DE1232530B - Verfahren und Vorrichtung zum Eintreiben von Setzbolzen durch Gasdruck - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Ο.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 25 c

Deutsche Kl.: 87 a-18

Sch 25004 I c/87 a

11. November 1958

12. Januar 1967

Es ist bekannt, einen Bolzen in hartes Material, wie beispielsweise in Beton oder Stahl, dadurch einzutreiben, daß auf den Bolzen ein hoher Gasdruck, der durch eine Treibladung erzeugt ist, einwirkt. Diese Bolzensetzgeräte haben sich bewährt, sie haben aber den Nachteil, daß sie die Verwendung empfindlicher und entsprechend hohe Gasdrücke erzeugender Kartuschen erfordern. Es ist ferner bekannt, Bolzen oder Nägel durch preßluftbetriebene Werkzeuge einzuschlagen. Bei diesen bekannten Preßluft- ίο Werkzeugen wird während eines Hubes nur eine kleine Arbeit bei geringer Arbeitsgeschwindigkeit geleistet. Um die bekannten Setzbolzen in hartes Material festsitzend einzutreiben, ist es erforderlich, daß dieser Eintreibvorgang kurzzeitig erfolgt und daß in dieser kurzen Zeit eine relativ große Arbeit geleistet wird, Bedingungen, die mit den bekannten Preßluftwerkzeugen nicht zu erfüllen sind. Hinzu kommt, daß bei den Preßluftwerkzeugen der in der Preßluftleitung zur Verfügung stehende Druck zumeist während des ganzen Vorganges zur Einwirkung gebracht wird, so daß die innere Arbeitsfähigkeit des Druckgases nicht ausgenutzt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintreiben von Setzbolzen durch Gasdruck. Das Ver- as fahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein über einem verflüssigten Gas befindliches, durch dessen Verdampfen entstehendes Gas, beispielsweise Kohlensäure, verwendet wird.

Die Vorteile eines derartigen Verfahrens beruhen darauf, daß das Druckgas, nicht, wie bei den preßluftbetriebenen Geräten, aus einem Kompressor geliefert wird, sondern aus einem das verflüssigte Gas enthaltenden Behälter, der so klein gehalten werden kann, daß er in das Gerät einzubauen ist. Das Gerät zur Durchführung des Verfahrens wird dadurch im Gegensatz zu den bisher üblichen Arbeitsweisen unabhängig von äußeren Energiequellen, d. h., es muß nicht mittels eines Druckluftschlauches an einen Kompressor angeschlossen werden, sondern es kann *o in einer verhältnismäßig kleinen, in das Gerät einseztbaren Druckflasche ein Energievorrat im Gerät enthalten sein, der zum Eintreiben einer größeren Anzahl von Setzbolzen ausreicht. Zum Unterschied von Bolzensetzgeräten, die mit Brennkraft betrieben werden, ist entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren das Freiwerden der Energie nicht mit der Entwicklung einer hohen Wärmemenge, sondern mit einem Wärmeentzug verbunden. Die Geräte sind daher weniger gefährlich als die mit Pulverkraft oder sonstiger Kraft betätigten Bolzensetzgeräte und können insbesondere auch an solchen Stellen eingesetzt Verfahren und Vorrichtung zum Eintreiben von
Setzbolzen durch Gasdruck

Anmelder:
Walter Schulz,
Metzkausen über Mettmann,
Stübbenhauser Str. 34

Als Erfinder benannt:

Walter Schulz, Metzkausen über Mettmann

werden, wo die hohen Verbrennungstemperaturen vermieden werden müssen, beispielsweise in explosionsgefährdeten Räumen oder zum Einschießen von Bolzen in stark wärmeempfindliche Oberflächen. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Gasdruck nur von der Arbeitsraumtemperatur abhängig ist, die im allgemeinen keinen großen Schwankungen unterworfen ist, während bei Betrieb der bekannten Geräte mit sehr starken Druckschwankungen der vom Kompressor gelieferten Druckluft gerechnet werden muß, insbesondere wenn, wie dies aus wirtschaftlichen Gründen im allgemeinen erforderlich sein wird, an den Kompressor mehrere druckluftbetriebene Geräte angeschlossen sind.

Schließlich ist beim Gegenstand der Erfindung auch die Möglichkeit gegeben, das Druckgas auf dem ganzen Bolzeneintreibweg mit dem gleichen Druck auf den Bolzen einwirken zu lassen. Zu diesem Zweck muß die Anordnung so getroffen sein, daß während der Bolzenbewegung aus dem das verflüssigte Gas enthaltenden Vorratsgefäß nachströmt.

Die Einwirkung auf den Bolzen kann direkt oder indirekt erfolgen. Unter direkter Einwirkung ist dabei zu verstehen, daß das Gas ohne Zwischenschaltung eines Kolbens od. dgl. direkt auf den Bolzen wirkt, d. h. daß der Bolzen selbst der in einem Zylinder verschiebbare Kolben ist, auf den das Druckgas einwirkt.

