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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 Setzkolben für Befestigungselemente antreiben.
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Generell
besteht das Problem, den Brennstoff für jeden Arbeitszyklus in ausgewogener
Menge einer entsprechenden Luft- oder Sauerstoffmenge als Oxydationsmittel
zuzumessen. Insbesondere die aus der Umgebung bezogene Luft unterliegt
Druck- und Temperaturschwankungen, die sich ungünstig auf die Verbrennung des
Luft-Brennstoffgemisches auswirken
können,
wenn dieses Gemisch zu reich oder zu arm an Brennstoff ist.
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Aus
der
EP 0 597 241 B1 ist
ein brennkraftbetriebenes Setzgerät bekannt, bei dem die Zumessung
des Brennstoffes von der Brennstoffquelle zur Brennkammer über ein,
mittels eines Solenoids erregbaren Ventils erfolgt, das normalerweise
geschlossen ist. Die Erregung erfolgt dabei elektronisch mittels
eines Schaltkreises, der auf das Schliessen eines Schalters reagiert
und das Ventil für
ein steuerbares, vorbestimmtes Zeitintervall öffnet, um ein Fliessen des
Brennstoffes von der Brennstoffquelle zur Brennkammer zu ermöglichen.
Von Nachteil hierbei ist jedoch, dass der Befüllungsvorgang der Brennkammer
erst nach dem Anpressvorgang des Setzgerätes an einen Untergrund erfolgt,
wenn der Schalter betätigt
wird. Hierdurch kommt es für
den Anwender, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen,
zu einer wahrnehmbaren Zeitverzögerung,
die einem schnellen Arbeiten entgegensteht.
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Der
DE 42 43 617 A1 ist
ferner ein brennkraftbetriebenes Setzgerät zu entnehmen, bei dem in einem
Arbeitszyklus ein Gaseinlassventil mechanisch geöffnet wird, so dass von einer
Brennstofquelle Brennstoff in einen Speicherraum gelangt, welcher in
Verbindung zur Umgebungsluft steht. Über diese Verbindung kann ein
Druck- und ggf. ein Temperaturausgleich mit der Umgebungsluft stattfinden,
so dass ein angepasstes Luft-Brennstoffgemisch
in die Brennkammer gelangt. Von diesem Speicherraum ausgehend gelangt
der Brennstoff dann zu gegebener Zeit in die Brennkammer.
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Von
Nachteil hierbei ist, dass über
die Verbindung zur Umgebungsluft auch ein Brennstoffverlust eintreten
kann.
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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 schnell aufeinander folgende Setzvorgänge bei optimaler Brennstoffdosierung
ermöglicht. Dieses
wird erfindungsgemäss
durch die in Anspruch 1 genannten Massnahmen erreicht, denen folgende besondere
Bedeutung zukommt.
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Demnach
genügt
es, wenn in der Brennstoffzuführung
zwischen dem elektronisch ansteuerbaren Ventil und der Brennkammer
eine Speicherkammer angeordnet ist, die insbesondere keine Verbindung zur
Umgebung aufweist. Diese Speicherkammer ist bereits vor dem Anpressen
des Setzgerätes
an einen Untergrund über
das elektronisch ansteuerbare Ventil mit Brennstoff befüllbar und
ermöglicht
schnell nacheinander folgende Setzvorgänge. Über ein vorzugsweise mechanisches
Schaltmittel ist die Speicherkammer in Reaktion auf ein Anpressen
des Setzgerätes
an einen Untergrund mit der Brennkammer verbindbar, so dass eine
volumetrisch genau abgemessene Menge Brennstoff in die Brennkammer
eingebracht wird. Durch diese Massnahme ist ein schnelles Arbeiten
mit dem Setzgerät
bei gleichzeitig genauer Dosierung des Brennstoffes möglich. Das elektronisch
ansteuerbare Ventil ermöglicht
dabei eine genaue Dosierung des Brennstoffes in seiner flüssigen Phase.
