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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement.
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Stand der Technik
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Derartige Vorrichtungen umfassen üblicherweise eine Reaktionskammer, in der ein oder mehrere Edukte miteinander reagieren, und ein Energieübertragungselement, das zumindest einen Teil der Energie, die bei der Reaktion in der Reaktionskammer frei wird, auf ein Befestigungselement überträgt.
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Nachdem das Befestigungselement an einem Untergrund befestigt ist, ist es wünschenswert, dass die Vorrichtung nach möglichst kurzer Zeit für eine erneute Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement zur Verfügung steht.
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Darstellung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement zur Verfügung zu stellen, bei der die Versorgung der Reaktionskammer mit zumindest einem ersten Edukt in kurzer Zeit möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement, mit einer Reaktionskammer, einem in einer Befestigungsrichtung bewegbaren Energieübertragungselement für eine Übertragung von in der Reaktionskammer freiwerdender Energie auf ein Befestigungselement, einem in die Reaktionskammer mündenden ersten Zuführkanal für die Zuführung eines ersten Eduktes zu der Reaktionskammer, wobei der erste Zuführkanal eine Fördereinrichtung für eine Förderung des ersten Eduktes in die Reaktionskammer und eine Schliessvorrichtung für ein zeitweises Verschliessen des ersten Zuführkanals umfasst, und einer mit der Schliessvorrichtung verbundenen Steuereinrichtung zum Öffnen und Schliessen der Schliessvorrichtung nach vorgegebenen Bedingungen.
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Durch eine Steuerung der Versorgung der Reaktionskammer mit dem ersten Edukt über ein Öffnen und Schliessen der Schliessvorrichtung wird eine gleichmässige Versorgung insbesondere bei durchgehend betriebener Fördereinrichtung ermöglicht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer eine besonders bevorzugt in der Reaktionskammer angeordnete Initialisierungseinrichtung für die Initialisierung einer Reaktion aufweist, wobei die Initialisierungseinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Besonders bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung einen Steuermechanismus, der die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer mittels der Initialisierungseinrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass die Schliessvorrichtung geschlossen ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst Positionsbestimmungsmittel für die Bestimmung der Position des Energieübertragungselementes, wobei die Positionsbestimmungsmittel mit der Steuereinrichtung verbunden sind, und wobei die Steuereinrichtung einen Steuermechanismus umfasst, der das Öffnen der Schliessvorrichtung oder die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer mittels der Initialisierungseinrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass das Energieübertragungselement in einer Ausgangsstellung positioniert ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst Zustandsbestimmungsmittel für die Bestimmung einer Zustandsgrösse in der Reaktionskammer, wobei die Zustandsbestimmungsmittel mit der Steuereinrichtung verbunden sind. Besonders bevorzugt die Steuereinrichtung einen Steuermechanismus, der ein Öffnen oder Schliessen der Schliessvorrichtung oder die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer mittels der Initialisierungseinrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass eine Zustandsgrösse in der Reaktionskammer einen vorgegebenen Wert erreicht oder über- oder unterschreitet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Antriebseinrichtung für die Fördereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung für eine Steuerung der Fördereinrichtung mit der Antriebseinrichtung verbunden ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Förder- und/oder Antriebseinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Besonders bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung einen Steuermechanismus, der das Öffnen der Schliessvorrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass die Fördereinrichtung in Betrieb ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Förder- und/oder Antriebseinrichtung mit der Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung einen Steuermechanismus umfasst, der ein Abschalten der Förder- oder Antriebseinrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass die Fördereinrichtung seit einem vorgegebenen Zeitraum in Betrieb ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessvorrichtung stromabwärts der Fördereinrichtung und stromaufwärts der Reaktionskammer angeordnet ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst einen zweiten Zuführkanal für die Zuführung eines zweiten Eduktes zu der Reaktionskammer. Besonders bevorzugt mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromaufwärts der Schliessvorrichtung in den ersten Zuführkanal. Gemäss einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromabwärts der Schliessvorrichtung in den ersten Zuführkanal.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zuführkanal und/oder der zweite Zuführkanal eine Eingangsöffnung für Umgebungsluft aufweist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst eine an den ersten Zuführkanal und/oder an den zweiten Zuführkanal angrenzende Aufnahme für ein Eduktreservoir.
