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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Derartige Setzgeräte werden
mit festen Brennstoffen in Pulver- oder Tablettenform betrieben,
wobei ein Setzkolben über die
Verbrennungsgase aus der Verbrennung des Brennstoffs antreibbar
ist. Über
diesen Setzkolben können
dann Befestigungselemente in einen Untergrund eingetrieben werden.
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Aus
der
DE 199 83 546
A1 ist ein handgeführtes,
pulverkraftbetriebenes Setzgerät
bekannt, bei dem ein Setzkolben versetzbar in einem Führungsraum
eines Führungszylinders
geführt
ist. An dem einen Ende des Führungszylinders
ist eine Aufnahme für
eine Treibladung angeordnet, an der sich in Richtung auf den Setzkolben
zu eine Brennkammer anschliesst. Diese Brennkammer ist über eine mit Öffnungen
versehene Platte als Trennelement zweigeteilt, die fest in dem Innenraum
des Führungszylinders
angeordnet ist. Das Setzgerät
weist ferner eine Vorrichtung zum Ändern der Antriebskraft auf, über die
das Volumen des dem Setzkolben zugewandten Teils der Brennkammer
einstellbar ist. Hierzu weist die Vorrichtung einen am Setzkolben
angeordneten Leistungsstellarm auf an den ein Einstellmittel in
Form einer Schraube angreift. Hierdurch kann die obere Endstellung
des Kolbens und damit das Volumen des zweiten Teils der Brennkammer oberhalb
des Setzkolbens verändert
werden. Bei einer anderen Variante befindet sich seitlich des zweiten
Teils der Brennkammer eine zusätzliche
Volumenkammer die über
ein einstellbares Ventil mit der Brennkammer verbindbar ist. Das
Volumen der Volumenkammer selbst ist über eine bewegliche Platte, die
eine Wand der Volumenkammer bildet verstellbar.
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Von
Nachteil hierbei ist, dass zur Verwirklichung der Vorrichtung zum Ändern der
Antriebskraft eine Reihe zusätzlicher
Massnahmen notwendig ist, die zum einen zusätzlichen Bauraum benötigen und die
zum anderen zu höheren
Produktionskosten führen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Setzgerät der vorgenannten
Art zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und
das eine einfach aufgebaute Energieregulierung aufweist. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäss
durch die in Anspruch 1 genannten Massnahmen gelöst, wie nachfolgend gezeigt
wird.
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Demnach
ist das Trennelement als Teil der Einrichtung zum Einstellen der
Setzenergie ausgebildet und verstellbar gelagert, wobei der aktive Öffnungsquerschnitt
von wenigstens einem Teil der Durchführöffnungen des Trennelementes
in Abhängigkeit
von der Stellung des Trennelementes veränderbar ist. D. h., dass wenigstens
ein Teil der Durchführöffnungen
je nach Stellung des Trennelementes teilweise oder ganz verschliessbar
sind, wodurch deren aktiver Öffnungsquerschnitt,
der die Strömung von
Verbrennungsgasen durch die Durchführöffnungen limitiert, verkleinert
oder ganz verschlossen werden kann. Durch diese Massnahme kann eine
Regulierung der von der Treibladung gelieferten Energie also auf
einfache Weise durch Veränderung
des Öffnungsquerschnitts
erfolgen und nahezu ohne zusätzliche,
Bauraum benötigende
Mittel erreicht werden. Ferner ist diese Massnahme kostengünstig, da
nur geringe Anpassungen und wenige zusätzliche Teile notwendig sind.
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Von
Vorteil ist es, wenn wenigstens ein Teil der Durchführöffnungen
des Trennelementes gegenüber
Kanälen
der Kolbenführung
verlagerbar ist. Hierdurch kann eine Steuerung und ggf. Splittung
der Verbrennungsgase auf einfache Weise erreicht werden. So können die
Kanäle
Abblaskanäle
sein, oder Kanäle
die in Richtung des Führungsraums
verlaufen.
