FI71818C - Foerbraenningsmotordriven borr- och mejselhammare. - Google Patents

Description

[7^71 KUULUTUSJULKAISU 71n1ft

•sSlM? B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT / I O I O

V ; Patent ;v.o J:1 rl-! t CO CC 1037 v (51) Kv.lk.*/lnt.Cl.4 E 21 C 3/18, B 25 D 9/10 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 731 78 1 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 04.06.79 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 04.06.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 15.02.80

Patentti· ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm. — 31.10.86

Patent· och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 1 4.08.78

Saksan 1i i ttotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2835570.6 (71) Hilti Aktiengesel1schaft, Schaan, Liechtenstein(LI) (72) Peter Gloor, Zollikerberg, Sveitsi-Schweiz(CH) (74) Le i tz i nger Oy (54) Polttomoottorikäyttöinen pora- ja meisselivasara -Förbränningsmotordriven borr- och mejselhammare

Keksinnön kohteena on polttomoottorikäyttöinen pora- ja meisseli-vasara jossa on mekaanis-pneumaattinen iskulaite, jolloin iskulaitteen käyttömännän kiertokanki on kytketty moottorin kampiakselin kämmen avulla ja iskulaitteen kampi on järjestetty polttomoottorin kampi-kammiosta erotettuun tilaan.

Yllä mainitunlaisia pora- ja meisselivasaroita käytetään ennen kaikkea suurempiin louhintasuorituksiin. Käyttömoottorina on yleensä ns.

2-tahtimoottori. Tämän rakenteen etuna 4-tahtimoottoriin nähden on yksinkertaisempi rakenne ja siten myös vähäisempi paino samalla teholla. 2-tahtimoottorit ovat siten paino- ja myös hintasyistä tavallisia käsikäyttöisissä laitteissa ja koneissa.

Kaksitahtimoottori täytyy kulloisenkin työiskun jälkeen huuhdella bensiini-ilmaseoksella, ts. sylinterissä olevat savukaasut puristetaan seoksen toimesta pois ja moottoriin johdetaan uusi sytytysvalmis seos. Jotta seos virtaisi sylinteriin, tarvitaan kuitenkin pumppu. Käytännössä kaikissa 2-tahtimoottoreissa moottorin kampikammiota käytetään huuhtelupumppuna. Tässä ilmenee kuitenkin huomattava varjopuoli. Kampiakselin ja kiertokangen laakerikohdat kuten myös sylinterin 2 71818 seinämä täytyy voidella riittävästi. Bensiini-ilmaseos pesee voitelu-öljyn pois lyhyessä ajassa niin, että kone rikkoutuisi lyhyessä ajassa ilman vastatoimenpiteitä. Jotta tilannetta voitaisiin auttaa, käytetään 2-tahtimoottoreissa bensiini-öljyseosta. Silloin öljyn tehtävänä on koneen voitelu, bensiini puolestaan on palamisen energiakannin.

Tähän mennessä tunnettujen 2-tahtimoottoreiden hyötysuhde on ollut enimmäkseen huonompi kuin vastaavien 4-tahtimoottoreiden. Huonompi hyötysuhde on katsottava pääasiallisesti palotilan huuhtelussa syntyneen huuhtelutappion syyksi. Suuremmissa paikallis- tai kulku-neuvomoottoreissa syntyy osin huomattavaa hukkaa palotilan huuhtelussa. Niinpä käytetäänkin esimerkiksi turboahtimia, kiertoluisti-ahtimia tai myös mäntäpumppuja. Kannettavissa laitteissa, kuten esimerkiksi pora- ja meisselivasaroissa sellaiset toimenpiteet eivät kuitenkaan painosyistä käy.

Keksinnön tehtävänä on poistaa tunnetuissa laitteissa, mm. US-patent-tijulkaisussa 2 677 360, NO-kuulutusjulkaisussa 130 699 ja SE-kuulu-tusjulkaisussa 312 5287, huuhtelussa esiintyvät puutteet ja aikaansaada pora- ja meisselivasara, jossa on polttomoottori, jolloin moottori hyvän huuhtelun ansiosta saavuttaa korkean hyötysuhteen, ja vasara kokonaisuudessaan on sopivan painoinen.

Keksinnön mukaan tämä tehtävä ratkaistaan siten, että polttomoottorin huuhtelun parantamiseksi on iskulaitteen kampea ympäröivä tila tiivistetty polttomoottorin kampikammion suhteen, tilassa on imu-venttiili ja tila on yhteydessä moottorin palotilaan johtaviin imukanaviin pakoaukon välityksellä.