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Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung einen eine Rotordrehachse aufweisenden Rotor und ein drehfest an dem Rotor angeordnetes Förderelement für eine Förderung des ersten Eduktes umfasst.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung umfasst eine Kolbenführung, wobei das Energieübertragungselement einen in der Kolbenführung in Befestigungsrichtung geführten und insbesondere eine in Befestigungsrichtung ausgerichtete Kolbensymmetrieachse aufweisenden Kolben mit einer an die Reaktionskammer angrenzenden Energieaufnahmefläche und einen Hammer mit einer Energieabgabefläche umfasst.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung umfasst einen eine Antriebsdrehachse aufweisenden Drehantrieb für den Rotor.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotordrehachse und/oder die Antriebsdrehachse im Wesentlichen in Befestigungsrichtung ausgerichtet ist und insbesondere im Wesentlichen mit der Kolbensymmetrieachse zusammenfällt.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform mündet der zweite Zuführkanal in den ersten Zuführkanal. Besonders bevorzugt mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromaufwärts der Fördereinrichtung in den ersten Zuführkanal. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mündet der zweite Zuführkanal in die Fördereinrichtung. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromabwärts der Fördereinrichtung in den ersten Zuführkanal.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement radial verschiebbar an dem Rotor angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement,
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2 schematisch eine Vorrichtung zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement und
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3 einen Querschnitt einer Fördereinrichtung.
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In 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement, beispielsweise einen Nagel, Stift, Bolzen oder Ähnliches, schematisch dargestellt. Vorteilhaft wird kinetische Energie auf das Befestigungselement übertragen, bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen wird zusätzlich oder alternativ eine andere Energieform übertragen, beispielsweise Rotationsenergie, insbesondere bei einer Schraube oder Ähnlichem als Befestigungselement.
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Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 15 und in dem Gehäuse eine Reaktionskammer 20 mit einer bevorzugt zylindrischen Expansionskammer 25 sowie ein Energieübertragungselement 30 umfassende Energieübertragungsmittel auf. Das Energieübertragungselement 30 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Kolben ausgebildet und umfasst einen Kolbenteller 40 mit einer Energieaufnahmefläche 50 für die Aufnahme von in der Reaktionskammer 20 freiwerdender Energie. Weiterhin umfasst das Energieübertragungselement 30 eine Kolbenstange 60 mit einer nicht gezeigten Energieabgabefläche für die Abgabe von Energie an ein nicht gezeigtes Befestigungselement. Der Kolbenteller 40 und die Kolbenstange 60 sind insbesondere fest miteinander verbunden. Die Energieabgabefläche ist dabei vorzugsweise auf einer von der Energieaufnahmefläche abgewandten Seite des Energieübertragungselementes angeordnet.
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Die Vorrichtung 10 weist an und/oder in dem Gehäuse 15 Führungsmittel für eine Führung des Energieübertragungselementes 30 in einer Befestigungsrichtung 80 auf, wobei das Energieübertragungselement 30 in der Befestigungsrichtung 80 bewegbar ist und insbesondere eine in Befestigungsrichtung ausgerichtete Symmetrieachse 85 aufweist. Die Führungsmittel umfassen ein Führungselement 70, das insbesondere als Kolbenführung ausgebildet ist und einer Führung der Kolbenstange 60 dient. Bevorzugt ist der Kolbenteller 40 in der Expansionskammer ebenfalls in der Befestigungsrichtung 80 geführt.
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Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Energieübertragungselement als Hammer oder Ähnliches ausgebildet. Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Energieübertragungselement nicht, wie in 1 dargestellt, linear geführt, sondern um eine Drehachse oder einen Drehpunkt drehbar gelagert.
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Für eine Zuführung von Befestigungselementen zu dem Führungselement 70, innerhalb dessen die Befestigungselemente von der Energieabgabefläche der Kolbenstange 60 Energie aufnehmen, um in einen Untergrund 90 eingetrieben zu werden, weist die Vorrichtung 10 eine beispielsweise als Magazin ausgebildete Zuführeinrichtung 100 auf. Vorzugsweise weist die Zuführeinrichtung 100 hierzu ein nicht gezeigtes Federelement oder dergleichen auf, so dass jeweils ein Befestigungselement mittels Federkraft in dem Führungselement 70 gehalten wird.
