DE2929965A1

DE2929965A1 - Tragbares, durch einen verbrennungsmotor angetriebenes werkzeug, insbesondere kettensaege

Info

Publication number: DE2929965A1
Application number: DE19792929965
Authority: DE
Inventors: Chris Green; Milovan Nikolich; Peter G Rebechini
Original assignee: National Union Electric Corp
Current assignee: White Consolidated Industries Inc
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5523398A

Description

Tragbares, durch einen Verbrennungsmotor
angetriebenes Werkzeug, insbesondere Kettensäge Die Erfindung betrifft ein tragbares, durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Werkzeug, insbesondere eine Kettensäge, mit einem Auspuff zur Schalldämpfung und Verringerung der Temperatur der Abgabe.
Werkzeuge der genannten Art sollen leicht sein, damit sie sich sicher und bequem handhaben lassen. Gleichzeitig sollen sie, wie insbesondere im Falle von Kettensägen, einen starken, während längerer Betriebsphasen belastbaren Motor haben. Die bisher zur Verfügung stehenden Motoren mit innerer Verbrennung sind verhältnismäßig laut und ihre Abgabe haben so hohe Temperaturen, daß sie während Trockenperioden Waldbrände verursachen können.
Es sind bereits Versuche unternommen worden, den Lärm der Maschinen zu dämpfen und für eine sicherere Ableitung der Abgase zu sorgen. Das bisher Erreichte genügt aber nocht nicht den Forderungen der Praxis. Im einzelnen sei in diesem Zusammenhang folgender Stand der Technik erwähnt: Die US-PS 2 402 o87 beschreibt einen Abgasschalldämpfer für einen Motor mit mehreren Zylindern. Das Abgas wird zunächst in eine Kammer und dann zu einem Gebläse geleitet, wo es mit frischer Luft gemischt und dann zu einem Schalldämpfer weitergeleitet wird. Die US-PS 2 533 487 zeigt einen mit Gas betriebenen Hammer, bei dem die Abgase durch einen Auspuff abgeleitet werden, der im Kühlluftstrom eines Gebläses angeordnet ist. Die US-PS 3 157 211 schließlich beschreibt eine Motorsäge, bei welcher der Motor mittels eines Gebläses gekühlt wird und die Kühl luft dann mit dem Abgas nahe dessen Auslaßöffnung durchmischt wird.
Weiterhin sei ergänzend auf die US-PS 3 994 o67, 3 678 973, 3 798 769 und 3 921 290 hingewiesen.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Werkzeug der genannten Art die Schalldämpfung und die Kühlung der Abgase weiter zu verbessern, und zur Lösung dieser Aufgabe wird die Kombination folgender Merkmale vorgeschlagen: a) an den Abgas-Auslaß des Motors ist ein Schalldämpferraum angeschlossen; b) an den Schalldämpferraum ist über einen Auslaßkanal eine Behandlungskammer angeschlossen, durch welche die Abgase zu einer Auslaßöffnung strömen; c) der Motor treibt eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Wände der Behandlungskammer.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: eine Kettensäge gemäß der Erfindung in der rechten Seitenansicht, wobei Teile des Gehäuses aus Gründen besserer zeichnerischer Darstellung wegaelassen sind; Fig. 2: einen Querschnitt nach Schnittlinie 2 - 2 in Fig. 1 durch den Schalldämpferraum und den Auslaßkanal des Motors der Säge; Fig. 3: eine Seitenansicht von links der Säge nach Fig. 1 und 2 mit teilweise gestrichelt angedeuteten Konturen des Auspuffsystems; Fig. 4: einen Querschnitt nach Schnittlinie 4 - 4 in Fig. 1 zur Veranschaulichung der Kühlung der Wände der Behandlungskammer durch Kühlrippen; Fig. 5: einen Querschnitt nach Schnittlinie 5 - 5 in Fig. 1 zur Darstellung von Einzelheiten des mit einer Kupplung verbundenen Kühlgebläses des Werkzeugs.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Kettensäge. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch bei anderen derartigen Werkzeugen anwendbar ist.
Die gezeigte Kettensäge hat eine Kette 1o üblicher Länge, die auf einer Führung 12 läuft und durch einen nicht gezeigten Benzinmotor angetrieben wird, der in einem insgesamt mit 14 bezeichneten Gehäuse aufgenommen ist. Das Gehäuse hat einen hinteren Handgriff 16 und einen vorderen Handgriff 18, an denen es von der Bedienungsperson gehalten und geführt wird.
Ein Betätigungshebel 20 dient zur Steuerung der Drehzahl des Motors.
Wie in Fig. 1 dargestellt, gehört zu dem Gehäuse 14 eine als Spritzgußteil hergestellte Abdeckung 22 der Kette. Diese Abdeckung hat eine Vielzahl von Öffnungen 24, um Luft in das Gehäuse einzulassen. Direkt hinter den Öffnungen 24 befindet sich ein Gebläse 26, welches von außen durch die Öffnungen Luft einsaugt. Gemäß Fig. 5 ist das Gebläse 26 direkt an einer Kupplung 28 montiert und wird durch den Motor der Kettensäge angetrieben.
Der Motor ist im Beispielsfall ein Hubkolbenmotor, dessen Zylinder gemäß Fig. 2 mit 32 und dessen Kolben mit 30 bezeichnet ist. Die Abgase des Motors gelangen durch eine Öffnung 34 in einen Schalldämpferraum 36, der mit einer Funkensperre 38 und einer vielfach gelochten Schalldämpferplatte 39 versehen ist. Der Schalldämpfer ist in herkömmlicher Weise mit dem Motor verbunden und vorzugsweise kein Teil des Gehäuses. Das Volumen bzw. die Kapazität des Schalldämpfers ist im Verhältnis zum Volumen des Zylinders 32 groß gewählt, um den Druck zu verringern und den pulsierenden Abgasstrom zu vergleichmäßigen. Damit ist eine wesentliche Lärmminderung verbunden.
