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Verfahren zum Betrieb eines Brennkraftwerkzeugs und Brennkraftwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb und insbesondere zum schnellen Anlassen eines mit einer Brennkraftmaschine betriebenen Werkzeugs, das als Schlagwerkzeug oder als Ramme ausgeführt sein kann und in seiner Ausführungsform als Schlagwerkzeug zu den verschiedensten Zwecken, beispielsweise als Gesteinsbohrwerkzeug, als Stopfer etwa bei Gleis-oder Strassenarbeiten, zum Aufreissen von Strassendecken u. dgl., verwendet werden kann.
Die Erfindung bezieht sieh ferner auf die Sondereinrichtungen, die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung an den an sich bekannten Brennstoffwerkzeugen erforderlich sind.
Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber bekannten Betriebsverfahren bei derartigen Vorrichtungen dadurch aus, dass bei der Inbetriebnahme des Werkzeugs diesem ein Strom von Druckluft oder einem andern verdichteten Gas (beispielsweise Sauerstoff) zugeleitet wird, der in der Vorrichtung verschiedene Aufgaben zu erfüllen hat.
Das Druckgas hat :
1. Die Bewegung eines gegebenenfalls gleichzeitig als Brennstoffpumpe dienenden Einlassorgans für das Brennstoffluftgemiseh mindestens nach der einen Richtung hin zu bewirken, dessen Bewegung nach der entgegengesetzten Richtung hin durch die Verdichtung des Brennstoffluftgemisches beim Kolbenrückgang nach erfolgter Explosion erfolgt,
2. falls der Brennstoff dem Verbrennungsraum nicht in flüssiger Form zugeführt wird, diesen zu vergasen und zusammen mit dem vergasten Brennstoff ein explosibles Gemisch zu bilden ;
3. nach Bedarf das Brennstoffluftgemisch zu verdünnen, indem es diesem in reinem Zustand in erforderlicher, bedarfsweise zu regelnder Menge beigemischt wird.
4. die Rückbewegung des Arbeitskolbens nach vollzogenem Arbeitshub zu veranlassen, wobei der Begriff Rückbewegung"gegebenenfalls relativ zum Arbeitszylinder zu verstehen ist, was beispielsweise für die Ausführungsform des Brennkraftwerkzeugs als Ramme gilt,
5. die Kühlung des Arbeitszylinders zu veranlassen. Der durch das Verfahren nach der Erfindung beim Betriebe von Brennkraftwerkzeugen erzielte Vorteil liegt vor allem im sofortigen Anspringen des Werkzeugs bei der Inbetriebnahme und im sparsamen Brennstoffverbrauch.
Die durch das Verfahren nach der Erfindung bedingten Einzelheiten in der baulichen Durchbildung eines Brennkraftwerkzeugs ergeben sich aus der Zeichnung, auf welcher Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch den für die Erfindung wesentlichen Teil eines als Ausführungsbeispiel gewählten, schnell arbeitenden Schlagwerkzeug darstellt, während Fig. 2 den entsprechenden Längsschnitt durch einen Teil einer derartigen Vorrichtung darstellt, bei der ein Steuerorgan für die Brennstoffzuführung zum Verbrennungsraum gleichzeitig als Brennstoffpumpe dient.
Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 der bei dem gewählten Ausführungsbeispiel dargestellte Arbeitskolben 1 als freiliegender Kolben ausgeführt, was die Vorrichtung als schnell arbeitendes Schlagwerkzeug kennzeichnet. Bei der nicht dargestellten Ausführungsform einer Ramme, für die das Verfahren nach der Erfindung sinngemäss zur Anwendung kommen kann, ist der Arbeitskolben mit dem Rammbär durch eine Stange starr verbunden. Der Arbeitszylinder 2, der sich beim Betrieb durch die Explosionswärme stark erhitzen würde, ist mit einem Mantel i'umgeben, an dem Kühlrippen 4 angeordnet sind.
In der Wandung des Zylinders 2 befinden sich Längskanäle 5, die an einem (unteren) Ende durch Querkanäle 6, am andern (oberen Ende durch Querkanäle 7 derart miteinander verbunden sind, dass sie eine
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fortlaufende Leitung darstellen, die den oberen, der Erwärmung durch die Explosionen ausgesetzten Teil des Zylinders 2 umgibt. Der letzte Querkanal 7 im fortlaufenden Zuge der Kanäle 5, 6 und 7 hat Verbindung mit einem Raum, in dem sieh ein Regler ventil 46 befindet ; es ist als Differentialkolben ausgeführt und überwacht die untere Mündung eines das Ventil 16 umgehenden Kanals 17, dessen obere Mündung ständig in offener Verbindung mit einem Kanal 15 und einem Kanal 19 steht. Der Kanal 19 kann durch eine Stellschraube 20 gedrosselt oder völlig gesperrt werden. Der Kanal.