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Die Vorrichtung 10 weist weiterhin einen in die Reaktionskammer 20 mündenden ersten Zuführkanal 110 für die Zuführung eines ersten Eduktes zu der Reaktionskammer 20 auf. Der erste Zuführkanal 110 umfasst neben Leitungsabschnitten 120, 130, 140 eine Fördereinrichtung 150 für eine Förderung des ersten Eduktes in die Reaktionskammer 20. Bevorzugt weist die Fördereinrichtung 150 einen nicht gezeigten, eine Rotordrehachse aufweisenden Rotor und ein drehfest an dem Rotor angeordnetes Förderelement für eine Förderung des ersten Eduktes auf. Bevorzugt ist das Förderelement radial verschiebbar an dem Rotor angeordnet.
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Die Fördereinrichtung 150 weist bevorzugt einen Flügelzellenverdichter auf, dessen Flügel insbesondere ein oder mehrere Förderelemente bilden. Gemäss nicht dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Fördereinrichtung einen Schraubenverdichter, eine Schraubenspindelpumpe, eine Schlauchpumpe, einen Scrollverdichter oder eine Rotationskolbenpumpe, insbesondere Drehkolbenpumpe, Drehschieberpumpe oder Zahnradpumpe auf. Gemäss einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Fördereinrichtung ein Gebläse, insbesondere ein Radialgebläse oder einen Axiallüfter wie beispielsweise einen Rohrlüfter auf. Weiterhin ist mit der Fördereinrichtung bevorzugt ein Staudruck von 50 hPa, besonders bevorzugt ein Staudruck von 100 hPa erzeugbar.
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Der erste Zuführkanal 110 weist eine Eingangsöffnung 160 für Umgebungsluft auf, so dass das erste Edukt ein Bestandteil von Luft ist, insbesondere Sauerstoff. Bevorzugt sind die Leitungsabschnitte 120, 130, 140 als Rohre oder Schläuche ausgebildet, deren Material ein oder mehrere Metalle, Legierungen, Keramiken, Kunststoffe und/oder Elastomere umfasst oder daraus besteht.
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Die Vorrichtung 10 umfasst einen eine Antriebsdrehachse aufweisenden Drehantrieb 170 für den Rotor. Bevorzugt ist die Rotordrehachse und/oder die Antriebsdrehachse im Wesentlichen in Befestigungsrichtung und/oder in Richtung einer Symmetrieachse der Expansionskammer 25 ausgerichtet, so dass mechanische Belastungen von Achslagern und dergleichen durch einen während eines Befestigungsvorganges unter Umständen auftretenden Rückstoss und/oder andere Beschleunigungskräfte wie beispielsweise Kreiselmomente verringert sind. Unter Umständen sind hierdurch Lager mit geringem Gewicht und geringen Kosten einsetzbar. Besonders bevorzugt fällt die Rotordrehachse und/oder die Antriebsdrehachse im Wesentlichen mit der Symmetrieachse 85 des Energieübertragungselementes 30 zusammen.
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Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Fördereinrichtung und/oder die Antriebseinrichtung gegenüber der Expansionskammer und/oder der Reaktionskammer, oder die Fördereinrichtung gegenüber der Antriebseinrichtung gedämpft gelagert. Dies wird beispielsweise durch ein oder mehrere elastische Elemente zur Lagerung der Fördereinrichtung beziehungsweise der Antriebseinrichtung bewerkstelligt. Das oder die elastischen Elemente weisen hierzu vorteilhaft ein elastisches Material, beispielsweise ein Elastomer, und/oder eine elastische Form, beispielsweise einer Feder, insbesondere einer Schrauben-, Spiral-, Drehstab-, Biege-, Teller- oder Blattfeder, auf. Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen weisen das oder die elastischen Elemente eine Wickel-, Ring- oder Gasfeder auf.
