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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art. Derartige Setzgeräte können mit gasförmigen oder
flüssigen
Brennstoffen betrieben werden, die in einer Brennkammer verbrannt
werden und dabei einen Treibkolben für Befestigungselemente antreiben.
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Bei brennstoffbetriebenen Setzgeräten, z.
B. mit Flüssiggasantrieb,
wird der Kolben nach der Zündung
des Luft-Brennstoffgemisches in der Brennkammer und dem dadurch
ausgelösten
Eintreibvorgang des Befestigungselementes, wobei der Kolben durch
den Verbrennungsdruck nach vorne läuft, wieder in seine Ausgangsstellung
an der Brennkammer zurückgeführt. Nur
wenn der Kolben in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, ist das Setzgerät für den nächsten Setzvorgang
wieder einsatzbereit.
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Diese Kolbenrückführung erfolgt üblicherweise
mittels einer thermischen Kolbenrückführung. Kurz nach erfolgter
Verbrennung in der Brennkammer überfährt der
nach vorne eilende Kolben eine Abgasöffnung, wodurch der Brennkammerdruck
auf Umgebungsdruck abfällt.
Durch die Abkühlung
der Verbrennungsgase an den Zylinderwänden sinkt der Druck weiter
ab und es entsteht ein Unterdruck in der Brennkammer, der wiederum
den Kolben in seine Ausgangslage zurückzieht. Damit dieses einwandfrei funktionieren
kann und der Kolben wirklich bis in seine Ausgangsstellung hinten
an der Brennkammer zurückgezogen
wird, ist es wichtig, dass die Brennkammer bis zu dieser Ausgangsstellung
des Kolbens dicht verschlossen bleibt. Ist dies nicht der Fall und die
Brennkammer öffnet
sich bevor der Kolben ganz zurückbewegt
ist, so geht der Unterdruck sofort verloren und der Kolben bleibt
in einer Fehlstellung stehen. Eine Öffnung der Brennkammer nach
dem Setzvorgang ist aber auch notwendig, um die Abgase aus der Brennkammer
zu spülen.
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Bei der gattungsgemäsen
DE 10032310 A1 ist
zur Verhinderung einer frühzeitigen Öffnung der Brennkammer
eine Ver-/Entriegelungseinrichtung vorgesehen, die die Verschiebe stellung
des Kolbens abfragt, um dadurch zu ermitteln wann er seine Ausgangsposition
wieder erreicht hat. Sobald von der Ver-/Entriegelungseinrichtung
ermittelt wird, dass der Kolben wieder in seiner Ausgangsposition
ist, erfolgt eine Entriegelung des Auslassventiles zur Öffnung und
Belüftung
der Brennkammer.
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Die Ver-/Entriegelungseinrichtung
ist dabei als ein, die Kolbenstange abtastenden Kolbentaster ausgebildet,
der in den Bewegungsweg der Kolbenstange einfallen kann, wenn sich
der Kolben in seiner Ausgangsposition an der Brennkammer befindet. Von
Nachteil hierbei ist jedoch, dass der Kolbentaster während der
Kolbenrückstellung
an der Kolbenstange reibt und so die Rückkehr des Kolbens in seine Ausgangsposition
erschwert.
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Bei dem aus der
US 5,909,836 bekannten Setzgerät wird ein Öffnen der
Brennkammer durch die Betätigung
des Triggerschalters (zum Auslösen des
Setzgerätes)
mechanisch blockiert. Die Brennkammer kann demnach erst geöffnet werden,
wenn der Triggeschalter wieder in der unbetätigten Stellung ist. Durch
ein Verzögerungsglied
wird die Rückbewegung
des Triggerschalters in die unbetätigte Stellung und somit das Öffnen der
Brennkammer solange verzögert,
bis der Kolben innerhalb der Verzögerungszeit – zumindest
theoretisch – vollständig in seine
Ausgangsposition zurückgekehrt
ist. Bei dieser Lösung
ist von Nachteil, dass ein schnelles Arbeiten nicht möglich ist,
da nach jedem Setzvorgang die Verzögerungszeit des Triggerschalters
abgewartet werden muss, bevor ein erneuter Setzvorgang vorgenommen
werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, ein Setzgerät
der vorgenannten Art zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile
vermeidet. Dieses wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1
genannten Massnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung
zukommt.
