<Desc/Clms Page number 1>
Verbrandingsmotor met koelinrichting Deze uitvinding betreft een motorinrichting omvattende een verbrandingsmotor waarvan minstens de motor cn/of zijn uitlaatleiding opgcsteld is/zijn in een ruimte die minstens gedeeltelijk door een geluidsdempende wand is omhuld, en een koelinrichting die voorzien is om lucht aan te zuigen en naar de genoemde ruimte te brengen.
Deze uitvinding betreft in het bijzonder een machine met een verbrandingsmotor, zoals een grasmaaier met benzinemotor, die ccn dcrgelijkc motorinrichting omvat.
Machines met een verbrandingsmotor hebben het grote nadeel dat de verbrandingsmotor gedurende zijn werking vrij veel lawaai produceert. In het bijzonder waar het machines betreft die gedurende lange tijd min of meer op dezelfde plaats gebruikt worden, zoals bv. grasmaaiers, of bosmaaiers e. d. kan het aanhoudende motorgeluid erg hinderlijk zijn voor de mensen die zieh in de omgeving bevinden. Machines of apparaten voor tuinonderhoud, zoals grasmaaiers, worden bovendien gebruikt in open lucht, en dikwijls ook in dichtbewoonde buurten op tijdstippen dat de meeste omwonenden thuis zijn. Deze geluidsoverlast kan dus zeer storend zijn voor een groot aantal mensen.
Het is gekend om geluidsoverlast te reduceren door gebruik van wanden uit een geluidsdempend materiaal. Daar waar verbrandingsmotoren de geluidsbron zijn moet een efficiënte geluidsdempende wand zowel de motor als de uitlaat omhullen, maar dan staat men voor het probleem dat de temperatuur in de omsloten ruimte te hoog oploopt terwijl de geluidsdempende wand bovendien ook nog werkt als een thermische isolatiewand. IIet aanwenden van gekende koelinrichtingen om dit probleem op te lossen zouden de machine te duur en/of te complex maken.
Bijkomende nadelen van deze koelinrichtingen zijn hun energieverbruik cn/of de ruimte die ze innemen.
<Desc/Clms Page number 2>
Het is een doel van deze uitvinding om tc voorzien in een motorinrichting met een verbrandingsmotor die een geluidsdempende inrichting omvat, en waarbij het hierboven omschreven koelprobleem op een eenvoudige, goedkope en doeltreffende manier wordt opgclost.
Deze doelstelling wordt bereikt met een motorinrichting omvattende een vcrbrandingsmotor waarvan minstens de motor en/of zijn uitlaatleiding opgesteld is/zijn in een ruimte die minstens gedeeltelijk door een geluidsdempende wand is omhuld, en een koelinrichting die voorzien is om lucht aan te zuigen en naar de genoemde ruimte te brengen, terwijl deze inrichting minstens een aanzuiglichaam omvat dat roteerbaar is om de lucht aan te zuigen, en dat zó opgesteld is dat het kan geroteerd worden door de van de verbrandingsmotor afkomstige uitlaatgassenstroom of door een door deze uitlaatgassenstroom veroorzaakte luchtstroom.
Door de uitlaatgassenstroom of een erdoor veroorzaakte luchtstroom te gebruiken als aandrijfmiddel voor het aanzuiglichaam is de koelinrichting bijzonder energiezuinig.
Bovendien kan ze in een eenvoudige, compacte en relatief goedkope uitvoeringsvorm gerealiseerd worden. Bij een motorinrichting volgens deze uitvinding kan de temperatuur in de ruimte die door een geluidsdempende wand omhuld is voldoende laag gehouden worden. Zo worden de in de derde paragraaf van deze beschrijving aangeduide problemen op zeer doeltreffende wijze opgelost.
Een door de uitlaatgassenstroom veroorzaakte luchtstroom kan zelf ook een koelluchtstroom zijn die bekomen wordt met een aanzuiglichaam dat volgens deze uitvinding door de uitlaatgassen wordt geroteerd. De koellucht door tussenkomst van een andere luchtstroom aanzuigen heeft het voordeel dat een uitvoering mogelijk is waarbij de uitlaatgassen deze koellucht niet kunnen vervuilen.
Deze motorinrichting wordt bij voorkeur zó uitgevoerd dat ze een of meerdere aanzuigleidingen voor het aanzuigen van lucht en een uitlaatleiding voor het afvoeren van de uitlaatgassen omvat, terwijl het aanzuiglichaam minstens een om
<Desc/Clms Page number 3>
een as roteerbaar oppervlak omvat hetwelk door de genoemde rotatie afwisselend in de aanzuigleiding en de uitlaatleiding gebracht wordt via een verbindingsopening die naast elkaar lopende delen van deze leidingen met elkaar verbindt.