In der Speicherkammer liegt der Brennstoff hingegen vorzugsweise
in seiner gasförmigen
Phase vor.
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Vorteilhafterweise
ist das elektronisch ansteuerbare Ventil über die Steuereinrichtung in
Reaktion auf ein Öffnen
eines vorzugsweise elektronischen Schaltmittels beim Abheben des
Setzgerätes von
einem Untergrund für
ein festlegbares Zeitintervall öffenbar.
Durch diese Massnahme kann das Ventil zu einem frühen Zeitpunkt,
nämlich
beim Abheben des Setzgerätes
von einem Untergrund, geöffnet
und die Speicherkammer wieder befüllt werden.
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In
einer günstigen
Weiterbildung des Setzgerätes
ist in der Speicherkammer ein Kolben verschieblich angeordnet, der
in Reaktion auf eine Betätigung
des mechanischen Schaltmittels versetzbar ist und über den
das in der Speicherkammer befindliche Brennstoffvolumen zur Brennkammer
hin ausbringbar ist. Hierdurch wird ein vollständiges Ausbringen des in der
Speicherkammer befindlichen Brennstoffvolumens gewährleistet.
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Weiterhin
kann es von Vorteil sein, wenn in der Brennstoffzuführung zwischen
der Speicherkammer und der Brennkammer ein Rückschlagventil angeordnet ist,
das vorzugsweise in Reaktion auf eine Auspressbewegung des Kolbens
entgegen einer Federlast öffnet.
Durch diese Massnahme ist sichergestellt, dass sich das Brennstoffvolumen
in der Speicherkammer nicht vorzeitig in die Brennkammer hinein
entleert und dass es zu keinem Rückschlag kommt,
wenn ein in der Brennkammer befindliches Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des Setzgerätes ist
in der Brennstoffzuführung
zwischen dem Ventil und der Speicherkammer einerseits und zwischen
der Speicherkammer und der Brennkammer andererseits ein Wechselventil
angeordnet, das über
das vorzugsweise mechanische Schaltmittel in der Ausgangsstellung
des Schaltmittels in einer ersten Schaltstellung ist, in der die Brennstoffzuführung von
der Speicherkammer zur Brennkammer hin unterbrochen ist und in der
eine Verbindung vom elektronisch ansteuerbaren Ventil zur Speicherkammer
gegeben ist und das in einer Betätigungsstellung
des Schaltmittels in einer zweiten Schaltstellung ist, in der die
Brennstoffzuführung zwischen
der Speicherkammer und dem elektronisch ansteuerbaren Ventil unterbrochen
ist und in der eine Verbindung zwischen der Speicherkammer und der Brennkammer
gegeben ist. Durch diese Massnahme kann ein günstig herzustellendes erfindungsgemässes Setzgerät bereitgestellt
werden, bei dem die Speicherkammer aufgrund des Gasdrucks, des in
ihr befindlichen Brennstoffes zur Brennkammer hin entleerbar ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Variante, ist zwischen
dem Wechselventil und der Brennkammer ein Rückschlagventil angeordnet,
das vorzugsweise aufgrund des Gasdrucks des Brennstoffes in der
Speicherkammer entgegen einer Federlast öffenbar ist. Durch diese Massnahme
ist sichergestellt, dass es zu keinem Rückschlag kommt, wenn ein in
der Brennkammer befindliche Luft-Brennstoffgemisch gezündet wird
Zur Anpassung der Brennstoffmenge an die Umgebungsbedingungen, wie
z. B. Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit, und an die Betriebsbedingungen
des Setzgerätes
können
sensorische Mittel vorgesehen sein, die diese Bedingungen bzw. Daten
erfassen und in elektronische Signale umwandeln. Die ermittelten
Daten werden dabei über
Datenleitungen an die Steuereinrichtung weitergeleitet, wo anhand
dieser Daten bzw. Parameter die optimale Brennstoffmenge für einen
Arbeitszyklus bzw. einen Setzvorgang bestimmt wird. Die sensorischen
Mittel können z.
