DE10007211A1 - Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät mit erhöhter Flammfront-Ausbreitungsgeschwindigkeit in seiner Vorkammer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere ein Setzgerät für Befestigungselemente, mit zwei einander gegenüberliegenden Brennkammerwänden (14, 18) und einer zwischen diesen angeordneten Zündvorrichtung (52) zum Zünden eines zwischen den Brennkammerwänden (14, 18) befindlichen Brenngasgemisches, das bei Verbrennung eine sich laminar ausbreitende Flammfront erzeugt, wobei eine (18) der Brennkammerwände im Abstand von der Zündvorrichtung (52) liegende Überströmöffnungen (38) besitzt. Zwischen der Zündvorrichtung (52) und den Überströmöffnungen (38) sowie im Bereich der sich laminar ausbreitenden Flammfront ist eine Einrichtung (55) zur lokalen Verwirbelung dieser Flammfront vorhanden, um deren Geschwindigkeit noch weiter zu erhöhen.

Description

Die Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Arbeitsgerät kann zum Beispiel ein Setzgerät für Befesti­ gungselemente sein und ist bereits in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 199 50 351.6 beschrieben. Zum Arbeitsgerät gehören zwei parallel zuein­ ander liegende Brennkammerwände sowie eine zwischen den Brenn­ kammerwänden und zum Beispiel in deren Zentrum angeordnete Zünd­ vorrichtung zum Zünden eines zwischen den Brennkammerwänden be­ findlichen brennbaren Gasgemisches, etwa eines Luft-Brenngasgemi­ sches, eines Sauerstoff-Brenngasgemisches oder irgendeines anderen ge­ eigneten Brenngasgemisches. Zwischen den beiden einander gegenüber­ liegenden Brennkammerwänden liegt ein Zündkäfig zur Aufnahme der Zündvorrichtung. Der Zündkäfig weist umfangsseitige Durchgangsöff­ nungen auf, während eine der Brennkammerwände im Abstand vom Zünd­ käfig liegende Überströmöffnungen besitzt.

Wird mit Hilfe der Zündvorrichtung das im Zündkäfig vorhandene Brenn­ gasgemisch gezündet, so wird eine Verbrennung gestartet und eine Flammfront beginnt sich außerhalb des Zündkäfigs mit einer gewissen Ge­ schwindigkeit über das Volumen der Kammer nahezu laminar auszubrei­ ten. Diese Flammfront schiebt dabei unverbranntes Gas vor sich her, wel­ ches durch die Überströmöffnungen in eine zur Vorkammer benachbarte nächste Kammer bzw. Hauptkammer gelangt und hier Turbulenz sowie ei­ ne Vorkomprimierung erzeugt. Wenn die Flammfront die Überströmöff­ nungen zur nächsten bzw. Hauptkammer erreicht hat, treten die Flammen durch die Querschnittsverengung bedingt beschleunigt als Flammstrah­ len in die nächste bzw. Hauptkammer über und erzeugen hier weitere Tur­ bulenz. Das durchmischte turbulente Gas-Luft-Gemisch in der nächsten bzw. Hauptkammer wird dabei über die gesamte Oberfläche der Flamm­ strahlen entzündet. Es brennt dann mit hoher Geschwindigkeit, was zu ei­ ner starken Erhöhung des Wirkungsgrades der Verbrennung führt, da die Abkühlungsverluste klein bleiben.

Ist die laminare Flammfront in der Vorkammer nach Zündung des Brenn­ gasgemisches relativ langsam, so vergeht eine vergleichsweise lange Zeit zwischen Zündung und Beginn der Verbrennung in der Hauptkammer. Dies verursacht höhere Abkühlungsverluste. Durch die langsame Ver­ brennung in der Vorkammer bewegt sich andererseits der Kolben schon frühzeitig, bevor also das Druckmaximum erreicht ist, so daß an den Ein­ satz einer Kolbenhalterung gedacht werden muß. Bedingt durch eine lang­ same Verbrennung und Umsetzung des Brenngasgemisches in der Vor­ kammer werden darüber hinaus die Flammstrahlen nur bedingt dazu ge­ eignet sein, genügend Turbulenz beim Eintritt in die Hauptkammer zu er­ zeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Arbeitsgerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich eine höhere Geschwindigkeit der Flammfront in der Vorkammer einstellt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Arbeitsgerät nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwi­ schen der Zündvorrichtung und den Überströmöffnungen sowie im Be­ reich der sich laminar ausbreitenden Flammfront eine Einrichtung zur lo­ kalen Verwirbelung dieser laminaren Flammfront vorhanden ist.

