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Brennkraftschlaggerät mit im Zylinder einander entgegengesetzt angeordnetem
Brennraum und Spül- oder Ladepumpenraum Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftschlaggeräte,
insbesondere Rammen, Pfahlzieher, Hämmer, Stampfer, Tiefbohrer u. dgl., bei denen
der Brennraum und der Spül- oder Ladepumpenraum im Zylinder einander entgegengesetzt
angeordnet sind und über ein oder mehrere Rückschlagventile miteinander in Verbindung
stehen.
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In Verbindung mit Brennkraftschlaggeräten dieser Art ist bereits auf
verschiedene Weise versucht worden, die Ausspülung der Verbrennungsrückstände und
die Neuladung des Brennraums zu verbessern und bei getrennter Zuführung der Verbrennungsluft
und des Brenstoffs eine gute Gemischbildung zu erreichen. Die gute Spülung und die
gute Gemischbildung sind maßgebend verantwortlich für die Leistungsfähigkeit des
Gerätes und den Brennstoffverbrauch. Je günstiger die Spülung und die Gemischbildung
sind, um so höhere Schlagzahlen können erreicht «-erden.
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Nach einem bekannten Vorschlag wurde im Kopf des Zylinders ein Einströmventil
angeordnet, welchem schrägstellende und etwa radial verlaufende Schlitze vorgeschaltet
sind, welche die einströmende, unter Druck stehende Frischluft in kreisende Bewegung
versetzen. Das Ventil öffnet in eine dem eigentlichen Verbrennungsraum vorgeschaltete
ringförmige Vorkammer, in welche der Brennstoff entgegen der kreisenden Bewegung
der Luft eingespritzt wird. Wenn auch bei dieser Art der Einführung der Luft und
des Brennstoffs eine sehr günstige Gemischbildung bestehen muß und die Verbrennungsprodukte,
soweit
sie von der kreisenden Luft erfaßt werden, den. Brennraum rasch verlassen, so kann
aber die kreisende Luft nicht unmittelbar auf den Teil der Verbrennungsprodukte
einwirken, «-elche sich in dem von dein zentralen gentil überschatteten Raum befinden.
Die Spülung ist daher keine vollkommene.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die gleiche Aufgabe zugrunde, die
mit dem erwähnten bekannten Vorschlag gelöst werden sollte. Die Spülung wird aber
im Sinne der Erfindung dadurch vollkommener gestaltet, daß der Brennraum mit mehreren
über den Unifang verteilten Einströnikainmern für die Spülluft bzw. für das Ladegemisch
ausgestattet ist, die an dem den Auspuffschlitzen entgegengesetzten Ende des Brennraums
liegen und in den letzteren in Sehnenrichtung einmünden. Die Luft- oder Gemischströme
vereinigen sich hierbei zti einem kreisenden Luft- oder Gemischkern, der den Querschnitt
des Brennraums vollständig ausfüllt. Die Frischluft bzw. das frische Gemisch verdrängen
deshalb die Verbrennungsprodukte in ihrer Gesamtheit, d.li. die Spülung ist vollkommen.
Bei Ladung des Breimraunis mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch wird die Verteilung
des Brennstoffs infolge der intensiven Durchwirbelung sehr begünstigt. Eine sehr
gute Gemischbildung ist aller auch bei getrennter Zufuhr von Luft und Brennstoff
gewährleistet, weil die Verbrennungsluft nach beendeter Spülung und während der
Kompression in kreisender Bewegung bleibt Lind demgemäß der eingespritzte Brennstoff
eine wirkungsvolle Verteilung erfährt.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine neuartige und zuverlässige
Betätigung der Einspritzung bzw. der Zündeinrichtung unter Ausnutzung des Verdichtungsdrucks
im Brennraum, indem die Einspritzpumpe bzw. die Zündeinrichtung mit dem Brennraum
über einen durch einen Kolben geschlossenen Kanal in Verbindung steht, der zwecks
regelbarer Zeiteinstellung der Einspritzung oder Zündung mit einer Drosseleinrichtung
versehen und/oder in seinem Volumen veränderbar ist.
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Eine andere Besonderheit der Erfindung besteht darin, -daß der durch
stufenförmige Ausbildung des Schlagkolbens entstehende, zwischen Spülpumpenraum
und Brennraum liegende Ringraum als Gebläsepumpe ausgebildet ist, welche Kühlluft
für das mit Kühlrippen oder Kühlkanälen ausgebildete Gehäuse liefert.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung; ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung; der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung
zeigen: Abb. i einen senkrechten Schnitt durch eine Ramme mit Darstellung des Schlagkolbens
in seiner tiefsten Lage, Abb. 2 einen entsprechenden Kreuzrißschnitt, wobei sich
der Schlagkolben in seiner höchsten Lage befindet, Abb. 3 einen Querschnitt nach
Linie A-r der Abb. i, Abb. 4 einen Querschnitt nach Linie C-D der Abb. i,
Abb.5 einen senkrechten Schnitt durch eine doppelt wirkende Ramme.