B. als Sensoren ausgebildet sein.
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Von
Vorteil kann es ebenfalls sein, wenn das elektronisch angesteuerte
Ventil als Solenoidventil ausgebildet ist. Durch diese Massnahme
ist eine exakte Befolgung der Steuerbefehle der Steuereinrichtung
und eine kostengünstige
Ausgestaltung der Erfindung gewährleistet.
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Günstigerweise
ist in der Steuereinrichtung eine Datenverarbeitungseinheit vorhanden,
die z. B. als Mikroprozessor ausgebildet ist, oder einen solchen
enthält.
Durch diese Massnahme kann eine schnelle Verarbeitung der eingehenden
Daten und ein geringer Bauraumbedarf sichergestellt 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 einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 schematisch, ein erfindungsgemässes Setzgerät in teilweiser
Querschnittsansicht in Ruhestellung,
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2 schematisch, das Setzgerät aus 1 in teilweise an einen
Untergrund angepresster Stellung,
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3 schematisch, das Setzgerät aus 1 in vollständig an
einen Untergrund angepresster Stellung und ausgelöstem Setzvorgang,
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4 schematisch, das Setzgerät aus 1 in teilweise von einem
Untergrund abgehobener Stellung,
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5 schematisch, eine weitere
Variante eines erfindungsgemässen
Setzgerätes
in Ruhestellung.
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In
den 1 bis 4 ist das erfindungsgemässe brennkraftbetriebene
Setzgerät 10 in
einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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In 1 ist das Setzgerät 10 in
seiner Ausgangs- oder Ruhestellung dargestellt. Das Setzgerät 10 wird
mit einem Brenngas betrieben. Das Setzgerät 10 weist ein Gehäuse 30 auf,
in dem ein Setzwerk angeordnet ist, mittels dessen ein Befestigungselement,
wie ein Nagel, Bolzen oder etc. in einen hier nicht dargestellten
Untergrund eingetrieben werden kann, wenn das Setzgerät 10 an
einen Untergrund angepresst, und ausgelöst wird.
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Zum
Setzwerk gehören
u. a. eine Brennkammer 13, eine Kolbenführung 17, in der ein
Treibkolben 16 verschieblich gelagert ist und eine Bolzenführung 18,
in der ein Befestigungselement geführt werden kann und wo ein
Befestigungselement über
das sich nach vorne bewegende setzrichtungsseitige Ende des Treibkolbens 16 bewegt
und damit in einen Untergrund eingetrieben werden kann. Die 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 13 noch eine Zündeinheit 23, wie
z. B. eine Zündkerze
zur Zündung
eines, für
einen Setzvorgang in die Brennkammer 13 eingebrachten Luft-Brennstoffgemischs,
vorgesehen. Die Zufuhr des Brennstoffes in den Brennraum bzw. die Brennkammer 13 erfolgt
dabei über
eine Brennstoffzuführung 12,
wie z. B. eine Brennstoffleitung, aus einem Brennstoffreservoir
bzw. einer Brennstoffquelle 11.
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In
die Brennstoffzuführung 12 sind
noch ein elektronisch ansteuerbares Ventil 24, wie z. B.
ein Piezoventil oder ein Solenoidventil, eine diesem in Strömungsrichtung
folgende Speicherkammer 21 und dieser nachfolgend ein Rückschlagventil 34.1 in Reihe
hintereinander angeordnet.
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In
der Speicherkammer 21 ist ein Kolben 14.1 verschieblich
geführt,
mittels dessen ein in der Speicherkammer 21 befindliches
Brennstoffvolumen aus der Speicherkammer 21 herausgedrückt werden kann.
Der Kolben 14.1 ist dazu über einen mechanischen Schaltstrang 15.1,
wie z. B. einem Schaltgestänge,
mit einem im Bereich der Bolzenführung 18 des
Setzgerätes 10 angeordneten
Schaltmittel 15, wie z. B. einem Nasenkopfschalter verbunden.