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Die Vorrichtung 10 umfasst weiterhin einen in die Reaktionskammer 20 mündenden zweiten Zuführkanal 180 für die Zuführung eines zweiten Eduktes zu der Reaktionskammer 20. Der zweite Zuführkanal 180 umfasst neben Leitungsabschnitten 190, 200 eine Dosiereinrichtung 210 für eine Dosierung des zweiten Eduktes in die Reaktionskammer 20. Bevorzugt sind die Leitungsabschnitte 190, 200 als Rohre oder Schläuche ausgebildet, deren Material ein oder mehrere Metalle, Legierungen, Keramiken, Kunststoffe und/oder Elastomere umfasst oder daraus besteht.
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Die Vorrichtung 10 weist eine an den zweiten Zuführkanal 180 angrenzende Aufnahme 220 für ein Eduktreservoir 230 auf. Das Eduktreservoir 230 ist dabei derart an den zweiten Zuführkanal anschliessbar, dass das zweite Edukt durch den zweiten Zuführkanal in die Reaktionskammer 20 förderbar ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Eduktreservoir 230 um einen Brennstoffbehälter, so dass das zweite Edukt ein Brennstoff ist. Bevorzugt ist das zweite Edukt ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, das besonders bevorzugt unter erhöhtem Druck in dem Eduktreservoir 230 vorliegt, so dass das zweite Edukt mittels eines Druckunterschiedes zwischen dem Eduktreservoir 230 und der Reaktionskammer 20 durch den zweiten Zuführkanal 180 förderbar ist. Bevorzugt ist das Eduktreservoir als insbesondere zylindrische Dose ausgebildet, deren Material ein oder mehrere Metalle, Legierungen, Keramiken, Kunststoffe und/oder Elastomere umfasst oder daraus besteht.
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Gemäss einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der zweite Zuführkanal in den ersten Zuführkanal. Bevorzugt mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromaufwärts der Fördereinrichtung in den ersten Zuführkanal. Gemäss einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der zweite Zuführkanal in die Fördereinrichtung. Gemäss einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromabwärts der Fördereinrichtung in den ersten Zuführkanal.
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Der in 1 gezeigte erste Zuführkanal 110 umfasst eine ein Ventil umfassende Schliessvorrichtung 250 für ein zeitweises Verschliessen des ersten Zuführkanals 110. Die Schliessvorrichtung 250 ist dabei, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromabwärts der Fördereinrichtung 150 und stromaufwärts der Reaktionskammer 20 angeordnet. Bei dem Ventil handelt es sich bevorzugt um ein Absperrventil.
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Das Ventil ist vorzugsweise hydraulisch, pneumatisch, elektrisch, elektromotorisch oder elektromagnetisch, insbesondere direktgesteuert, servogesteuert oder zwangsgesteuert betätigbar. Weiterhin handelt es sich bei dem Ventil insbesondere um ein Tellerventil, ein Rollmembranventil, ein Quetschventil, ein Nadelventil, ein Kugelventil oder einen Kükenhahn.
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Die Vorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 240 für eine Steuerung der Fördereinrichtung 150, der Antriebseinrichtung 170 und/oder der Schliessvorrichtung 250. Die Steuereinrichtung 240 ist zum Öffnen und Schliessen der Schliessvorrichtung 250 nach vorgegebenen Bedingungen mit der der Schliessvorrichtung 250 verbunden. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 240 für eine Steuerung der Fördereinrichtung 150 mit der Antriebseinrichtung 170 verbunden. Die Steuereinrichtung 240 umfasst vorzugsweise einen Steuermechanismus, der das Öffnen der Schliessvorrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass die Fördereinrichtung in Betrieb ist. Die Steuereinrichtung 240 umfasst weiterhin vorzugsweise einen Steuermechanismus, der ein Abschalten der Förder- oder Antriebseinrichtung unter der Bedingung veranlasst, dass die Fördereinrichtung 150 seit einem vorgegebenen Zeitraum in Betrieb ist und/oder dass seit einem vorgegebenen Zeitraum kein Befestigungsvorgang mehr stattgefunden hat. Unter Umständen kann hierdurch Energie eingespart werden. Besonders bevorzugt verbleibt also die Fördereinrichtung 150 zwischen kurz aufeinanderfolgenden Befestigungsvorgängen in Betrieb, insbesondere bei einer gewünschten Drehzahl, so dass Befestigungsvorgänge in schneller Folge möglich sind, da die Fördereinrichtung 150 nicht für jeden Befestigungsvorgang angefahren werden muss.
