PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004043950B4 12.10.2006
Titel Brennkraftbetriebenes Setzgerät
Anmelder Hilti AG, Schaan, LI
Erfinder Schiestl, Ulrich, Feldkirch, AT;
Gschwend, Hans, Buchs, CH;
Wolf, Iwan, Chur, CH
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 11.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004043950
Offenlegungstag 30.03.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2006
IPC-Hauptklasse B25C 1/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B25C 1/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Derartige Setzgeräte weisen eine Brennkammer auf, in der eine Portion verdampften Brennstoffs, wie z. B. ein Brenngas, mit einem Oxidationsmittel, wie z. B. Umgebungsluft, verbrennbar ist. Um eine möglichst hohe Eintreibenergie aus der Verbrennung gewinnen zu können, ist es wichtig, dass die Gasverbrennung im turbulenten Strömungsregime stattfindet. Denn nur eine turbulente Verbrennung produziert eine so schnelle Druckzunahme in der Brennkammer, dass der Setzkolben genügend beschleunigt wird, um die gewünschte Eintreibenergie aus dem Verbrennungsvorgang zu erhalten. Bei einer laminaren Verbrennung erfolgt der Verbrennungsvorgang und damit der daraus resultierende Druckaufbau so langsam, dass nur ein Bruchteil der benötigten mechanischen Energie aus der Verbrennungsenergie gewonnen werden kann.

Aus der EP 0 544 471 B1 ist ein brennkraftbetriebenes Setzgerät mit einer Brennkammer zur Verbrennung eines Gemisches aus Luft und einem Brenngas bekannt, bei dem in der Brennkammer ein Ventilatormittel zur Erzeugung von Turbulenz vorgesehen ist. Dieses Ventilatormittel ist über einen Elektromotor antreibbar, der über Batteriemittel mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Ventilatormittel ist über einen Kopfschalter des Setzgerätes einschaltbar, wenn das Setzgerät an einen Untergrund angepresst wird. Eine Zündschaltung zur Zündung des Luft-Brennstoffgemisches in der Brennkammer wird aktiviert wenn ein Auslöseschalter betätigt wird, während der Kopfschalter noch geschlossen ist.

Von Nachteil hierbei ist die komplizierte und teure Elektronik, die sowohl das Ventilatormittel in Betrieb setzt und steuert als auch die Zündschaltung auslöst. Von Nachteil ist ferner, dass mehrere Akkumulatoren benötigt werden, die das Gewicht des Gerätes erhöhen.

Der DE 199 62 711 A1 ist ferner ein brennkraftbetriebenes Setzgerät zu entnehmen, bei dem in der Brennkammer eine mit Durchgangsöffnungen versehene Trennplatte angeordnet ist, die die Brennkammer in zwei Teile aufteilt. Eine Einstelleinrichtung dient der Veränderung des Abstandes der Trennplatte zu einer, die Brennkammer axial begrenzenden Brennkammerrückwand, so dass das Volumen der entstehenden Vor- und Hauptkammer der Brennkammer veränderbar ist. In der Vorkammer ist ein erster Teil des Luft-Brennstoffgemischs zündbar, wonach Flammströme über die Durchgangsöffnungen in der Trennplatte in die Hauptkammer übertreten und dort für eine Turbulenz und die Zündung des dortigen Luft- Brennstoffgemischs sorgen.

Von Nachteil hierbei ist, dass der Verbrennungsvorgang sensibel auf schwankende Umgebungseinflüsse, wie z. B. Temperatur, Spülgrad der Brennkammer oder des Umgebungsdrucks, reagiert. Dieses liegt daran, dass die Turbulenzerzeugung durch die Verbrennung selbst erfolgt – d.h. wenn die Verbrennung in der Vorkammer schlecht ist, dann wird die Hauptkammerverbrennung noch schlechter ausfallen.