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Das
erfindungsgemässe
Setzgerät 10 weist ferner
noch eine elektronische Steuereinrichtung 20 auf, die über elektrische
Zuleitungen 47 an eine Stromquelle 27, wie z.
B. eine Batterie oder einen Akku etc., angeschlossen ist.
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Die
Steuereinrichtung 20 ist mit einer Datenverarbeitungseinheit 29,
wie z. B. einem Mikroprozessor, versehen, in dem ein Steuerprogramm
für eine
oder mehrere Gerätefunktionen
ablaufen kann. Über
diese Steuereinrichtung 20 erfolgt die Dosierung des Brennstoffes
durch Steuerung des elektronisch ansteuerbaren Ventils 24.
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Die
Steuereinrichtung 20 ist über eine elektrische Leitung 44 mit
dem elektronisch ansteuerbaren Ventil 24 verbunden. Über die
elektrische Leitung 43 ist die Steuereinrichtung 20 ferner
mit der Zündeinheit 23 verbunden.
Dem Nasenkopfschalter bzw. dem Schaltmittel 15 ist noch
ein elektronisches Schaltmittel 25 zugeordnet, das über die
elektrische Leitung 46 mit der Steuereinrichtung 20 verbunden ist,
während
der Auslöseschalter 35 am
Handgriff des Setzgerätes 10 über eine
elektrische Leitung 45 mit der Steuereinrichtung 20 verbunden
ist. In der Steuereinrichtung 20 können ferner noch Messdaten
und Parameter von sensorischen Mitteln 22.1, 22.2,
wie z. B. einem Sensor zur Erfassung des Luftdrucks und der Luftfeuchtigkeit,
verarbeitet werden. Die sensorischen Mittel 22.1 und 22.2 sind
dabei über
elektrische Leitungen 41 und 42 mit der Steuereinrichtung 20 verbunden.
Die elektrischen Leitungen/Zuleitungen 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 können dabei
sowohl der Versorgung mit elektrischer Energie, als auch der elektronischen
Datenübertragung
dienen.
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In
der in 1 dargestellten
Ausgangs- bzw. Ruhestellung des Setzgerätes 10 ist das elektronisch ansteuerbare
Ventil 24 geschlossen und die Speicherkammer 21 bereits
mit einem gasförmigen Brennstoffvolumen
gefüllt.
Dieses Brennstoffvolumen kann jedoch noch nicht in die Brennkammer 13 gelangen,
da das Rückschlagventil 34.1 ebenfalls noch
geschlossen ist.
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In 2 ist das Setzgerät 10 an
einen Untergrund U angesetzt worden, wodurch das Schaltmittel 15 bzw.
der Nasenkopfschalter bereits um einen ersten Weg (in Pfeilrichtung 54 aus 1) in das Setgerät 10 hineinbewegt
wurde. Über
den mechanischen Schaltstrang 15.1 wird diese Bewegung
auf den Kolben 14.1 übertragen,
durch dessen Versatz das Innenvolumen der Speicherkammer 21 verkleinert wird,
so dass der Druck in der Speicherkammer 21 ansteigt und
das Rückschlagventil 34.1 öffnet. Es kann
nun Brennstoff über
das geöffnete
Rückschlagventil 34.1 in
Strömungsrichtung 26 in
die Brennkammer 13 des Setzgerätes 10 fliessen/strömen.
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In 3 ist das Setzgerät 10 nun
vollständig an
den Untergrund U angepresst worden. Das Schaltmittel 15 ist über den
gesamten Schaltstrang bewegt und der Brennstoff über den Kolben 14.1 vollständig aus
der Speicherkammer 21 über
das Rückschlagventil 34.1 in
die Brennkammer 13 eingebracht worden. Gleichzeitig ist
das elektronische Schaltmittel 25 über den mechanischen Schaltstrang 15.1 betätigt bzw.
geschlossen worden. Dieser Schaltvorgang ist über die Leitung 46 der
Steuereinrichtung 20 übermittelt
worden. Der Auslöseschalter 35 ist
von einem Bediener des Setzgerätes 10 betätigt worden und
das von dem Auslöseschalter 35 ausgehende
Signal ist von der Leitung 45 an die Steuereinrichtung 20 übermittelt
worden, wo es verarbeitet worden ist. Von der Steuereinrichtung 20 ist
daraufhin ein Zündsignal
und ein Zündstrom über die
elektrische Leitung 43 an die Zündeinheit 23 zur Zündung 28 des Luft-Brennstoffgemischs
in der Brennkammer 13 übermittelt
worden. Beide Ventile 24 und 34.1 sind in dieser
Phase geschlossen.
