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Dieselschlagbär mit auf der Schlagplatte ruhendem Zylinder und beweglichem
Stufenkolben Es ist unter den sogenannten Dieselschlagbären schon eine Ausführungsform
bekannt, bei welcher der Zylinder auf der Schlagplatte ruht, während der Kolben
sich bewegt, und bei welcher ferner der Zylinderboden eine Bohrung besitzt, durch
die ein besonderer Schlagbolzen hindurchtritt. Bei dieser bekannten Ausführungsform
ist ein Stufenkolben vorgesehen, bei dem auch die obere, größere Stufe als Schlagkörper
wirken kann, während dem Ende des unteren, als kleinere Stufe ausgebildeten Teils
des Schlagkörpers gegenüber der Verbrennungsraum angeordnet ist: Bei der bekannten
Ausführungsform ist es nicht möglich, den Brennstoff von außen her in reine Luft
einzuspritzen, weil die Schlagfläche als Ring ausgebildet ist, die den Einspritzraum
abschließt, der durch Aussparungen in den schlagenden Teilen gebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung der obengenannten
Art, die sich jedoch erfindungsgemäß von dieser bekannten dadurch unterscheidet,
daß die wirksame Schlagfläche in der Mitte des Schlagbolzens und des Schlagkolbens
liegt und der Einspritzraum außerhalb der Schlagfläche angeordnet ist.
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Der Einspritzraum läßt sich z. B. dadurch herstellen, daß Kolben und
Schlagbolzen eine kleine Erhöhung von geringerem Durchmesser tragen. Selbstverständlich
kann auch der an der Schlagplatte befindliche Schlagbolzen allein eine Erhöhung
dieser Art besitzen, da es grundsätzlich nur darauf ankommt, daß zwischen dem Schlagkörper,
der als Kolben indem Zylinder sich bewegt, und dem Schlagbolzen, der auf der Schlagplatte
sitzt, für die Zeitdauer der Schlagberührung beider Teile im Verbrennungsraum ein
Einspritzraum frei bleibt. Hierbei kann der Einspritzraum auch beispielsweise in
Form von Taschen in die Zylinderwandung verlegt sein, ferner auch symmetrisch oder
unsymmetrisch zu dem Schlagbolzen liegen, ohne daß dadurch an dem Wesen der Erfindung
etwas geändert wird.
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Bei der Erfindung ist außerdem vorgesehen, daß an dem unteren Teil
des Zylinders eine Stufe angeordnet wird, um die Kompression zum Nachschieben des
Zylinders zu benutzen, was besonders zweckmäßig bei stark ziehenden Pfählen ist.
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Es ist ferner vorteilhaft, daß der Kolben aus dem Verbrennungsraum
vollkommen heraustritt, wodurch eine bessere Spülung mit Frischluft und auch Kühlung
erreicht wird.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. z eine Ausführungsform im Längs schnitt mit dem
Kolben in hochgehobener Stellung, von hinten gesehen,
Fig. 2 im
Längsschnitt mit dem Kolben in Schlagstellung, von der Seite gesehen Fig. 3 eine
Dräufsicht, Fig. 4 eine Ausführungsform mit seitlichem Verbrennungsraum im Längsschnitt,
von der Seite gesehen, wobei nur der untere Teil der gesamten Vorrichtung gezeichnet
ist.
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Fig. 5 zeigt dieselbe Ausführung im Längsschnitt, von vorn gesehen.
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Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie x-x der Fig. 5.
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Fig. -7 zeigt den Kopf der Vorrichtung in vorgrößertem Maßstabe, von
hinten gesehen, und Fig. 8 von der Seite gesehen.
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Im einzelnen bezeichnen die Bezugszeichen folgende Teile: Der Bärkörper
oder Zylinder aus einem Kopfteil 1a, einem Mittelteil 1b und einem Fußteil ic. In
dem Fußteil ist ein Schlagbolzen 2 eingesetzt und mit Kolbenringen 3 ;gegen :den
Bärkörp.er ia abgedichtet. Der Schlägbolzen 2 ruht mit einer kugeligen Oberfläche
auf der Schlagplatte 4, die durch Bolzen 5 so am Bärkörper befestigt ist, daß sie
sich in Längsrichtung um ein gewisses Maß bewegen kann und auch gegen die Achse
des Bärkörpers um einen gewissen Winkel -.nach allen Seiten hin geneigt werden kann.
