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Anlaßvorrichtung für kurbel- und schwungradlose Brennkraftmaschinen
Gegenstand der Erfindung ist eine Anlaßvorrichtung für kurbellose und schwungradlose
Brennkraftmaschinen mit frei fliegendem Arbeitskolben bekannter Art, der gegebenenfalls
unter dem Einfluß .einer Feder in seine dem Beginn des Arbeitshubes entsprechende
Stellung gebracht bzw. in dieser gehalten wird. Derartige Brennkraftmaschinen dienen
zum Betrieb von Pflaster- oder Straßendeckenaufreißhämmern, Bohr-, Stopf- oder Spatenhämmern,
Rammen, Stopfein o. dgl.
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Um .ein einfaches Anlassen der Maschine zu ermöglichen, wird gemäß
der Erfindung zur Einspritzung des Brennstoffes in den Zylinder eine bei Brennkraftmaschinen
bekannte, vom Druck im Zylinder bewegte Brennstoffkolbenpumpe im Zylinderkopf der
Maschine angeordnet. Der Kolben der Brennstoffpumpe .arbeitet dabei in an sich bekannter
Weise mit einem in seiner Bewegungsbahn liegenden Schalter zum Öffnen und Schließen
des Zündstromkreises zusammen. Schließlich wird noch am Zylinderkopf eine Steuervorrichtung
angeordnet, die an einem Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen ist und ein von
Hand zu betätigendes Steuerglied besitzt, das zum Anlassen dem Druckmittel bei seiner
Bewegung einmal den Weg in den Zylinder freigibt und ihm andererseits den Weg in
den Brennstoffvorratsbehälter öffnet, der - an die Saugseite der Brennstoffpumpe
angeschlossen ist. Der Kolben der Brennstoffpumpe, welcher den Brennstoff unter
der Wirkung des Druckmittels im Verbrennungsraum absatzweise in den VerbrennungsYaum
in zerstäubtem Zustand einspritzt, schließt außerdem im geeigneten Augenblick den
im Zündstromkreis liegenden Schalter und führt auf diese Weise die Zündung herbei.
Der Steuerschieber dient einerseits beim Anlassen der Zuführung des gasförmigen
Druckmittels in den Zylinder, andererseits der Zuführung des unter Druck gehaltenen
Brennstoffs in den Arbeitsraum der Brennstoffpumpe während des Betriebes. Dadurch
wird erreicht, daß die Maschine beim Einlassen des Druckmittels sogleich ihren regelmäßigen
Betrieb aufnimmt, ohne daß einige Kolbenbewegungen durchgeführt werden müssen, die
erst die Vorbedingungen für das regelmäßige Arbeiten unter Brennstoffwirkung schaffen.
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Eine als Ramme, Bohr- oder Aufreißhammer o. dgl. ausgeführte Brennkraftmaschine
nach der Erfindung ist auf der Zeichnung im Längsschnitt schematisch dargestellt.
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Im Zylinder 28 des Gehäuses 27 gleitet der als frei fliegender Kolben
ausgebildete Arbeitskolben 29, der durch die Feder 34 in der dargestellten Lage
gehalten wird, in der er in den Verbrennungsraum 3o etwas hineinragt. Der Verbrennungsraum
30 steht über eine Düse 4o mit dem Gehäuse 38 einer Steuervorrichtung in
Verbindung, in der sich ein als Kolbenschieber ausgeführter Steuerschieber 39 befindet.