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Das
Trennelement kann einfach gesteuert werden, wenn es parallel zu
einer Längsachse
des Führungsraums
verschwenkbar gelagert ist. Hierzu kann das Trennelement einen kreisscheibenförmigen Grundkörper aufweisen,
der durch einfaches Verdrehen leicht zu verstellen ist. An dem Trennelement kann
dazu ein Stellmittel angelenkt sein, über welches das Trennelement
verstellbar ist.
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Vorteilhaft
weist dass Trennelement erste Durchführöffnungen auf, die parallel
zur Längsachse des
Führungsraums
durch das Trennelement hindurchgeführt sind, um Verbrennungsgase
von der ersten Teilkammer in die zweite Teilkammer zu führen. Hierdurch
wird der Weg der antreibenden Verbrennungsgase nicht behindert,
auch wenn ein Teil der Verbrennungsgase über entsprechende weitere Durchführöffnungen
und ggf. Kanäle
an die Umgebung abgeführt
werden.
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Günstig kann
es ferner sein, wenn ein von Kanälen
durchsetztes Gegenelement für
das Trennelement vorgesehen ist, welches in der Kolbenführung dem
Trennelement gegenüberliegend,
und in flächiger
Anlage mit diesem, angeordnet ist. Über dieses Gegenelement wird
auf einfache Weise ein teilweises oder vollständiges Verschliessen der Durchführöffnungen
und damit eine Reduktion des aktiven Öffnungsquerschnitts auf Null
im Trennelement in Abhängigkeit
von dessen Stellung ermöglicht.
Vorteilhafterweise umfassen die Kanäle erste Kanäle, die parallel
zur Längsachse
des Führungsraums
durch das Gegenelement hindurchgeführt sind, um Verbrennungsgase
von der ersten Teilkammer in die zweite Teilkammer zu führen. Von
diesen ersten Kanälen
können
die ersten Durchführöffnungen
des Trennelementes ganz oder nur teilweise überdeckt werden, je nach Stellung
des Trennelementes, und somit der aktive Öffnungsquerschnitt der ersten Durchführöffnungen
reguliert werden.
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Weiterhin
von Vorteil ist es, wenn die Kanäle zweite
Kanäle
umfassen, die an ihre dem Trennelement abgewandten Enden in als
Abströmkanäle ausgebildete
Kanäle
in der Kolbenführung
einmünden und
die in Überdeckung
mit zweiten Durchführöffnungen
des Trennelementes bringbar sind, um Verbrennungsgase von der ersten
Teilkammer an die Umgebung abzuführen.
Durch diese Massnahme kann insbesondere ein überhöhter Druck in der ersten Teilkammer
der Brennkammer vermieden werden, wenn die ersten Durchführöffnungen
teilweise verschlossen und ihr aktiver Öffnungsquerschnitt reduziert
ist. Eine maximale Setzenergie kann dabei z. B. aus einer Treibladung
gezogen werden, wenn die ersten Durchführöffnungen, die zum Führungsraum
führen, vollständig geöffnet sind
und keine Verbrennungsgase an die Umgebung abgeblasen werden. Die
Setzenergie ist jedoch reduziert, wenn Verbrennungsgase an die Umgebung
abgeblasen werden und/oder wenn der Querschnitt der Durchführöffnungen,
die zum Führungsraum
führen,
reduziert ist.
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Bei
einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist es von Vorteil, wenn
das Trennelement einen Zylinderabschnitt aufweist, der koaxial zur
Längsachse des
Führungsraums
verläuft
und dessen Zylinderwand von zweiten Durchführöffnungen durchbrochen ist,
deren radial aussen liegende Enden mit als Abströmkanälen ausgebildeten Kanälen in der
Kolbenführung
in Überdeckung
bringbar sind, um Verbrennungsgase von der zweiten Teilkammer an
die Umgebung abzuführen.
Eine Reduktion der Setzenergie erfolgt dabei nur durch Abblasen
von Verbrennungsgase nach aussen an die Umgebung. D. h., dass eine maximale
Setzenergie dann aus einer Treibladung gezogen wird, wenn keine
Verbrennungsgase an die Umgebung abgeblasen werden. Die Setzenergie
ist jedoch reduziert, wenn Verbrennungsgase an die Umgebung abgeblasen
werden.