Der Schlagbolzen 2 besitzt ferner einen Bund, auf dem sich der Bärkörper abstützt.
Er ist im Bärkörper längs beweglich, und seine nach oben gerichtete Fläche ist mit
einer in der Mitte angeordneten Schlagfläche versehen. In dem unteren Teil des Bärkörpers
ic ist ein Verbrennungsraum 6 ausgespart, und an ihm ist eine Brennstoffpumpe 7
mit einer Einspritzdüse 8 angeordnet, die durch den Kurvenhebel g und die Stoßstange
io betätigt wird. Durch die Stufenfläche des Schlagkörpers 12 -kann die Stoßstange
bewegt werden und durch 'die Feder wird sie wieder nach oben gedrückt. Innerhalb
des Zylinders ist ein Schlagkörper 12 in Form eines Stufenkolbens angeordnet. Der
obere Teil 12a ist ein zylindrischer Körper von größerem Durchmesser als der untere
Teil 12b. .Beide Stufen des Schlagkörpers haben Kolbenringe 13 und 14. Am unteren
Teil des Schlagkörpers 12 ist in der Mitte angeordnet eine Schlagfläche 15 vorgesehen,
die mit der Schlagfläche r6 des Schlagbolzens 2 in Berührung kommt.
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In dem Mittelteil des Bärkörpers ib ist ein Luftfilter mit Einlaßventil
17, welches die Luft eintreten, aber nicht austreten läßt, in gleicher Höhe mit
einem Überströmventil 18 angebracht, durch das die Luft aus dem Zylinderraum in
den -Überströmkanal ig austreten kann, aber nicht umgekehrt. Der Überströmkanal
i g endigt am Verbrennungszylinder in einer offenen Düse 2o oder in der Ausführungsform
nach Fig. 4 bis 6 in einem in Nähe des Zylinderbodens angebrachten Rückschlagventil
21, das die Luft aus dem Überströmkanal ig austreten, aber nicht in diesen eintreten
läßt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bis 6 kann das Überströmventil fortfallen.
Weiter ist der untere Teil des Schlagkörpers i2'1 oberhalb der Kolbenringe mit verringertem
Durchmesser ausgeführt, so daß in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung die Luft aus
dein Überströmkanal austreten kann.
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Im Kopf ja des Bärkörpers ist zentrisch eine Zugstange 22 längs verschieblich
angeordnet, die durch den Riegel 23 in der oberen Lage festgesetzt werden kann.
Hierbei ist die .Stange gegen den Deckel des Bärkörpers ia so abgedichtet, daß keine
Luft austreten kann. Der Riegel 23 wird durch die Feder 24 in eingerückter Stellung
gehalten. Weiter ist der Riegel 23 mit einem Langloch 26 (s. Fig. 7) versehen, in
welches der Bolzen eines Hebels 36 eingreift, der auf einer Achse 37 aufgekeilt
ist, auf welcher ein weiterer Hebel aufgekeilt ist, in gleicher Form, wie der Hebel
36 durch eine Verbindungsstange 38 mit einem auf der Achse des Handhebels
25 angeordneten Hebel 39 verbunden ist. Auf der Achse des Handhebels 25 sind
weitere zwei kurze Hebel 4o befestigt, die in der gezeichneten Stellung auf die
Haken 27 drücken. Diese wiederum stehen unter der Wirkung einer Feder 41 vermittels
des Bolzens 42. Der Bolzen 42 hat eine Aussparung in die der Riegel 23 eingreifen
kann. Durch Zug am Zugseil 31 wird die Handhebelwelle so gedreht, daß der Bolzen
42 nach oben gedrückt wird, so daß der Riegel 23 in den Bolzen 42 einknicken kann.