Jos iskulaitteen kampitila on erotettu vasaran muista osista, voidaan sitä käyttää moottorin huuhtelupumppuna. Koska iskulaitteen iskutila-vuus käytettyyn 2-tahtimoottoriin nähden on suunnilleen vastaava, sopii iskulaitteen kampikammio mitä parhaiten moottorin huuhtelupum-puksi. Kampiakselin laakerointi on yleensä järjestetty kampikammioon ja käyttömäntää yleensä voitelee iskukoneisto. Kiertokangen laakerit voidaan iskulaitteessa voidella ongelmitta tiiviillä, rasvavoidel-luilla laakereilla. Iskulaitteen kampikammion voitelua ei siten tarvita. Koska moottorin kampikammio ei kaasutinmoottorissa joudu polttoaine ilmaseoksen eikä suihkumoottorissa imuilman kanssa kosketuksiin, voidaan kampiakselin laakereiden, kiertokangen laakereiden ja sylin- 3 71818 teriputken voitelu suorittaa parhaan katsantokannan mukaan. Niinpä voidaan käyttää esimerkiksi kylpy- tai öljysumuvoitelua. Imetyn polttoaine-ilmaseoksen tehtävänä ei siis ole mitään erityisiä voitelu-toimintoja. On jopa mahdollista käyttää laitetta ilman öljyistä 2-tahtiseosta, mikä on suotuisaa käyttökustannusten ja pakokaasujen kannalta.

Tunnetuissa 2-tahtimoottoreissa on vielä eräs lisähaitta. Huuhtelun aikana joutuu osa polttoaine-ilmaseoksesta pakoputken kautta ulkoilmaan. Tältä ei 2-tahtimoottoreissa voida käytännössä välttyä. Seurauksena on suuri polttoaineenkulutus, koska tämä polttoaine ei enää osallistu palamisprosessiin, kuten myös palamattomien, etupäässä myrkyllisten kaasujen suuri osuus, jotka kaasut poistuvat pakojärjestelmästä. Ns. suihkutusmoottoreissa tämä estetään sillä, että huuhdellaan puhtaalla ilmalla. Niin pian kuin mäntä nyt on peittänyt ohjauskanavat, ja palotila on siten tiivis, suihkutetaan polttoaine korkeapainesuihkusuuttimella. Tästä toimenpiteestä aiheutuu kolme etua: Polttoaineen jälkikäteissuihkutuksella teho selvästi kohoaa, polttoaineenkulutus laskee oleellisesti ja pakokaasun laatu paranee. Keksinnön mukainen huuhtelu iskukoneen kampikammiolla sopii sekä kaasutin- että suihkutusmoottoreihin.

Imuventtiilin kautta imetään sinänsä tunnettua kaasutinta käyttäen valmis seos tai ilmansuotimen kautta puhdasta ilmaa. Vaikka tämä järjestelmä on omiaan etenkin kaksitahtiperiaatteella toimiviin polttomoottoreihin, voidaan sillä suorittaa esimerkiksi myös nelitahti-moottorin täytös ja siten jopa tehonnousu. Keksinnön mukainen ratkaisu on erityisen edullinen ja tarvitsee tunnettuun polttomoottorikäyttöiseen pora- ja meisselivasaraan nähden vain yhden imuventtiilin sekä yhdysjohdon erotetun tilan pakoaukosta moottorin huuhtelukanavaan. Keksinnön mukaisista toimenpiteistä ei käytännössä seuraa mitään painonnousua.

Laitteen yksinkertaisen rakenteen kannalta katsoen on tarkoituksenmukaista, että käyttömännän kiertokangen puoleinen otsapinta muodostaa seinämäosan vasaran muihin osiin nähden erotetulle tilalle. Etenkin pneumaattisissa iskulaitteissa ei tässä tarvita mitään lisätoimenpiteitä, koska sylinterissä edestakaisin liikkuva mäntä on jo tiivistelty käyttö- ja iskur,lännän välissä olevaa ilmatyynyä vasten. Imuillaan tai seoksen tiivistyminen erotetussa tilassa voidaan määrittää iskunpituudella tai kuolleella tilalla optimaalisesti tietyille 4 71 81 8 alueille käyttömoottorista riippumatta.