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Weitere
Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung
in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 ein
erfindungsgemässe
Setzgerät
in einer an einen Untergrund angepressten Stellung in teilweisem
Längsschnitt,
mit einer ersten Energieeinstellung,
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2 ein
Ausschnitt des Setzgerätes
aus 1, mit einer zweiten Energieeinstellung,
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3 ein
Ausschnitt eines weiteren Setzgerätes aus 1 in einer
an einen Untergrund angepressten Stellung, mit einer ersten Energieeinstellung,
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4 ein
Ausschnitt des Setzgerätes
aus 3, mit einer zweiten Energieeinstellung,
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5 ein
Querschnitt durch das Setzgerät aus 3 entlang
der Linie V-V,
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6 ein
Querschnitt durch das Setzgerät aus 3 entlang
der Linie VI-VI.
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Das
in den 1 und 2 dargestellte brennkraftbetriebene
Setzgerät 10 weist
ein Gehäuse 11 mit
einem darin angeordneten ein- oder mehrteiligen hülsenartigen
Element 12 auf, in dem eine Kolbenführung 13 verschieblich
angeordnet ist. In einem Führungsraum 14 der
Kolbenführung 13 ist
ein Setzkolben 15 axial versetzbar geführt, der über eine in einer Aufnahme 18,
wie z. B. einem Kartuschenlager, eingebrachte Treibladung 41,
wie z. B. einer Blister-Kartusche, antreibbar ist. Die Treibladung 41 kann
dabei an einem Magazinstreifen 42 zusammen mit weiteren
Treibladungen magaziniert sein. Die Aufnahme 18, die in
einem ringförmigen
Lagerteil 40 ausgebildet ist, das in einem ersten Aufnahmeraum 26 an
einem Ende der Kolbenführung 13 angeordnet ist,
ist in der in den 1 und 2 dargestellten
an einen Untergrund U angepressten Stellung des Setzgerätes 10 von
hinten durch einen Lagerboden 17 verschlossen, wobei eine
Treibladung 41 darin gekammert ist. Günstigerweise ist das Lagerteil 40 dabei
als Dichtbuchse ausgebildet. Über
eine hier nicht dargestellte Zündeinheit
ist die Treibladung 41 zündbar. Diese Zündeinheit
kann z.B. elektronisch arbeiten oder auch mechanisch, z. B. mittels
eines elastisch beaufschlagten Zündstiftes.
Eine Betätigung der
Zündeinheit
erfolgt dabei über
einen Triggerschalter 16 an einem Handgriff 19 des
Setzgerätes 10.
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Zwischen
dem Lagerboden 17 und dem Führungsraum 14 befindet
sich eine Brennkammer 20, in der die Verbrennung der Treibladung 41 nach
erfolgter Zündung
abläuft.
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Das
Setzgerät 10 weist
ferner noch eine insgesamt mit 30 bezeichnete Einrichtung
zum Einstellen der Setzenergie auf. Diese Einrichtung weist ein Trennelement 31 auf,
welches die Brennkammer 20 in eine erste Teilkammer 21,
die dem Lagerboden 17 zugewandt ist, und in eine zweite
Teilkammer 22 unterteilt, die dem Führungsraum 14 zugewandt
ist. Dieses Trennelement 31 ist dreh- bzw. verschwenkbar
um eine Drehachse, die parallel zu einer durch den Führungsraum 14 definierten
Längsachse
A verläuft,
und weist dazu einen Grundkörper 32 auf,
der die Form einer runden Platte bzw. einer kreisförmigen Scheibe
hat. In diesem kreisscheibenförmigen Grundkörper 32,
der in dem ersten Aufnahmeraum 26 der Kolbenführung angeordnet
ist und sich dort direkt an das Lagerteil 17 anschliesst,
sind erste Durchführöffnungen 34 angeordnet,
die parallel zur Längsachse
A verlaufen und die die erste Teilkammer 21 mit der zweiten
Teilkammer 22 der Brennkammer 20 verbinden. Das
Trennelement 31 weist ferner noch einen Zylinderabschnitt 33 auf,
der in einem zweiten Aufnahmeraum 27 der Kolbenführung 13 geführt ist
und der koaxial mit dem kreisscheibenförmigen Grundkörper 32 ausgerichtet
ist. In der Zylinderwand des Zylinderabschnitts 33 sind
zweite Durchführöffnungen 35 angeordnet,
die mit als Abströmkanälen ausgebildeten
Kanälen 28 in
der Kolbenführung 13 in Überdeckung
bringbar sind. Die Kanäle 28 stehen
dabei über
Hülsenöffnungen 24 und
einer Gehäuseöffnung 23 sowie
Abström-Gehäuseöffnungen 25 mit
der Umgebung in Verbindung.