Die SteuervorrichtLmg ist an einen nicht gezeichneten Druckmittelvorratsbehälter
angeschlossen, dessen Druckmittel im Sinne des Pfeiles C in das Gehäuse der
Steuervorrichtung
eintritt. Der Steuerschieber 39 ist in der Zeichnung in seiner linken Endlage dargestellt,
die er bei iil Betrieb t5== findlichem 'Werkzeug einnimmt. In dieser.,,: Stellung
gibt er dem Druckmittel durch .ext1;@ in ihm eingefräste Ringnut den Weg zu eine"
nicht dargestellten Brennstoffbehälter frei, so '. daß dieser unter Druck
gesetzt wird und dann der Brennstoff in Richtung des Pfeiles D in den Saugraum 45
einer Brennstoffpumpe gelangt. Die im Zylinderkopf angeordnete Brennstoffpumpe besitzt
einen Differentialkolben 41, 44. Die vom Steuerschieber 39 hergestellte genannte
Verbindung zwischen Druckmittel= Behälter und Brennstoffbehälter ist, solange der
Betrieb dauert, offen, da auch der Steuerschieber 39 solange in der gezeichneten
Lage Bleibt. In dieser Gebrauchslage besteht auch eine Verbindung der Düse 40, also
des Verbrennungsraumes 30, mit der im Sinne des Pfeiles C an das Gehäuse 38 der
Steuervorrichtung herangeführten Druckmittelleitung. Der Raum unterhalb des Differexitialkolbens
41, 44 steht über Bohrungen 42 und 43 und der Raum über dem Differentialkolben durch
einen Kanal 46 und .einen schirealen, sehr engen Ringspalt 31 ständig mit dem Verbrennungsraum
3o in Verbindung. Wenn durch das in den Verbrennungsraum einströmende Druckmittel
(Druckluft, verdichteter Sauerstoff o. dgl.) der Differentialkolben 41, 44 angehoben
wird, sperrt er zunächst die Verbindung zwischen dem Raum 45, und dem Brennstoffbehälter
und drückt dann den im Raum 45 befindlichen Brennstoff, der durch den Ringspalt
31 fein zerstäubt wird, in den Verbrennungsraum 3o, wo sich Brennstoff und Druckmittel
mischen. In der höchsten Stellung betätigt der Differentialkolben einen elektrischen
Schalter 49, durch den in bekannter Weise ein Stromkreis für eine Zündvorrichtung
(z. B. Zündkerze) geschlossen wird.
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Vom Verbrennungsraum 30 führt ein Kanal 32, in dem sich ein zum Verbrennungsraum
3o hin öffnendes. federbelastetes Rückschlagventil33 befindet, zu einem Raum unterhalb
der Bewegungsbahn des Kolbens 29. Dieser Kanal dient als Spülkanal für die Ausspülung
der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 30. Wenn nämlich nach der Zündung
des Gemisches im Verbrennungsraum der Arbeitskolben 29 nach unten getrieben wird,
schließt dieser den Kanal 5o, _ der den Zylinderraum 28 mit der freien Luft' verbindet,
und verdichtet die im Raum unter-. halb des Arbeitskolbens 29 befindliche Luft.
Da das Kugelventil 33 durch die Verbrennungsgase auf seinen Sitz. gepreßt wird,
kann es sich zunächst trotz der Verdichtung im Raum unterhalb des Arbeitskolbens
nicht öffnen; sobald jedoch der Arbeitskolben 29 bei seiner weiteren Abwärtsbewegung
mit der seinem Ansatz 3 5 abgekehrten Seite den Kanal 1Sbfreigibt, sinkt der Druck
im Verbrennungsraum 3o, das Rückschlagventil 33 öffnet sich, und die über das geöffnete
Ventil 33 in den Raum 30 strömende, vom Kolben 29 verdichtete Luft
spült die Verbrennungsgase durch den Kanal 5o aus. Daneben dient die auf diese Weise
in den Verbrennungsraum 30 gelangte Luft zur Herstellung eines neuen Verbrennungsgemisches.
