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Verbrennungsmotor als Antrieb für eine tragbare Holzfällsäge Die Erfindung
betrifft einen Verbrennungsmotor als Antrieb für eine tragbare Holzfäller-Motorsäge.
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Die Motorsäge weist eine endlose mit Sägezähnen ausgerüstete Kette,
welche entlang des Umfangs einer Führungsplatte geführt ist, und einen Antriebsmotor
für die Sägekette auf. Da solche Sägen beim Gebrauch in unwegsamem Terrain von Ort
zu Ort getragen und während des eigentlichen Sägevorganges von Hand gehalten werden
müssen, ist die Verminderung des Gewichtes der Säge auf ein Minimum von außerordentlicher
Wichtigkeit.
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Trotz vieljähriger Versuche konnte eine zufriedenstellende Gewichtsverminderung
nicht erzielt werden; so besitzen die leichtesten Motorsägen der erwähnten Art immer
noch ein Gewicht von mehr als I6 kg. Für Motorsägen fanden bisher kleine Explosionsmotoren
von I bis 4 PS Verwendung, welche ausnahmslos einen Vergaser und eine elektrische
Zündung aufweisen. Um möglichst leichte, dem praktischen Gebrauch dienende Motoren
zu schaffen, ist bisher nicht daran gedacht worden, gewöhnliche Diesel- oder Glühkopfmotoren
zu ver--wenden, weil diese für hohe Umdrehungszahlen konstruiert werden müßten und
dabei diesen im Moment der Zündung der Brennstoff mittels einer Pumpe eingespritzt
wird. Der Nachteil dieser Motoren
bestand darin, daß bei hohen
Drehzahlen, die für Sägen und Handwerkszeuge verlangt werden, die Pumpenventile
nicht mehr funktionierten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochtourig gemischverdichtenden
Verbrennungsmotor mit einer Glührohrzündung für eine tragbare Holzfällersäge verwendbar
zu machen, wobei gleichzeitig noch eine starke Gewichtsersparung eintritt.
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Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß der Motor ein hochtourig gemischverdichtender
- Verbrennungsmotor mit einem Glührohr ist, welcher einen durch eine Flamme .einer
Brennerdüse od. dgl. direkt erhitzbaren Verbrennungsabschnitt und einen diesen Abschnitt
mit dem Motorzylinder verbindenden kühlbaren Abschnitt aufweist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Seitenansicht der Motorsäge
und Fig. 2 einen Grundriß derselben, Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Verdichtungsende
des Zylinders in vergrößertem Maßstab gezeichnet, Fig. 4 einen Querschnitt durch
ein Brennstoffkontrollorgan, ebenfalls vergrößert dargestellt, und Fig. 5 eine andere
Ausführungsform des Kontrollorgans.
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Gemäß der aus den Fig. I und 2 ersichtlichen Ausführung ist mit I
der Motor und mit 2 die Sägekette bezeichnet, welche an einem Führungsrahmen 31
umlaufend befestigt ist. 3 ist ein Bügel, welcher an der Vorderseite des Motors
angebaut ist, während am anderen Ende des Motors sich ein Handgriff 4 befindet.
5 ist eine Querstütze, welche während des Sägevorganges gegen den Baum aufliegt.
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Der eigentliche Motor weist einen Zylinder II mit Kühlrippen 12 auf.
13 ist das Glührohr, welches an einem aus dem Zylinder herausragenden Ende verschlossen
ist. Das andere Rohrende steht mit dem Verdichtungsraum des Zylinders in Verbindung.
Das Glührohr 13 ist von einem zylindrischen, offenen Schirmrohr 14 umfaßt. Dieses
hält das Glührohr auf einer gleichmäßigen Temperatur und bewahrt es vor einer Abkühlung,
indem das Schirmrohr eine Isolation bildet. Zu diesem Zweck kann in vorzüglicher
Weise auch ein dies Glührohr 13 bedeckender Asbestmantel verwendet werden. Dieser
Mantel kann entfernbar angeordnet sein für den Fall, daß der Motor vollständig durchgewärmt
ist, oder er kann auch ortsfest montiert sein. Mit 15 und I6 sind beidseitig des
Motors angeordnete Brennstoffbehälter bezeichnet. Die beiden Tanks sind miteinander
in geeigneter Weise verbunden. Vom Brennstoffbehälter 15 führt eine Leitung 17 zu
der Starter-Brenristoffdüse 18, mittels welcher eine Flamme direkt zu dem Glührohe
13 geleitet werden kann. Mit I9 ist ein Ventil zur Kontrolle der Brennstoffzufuhr
zur Düse 18 bezeichnet.
