DK149510B - Bore- og mejselhammer med forbraendingsmotordrev - Google Patents

Description

i 149510

Opfindelsen angår en bore- og mejselhairaner med slagværk og forbrændingsmotor med et drivstempel i et forbrændingskammer, hvorhos motorens krumtapaksel er koblet sammen med en krumtap, som sætter et slagstempel i slagværket i en hen- og 5 tilbagegående bevægelse via en plejIstang.

Bore- og mejselhamre af den ovenfor nævnte type anvendes frem for alt til større nedrivningsarbejder. Med hensyn til de forbrændingsmotorer, som anvendes til drivningen, drejer det sig i reglen om såkaldte 2-taktsmotorer. Disse motorkonstruktioner har i forhold til en 4-taktsmotor den fordel, at konstruktionen er enklere, og derfor er der også mindre vægt tilstede ved en sammenlignelig arbejdsydelse. Af vægtmæssige og også prismæssige årsager anvendes derfor 2-takts-15 motoren normalt til manuelt håndterede apparater og maskiner.

2-taktsmotoren må efter hvert arbejdsslag skylles med en benzin-luftblanding, dvs., at dé i cylinderen værende forbrændingsgasser fortrænges af blandingen, og motoren tilføres 2o en ny antændelig blanding. For at blandingen kan strømme ind i cylinderen,er det imidlertid nødvendigt med en pumpe. Ved praktisk talt alle mindre 2-taktsmotorer anvendes motorens krumtapkasse som skyllepumpe. Dette er imidlertid forbundet med en væsentlig ulempe. Krumtapakselens og plejlstangens 25 lejesteder, såvel som cylindervæggen, må være smurt i tilfredsstillende grad. Ved hjælp af benzin-luftblandingen bliver smøreolien nu i kort tid udvasket, så at maskinen uden modforanstaltninger i løbet af kort tid ødelægges. For at afhjælpe denne ulempe anvendes der ved 2-taktsmotorer en ben-20 zin-olieblanding. Herved er det oliens opgave at smøre drivværket. Benzinen er energibærer for forbrændingen.

Da den olie, som når ind i forbrændingskammeret, imidlertid kun forbrændes i ufuldstændig grad under forbrændingen af 2^ benzin-luftblandingen, optræder den som generende, blå ud stødningsrøg.

Derudover er virkningsgraden ved traditionelle 2-taktsmotorer 149510 2 for det meste mindre end virkningsgraden ved en hermed sammenlignelig 4-taktsmotor. Den mindre virkningsgrad kan hovedsagelig føres tilbage til skylletab ved skylningen af forbrændingskammeret. Ved større, stationære eller i køretøjer 5 indbyggede motorer, anvendes der forholdsvis betydelige omkostninger til skylningen af forbrændingskammeret. F.eks. kendes der turboblæsere, drejeskiveblæsere eller også stempelpumper. Ved bærebare apparater, såsom f.eks. bore- og mejselhammere, er sådanne foranstaltninger imidlertid ude-10 lukket af vægtmæssige årsager.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en bore- og mejselhammer med forbrændingsmotor, ved hvilken motoren som følge af bedre skylning opnår en høj virkningsgrad og hammeren i alt får en gunstig ydelsesvægt.

15 Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at slagværkets krumtaper anbragt i et rum, som er adskilt fra hammerens øvrige dele,-hvilket rum har en indsugningsventil og via en udstrømningsåbning· står i forbindelse med forbrændingskammerets. førende indstrømningsspalter i motoren.