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In 4 ist das Setzgerät 10 bereits
teilweise von dem Untergrund U abgehoben worden, wodurch das Schaltmittel 15 bzw.
der Nasenkopfschalter bereits um einen ersten Weg (in Pfeilrichtung 55) bewegt
wurde. Über
den mechanischen Schaltstrang 15.1 wird diese Bewegung
auf den Kolben 14.1 übertragen,
durch dessen Versatz ein Innenvolumen der Speicherkammer 21 aufgespannt
wird. Über
den mechanischen Schaltstrang 15.1 ist auch das elektronische
Schaltmittel 25 wieder geöffnet worden, was von der Steuereinrichtung 20 über die
Leitung 46 überwacht
wurde. In Reaktion auf das Öffnen
des Schaltmittels 25 ist von der Steuereinrichtung 20 über die
Leitung 44 ein Steuersignal an das elektronisch ansteuerbare
Ventil 24 weitergeleitet worden, das daraufhin, für ein von
der Steuereinrichtung 20 festgelegtes Zeitintervall, geöffnet und
danach wieder geschlossen worden ist. Dieses Zeitintervall ist von
der Steuereinheit anhand der von den sensorischen Mitteln 22.1, 22.2 gelieferten
Temperatur- und Druckdaten für
eine optimale angepasste Brennstoffmenge ermittelt worden. Über den
ersten Abschnitt der Brennstoffzuführung 12 fliest/strömt der Brennstoff
in die Speicherkammer 21 ein, wo er bis zu einem nachfolgenden
Setzvorgang gespeichert bleibt. Das Setzgerät 10 ist nach dem
vollständigen
Abheben vom Untergrund U (1)
wieder für
einen neuen Setzvorgang bereit.
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In 5 ist eine Variante des
erfindungsgemässen
Setzgerätes 10 in
seiner Ausgangs- bzw. Ruhestellung
wiedergegeben. Dieses Setzgerät 10 unterscheidet
sich dadurch von dem vorhergehend beschriebenen, dass dort zwischen
der Speicherkammer 21 und dem elektronisch ansteuerbaren Ventil 24 ein
Wechselventil 14.2 in der Brennstoffzuführung 12 angeordnet
ist, das über
den mechanischen Schaltstrang 15.1 durch das Schaltmittel 15 betätigbar ist.
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Das
Wechselventil 14.2 ist ferner noch zwischen der Speicherkammer 21 und
dem Rückschlagventil 34.2 in
dem zur Brennkammer 13 führenden Teil der Brennstoffzuführung 12 zwischengeschaltet. Ein
Kolben zum Auspressen einer Brennstofffüllung aus der Speicherkammer 21 ist
hier nicht vorgesehen, könnte
aber in die Speicherkammer integriert werden.
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In
der in 5 wiedergegebenen
Ruhestellung des Setzgerätes 10 ist
das Wechselventil 14.2 in einer ersten Schaltstellung 52,
wo die Speicherkammer 12 über das Wechselventil 14.2 mit
dem elektronisch ansteuerbaren Ventil 24 verbunden ist.
Das elektronisch ansteuerbaren Ventil 24 ist jedoch in
dieser Stellung des Setzgerätes 10 geschlossen.