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Die Reaktionskammer 20 weist eine in der Reaktionskammer 20 angeordnete Initialisierungseinrichtung 260 für die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer 20 auf, wobei die Initialisierungseinrichtung 260 mit der Steuereinrichtung 240 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 240 umfasst vorzugsweise einen Steuermechanismus, der die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer 20 mittels der Initialisierungseinrichtung 260 unter der Bedingung veranlasst, dass die Schliessvorrichtung 250 geschlossen ist.
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Die Initialisierungseinrichtung 260 umfasst vorzugsweise eine Zündvorrichtung wie beispielsweise eine Zündkerze, mittels derer insbesondere für die Zündung einer Verbrennungsreaktion in der Reaktionskammer 20 ein Zündfunke erzeugbar ist.
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Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 Positionsbestimmungsmittel 270 für eine Bestimmung der Position des Energieübertragungselementes 30, wobei die Positionsbestimmungsmittel 270 mit der Steuereinrichtung 240 verbunden sind. Die Steuereinrichtung 240 umfasst vorzugsweise einen Steuermechanismus, der das Öffnen der Schliessvorrichtung 250 oder die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer 20 mittels der Initialisierungseinrichtung 260 unter der Bedingung veranlasst, dass das Energieübertragungselement 30 in einer Ausgangsstellung positioniert ist.
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Die Positionsbestimmungsmittel umfassen vorzugsweise einen Sensor, insbesondere Bewegungssensor, welcher die Position des Energieübertragungselementes 30 elektromagnetisch, optisch und/oder mechanisch erfasst. Insbesondere reicht es aus, wenn die Positionsbestimmungsmittel erfassen, ob sich das Energieübertragungselement 30 in einer vorbestimmten Position befindet oder nicht. Die vorbestimmte Position ist vorzugsweise eine Ausgangsstellung, in welcher das Energieübertragungselement 30 und somit auch die Energieaufnahmefläche 50 in 1 möglichst weit rechts angeordnet ist, so dass die Reaktionskammer möglichst klein ist. Vorteilhaft wird eine Reaktion in der Reaktionskammer initialisiert, wenn sich das Energieübertragungselement 30 in der Ausgangsstellung befindet.
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Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 Zustandsbestimmungsmittel 280 für die Bestimmung einer Zustandsgrösse in der Reaktionskammer 20, wobei die Zustandsbestimmungsmittel 280 beispielsweise einen Drucksensor umfassen und mit der Steuereinrichtung 240 verbunden sind. Die Steuereinrichtung 240 umfasst vorzugsweise einen Steuermechanismus, der ein Öffnen oder Schliessen der Schliessvorrichtung 250 oder die Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer 20 mittels der Initialisierungseinrichtung 260 unter der Bedingung veranlasst, dass eine Zustandsgrösse in der Reaktionskammer 20 einen vorgegebenen Wert erreicht oder über- oder unterschreitet. Bei der Zustandsgrösse handelt es sich vorzugsweise um den Druck, das Volumen, die Masse, die Dichte und/oder die Temperatur eines in der Reaktionskammer 20 befindlichen Gases.
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Durch die Kenntnis der Zustandsgrösse kann vorzugsweise eine Variation einer für eine Reaktion in der Reaktionskammer 20 zur Verfügung stehenden Menge eines oder mehrerer Edukte und somit auch eine Variation der während der Reaktion freiwerdenden und damit auch der auf ein Befestigungselement übertragenen Energie verringert werden. Die Steuereinrichtung 240 bewirkt ein Schliessen der Schliessvorrichtung 250 bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes in der Reaktionskammer 20.
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Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen bewirkt die Steuereinrichtung ein Schliessen der Schliessvorrichtung nach einer vorbestimmten Ladezeit oder nach der Vollendung einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen der Fördereinrichtung und/oder der Antriebseinrichtung. Anhand der vorbestimmten Ladezeit beziehungsweise Anzahl von Umdrehungen wird ebenfalls eine vorbestimmte Menge eines oder mehrerer Edukte in die Reaktionskammer gefördert.