Vasaran muista osista erotetulla tilalla aikaansaadaan tunnettuun laitteeseen nähden uusia mahdollisuuksia, jossa sanotussa laitteessa iskulaitteen ja käyttömoottorin kampiakselit ovat samassa tilassa. Nykyisissä kaksitahtimoottoreissa ilma-polttoaineseos imetään moottorin kampikammioon ja esitiivistetään palotilan pakovaiheen aikana kampikammiossa. Juuri ennen alakuolokohdan saavuttamista mäntä vapauttaa ylivirtauskanavat, ja esitiivistetty seos voi virrata kampikam-miosta palotilaan. Kämmen kiertyessä edelleen paine kampikammiossa ja ylivirtauksnavissa laskee jälleen niin, että virtaus palotilaan hidastuu. Tästä syystä on vain epätäydellinen palotilan huuhtelu mahdollista. Jos toisaalta huuhtelupainetta kohotetaan pienentämällä kampikammiota, syntyy vaara, että liian suuri osa syttymisvalmiista seokseta katoaa huuhteluhäviönä palamatta pakokanavan kautta, mikä puolestaan johtaa polttoaineenkulutuksen kasvamiseen. Jotta huuhtelu-tapahtuman huuhtelupaine voitaisiin sovittaa optimiin, on edullista, että iskukoneen kampiakseli on moottorin kampiakseliin nähden siten siirretty, että iskulaite kulkee moottoriin nähden 10 - 60 kampiastet-ta jäljessä. Siten on mahdollista, että moottorin männän alakuolokoh-dasta lähtien kampiakselia edelleen kierrettäessä aikaansaadaan riittävä huuhtelupaine, kunnes imu- tai ylivirtauskanavat jälleen peittyvät männän toimesta. Koska iskukoneisto on kytketty kampiakseliin, tämä kampiakselin siirtymä pysyy samana.

Käytännössä on osoittautunut tarkoituksenmukaiseksi, että kampiakselin siirtymä on 40°. Siten vaikutetaan annetussa asennossa imu- tai huuhtelukanaviin niin, että vastakkainen huuhtelupaine on imu- tai ylivirtauskanavien sulkeutumiseen saakka, joka estää täytösilman takaisinvirtaamisen ja mahdollistaa paljon paremman huuhtelun kuin mitä kampikammiohuuhtelulla aikaansaadaan. Toisaalta on imukanavan avautuessa paineenlasku huuhtelupaineen ja palotilan paineen välillä vähäinen niin, että palotilassa voi syntyä virtausta, ja uusi sisään-virtaava seos pakottaa palokaasut suurimmaksi osaksi palokanavaan.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viittaamalla oheisiin esimerkinomaisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista pora- ja meisselivasaraa osaksi leikkauskuvana.

5 71818

Kuvio 2 esittää iskulaitteen ja moottorin käyttöosia käyttömännän yläkuolokohdassa kuvion 1 linjaa A-A pitkin.

Kuvio 3 esittää käyttöosia käyttömännän alakuolokohdassa.

Kuviossa 1 esitetty pora- ja meisselivasara muodostuu oleellisesti kokonaisuudessaan viitenumerolla 1 merkitystä kotelosta. Kotelon 1 takapäähän on kiinnitetty kahva 2. Kotelon 1 kahvan 2 vastakkaisella puolella on työkalunpidike 3. Koteloon 1 on laakeroitu kiertyvästi kokonaisuudessaan viitenumerolla 4 merkitty polttomoottorin kampiakseli. Keskitappiin 4a on kiertyvästi laakeroitu kiertokanki 5. Kiertokanki 5 on puolestaan yhdistetty mäntään 6, joka taas kulkee sylinterissä le. Kampiakselin 4 yläpäähän on yhdistetty kokonaisuudessaan viitenumerolla 7 merkitty kampi kierteen 4b välityksellä. Kammentappiin 7a on kiinnitetty iskulaitteen kiertokanki 8. Kiertokanki 8 on puolestaan jälleen yhdistetty esimerkiksi pneumaattisen iskulaitteen käyttö-mäntään 9. Käyttömäntä 9 kulkee sylinteriputkessa 10. Siten iskulaite on yhdistetty polttomoottoriin. Koteloon 1 on kämmen 7 alueelle järjestetty kokonaisuudessaan viitenumerolla 11 merkitty imuventtiili. Imuventtiilissä puristetaan kuulaa 11a jousella 11b venttiili-istukkaa 11c vasten. Imuventtiili 11 toimii siten takaisku- tai yksitievent-tiilinä. Jos käyttömäntä 9 liikkuu työkalunpidikkeen 3 suuntaan, imeytyy iskuventtiilin 11 kautta ilmaa tai useimmiten polttoaine-ilmaseosta tilaan la, jossa kampiakseli ja kiertokanki 8 liikkuvat.