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Demnach weist die Ver-/Entriegelungseinrichtung
zu Entriegelung des wenigstens einen Brennkammerauslasses in der
Ausgangsstellung des Treibkolbens einen Magneten zur Detektion des Treibkolbens
in der Ausgangsstellung auf. Durch die erfindungsgemässe Verwendung
eines Magneten zur Detektion der Anwesenheit des Treibkolbens in seiner
Ausgangsstellung, kann ein mechanischer Kontakt zum Treibkolben
oder seiner Kolbenstange während
der Rückführung des
Kolbens vermieden werden, so dass es zu weniger Kolbenfehlstellungen kommt.
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In einer günstigen Ausführungsform
der Erfindung weist die Ver-/Entriegelungseinrichtung ein verschwenkbares
Riegelmittel auf, das mit dem Magneten zusammenwirkt. Das Riegelmittel
wird dabei in der Ausgangsstellung des Treibkolbens über den Magneten
in eine Entriegelungsstellung für
den Brennkammerauslass verschwenkt, während es, wenn der Kolben nicht
in seiner Ausgangsstellung ist, in einer Verriegelungsstellung für den Brennkammerauslass
ist. Durch die Verwendung eines verschwenkbaren Riegelmittels in
Zusammenwirkung mit einem Magneten, kann die erfindungsgemässe Ver-/Entriegelungseinrichtung
aus sehr wenigen Teilen aufgebaut werden (z.B. nur aus zwei Teilen).
Hierdurch ist ein erfindungsgemässes
Setzgerät
kostengünstig
herzustellen.
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Günstigerweise
ist dabei der Magnet direkt an dem Riegelmittel angeordnet, wobei
der Magnet in der Ausgangsstellung des Treibkolbens mit dem Kopf des
Treibkolbens zusammenwirkt bzw. diesen magnetisch anzieht. Durch
die magnetische Anziehungskraft auf den Kopf des Kolbens ergibt
sich der Vorteil, dass die magnetische Anziehungskraft des Magneten
in Richtung der Kolbenrückführung wirkt
und somit eine vollständige
Rückführung des
Kolbens unterstützt.
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Günstigerweise
ist an der, der Brennkammer zugewandten Seite des Treibkolbens ein
Anker für den
Magneten angeordnet, an den sich der Magnet in der Ausgangsstellung
des Treibkolbens heranzieht.
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Von Vorteil ist es ferner, wenn das
Riegelmittel als federelastischer Bügel ausgebildet ist, der an seinem
einen Ende an einem Bauteil des Setzgerätes festgelegt ist und der
an seinem anderen, freien Ende mit einem Riegelglied versehen ist,
dass in der Verriegelungsstellung der Ver-/Entriegelungseinrichtung
in einen Gegenriegel zu Verriegelung des Brennkammerauslasses eingreift.
In Richtung der Entriegelungsstellung ist das Riegelglied bzw. das Riegelmittel über eine
Federkraft vorgespannt, die der magnetischen Anziehungskraft des
Magneten zum Treibkolben entgegenwirkt. Durch diese Massnahme kann
ein sehr einfacher und verschleissarmer Aufbau der Ver-/Entriegelungseinrichtung
erreicht werden.
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Wird der Brennkammerauslass dadurch
ausgebildet, dass die Brennkammerwand in Setzrichtung vom Brennkammerboden
abgehoben werden kann, so ist eine sehr einfache Ausgestaltung der Ver-/Entriegelungseinrichtung
dadurch zu erhalten, dass das eine Ende des Riegelmittels bzw. des
Bügels
an einem, der Brennkammer zugewandten Ende der Kolbenführung festgelegt
ist und der Gegenriegel innen an der Brennkammerwand angeordnet
ist. Durch diese Massnahme kann in einfacher Weise eine Verschiebung
der Brennkammerwand gegenüber
der Kolbenführung
in der Verriegelungsstellung der Einrichtung verhindert werden,
während
bei ausgeschwenktem Riegelmittel bzw. Riegelglied aus dem Gegenriegel
eine Verschiebung der Brennkammerwand in Setzrichtung und somit
ein Öffnen
des Brennkammerauslasses möglich
ist.
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Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn
ein Mittel zur Zwangsentriegelung für die Ver-/Entriegelungseinrichtung
vorgesehen ist, über
die die Ver-/Entriegelungseinrichtung bei einem Kolbenfehlstand
manuell in die Entriegelungsstellung überführbar ist.
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Diese Massnahme hat den Vorteil,
dass auch bei einem Kolbenfehlstand der nicht direkt zu beheben
ist, eine Belüftung
der Brennkammer möglich
ist.