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Bei
einem Anpressen des Setzgerätes 10 an einen
Untergrund in Pfeilrichtung 54, wird über das Schaltmittel 15 und
den mechanische Schaltstrang 15.1 das Wechselventil 14.2 in
eine zweite Schaltstellung 53 (gestrichelt dargestellt)
versetzt, in der die Speicherkammer 21 über das Rückschlagventil 34.2 mit
der Brennkammer 13 verbunden ist (hier nicht zeichnerisch
dargestellt). Das Rückschlagventil 34.2 ist
dabei derart ausgelegt, dass es aufgrund des Gasdruckes des in der
Speicherkammer 21 befindlichen gasförmigen Brennstoffes automatisch öffnet, wenn die
Verbindung zwischen der Speicherkammer und dem Rückschlagventil 14.2 über das
Wechselventil 14.2 hergestellt ist.
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Irn
angepressten Zustand des Setzgerätes 10 (hier
nicht zeichnerisch dargestellt) ist ebenfalls wieder das Schaltmittel 25 geschlossen,
so dass über
die Steuereinrichtung 20 eine Zündung freigegeben wird, wenn
der Auslöseschalter 35 von
einem Bediener des Setzgerätes 10 betätigt wird.
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Bei
einem Abheben des Setzgerätes 10 vom Untergrund
(hier nicht zeichnerisch dargestellt) wird das Wechselventil 14.2,
z. B. unter der Kraft einer Rückstellfeder,
wieder in seine erste Schaltstellung 52 versetzt, in der
die Speicherkammer 12 über
das Wechselventil 14.2 mit dem elektronisch ansteuerbaren
Ventil 24 verbunden ist. Gleichzeitig wird das Schaltmittel 25 wieder
geöffnet,
und das Öffnen über die
Leitung 46 von der Steuereinrichtung 20 registriert,
die daraufhin ein Öffnen
des elektronisch ansteuerbaren Ventils 24 für ein vorbestimmtes
Zeitintervall über
die Leitung 44 veranlasst. Das Zeitintervall wird dabei
von der Steuereinrichtung 20 wiederum in Abhängigkeit
von Parametern berechnet, die von den sensorischen Mitteln 22.1, 22.2 ermittelt
worden sind. Wegen weiterer, hier nicht detailliert beschriebener
Einzelheiten wird auf die Beschreibung zu den 1 bis 4 verwiesen.
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- 10
- Setzgerät
- 11
- Brennstoffquelle
- 12
- Brennstoffzuführung
- 13
- Brennkammer
- 14.1
- Kolben
- 14.2
- Wechselventil
- 15
- Schaltmittel
(mechanisch)
- 15.1
- mechanischer
Schaltstrang von 15 nach 14.1/14.2
- 16
- Treibkolben
- 17
- Kolbenführung
- 18
- Bolzenführung
- 19
- Magazin
- 20
- Steuereinrichtung
- 21
- Speicherkammer
- 22.1
- sensorische
Mittel
- 22.2
- sensorische
Mittel
- 23
- Zündeinheit
- 24
- Ventil
(elektronisch)
- 25
- Schaltmittel
(elektronisch)
- 26
- Strömungsrichtung
des Brennstoffes
- 27
- Stromquelle
- 28
- Zündung
- 29
- Datenverarbeitungseinheit
- 30
- Gehäuse
- 34.1
- Rückschlagventil
- 34.2
- Rückschlagventil
- 35
- Auslöseschalter
- 41
- elektrische
Leitung (zwischen 20 und 22.1)
- 42
- elektrische
Leitung (zwischen 20 und 22.2)
- 43
- elektrische
Leitung (zwischen 20 und 23)
- 44
- elektrische
Leitung (zwischen 20 und 24)
- 45
- elektrische
Leitung (zwischen 20 und 35)
- 46
- elektrische
Leitung (zwischen 20 und 25)
- 47
- elektrische
Zuleitungen (zwischen 20 und 27)
- 52
- erste
Schaltstellung (des Wechselventils 14.1)
- 53
- zweite
Schaltstellung (des Wechselventils 14.1)
- 54
- Pfeilrichtung
- 55
- Pfeilrichtung
- U
- Untergrund