20 Når slagværkets krumtaprum er adskilt fra hammerens øvrige dele, kan det anvendes som skyllepumpe for motoren. Da slagværkets slagvolumen for en given 2-taktsmotor omtrent svarer til motorens slagvolumen, er slagværkets krumtapkasse på bedste måde velegnet som skyllepumpe for motoren. Krumtap-25 akselens lejring er for det meste anbragt inden i motorkrum-tapkassen, og drivkrumtappen smøres normalt fra slagværket. Slagværkets plejIstangslejringer kan uden problemer tildannes med tætte, fedtsmurte lejer. Det er derfor ikke nødvendigt med nogen smøring af slagværkets krumtapkasse. Da mo-30 torens krumtaprum ikke kommer i berøring med drivstof-luftblandingen ved en forgassermotor eller med den ansugede luft ved en indsprøjtningsmotor, kan smøringen af krumtapakselle jet, plejIstangslejringerne og motorens cylindriske føringsflader foregå efter optimale betragtninger. Således 149510 3 kan f.eks. anvendes dyppesmøring eller olietågesmøring. Den ansugede drivstof-luftblanding skal derfor ikke opfylde nogen specielle smørefunktioner. Det er således muligt at drive apparatet uden olieholdig 2-taktsblanding, hvilket har en 5 gunstig virkning på driftsomkostningerne og udstødningsgas serne .

De kendte 2-taktsmaskiner har endnu en ulempe. Ved skylningen strømmer en del af brændstof-luftblandingen som skylningstab ud i det fri igennem udstrømningsspalter via lyd-10 dæmperen. Dette lader sig i praksis ikke undgå ved 2-takts-motorer. Følgerne heraf er et højt drivstofforbrug, da en del af drivstoffet ikke tager del i forbrændingsprocessen, men udgør en større andel af uforbrændte, for det meste giftige gasser, som slipper ud.igennem udstødningen. Ved de 15 såkaldte indsprøjtningsmotorer undgås dette, ved at man skyller med ren luft. Såsnart stemplet har dækket styrespalterne, og forbrændingskammeret således er tæt, indsprøjtes der drivstof ved hjælp af en højtryksindsprøjtningsdyse. Ved denne foranstaltning opnås tre fordele ved den efterfølgende ind-20 sprøjtning af drivstoffet, ydelsen øges i tydelig grad, drivstofforbruget reduceres tilsvarende, og udstødsgaskvaliteten forbedres i væsentlig grad. Skylningen ifølge opfindelsen med slagværkkrumtapkassen er både velegnet til karburatormotorer som til indsprøjtningsmotorer.

25 Igennem en indsugningsventil· indsuges en tændbar blanding via en i og for sig kendt karburator eller forgasser eller ren luft via et luftfilter. Selv om dette system især er velegnet til en forbrændingsmotor, som arbejder efter 2-taktsprin-cippet, kan der f.eks. også ved en 4-taktsmotor opnås en så-30 kaldt opladning og dermed en ydelsesstigning. Løsningen ifølge opfindelsen er særlig enkel og benytter i forhold til en kendt ved hjælp af en forbrændingsmotor drevet bore- og mejselhammer kun en indsugningsventil samt en forbindelsesledning fra det adskilte rums udstrømningsåbning til motorens·indstrøm-35 ningsspalte. De opfindelsesmæssige foranstaltninger medfører 149510 4 således praktisk talt ingen vægtforøgelse.

For opnåelsen af en enkel opbygning af apparatet er det hensigtsmæssigt at lade den imod plejlstangen vendende side af -slagstemplet danne en vægdel af det rum, som er adskilt fra 5 barnierens øvrige dele. Især ved et pneumatisk slagværk er der herved ikke behov for yderligere foranstaltninger, da det i en cylinder hen- og tilbagegående stempel allerede er tætnet, imod .den mellem drivstemplet og et slagstempel tilvejebragte luftpude. Kompressionen af den indsugede luft 10 eller blanding inden i det adskilte rum kan fastlægges optimalt uafhængigt af drivmotoren ved fastlæggelsen af krumtappen, såvel som det døde rum inden for bestemte grænser.