Een dergelijk aanzuiglichaam kan bijvoorbeeld zeer eenvoudig uitgevoerd worden als een roteerbaar opgesteld schoepenwiel of als een aantal radiaal uitstekende oppervlakken die samen om cen gemeenschappelijke as roteerbaar zijn. In de uitlaatleiding worden de roteerbare oppervlakken voortbewogen door de uitlaatgassenstroom zodat het aanzuiglichaam aangedreven wordt. Hierdoor worden ook de oppervlakken in de aanzuigleiding bewogen met als gevolg een aanzuigeffect waardoor de lucht wordt aangezogen. Een bijkomend voordeel van zo'n aanzuigelement is dat de intensiteit van de geluidsgolven in de uitlaatleiding gereduceerd wordt doordat de geluidsgolven tegen de ronddraaiende oppervlakken botsen en als het ware gebroken worden.
De in de aanzuigleiding aanwezige geluidsgolven worden bovendien ook door de ronddraaiende oppervlaken teruggeslagen naar de uitlaatleiding.
De aangezogen lucht kan gebruikt worden om de uitlaatgassen te koelen en/of om de uitlaatleiding te koelen en kan bijvoorbeeld in een uitlaatruimte gebracht worden. De lucht wordt het best ook naar de verbrandingsmotor geleid om deze te koelen.
De geluidsdempende wand bestaat bij voorkeur uit minstens twee lagen geluidsdempend materiaal terwijl tussen elke twee opeenvolgende lagen geluidsdempend materiaal een respectievelijke tussenruimte voorzien is. Een dergelijke wand levert een uitstekende geluidsddemping op.
Om het door de uitlaat veroorzaakte geluid efficiënt tc dempen wordt de motorinrichting zó uitgevoerd dat de uitlaatleiding van de verbrandingsmotor uitmondt in een tussenruimte tussen twee opeenvolgende lagen geluidsdempend materiaal.
<Desc/Clms Page number 4>
In een meest voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de motorinrichting volgens deze uitvinding omvat de geluidsdempende wand een binnenlaag, een middenlaag en een buitenlaag uit geluidsdempend materiaal, terwijl de uitlaatleiding van de verbrandingsmotor uitmondt in de tussenruimte tussen de binnenlaag en de middenlaag, en de aanzuigleiding voorzien is om lucht aan te zuigen in de tussenruimte tussen de middenlaag en de buitenlaag.
Het aanzuigen van lucht gebeurt zo in een ruimte die goed gescheiden is van de ruimte waarin de uitlaatgassen terechtkomen. Voorts fungeert de buitenste laag geluidsdempend materiaal als filter voor de aanzuigleiding, waardoor voorkomen wordt dat er rondvliegen vuil in de koelleiding terechtkomt.
Een machine met een verbrandingsmotor, en in het bijzonder een maaimachine, zoals een grasmaaier of een bosmaaier, die voorzien is van een motorinrichting volgens deze uitvinding valt eveneens binnen het kader van deze uitvinding..
In een zeer voorkeurdragende uitvoeringsvorm is zo'n machine een maaimachine met een roteerbaar snijmiddel waarvan de motorinrichting voorzien is van geleidingsmiddelen om de uitstromende uitlaatgassen naar het snijmiddel te brengen met een stroomrichting die overeenkomt met de rotatierichting van het snijmiddcl.
Hierdoor worden de roterende delen van het snijmiddel omgeven door een in dezelfde richting mee bewegende stroom van een mengsel van uitlaatgassen cn lucht.
Deze roterende delen ondervinden hierdoor een kleinere weerstand. Dit kan voor een bijkomende geluidsdemping zorgen.
In de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van een aantal uitvoeringsvoorbeelden van deze uitvinding worden de kenmerken en voordelen van de uitvinding verder verduidelijkt en worden bijkomende eigenschappen en voordelen ervan aangeduid. De bedoeling van deze beschrijving is enkel de algemene principes van deze uitvinding te verduidelijken en kan dus geenszins geïnterpreteerd
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
worden als een beperking van het toepassingsgebied van de uitvinding of de in de conclusies opgeëist octrooirechten.