Diese Einrichtung bildet in der Vorkammer Hindernisse für die laminare Flammfront, die umströmt werden müssen. Durch die Wechselwirkung der an den Hindernissen reflektierten und/oder umgelenkten Teil-Flamm­ fronten entstehen neue Teil-Flammfronten, die die Umsetzrate des Brenn­ gasgemisches erhöhen. Die Verbrennung des Brenngasgemisches erfolgt damit in lokalen Bereichen turbulent, so daß das gesamte Brenngasge­ misch in der Vorkammer schneller verbrennt und sich dadurch die Ge­ schwindigkeit der im wesentlichen nach wie vor laminaren Flammfront in der Vorkammer erhöht. Dadurch bleiben die Abkühlungsverluste klein, und die in die Hauptkammer übertretenden Flammstrahlen sind stark ge­ nug, um genügend Turbulenz beim Eintritt in die Hauptkammer zu erzeu­ gen. Das Druckmaximum in der Hauptkammer wird darüber hinaus früh­ zeitig erreicht, so daß eine Kolbenhalterung nicht unbedingt erforderlich ist.

Die Einrichtung zur lokalen Verwirbelung des gezündeten Brenngasgemi­ sches in der Vorkammer kann separat zu den Brennkammerwänden vor­ handen sein, also als zusätzliches Bauteil zwischen ihnen vorgesehen sein. Dabei kann es sich um eine wenigstens teilweise aus Draht gebildete Einrichtung handeln, die fein genug ausgebildet ist, um lediglich lokale Verwirbelungen zu bewirken. Die Einrichtung kann zum Beispiel nach ei­ ner Ausgestaltung der Erfindung eine um die Zündvorrichtung herumge­ führte Feder sein, die mit den Brennkammerwänden in Kontakt steht. Bei dieser Feder kann es sich um eine Spiralfeder handeln, was den Vorteil hat, daß sich bei Zusammenführen der Brennkammerwände die Feder ebenfalls weitestgehend komprimieren läßt, um somit eine Kollabierung der Vorkammer zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die Feder als Druckfeder ausgebildet, die sich an den Brennkammerwänden abstützt, da in diesem Fall der Abstand zwischen den einzelnen Windungen der Feder nahezu konstant bleibt, was zu einer konstanten Verteilung der Hindernisse über das Vorkammervolumen führt, die von der laminaren Gasströmung um­ strömt werden müssen. Dies führt zu einer gleichverteilteren Umsetzung des Brenngasgemisches.

Statt einer Feder könnten die Zündvorrichtung auch andere aus dünnem Draht gebildete Einrichtungen umgeben, etwa Drahtkörbe mit Stäben senkrecht zu den Brennkammerwänden, und dergleichen.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Einrichtung zur lo­ kalen Verwirbelung der laminaren Flammfront in der Vorkammer aber auch Teil einer oder beider Brennkammerwände sein. So kann die Einrich­ tung etwa durch Oberflächenstrukturierung der Brennkammerwände ge­ bildet sein, also durch entsprechende Vorsprünge oder Vertiefungen.

Möglich ist auch eine Stufenbildung in den Oberflächen der Brennkamm­ erwände. Dabei können die Oberflächenstrukturierungen bzw. Stufen auch konzentrisch zur Zündvorrichtung liegen oder diese auf anderen Bahnen umgeben. Vorteilhaft ist es dabei, Oberflächenstrukturierungen einer Brennkammerwand in der gegenüberliegenden Oberfläche der ande­ ren Brennkammerwand invers auszubilden, so daß sich die Brennkamm­ erwände voll gegeneinander fahren lassen, wenn die zwischen ihnen lie­ gende Vorkammer kollabiert werden soll. In diesem Fall würden Vorsprün­ ge einer Brennkammerwand in Vertiefungen der gegenüberliegenden Brennkammerwand eingreifen, was zu einer Minimierung des Volumens im Fall der Kollabierung der Vorkammer führt.

Die Zündvorrichtung selbst kann beispielsweise durch ein Elektroden­ paar gebildet sein, das in die Vorkammer hineinragt. Sie muß nicht unbe­ dingt vom Zündkäfig umgeben sein. Möglich ist es aber auch, einen Zünd­ käfig zur Aufnahme der Zündvorrichtung bzw. zur Aufnahme der Elektro­ den vorzusehen und die erfindungsgemäße Einrichtung außerhalb des Zündkäfigs anzuordnen. Dadurch läßt sich eine besonders hohe Flamm­ frontgeschwindigkeit der Laminarströmung erzielen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Durchgangsöffnungen in der Wand des Zündkäfigs unter gleichen Winkelabständen vorzusehen, um eine möglichst symmetrische Ausbreitung der laminaren Flammfront in der Vorkammer zu erhalten, sowie symmetrische lokale Verwirbelungen durch die genannten Hindernisse. Dies führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades insgesamt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezu­ gnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät bei kollabierter Brennkammer;

Fig. 2 den Axialschnitt gemäß Fig. 1 bei expandierter Brennkammer;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf eine Zündvorrichtung der Brennkammer nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 3;

Fig. 5 einen weiteren Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 3 bei Zündung; und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Trennplatte der Brennkammer bei Zün­ dung und ohne Zündkäfig.