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Eine weitere Zufuhrleitung des Motors ist mit 2o bezeichnet; diese
führt zu einem Vergaser 21 und wird mittels eines mit Handgriff 22 versehernen Organs
gesteuert. Der Vergaser 2I und Glied 22 sind im Bereich des Handgriffes 4 angeordnet,
so daß, .das Organ 22 mittels eines Fingers der den Handgriff 4 haltenden Hand bedient
werden kann.
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3, ist ein Führungsrahmen mit Längsrillen 32 zwecks Gewichtsverminderung.
Der Rahmen dient als Führung für die Sägekette. Die Kette besteht aus Sägezähnen
33 und aus Kettengliedern 34, welche zusammen die endlose Kette bilden, die entlang
des Umfanges des Führungsrahmens 31 angeordnet ist. Diese Kette ist bei 35 um ein
in der Zeichnung nicht näher dargestelltes Kettenrad geführt. Dieses Kettenrad ist
vom Motor angetrieben. Mit 36 ist ein Arm bezeichnet, welcher mittels Bolzen 37
am anderen Ende der Führungsplatte befestigt ist. Dieser Arm erstreckt sich annähernd
in der Ebene der Führungsplatte und senkrecht zu der Längenausdehnung derselben,
er dient als Anschlag in Verbindung mit dem zu' fällenden Baum.
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Die Konstruktion des Motors wird nun anschließend an Hand der Fig.
3, 4 und 5 der Zeichnung beschrieben. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, ist das Verdichtungsende
des Motorzylinders mit dem Glührohr 13 versehen, welches am äußeren Ende des Zylinders
angeordnet ist und zwei Abschnitte a und b aufweist. Der Abschnitt a ist durch eine
Luftströmung gekühlt, und der Abschnitt b hält eine gleichmäßige Temperatur bei,
welche von der Zylinderwärme herrührt. Beim Starten wird der Abschnitt b der Flamme
der Brennerdüse I8 ausgesetzt. Um eine allzufrühe Zündung bei variabler Kolbengeschwindigkeit
und nach einer gewissen Betriebsdauer zu verhindern, ist die Verbrennungskammer
des Glührohrs 13 mit dem Zylinder durch einen Kanal verbunden. Durch die geeignete
Wahl der Länge und/oder des Querschnittes des Kanals erreicht - man, daß eine bestimmte
Gasverdichtung, z. B. welche zum Auslösen einer Explosion bei einer bestimmten Temperatur
notwendig ist, zu geeignetem Zeitpunkt im Glührohr oder Zylinder erreicht wird.
Bei einem Motor von 5o bis 8o cm³ Zylinderinhalt hat man gute Resultate erzielt
mit einem 38 mm langen Kanal von 8 mm Durchmesser und 0,75 mm Wandstärke.
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Bei Motoren für Motorsägen ist es notwendig, im Brennstofftank den
Brennstoff unter Überdruck zu halten, da es von großem Vorteil ist, wenn das Werkzeug'
während der Arbeit in verschiedenen Stellungen gebraucht werden kann, ohne daß man
dabei spezielle Vorkehrungen treffen muß, um ein Auslaufen des. Brennstoffes durch
die Nachfüllöffnung des Tanks zu verhindern.
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Infolge des Überdruckes im Tank tritt der Übelstand auf, daß die Brennstoffzufuhr
jeweils beim Starten und, Anhalten des Motors geöffnet bzw. geschlossen werden muß.
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. Dieser Übelstand wird .durch eine Anordnung vermieden, gemäß welcher
der Betriebsdruck im Motor -ein druckempfindliches Glied, z. B. eine Membran oder
ein Kolben betätigt, welcher mit
einem Ventil zusammenwirkt, das,
falls der Motor außer Betrieb ist, unter Federdruck gegen die Öffnung einer Düse
aufliegt und diese abschließt. Beim Starten dies Motors wird durch den veränderten
Druck dem Kolben oder der Membran eine Bewegung erteilt, welche, auf das Ventil
übertragen, die Brennstoffdüse öffnet.
