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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art. Derartige Setzgeräte können mit gasförmigen,
verdampfbaren, flüssigen
oder festen Brennstoffen betrieben werden. Bei den brennkraftbetriebenen
Setzgeräten
wird bei einem Setzvorgang ein Setzkolben über Verbrennungsgase angetrieben. Über diesen
Setzkolben können
dann Befestigungselemente in einen Untergrund eingetrieben werden.
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Der Setzkolben eines brennkraftbetriebenen Setzgerätes muss
nach dem Eintreibvorgang des Befestigungselementes wieder für den nächsten Befestigungsvorgang
bzw. Setzvorgang in die Ausgangsstellung gebracht werden. Bei einem
aus der
DE19547859A1 bekannten
pulverkraftbetriebenen Setzgerät
werden für
eine automatische Kolbenrückstellung
die bei der Verbrennung des Treibmittels entstehenden Verbrennungsgase
ausgenutzt. Bei diesem Setzgerät
ist der Setzkolben in der Führungsbohrung
einer Kolbenführung
versetzbar gelagert. Benachbart zu der Kolbenführung ist ein Speicherraum
vorgesehen, der über
einen, mit einem Rückschlagventil
versehenen Kanal mit der Führungsbohrung
verbindbar ist. Über
eine Öffnung
ist der Speicherraum ferner mit einem in Setzrichtung liegenden Endbereich
der Führungsbohrung
verbunden. Bei einem Setzvorgang werden die heissen und unter Druck
stehenden Treibgase bzw. Verbrennungsgase teilweise in den Speicherraum
geleitet. Der Speicherraum wird dann nach dem Befüllen über das
Rückschlagventil
an der Einströmöffnung geschlossen. Über die
an dem setzrichtungsseitigen Ende der Führungsbohrung liegende Öffnung bzw.
der Ausströmöffnung,
strömen
die Speichergase dann ab und bewirken mit dem innen liegenden Restdruck
eine Rückstellung
des Kolbens.
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Zur Erreichung einer hohen Funktionssicherheit
ist ein hoher und zeitlich lang anhaltender Speicherdruck wesentlich.
In der praktischen Umsetzung ist dies schwierig für alle Betriebszustände und
Treibmittelstärken
sowie Leistungseinstellung zu erreichen. Bei den brennkraftbetriebenen
Setzgeräten, nach
dem Stand der Technik, tritt insbesondere durch Leckage ein Druckverlust
auf. Die Leckage wird u.a. verursacht durch Undichtigkeiten an der
Bolzenführung,
in der Zuströmung,
aus dem Speicher am Kolbenkopf sowie am Kolbenschaft. Auch bei der
Abkühlung
der Treibgase im Speicherraum erfolgt ein Druckverlust. Dieser Abkühlung wird
Vorschub geleistet durch die relativ grosse Oberfläche des
koaxial zum Kolben befindlichen Speichers. Es ergibt sich ferner
die Schwierigkeit, dass beim mehrmaligen Prellen des Kolbens, wie
es z.B. bei Eintreibvorgängen
in Stahluntergründen
häufig
vorkommt, dass Treibgas, welches bereits vor dem Kolben zu dessen Rückstellung
geströmt
ist, komprimiert wird. Durch diese Komprimierung wird die Leckage
an der Bolzenführung
und am Kolbenkopf verstärkt,
was dann zu einem ungenügenden
Restdruck führen
kann, so dass der Kolben nicht, oder nur ungenügend in Richtung auf seine
Ausgangsstellung bewegt wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, ein Setzgerät
der vorgenannten Art zu entwickeln, das zuverlässig eine Kolbenrückstellung
in die Ausgangsstellung des Setzkolbens gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die
in Anspruch 1 genannten Massnahmen erreicht, denen folgende besondere
Bedeutung zukommt. Demnach genügt
es wenn im abströmenden
Kanal bzw. in der Abströmöffnung ein
elektrisch steuerbares Ventil angeordnet ist, welches die im Speicherraum
komprimierten Treibgase zeitlich gesteuert vor die in Setzrichtung
liegende Seite des Kolbens zu dessen Rückstellung feitet. Über das
elektronisch ansteuerbare Ventil im Abströmkanal ist es möglich, die im
Speicherraum befindlichen verdichteten Treibgase erst dann in die
Führungsbohrung
einzuleiten, wenn der Setzkolben nicht mehr prellt und eine Ruhelage
eingenommen hat. Eine erhöhte
Leckage wird durch diese Massnahme vermieden, so dass der Kolben
zuverlässig
bis an seine Ausgangsstellung zurückversetzt werden kann.