Aus der DE 102 26 878 A1 ist ein Setzgerät bekannt, welches wie das vorhergehend beschriebene die Turbulenz durch eine in der Brennkammer angeordnete gelochte Trennplatte erzeugt, die vor und während des Zündvorgangs statisch ist. Nach erfolgtem Verbrennungsvorgang werden die Trennplatte und die Brennkammerrückwand in Richtung zur Kolbenführung bewegt, wodurch die Brennkammer vollständig kollabiert bzw. zusammengefahren wird. Nach dem Zusammenfahren der Brennkammer wird eine weitere, nicht gelochte Platte unter der Kraft eines Federelementes von einem der Kolbenführung abgewandten Ort am hinteren Ende des Setzgerätes bis zur Brennkammerrückwand an der Kolbenführung bewegt, um den Raum vor dieser Platte mit Frischluft zu spülen.

Auch hier ist es von Nachteil, dass der Verbrennungsvorgang sensibel auf schwankende Umgebungseinflüsse, wie z. B. Temperatur, Spülgrad der Brennkammer oder des Umgebungsdrucks, reagiert.

Aus der DE 42 43 618 A1 ist ein tragbares brennkraftbetriebenes Setzgerät bekannt, bei dem in einem Brennkraftzylinder ein Kolben versetzbar geführt ist. In der Brennkammer sind turbulenzerzeugende Einbauten angeordnet die durch ein zylinderförmiges Ringelement gebildet sein können, welches auf der Oberseite des Kolbens befestigt ist. In der Ausgangsstellung befindet sich der Kolben an seinem unteren Totpunkt. Nach einem Anpressen des Setzgerätes an einen Untergrund und einem Betätigen des Abzugs wird der Kolben von seinem unteren zu seinem oberen Totpunkt bewegt, wobei der Kolben eine Hall-Sonde überfährt, die über einen Transistorzündschalter und eine Zündeinrichtung die Zündung eines in der Brennkammer befindlichen stark komprimierten Gas/Luft-Gemischs einleitet. Die Hall-Sonde befindet sich dabei seitlich an dem Brennkraftzylinder, zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt des Kolbens.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Setzgerät der vorgenannten Art zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und das eine optimale Energieausbeute ermöglicht. Dieses wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 genannten Massnahmen erreicht.

Demnach ist ein über das Turbulenzerzeugungsmittel betätigbares Schaltmittel vorgesehen, über welches die Zündeinheit auslösbar ist. Durch diese Massnahme kann die Zündeinheit direkt über das Turbulenzerzeugungsmittel gesteuert werden. Wird dieses z. B. durch Betätigung des Auslöseschalters in Betrieb gesetzt und sind alle Sicherheitsschalter geschlossen, dann wird die Zündung automatisch ausgelöst. Die Zündung erfolgt dabei während sich das Turbulenzerzeugungsmittel in Bewegung befindet bzw. wird auf Grund der Bewegung des Turbulenzerzeugungsmittels ausgelöst. Dadurch ist eine Zündung des Luft-Brennstoffgemisches im turbulenten Strömungsregime gewährleistet, wodurch eine hohe Energieausbeute erzielt wird. Eine komplizierte Elektronik mit separaten Schaltern für die Zündeinheit und das Turbulenzerzeugungsmittel ist ebenfalls nicht mehr notwendig. Weitere Schalter oder Sensoren können aber z. B. noch als Sicherheitsschalter vorgesehen sein, um z. B. zu gewährleisten, dass das Setzgerät an einen Untergrund angepresst ist.