Die Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein brennkraftbetriebenes Setz­ gerät für Befestigungselemente im Bereich seiner Brennkammer. Gemäß Fig. 1 enthält das Setzgerät eine zylindrisch ausgebildete Brennkammer 1 mit einer Zylinderwandung 2 und einer sich daran anschließenden ring­ förmigen Bodenwand 3. Im Zentrum der Bodenwand 3 befindet sich eine Öffnung 4, an die sich ein Führungszylinder 5 anschließt, der eine Zylin­ derwand 6 und eine Bodenwand 7 aufweist. Innerhalb des Führungszylin­ ders 5 ist ein Kolben 8 gleitend verschiebbar gelagert, und zwar in Zylin­ derlängsrichtung des Führungszylinders 5. Der Kolben 8 besteht aus einer Kolbenplatte 9, die zur Brennkammer 1 weist, sowie aus einer mit der Kol­ benplatte 9 mittig verbundenen Kolbenstange 10, die durch eine Durch­ gangsöffnung 11 in der Bodenwand 7 zu einem Teil aus dem Führungszy­ linder 10 herausragt.

In der Fig. 1 befindet sich der Kolben 8 in seiner zurückgeführten Ruhe­ stellung, in der das Setzgerät nicht in Betrieb ist. Die der Brennkammer 1 zugewandte Seite der Kolbenplatte 9 schließt mehr oder weniger mit der Innenseite der Bodenwand 3 ab, und die Kolbenstange 10 überragt nur ein wenig die Bodenwand 7 nach außen. Dichtungsringe 12, 13 am äußeren Umfang der Kolbenplatte 9 bzw. am Innenumfang der Zylinderwand 6 kön­ nen vorgesehen sein, um die Räume zu beiden Seiten der Kolbenplatte 9 gegeneinander abzudichten.

Innerhalb der Brennkammer 1 befindet sich eine Zylinderplatte 14, die als bewegbare Brennkammerwand bezeichnet werden kann. Die Brennkamm­ erwand 14 ist in Längsrichtung der Brennkammer 1 verschiebbar und weist an ihrem äußeren Umfangsrand eine ringförmige Dichtung 15 auf, um die Räume vor und hinter der Brennkammerwand 14 abzudichten. Ferner weist die Brennkammerwand 14 eine zentrale Durchgangsöffnung 16 mit ringförmiger Umfangsdichtung 17 auf.

Zwischen der Brennkammerwand 14 und der Bodenwand 3 befindet sich eine weitere Trennplatte 18. Die Trennplatte 18 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet und weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurch­ messer der Brennkammer 1 entspricht. An der zur Brennkammerwand 14 weisenden Seite ist die Trennplatte 18 mit einem zylindrischen Ansatz 19 verbunden, der durch die zentrale Durchgangsöffnung 16 der Brenn­ kammerwand 14 hindurchragt und dessen Länge einem Mehrfachen der Dicke der Brennkammerwand 14 entspricht. Die Umfangsdichtung 17 schmiegt sich dabei dicht an die Außenumfangsfläche des zylindrischen Ansatzes 19 an. An seinem freien Ende weist der zylindrische Ansatz 19 ei­ nen seinen Umfang überragenden ringförmigen Ansatz 20 auf. Der Außen­ durchmesser dieses ringförmigen Ansatzes 20 ist größer als der Innen­ durchmesser der Durchgangsöffnung 16. Wird also die Brennkammer­ wand 14 von der Bodenwand 3 wegbewegt, so nimmt sie nach einer gewis­ sen Zeit über den ringförmigen Ansatz 20 die Trennplatte 18 mit. Dabei lie­ gen dann die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 in einem vor­ bestimmten Abstand voneinander, der durch die Lage des ringförmigen Ansatzes 20 bestimmt ist. Dabei bilden dann die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 eine sogenannte Vorkammer. Es handelt sich hier­ bei um eine Teil-Brennkammer der Brennkammer 1. Diese Vorkammer trägt das Bezugszeichen 21 und ist in Fig. 2 zu erkennen. Wird die Brenn­ kammerwand 14 noch weiter angehoben, bewegen sich Brennkammer­ wand 14 und Trennplatte 18 parallel zueinander, so daß sich zwischen Trennplatte 18 und Bodenwand 3 bzw. Kolbenplatte 9 eine weitere Teil- Brennkammer aufspannt, die als Hauptkammer bezeichnet wird. Diese Teil-Brennkammer bzw. Hauptkammer trägt das Bezugszeichen 22 und ist ebenfalls in Fig. 2 zu erkennen.