Hierdurch ist die Wirkung der Feder 41 aufgehoben und gleichzeitig der Riegel 23
so viel vorgerückt, daß das Langloch 26 am Ende ist und den Handhebel in der erreichten
Lage festhält. Die Haken 27 bleiben dadurch ausgelöst. Durch Zug am Seil
30 wird umgekehrt die Handhebelwelle so bewegt, daß der Riegel 23 ausgelöst
wird, wodurch die Haken 27 in Bereitschaftsstellung kommen und die Stange 22 herabfällt.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: -Zur Inbetriebsetzung
des Bären wird das Windenseil der Ramme mit der Zugstange 22 verbunden. Dann wird
der doppelarmige Handhebel durch Zug an dem Zugseil 30 so umgelegt, daß der
Riegel 23 ausgerückt wird entgegen der Wirkung der Feder 24. Dadurch fällt bei Nachlassen
des Windenseiles die Zugstange 22 mit den Haken 27 herab. Durch die Feder 41 verriegeln
sich die
Haken 27 mit dem Schlagkörper 12. Dieser kann durch die
Rammwinde angehoben werden. In der obersten Lage verriegelt sich die Zugstange 22
selbsttätig durch den Riegel 23. Bei weiterem Anheben mit der Winde wird der ganze
Bärkörper angehoben, aber es können dadurch nicht die Haken 27 ausgelöst werden.
Letzteres geschieht durch Zug an dem Zugseil 31 des Handhebels z5, wobei sich der
Hebel 36 in dem Langloch des Riegels 23 frei bewegen kann. Durch die Wirkung der
Handhebelwelle werden die Haken 27 ausgelöst, wobei sie gleichzeitig den Bolzen
42 nach oben drücken, so daß der Riegel 23 in die Aussparung des Bolzens 42 einfallen
kann. Da nun die Feder 41 in ihrer Wirkung aufgehoben ist und die Feder 24 auf den
Handhebel zurückwirkt, bleiben die Haken 27 in ausgelöster Stellung. Sind die Haken
27 ausgelöst, so fällt der Schlagkörper 12 frei herab und erzeugt in derri Verbrennungsraum
6 eine Verdichtung der darin befindlichen Luft, während gleichzeitig oberhalb des
Schlagkörpers durch das EinlaB-ventil 17 Luft eingesaugt wird. Der Schlagkörper
berührt nach der Verdichtung -der Luft den Schlagbolzen 2. Die Luft wird dabei aus
der Mitte zum Umfang verdrängt und sammelt sich in dem Einspritzraum 33. Dieser
ist in der Ausführung nach Fig. i und -2 als Ringraum um die Schlagfläche herum
ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform nach Fig. 4 bis 6 ist die Ringraumfläche
sehr klein gestaltet und der Einspritzraum 33 in der Wandung des Verbrennungszylinders
ausgespart. Diese beiden Ausführungen unterscheiden sich » dadurch, daß der Einspritzraum
33 bei der Ausführung nach Fig. 4 bis 6 stets gleich groß ist, gleichgültig wie
stark durch den Schlag des Schlagkörpers der Schlagbolzen 2 sich gegenüber dem Bärkörper
i verschiebt. Bei den Ausführungen nach Fig. i und 2 hingegen wird bei einer Verschiebung
des Schlagbolzens 2 der Einspritzraum 33 entsprechend der Differenz der Durchmesser
verringert. Dadurch steigt die Kompression der Luft auf einen höheren Betrag und
durch die Differenzfläche wird der Bärkörper außer seinem Eigengewicht nach unten
beschleunigt. Dadurch eilt dann der Bärkörper dem Schlagbolzen schneller nach, als
er ohne den Druck der verdichteten Luft tun würde. Diese Ausführung hat dann Bedeutung,
wenn die Pfähle stark ziehen, so daß der Schlagbolzen 2 sehr stark voreilt und in
der Ausführung nach Fig. 4 bis 6 die Verbindung zwischen dem Einspritzraum 33 und
der Berührungsfläche zwischen den Teilen i2 und 2 verlorengehen könnte. Hierdurch
geht ein Teil der Schlagenergie verloren und wird für die Kompressionsarbeit verbraucht.