Vorteilhaft ist das Turbulenzerzeugungsmittel als axial in der Brennkammer versetzbarer, von einer mechanischen Einrichtung als Antriebsmittel antreibbarer Körper, ausgebildet. Durch diese Massnahme können auf technisch einfache Weise und ohne die Verwendung von elektrischer Energie aus Batterien oder Akkumulatoren Turbulenzen im Luft-Brennstoffgemisch in der Brennkammer erzeugt werden, die deutlich stärker sind, als die durch Flammströme an Durchgangsöffnungen von Trennplatten erzeugten Turbulenzen. Insbesondere werden die erfindungsgemäss erzeugten Turbulenzen in der gesamten Brennkammer erzeugt und nicht nur in einer Teilkammer derselben. Die mechanische Einrichtung ermöglicht eine impulsartige Beschleunigung durch die das Turbulenzerzeugungsmittel für einen Zeitraum von 1 bis 200 ms, vorzugsweise 5 bis 100 ms bewegt werden kann. Die Bewegung bzw. der Betrieb des Turbulenzerzeugermittels für einen derart kurzen Zeitraum benötigt ferner nicht viel Energie. Bei einer Masse des Turbulenzerzeugermittels von ca. 1 bis 200 g werden nur ca. 1 mJ bis 1 J benötigt. Durch die geringe benötigte Energie kann diese z. B. über die Anpressbewegung des Setzgerätes an einen Untergrund in die mechanische Einrichtung eingebracht werden, ohne den Anwender übermässig zu ermüden.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das Turbulenzerzeugermittel als axial in der Brennkammer versetzbare, optional mit Durchbrüchen versehene, Turbulenzerzeugerplatte ausgebildet. Die Turbulenzerzeugerplatte kann dabei an einem axial in der Brennkammer angeordneten Rohr oder einer Stange geführt sein oder auch ohne weitere Führung nur an dem Kraftspeicher angelenkt sein. Die Durchbrüche sind z. B. in Form von Schlitzen oder Löchern ausgebildet. Die Turbulenzerzeugerplatte kann auch als Siebplatte ausgebildet sein. Ferner kann die Turbulenzerzeugerplatte gewölbt sein, wobei die konkave Seite der Turbulenzerzeugerplatte dann vorzugsweise in Richtung der impulsartigen Bewegung ausgerichtet ist. Eine derartige Turbulenzerzeugerplatte besitzt einen hohen cw-Wert und erzeugt dadurch bei einer schnellen Bewegung eine starke Turbulenz. Es versteht sich, dass bei kollabierbaren Brennkammern eine Beweglichkeit der Turbulenzerzeugerplatte nur im zumindest teilweise aufgespannten Zustand der Brennkammer gegeben ist.

Günstig ist es, wenn das Schaltmittel im Bereich einer, die Brennkammer radial begrenzenden, Zylinderwand angeordnet ist. Durch diese Anordnung ist ein Vorbeigang des Turbulenzerzeugungsmittels am Schaltmittel bei einer axialen Bewegung desselben in der Brennkammer detektierbar bzw. zum Auslösen der Zündeinheit nutzbar.

Vorteilhafterweise ist das Schaltmittel an einer die Brennkammer axial begrenzenden Brennkammerwand angeordnet. Dieses kann die in Setzrichtung liegende vordere Brennkammerwand aber auch die gegenüberliegende hintere Brennkammerwand sein. Durch diese Anordnung ist ein Abheben/Auftreffen des Turbulenzerzeugungsmittels von/auf einer Brennkammerwand detektierbar bzw. zum Auslösen der Zündeinheit nutzbar.

Günstig ist es weiterhin, wenn das Schaltmittel als Sensormittel ausgebildet ist, wodurch eine berührungslose Detektion des Turbulenzerzeugungsmittels bzw. ein berührungsloses Schalten ermöglicht wird. Geeignete Sensormittel sind z. B. Hallsensoren, lichtempfindliche oder kapazitive Sensoren.

Das Schaltmittel kann vorteilhaft auch als mechanisch betätigter Schalter ausgebildet sein, wodurch die Herstellkosten des Setzgerätes reduziert werden können, ohne die erfindungsgemässe Funktion zu beeinträchtigen.

Von Vorteil kann es ferner sein, wenn ein Zeitverzögerungsmittel zur Verzögerung eines Zündimpulses des Schaltmittels vorgesehen ist. Hierdurch kann insbesondere bei Anordnung des Schaltmittels in einem der Kolbenführung angrenzenden Bereich sichergestellt werden, dass eine ausreichende Bewegung des Turbulenzerzeugungsmittels in der Brennkammer stattgefunden hat, bevor eine Zündung durch die Zündeinheit erfolgt und somit eine starke Turbulenz des Luft-Brennstoffgemischs in der Brennkammer vorherrscht.