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Gemäß Abb. i bis 4 ist in dem Gehäuse i ein stufenförmig ausgebildeter
Schlagkolben 2 angeordnet, der am oberen und unteren Ende durch Kolbenringe abgedichtet
ist. Am Gehäusefuß ist der Schlagamboß 4 angeordnet, der ebenfalls durch Kolbenringe
o. dgl. in der Zylinderbohrung dicht geführt ist. Hier können die Dichtringe auch
im Gehäuse i angeordnet sein (vgl. Abb. i, rechts). Im übrigen besteht die Möglichkeit,
die letztgenannten Dichtringe auch teilweise oder ganz durch Nutringe oder Manschetten
zti ersetzen.
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Der obere größere Schlagkolbenteil 3 gleitet in einem entsprechenden
Zylinder des Gehäuses i, der oben selbsttätige Sangventile 6 trägt. Vom Oberteil
des Gehäuses i führen mehrere Kanäle ; nach unten und münden ungefähr in Brennraumhöhe
am Zylinderumfang ein. Vor den Einmündungen sind in der Richtung zum Brennraum öffnende
Rückschlagventile 8 angeordnet.
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Die Mündungen der Kanäle 7 mit den Rückschlagventilen 8 sind so ausgebildet,
daß sie jeweils in der Richtung einer Kreissehne der Zylinderprojektion liegen.
Abb.3 zeit die sehnenartig gerichteten Schlitzkammern y, die durch die Tellerventile
S von den axial verlaufenden Kanälen 7 getrennt sind. Die Ventile 8 «-erden durch
Federn io in Schließstellung gehalten. Die Spannung der Federn io wird gegebenenfalls
verstellbar ausgebildet. Die Ventile 8 selbst können natürlich auch in anderen Lagen
angeordnet sein, z. B. radial oder axial. Es besteht auch die Möglichkeit, nur einen
oder wenige Kanäle 7 v0111 Spül- bzw. Ladepumpenraum zum Brennraum zu führen und
unten entsprechend der Zahl der Mündungen zu unterteilen.
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In Brennraumhöhe liegt die Einspritzdüse 12, die von einer.Einspritzpumpe
13 gespeist wird, die durch einen Antriebskolben 14 betätigt wird, der durch eine
Bohrung 15 mit dem Brennraum 2o bzw. mit dem Zündraum 17 verbunden ist und
vom Verdichtungsdruck beaufschlagt wird. Dieser Einspritzpumpenantrieb ist gerade
bei Brennkraftschlaggeräten wegen seiner Einfachheit und Unempfindlichkeit geben
Erschütterung durch
Ausschaltung aller empfindlichen Teile besonders
vorteilhaft.
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Die Regelung des Einspritzpunktes erfolgt hier in an sich bekannter
Weise durch Änderung der Federspannung des Einspritzventils oder in bisher unbekannter
Weise durch Drosselung der Verbindungsbohrung 15 oder durch Änderung eines kleinen
Behälterrauines, der zwischen dem Drosselorgan und dem Antriebskolben 14 angeordnet
sein mag. Gewünschtenfalls kann die Einspritzdüse mit der Einspritzpumpe in einem
Aggregat zusammengebaut sein.
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Bei großen Brennkraftschlaggeräten und entsprechend großen Brennräumen
werden mehrere I#',inspritzdüsen in der Brennraumhöhe angeordnet.
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Der Zündraum 17 wird durch eine am unteren Ende des Schlagkolbens
2 angeordnete Ausnehmung gebildet, von welcher aus ein Fenster zur Einspritzdüse
führt. Wenn mehrere Einspritzdüsen vorgesehen sind, so werden natürlich entsprechend
viele Verbindungsfenster angeordnet. Die Ausnehmung 17 kann auch ganz oder teilweise
im Schlagamboß d angeordnet sein (vgl. Abb. 5 unten).
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In der Zylinderwand sind waagerechte Auspuffschlitze i9 angeordnet,
über «-elche der Schlagbolzen 2 beim Aufwärtshub hinweggleitet.