Vom Schalldämpferraum aus strömen die Abgase nach abwärts unter den Motor und durch einen Auslaßkanal 40 in eine insgesamt mit 42 bezeichnete Behandlungskammer (Fig. 3). Der Auslaßkanal 40 ist in seinen Maßen so abgestimmt ("getunedn), daß das Geräusch der Abgase weiter gedämpft wird. Mit der Abstimmung des Auslaßkanals ist hier gemeint, daß dessen Länge und Durchmesser nach empirischen Untersuchungen so gewählt werden, daß die Schallemission minimal ist. Als beispielhafte Werte für ein Schalldämpfersystem in Verbindung mit einer Kettensäge können folgende Angaben dienen: Volumen des Schalldämpfers 86 cm³ Wirksame Länge des Auslaßkanals 4,7 cm Innendurchmesser des Auslaßkanals 1,14 cm Volumen der Behandlungskammer 13 cm3 Wirksame Länge der Behandlungskammer 5,1 cm Die Behandlungskammer 42 hat im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt und ist an beiden Enden offen. Drei Seitenwände der Behandlungskammer sind als Teil der Kettenabdeckung 22 im Spritzgußverfahren hergestellt. Eine Abdeckung 43 der Behandlungskammer bildet die vierte Seitenwand und ist mit der Innenseite des Gehäuses durch eine Schraube 44 verbunden.
Die Behandlungskammer befindet sich unterhalb des Gebläses 26, und gemäß Fig. 3 ist ein Durchlaß 46 mit in die Kettenabdeckung 22 eingeformt, so daß Luft vom Gebläse 26 in die Behandlungskammer eintreten kann. Der Durchlaß 46 befindet sich vorzugsweise nahe derjenigen Stelle, wo die Abgase in die Behandlungskammer einströmen. Auf diese Weise werden die vom Schalldämpfer kommendenAbaase mit der vom Gebläse gelieferten Frischluft vermischt, sobald sie in die Behandlungskammer 42 kommen. Die Behandlungskammer erstreckt sich vom Einlaß der Abgase bis zu einem Auslaß 50 nahe der Vorderseite des Gehäuses; Das Gemisch aus Frischluft und Abgasen strömt über die gesamte Länge der Behandlungskammer, bevor es ausgelassen wird.
Das die Kette abdeckende Gehäuseteil 22 hat eine Vielzahl von Kühlrippen 52, die einstückig angeformt sind (vgl. Fig. 1 und 4). Die Kühlrippen verlaufen, ausgehend vom Gebläse 26, zunächst von oben nach unten und erstrecken sich dann im wesentlichen horizontal zur Vorderkante der Kettenabdeckung. Die Kühlrippen begrenzen zwischen sich durchgehende Luftkanäle, durch die vom Gebläse 26 geförderte Kühlluft strömt. Im Bereich der Behandlungskammer 42 konzentrieren sich die Kühlrippen 52, insbesondere befinden sie sich an der Außenseite und direkt über der Behandlungskammer.
Die Behandlungskammer 42 stellt in Verbindung mit dem Gebläse und den Kühlrippen 52 ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Dieses System funktioniert als Wärmetauscher, der die Temperatur der Abgase vor ihrem Auslaß aus dem Werkzeug wesentlich herabsetzt, während gleichzeitig auch die Temperatur der Kettenabdeckung auf einem so niedrigen Wert gehalten wird, daß eine sichere Handhabung gewährleistet ist. Die von den Wänden der Behandlungskammer aus den Abgasen absorbierte Wärme wird auf die Kühlrippen übertragen, wo sie von dem durch das Gebläse erzwungenen Frischluftstrom aufgenommen und abgeleitet wird.
Das erfindungsgemäße Abgassystem arbeitet wie folgt: Wenn das Werkzeug in Betrieb genommen wird, dreht sich die Kupplung 28 durch den Motorantrieb und setzt somit gleichzeitig auch das Gebläse 26 in Betrieb. Letzteres erzeugt einen Kühlluftstrom durch die Kanäle zwischen den Kühlrippen 52 an der Gehäuseabdeckung. Die vom Motor ausgestoßenen Abgase strömen durch den Schalldämpferraum 26 mit dem Dämpfer 39, von dort durch den in seinen Maßen abgestimmten Auslaßkanal 40 und dann in die Behandlungskammer 42.
Sobald die Abgase die Behandlungskammer 42 erreichen, werden sie mit der durch das Gebläse 26 über den Durchlaß 46 herangeführten Frischluft gemischt. Das Mischen verursacht einen ersten Temperaturabfall wegen der niedrigeren Temperatur der Frischluft. Ein weiterer Temperaturabfall wird dadurch erreicht, daß Wärme des Gasgemischs über die Seitenwände der Behandlungskammer abgeleitet wird.
Das Gasgemisch wird aus der Behandlungskammer mit einer wesentlich niedrigeren Temperatur abgeleitet als es bei seinem Eintritt in die Behandlungskammer hatte. Die infolge des Wärmeaustausch zwischen den Gasen und den Wänden der Behandlungskammer auf das Gehäuseteil 22 übergeleitete Wärme wird sicher abgeleitet durch den Kühlluftstrom in den Kanälen zwischen den Kühlrippen 52 am Gehäuse.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist die Verringerung des Lärmpegels. Der Lärm, den normalerweise mit Zweitaktmotoren ausgerüstete Werkzeuge der genannten Art verursachen, entsteht zum großen Teil durch die schnelle, pulsierende Abgabe der im Zylinder eingeschlossenen Gase. Bei dem vorstehend beschriebenen Abgassystem wird der pulsierende Gasstrom in einen verhältnismaßigen großvolumigen Schalldämpferraum 36 entlassen und dann durch den abgestimmten Auslaßkanal in die Behandlungskammer geführt, bevor er das Werkzeug verläßt. Dieser verhältnismäßig lange und gewundene Strömungsweg glättet und vergleichmäßigt die Gasstöße und verringert so das Geräuschniveau, Als Anhalt für das Ausmaß der Schalldämpfung, welches durch die Erfindung erreicht werden kann, sei erwähnt, daß eine erfindungsgemäß ausgebildete Kettensäge eine am Ohr der Bedienungsperson gemessene Lautstärke von 1o2 dBa erzeugte, während Kettensägen mit herkömmlichen Schalldämpfern auf eine Lautstärke von 111 dBa kommen. Bei der Bewertung dieser Zahlen muß berücksichtigt werden, daß die dBa-Skala nicht linear, sondern logarithmisch ist.
Patentansprüche Leerseite