M führt in den unteren Teil eines sackartig am Werkzeugkopf angeordneten Brennstoffbehälters oder Vergasers 11, dessen Füllung über eine mittels der Schraube 12 verschliessbare Füllöffnung erfolgt. Der Boden des Brennstoffbehälters 11 ist mit sieblochartigen Bohrungen 14 versehen. Der Brennstoffbehälter 11 stellt in offener Verbindung mit dem Raum 18, in dem sich das Brennstoffluftgemisch sammelt. Der Raum 18 steht über ein nach ihm sieh schliessendes Rückschlagventil 21 und einen Kanal 22 mit einem Raum 23 in Verbindung. Vom Kanal 7 zweigt ein Kanal 34 ab, der zu einem Raum 28 führt, der oberhalb des erwähnten Raumes 23 angeordnet ist. Die Räume 23 und 28 bilden Bestandteile eines Gehäuses für ein als Differentialkolben ausgeführtes Einlass- oder Steuerorgan 24, das gemäss der Ausführungsform nach Fig. 2 zugleich als Brennstoffpumpe dienen kann.
Das Steuerorgan 24 überwacht mittels des ventilkörperartigen Teiles 36 die Verbindung zwischen dem Raum 23 und dem Explosionsraum des Zylinders 2, der durch die im oberen Zylinderboden befindlichen Bohrungen 30 mit dem vom Organ 24 beherrschte Steuerraum in offener Verbindung steht ; mittels der Teile 27 und 35 Überwacht es die Verbindung zwischen dem Kanal 34, also den daran anschliessenden Kanälen 7 und 5 mit einem Raum 37, der seinerseits durch den Teil 33 des Steuerorgans 24 je nach dessen Stellung mit einer Auslassöffnung 26 in offener Verbindung steht oder von dieser getrennt ist. Das Steuerorgan 24 besitzt einen Teil 25, der einen auf der Zeichnung nicht dargestellten Schalter bedient, der den Zündstrom einer im Verbrennungsraum des Zylinders 2 befindlichen Zündkerze schliesst, wenn das Steuerorgan 24 seine obere Endlage einnimmt.
In den Raum 37 mündet ein Kanal 29, der in der Wandung des Zylinders 2 verläuft und dessen andere Mündung in dem Zylinder 2 so angeordnet ist, dass sie durch den Arbeitskolben 1 auch dann nicht verdeckt werden kann, wenn dieser sich am Ende seines Arbeitshubes befindet. In der Wandung des Zylinders 2 befindet sich ferner eine ins Freie führende Auslass öffnung 31, die vom Arbeitskolben 1 freigelegt wird, wenn dieser sich unmittelbar vor dem Ende seines Arbeitshubes befindet. Ein Anschlussstutzen 8 vermittelt die Verbindung des Biennkraftwerkzeuges mit einer Druckmittelleitung, durch die dem Werkzeug Druckluft oder verdichteter Sauerstoff zugeführt wird. Der Anschlussstutzen 8 ist von einem Kanal 10 durch ein Ventil 9 getrennt, das mittels des Hebels 32 gegen die Spannung einer Schliessfeder geöffnet werden kann.
Der Hebel 32 liegt in der Nähe eines der Handgriffe 38, mit denen das Werkzeug regiert wird.
Der Kanal 10 führt in einen der in der Wandung des Zylinders 2 befindlichen Kanäle 5.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende : Befindet sich das Fahrzeug ausser Betrieb, so ist das Ventil 9 geschlossen, der Arbeitskolben 1 befindet sieh-falls es sich um den frei fliegenden Kolben des Schlagwerkzeug (Gesteinsbohrer, Aufreisshammer, Stopfer u. dgl.) handelt-infolge seines Eigengewichtes in der auf der Zeichnung wiedergegebenen unteren Stellung. Das Steuer-und Einlassorgan 24 nimmt ebenfalls die untere Stellung ein, in der es den Raum 23 mit dem Explosionsraum des Zylinders 2 verbindet. Der Raum 28 steht mit dem Raum 37 in Verbindung, dieser ist durch den Teil 33 des Steuerorgans 24 gegen die Freiluftöffnung 26 gesperrt. Die obere Mündung des Kanals 29 steht mit dem Kanal 34, also weiterhin mit den Kanälen 7, 6,5 und 10 in Verbindung.
Das Reglerventil16 nimmt seine tiefste Stellung unter dem Einfluss seines Eigengewichts und des gegebenenfalls im Raum 18 herrschenden (geringen) Druckes etwa noch vorhandenen Brennstoffluftgemisehes ein.
Wird die Vorrichtung in Benutzung genommen, so wird mittels des Hebels 32 das Ventil 9 geöffnet ; Druckluft oder verdichteter Sauerstoff strömt über den Anschluss 8, das Ventil 9, den Kanal 10 in den ersten der Kanäle 5 und durchläuft sämtliche um den Zylinder 2 angeordnete Kanäle 5 über die Verbindungskanäle 6 und 7 ; sie gelangt unter das Reglerventil 46 und hebt dieses an. Gleichzeitig gelangt sie durch den Kanal 34 in den Raum 28 und auf die obere Ringfläche 27 des Steuerorgans 24 und hält dieses in der unteren Lage fest. Da die Räume 28 und 37 bei in Tiefstellung befindlichem Steuerorgan 24 in offener Verbindung stehen, so gelangt die Druckluft auch in den Raum 37 und durch den Kanal 29 unter den Arbeitskolben 1.