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Das elektronisch steuerbare Ventil
kann hierbei über
ein elektronisches Schaltsignal in seine Öffnungsstellung überführt werden,
welches zeitverzögert
zu einem Auslösesignal
für den
Setzvorgang ist. Diese Zeitverzögerung
kann bspw. 10 Millisekunden betragen. Es sind jedoch auch andere
Zeitverzögerungen
denkbar, da die Zeitverzögerung
unter anderem von der Gerätegrösse, vom
Kolbenhub, von der Masse des Kolbens, etc. abhängig ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemässen
Setzgerätes
wird das elektronisch ansteuerbare Ventil über ein elektronisches Zeitschaltglied
betätigt,
welches hinter einem elektronischen Auslöseschalter geschaltet ist.
Wird über den
Auslöseschalter
ein Setzvorgang bzw. eine Zündung
des Treibmittels ausgelöst,
so wird das Zeitschaltglied erst nach einer vorher bestimmten zeitlichen
Verzögerung
einen elektronischen Schaltbefehl an das elektronisch ansteuerbare
Ventil weiterleiten. Die zeitliche Verzögerung im elektronischen Zeitschaltweg
ist dabei Idealerweise derart gewählt, dass der Kolben sich auf
jeden Fall in einer Ruhelage befindet und nicht mehr prellt wenn
das elektronisch ansteuerbare Ventil betätigt wird.
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Von Vorteil kann es ebenfalls sein,
wenn die Befüllung
des Speicherraums zusätzlich über einen Kanal
von der Leistungsregulierung nach dem Abblasprinzip erfolgt. Durch
diese Massnahme wird bei der Leistungseinstellung auf ein Minimum
eine stärkere
Aufladung des Speicherraums erzielt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist am Setzgerät
eine Steuereinheit zu Erzeugung des zeitversetzten elektronischen
Schaltsignals vorgesehen. Diese Steuereinheit kann mit einem, in der
Kolbenführung
angeordneten sensorischen Mittel zur Feststellung der Kolbenstellung
und/oder der Kolbengeschwindigkeit zusammenwirken. Wird von dem sensorischen
Mittel festgestellt, dass sich der Kolben in einer Ruhelage an dem
in Setzrichtung liegenden vorderen Ende der Führungsbohrung befindet, wird von
diesem Sensor ein Signal an die Steuereinheit übermittelt. Über die
Steuereinheit kann dann ein Schaltbefehl zum Öffnen des elektronisch ansteuerbaren
Ventils an dieses übermittelt
werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass der Schaltbefehl zum Öffnen des
elektronisch ansteuerbaren Ventils auch direkt von einem sensorischen
Mittel ausgegeben wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird der Setzkolben
zuverlässig
nach einem Setzvorgang wieder in seine Ruhestellung versetzt.
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Von Vorteil kann es ferner sein,
wenn der Auspuff bzw. der Auspuffkanal und der Speicherraum in der
Weise angeordnet ist, dass die Abkühlung der Abgase im Auspuff
eine Erwärmung
des Druckspeichers bewirkt. Durch diese Massnahme wird ein Druckverlust
durch Abkühlung
der Treibgase im Speicherraum deutlich vermindert.
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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 zwei
Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Es zeigen:
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1 schematisch,
ein erfindungsgemässes Setzgerät im teilweisen
Längsschnitt,
mit dem Setzkolben in seiner hinteren Ausgangsstellung,
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2 schematisch,
das Setzgerät
aus 1, nachdem ein Setzvorgang
ausgelöst
wurde,
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3 schematisch,
das Setzgerät
aus 1, mit dem Setzkolben
in seiner vorderen Endstellung,
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4 schematisch,
das Setzgerät
aus 1, in einem Schnitt
entlang der Linie IV – IV
aus 1,
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5 schematisch,
eine Detailansicht des Setzgerätes
aus 1, mit einer Einrichtung
zur Leistungsregulierung in einer ersten Stellung,
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6 schematisch,
die Detailansicht des Setzgerätes
aus 5, mit einer Einrichtung
zur Leistungsregulierung in einer zweiten Stellung,
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7 schematisch,
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemässen
Setzgerätes im
teilweisen Längsschnitt,
mit dem Setzkolben in seiner hinteren Ausgangsstellung.
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In den 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemässen
Setzgerätes 10 dargestellt.
Das Setzgerät 10 verfügt über ein
allgemein mit 16 bezeichnetes ein- oder mehrteiliges Gehäuseteil,
in dem ein Setzwerk angeordnet ist. Über das Setzwerk kann ein Befestigungselement, wie
ein Nagel, Bolzen, etc. in einen hier nicht dargestellten Untergrund
eingetrieben werden, wenn das Setzgerät 10 mit seiner Bolzenführung 15 an
einen Untergrund angepresst und ausgelöst wird.