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Der Ringraum 23 unterhalb des Schlagkolbenabsatzes ist mit Entlüftuiigsöffnungeri
22 versehen. Um das Gehäuse i bei sehr rasch absinkenden Rammpfählen nach unten
hin zu beschleunigen, können die Öffnungen 22 in Höhe der Öffnung 22, angeordnet
sein, so daß sich heim Schlaghub in dem Ringrauen 23 ein Luftpolster bildet, welches
das Gehäuse i nach unten drückt.
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Die beschriebene Ausbildung der Spülmündungen, des Brennraumes, der
Einspritzpumpenbetätigung ist natürlich auch bei an sich bekannten Schlaggeräten
mit Ventil anwendbar, insbesondere auch solchen, wo der Schlagkolben während des
Aufwärtshubs aus seinem Zylinder heraustritt.
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Die Wirkungsweise der in Abb. i bis dargestellten Ramme ist kurz wie
folgt: Der Schlagkolben :2 verdichtet beim Hochgehen in die Stellung nach Abb.
:2 die oberhalb seines Kolbenteiles 3 eingeschlossene Luft, die in den Kanälen
7 und gegebenenfalls in anderen Hohlräumen gespeichert wird. Nachdem die Brenngase
durch Freigabe der Auspuffschlitze i9 entspannt sind, öffnen sich die Ventile 8;
infolgedessen strömt Spülluft in den Brennraum, welche in schraubenförmiger Bewegung
die restlichen Brenngase nach oben ausschiebt. Dank dieser wirksamen Spülung kann
die Höhe des Brennraumes praktisch beliebig groß sein. Beim Schlaghub verdichtet
der Kolben 2 nach seinem Vorbeigang an den Auspuffschlitzen ig die Luft im Brennraum
2o bis auf das etwa dein Zündraum 17 entsprechende Volumen im Augenblick der Schlagausübung.
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Die Luft, die bei Beginn der Verdichtung im ZZ-linder eine Drallbewegung
ausführte, hat dieselbe während der Verdichtung größtenteils beibehalten. so daß
sich im Zündraum 17 die verdichtete heiße Luft in einem raschen Drehwirbel
bewegt.
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Beim Erreichen des Verdichtungsdruckes wird mit der gegebenenfalls
eingestellten Verzögerung die Einspritzung betätigt, indem der Druck durch, die
Bohrung 15 auf den Einspritzpumpenkolben 14 treibend wirkt.
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Es erfolgt nun eine ebenso vollkommene Verbrennung wie in Dieselmotoren,
da die Einspritzung in einem Luftwirbel erfolgt, wodurch eine gute innere Gemischbildung
gewährleistet ist.
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Die Brenngase schleudern den Schlagkolben 2 nach oben, so daß das
beschriebene Spiel von neuem beginnen kann.
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Durch Änderung der Spannung der Ventilfedern g kann der im Spülpumpenraum
-2i nach beendeter Spülung verbleibende Druck verändert werden. Diese Ausbildung
der Spülung gestattet, die Energie der im Raum 2i und den Kanälen 7 verbleibenden
Restluft in Form von nach abwärts wirkender Treibarbeit auszunutzen. Durch Tieferlegen
der oberen Anschlußstelle der Kanäle 7 kann der obere Teil des Zv linderraums 21
zur Luftputferbildung ausgenutzt werden, fall eine Beschleunigung des Schlaghubes
erwünscht ist.
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Wird oberhalb der Spülpumpensaugventile G ein Stutzen mit @-ergaser
angeordnet, dann wird dem Brennraum ein Brennstoff-Luft-Geinisch zugeführt, welcjies
nach der Verdichtung gezündet wird. Die Zündeinrichtung wird ebenfalls durch den
Verdichtungsdruck im Brennraum betätigt.
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Der Ringraum 23 kann als Luftpumpe ausgebildet werden, wobei die verdichtete
Luft zwecks Kühlung durch Rippen oder Kanäle am Gehäuse i geleitet wird. Das Gehäuse
kann natürlich auch mit Wasserkühlung ausgestattet sein.
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Die in Abb. i bis 4 dargstellte Ramme läßt sich mit einfachen Mitteln
so umgestalten, dar sie auch als Pfahlzieher verwendbar ist. Die Umgestaltung besteht
darin, daß der Schlafkolben nach oben durch einen Kolbenschaft verlängert wird,
welcher in einer ab gesetzten, nach oben durch einen Schlagamboß abgeschlossenen
Führung des Gehäuses i gleitet und daß der dabei entstehende obere, d. h. dem Ringraum
32 gegenüberliegend Ringraum als Spül- oder Ladepumpe ausgebildet
wird.