Um ein bestimmtes Druckgasvoramen abzugrenzen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Gemäß der weiteren Erfindung kann beispielsweise durch kurzzeitiges öffnen eines Einlaßventils eine vorbestimmte Menge des Druckgases auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht werden, die sich während ihrer weiteren Einwirkung auf den Bolzen entspannt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß erne bestimmte Menge Druckgas in eine Vorkammer einge-

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bracht und aus dieser durch Einströmen in eine Arbeitskammer auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht wird. Diese Anordnung hat noch den besonderen Vorteil, daß das Druckgas aus den Wänden der Vorkammer wieder Wärme aufnehmen kann, wodurch sich das innere Arbeitsvermögen des Druckgases entsprechend erhöht.

In vielen Fällen, beispielsweise wenn sehr schwere Bolzen eingetrieben werden sollen oder wenn es sich um sehr hartes Material handelt, in das der Bolzen eingetrieben werden soll, oder wenn nur ein beschränkter Gasdruck zur Verfügung steht, kann gemäß der weiteren Erfindung das Verfahren derart durchgeführt werden, daß das Druckgas, ehe es zur Einwirkung auf den Bolzen gebracht wird, durch Komprimieren mittels des gleichen Druckgases innerhalb des Gerätes auf einen höheren Druck gebracht wird. Dieses Komprimieren kann dadurch erfolgen, daß der das Druckgas auf einen höheren Druck komprimierende Kolben mit relativ kleinem Querschnitt durch einen Kolben mit relativ großem Querschnitt bewegt wird, auf den das nichtkomprimierte Druckgas einwirkt.

Schließlich kann die Wirkung des Druckgases sowohl im Niederdruckzylinder als auch im Hochdruckzylinder und auch bei Verwendung nur eines Gasentspannungsraumes erhöht werden, indem dem Druckgas eine leicht verdampfende Flüssigkeit zugemischt wird. Dabei kann derart verfahren werden, daß als Druckgas ein brennbares Gas verwendet wird und/oder dem Druckgas ein brennbares Gas oder eine brennbare Flüssigkeit zugemischt und bei Einwirkung des Druckgases auf den einzutreibenden Bolzen zur Entzündung gebracht wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Um ein bestimmtes Druckgasvolumen, das auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht werden soll, durch kurzzeitiges Öffnen eines Einlaßventils abzugrenzen, kann zum Einlassen des Druckgases ein Ventil vorgesehen sein, das sich unter dem Einfluß einer bewegten tragen Masse öffnet und unter dem Einfluß einer Federkraft schließt. In diesem Fall bleibt das Ventil geöffnet, solange die Bewegungsenergie der trägen Masse ausreicht, die Federkraft zu überwinden. Sobald die Bewegungsenergie durch Erhöhung der potentiellen Energie der Federkraft so weit vermindert und entsprechend die Federkraft so weit erhöht ist, daß die Federkraft die Trägheitskraft übersteigt, wird das Ventil durch die Federkraft wieder geschlossen. Durch entsprechende Wahl der tragen Masse und der Federkonstanten kann dieser Vorgang so abgestimmt werden, daß das Ventil gerade so lange geöffnet bleibt, als zum Einströmen der gewünschten Gasmenge erforderlich ist.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Vorkammer verwendet wird, hat die Vorkammer zweckmäßig ein Einlaßventil, durch das das Druckgas in die Vorkammer gelangt, und ein zweites Ventil, durch das das Druckgas nach Schließen des ersten Ventils aus der Vorkammer zur Einwirkung auf den Bolzen in die Arbeitskammer strömt. Um den Wärmeaustausch zwischen den Wandungen der Vorkammer bzw. dem Außenraum und dem in der Innenkammer enthaltenden Druckgas zu vergrößern, kann die Oberfläche der Vorkammerwandung innen und/oder außen durch Rippen od. dgl. vergrößert sein.

Soll der zur Verfügung stehende Gasdruck durch Komprimieren des Gases vergrößert werden, so kann dazu eine Vorrichtung verwendet werden, bei der ein Kolben mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt in einem Zylinder mit entsprechendem Querschnitt verschiebbar ist, der mit einem zweiten Kolben mit verhältnismäßig großem Querschnitt, der in einem Zylinder mit entsprechend großem Querschnitt verschiebbar ist, starr verbunden ist,

ίο wobei der Druckraum des größeren Zylinders durch ein Ventil mit der Druckgasquelle verbindbar ist. Dabei ist es möglich, den Zylinder mit relativ kleinem Querschnitt durch ein zusätzliches Ventil mit der Druckgasquelle zu verbinden. Als zusätzliches Ventil kann eine öffnung im Zylinder mit relativ kleinem Querschnitt dienen, die an einer solchen Stelle des Zylinders angeordnet ist, daß sie beim Beginn der Bewegung des Kolbens mit relativ kleinem Querschnitt durch diesen verschlossen wird.

ao Vorzugsweise kann der Zylinder mit relativ kleinem Querschnitt mit einem Auslaßventil versehen sein, durch das das komprimierte Druckgas auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht wird. Dieses Auslaßventil kann ein überdruckventil sein, das sich erst nach Erreichen eines bestimmten Öffnungsdruckes öffnet, oder es kann durch ein Überdruckventil gesteuert sein, wobei ein Verriegelungsgesperre vorgesehen ist, das das Auslaßventil beim Erreichen der Öffenstellung verriegelt und es somit beim Wiederabsinken des Druckes geöffnet hält. Das Auslaßventil kann weiterhin durch die mechanische Einwirkung des Kolbens mit relativ kleinem Querschnitt in die Offenstellung bewegt und durch eine Verriegelungsvorrichtung in der Offenstellung gehalten werden.