Auf dem über das angehobene Reglerventil16 freigegebenen andern Wege gelangt sie durch die Kanäle 17 und 15 in den unteren Raum des Vergasers 11, teilt sich in eine der Zahl der Bohrungen 14 entsprechende Zahl von Teilströmen, die den im Behälter 11 befindlichen, flüssigen Brennstoff durchziehen und einen Teil desselben vergasen und sich mit dem vergasten Brennstoff mischen.
Der Raum 18 ist daher mit unter Druck befindlichem Brennstoffluftgemisch erfüllt. Der im Raum 18 sich entwickelnde Überdruck schliesst, wenn er einen bestimmten Wert erreicht hat, entsprechend dem Verhältnis der unteren und oberen Stirnfläche des Reglerventils 16 den Kanal 17 ab und verhindert das Zuströmen von zu reichlichen Druckluftmenge in den Vergaser 11. Das fertige, unter Umständen über den Kanal 19 nach Massgabe der Stellung der Schraube 20 mit reiner Druckluft weitergemischte Brennstoffgemiseh öffnet das Rückschlagventil 21, strömt über den Kanal : 2 : 2 und den Raum 23 in den Verbrennungsraum des Zylinders 2.
Das erfolgt gleichzeitig mit dem Einströmen von Druckluft über
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den Kanal 29 in den Raum unterhalb des Kolbens 1 ; der durch die Druckluft aufwärts bewegte Kolben 1 schliesst die Ausströmöffnung 31 und verdichtet das über ihm befindliche Brennstoffluftgemisch. Das Rückschlagventil 21 wird hiebei geschlossen. Wenn die Verdichtung des Brennstoffluftgemisches soweit erfolgt ist, dass der von ihm auf die volle Durchgangsfläche des Ventils 36 von unten her ausgeübte Druck den auf die Ringfläche 27 des Steuerorgans 24 im Raum : 28 von oben her ausgeübten Druck der Druckluft überwindet, so wird das Steuerorgan in seine obere Endlage geworfen.
In dieser sperrt es die Verbindung zwischen dem Raum : 23 und dem Explosionsraum des Zylinders 2 und ferner die Verbindung zwischen den Räumen 28 und 37 ; die Druckluftzufuhr zu dem Raum unterhalb des Arbeitskolbens 1 über den Kanal 29 hört daher auf. Der Raum. 37 wird mit dem Freiluftraum 26 verbunden, dadurch wird Über Kanal 29 der untere Raum des Zylinders : 2 entlÜftet. Der Teil 25 des Steuer-oder Einlassorgans 24 vermittelt den Stromschluss für die nicht dargestellte Zündkerze, und der Kolben 1 wird durch Explosionsdruck nach unten auf das Werkzeug 39 geschleudert.
Sobald er die Freiluftbohrung. l freigibt, strömen die Verbrennungsgase ab, das Steuerorgan 24 nimmt seine untere Lage ein ; Brennstoffluftgemisch tritt aus dem Raum 18 über das RÜckschlagventil 21, den Kanal 22 und den Raum 2J in den Zylinder 2, spült die Verbrennungsgase aus diesen heraus, der Kolben 1 wird durch die über den Kanal 29 auf seine Unterseite gelangende Druckluft aufwärts bewegt und der über ihm befindliche Brennstoff verdichtet.
Das beschriebene Spiel wiederholt sieh.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform von einer Vorrichtung, bei der das Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung gelangt, unterscheidet sieh von derjenigen nach Fig. 1 durch die Tatsache, dass das Ausspülen der Verbrennungsgase aus dem Zylinder 2 durch Druckluft erfolgt, die durch den schmalen Ringspalt 44 und die Bohrungen 40 in den Zylinder gelangt, und dass das Steuerorgan 24 als Brennstoffpumpe dient, indem flüssiger Brennstoff, der der Vorrichtung durch den Anschluss 41 zugeführt wird, durch die Bohrung 42 und die Düse 43 in den Zylinder 2 gelangt.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Betrieb eines Brennkraftwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Inbetriebnahme des Werkzeugs ein Strom von Druckluft oder einem andern Druckgas (verdichteter Sauerstoff) in dasselbe geleitet wird, der ein unter Umständen gleichzeitig als Brennstoffpumpe wirkendes Einströmsteuerorgan für die Brennstoffzuführung zum Verbrennungsraum so bewegt, dass der Arbeitskolben seine Bewegung beginnt und sodann die zum fortlaufenden Betrieb erforderliche Weiterbewegung des Einströmsteuerorgans bewirkt.