Ist ein Stellmittel zur Einstellung der zeitlichen Verzögerung des Zeitverzögerungsmittels vorgesehen, dann kann in einfacher Weise die Eintreibenergie eines erfindungsgemässen Setzgerätes eingestellt werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die erzeugte Energie davon abhängt, zu welchem Zeitpunkt nach dem Auslösen des Turbulenzerzeugungsmittels die Zündung erfolgt. So kann das Stellmittel am Setzgerät z. B. ein Einstellrad beinhalten, welches mit dem Zeitverzögerungsmittel in Verbindung steht, und über welches die Setz- bzw. Eintreibenergie manuell vom Anwender vorwählbar ist. Es kann am Einstellrad so z. B. eine Skala vorgesehen sein, auf der die Setzenergie in absoluten (z. B. in J) oder relativen Werten (z. B. in %) aufgetragen ist.

Anstelle des Einstellrades kann das Stellmittel aber z. B. auch Einstellhebel oder Druck- bzw. Sensortasten beinhalten. Ferner kann das Stellmittel als Sensorsystem ausgebildet sein oder ein solches beinhalten. Das Sensorsystem kann dabei z. B. auf die Art des Untergrundes oder den Nagelvorstand aus vorhergehenden Setzungen reagieren und die Setzenergie über eine geeignete Zeitverzögerung entsprechend einstellen.

Weitere Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.

Es zeigen:

1 ein erfindungsgemässes Setzgerät in teilweiser Längsschnittsansicht in Ruhestellung,

2 das Setzgerät aus 1 in teilweise an einen Untergrund angepresster Stellung,

3 das Setzgerät aus 1 in vollständig an einen Untergrund angepresster Stellung,

4 das Setzgerät aus 1 in vollständig an einen Untergrund angepresster Stellung mit betätigtem Triggerschalter und erfolgter Zündung,

5 das Setzgerät aus 1 in teilweise von einem Untergrund abgehobener Stellung,

6 eine Variante eines erfindungsgemässen Setzgerätes in vollständig an einen Untergrund angepresster Stellung, betätigtem Triggerschalter und erfolgter Zündung,

7 ein Diagramm zum Einfluss des Zündzeitpunktes auf die Setzenergie des Setzgerätes nach 6.

In den 1 bis 5 ist ein erfindungsgemässes brennkraftbetriebenes Setzgerät 10 wiedergegeben, das mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff betreibbar ist.

Das Setzgerät 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein Setzwerk angeordnet ist, mittels dessen ein Befestigungselement, wie ein Nagel, Bolzen oder dgl. in einen Untergrund U (vgl. 2 bis 5) eintreibbar ist, wenn das Setzgerät 10 an diesen angepresst und ausgelöst wird.

Zum Setzwerk gehören u. a. eine in einem Brennkammergehäuse 12 aufspannbare Brennkammer 13, eine Kolbenführung 17, in der ein Setzkolben 16 verschieblich gelagert ist und eine Bolzenführung 18, in der ein Befestigungselement geführt werden kann und wo ein Befestigungselement über das sich nach vorne bewegende setzrichtungsseitige Ende des Setzkolbens 16 bewegt und damit in einen Untergrund U eingetrieben werden kann. Die Befestigungselemente können dabei z. B. in einem Magazin 27 am Setzgerät 10 bevorratet sein.