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Die Verbindung der Steuereinrichtung 240 mit der Schliessvorrichtung 250, der Fördereinrichtung 150, der Antriebseinrichtung 170, der Initialisierungseinrichtung 260, den Positionsbestimmungsmitteln 270 und/oder den Zustandsbestimmungsmitteln 280 umfasst vorzugsweise eine Signal- und/oder Stromleitung wie beispielsweise ein ein- oder mehradriges Kabel. Der oder die Steuermechanismen umfassen insbesondere ein Programm, welches in der Steuereinrichtung 240 gespeichert ist.
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Bevorzugt bewirken der oder die Steuermechanismen eine Ablaufsteuerung, bei welcher die Schliessvorrichtung 250 in einem Normalzustand, beispielsweise beim Einschalten der Vorrichtung 10, den ersten Zuführkanal 110 verschliesst. Nach dem Einschalten wird die Antriebseinrichtung 170 eingeschaltet, so dass die Fördereinrichtung 150 in Betrieb genommen wird. Sobald die Antriebseinrichtung 170 und/oder die Fördereinrichtung 150 einen vorbestimmten Betriebszustand wie beispielsweise eine Nenndrehzahl erreicht hat, bewirkt ein Steuermechanismus der Steuereinrichtung 240 ein Öffnen der Schliessvorrichtung 250, so dass die Fördereinrichtung 150 das erste Edukt in die Reaktionskammer 20 fördert und insbesondere verdichtet.
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Weiterhin wird das zweite Edukt mit Hilfe der Dosiereinrichtung 210 ebenfalls erst in die Reaktionskammer 20 dosiert, nachdem die Antriebseinrichtung 170 und/oder die Fördereinrichtung 150 einen vorbestimmten Betriebszustand, insbesondere den gleichen Betriebszustand, der als Bedingung für das Öffnen der Schliessvorrichtung 250 herangezogen wird, erreicht hat. Unter Umständen wird hierdurch eine Verkürzung der Zeit zwischen der Dosierung des zweiten Eduktes und einer Initialisierung einer Reaktion in der Reaktionskammer 20 ermöglicht.
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Nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes einer Zustandsgrösse innerhalb der Reaktionskammer 20, bevorzugt eines vorbestimmten Druckes, bewirkt ein Steuermechanismus der Steuereinrichtung 240 ein Schliessen der Schliessvorrichtung 250, so dass die Fördereinrichtung 150 vor Druckwellen und dergleichen während einer anschliessenden Reaktion in der Reaktionskammer 20 unter Umständen besser geschützt ist. Das Erreichen des vorbestimmten Wertes der Zustandsgrösse in der Reaktionskammer 20 wird durch die Zustandsbestimmungsmittel 280 erfasst und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 240 weitergegeben.
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Gemäss nicht dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung zwei oder mehr als zwei Steuereinrichtungen auf, welche jeweils eine oder mehrere der beschriebenen Steueraufgaben erfüllen. Bevorzugt sind die zwei oder mehr Steuereinrichtungen miteinander verbunden, um miteinander zu kommunizieren.
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Die durch die Reaktion in der Reaktionskammer 20 freiwerdende Energie wird zumindest teilweise über die Energieaufnahmefläche 50 von dem Energieübertragungselement 30 aufgenommen und über die Energieabgabefläche auf ein Befestigungselement übertragen, nachdem sich das Energieübertragungselement 30 in 1 nach links bewegt hat. Das oder die während der Reaktion in der Reaktionskammer 20 sowie in der Expansionskammer 25 entstehenden Produkte, wie beispielsweise Abgase, verlassen die Expansionskammer 25 über eine nicht gezeigte Auspufföffnung nach aussen, wenn sich das Energieübertragungselement 30 in 1 nach links bewegt hat. Die in der Reaktionskammer 20 und der Expansionskammer 25 verbleibenden Produkte ziehen sich aufgrund einer Abkühlung, welche nach Beendigung der Reaktion erfolgt, zusammen und saugen das Energieübertragungselement 30 zurück in seine Ausgangsstellung, welche in 1 gezeigt ist.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Fördereinrichtung 150 nicht während dieser sogenannten thermischen Rückführung des Energieübertragungselementes 30 das erste Edukt in die Reaktionskammer 20 fördert. Vorteilhaft bewirkt daher erst nach Erreichen der Ausgangsstellung des Energieübertragungselementes 30 ein Steuermechanismus der Steuereinrichtung 240 ein Öffnen der Schliessvorrichtung 250. Das Erreichen der Ausgangsstellung durch das Energieübertragungselement 30 wird durch die Positionsbestimmungsmittel 270 erfasst und ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 240 weitergegeben.