Zur Verschiebung der Brennkammerwand 14 in Längsrichtung der Brenn­ kammer 1 sind mit der Brennkammerwand 14 über deren Umfang unter gleichen Winkelabständen verteilt z. B. drei Antriebsstangen 23 fest verbunden, von denen nur eine in Fig. 1 zu erkennen ist. Die Antriebsstan­ gen 23 liegen parallel zur Zylinderachse der Brennkammer 1 und außen seitlich zur Zylinderwand 6. Dabei durchlaufen die Antriebsstangen 23 je­ weils eine Durchgangsöffnung 24 in der Trennplatte 18 sowie eine weitere Durchgangsöffnung 25 in der Bodenwand 3. Dort befindet sich noch eine innenseitige Umfangsdichtung 26 zum Abdichten der Räume auf beiden Seiten der Bodenwand 3. Die Antriebsstangen 23 und die Brennkammer­ wand 14 sind z. B. über Schrauben 27 miteinander verbunden, die durch die Brennkammerwand 14 hindurch geführt und stirnseitig in die An­ triebsstangen 23 hineingeschraubt sind. Die freien Enden der Antriebs­ stangen 23 sind über einen Antriebsring 28 miteinander verbunden, der konzentrisch zur Zylinderachse der Brennkammer 1 liegt und den Füh­ rungszylinder 5 umgreift. Dabei kann der Antriebsring 28 über Schrauben 29 mit den Antriebsstangen 23 verschraubt sein, derart, daß die Schrau­ ben 29 den Antriebsring 28 durchsetzen und in die freien Stirnseiten der Antriebsstangen 23 hineingeschraubt sind. Zwischen dem Antriebsring 28 und der Bodenwand 3 liegt auf jeder der Antriebsstangen 23 eine Druckfeder 30, die sich an der Außenseite der Bodenwand 3 abstützt und gegen den Antriebsring 28 drückt. Die Druckfeder 30 ist daher bestrebt, die Brennkammerwand 14 immer in Richtung zur Bodenwand 3 zu drücken.

Im Bereich der ringförmigen Bodenwand 3 befindet sich weiterhin eine Ventilöffnung 31, in die ein Ventilstößel 32 dichtend einführbar ist. Dieser Ventilstößel 32 liegt bei geöffneter Ventilöffnung 31 außerhalb der Brenn­ kammer 1 bzw. unterhalb der Bodenwand 3 und wird dort über einen am Führungszylinder 5 befestigten Ansatz 33 gehalten. Der Ansatz 33 weist eine Durchgangsöffnung 34 auf, durch die ein an der Unterseite des Ven­ tilstößels 32 befestigter zylindrischer Ansatz 35 hindurchläuft. Am freien Ende des zylindrischen Ansatzes 35 befindet sich an diesem ein ringförmi­ ger Ansatz 36. Zwischen dem ringförmigen Ansatz 36 und dem Ansatz 33 liegt eine Druckfeder 37, die bestrebt ist, den Ventilstößel 32 über den ringförmigen Ansatz 36 in Richtung zum Ansatz 33 zu ziehen und damit die Ventilöffnung 31 zu öffnen. Der zylindrische Ansatz 35 liegt in der Verschiebebahn des Antriebsrings 28 und wird durch den Antriebsring 28 be­ aufschlagt, wenn dieser in Richtung auf die Bodenwand 3 verschoben wird. Hat der Antriebsring 28 eine bestimmte Axialstellung erreicht, wird durch ihn der Ventilstößel 32 mitgenommen, und es wird die Ventilöffnung 31 geschlossen.

Es sei noch erwähnt, daß die Trennplatte 18 umfangsseitig mehrere Durchgangs- bzw. Überströmöffnungen 38 aufweist, die jeweils den glei­ chen Abstand von der Zylinderachse der Brennkammer 1 aufweisen. Fer­ ner befinden sich am unteren Ende des Führungszylinders 5 Auslaßöff­ nungen 39 zum Auslaß von Luft aus dem Führungszylinder 5, wenn der Kolben 8 in Richtung zur Bodenwand 7 bewegt wird. Am unteren Ende des Führungszylinders 5 befindet sich darüber hinaus eine Dämpfungsvor­ richtung 40 zur Dämpfung der Bewegung des Kolbens 8. Überfährt der Kol­ ben 8 die Auslaßöffnungen 39 frei, so kann Abgas aus den Auslaßöffnun­ gen 39 entweichen.

In der Zylinderwand 2 der Brennkammer 1 befinden sich zwei radiale Durchgangsöffnungen 41 und 42, die in Axialrichtung voneinander beab­ standet sind. In diese Durchgangsöffnungen 41 und 42 ragen von außen Ausgabekanäle 43 und 44 von nicht näher dargestellten Dosierventilen hinein, die sich in einem Dosierkopf 45 befinden. Flüssiges Brenngas wird aus einer Flasche 46 den im Dosierkopf 45 vorhandenen Dosierventilen zugeführt und diese geben die dosierte Flüssiggasmenge dann über die Ausgabekanäle 43 und 44 aus, wenn der Dosierkopf 45 in Richtung zur Zy­ linderwand 2 gedrückt wird und damit die Ausgabekanäle 43, 44 nach in­ nen gefahren werden und die jeweiligen Dosierventile öffnen. Zu diesem Zweck verjüngen sich die radialen Durchgangsöffnungen 41 und 42 in Richtung zur Brennkammer 1, so daß Anschläge für die Ausgabekanäle 43 und 44 erhalten werden. Das Andrücken des Dosierkopfs 45 gegen die Zy­ linderwand 2 erfolgt mit Hilfe eines Bügels 47, der an einem Gelenkpunkt 48 der Zylinderwand 2 schwenkbar gelagert ist. Ein Ende 49 des Bügels wird von der Brennkammerwand 14 beaufschlagt und so gedreht, daß das andere Ende 50 des Bügels von hinten gegen den Dosierkopf 45 drückt, um diesen in Richtung zur Zylinderwand 2 zu bewegen. Dieser Vorgang erfolgt kurz bevor die Brennkammerwand 14 beim Aufspannen der Teil-Brenn­ kammern ihre Endstellung erreicht hat. Dosierkopf 45 und Flasche 46 werden einmal zusammengesteckt und bleiben dann ständig miteinander verbunden. Das System 45/46 kann z. B. um eine im Bodenbereich der Flasche 46 vorhandene Achse gekippt werden.