Das Brennkammergehäuse 12 ist gegenüber der Kolbenführung 17 verschieblich gelagert und wird über wenigstens ein, in den Zeichnungen nicht sichtbares, Federelement in Richtung auf die Bolzenführung 18 bzw. auf die in 1 dargestellte kollabierte Stellung der Brennkammer 13 elastisch beaufschlagt. Ein Anpressstrang 25, der vorliegend als Gestänge ausgebildet ist, greift an einem Ende an dem Brennkammergehäuse 12 an, während sein gegenüberliegendes Ende aus dem Gehäuse 11 herausragt und in der Ruhe- bzw. Ausgangsstellung des Setzgerätes 10, gemäss 1, die Bolzenführung 18 überragt. Das Brennkammergehäuse 12 ist mit seiner Brennkammerwand 14 mediendicht und verschieblich auf einem Rohrelement 20 geführt, in dem eine Zündeinheit 23, wie eine Zündkerze, angeordnet ist und in dem eine Brennstoffzuleitung 21 geführt ist. Die Brennstoffzuleitung 21 ist dabei mit einem in den Zeichnungen nicht sichtbaren Brennstoffreservoir, wie z. B. einer Flüssiggasdose, verbunden. Im Bereich der Zündeinheit 23 weist das Rohrelement 20 wenigstens eine Öffnung 47 auf, über die Brennstoff 50 in die Brennkammer 13 einströmen kann (vgl. 2) und über die Luft-Brennstoffgemisch zur Zündeinheit 23 gelangen kann.

Die Zündeinheit 23 ist über eine elektrische Leitung 45 mit einem als Sensormittel ausgebildeten Schaltmittel 22 verbunden, über welches ein Zündvorgang auslösbar ist, wie nachfolgend noch genauer beschrieben werden wird. Vorliegend ist das Schaltmittel als Hallsensor ausgebildet, der an einer Zylinderwand 54 des Brennkammergehäuses 12 angeordnet ist. Alternativ könnte das Schaltmittel 22 aber z. B. auch als optischer oder kapazitiver Sensor ausgebildet sein. Ferner könnte das Schaltmittel 22 auch als mechanischer oder elektronischer Schalter ausgebildet sein.

Über einen Lufteinlass 51 im Gehäuse 11 und eine Einlassöffnung 15 in der Brennkammerwand 14 kann Luft (Pfeil 41) in die Brennkammer 13 eingebracht werden, wenn diese durch Bewegen des Brennkammergehäuses 12 in Richtung des Pfeils 40 aufgespannt wird (vgl. 2).

In dem Brennkammergehäuse 12 bzw. in der Brennkammer 13 in aufgespanntem Zustand, ist ferner noch eine insgesamt mit 30 bezeichnete mechanische Einrichtung 30 zur impulsartigen Beschleunigung eines Turbulenzerzeugermittels 32 angeordnet. Das Turbulenzerzeugermittel 32 ist dabei vorliegend als, mit Durchbrüchen 38 versehene Turbulenzerzeugerplatte 33 ausgebildet, während die mechanische Einrichtung 30 ein als Federelement ausgebildetes Kraftspeicherelement 31 beinhaltet, welches mit seinem einem Ende an der Turbulenzerzeugerplatte 33 und mit seinem anderen Ende an der Brennkammerwand 14 festgelegt ist. Die Turbulenzerzeugerplatte 33 bzw. das Turbulenzerzeugermittel 32 ist im Wesentlichen reibungsfrei auf dem Rohrelement 20 geführt und ist auch zur Zylinderwand 54 des Brennkammergehäuse 12 hin ausreichend beabstandet, so dass keine Reibungsverluste bei einer Bewegung der Turbulenzerzeugerplatte 33 in axialer Richtung durch die Brennkammer 13 hindurch erfolgen.

In der Ausgangsstellung des Setzgerätes 10, gemäss 1, befindet sich die Turbulenzerzeugerplatte 33 und die Brennkammerwand 14 in direkter Abfolge an dem, der Bolzenführung 18 abgewandten Ende der Kolbenführung 17. Die Brennkammer 13 ist bis auf einen minimalen Spalt zusammengefahren. Sie befindet sich in ihrer kollabierten Stellung.