Es ist aber auch möglich, daß das Auslaßventil unter Einwirkung einer Schließfeder steht und sein Verriegelungsgesperre mittels eines Nockenschiebers in die Verriegelungsstellung gelangt, der durch den Kolben mit relativ kleinem Querschnitt in die Wirkstellung verschoben wird und in ihr verbleibt, solange sich dieser Kolben außerhalb seiner Ruhelage befindet.

Um die Eintreibenergie jeweils dem einzelnen Fall anpassen zu können, kann das Arbeitsvolumen der Vorkammer oder des Arbeitszylinders veränderbar sein.

Die Bolzen müssen, insbesondere wenn es sich um hartes Material, wie Stahl oder Beton, handelt, mit großer Geschwindigkeit eingetrieben werden.

Diese Geschwindigkeit würde ausreichen, um den Bolzen, wenn das Gerät nicht auf eine Fläche aus entsprechend widerstandsfähigem Material aufgesetzt ist, wie ein Geschoß aus dem Gerät herausschleudern, sei es, daß bei überhaupt nicht aufgesetztem Gerät der Bolzen frei durch den Raum fliegt oder daß er bei auf weiches Material, wie beispielsweise Holz- oder Gipsdielen, aufgesetztem Gerät, diese vollständig durchschlägt. Es ist deshalb anzustreben, daß die volle Energie, die dem Bolzen eine hohe Geschwindigkeit verleiht, nur dann voll auf den Bolzen zur Einwirkung kommt, wenn der Bolzen wirklich in hartes Material eingetrieben wird. Zu diesem Zweck kann, wenn der einzutreibende Bolzen mit einem Treibkolben in Verbindung steht, d. h.

wenn das Druckgas indirekt auf den Bolzen einwirkt, erfindungsgemäß der Treibkolben aus zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen bestehen, von denen der eine Teil sich über den Bolzen gegen die Fläche,

in die der Bolzen eingetrieben werden soll, abstützt, wobei die Massen der beiden Kolbenteile sowie die dem Gasdruck ausgesetzten Flächen so bemessen sind, daß der sich über den Bolzen abstützende Teil, wenn diese Abstützung fehlt, höher beschleunigt wird als der andere Kolbenteil. Daraus ergibt sich, daß bei fehlender Abstützung sich der auf den Bolzen einwirkende Kolbenteil vermöge seiner höheren Geschwindigkeit gegen den anderen Kolbenteil verschiebt und dabei einen oder mehrere Durchlässe öffnet, durch die das Druckgas entweichen kann, so daß ein wesentlicher Teil des Druckgases nicht mehr zur Einwirkung auf den Bolzen kommt.

Der den Bolzen abstützende Kolbenteil kann auch wegfallen, d. h., er kann durch den Bolzen selbst ersetzt werden, wenn sich z. B. der Kopf des Setzbolzens an der ringförmigen Stirnfläche einer abgesetzten Bohrung im Treibkolben abstützt und das Druckgas durch die kleinere Bohrung auf die dem Bolzenschaft abgewandte Stirnseite des Bolzenkopfes einwirkt; fehlt die Abstützung des Bolzens an der Eintreibfläche, so wird sich der Bolzen im Treibkolben bewegen und damit die seitlichen Abströmöfinungen freigeben. Eine derartige Anordnung, bei der der Bolzen einen verschiebbaren Teil des Kolbens darstellt, hat insbesondere den Vorteil, daß man dem Bolzenkopf ein beliebiges, nicht handelsübliches Kaliber geben kann und hierdurch verhütet, daß Bolzen verwendet werden, die nicht für das Gerät vorgesehen sind. — Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung mit zwei Treibkolbenteilen, von denen der eine auch durch den einzutreibenden Bolzen selbst ersetzt sein kann, können auch Verbrennungsgase bzw. die üblichen Kartuschen mit Schießpulverladung angewendet werden.

Bei Verwendung von verflüssigtem Gas, z. B. verflüssigter Kohlensäure, wird man, insbesondere bei Benutzung einer Vorkammer, zweckmäßig den Behälter für das verflüssigte Gas mit einem Ventil versehen, das ein Auslaufen des verflüssigten Gases, z. B. in die Vorkammer, verhindert, wenn der Behälter für das verflüssigte Gas direkt am Gerät angebracht ist. Man wird den Behälter für das verflüssigte Gas so anbringen, daß in der Gerätnormallage, die beim Laden eingenommen werden muß, das Gas in die Vorkammer strömen kann und daß bei allen Ausführungen der Geräte das Flüssigkeitssperrventil an der Gasflasche in Funktion tritt, wenn das Gerät beim Arbeiten so gehalten werden muß, daß die verflüssigte Kohlensäure in die Vorkammer oder in den Lauf usw. laufen könnte.

Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Prinzip. In einem Körper 1 mit zylindnscher Bohrung 2 ist der Kolben 3, an dem der einzutreibende Bolzen befestigt ist, verschiebbar. Bei 4 wird die Vorrichtung an eine Druckgasquelle, z. B. einen Behälter mit flüssiger Kohlensäure od. dgl., angeschlossen. Durch Niederdrücken des Knopfes 5 wird das Ventil 6 gegen die Wirkung einer Feder 7 geöffnet, und das Druckgas strömt in den Raum 8 hinter den Kolben 3 ein. Würde das Ventil 6 während des ganzen Vorganges geöffnet bleiben, so würde auch während des ganzen Vorganges, d. h. während sich der Kolben durch die Bohrung 2 bewegt und während der Bolzen mit seinem vorderen Teil in den Körper 9 eindringt, der volle Gasdruck der Druckgasquelle, beispielsweise bei Verwendung von Kohlensäuregas der Dampfdruck, der bei 20° C etwa 58 bis 60 ata beträgt, auf den Bolzen einwirken. Das innere Arbeitsvermögen des Druckgases wird dabei nicht ausgenutzt. Um erfindungsgemäß das innere Arbeitsvermögen des Druckgases auszunutzen, soll vielmehr das Ventil 6 nur eine kurze Zeit geöffnet werden. Während dieser

ίο Zeit legt der Bolzen nur einen verhältnismäßig kurzen Weg zurück. Nach dem Schließen des Ventils sinkt der Gasdruck ab; bei der Entspannung des Gases wirkt die innere Arbeitsfähigkeit des Gases als Schubkraft auf den Kolben 3. Würde das Ventil 6 durch Niederdrücken und Loslassen des Knopfes 5 von Hand geöffnet und geschlossen, so wäre es kaum zu erreichen, daß das Ventil nur die erforderliche kurze Zeit geöffnet bleibt. Dagegen könnte ein kurzzeitiges öffnen des Ventils dadurch erreicht werden, daß der Schieber des Ventils eine Bohrung hat, so daß bei mittlerer Stellung des Schiebers der Durchlaß geöffnet und in den beiden Endstellungen geschlossen ist. Beim Niederdrücken des Knopfes 5 würde dann das Ventil geöffnet und sofort wieder geschlossen, und wenn dadurch, daß beim Niederdrücken ein Anfangswiderstand zu überwinden ist, sichergestellt wird, daß das Niederdrücken mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit erfolgt, könnte auf diese Weise schon eine entsprechende Dosierung der eintretenden Gasmenge erreicht werden. Das Ventil könnte auch nach Art eines Kippschalters ausgebildet sein.

Eine Ventilausführungsform, die eine sehr genaue Dosierung der Gasmenge zuläßt, ist in F i g. 2 dargestellt. Der Einlaßstutzen 11 des Ventils ist mit der Druckgasquelle verbunden, der Auslaß 12 mit dem Expansionsraum des Eintreibgerätes, also beispielsweise mit dem Raum 8 der Vorrichtung nach Fig. 1. Das Tellerventil 13 wird durch den Gasdruck und durch die verhältnismäßig schwache Feder 14 zunächst geschlossen gehalten. Zur Betätigung des Ventils ist eine Masse 15 vorgesehen, die unter der Einwirkung einer Feder 16 steht. Die Masse 15 ist mit einem aus dem Ventilkörper herausragenden Handgriffstab 17 verbunden, so daß sie gegen die Wirkung der Feder 16 zurückgezogen werden kann. In der gezeichneten Stellung, in der die Feder 16 gespannt ist, wird die Masse 15 durch einen Schieber 18, der unter der Einwirkung der Feder 19 steht, festgehalten. Beim Eindrücken des Schieberknopfes 20 wird die Masse 15 freigegeben und bewegt sich unter der Wirkung der Feder 16 nach links und trifft auf den Kopf 21, der durch den Stab 22 mit dem Tellerventil 13 verbunden ist. Durch die Trägheit der sich bewegenden Masse 15 wird das Ventil geöffnet und dabei die Feder 14 gespannt. Die Bewegungsenergie der Masse 15 und der sich mit ihr bewegenden Masse der Ventilteile spannt dabei die Feder 14, bis die Massen zum Stillstand kommen, und durch die Kraft der Feder 14, die dabei die Kraft der Feder 16 übersteigt, wird die träge Masse 15 und die Ventilmasse wieder nach rechts bewegt, bis das Tellerventil 13 geschlossen ist. Die Öffnungszeit des Ventils kann dabei genau eingestellt werden durch entsprechende Wahl der bewegten Massen und der Federkonstanten der Federn 14 und 16, aber auch durch Veränderung des Weges, den die Masse 15 bis zum Auftreffen auf den Kopf 21 zurücklegt.

Um diesen Weg zu verändern, können an dem Stab 17 mehrere Rasten, in die der Schieber 18 eingreifen kann, vorgesehen werden, oder der Stab 17 kann z. B. durch Einschrauben in seiner Länge veränderbar sein. Jeder Raste bzw. jeder Länge des Stabes entspricht dann eine bestimmte Öffnungszeit und dementsprechend eine bestimmte Druckgasmenge, die durch das Ventil in die Bolzeneintreibvorrichtung eintritt.