Ved hjælp af et fra de øvrige dele af hammeren adskilt rum åbner der sig nye muligheder i forhold til et kendt apparat, 15 i hvilket slagværkets krumtap og drivmotorens krumtap er anbragt i samme rum. Ved en normal 2-taktsmotor indsuges luftdrivs tof blandingen i motorens krumtaphus, og under forbrændingskammerets ekspansionsfase udsættes denne blanding for en forkomprimering . inden i krumtaphuset. Kort før det ned-20 re dødpunkt nås, frilægges overstrømskanaleme af drivstesnplet og den forkomprimerede blanding kan strømme ind i forbrændingskammeret fra krumtaphuset. Ved krumtappens fortsatte drejning falder imidlertid trykket inden i krumtaphuset, såvel som i overstrømskanalen, hvorved indstrømningen i for-25 brændingskammeret forsinkes. Som følge heraf er der kun mulighed for en ufuldstændig skylning af forbrændingsrummet.

Hvis skylletrykket derimod Øges ved formindskelse af krumtaprummet, er der fare for, at en for stor del af den tændbare blanding undviger uforbrændt igennem udstødsspalterne 30 som skylletab, hvilket på ny medfører et højere drivstofforbrug. For imidlertid at tilpasse skylletrykket optimalt til skylleprocessen, kan det være en fordel, hvis slagværkets krumtap er således forsat i forhold til motorens krumtapaksel, at slagværket løber med en krumtapvinkelafstand på 10-60° 35 efter motoren. Herved er det muligt, at der udgående fra mo- 149510 5 torkrumtappens nedre dødpunktsstilling ved fortsat drejning af krumtapakselen er et tilstrækkeligt stort skylletryk til stede# indtil drivstemplet på ny afdækker indstrømnings- eller overstrømningsslidserne. Da slagværket er koblet sammen med 5 krumtapakselen, er denne krumtapvinkelafstand altid den samme.

I praksis har det vist sig hensigtsmæssigt, hvis krumtapvin-kelafstanden er 40°. Herved opnås der, at der ved given stilling af indstrømnings- eller overstrømningsspalterne er et 10 tilstrækkeligt skylletryk tilstede, indtil indstrømnings- eller overstrømningsslidserne lukkes, hvilket forhindrer en tilbagestrømning af skylleluften og en langt bedre skylning end det var muligt med en krumtapkasseskylning. På den anden side er trykfaldet imellem skylletrykket og trykket i for-15 brændingskammeret lille ved åbningen af indstrømningsslid sen, så at der i forbrændingskammeret kan opbygges en strømning, og den nye indstrømningsblanding kan fortrænge størstedelen af de forbrændte gasser via udstødsspalterne.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegning-20 en, hvor fig. 1 viser en bore- og mejselhammer ifølge opfindelsen, set delvis i snit, fig. 2 slagværkets og motorens drivværksdele vist i slagstemplets øvre dødpunktsstilling, set i snit efter linien 25 A-A i fig. 1, og fig. 3 drivværksdelene i siågstemplets nedre dødpunktsstilling.