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Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst einen zweiten Zuführkanal für die Zuführung eines zweiten Eduktes zu der Reaktionskammer. Besonders bevorzugt mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromaufwärts der Schliessvorrichtung in den ersten Zuführkanal. Gemäss einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromabwärts der Schliessvorrichtung in den ersten Zuführkanal.
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Gemäss einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der zweite Zuführkanal in den ersten Zuführkanal. Bevorzugt mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromaufwärts der Schliessvorrichtung in den ersten Zuführkanal. Gemäss einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der zweite Zuführkanal in die Schliessvorrichtung, die dann insbesondere ein Drei-Wege-Ventil umfasst, dessen zwei Eingänge mit der Fördereinrichtung und dem zweiten Zuführkanal verbunden sind, während der Ausgang des Drei-Wege-Ventils mit der Reaktionskammer verbunden ist. Gemäss einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mündet der zweite Zuführkanal, in Strömungsrichtung des ersten Eduktes gesehen, stromabwärts der Schliessvorrichtung in den ersten Zuführkanal.
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Die in 1 dargestellte Vorrichtung 10 weist weiterhin einen Auslöseschalter 290 für ein insbesondere manuelles Auslösen eines Befestigungsvorganges auf, der mit der Steuereinrichtung 240 verbunden ist. Der Auslöseschalter 290 umfasst bevorzugt einen Abzug, welcher beispielsweise mit einem Zeigefinger betätigbar ist, während die Vorrichtung 10 mit einer oder beiden Händen gehalten und insbesondere an den Untergrund 90 gedrückt wird.
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Darüber hinaus weist die Vorrichtung 10 einen insbesondere elektrischen Energiespeicher 300 auf, welcher beispielsweise als insbesondere wiederaufladbare Batterie oder Akkumulator ausgebildet und mit der Steuereinrichtung 240, der Fördereinrichtung 150, der Antriebseinrichtung 170, der Dosiereinrichtung 210 und/oder der Schliessvorrichtung 250 zu deren Energieversorgung verbunden ist.
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Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung beruht auf dem Gedanken, vor einer Reaktion in der Reaktionskammer eine möglichst grosse Menge an Edukten zur Verfügung zu stellen. Bei gasförmigen und/oder flüssigen Edukten sollte bei Beginn und/oder während der Reaktion ein möglichst hoher Druck in der Reaktionskammer vorherrschen. Ein Aufladen der Reaktionskammer lange vor Beginn der Reaktion ist unter Umständen unvorteilhaft, da durch Undichtigkeiten und dergleichen ein Teil der Edukte verloren gehen beziehungsweise der Druck absinken könnte. Weiterhin sollte das Aufladen möglichst schnell vonstatten gehen, um eine möglichst hohe Wiederholrate der Befestigungsvorgänge zu gewährleisten. Die beschriebene Vorrichtung erlaubt hierzu insbesondere für ein gasförmiges Edukt einen hohen Volumenstrom.
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In 2 ist eine weitere Vorrichtung 310 zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement, beispielsweise einen Nagel, Stift, Bolzen oder Ähnliches, schematisch dargestellt. Gegenüber der in 1 gezeigten Vorrichtung 10 weist die Vorrichtung 310 zusätzlich einen in der Reaktionskammer 20 angeordneten Turbulenzerzeuger auf, welcher in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Lüfterrad 320 sowie eine Drehwelle 330 umfasst, wobei das Lüfterrad 320 drehfest, insbesondere fest mit der Drehwelle 330 verbunden, insbesondere auf der Drehwelle 330 befestigt ist. Der Turbulenzerzeuger dient der Erzeugung von Turbulenz innerhalb der Reaktionskammer 20, wobei die Turbulenz unter Umständen die Geschwindigkeit der Reaktion innerhalb der Reaktionskammer 20 beschleunigt und somit die auf ein Befestigungselement übertragbare Energie steigert.