Eine weitere Vorrichtung, die es ermöglicht, eine abgemessene Gasmenge unter Ausnutzung der inneren Arbeitsfähigkeit des Gases auf den Bolzen zur Einwirkung zu bringen, ist in Fig. 3 dargestellt. In dem Zylinder 25 ist ein Kolben 26 verschiebbar, in dessen Aussparung 27 der einzutreibende Bolzen eingesetzt wird.

An Stelle des Kolbens, in den der Bolzen eingesetzt wird, könnte auch ebenso, wie in Fig. 1, der Bolzen selbst in die Zylinderbohrung eingesetzt sein. Das Druckgas tritt bei 28 in das Gerät ein und gelangt durch das Absperrventil 29 in die Vorkammer 30. Von der Vorkammer 30 gelangt das Druckgas durch das Absperrventil 31 in den Raum 32, der dem Raum 8 in Fig. 1 entspricht. Die Absperrventile 29 und 31 sind so miteinander und mit der Betätigungsvorrichtung verbunden, daß beim Niederdrücken des Bedienungsknopfes 33 zuerst das Ventil 29 geschlossen und dann erst das Ventil 31 geöffnet wird. Solange das Ventil 29 geöffnet ist, kann das Druckgas in die Vorkammer 30 einströmen. In dieser Vorkammer herrscht also der volle zur Verfügung stehende Gasdruck. Da sich bei der beim Einströmen eintretenden Expansion das Druckgas abkühlt, ist die Vorkammer, wie gezeichnet, an der Außenseite mit Rippen versehen, so daß ein rascher Temperaturausgleich zwischen dem Gas in der Vorkammer und den Wandungen der Vorkammer und zwischen den Wandungen der Vorkammer und der Außenluft eintritt, so daß die Arbeitsfähigkeit des Gases durch die ihm von außen zugeführte Wärme erhöht wird. Die Vorkammer kann auch innen mit Rippen versehen sein, um die Übergangsfläche zwischen Gas und Kammerwand zu vergrößern.

Da sich bei der Aufnahme von Wärme auch der Druck in der Vorkammer erhöht, wird zweckmäßig das Ventil 29 nach dem Einlassen sofort geschlossen, oder es ist in der Zuleitung ein Rückschlagventil vorgesehen. Beim Niederdrücken des Knopfes 33, das gegebenenfalls mit Hilfe einer Raste in zwei Schritten erfolgt, wird zuerst das Ventil 29 geschlossen und die Vorkammer von der Druckgasquelle abgetrennt und daraufhin das Ventil 31 geöffnet, so daß das Druckgas sich entspannend auf den Kolben und damit auf den Bolzen einwirken kann. Das Öffnen des Absperrventils 31 soll dabei möglichst rasch erfolgen, was durch eine nicht gezeichnete Springraste oder eine Kippvorrichtung erreicht werden kann. Die Vorrichtung nach F i g. 3 ist bei Verwendung von aus verflüssigtem Gas gewonnenem Gas, wie Kohlensäuregas, mit hohem Gasdruck besonders geeignet. Um den Rauminhalt der Vorkammer 30 und damit die Eintreibenergie verändern zu können, ist der die Vorkammer abschließende Teil 24 verschraubbar.

Reichen die zur Verfügung stehenden Gasdrücke nicht aus, den Bolzen einzutreiben, sei es, daß der Bolzen in sehr widerstandsfähiges Material eingetrieben wird oder daß mit geringeren Gasdrücken gearbeitet werden soll, so kann der Gasdruck durch Verwendung einer Vorrichtung nach Fig.4 über den Höchstdruck der zur Verfügung stehenden Druckgasquelle erhöht werden. Diese Vorrichtung enthält einen Zylinder 40 mit verhältnismäßig großem Querschnitt, in welchem ein Kolben 41 verschiebbar ist, und einen zweiten Zylinder 42 mit wesentlich geringerem Querschnitt, in welchem ein Kolben 43 verschiebbar ist, der mit dem Kolben 41 fest verbunden ist. Der Raum 44 kann über den Stutzen 45 mittels eines nicht gezeichneten Ventils mit der Druckgasquelle unmittelbar oder mit einer Vorkammer, ähnlich wie sie in der Vorrichtung nach F i g. 3 dargestellt ist, in Verbindung gebracht werden. Der Zylinder 42 hat eine Öffnung 46, die mittels einer Leitung 47 ebenfalls mit der Druckgasquelle in Verbindung gebracht werden kann. Die Öffnung 46 ist so angeordnet, daß sie, sobald sich der Kolben 43 in Bewegung setzt, durch diesen verschlossen wird. Wirkt das bei 45 eintretende Druckgas auf den KoI-ben41, so wird das Druckgasvolumen im Zylinder

42 komprimiert, wobei entsprechend dem Querschnittsverhältnis der Zylinder 40 und 42 ein entsprechend höherer Druck im Zylinder 42 erzeugt wird. Der auf diese Weise im Zylinder 42 erzielte hohe Druck soll zweckmäßig erst bei Erreichen der Druckspitze oder kurz vorher zur Einwirkung auf den Bolzen 64 kommen. Die Öffnung 48, durch die das Druckgas aus dem Zylinder 42 in den Raum 49 eintreten kann, ist deshalb durch den Kolben 50 eines Überdruckventils geschlossen. Dieses Überdruckventil steht unter der Wirkung einer Feder 51, deren Spannung so groß ist, daß der Kolben 50 erst bei Erreichen des erwünschten Höchstdruckes so weit nach links bewegt ist, daß er die Überström-Öffnung 48 freigibt.