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Zum Setzwerk gehören u. a. eine Kolbenführung 12 mit
einem darin liegenden Führungsraum 11, in
dem ein Setzkolben 13 axial versetzbar angeordnet ist,
und eine Bolzenführung 15 in
der ein Befestigunselement 50 geführt werden kann, und wo das Befestigunselement 50,
während
eines Setzvorgangs, über
das sich nach vorne bewegende, setzrichtungsseitige Ende des Setzkolbens 13 bzw.
seiner Kolbenstange bewegt, und in einen Untergrund eingetrieben
werden kann. Die Bolzenführung 15 schliesst
sich dabei in Setzrichtung an die Kolbenführung 12 an. Das Setzgerät 10 in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann mit einem Feststoff-Treibmittel 18, wie Treibladungen
in Form von Kartuschen, Pillen oder dgl. betrieben werden. Die Treibladungen können (in
einem hier nicht zeichnerisch wiedergegebenen Magazinstreifen, einer
Magazinbox o. ä.
angeordnet sein, und werden vor einem Setzvorgang in ein Treibladungslager 14 eingebracht
und dort zumindest für
den Zündvorgang
gekammert. Es bleibt an dieser Stelle noch anzumerken, dass das
Setzgerät 10 auch
dazu ausgebildet sein kann, mit einem gasförmigen bzw. flüssigen Brennstoff betrieben
zu werden. Ausgelöst
werden kann ein Setzvorgang vom Anwender des Setzgerätes nach
dem Anpressen des Setzgerätes 10 an
einen Untergrund mittels eines, an einem Handgriff 19 des
Setzgerätes 10 angeordneten
Auslöseschalters 17,
der mechanisch oder elektronisch einen Zündbefehl an eine hier nicht zeichnerisch
wiedergegebene Zündeinrichtung
für die
Treibladung 18 weitergibt.
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Im Wesentlichen parallel zum Führungsraum 11,
erstreckt sich im Setzgerät 10 ein
Speicherraum 20 für
Treibgase. Zwischen diesem Speicherraum 20 und einem hinteren
Bereich 11.2 des Führungsraums 11,
in dem sich der Setzkolben 13 in seiner Ausgangsstellung 40 befindet,
ist ein Durchgang 22, wie ein Eingangskanal angeordnet.
Dieser Durchgang 22 ist mit einem mechanischen Ventilmittel 23 versehen, das
in seine Verschlussrichtung federbelastet und als Rückschlagventil
ausgeführt
ist. Zwischen dem Speicherraum 20 und einem in Setzrichtung
liegenden vorderen Bereich 11.1 des Führungsraums 11 ist
ein Ausgang 21, insbesondere ein Ausgangskanal angeordnet.
Dieser Ausgang 21 ist mit einem elektronisch ansteuerbaren
Ventilmittel 24, wie z. B. einem Solenoidventil oder einem
Piezoventil versehen, das normalerweise geschlossen ist. Das elektronisch
ansteuerbare Ventilmittel 24 ist über eine ein- oder mehrphasige
elektrische Leitung 27 mit einem elektrischen Zeitschaltglied 25 verbunden,
welches wiederum vom Auslöseschalter 17 über eine
elektrische Leitung 26 ansteuerbar ist.
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Wie 4 zu
entnehmen ist, ist ein Auspuffkanal 39, der vom Führungsraum 11 abzweigt,
um den Speicherraum 20 herumgeführt, so dass dieser, von dem
durch den Auspuffkanal 39 durchgeleiteten Treibgas erwärmt wird,
und so einem Druckverlust durch Abkühlung des im Speicherraum 20 enthaltenen
Treibgases entgegenwirkt wird.
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Wie insbesondere aus den 5 und 6 ersichtlich ist, ist an dem Setzgerät 10 noch
ein Kanal 36 zur Leistungsregulierung vorgesehen. In diesem Kanal 36 befindet
sich ein manuell zu betätigendes Einstellmittel 34,
mit dem die Leistung des Setzgerätes 10 über eine
Veränderung
des durchströmbaren Kanalquerschnitts
reguliert werden kann. Dazu ist am geräteseitigen Endbereich des Einstellmittels 34 eine
Ringnut 35 bzw. ein verjüngter Bereich vorgesehen, der
mit einem Durchgang 33 zum Speicherraum 20 zusammenwirkt.
In 5 ist die Geräteleistung hoch,
da das Einstellmittel 34 den Durchgang 33 überdeckt
und im Wesentlichen verschliesst. Der Kanalquerschnitt des Kanals 36 ist
minimal. In 6 ist die
Geräteleistung
niedrig, da die Ringnut 35 bzw. die Verjüngung des
Einstellmittels 34 gänzlich
vor dem Durchgang 33 liegt. Der Kanalquerschnitt des Kanals 36 ist
maximal. Die Treibgase werden gleich zu Beginn einer Setzbewegung
des Setzkolbens 13 in den Speicherraum 20 geleitet.
