies führt zu der Verringerung der insgesamt vorhandenen Bauteile bei einem Freifallhammer, sodass die Komplexität sinkt.

[0026] Die durch das innere des Schlagfutters 1 verlaufende Ausnehmung 2, die in der Figur 4 eine Durchgangsbohrung ist, wirkt sich positiv auf das Temperaturverhalten des Schlagfutters 1 aus. Wie bereits im einleitenden Teil erläutert, steigt aufgrund des Herabfallens des Fallgewichts auf das Schlagfutter 1 die Temperatur des Schlagfutters an, wobei durch die Ausführung des Schlagfutters aus Kunststoff, seltener auch Hartholz oder ein weiches Metall, eine schlechte Wärmeleitfähigkeit vorliegt. Da nun die aus Stahl oder Stahlguss gefertigte Stahlhaube 4 mit ihrem Eingriffelement 3 in die Ausnehmung 2 des Schlagfutters 1 eingreift, führen die besseren Wärmeleitfähigkeiten der Schlaghaube 4 zu einem Wegleiten der im Inneren des Schlagfutters 1 anfallenden Wärme.

[0027] Darüber hinaus ist durch das erfindungsgemäße Schlagfutter ein größerer Durchmesser möglich, da die vormals von der Schlaghaube 4 abstehende Umrandung 8 nun durch das Schlagfutter 1 selbst eingenommen werden kann. Hierdurch ergibt sich eine größere Mantelfläche, sodass ein besserer thermischer Austausch mit der Umgebungsluft oder Umgebungsmaterialien stattfinden kann.

Ansprüche

1. Schlagfutter (1) für einen Freifallhammer,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schlagfutter (1) eine Ausnehmung (2) zum Aufnehmen eines Eingriffelements (3) einer Schlaghaube (4) aufweist.

2. Schlagfutter (1) nach Anspruch 1, wobei das Aufnehmen des Eingriffelements (3) in die Ausnehmung (2) dazu dient, das Schlagfutter (1) gegenüber der Schlaghaube (4) zu führen.

3. Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schlagfutter (1) ein rotationssymmetrischer Körper ist, vorzugsweise ein zylinderförmiger Körper bei dem die Ausnehmung (2) in einer seiner kreisförmigen Oberflächen vorgesehen ist.

4. Schlagfutter (1) nach Anspruch 3, wobei die Ausnehmung (2) eine Bohrung ist, deren Mittellinie vorzugsweise einer Rotationsachse des Schlagfutters (1) entspricht.

5. Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (2) eine Durchgangsbohrung ist, deren Mittellinie vorzugsweise einer Rotationsachse des Schlagfutters (1) entspricht.

6. Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen ersten zylinderförmigen Abschnitt mit einem ersten Radius und einen sich daran anschließenden zweiten zylinderförmigen Abschnitt mit einem zweiten Radius, wobei der erste Radius und der zweite Radius unterschiedlich groß sind.

7. Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einem ersten zylinderförmigen Abschnitt mit einem ersten Radius, einem sich daran anschließenden zweiten zylinderförmigen Abschnitt mit einem zweiten Radius, wobei der erste Radius und der zweite Radius unterschiedlich groß sind, und einer Durchgangsbohrung, deren Mittellinie den Rotationsachsen von sowohl dem ersten zylinderförmigen Abschnitt als auch dem zweiten zylinderförmigen Abschnitt entspricht.

8. Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, wobei der erste zylinderförmige Abschnitt eine größere Zylinderhöhe und einen kleineren Radius als der zweite zylinderförmige Abschnitt aufweist.

9. Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 - 8, wobei die durch den zweiten zylinderförmigen Abschnitt gebildete Auskragung (5) als Dämpfungselement, insbesondere als Rückschlagring oder Vibrationsdämpfer, genutzt wird, um einen Rückschlag der Schlaghaube (4) auf einen Hammerkäfig zu verhindern.

10. Freifallhammer mit einem Schlagfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Freifallhammer nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Schlaghaube (4) mit einem zu einer Schlagfläche orthogonal abstehenden zylindrischen Element, das in die Ausnehmung (2) des Schlagfutters (1) eingreift.

12. Freifallhammer nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine zum Schlagfutter (1) zugewandte Seite der Schlaghaube (4) eine kreisförmige Fläche ist, die in ihrer Mitte ein sich aus der kreisförmigen Fläche erhebendes Eingriffelement (3), vorzugsweise in Form eines zylindrischen Körpers, aufweist, um damit in die Ausnehmung (2) einzugreifen.

Zeichnung