An Stelle eines Kolbens kann selbstverständlich auch jede andere bekannte Überdruckventilkonstruktion, beispielsweise ein Kugelventil, verwendet werden. Damit die sich entspannenden Gase aus dem Zylinder 42 voll zur Auswirkung auf den Bolzen 64 kommen, soll die Öffnung 48, sobald sie einmal freigegeben ist, auch bei Nachlassen des Druckes geöffnet bleiben. Zu diesem Zweck ist ein Gesperre vorgesehen, das aus den Schiebern 53 und 54 besteht. Ein Nocken 55 ragt in die Bahn des Kolbens

43 und wird von diesem, sobald er ein kurzes Stück seines Weges zurückgelegt hat, nach außen gedrückt, wobei er den Schieber 54 gegen die Kraft der Feder 56 parallel zur Bewegung des Kolbens 43 verschiebt.

Ein weiterer Schieber 53 ist im Schieber 54 verschiebbar und wird durch eine Feder 57 gegen den Anschlag 58 am Schieber 54 gedrückt. Solange sich der Kolben 43 in seiner Ausgangslage befindet, berührt die Nase 59 des Schiebers 53 den Kolben 50 noch nicht. Sobald jedoch der Kolben 43 im Zylinder 42 beginnt, den Kompressionsraum zu verkleinern, wird er zunächst den Nocken 55 eindrücken und damit auch den Schieber 54 gegen die Kraft der Feder 56 aus der in Fig. 4 dargestellten Lage nach unten drücken. Der Schieber 53 folgt dieser Bewegung nur ein ganz kleines Stück, bis er mit seiner Nase 59 am zylindrischen Außenteil des Kolbens 50 anliegt; er wird durch seine Feder 57 in Spannung gehalten, d. h., er ist bestrebt, nach unten auszuweichen, bis er wieder gegen den Anschlag 58 stößt, wenn der Kolben 50 in der gezeichneten Stellung nicht vorhanden wäre. Gleitet der Kolben 50 durch die Erhöhung des Gasdruckes in der Zeichenebene

nach links, so kann der Schieber 53 mit seiner Nase 59 in die Aussparung 60 des Kolbens 50 einschnappen und hält somit den Kolben 50 in der Stellung fest, in der er die öffnung 48 freigibt, auch dann, wenn der Gasdruck wieder geringer wird. Der Kanal 5 48 bleibt so lange geöffnet, bis der Kolben 43 wieder in seine ursprüngliche Lage zurückgegangen ist, so daß der Nocken 55 den Schieber 54 freigibt und dieser sich unter der Wirkung der Feder 56 in Richtung der Zeichenebene nach oben bewegt und hierbei über den Anschlag 58 den Schieber 53 mitnimmt. Hierdurch rastet die Nase aus der Aussparung 60 aus, und der Kolben 50 kehrt durch die Wirkung der Feder 51 wieder in seine Ausgangslage zurück.

Auch andere Anordnungen sind möglich. Beispielsweise kann das Ventil 50 als Schieberventil ausgebildet sein, das sich durch den Druck einer vorgespannten Feder öffnet, in der geschlossenen Stellung aber durch eine Raste gehalten wird, die z. B. durch den Gasdruck oder auch durch den Kolben 43 ao betätigt werden kann; in diesem Fall würde etwa ein weiterer Nocken 55 unten im Zylinder 42 in der Nähe der Bohrung 48 angeordnet sein. Dabei hat diese letztere Ausführung den Vorteil, daß man das öffnen des Ventils 50 entweder durch den Gasdruck oder auch unabhängig vom Gasdruck mechanisch durch den sich vorwärts bewegenden Kolben 43 vornehmen kann. Das Schließen des Ventils 50 bei der letztgenannten Ausführung müßte z. B. entweder von Hand oder durch einen Hilfskolben, der bei nachlassendem Gasdruck durch eine Feder bewegt wird und hierbei das Ventil 50 schließt, oder durch eine Art Nocken, wie z. B. Nocken 55, der am Ende des Rückhubes des Kolbens 43, wie gezeichnet, angebracht ist, erfolgen.

Zur Entlüftung des unter dem Kolben 41 liegenden Raumes im Zylinder 40 sind öffnungen 61 vorgesehen. Ferner können im Zylinder 40 weitere öffnungen 62 vorgesehen sein, durch die das Druckgas, sobald die Kolben 41, 43 ihre untere Endlage erreicht haben, nach außen entweichen kann, so daß die beiden Kolben durch den Restdruck im Zylinder 42 in ihre Ausgangslage zurückgedrückt werden.