Claims

Patentansprüche c)Tragbares1 durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Werkzeug mit einem Auspuff zur Schalldämpfung und Verringerung der Temperatur der Abgase, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale: a) an den Abgas-Auslaß (34) des Motors (30, 32) ist ein Schalldämpferraum (36) angeschlossen; b) an den Schalldämpferraum (36) ist über einen Auslaßkanal (40) eine Behandlungskammer (42) angeschlossen, durch welche die Abgase zu einer Auslaßöffnung (50) strömen; c) der Motor (30, 32) treibt eine Kühleinrichtung (26) zur Kühlung der Wände der Behandlungskammer (42).
2. Werkzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Auslaßkanal (40) in seiner Länge und seinem Durchmesser auf minimales Auslaßgeräusch abgestimmt ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß drei Seitenwände der Behandlungskammer (42) einstückig mit dem Werkzeuggehäuse (22) ausgebildet sind, während die vierte Seitenwand aus einer am Gehäuse (22) befestigten Abdeckung (43) besteht.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zu der Kühleinrichtung (26) Organe (46) zur Zufuhr von Frischluft in die Behandlungskammer (42) gehören, um die Abgase in der Behandlungskammer (42) vor dem Auslaß (50) mit Frischluft zu mischen.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Vielzahl von Kühlrippen (52) in wärmeleitender Verbindung mit den Wänden der Behandlungskammer (42) angeordnet sind, welche zwischen sich Kühlluftkanäle bilden, durch die mittels eines als Kühleinrichtung dienenden Gebläses Frischluft leitbar ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Organe zur Einleitung von durch das Gebläse (26) geförderter Frischluft in die Behandlungskammer (42).
7. Werkzeug nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Organe (46) die Form eines Luftdurchlasses haben, welcher das Gebläse (26) mit der Behandlungskammer (42) verbindet, wobei sich dieser Durchlaß (46) nahe dem Einlaß der Abgase in die Behandlungskammer (42) befindet.