Der Brennstoffstrahl tritt aus der Brennstoffdüse im unteren Teil des Einspritzraumes
33 nach Fig. -2 aus, so daß durch den nachdringenden Kolben der Brennstoffstrahl
nicht unterbrochen werden kann. Auch kann, um für die Zerstäubung des Brennstoffes
einen Raum von größerer Höhe zu erhalten, der Zylinderboden in der Nähe der Brennstoffdüse
besonders ausgespart werden. Selbstverständlich kann auch nach der Ausführung der
Fig. i und 2 durch Taschen oder eine Ringnut in der Zylinderwandung der Einspritzraum
mehr in den Zylinder hineingezogen werden. Dieses empfiehlt sich besonders dann,
wenn die Schlagfläche groß bemessen werden muß, so daß am Umfang des Kolbens wenig
Raum zur Verfügung steht. Der Raum innerhalb der Zylinderbohrung kann durch eine
gegossene oder eine gedrehte Aussparung im Zylinderkörper .ergänzt werden. Die Ausführungsform
der Fig.4 bis 6 stellt in dieser Richtung die letzte Stufe dar, bei der der Einspritzraum
nahezu vollständig in die Zylinderwandung verlegt ist.
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Die Einspritzung des Brennstoffes in die verdichtete Luft erfolgt
dadurch, daß die Stufe des Schlagkörpers 12 den Stempel io entgegen der Wirkung
der Feder i i herabdrückt. Der Stempel io trägt ein Röllchen, welches an dem Doppelhebel
g entlang gleitet. Die Gleit- oder Rollkurve des Hebels 9 kann so gestaltet werden,
daß dieser stoßfrei beschleunigt wird und während einer kurzen Zeit trotz der stark
veränderlichen Geschwindigkeit des Schlagkörpers 12 mit nahezu gleichbleibender
Geschwindigkeit den Pumpenkolben der Brennstoffpumpe bewegt. Nach Erreichung des
vollen Hubes der Brennstoffpumpe läuft das Röllchen über die Kurve hinaus und erlaubt
dadurch, daß der Schlagkörper noch um ein weiteres Stück in den Zylinder eintritt.
Die Einspritzung von Brennstoff hat dann bereits aufgehört. Die Zündung erfolgt
durch entsprechend hohe Verdichtung der Luft.
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Durch die Verbrennung wird der Schlagkörper hochgetrieben, und nach
Öffnen der Auspuffschlitze 34 entweichen die heißen Abgase. Kurz darauf wird in
der Ausführung der Fig. i und 2 der überströmkanal i9 geöffnet, und die beim Hochgange
des Schlagkörpers oberhalb desselben verdichtete Luft kann durch das Ventil 18 und
die Düse 2o in den Verbrennungsraum eintreten. Da die kalten Gase schwerer sind
als die Verbrennungsprodukte, dringen sie in den Zylinder ein, noch dadurch unterstützt,
daß die -Düse 2o nach unten gerichtet ist. Der Kolben tritt vollkommen aus dem Verbrennungszylinder
aus,
wodurch die gute Ausspülung des Verbrennungsraumes gefördert wird. Unterhalb der
Stufe i2a des Schlagkörpers treten die Abgase und die überschüssige kühle Luft aus
der Öffnung 35 im Zylindergehäuse aus. Wenn der Schlagkörper eine solche Höhe erreicht
hat, daß das Überströmventil 18 abgeschlossen wird, sö wird die noch oberhalb des
Schlagkörpers 12 befindliche Luft verdichtet. Die verdichtete Luft erzeugt einen
Rückdruck auf den Schlagkörper und verzögert dessen Aufwärtsbewegung, während sie
gleichzeitig den Barkörper anzuheben sucht. Hierdurch wird eine Beschleunigung der
Schlagfolgeerreicht,:weilder Schlagkörper um eine geringere Höhe steigt, als seiner
natürlichen Steighöhe entsprechen würde. Da es nicht immer erwünscht ist, eine schnelle
Schlagfolge zu erzielen, und da ein erhebliches Gewicht des Barkörpers erforderlich
ist, um eine merkliche Beschleunigung des Schlagkörpers 12 zu erreichen, wird man
die Anordnung des Luftpuffers, der natürlich auch durch die Pufferwirkung eines
anderen elastischen Mittels, beispielsweise einer Feder oder eines Gummipuffers,
ersetzt werden kann, häufig auch fortlassen und sich mit der durch den freien Fall
gegebenen Schlagfolge begnügen. Weiter muß darauf hingewiesen werden, daß die Gestaltung
der Fangvorrichtung für die Erfindung unwesentlich ist und daß die Fangvorrichtung
auch vollkommen fortfallen kann, etwa dadurch, daß die Inbetriebsetzung durch Druckluft
erfolgt.