Wird das Setzgerät 10 nun, wie aus 2 ersichtlich, an einen Untergrund U angesetzt, dann kommt das freie Ende des Anpressstranges 25 zuerst in Kontakt mit dem Untergrund U. Das Brennkammergehäuse 12 wird bei der Anpressbewegung in Richtung des Pfeils 40 von der Kolbenführung 17 wegbewegt, wobei die Brennkammer 13 aufgespannt wird. Die Turbulenzerzeugerplatte 33 macht diese Bewegung jedoch nicht mit, sondern verharrt an dem Ende der Kolbenführung 17, wo sie über ein Riegelelement 39 gehalten ist, welches über ein Schaltgestänge 36 mit einem am Handgriff 37 des Setzgerätes 10 befindlichen Auslöseschalter 35 verbunden ist.

Während des Aufspannvorganges der Brennkammer 13 strömt zum einen Luft durch den Lufteinlass 51 und die Einlassöffnung 15 in Richtung des Pfeils 41 in die Brennkammer 13 ein und zum anderen strömt Brennstoff 50 aus der Brennstoffzuleitung 21 in die Brennkammer 13 ein. Die Brennstoffzuleitung 21, die in 2 nur abschnittsweise dargestellt ist, ist dazu mit dem Brennstoffreservoir verbunden das in den Zeichnungen nicht wiedergegeben ist. Die Dosierung des Brennstoffs und/oder der Luft kann dabei über eine Dosiereinrichtung erfolgen, die mechanisch oder elektronisch steuerbar ist.

Ist das Setzgerät 10 vollständig an den Untergrund U angepresst, wie in 3 dargestellt, dann wird die Einlassöffnung 15, die randlich mit einem Dichtungselement 29 versehen ist, über einen Dichtungskörper 28 verschlossen. Der Dichtungskörper 28 kann dabei z. B. am Gehäuse 11 angeordnet sein.

In 3 ist die Brennkammer 13 vollständig aufgespannt, der Auslöseschalter 35 jedoch noch nicht betätigt worden. In der Brennkammer 13 befinden sich Luft (oder ein anderes Oxidationsmittel) und gasförmiger Brennstoff.

In 4 wurde der Auslöseschalter 35 des Setzgerätes 10 betätigt. Über das Schaltgestänge 36 wurde dabei das Riegelelement 39 in seine Freigabestellung überführt, so dass die Turbulenzerzeugerplatte 33 unter der Kraft des auf sie wirkenden Kraftspeicherelementes 31 in Richtung auf die Brennkammerwand 14 mit einer Beschleunigung von 1 m/s2 bis 5000 m/s2 beschleunigt und durch die Brennkammer 13 hindurch bewegt wird. Hierdurch wird das in der Brennkammer 13 vorhandene Luft-Brennstoffgemisch in starke Turbulenz 46 versetzt. Die durch das Kraftspeicherelement 31 ausgeübten Beschleunigungskräfte liegen dabei bei ca. 1 bis 50 N. Alternativ oder ergänzend zu einem mechanischen Schaltgestänge könnte auch eine elektronische Schalteinrichtung zur Freigabe des Turbulenzerzeugermittels 32 bzw. der Turbulenzerzeugerplatte 33 vorgesehen sein.

Wenn die Turbulenzerzeugerplatte 33 das Schaltmittel 22 bzw. den Hallsensor erreicht, dann schaltet dieser und sendet über die Leitung 45 einen Zündimpuls an die Zündeinheit 23. Hierdurch wird die Zündung 24 des Luft-Brennstoffgemischs über die Zündeinheit 23 ausgelöst. Ist das Schaltmittel 22 als mechanischer oder elektronischer Schalter ausgebildet, so kann dieser ebenfalls durch die vorbeilaufende Turbulenzerzeugerplatte 33 betätigt werden und derart ein Zündstromkreis geschlossen werden. Die Zündung erfolgt in jedem Fall automatisch und wird durch das Turbulenzerzeugermittel 32 bzw. die Turbulenzerzeugerplatte 33 ausgelöst. Dadurch wird erreicht, dass die Zündung 24 während der Bewegung des Turbulenzerzeugermittels 32 erfolgt, wenn sich das Luft-Brennstoffgemisch in der Brennkammer 13 in starker Turbulenz 46 befindet. Es kann somit eine hohe Energieausbeute beim Verbrennungsvorgang erzielt werden.