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In einer günstigen Ausgestaltung der Zwangsentriegelung
wird diese durch eine zumindest partielle Drehbarkeit der Brennkammerwand
um die Setzachse des Setzgerätes
herum ausgebildet. Durch die partielle Rotation der Brennkammerwand um
die Setzachse herum, kann das Riegelglied aus seiner Hintergriffsposition
an dem, an der Brennkammerwand angeordneten Gegenriegel manuell
herausbewegt werden. Eine Zwangsentriegelung wird somit in sehr
einfacher Weise zur Verfügung
gestellt.
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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 einem
Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Es zeigen:
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1 schematisch,
ein erfindungsgemässes Setzgerät in teilweiser
Längsschnittansicht,
in entriegelter Position einer Ver-/Entriegelungseinrichtung bei
geöffnetem
Brennkammerauslass,
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2 schematisch,
einen Querschnitt durch das Setzgerät gemäss der Linie II-II aus 1,
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3 schematisch,
das Setzgerät
aus 1 in teilweiser
Längsschnittansicht,
in entriegelter Position der Ver-/Entriegelungseinrichtung bei geschlossenem
Brennkammerauslass, wobei das Setzgerät an einen Untergrund angepresst
ist,
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4 schematisch,
das Setzgerät
aus 1 in teilweiser
Längsschnittansicht,
in verriegelter Position der Ver-/Entriegelungseinrichtung bei geschlossenem
Brennkammerauslass,
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5 schematisch,
einen Querschnitt durch das Setzgerät gemäss der Linie V-V aus 4.
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In den 1 und 2 ist das erfindungsgemässe Setzgerät 10 in
seiner Ausgangs- oder Ruhestellung dargestellt. Das Setzgerät 10 wird
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
mit einem Brenngas betrieben, welches in einem hier nicht wiedergegebenen
Brenngasbehälter
am Setzgerät
bevorratet ist. Das Setzgerät 10 weist
ein Gehäuse 11 auf,
in dem ein Setzwerk zum Eintreiben eines Befestigungselementes in
einen Untergrund angeordnet ist. Zum Setzwerk gehören u. a.
ein Brennraum bzw. eine Brennkammer 12, eine Kolbenführung 17,
in der ein Treibkolben 16 verschieblich gelagert ist und
eine Bolzenführung 18 zur
Führung
eines Befestigungselementes. Befestigungselemente können dabei
z. B. in einem Magazin 19 am Setzgerät 10 bevorratet sein.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist in der Brennkammer 12 noch eine Zündeinheit (nicht zeichnerisch
dargestellt) zur Zündung
eines, für
einen Setzvorgang in die Brennkammer 12 eingebrachten Luft-Brenngasgemischs
vorgesehen. Zum Auslösen
eines Setzvorganges nach dem Anpressen des Setzgerätes 10 an
einen Untergrund ist ein Schaltmittel wie z. B. ein Triggerschalter 32 an
einem Handgriff 33 des Setzgerätes 10 vorgesehen.
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Die Brennkammer 12 wird
von einer als Hülse 15 ausgebildeten
Brennkammerwand 12.1 gebildet, die vorne in die Kolbenführung 17 mündet. An dem
hinteren Ende der Hülse 15 befindet
sich eine Brennkammerrückwand 14,
die die Brennkammer 12 nach hinten abschliesst. In der
in 1 dargestellten Ausgangs-
oder Ruhestellung des Setzgerätes 10,
in der das Setzgerät 10 nicht
an einen Untergrund angepresst ist, ist ein Brennkammerauslass 13 der
zwischen der Brennkammerrückwand 14 und
der leicht nach vorne geschobenen Hülse 15 gebildet wird,
offen. Die Hülse 15 ist
dazu ein Stück
weit über
die Kolbenführung 17 nach
vorne geschoben. In dieser Lage wird die Hülse 15 durch ein hier
nicht dargestelltes Federelement gehalten.
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Durch den Brennkammerauslass 13 kann die
Brennkammer 12 mit Frischluft befüllt, und das Treibgas ausgespült werden.
Der Brennkammerauslass 13 kann dazu z. B. mit einem hier
nicht zeichnerisch dargestellten Auspuff und/oder Lufteinlass des Setzgerätes 10 verbunden
sein.
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Innen an der Brennkammerwand 12.1 ist
im Bereich der Hülse 15 ein
Gegenriegel 25 für
ein Riegelmittel 22 angeordnet, welches im nachfolgenden noch
genauer anhand von 2 beschrieben
wird.