Den i fig. 1 viste bore- og mejselhammer består i alt væsentligt af et hus, der er forsynet med det generelle henvis-30 ningstal 1. Ved den bageste ende af huset 1 er der fastgjort et håndtag 2. På den modsat håndtaget 2 værende side af hu- 149510 6 set 1 er der anbragt en værktøjsholder 3. Inden i huset 1 er der drejeligt lejret en forbrændingsmotors krumtapaksel, som er forsynet med det generelle henvisningstal 4. En plejlstang 5 er drejeligt fastgjort på krumtapvangen 4a. Denne plejlstang 5 5 er selv forbundet med et drivstempel 6. Dette drivs tempel 6 føres inden i en cylinder lc. Ved den øvre ende af krumtapakselen 4 er der forbundet en krumtap, som er forsynet med det generelle henvisningstal 7, med krumtapakselen 4 via et gevind 4b. På en krumtapsøle 7a er der fastgjort en plejlstang 8, 10 der indgår i slagværket. Denne plejlstang 8 er forbundet med et slags tempel 9 til f.eks. et pneumatisk slagværk. Slagstemplet 9 føres inden i en cylinderføring 10. Slagværket er således koblet sammen med forbrændingsmotoren. På huset I er der inden for området af krumtappen 7 tilvejebragt en 15 indsugningsventil, som er forsynet med det generelle henvis ningstal 11. I denne indsugningsventil 11 trykkes en kugle 11a an imod et ventilsæde 11c ved hjælp af en fjeder 11b. Indsugningsventilen 11 har således funktionen af en kontraventil eller énvejsventil. Når 'slagstemplet 9 bevæger sig 20 i retning af værktøjsholderen 3, suges der luft eller i givet fald en drivstof-luftblanding gennem indsugningsventilen II ind i et rum la, i hvilket krumtappen 7 og plejlstangen 8 bevæger sig. Dette rum la er tætnet over for husets 1 øvrige dele ved hjælp af en tætning 12. Rummet la har endvide- 25 re en udstrømningsåbning Id. Fra denne udstrømningsåbning ld fører der en rørledning 13 hen til en indstrømningsspalte lb i cylinderen lc. Når slagstemplet 9 ændrer dets retning og på ny bevæger sig tilbage imod håndtaget 2, formindskes rummet la, og den heri indsugede luft eller drivstof-luftblan-30 ding stødes herved ud igennem rørledningen 13. Når drivstemplet 6 frilægger indstrømningsspalten la, kan luften strømme ind i forbrændingskammeret lb. Herved bliver de efter tændingen forbrændte forbrændingsgasser, som er indeholdt i forbrændingskammeret lb, trængt ud igennem en udstødsslidse lf.

35 Denne proces betegnes i fagsproget som skylningen. Ved en såkaldt karburatormotor skylles der med en antændelig driv-stof-luftblanding. Dette medfører i og for sig den ulempe, 149510 7 at en del af blandingen ligeledes kan undvige igennem udstødsspalten lf, og at forbrændingsmotorens virkningsgrad reduceres- Ved den såkaldte indsprøjtningsmotor skylles der derimod med ren luft. Drivstoffet indsprøjtes først i forbrændings-5 kammeret lb ved hjælp af en dyse, når både indstrømningsspalten le og udstødsspalten lf er lukket. Dette har en gunstig indvirkning på virkningsgraden. På den nedre ende af krumtapakselen 4 er der anbragt et i forbindelse med forbrændingsmotorer kendt svinghjul 14. Dette svinghjul 14 tjener dels 10 til udligning imellem forbrændingsmotorens effekt afgivelse og motorens effekt optagelse under slagværkets kompressionsfase, såvel som slagarbejde. Desuden anvendes svinghjulet som generator til tilvejebringelse af tændspændingen, og som ventilatorhjul for en køleluftstrøm, som indsuges igennem 15 en afdækning 15 og blæses forbi cylinderen lc.

I det i fig. 2 viste snit igennem apparatet efter linien A-A i fig. 1 ses apparatets væsentlige driwærksdele. Slagstemp-· let 9 befinder sig her i dets øvre dødpunktstilling. I forhold til cmirejningsretningen D har drivstemplet 6 derimod alle-20 rede overskredet dets øvre dødpunktsleje. Slagværkets krumtapsøle 7a er således forsat en vinkel α i forhold til forbrændingsmotorens krumtapvange 4a, hvorved slagværket løber et stykke, der svarer til denne vinkel α efter forbrændingsmotoren. Ved den fortsatte drejning af krumtappen 7 formind-25 skes rummet la påny, og den deri indeholdte luft eller luft-brændstofblandingen stødes ud igennem udstrømningsåbningen ld. Det at slagværket løber efter forbrændingsmotoren har i sammenligning med en kendt 2-taktsmotor, ved hvilken motorens krumtaphus virker som skyllepumpe, den fordel, at 30 skylletrykket under hele skylleprocessen ligger over det tryk, der er i forbrændingsrummet, så at en tilbagestrømning undgås.

Fig. 3 viser samme driwærksdele som i fig. 2, men i slagstemplets 9 nedre dødpunktsstilllng. Drivstenplet 6 bevæger sig 35 herved her allerede på ny væk fra krumtappen 7. Herved kom-