Der Setzkolben 16 wird durch die expandierenden Verbrennungsgase in Richtung des Pfeils 43 auf die Bolzenführung 18 zu bewegt und treibt dabei ein Befestigungselement in den Untergrund U ein. An dem der Bolzenführung 18 zugewandten Ende der Kolbenführung 17 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 26 angeordnet, welches ggf. einen Aufschlag des Setzkolbens 16 an diesem Ende der Kolbenführung 17 dämpft.

In der Kolbenführung 17 ist eine Auslassöffnung 19 angeordnet, über die ein grosser Teil der Verbrennungsgase zur Auspufföffnung 52 im Gehäuse 11 hin und dann in die Umgebung entweichen kann, wenn der Kolbenteller 56 des Setzkolbens 16 sich zwischen der Auslassöffnung 19 und dem Dämpfungselement 26 befindet.

In 5 wurde der Setzkolben 16 bereits wieder in Richtung des Pfeils 40 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. Dieses kann z. B. über die in der Brennkammer 13 verbliebenen restlichen Verbrennungsgase erfolgt sein, die bei ihrer Abkühlung einen Unterdruck erzeugen, oder über einen hier nicht dargestellten Rückstellmechanismus.

In 5 wurde das Setzgerät 10 ferner bereits ein Stück weit vom Untergrund U abgehoben. Hierdurch wurde eine Auslassöffnung 55, die vorhergehend noch über ein Dichtungselement 59 gegen eine Brennkammerwand 58 des Brennkammergehäuses 12 abgedichtet war, geöffnet. Die in der Brennkammer 13 verbliebenen Verbrennungsgase können durch diese Auslassöffnung 55 und nachfolgend über in der Zeichnung nicht sichtbare Durchbrüche in der Brennkammerwand 58 zur Auspufföffnung 52 im Gehäuse 11 gelangen und dort in die Umgebung entweichen (vgl. Pfeil 44). Dieser Vorgang ist abgeschlossen, wenn die Brennkammer 13 nach dem Abheben des Setzgerätes 10 vom Untergrund U vollständig kollabiert ist und das Setzgerät 10 wieder seine aus 1 ersichtliche Stellung einnimmt. Die Turbulenzerzeugerplatte 33 rastet dann wieder hinter dem Riegelelement 39 an dem Rohrelement 20 ein und das Kraftspeicherelement 31 ist entladen (Das Federelement ist entspannt).