Die durch die öffnung 48 in den Raum 49 einströmenden hochgespannten Gase wirken auf den in dem Rohr 63 verschiebbaren Bolzen 64 entweder direkt oder indirekt über einen Kolben ein. Im allgemeinen wird es zweckmäßig sein, den Zylinder 42, wie beschrieben, mit dem gleichen Gas zu füllen, das auch in den Raum 44 zur Einwirkung auf den KoI-ben 41 eingelassen wird. Es könnte aber zur Füllung des Zylinders 42 auch ein anderes Gas verwendet werden, beispielsweise könnte durch die öffnung 46 Luft von Atmosphärendruck oder vorverdichtete Luft eingelassen werden, während auf den Kolben 41 ein Gas mit hohem Druck, beispielsweise Kohlensäuregas, einwirkt. Gegebenenfalls kann die zur Verfügung stehende Energie auch dadurch erhöht werden, daß in den Raum 49 ein brennbares Gas oder eine leichtbrennbare Flüssigkeit, z. B. Äther, eingespritzt wird, die sich infolge der hohen Temperatur der im Zylinder 42 verdichteten und durch die Öffnung 48 einströmenden Luft sofort entzündet und damit den Druck im Raum 49 erhöht. Eine solche Vorrichtung ist in Fi g. 4 zusätzlich vorgesehen. Die leichtbrennbare Flüssigkeit wird bei 65 zugeführt. Der Zufluß wird durch das Kugelventil 66 geregelt. In dem kleinen Zylinder 68 bewegt sich ein Kolben 69, der mit dem Kolben 50 des Überdruckventils in Verbindung steht. Der Zylinder 68 steht ferner mit dem Raum 49 durch einen Kanal 70 in Verbindung, in dem sich ein Kugelventil 71 befindet. Wird der Kolben 50, wie beschrieben, durch den ansteigenden Druck im Zylinder 42 nach links gedrückt, so drückt der sich ebenfalls nach links bewegende Kolben 69 die im Zylinder 68 befindliche brennbare Flüssigkeit durch das Kugelventil 71, das sich unter diesem Druck öffnet, in den Raum 49, während das Kugelventil 66 durch den Druck geschlossen gehalten wird. Bewegt sich nach dem Eintreiben des Bolzens der Kolben 50 wieder nach rechts, so wird durch das Kugelventil 66 wieder Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den Zylinder 68 gesaugt.

Bei der Bewegung der Kolben 41, 43 und beim Eintreiben des Bolzens treten Trägheitskräfte auf, die so aufeinander abgestimmt werden können, daß sie sich teilweise gegenseitig aufheben und sich nicht als Rückstoß auf die Hand der Bedienungsperson auswirken. An Stelle des Überdruckventils 50 kann auch ein Ventil verwendet werden, das sich in Abhängigkeit von der Kolbenstellung öffnet. In F i g. 5 ist eine solche Ventilanordnung dargestellt. Die Stange 78 ist auf irgendeine Weise mit dem Kolbensystem 41, 43 verbunden. Erreicht das Kolbensystem 41, 43 eine bestimmte Stellung, so tritt die Spitze der Stange 78 in die Bohrung 79 des Ventilschiebers 80 ein, der auf diese Weise entgegen der Kraft der Feder 81 zurückgezogen wird und die Überströmöffnung 82 öffnet, die der Überströmöffnung 48 in F i g. 4 entspricht.

F i g. 6 zeigt, wie an Stelle des Kolbenventils 50 in F i g. 4 auch ein Tellerventil verwendet werden kann, das entweder, wie das Kolbenventil 50, durch Überdruck oder direkt durch den Kolben 43 geöffnet wird. Zu diesem Zweck ist an dem Ventilteller 83 ein Stift 84 angebracht, gegen den die Stirnfläche des Kolbens 43 stößt, wenn dieser Kolben nahezu seine linke Endlage erreicht hat. Dabei wird der Ventilteller 83 gegen die Kraft der Feder 85 angehoben, und das Druckgas aus dem Zylinder 42 strömt wieder durch die Bohrung 48 in den Raum 49. Damit sich das Tellerventil 83 nicht beim Nachlassen des Drukkes oder beim Zurückgehen des Kolbens sofort wieder schließt, kann auch hier ein Gesperre, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach F i g. 4 vorgesehen werden, das das Tellerventil geöffnet hält, bis der Kolben 43 in seine Ausgangslage zurückgekehrt ist. Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann, wie erwähnt, der Gasdruck direkt auf den Bolzen einwirken oder auf einen Kolben, an dem der Bolzen befestigt ist.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der die volle Arbeitsfähigkeit des Druckgases nur dann auf den Bolzen zur Einwirkung kommt, wenn der Bolzen beim Eintreiben auf einen entsprechenden Widerstand stößt, während, falls der Bolzen auf keinen oder auf nur sehr geringen Widerstand stößt, ein wesentlicher Teil des Druckgases, ohne auf den Bolzen einzuwirken, abgelassen wird. Dadurch wird es vermieden, daß der Bolzen durch dünne Wände hindurchgeschossen oder überhaupt frei in den Raum geschossen werden könnte. In dem Zylinder 101 ist ein Kolben 102 längsverschiebar, und in diesem Kolben ist ein zweiter Kolben 103 verschiebbar. Der Kolben 103 hat eine stangenförmige Verlängerung 104, an deren unterem Ende der Bolzen 105 be-