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Der Treibkolben 16 befindet
sich in 1 in seiner
Ausgangsstellung am hinteren Ende der Kolbenführung 17. Am Kopf 16.1 des
Treibkolbens ist ein, zur Brennkammer 12 hin ausgerichteter
Anker 16.2, angeordnet, welcher aus einem magnetisch anziehbaren
Metall besteht.
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An dem, der Brennkammer 12 zugewandten Ende
der Kolbenführung 17 ist
das Riegelmittel mit seinem Ende 22.1 an der Kolbenführung 17 festgelegt.
Wie aus 2 ersichtlich
ist, ist das Riegelmittel 22 als Federbügel ausgebildet. Das Riegelmittel 22 weist
in seinem mittleren Bereich eine Auswölbung auf, die in der Ausgangsstellung 31 den
Anker 16.2 des Treibkolbens 16 teilweise umfängt. An
dieser Auswölbung
ist ein Magnet 21 angeordnet, durch welchen das Riegelmittel 22 in
der Ausgangsstellung 31 des Treibkolbens 16 (vergleiche 1 und 2) zum Anker 16.2 des Treibkolbens 16 aufgrund
seiner magnetischen Anziehungskraft angezogen wird. Diese magnetische
Anziehung erfolgt gegen die elastische Federkraft 22.4 des,
als Federbügel
ausgeführten Riegelmittels 22.
Aufgrund der magnetischen Anziehung des Magneten 21 zum Anker 16.2 am
Kopf 16.1 des Treibkolbens 16 ist ein als Riegelglied 22.3 ausgebildetes
freies Ende 22.2 des Riegelmittels 22 in seiner
Entriegelungsstellung 23 gegenüber dem Gegenriegel 25 an
der Brennkammerwand 12.1 gehalten. In dieser Entriegelungsstellung 23 kann
der Brennkammerauslass 13 durch ein Bewegen des Stellmittels 27 durch
Anpressen oder Abheben des Setzgerätes 10 an/von einem
Untergrund 40 und ein daraus resultierendes Verschieben
der Hülse 15 gegenüber der
Brennkammerrückwand 14 geöffnet oder
geschlossen werden. Über
einen Anschlag 28 an der Kolbenführung 17 wird verhindert,
das das Riegelmittel 22 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft
so weit verschwenkt wird, das der Kolben nicht mehr in seine Ausgangsstellung 31 zurückkehren
kann.
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In 3 wurde
das Setzgerät 10 an
einen Untergrund 40 angepresst, wodurch die Hülse 15 entgegen
der Kraft des hier nicht dargestellten Federelementes über das
Stellmittel 27 nach hinten versetzt wurde, so dass zum
einen der Brennkammerauslass 13 durch das Einfahren der
Brennkammerrückwand 14 in
die Hülse 15 geschlossen
wurde und zum anderen die Hülse 15 dichtend
an dem brennkammerseitigen Ende der Kolbenführung 17 anliegt.
Durch eine hier nicht dargestellte Brennstoffzuführung sowie eine ebenfalls
hier nicht dargestellte Oxidationsmittel- bzw. Luftzuführung kann
nunmehr ein zündfähiges Luft-Brennstoffgemisch
in die Brennkammer 12 eingebracht werden. Nach dem vollständigen Befüllen der Brennkammer 12 mit
dem Luft-Brennstoffgemisch kann nun ein Setzvorgang über den
Triggerschalter 32 am Handgriff 33 ausgelöst werden.
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In 4 ist
der Treibkolben 16 mit seinem Kopf 16.1 aufgrund
expandierender Treibgase aus der Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches
in der Brennkammer 12 nach vorne getrieben worden, so dass
ein hier nicht dargestelltes Befestigungselement durch den Treibkolben 16 teilweise
in einen Untergrund 40 eingetrieben worden ist. Mit dem
Treibkolben 16 ist auch der Anker 16.2 aus seiner
Stellung am Riegelmittel 22 herausbewegt worden. Das Riegelmittel 22,
welches nun nicht mehr aufgrund der magnetischen Anziehungskraft
des Magneten 21 am Anker 16.2 gehalten wird, ist
aufgrund seiner inhärenten
Federkraft (Bezugszeichen 22.4 aus 2) in seine Verriegelungsstellung 24 am
Gegenriegel 25 überführt worden,
in der das Riegelglied 22.3 sich hinter dem Gegenriegel 25 befindet
(vgl. 5). In dieser
Verriegelungsstellung 24 ist ein Öffnen des Brennkammerauslasses 13 nicht
möglich,
da die Hülse 15 auch
bei einem Abheben des Setzgerätes 10 vom
Untergrund 40 nicht mehr von der Brennkammerrückwand 14 weg
nach vorne fahren kann.