Das in 6 dargestellte Setzgerät 10 unterscheidet sich dadurch von dem vorhergehend in den 1 bis 5 beschriebenen Setzgerät, dass das Schaltmittel 22 als elektromechanischer Schalter ausgebildet ist, welcher an der, der Kolbenführung 17 zugewandten ringförmigen Brennkammerwand 58 angeordnet ist. Der Schalter ist über die Leitung 45 mit der Zündeinheit 23 verbunden, jedoch ist in der Leitung 45 noch ein Zeitverzögerungsmittel 48 angeordnet, das die Weiterleitung eines Zündimpulses zur Zündeinheit 23 bzw. ein Schliessen des Zündstromkreises um ca. 1 bis 20 ms verzögert. Durch diese Zeitverzögerung erfolgt die Zündung 24 an der Zündeinheit 23 nicht sobald die Turbulenzerzeugerplatte 33 von der Brennkammerwand 58 abgehoben hat und der Schalter bzw. das Schaltmittel 22 betätigt wurde, sondern erst wenn die Turbulenzerzeugerplatte 33 bereits einen bestimmten Weg innerhalb der Brennkammer 13 zurückgelegt hat. So wird durch die zeitverzögerte Zündung sichergestellt, dass das Turbulenzerzeugungsmittel 32 im Zündzeitpunkt noch in Bewegung ist und eine starke Turbulenz des Luft-Brennstoffgemisches vorherrscht. An dem in 6 dargestellten Setzgerät 10 ist ferner noch ein Stellmittel 49 in Form eines vom Anwender manuell zu betätigenden Einstellrades angeordnet, das über eine elektrische Leitung 53 mit dem Zeitverzögerungsmittel 48 verbunden ist. Dieses Stellmittel 49 dient der Einstellung der Setzenergie durch Beeinflussung des Zeitverzögerungsmittels 48 und damit der Zeitverzögerung der Zündung 24. Das Stellmittel 49 beinhaltet eine Skalierung 57 die in absoluten Werten, wie z. B. Joule (J), oder in relativen Werten, wie z. B. %-Angaben, für die Setzenergie eingeteilt sein kann. Der Anwender kann demnach die Setz- bzw. Eintreibenergie des Setzgerätes 10 über das Einstellrad anhand der Skalierung 57 einstellen. Diese Einstellbarkeit ist möglich, da bei derartigen Setzgeräten 10 mit impulsartig betriebenem Turbulenzerzeugungsmittel 32 die Setzenergie davon abhängt, zu welchem Zeitpunkt nach dem Auslösen des Turbulenzerzeugungsmittels 32 bzw. der Turbulenzerzeugerplatte 33 die Zündung 24 erfolgt. Dieser Zusammenhang wird durch 7 verdeutlicht. In 7 stellt der Graph 60 die Setzenergie in J in Abhängigkeit von der Zeit dar, wobei t = 0 an Punkt 62 der Zeitpunkt ist, an dem die Bewegung der Turbulenzerzeugerplatte 33 beendet wird. Wie der Figur zu entnehmen ist, ist die Setzenergie am Niedrigsten in der Anfangsphase der Bewegung der Turbulenzerzeugerplatte 33 zwischen ca. t = –25 bis –20 ms sowie zwischen t = 5 bis 17 ms. Ein Maximum der Setzenergie wird hingegen ca. bei t = –15 bis –5 ms erreicht.


Anspruch[de]
Brennkraftbetriebenes Setzgerät, zum Eintreiben von Befestigungselementen, wie Nägeln, Bolzen und Stiften, in einen Untergrund,

mit einer Brennkammer (13),

mit einem Setzkolben (16), der in einer sich an die Brennkammer (13) anschliessenden Kolbenführung (17) beweglich geführt ist,

und mit einem in der Brennkammer (13) angeordneten Turbulenzerzeugungsmittel (32) für ein Oxidationsmittel-Brennstoffgemisch, welches über eine Zündeinheit (23) zündbar ist,

und mit einem vom Setzkolben (16) unabhängigen Antriebsmittel mittels dessen das Turbulenzerzeugungsmittel (32) wenigstens zeitweise betreibbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass ein über das Turbulenzerzeugungsmittel (32) betätigbares Schaltmittel (22) vorgesehen ist, über welches die Zündeinheit (23) auslösbar ist.
Setzgerät, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzerzeugungsmittel (32) als axial in der Brennkammer (13) versetzbarer, von einer mechanischen Einrichtung (30) antreibbarer Körper, ausgebildet ist. Setzgerät, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzerzeugungsmittel (32) als axial in der Brennkammer (13) versetzbare Turbulenzerzeugerplatte (33) ausgebildet ist. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (22) im Bereich einer, die Brennkammer (13) radial begrenzenden, Zylinderwand (54) angeordnet ist. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (22) an einer, die Brennkammer (13) axial begrenzenden Brennkammerwand (58) angeordnet ist. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (22) als Sensormittel ausgebildet ist. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (22) als mechanisch betätigter Schalter ausgebildet ist. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitverzögerungsmittel (48) zur zeitlichen Verzögerung eines Zündimpulses des Schaltmittels (22) vorgesehen ist. Setzgerät, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellmittel (49) zur Einstellung der zeitlichen Verzögerung des Zeitverzögerungsmittels (48) vorgesehen ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com