Die Fig. 2 zeigt das Setzgerät im aufgespannten Zustand der Teil-Brenn­ kammern, also im aufgespannten Zustand der Vorkammer 21 und der Hauptkammer 22. Die Verschiebepositionen von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 werden dadurch eingestellt, daß der Antriebsring 28 gegen den ringförmigen Ansatz 36 schlägt und das Ventil 31, 32 schließt. Die Umfangsflächen von Ventilöffnung 31 und Ventilstößel 32 verlaufen konisch und verjüngen sich in Richtung zur Brennkammer 1, so daß hier eine Blockierung stattfindet. Der Abstand der Trennplatte 18 von der Brennkammerwand 14 wird durch den Abstand des ringförmigen Ansatzes 20 von der Trennplatte 18 bestimmt, wie bereits erwähnt. In dieser Stel­ lung der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 liegen die radialen Durchgangsöffnungen 41 bzw. 42 der Vorkammer 21 bzw. der Hauptkam­ mer 22 gegenüber.

Es sei ferner noch erwähnt, daß der mit der Trennplatte 18 verbundene zentrale Ansatz 19 in seinem der Trennplatte 18 zugewandten Bereich als Zündkäfig 51 zur Aufnahme einer Zündvorrichtung 52 im Innern ausgebil­ det ist. Diese Zündvorrichtung 52 dient zum Erzeugen eines elektrischen Funkens zwecks Zündung eines Luft-Brenngasgemisches in der Vorkam­ mer 21. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, befindet sich die Zündvorrichtung 52 in einem zentralen Bereich des Zündkäfigs 51, der umfangsseitig mit Durchgangsöffnungen 53 versehen ist, durch die hin­ durch brennendes Gas aus dem Zündkäfig 51 in die Vorkammer 21 austre­ ten kann. Die Zündvorrichtung 52 besteht hier zum Beispiel aus zwei Elek­ troden.

Die Fig. 1 und 2 lassen ferner erkennen, daß diejenige Oberfläche der Brennkammerwand 14, die zur Trennplatte 18 weist, mit einer konzen­ trisch zur Durchgangsöffnung 16 liegenden ringförmigen Ausnehmung 54 versehen ist. In dieser ringförmigen Ausnehmung 54 stützt sich an der Brennkammerwand 14 eine Spiralfeder 55 ab. In der Fig. 1 ist die Spiral­ feder 55 vollständig zusammengedrückt und wird von der Ausnehmung 54 aufgenommen, so daß Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 eng auf­ einanderliegen können. In Fig. 2 ist die Spiralfeder 55 gespreizt bzw. weitestgehend entlastet und stützt sich mit einem Ende innerhalb der Ausnehmung 54 an der Brennkammerwand 14 und dem anderen Ende an der Trennplatte 18 ab. Nicht dargestellte Befestigungseinrichtungen zur Befestigung der jeweiligen Enden der Spiralfeder 55 an Brennkammer­ wand 14 bzw. Trennplatte 18 können vorgesehen sein, um ein Verrutschen der Spiralfeder 55 zu vermeiden.

Die Spiralfeder 55 liegt quasi konzentrisch zum Zündkäfig 51 und im Ab­ stand zu diesem. Genauer gesagt liegt die Spiralfeder 55 in einem Bereich zwischen dem Zündkäfig 51 und den Überströmöffnungen 38, die sich in der Trennplatte 18 befinden. Die Spiralfeder 55 besteht aus feinem bzw. dünnem Draht und bildet ein Hindernis für die laminare Flammfront, die sich nach Zündung des Brenngasgemisches vom Zündkäfig 51 radial aus­ breitet. Im Bereich der Spiralfeder 55 treten lokale Verwirbelungen der sich ausbreitenden laminaren Flammfront auf, die für eine bessere Durch­ mischung des Brenngasgemisches sorgen. Dies führt zu einer schnelleren Verbrennung des Brenngasgemisches in der Vorkammer 21 und damit zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit der sich radial ausbreitenden Flammfront, die im wesentlichen laminar verbleibt.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Setzgeräts nach den Fig. 1 und 2 näher beschrieben werden.