Der obere Schlagamboß wird mittels beiderseits uni das Gehäuse geführte Zuglascheil
mit dein zu ziehenden Pfahl verblinden.
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Abb. 5 zeigt eine doppelt wirkende Brei vikraftramine, welche sich
von dem Gerät nach Abb. i bis 4. im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß
sie auch einen obenliegenden Brennraum besitzt.
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Das Gehäuse 25 der Ramine ist mit dein Schlagamboß 2.f versehen und
besitzt untere Auspuffschlitze 29 und Kanäle 27, die zu den Rückschlagventilen 28
führen. Der zu denn unteren Brennraum gehörige Spül- oder Ladepumpenrauin wird hierdurch
den Ringraum 31 gebildet, an welchen das bzw. die Saugventile 26 seitlich angeschlossen
sind. Der Schlagkolben 32 ist als Doppelstufenkolben ausgebildet mit all beiden
Enden liegenden Zündräumen 17.
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Inn Gehäuseoberteil 4.3 sind Auspuffschlitze =19, Spülkanäle 47 und-Rücksclilagventile
.IS vorgesehen, welche die Ladung oder Spülung des oberen Zündraunnes ermöglichen.
Der untere Ringraum 4.1 mit Saugventilen 46 dient als Spülpumpe für den oberen Breiiiiraurn
d.o.
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Die Wirkuligsweise auf jeder Brennrauniseite entspricht der zu Abb.
1 bis 4. gegebenen Erläuterung. Da auch beim Abwärtsgang des Schlagkolbeils eine
Verbrennung stattfindet, können hohe minutliche Schlagzahlen erreicht werden.
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Das Gerät läßt sich ebenfalls für Gemischbetrieb einrichten, indem
all den Saugstutzen der Ventile 26 bzw. 4.6 Vergaser angeordnet werden.
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Das beschriebene Gerät kann ohne weiters als Pfalilzieller benutzt
werden, wenn d. -r Brennraum d.o nach oben durch einen Schlagamboß abgeschlossen
ist. Dieser Pfalilzieller kann dann einfachwirkend betrieben werden, indem nur der
obere Ringraulll31 als Spül-oder Ladepumpe arbeitet.
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Es ist ohne weiteres verständlich, daß die in Verbindung mit Abb.
1 bis ¢ erwähnte Möglichkeit der Umgestaltung in ein wahlweise zum Schlagen und
Ziehen verwelidbares Gerät und ebenso die in Abb. 5 verkörperte 1Möglichkeit der
Doppelwirkung auch für Geräte anderer Ausführung voll grof-,#r Bedeutung und maßgeblichene
praktischem Vorteil sind.
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Für das Anlassen der Rammen ist es bekannt, den Schlagkolben mit Hilfe
eines Hebezugs anzuheben und durch Handzug auszuklinken, so daß er nach unten fällt
und dadurch die Verbrennung einleitet. Lilie verbesserte Einrichtung dieser Art
ist in Abb. i und 2 beispielsweise dargestellt. Durch eine obere Bohrung ist die
sogenan nte Fangstanv 50 eingeführt, welche an ihrem unteren Ende einen Klinikhaken
51 besitzt, der am Querhohen 52 gelagert ist. Der Halsen 51 besitzt einen waagerechten
schweren Hebelarm 53.
der durch sein Eigengewicht den Haken 51 in die Eingriffstellung
nach links drückt. Ilnii gegenüber ist der Hebelarm 24 angeordnet, der einen nach
oben weisenden Anschlagdaumen aufweist.
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Die Fangstange hat eine gut 55, in die eine Sperrklinke 56 eingreift.
Die Sperrklinke 56 kann durch den Seilzug 57 mit Hilfe eines Elektromagneten oder
auf beliebige andere Weise ausgeklinkt werden.
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Beim Inbetriebsetzen wird die Sperrklinke 56 ausgerückt und die Fangstange
5o abgesenkt. In der untersten Lage greift der Haken 51 in die am Schlagkolben vorgesehene
Unterschneidung 59 ein. Danach wird die Fangstange 5o angehoben, wobei bei Erreichung
der oberen Grenzstellung (ebb. 2) der Anschlagdaumen des Hebelagiles 54. an den
Deckel stößt und auf diese Weise den Schlagkolben ausklinkt, während gleichzeitig
die Sperrklinke 56 die Fangstange 5o festhält.
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Die Fangstange 5o nebst zugehörigen Teilen kann bei der Ausbildung
des Schlagkolbens gemäß Abb. 5 auch seitwärts angeordnet werden. Der Schlagkolben
erhält dann eine entsprechend ausgebildete Ringstufe für d#2ii Eingriff des Hakens
51.