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In 1 ist
das Setzgerät 10 mit
dem Setzkolben 13 in seiner Ausgangsstellung 40 im
hinteren Bereich 11.2 des Führungsraums 11 wiedergegeben. Wird
am Auslöseschalter 17 ein
Setzvorgang ausgelöst,
wie aus 2 ersichtlich,
dann wird der Setzkolben 13 durch die expandierenden Treibgase
aus dem gezündeten
Treibmittel 18 in Setzrichtung nach vorne getrieben. Das
Ventilmittel 23 wird durch den Druck der expandierenden
Treibgase geöffnet,
so dass Treibgase in den Speicherraum 20 eingeleitet werden.
Gleichzeitig mit dem Auslösen
des Setzvorgangs, wird vom Auslöseschalter 17 auch
ein elektrisches Signal über
die Leitung 26 an das Zeitschaltglied 25 weitergeleitet.
Dort wird das Signal zunächst zeitlich
verzögert,
z. B. um 10 ms oder einen anderen geeigneten Wert. In 3 ist der Setzkolben 13 bereits
in seiner Endstellung 41 im vorderen Bereich 11.1 des
Führungsraums 11 und
liegt dort an einem Anschlag 11.3 an. Ein etwailiges Prellen
des Setzkolbens 13 ist bereits beendet. Vom Zeitschaltglied 25 wurde
das zeitverzögerte
Schaltsignal bereits über die
Leitung 27 an das elektronisch steuerbare Ventil 24 weitergeleitet,
welches daraufhin geöffnet
wurde, so dass nun die gespannten Treibgase aus dem Speicherraum über den
Ausgang 21 in den vorderen Bereich 11.1 des Führungsraums 11 austreten
können,
um den Setzkolben 13 wieder in seine Ausgangsstellung 40 (1) zurück zu bewegen.
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In 7 ist
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemässen
Setzgerätes 10 wiedergegeben.
Dieses unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von dem vorhergehend
beschriebenen Setzgerät,
dass die Zeitverzögerung
des Schaltsignals für
das Öffnen
des elektronisch ansteuerbaren Ventilmittels 24 über eine
im Setzgerät 10 vorgesehene
Steuereinheit 28 in Zusammenwirkung mit einem sensorischen
Mittel 29 erfolgt. Die Steuereinheit 28 ist dazu über eine
elektrische Leitung 30 mit dem Auslöseschalter 17, über eine
elektrische Leitung 31 mit dem elektronisch ansteuerbaren
Ventilmittel 24 und über
eine elektrische Leitung 32 mit dem sensorischen Mittel 29 verbunden.
Das sensorische Mittel 29 dient dabei dazu, die Kolbenstellung
zu erfassen, und es der Steuereinheit 28 mitzuteilen, wenn
sich der Setzkolben 13 nach einem Setzvorgang in seiner Endstellung 41 (vgl. 3) im vorderen Bereich 11.1 des
Führungsraums 11 befindet.
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Bezüglich hier nicht explizit erwähnter technischer
Details wird vollumfänglich
Bezug genommen auf die Beschreibung zu den 1 bis 6.
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- 10
- Setzgerät
- 11
- Führungsraum
- 11.1
- vorderer
Bereich von 11
- 11.2
- hinterer
Bereich von 11
- 11.3
- Anschlag
- 12
- Kolbenführung
- 13
- Setzkolben
- 14
- Treibmittellager
- 15
- Bolzenführung
- 16
- Gehäuseteil
- 17
- Auslöseschalter
- 18
- Treibmittel
- 19
- Handgriff
- 20
- Speicherraum
- 21
- Ausgang
- 22
- Durchgang
- 23
- Ventilmittel
(Rückschlagventil)
- 24
- elektronisch
ansteuerbares Ventilmittel
- 25
- Zeitschaltglied
- 26
- Leitung
(17 – 25)
- 27
- Leitung
(25 – 24)
- 28
- Steuereinheit
- 29
- sensorisches
Mittel
- 30
- Leitung
(17 – 28)
- 31
- Leitung
(28 – 24)
- 32
- Leitung
(28 – 27)
- 33
- Durchgang
- 34
- Einstellmittel
- 35
- Ringnut
- 36
- Kanal
zur Leistungsregulierung
- 39
- Auspuffkanal
- 40
- Ausgangsstellung
von 13
- 41
- Endstellung
von 13
- 50
- Befestigungselement