In Fig. 1 befindet sich das Setzgerät im Ruhezustand. Die Brennkammer 1 ist vollständig kollabiert, wobei die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 aufliegt und die Brennkammerwand 14 auf der Trennplatte 18. Der Kolben 8 befindet sich in seiner zurückgezogenen Ruhestellung, so daß auch praktisch kein Raum mehr zwischen ihm und der Trennplatte 18 vorhan­ den ist, sofern man einen geringfügigen Spalt zwischen diesen vernachläs­ sigt. Das Aufeinanderliegen der Platten 18 und 14 kommt dadurch zustan­ de, daß die Druckfeder 30 den Antriebsring 28 von der Bodenwand 3 weg­ drückt und der Antriebsring 28 über die Antriebsstange 23 die Brenn­ kammerwand 14 mitnimmt. In diesem Zustand liegt der Antriebsring 28 auch im Abstand zum ringförmigen Ansatz 36 des Ventilstößels 32, so daß der Ventilstößel 32 durch die Wirkung der Druckfeder 37 aus der Ventilöff­ nung 31 herausgeführt ist. Die Ventilöffnung 31 ist somit offen. Das Sy­ stem aus Dosierkopf 45 und Flasche 46 ist von der Brennkammer 1 wegge­ schwenkt, so daß die Ausgabekanäle 43, 44 entlastet und damit die jewei­ ligen Dosierventile verschlossen sind. Die als Druckfeder ausgebildete Spiralfeder 55 ist zusammengedrückt und wird vollständig von der Aus­ nehmung 54 aufgenommen.

Wird in diesem Zustand das Setzgerät mit seiner vorderen Spitze gegen ei­ nen Gegenstand gedrückt, in den ein Befestigungselement eingetrieben werden soll, so wirkt über einen nicht dargestellten Mechanismus die An­ druckkraft auf den Antriebsring 28 und verschiebt diesen in Richtung zur Bodenwand 3, und zwar mit dem Andrücken des Setzgeräts gegen den ge­ nannten Gegenstand. Dabei hebt zunächst die Brennkammerwand 14 von der Trennplatte 18 ab, bis die Brennkammerwand 14 gegen den ringförmi­ gen Ansatz 20 schlägt und über diesen die Trennplatte 18 mitnimmt. Die Vorkammer 21 ist jetzt aufgespannt, jedoch noch nicht richtig innerhalb der Brennkammer 1 positioniert. Während des Aufspannvorgangs der Brennkammer 21 kann schon Luft in die Vorkammer 21 eingesaugt wer­ den, und zwar über die offene Ventilöffnung 31 und eine oder mehrere der Durchgangsöffnungen 38, sofern beide Öffnungen zur Deckung kommen.

Mit weiterem Andrücken der Setzgeräts gegen den Gegenstand wird der Antriebsring 28 noch weiter in Richtung der Bodenwand 3 bewegt, so daß schließlich auch die Trennplatte 18 von der Bodenwand 3 abhebt. Jetzt spannt sich auch die Brennkammer 22 auf und wird über die Ventilöffnung 31 belüftet. Eine vollständigere Belüftung der Vorkammer 21 erfolgt jetzt über sämtliche der Durchgangsöffnungen 38 in der Trennplatte 18.

Überstreichen die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 auf ih­ rem Weg nach oben in Fig. 1 die radialen Durchgangsöffnungen 41 bzw. 42, könnte im Prinzip schon mit dem Einspritzen der dosierten Flüssiggas­ mengen in die Vorkammer 21 bzw. die Hauptkammer 22 begonnen werden. Zu diesem Zweck schlägt die obere Fläche der Brennkammerwand 14 ge­ gen das Ende 49 des Bügels 47 und dreht ihn im Uhrzeigersinn um das Ge­ lenk 48, so daß das andere Ende 50 des Bügels 47 den Dosierkopf 45 in Richtung zur Zylinderwand 2 verschwenkt und dabei zur Öffnung der Do­ sierventile die Ausgabekanäle 43 und 44 nach innen in den Dosierkopf 45 drückt. Jetzt spritzt dosiertes Flüssiggas in die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22. Danach ist noch eine weitere geringe Anhebung der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 erforderlich, damit diese in ihre Endstellungen gelangen können, in denen sie verriegelt werden. Die hierbei noch auftretende Verschwenkung des Bügels 47 kann dadurch ausgeglichen werden, daß die Ausgabekanäle 43 und 44 noch ein wenig weiter in den Dosierkopf 45 hineingedrückt werden.

Im letzten Abschnitt der Verschiebung der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 wird auch der Ventilstößel 32 in die Ventilöffnung 31 einge­ führt und verschließt diese, da jetzt der Antriebsring 28 in Kontakt mit dem ringförmigen Ansatz 36 gekommen ist. Die Spiralfeder 55 ist weitest­ gehend entlastet und umgibt den Zündkäfig 51 spiralförmig zwischen den Wänden 14 und 18.