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Im Tank wird ein Überdruck durch den Motor erzeugt, und der Brennstoff
fließt aus dem Tank durch einen Schlauch, welcher mit der Leitung 2o in Verbindung
steht. Der Brennstoff gelangt in den Vergaser 21 und zu der Düse 52, deren Mündung
in der Rohrleitung 53 mittels eines Ventils 54 verschlossen ist, wie dies aus der
Fig. 4 ersichtlich ist. Wenn der Motorkolben die Luft im Sinne der normalen Betriebsweise
eines Zweitaktmotors im Kurbelgehäuse verdichtet, so wird dieser Druck durch einen
Kanal 56 zu einer Membran 55 geleitet, und das Ventil 54 läßt den Brennstoff in
die Rohrleitung 53 eintreten. Die Öffnung des Ventils 54 erfolgt entgegen der Wirkung
der Feder 57, welche die Brennstoffdüse zu schließen bestrebt ist. Wenn der Motor
zu laufen beginnt und konstant belastet ist, so erzeugen die Druckänderungen im
Kurbelgehäuse eine Oszillation der mit dem Ventil 54 verbundenen Membran. Dieses
Ventil öffnet und schließt daher die Brennstoffdüse 52, wobei das Maß des Öffners
des Ventils bei konstanter Belastung konstant bleibt, und jedesmal, wenn das Ventil
offen ist, wird Brennstoff gefördert. Falls der Motor unbelastet ist und dabei eine
hohe Tourenzahl erreicht, so wird in der Leitung oder im Kanal 56, welche das Kurbelgehäuse
mit dem Gehäuse der Membran verbindet, eine starke Turbulenz erzeugt und die Oszillationsfrequenz
der Membran sehr gesteigert. Dementsprechend wird die Amplitude der schwingenden
Membran so klein, daß die Feder 57 den Druck überwindet, welcher von der Membran
herrührt, wobei das Ventil 54 die Brennstoffzufuhr mindestens teilweise zu sperren
bestrebt ist. Da die Brennstoffzufuhr dadurch ebenfalls sinkt, wird gleichzeitig
ein Abfallen der Tourenzahl des Motors bewirkt. In dieser Weise wirkt die erwähnte
Membran als Geschwindigkeitsregler. Wenn der Motor z. B. beim Fällen oder Sägen
längere Zeit bei Vollbelastung läuft, so wird er sehr heiß, doch infolge seiner
Kolbengeschwindigkeit findet keine Vorzündung statt.
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Falls der Motor nur langsam laufen muß, so besteht so lange die Gefahr
der Vorzündung, bis der Zylinder abgekühlt ist, was durch Drosselung in der Brennstoff-Luft-Gemischleitung
vermieden werden kann.
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In der Fig.5 ist dargestellt, wie solch eine Drosselung automatisch
ausgeführt wird. Dabei ist mit 61 eine Leitung oder Kanal bezeichnet, welche vom
Kurbelgehäuse zu einem Zylinder 62 führt, in welchem ein Kolben 63 arbeitet. Der
genannte Kolben steht über einer Stange 67 mit einem Ventilkopf 64 in Verbindung,
welcher die Brennstoffzufuhrleitung 65 beherrscht. Ein enger Kanal 66 ist in der
Wand zwischen dem Zylinder 62 und der Luftzufuhrleitung angeordnet. Der Kolben 63
trägt eine Stange 67, welche .mit einem aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Hebel
eines Flügels in Verbindung steht, welches in der Luftzufuhrleitung angeordnet ist.
Diese Vorrichtung funktioniert in Abhängigkeit des Druckes im Kurbelgehäuse, so
daß beim Anlassen des Motors der Kolben 63 zuerst nach links verschoben wird und
die Brennstoffdüse 65 öffnet.
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Der Druck im Kanal 61 schwankt in Abhängigkeit der Geschwindigkeit
der Maschine und des Druckes im Kurbelgehäuse, so daß der Kolben 63 im Zylinder
62 unter der Wirkung des Druckes im Kurbelgehäuse ebenfalls ins Schwingen gerät,
wobei eine Feder 68 das Ventil 64 derartig betätigt, daß die Brennstoffzufuhrleitung
65 geschlossen wird, so daß :die Förderung des Brennstoff-Luft-Gemisches an die
Maschine automatisch kontrolliert wird.
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Falls die Umdrehungszahl sinkt, so sinkt auch der Druck an der rechten
Seite des Kolbens, da die Luft auf der rechten Kolbenseite durch den Kanal 66 entweichen
kann.