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Nach Beendigung des Setzvorganges
wird der Setzkolben 16 mit seinem Kopf 16.1 und
dem Anker 16.2 aufgrund der sich in der Brennkammer 12 befindlichen
abkühlenden
Reaktionsgase bzw. Treibgase aus der Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches
wieder in seine Ausgangsstellung 31 aus 1 zurückgezogen.
Diese Rückbewegung
des Treibkolbens 16 erfolgt ungehindert durch das Riegelmittel 22,
welches bis zum Eintreffen/Annähern des
Ankers 16.2 in/an die Brennkammer 12 in seiner ausgeschwenkten
Stellung bzw. Verriegelungsstellung 24 verbleibt. Im Gegenteil
wird die Rückführung des
Treibkolbens 16 durch die magnetische Anziehungskraft des
Magneten 21 auf den Treibkolben 16 und seinen
Anker 16.2 unterstützt.
Sobald sich der Kolben 16 wieder in seiner Ausgangsstellung 31 (vgl. 1) befindet, wird das Riegelmittel 22 über den
an ihm angeordneten Magneten 21 wieder an den Anker 16.2 herangezogen,
so dass das Riegelglied 22 von seiner Verriegelungsstellung 24 aus 5 wieder in seine Enriegelungsstellung 23 (vgl. 2) überführt wird. Ein Öffnen des
Brennkammerauslasses 13 beim Abheben des Setzgerätes 10 vom
Untergrund ist nunmehr möglich.
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Eine Zwangsentriegelung des Brennkammerauslasses 13 ist,
wie aus 5 ersichtlich,
ebenfalls möglich.
Hierzu ist die Hülse 15 um
die Setzachse 30 herum zumindest partiell drehbar, wie
durch das Bezugszeichen 26 angedeutet. Wird die Hülse 15 z.B. über eine
manuelle Betätigung
durch den Anwender, entsprechend Bezugszeichen 26, drehbetätigt, so
wird der Gegenriegel 25 in korrespondierender Weise vom
Riegelglied 22.3 gegen den Uhrzeigersinn wegbewegt, so
dass ebenfalls eine Entriegelungsstellung erreicht werden kann.
Diese Massnahme ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kolben
nicht vollständig
in seine Ausgangsstellung zurückbewegt
wurde und sich in einer Fehlstellung befindet.
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Es bleibt noch anzumerken, dass der
Brennkammerauslass auch in anderer Weise, als der hier dargestellten
ausgebildet sein kann. So könnte
er z. B. als Ventil ausgeführt
sein, das über
das Stellmittel betätigt
werden kann und das über
die Ver-/Entriegelungseinrichtung entriegelt oder verriegelt werden kann.
Ferner könnte
das Riegelmittel und der Magnet z. B. auch im Bereich des, in Setzrichtung
liegenden Endes des Kolbens bzw. der Kolbenstange angeordnet sein.
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- 10
- Setzgerät
- 11
- Gehäuse
- 12
- Brennkammer
- 12.1
- Brennkammerwand
- 13
- Brennkammerauslass
- 14
- Brennkammerrückwand
- 15
- Hülse
- 16
- Treibkolben
- 16.1
- Kopf
von 16
- 16.2
- Anker
- 17
- Kolbenführung
- 18
- Bolzenführung
- 19
- Magazin
- 20
- Ver-/Entriegelungseinrichtung
- 21
- Magnet
- 22
- Riegelmittel
- 22.1
- (stationäres) Ende
von 22
- 22.2
- freies
Ende von 22
- 22.3
- Riegelglied
- 22.4
- Federkraft
von 22
- 23
- Entriegelungsstellung
von 20/22/22.3
- 24
- Verriegelungsstellung
von 20/22/22.3
- 25
- Gegenriegel
- 26
- partielle
Drehbarkeit von 12.1
- 27
- Stellmittel
(für 15)
- 28
- Anschlag
an 17
- 30
- Setzachse
von 10
- 31
- Ausgangsstellung
von 16
- 32
- Triggerschalter
- 33
- Handgriff
- 40
- Untergrund