Die Fig. 2 zeigt die Positionen von Brennkammerwand 14 und Trennplat­ te 18 bei voll aufgespannter Vorkammer 21 bzw. Hauptkammer 22, wobei jetzt Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 in ihrer Stellung verriegelt werden können. Dies geschieht durch Betätigung des Abzugshebels bzw. Triggers des Setzgeräts. Wird der Trigger betätigt, so erfolgt zunächst die Verriegelung von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18, etwa durch Verriegelung des Antriebsrings 28. Kurz danach wird ein Zündfunke durch die elektrische Zündvorrichtung 52 innerhalb des Zündkäfigs 51 erzeugt. Das in jeder der Kammern 21 und 22 durch Dosierung voreingestell­ te Gemisch aus Luft und Brenngas beginnt zunächst in der Vorkammer 21 laminar zu verbrennen, wobei sich ausgehend vom Zündkäfig 51 die lami­ nare Flammfront mit relativ langsamer Geschwindigkeit radial in Rich­ tung auf die Durchgangsöffnungen 38 zu bewegt. Diese laminare Flamm­ front kommt dabei zunächst mit der Spiralfeder 55 in Kontakt, so daß sie lokal reflektiert bzw. umgelenkt wird. Hierdurch erhöht sich die Umsetzra­ te des Luft-Brenngasgemisches, was zu einer schnelleren Verbrennung führt. Dadurch erhöht sich die Flammfrontgeschwindigkeit der sich wei­ terhin im wesentlichen laminar ausbreitenden Flammfront, und diese er­ reicht schließlich die Überströmöffnungen 38. Bei ihrer Bewegung schiebt die laminare Flammfront unverbranntes Luft-Brenngasgemisch vor sich her, welches durch die Durchgangsöffnungen 38 hindurch, in die Haupt­ kammer 22 gelangt und hier Turbulenz sowie eine Vorkomprimierung er­ zeugt. Erreicht die Flammfront die Durchgangsöffnungen 38 zur Haupt­ kammer 22, treten die Flammen, bedingt durch die relativ kleinen Quer­ schnitte der Durchgangsöffnungen 38, als Flammstrahlen in die Haupt­ kammer 22 über und erzeugen hier weitere Turbulenz. Das durchmischte turbulente Luft-Brenngasgemisch in der Hauptkammer 22 wird über die gesamte Oberfläche der Flammstrahlen entzündet. Es brennt jetzt mit ei­ ner hohen Geschwindigkeit, was zu einer starken Erhöhung des Wir­ kungsgrads der Verbrennung führt.

Dadurch wird der Kolben 8 beaufschlagt und bewegt sich mit hoher Ge­ schwindigkeit in Richtung zur Bodenwand 7, wobei gleichzeitig die Luft aus dem Führungszylinder 5 durch die Auslaßöffnungen 39 nach außen getrieben wird. Die Kolbenplatte 9 überfährt kurzzeitig die Auslaßöffnun­ gen 39, so daß durch sie Abgas entweichen kann. Durch die ausfahrende Kolbenstange 10 wird jetzt ein Befestigungselement gesetzt. Nach Setzung bzw. nach erfolgter Verbrennung des Luft-Brenngasgemisches wird der Kolben 8 durch thermische Rückführung in seine Ausgangsstellung ge­ mäß Fig. 2 zurückgebracht, da durch Abkühlung des in der Brennkam­ mer 1 und im Führungszylinder 5 verbliebenen Rauchgases ein Unter­ druck hinter dem Kolben erzeugt wird. Bis der Kolben seine Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 erreicht hat, muß die Brennkammer 1 dicht verschlos­ sen bleiben.

Nachdem sichergestellt ist, daß der Kolben 8 seine in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstellung wieder erreicht hat, wird die zuvor erwähnte Verriege­ lung von Brennkammerwand 14 bzw. Antriebsring 28 aufgehoben. Die Druckfeder 30 drückt jetzt den Antriebsring 28 von der Bodenwand 3 weg, so daß der Antriebsring 28 den ringförmigen Ansatz 36 entlastet. Die Druckfeder 37 kann nunmehr den Ventilstößel 32 aus der Ventilöffnung 31 herausführen und das Ventil öffnen. Mit weiterer Wirkung der Druckfe­ der 30 wird der Antriebsring 28 weiter von der Bodenwand 3 entfernt und nimmt über die Antriebsstangen 23 die Brennkammerwand 14 in Richtung zur Bodenwand 3 mit. Bei dieser Bewegung wird spätestens die Trennplat­ te 18 mitgenommen, wenn die Brennkammerwand 14 gegen diese gefahren wird, so daß auf diese Weise die Abgase aus der Vorkammer 21 über die Durchgangsöffnungen 38 und die Abgase aus der Hauptkammer 22 ausge­ trieben werden, und zwar durch die Ventilöffnung 31 hindurch. Schließ­ lich kommt die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 zu liegen und die Brennkammerwand 14 auf der Trennplatte 18, so daß die Brennkammer 1 vollständig kollabiert und von Abgasen befreit ist. Jetzt kann der unter Fig. 1 beschriebene Belüftungsvorgang mit dem nächsten Setzen des Setz­ geräts erneut beginnen.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen den Aufbau des Zündkäfigs 51 im einzelnen. Der Zündkäfig 51 kommt im aufgespannten Zustand der Vorkammer 21 zwi­ schen der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 zu liegen, wie die Fig. 3 erkennen läßt. Der Zündkäfig 51 ist hier zylindrisch ausgebildet und besitzt somit innen einen Hohlraum, in welchem sich die Zündvor­ richtung 52 zur Erzeugung eines elektrischen Funkens befindet. Die Zy­ linderwand des Zündkäfigs 51 weist im vorliegenden Fall beispielsweise vier Durchgangsöffnungen 53 auf, die länglich ausgebildet sind und deren Längsrichtung senkrecht zu den Platten 14, 18 steht. Dabei weisen die Durchgangsöffnungen 53 wenigstens im mittleren Bereich eine solche Breite auf, daß die die Durchgangsöffnungen 53 begrenzenden Wandflächen 53a benachbarter Durchgangsöffnungen 53 im Inneren des Zündkä­ figs 51 unter einem rechten Winkel aneinander grenzen. Flammen, die sich vom Zentrum des Zündkäfigs 51 parallel zu den Platten 14, 18 ausbreiten, können somit niemals auf eine Innenwandfläche des Zündkäfigs treffen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Flammen steht, was den Vor­ teil mit sich bringt, daß diese Flammen nicht in das Zentrum zurück re­ flektiert werden können. Dies führt auch zu einer verbesserten Laminar­ strömung außerhalb des Zündkäfigs 51, die sich kurz nach Verlassen des Zündkäfigs 51 nach und nach aufbaut. Der Zündkäfig 51 liegt ferner, wie die Fig. 3 zeigt, im Zentrum der Spiralfeder 55, die ihn im Abstand kon­ zentrisch umgibt. Sie stützt sich an den Platten 14 und 18 ab.