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Über ein
Stellmittel 36, welches von dem kreisscheibenförmigen Grundkörper 32 abzweigt
und welches durch einen Schlitz 29 in der Kolbenführung 13 hindurchgeführt ist,
kann das Trennelement 31 manuell verschwenkt werden, wodurch
die Lage der zweiten Durchführöffnungen 35 zu
den Kanälen 28 und
damit der aktive, von Verbrennungsgasen durchströmbare, Öffnungsquerschnitt der Durchführöffnungen 35 veränderbar
ist.
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In 1 ist
das Trennelement 31 in einer ersten Stellung, in der die
zweiten Durchführöffnungen 35 nicht
in die Kanäle 28 einmünden, so
dass der aktive Öffnungsquerschnitt
der Durchführöffnungen 35 gleich
Null ist. Bei der Zündung
der Treibladung 41 werden daher die expandierenden Verbrennungsgase
in Richtung der Pfeile 44 und 45 vollständig auf den
Setzkolben 15 wirken. In dieser Stellung wird also eine
maximale Verbrennungsenergie auf den Setzkolben 15 ausgeübt.
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In 2 ist
das Trennelement 31 in einer zweiten Stellung, in der die
zweiten Durchführöffnungen 35 die
Kanäle 28 vollständig überdecken
und somit vollständig
in diese einmünden.
Der aktive Öffnungsquerschnitt
der Durchführöffnungen 35 ist
dadurch maximal. Bei der Zündung
der Treibladung werden die expandierenden Verbrennungsgase zunächst in
Richtung der Pfeile 44 und anschliessend in Richtung der
Pfeile 45 und 46 geleitet und aufgeteilt, wodurch
die Einwirkung auf den Setzkolben 15 reduziert wird. In
dieser Stellung wird durch die Ableitung eines Teils der Verbrennungsgase
aus der zweiten Teilkammer 22 der Brennkammer 20 heraus
in Richtung der Pfeile 46 in die Umgebung, eine minimale Verbrennungsenergie
auf den Setzkolben 15 ausgeübt.
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Durch
Positionieren des Trennelements 31 in Zwischenstellungen
mit mehr oder weniger teilweiser Überdeckung der Kanäle 28 durch
die zweiten Durchführöffnungen 35 kann
die Setzenergie in Zwischenstufen zwischen der minimal und der maximal möglichen
Setzenergie eingestellt werden. Über
Anschläge
für das
Stellmittel 36 können
die erste und die zweite Stellung definiert werden. Diese Anschläge sind
dabei z. B. entsprechend den in den 5 und 6 dargestellten
Anschlägen 43 und 47 des weiteren
Ausführungsbeispiels
ausgebildet.
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Das
Stellmittel könnte
ebenfalls durch ein automatisches Stellmittel ersetzt werden, dass über eine
Steuereinheit gesteuert eine optimale Energieeinstellung anhand
verschiedener Setzparameter, wie z. B. der Art des Untergrundes,
der beabsichtigten Setztiefe und der Art des zu setzenden Befestigungselementes,
vornimmt. Ferner könnte
das Stellmittel auch am Lagerteil angeordnet sein und eine Verschwenkbewegung
von dem Lagerteil über
eine Verzahnung auf das Trennelement übertragen werden. Weiterhin
könnten
das Lagerteil und das Trennelement auch einteilig ausgebildet sein.