In deze beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hier bijgevoegde figuren I tot 7 waarvan - de figuren 1 en 2 respectievelijk een bovenaanzicht en een zijaanzicht tonen van een gedeelte van een motorinrichting volgens deze uitvinding ; - de figuren 3 en 4 respectievelijk een vertikale dwarsdoorsnede en een horizontale dwarsdoorsnede tonen van een bovenste gedeelte van een grasmaaier met geluidsdempende kappen volgens deze uitvinding ; - de figuren 5,6 respectievelijk een vertikale en een horizontale dwarsdoorsnede tonen van een gedeelte van de op figuren 3 en 4 getoonde grasmaaier ; en - figuur 7 een vertikale dwarsdoorsnede is in een vlak dat samenvalt met de richting van de uitlaatgassenstroom in de tussenruimte tussen de binnenkap en de middenkap van deze grasmaaier.
De motorinrichting volgens deze uitvinding omvat (zie figuren 1 en 2) een verbrandingsmotor (1) met een knalpot (14) waarop een uitlaatbuis (5) is aangesloten. Een buis (4) voor het aanzuigen van koellucht loopt langs de uitlaatbuis (5). Zowel de uitlaatbuis (5) als de koelluchtbuis (4) hebben een vierkante of rechthoekige doorsnede. Op drie verschillende plaatsen is er in de aangrenzende wanden van de twee leidingen (4), (5) een opening voorzicn die beide leidingen met elkaar in verbinding brengt. In elke opening is een meervoudige klep (3) met een aantal radiaal gerichte vleugels (7) roteerbaar om een asje (6). Het asje (6) bevindt zieh in het vlak van de opening tussen beide leidingen (4), (5). Elkc klcp (3) heeft twee, drie of vier radiale vleugels (7) en is als een geheel roteerbaar omheen zijn as (6).
De uitlaatgassenstroom (zie pijl van rechts naar links in de uitlaatbuis (5) op figuur 1) vcroorzaakt de rotatiebeweging van de kleppen (3) in tegenwijzerzin.
Telkens als een vleugel (7) in de koelluchtbuis (4) beweegt veroorzaakt ze in die buis (4) een aanzuigeffect waardoor koellucht wordt aangezogen (van links naar rechts op
<Desc/Clms Page number 6>
figuur 1 : zie pijl in de koelluchtbuis (4)). Door de roterende vleugels (7) worden de geluidsgolven in de uitlaatbuis (5) ook gebroken en worden geluidsgolven in de koelluchtbuis (4) via de opening tussen beide leidingen (4), (5) naar de uitlaatbuis (5) geslagen. Merk ook op dat eventuele geluidsgolven in de koelluchtbuis van rechts naar links bewegen (zie figuur 1), van de motor weg, en dus tegen de koelluchtstroom in bewegen, zodat ze hierbij veel weerstand ondervinden. Hierdoor bekomt men een bijkomende demping van het geluid.
De koellucht wordt uitgeblazen in de ruimte (2) waar de motor (1) zieh bevindt en/of in de ruimte (10) waarin de uitlaatbuis (5) uitmondt voorzien is (zie verder) Een grasmaaier met geluidsdempende kappen volgens onderhavige uitvinding (zie figuren 3 en 4) heeft een horizontale plaat (16) waarop een benzinemotor (1) met een knalpot (14) is opgesteld. De as (15) van de motor (1) strekt zieh via een doorgang in de plaat (16) uit tot onder deze plaat (16) waar ze verbonden is met een horizontaal lichaam dat zich symmetrisch ten opzichte van de as (15) uitstrekt en aan beide uiteinden een respectievelijk mes (12) draagt.
Een stelsel van drie kappen (9A), (9B), (9C) met tussenliggende ruimtes (2), (10), (11) is op de plaat (16) voorzien zodat de verbrandingsmotor (1) en de knalpot (14) zieh in een centrale ruimte (2) bevinden die zijdelings en langs boven begrensd is door de binnenkap (9A). De middenkap (9B) omhult de binnenkap (9A) zijdelings en langs boven, en de buitenkap (9C) omhult de middenkap (9B) zijdelings en langs boven. Tussen de opeenvolgende kappen is telkens een tussenruimte (10), (11) voorzien. De horizontale plaat (16) van de grasmaaier begrensd alle ruimtes (2), (10), (11) langs onder. De uitlaatbuis (5) loopt door een opening in de binnenkap (9A) tot in de ruimte (10) tussen de binnenkap (9A) en de middenkap (9B), strekt zieh in deze ruimte uit volgens de draairichting van de messen (12) en mondt uit in deze ruimte (10).
In deze ruimte worden de uitlaatgassen dus in wijzerzin uitgestoten. Dit is ook de draairichting van de messen (12).