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Bevorzugt ist die Drehwelle 330 im Wesentlichen in Befestigungsrichtung und/oder in Richtung einer Symmetrieachse der Expansionskammer 25 ausgerichtet, so dass mechanische Belastungen von Achslagern und dergleichen durch einen während eines Befestigungsvorganges unter Umständen auftretenden Rückstoss und/oder andere Beschleunigungskräfte wie beispielsweise Kreiselmomente verringert sind. Besonders bevorzugt ist die Drehwelle 330 koaxial auf der Rotordrehachse des Rotors der Fördereinrichtung 150 und/oder auf der Antriebsdrehachse der Antriebseinrichtung 170 angeordnet.
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Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Turbulenzerzeuger eine Platte, welche die Reaktionskammer 20 durchsetzt und einen oder mehrere Durchbrüche aufweist, durch welche hindurch das oder die Edukte sowie eine Reaktionsfront hindurch treten und dabei Turbulenzen erzeugen können. Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Turbulenzerzeuger eine innerhalb der Reaktionskammer 20 bewegliche Platte, welche sich während der Reaktion durch die Reaktionskammer 20 bewegt und dabei Turbulenzen erzeugt.
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In 3 ist eine Fördereinrichtung 410 für die Förderung eines Fluides in einer Querschnittsansicht gezeigt, wobei das Fluid insbesondere ein Gas und/oder eine Flüssigkeit ist. Bevorzugt ist die Fördereinrichtung 410 für die Förderung des ersten Eduktes in die Vorrichtung 10 gemäss 1 oder in die Vorrichtung 310 gemäss 2 eingesetzt.
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Die Fördereinrichtung 410 weist einen eine Rotordrehachse 430 aufweisenden Rotor 420 und einen Stator 440 auf. Der Rotor umfasst eine zylindrische Aussenwand 425 sowie mehrere Flügel 435, 436, 437, die radial verschieblich in nicht näher gezeigten Aufnahmen des Rotors angeordnet sind, wobei in den Aufnahmen ebenfalls nicht gezeigte Federelemente angeordnet sind, die die Flügel 435, 436, 437 radial nach aussen drücken, so dass die Flügel jederzeit gegen die Innenwand 450 des Stators 440 gedrückt werden. Somit wird ein Spalt zwischen der Innenwand 450 und der Aussenwand 425 jederzeit in mehrere Pumpkammern 490, 500, 510 unterteilt.
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Der Stator 440 umfasst eine zylindrische Innenwand 450, innerhalb derer der Rotor 420 exzentrisch und drehbeweglich derart angeordnet ist, dass die Innenwand 450 der Aussenwand 425 gegenübersteht und in einem Berührpunkt 480 berührt oder zumindest sehr nahe kommt. Aufgrund der symmetrischen äusseren Form des Rotors 420 bleibt der Berührpunkt 480 jederzeit am selben Ort. Weiterhin weist die Fördereinrichtung einen Einlass 460 und einen Auslass 470 auf.
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In einem ersten Betriebsmodus der Fördereinrichtung 410 dreht sich der Rotor 420 im Uhrzeigersinn um die Rotordrehachse 430, so dass die Pumpkammern 490, 500, 510 im Uhrzeigersinn an der Innenwand 450 entlang rotieren. Ausgehend vom Einlass 460 vergrössern sich die Pumpkammern 490, 500, 510 dabei zunächst, so dass am Einlass 460 ein Unterdruck entsteht, wonach sich die Pumpkammern 490, 500, 510 zum Auslass 470 hin wieder verkleinern, so dass am Auslass 470 ein Überdruck entsteht.
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Die Erfindung wurde anhand von Beispielen einer Vorrichtung zur Übertragung von Energie auf ein Befestigungselement beschrieben. Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen sind dabei auch beliebig miteinander innerhalb einer einzigen Energieübertragungsvorrichtung kombinierbar. Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung auch für andere Zwecke geeignet ist.