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Das
in den 3 bis 6 ausschnittsweise dargestellte
Setzgerät 10 unterscheidet
sich dadurch von dem vorhergehend dargestellten, dass die Einrichtung 30 zum
Einstellen der Setzenergie ein Trennelement 31 aufweist,
welches lediglich einen kreisscheibenförmigen Grundkörper 32 mit
parallel zur Längsachse
A geführten
ersten und zweiten Durchführöffnungen 34, 35 und
ein vom Grundkörper 32 abzweigendes
Stellmittel 36 beinhaltet. In dem zweiten Aufnahmeraum 27 der
Kolbenführung 13 ist dem
Trennelement 31 direkt gegenüberliegend ferner ein als Lochplatte
ausgebildetes Gegenelement 37 angeordnet, in welchem parallel
zur Längsachse A
geführte
erste Kanäle 38 und
aus der axialen Richtung in eine radiale Richtung abgewinkelte zweite
Kanäle 39 angeordnet
sind.
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Aus
den 3 und 5 ist die Stellung des Trennelementes 31 ersichtlich,
in der das Setzgerät 10 mit
einer maximalen Setzenergie arbeitet. Das Trennelement 31 liegt
mit seinem Stellmittel 36 am Anschlag 43 an wobei
seine ersten Durchführöffnungen 34 vollständig überdeckt
sind durch die ersten Kanäle 38 des
Gegenelementes 37, so dass der aktive Öffnungsquerschnitt der Durchführöffnungen 34 maximal
gross ist. Die zweiten Durchführöffnungen 35 hingegen
münden
nicht in die zweiten Kanäle 39 ein,
bzw. weisen keine Überdeckung
mit diesen auf. Ihr aktiver Öffnungsquerschnitt
ist daher gleich Null. Bei einem Verbrennungsvorgang einer Treibladung 41 in
der Brennkammer werden die expandierenden Verbrennungsgase daher
durch die ersten Durchführöffnungen 34 und
die ersten Kanäle 38 in
Richtung der Pfeile 44 und 45 vollständig in
Richtung auf den Setzkolben 15 geleitet, der mit maximaler
Verbrennungsenergie angetrieben wird.
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Aus
den 4 und 6 ist die Stellung des Trennelementes 31 ersichtlich,
in der das Setzgerät 10 mit
einer minimalen Setzenergie arbeitet. Das Trennelement 31 liegt
mit seinem Stellmittel 36 am Anschlag 47 an wobei
seine ersten Durchführöffnungen 34 zu
ca. 50% durch die ersten Kanäle 38 des Gegenelementes 37 überdeckt
sind. Der aktive Öffnungsquerschnitt
der Durchführöffnungen 34 liegt also
bei ca. 50%. Die zweiten Durchführöffnungen 35 münden hingegen
vollständig
in die zweiten Kanäle 39 ein,
bzw. sind vollständig
von diesen überdeckt,
so dass der aktive Öffnungsquerschnitt
der Durchführöffnungen 35 maximal
gross ist. Bei einem Verbrennungsvorgang einer Treibladung 41 in
der Brennkammer werden die expandierenden Verbrennungsgase durch
die ersten Durchführöffnungen 34 und
die ersten Kanäle 38 in
Richtung der Pfeile 44 und 45 zum einen Teil in
Richtung auf den Setzkolben 15 und über die zweiten Durchführöffnungen 35 und
die zweiten Kanäle 39 sowie
die Kanäle 28 zum
anderen Teil in die Umgebung geleitet, so dass der Setzkolben 15 nur
mit minimaler Verbrennungsenergie angetrieben wird.
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Auch
hier kann wieder durch Positionieren des Trennelements 31 in
Zwischenstellungen mit mehr oder weniger teilweiser Überdeckung
der ersten Kanäle 38 durch
die ersten Durchführöffnungen 34 und
der zweiten Kanäle 39 durch
die zweiten Durchführöffnungen 35 die
Setzenergie in Zwischenstufen zwischen der minimal und der maximal
möglichen
Setzenergie eingestellt werden.
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Ferner
könnte
das Gegenelement 37 auch einteilig mit der Kolbenführung 13 ausgebildet
sein.
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Bezüglich weiterer
Details und hier nicht explizit erwähnter Bezugszeichen wird vollumfänglich Bezug
genommen auf die Beschreibung zu der Ausführungsform gemäss den 1 und 2.