Die Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Trennplatte 18 bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Hier ist kein Zündkäfig 51 vorhanden. Vielmehr liegt nur die Zündvorrichtung 52 im Zentrum der Vorkammer, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Die sich im Abstand von der Zündvor­ richtung 52 ausbildende laminare Flammfront F, die durch die Spiralfeder 55 nur lokal verwirbelt wird, ist nach wie vor im wesentlichen laminar, wenn sie die Durchgangsöffnungen 38 in der Trennplatte 18 erreicht. Als elektrische Zündvorrichtung 52 kann z. B. eine Zündkerze zum Einsatz kommen.

Es sei darauf hingewiesen, daß statt der Spiralfeder 55 auch eine andere Einrichtung zur lokalen Verwirbelung der Laminarströmung des gezünde­ ten Brenngasgemisches zum Einsatz kommen kann, die zwischen Zünd­ vorrichtung 52 und Überströmöffnungen 38 positioniert ist. Hierbei kann es sich zum Beispiel um in Fig. 3 nur gestrichelt angedeutete Stufen 56 handeln, die in den Platten 14 und 18 vorhanden sind, vorzugsweise in­ vers, um die Platten 14 und 18 vollständig aufeinanderlegen zu können. Durch diese Stufen 56 wird ein ähnlicher Effekt wie durch die Spiralfeder 55 erzielt.

Claims (15)

1. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere Setzgerät für Be­ festigungselemente, mit zwei einander gegenüberliegenden Brennkamm­ erwänden (14, 18) und einer zwischen diesen angeordneten Zündvorrich­ tung (52) zum Zünden eines zwischen den Brennkammerwänden (14, 18) befindlichen Brenngasgemisches, das bei Verbrennung eine sich laminar ausbreitende Flammfront erzeugt, wobei eine (18) der Brennkammerwän­ de im Abstand von der Zündvorrichtung (52) liegende Überströmöffnungen (38) besitzt, gekennzeichnet durch eine zwischen der Zündvorrichtung (52) und den Überströmöffnungen (38) sowie im Bereich der sich laminar ausbreitenden Flammfront vorhandene Einrichtung (55; 56a, 56b) zur lo­ kalen Verwirbelung dieser laminaren Flammfront.

2. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (55) separat zu den Brennkammer­ wänden (14, 18) vorhanden ist.

3. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung wenigstens teilweise durch Draht ge­ bildet ist.

4. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als eine um die Zündvorrich­ tung (52) herumgeführte Feder (55) ausgebildet ist, die mit den Brenn­ kammerwänden (14, 18) in Kontakt steht.

5. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Feder (55) als Spiralfeder ausgebildet ist.

6. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder (55) als Druckfeder ausgebildet ist, die sich an den Brennkammerwänden (14, 18) abstützt.

7. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (56a, 56b) Teil einer oder beider Brennkammerwände (14, 18) ist.

8. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung durch Oberflächenstrukturierung der Brennkammerwände (14, 18) gebildet ist.

9. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Oberflächenstrukturierung Stufen (56a, 56b) aus­ gebildet sind.

10. Brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur einer Brennkamm­ erwand (14) in der gegenüberliegenden Oberfläche der anderen Brenn­ kammerwand (18) invers ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (55; 56a, 56b) außerhalb eines Zünd­ käfigs (51) liegt, der die Zündvorrichtung (52) umgibt und umfangsseitige Durchgangsöffnungen (53) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (53) unter gleichen Winkelabständen in der Wand des Käfigs (51) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (51) als Hohlzylinder ausgebildet ist, dessen Längsachse senkrecht zu den Brennkammerwänden (14, 18) verläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (51) Teil eines Ansatzes (19) ist, der mit ei­ ner (18) der Brennkammerwände fest verbunden ist und die andere Brenn­ kammerwand (14) durch eine in ihr vorhandene Öffnung (16) hindurch hintergreift.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß benachbarte Durchgangsöffnungen (53) umlaufende Wandbereiche (53a) der Käfigwand innen aneinander stoßen.