Tila la on tiivistetty kotelon 1 muita osia vasten tiivisteellä 12. Tilaan la kuuluu edelleen pakoaukko Id. Putkijohto 13 johtaa pako-aukosta Id sylinterin le imukanavaan le. Kun käyttömäntä 9 muuttaa suuntaansa ja liikkuu jälleen kohti kahvaa 2, tila la pienenee ja siihen imetty ilma tai polttoaine-ilmaeeos kulkeutuvat putkijohdon 13 läpi. Kun mäntä 9 vapauttaa imukanavan le, ilma voi virrata palo-tilaan Ib. Samalla pakotetaan sytytyksen jälkeen palotilaan Ib jääneet, palaneet pakokaasut pakokanavaan lf. Tätä tapahtumaan kutsutaan ammattikielellä huuhteluksi. Ns. kaasutinmoottorissa huuhdellaan syty-tysvalmis polttoaine-ilmaseos. Tästä sinänsä aiheutuu se varjopuoli, että osa seosta voi kuitenkin poistua pakokanavan lf kautta ja polttomoottorin hyötysuhde laskee. Ns. suihkutusmoottoreissa huuhdellaan sitä vastoin puhtaalla ilmalla. Polttoaine ruiskutetaan palotilaan Ib suuttimen kautta vasta sitten, kun sekä imukanava le että pakokanava li: ovat kiinni. Tämä puolestaan vaikuttaa suotuisasti hyötysuhteeseen. Kampiakselin 4 alapäähän on järjestetty polttomoottoreissa tavallinen 71 81 8 6 vauhtipyörä 14. Vauhtipyörä 14 toimii toisaalta tasoittimena polttomoottorin tehonannon ja moottorin tehonoton välillä puristustoimin-tojen aikana ja iskulaitteen iskutoiminnan aikana. Sitä paitsi vauhtipyörä toimii lisäksi generaattorina sytytysjännitteen aikaansaamiseksi sekä jäähdytysilmavirran aikaansaavana tuulettimena, joka ilma imetään kannen 15 läpi ja puhalletaan sylinterin le ohitse.

Kuvion 2 esittämästä leikkauskuviosta kuvion 1 linjaa A-A pitkin nähdään laitteen oleelliset käyttöosat. Käyttömäntä 9 on siinä yläkuolokohdassaan. Kiertosuunnan D ansiosta mäntä 6 sitä vastoin on jo ohittanut yläkuolokohtansa. Iskualaitteen männäntappi 7a on siten polttomoottorin keski tappiin 4a nähden siirtynyt kulman a verran, jolloin iskulaite seuraa polttomoottoria kulman a jäljessä. Kampiakselia 7 edelleen kierrettäessä tila la jälleen pienenee, ja siellä oleva ilma tai ilma-polttoaineseos työntyy pakoaukosta Id. Tämä isku-laitteen jäljessäolo polttomoottoriin nähden aiheuttaa tavalliseen kaksitahtimoottoriin nähden, jossa kampikammio toimii huuhtelupumppuna, sen edun, että koko huuhtelutapahtuman aikana huuhtelupaine on palo-tilan painetta korkeampi niin, että paluuvirtaus estetään.

Kuvio 3 esittää samoja käyttöosia kuin kuvio 2, mutta kuitenkin käyt-tömännän 9 alakuolokohdan aikana. Mäntä 6 liikkuu silloin jälleen männän 7 edellä. Silloin tilasta la pakoaukon Id ja imukanavan le kautta palotilaan joutunut polttoaine-ilmaseos tiivistyy. Tässä asemassa on iskulaitteen tehontarve vähäinen. Vauhtipyörään varastoitunut energia voidaan siten käyttää käytännössä kokonaan palotilassa Ib olevan polttoaine-ilmaseoksen tiivistämiseen. Siten vaikuttaa isku-laitteen ja polttomoottorin välinen vaihesiirtymä edelleen suotuisasti.

Claims (3)

71818

1. Polttomoottorikäyttöinen pora- ja meisselivasara jossa on mekaanis-pneumaattinen iskulaite, jolloin iskulaitteen käyttömännän (9) kiertokanki (8) on kytketty moottorin kampiakselin (4) kämmen (7) avulla ja iskulaitteen kampi (7) on järjestetty polttomoottorin kampikammiosta erotettuun tilaan (la) tunnettu siitä, että polttomoottorin huuhtelun parantamiseksi on iskulaitteen kampea (7) ympäröivä tila (la) tiivistetty polttomoottorin kampikammion suhteen, tilassa (la) on imuventtiili (11) ja tila (la) on yhteydessä moottorin palotilaan johtaviin imukanaviin (le) pakoaukon (Id) välityksellä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pora- ja meisselivasara, tunnettu siitä, että käyttömännän (9) kiertokangen (8) puoleinen otsapinta muodostaa vasaran muista osista erotetun tilan (la) erään seinämäosan.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pora- ja meisselivasara, tunnettu siitä, että iskulaitteen kampiakseli (7) on moottorin kampiakseliin (4) nähden siten siirretty, että iskulaite on moottoriin nähden 10 - 60 kampikulma-astetta jäljessä. 1 Patenttivaatimuksen 3 mukainen pora- ja meisselivasara, tunnettu siitä, että kammensiirtymä on 40°.