-
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.