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Der Verbrennungsraum 3o ist ferner durch einen Kanal 48, in dem sich
ein zum Verbrennungsraum 3o hin schließendes Rückschlagventil befindet, mit einer
Bohrung 4; im Werkzeug 37 verbunden, um den im Bohrloch sich ansammeh-iden Staub
ausblasen zu können. Der Kanal 48 ist so eng, 'daß die durch ihn. bedingten Druckverluste
die Bildung des zum Betrieb des Werkzeugs erforderlichen Druckes im Verbrennungsraum
3o nicht beeinträchtigen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn das Werkzeug
in Betrieb genommen werden soll, so wird der Steuerschieber 39 in die aus der Abbildung
ersichtliche Lage gebracht. Brennstoff strömt daher vom nicht dargestellten Brennstoffbehälter
über die Ringnut im Steuerschieber 39 in der durch den Pfeil D angedeuteten Richtung
in den Raum 45 oberhalb des sich in seiner Tiefstlage befindlichen Differentialkolbens
41, 44. Gleichzeitig strömt Druckmittel vom Druckmittelbehälter in Richtung des
Pfeiles C durch den Steuerschieber 39 Lmd die Düse 40 in den Verbrennungsraum 3o,
der auf diese Weise gefüllt wird. Von hier aus strömt das Druckmittel über die Kanäle
43 und 42 unter den Teil44 des Differentialkolbens; dieser wird angehoben und unterbricht
zunächst die Verbindung zwischen dem Raum 45 und der Brennstoffzuleitung. Der Differentialkolben
drückt dann den über seinem Tei141 befindlichen Brennstoff .in den Kanal 46 und
durch den schmalen Ringspalt 31 fein zerstäubt in den Verbrennungsraum 3o. Sobald
der Differentialkolben bei der weiteren Aufwärtsbewegung den elektrischen Schalter
49 betätigt, wird ein Stromkreis geschlossen, durch den in bekannter Weise eine
Zündvorrichtung in Wirksamkeit tritt und das Gemisch in dem Verbrennungsraum 3o
zur Zündung bringt. Der Arbeitskolben 29 wird dadurch gegen die Wirkung seiner Belastungsfeder
34 nach unten getrieben. Er sperrt dabei den Kanal 50, so daß die im Raum
unter ihm eingeschlossene Luft zusammengepreßt wird. Sobald er je-
doch den
Kanal 5o bei seiner weiteren Abwärtsbewegung wieder freigibt, strömen die
Verbrennungsgase
aus dem Raum 3o ins Freie. Das bis dahin durch die Verbrennungsgase geschlossen
gehaltene Rückschlagventl 33 wird durch die zusammengepreßte Luft unterhalb des
Arbeitskolbens 29 geöffnet, die nun in den Raum 3o gelangt und ihn ausspült. Nachdem
der Arbeitskolben 29 seinen Arbeitshub vollführt hat, wird er durch die Feder 34
in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Die dabei im Raum 3o eingeschlossene Luft
dient zur Herstellung eines neuen Verbrennungsgemisches, während dem Raum unterhalb
des Arbeitskolbens 29 Luft aus der Umgebung über den Kanal 5o zufließt. Der sich
in dem Bohrloch ansammelnde Staub ist inzwischen durch die Verbrennungsgase, die
über die Kanäle 48 und 47 zu ihm gelangten, ausgeblasen worden. Sämtliche Teile
nehmen ihre ursprüngliche Lage ein, worauf sich der geschilderte Vorgang wiederholt,
bis die Vorrichtung außer Betrieb gesetzt wird, d. h. bis der den Steuerschieber
39 festhaltende Hebel losgelassen wird, so daß der Steuerschieber 39 durch das Druckmittel
in>eine Lage gebracht wird, in der er die Verbindung vom Druckmittelbehälter sperrt.
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Es besteht auch die Möglichkeit, an Stelle des flüssigen Brennstoffes
gasförmigen Brennstoff.einzuführen.
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Da der Kolben 29 die Öffnung 5o steuert, ist die Weiterarbeit der
Vorrichtung auch dann gesichert, wenn nach dem Anlassen der Verteiler 39 freigegeben
wird, wobei er die Druckmittelzufuhr sperrt, aber dann natürlich so ausgeführt sein
muß, daß die Verbindung zwischen Druckmittelbehälter, Brennstoffbehälter und Brennstoffpumpe
bestehen bleibt.
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Um zu verhüten, daß der sich bei der Verbrennung im Zylinder vorübergehend
bildende hohe Druck auf den Druckluftbehälter wirkt, kann in die Druckmittelleitung
an geeigneter Stelle ein zum Druckmittelbehälter hin sich schließendes Rückschlagventil
angeordnet werden. Das Nachströmen von Druckmittel in den Zylinder nach erfolgter
Zündung kann unbedenklich in Kauf genommen werden, da es sich im Hinblick auf die
Bemessung der Düse 4o nur um geringe Druckmittelmengen handelt, und da die beim
Äufwärtsgang des Kolbens über ihm .entstehende Verdichtung der Druckmittelüberströmung
aus dem Druckmittelbehälter in den Zylinder ohnehin entgegenarbeitet.