<Desc/Clms Page number 7>
Elke kap is afzonderlijk uitgevoerd, maar twee of drie kappen kunnen samen een geheel vormen. De kappen kunnen ook uit twee of meer delen bestaan die gemakkelijk losneembaar zijn om toegang te krijgen tot de omsloten ruimtes (2), (10), (11). Gekende geluidsdempende materialen zijn bijvoorbeeld glaswol en rotswol of andere vezelachtige structuren maar het spreekt vanzelf dat alle geluidsafschermende, geluidsisolerende of geluidsabsorberende materialen in aanmerking komen als materiaal voor het vervaardigen van de kappen (9A), (9B), (9C).
Ook materialen die niet als dusdanig gecommercialiseerd worden, zoals bijvoorbeeld kunststoffen, kunnen een geluidsdempend effect hebben en met een goed resultaat gebruikt worden in deze uitvinding. De term"geluidsdempend"in de zin van deze octrooiaanvraag slaat dus op het effect van het gebruikte materiaal en niet, of niet alleen op de voornaamste eigenschap van het gebruikte materiaal. De uitvinding kan dus gerealiseerd worden met een of meerdere kappen uit alle mogelijke materialen.
Op vier verschillende plaatsen over de omtrek van deze uitlaatruimte (10) verdeeld, heeft de horizontale plaat (16) rechthoekige openingen (13) die gevormd zijn doordat rechthoekige delen (8) van de horizontale plaat (16) langs drie zijden uitgesneden zijn, en met één zijde verbonden blijvend met de plaat (16) schuin opwaarts hellen tegen de stroomrichting van de uitlaatgassen in (zie ook figuren 5,6 en 7). Elke opening (13) laat een gedeelte van de uitlaatgassen door boven de hellende plaatdelen (8) en vangt een gedeelte van de uitlaatgassen op zodat deze bij de messen (12) terechtkomen met een stroomrichting in tegenwijzerzin die overeenkomt met de draairichting van de messen (12).
In de uitlaatruimte zijn drie koelluchtbuizcn (4) voorzien die zieh naast de uitlaatbuis (5) uitstrekken en, zoals hoger omschreven, voorzien zijn van meervoudige kleppen (3) die via openingen (die de uitlaatbuis (5) en de koelluchtbuis (4) in verbinding brengen met elkaar) in beide buizen (4), (5) kunnen roteren. De koelluchtbuizen (4) hebben hun aanzuigopening in een opening in de middenkap (9B). De koellucht is dus afkomstig uit de ruimte (11) tuusen de middenkap (9B) en de buitenkap (9C). De
<Desc/Clms Page number 8>
op figuur 4 onderaan getekende koelluchtbuis (4) brengt koelende lucht in de centrale ruimte (2) waarin de motor (1) en de knalpot (14) opgesteld zijn. De twee andere koelluchtbuizen (4) maken een bocht naar onder toe en monden uit in de uitlaatruimte (10) om ook deze ruimte (10) te koelen.
De koellucht circuleert in deze ruimte (10) en zal ook de in deze ruimte opgestelde uitlaatbuis (5) koelen.
Via de opening waarin een klep (3) roteert in de uitlaatbuis (5) en de koelluchtbuis (4) zouden uitlaatgassen in de koelluchtbuis (4) kunnen terechtkomen en zo naar de centrale motorruimte (2) kunnen gebracht wordt, met ontstekingsproblemen als gevolg. Om dit te verhinderen laat men alle genoemde koelluchtbuizen (4) uitmonden in de uitlaatruimte (10) en wordt een bijkomende koelluchtbuis (niet op de figuren voorgesteld) naast een eerste koelluchtbuis (4) voorzien. In een opening die de eerste koelluchtbuis (4) met de bijkomende koelluchtbuis verbindt wordt een meervoudige klep (3) voorzien zoals hoger beschreven.
Deze klep (3) wordt vóór de klep (3) tussen de eerste koelluchtbuis (4) en de uitlaatbuis (5), gezien in de stroomrichting in deze eerste koelluchtbuis (4), opgesteld en kan geroteerd worden door zuivere koellucht die in de eerste koelluchtbuis (4) stroomt. In de bijkomende koelluchtbuis wordt hierdoor ook koellucht aangezogen. Deze koellucht wordt niet vervuild en kan naar de centrale motorruimte (2) gebracht worden zonder enig risico.
Vanzelfsprekend kan het nodig zijn om de vorm van de kappen aan te passen aan bepaalde onderdelen van de grasmaaier. Zo kan de gras-opvangbak en de in deze opvangbak uitmondende doorgang een specifieke vormgeving vereisen. Ook kunnen er doorheen de kappen openingen voorzien worden om bv. een gashendel door te laten of om toegang tot een oliepeilmeter of oliereservoir mogelijk te maken. De brandstoftank wordt bij voorkeur buiten de kappen gemonteerd.