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festigt ist bzw. die gegen den Bolzenkopf 105 anliegt. Die Länge der Stange 104 und des Bolzens 105 sind so aufeinander abgestimmt, daß in der gezeichneten Ausgangsstelle sich die Bolzenspitze gerade an der Ausmündung der Bohrung 106 befindet, die zur Führung des Bolzens während des Eintreibens dient. An der Ausmündung der Bohrung 106 kann eine Scheibe 107 aus Metall od. dgl. angebracht sein, durch die die Bolzenspitze vor und während des Eintreibens zur Führungsbohrung 106 zentriert wird. Das Druckgas, durch das der Bolzen eingetrieben werden soll, wird durch den Überströmkanal 108, der etwa dem Überströmkanal 48 in F i g. 4 entsprechen kann, in den Raum 109 eingeleitet. Dabei wirkt der Druck des Gases sowohl auf die ringförmige Fläche F102 des Kolbens 102 als auch auf die Fläche F103 des Kolbens 103, so daß beide Kolben nach unten gedrückt werden. Der Kolben 103 stößt dabei auf den Widerstand, den der Körper 110 dem Eindringen des Bolzens entgegensetzt. Der Kolben 103 kann deshalb dem Kolben 102 nicht vorauseilen, sondern wird durch die Schulter 111 vom Kolben 102 mit nach unten gedrückt.

Die Flächen F102 und F103 sowie die Gesamtmassen der Kolben 102 und 103, wobei zur Masse des Kolbens 103 auch die Masse des Bolzens 105 und der Scheibe 107 zu rechnen ist, sind nun so aufeinander abgestimmt, daß, wenn der Bolzen 105 nicht auf einen ausreichenden Widerstand trifft, die Beschleunigung des Kolbens 103 durch den Gasdruck, der auf die Fläche F103 wirkt, größer ist als die Beschleunigung des Kolbens 102. Da bekanntlich die Beschleunigung, wenn von Reibungsverlusten u. dgl. abgesehen wird, proportional der Kraft, d. h. im vorliegenden Fall proportional der Fläche, auf die der Gasdruck wirkt, und umgekehrt proportional der Masse ist, ist diese Bedingung erfüllt, wenn der Quotient aus der vom Druckgas beaufschlagten Fläche F103 und der Gesamtmasse des Kolbens 103 und der mit ihm verbundenen Teile kleiner ist als der Quotient aus der Fläche F102 und der Masse des Kolbenteiles 102. Findet nun der Bolzen 105 bei der Bewegung des Kolbens 103 nach unten keinen Widerstand, so wird sich der Kolben 103 gegenüber dem Kolben 102 nach unten verschieben, bis seine Schulter 112 gegen die innere Schulter 113 des Kolbens 102 stößt. Dabei werden die im Kolben 102 vorgesehenen öffnungen 114, die in der Ruhelage durch den Kolben 103 verschlossen sind, freigegeben, und das Druckgas kann sich durch diese Öffnungen in dem vor den Kolben liegenden Zylinderraum 115 entspannen. Der sich durch die öffnungen 114 entspannende Teil des Druckgases wirkt dabei nicht mehr beschleunigend auf die Kolben 102, 103 ein, vielmehr wirkt dieser Gasdruck, sofern der Raum 115 nach außen abgeschlossen ist, der Bewegung der beiden Kolben entgegen. Ist die vordere ringförmige Stirnfläche F116 des Kolbens 103 größer als die Fläche F103, so kann erreicht werden, daß, nachdem eine bestimmte Gasmenge durch die Öffnungen 114 übergeströmt ist, der Kolben 103 wieder relativ zum Kolben 102 nach oben gedrückt und die öffnungen 114 verschlossen werden, so daß jetzt das in den Raum 115 übergetretene Druckgas abgeschlossen ist und ein Polster bildet, das die beiden Kolben wirksam bremst. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Gerät nicht als Schußwaffe mißbraucht werden kann und daß Unfälle ausgeschlossen sind, wenn versehentlich der Bolzen in eine zu weiche Masse, z. B. in eine Rabitz- oder Sperrholzwand, eingetrieben wird. Um verschieden lange Bolzen eintreiben zu können, können verschieden lange, austauschbare Ansätze 104 vorgesehen werden. Damit nicht zu lange Bolzen verwendet werden, die aus der Mündung der Bohrung 106 herausragen, kann zusätzlich noch eine spannzangenartige Vorrichtung vorgesehen werden, die, wie schon früher vorgeschlagen, das

ίο Auslösen des Gerätes sperrt oder den Bolzen festhält, wenn der Bolzen durch diese Spannzange herausragt.

Die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung ist nicht nur bei druckgasbetriebenen Geräten, sondern auch bei pulvergasbetriebenen Geräten anwendbar. Die Kartusche könnte hierbei auch seitlich, z. B. etwa an der Stelle der Bohrung 108, eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   ao 1. Verfahren zum Eintreiben von Setzbolzen

   durch Gasdruck, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein über einem verflüssigten Gas befindliches, durch dessen Verdampfen entstehendes Gas, beispielsweise Kohlensäure,

   as verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch kurzzeitiges Öffnen eines Einlaßventils eine vorbestimmte Menge des Druckgases auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht wird, die sich während ihrer weiteren Einwirkung auf den Bolzen entspannt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas auf dem ganzen Bolzeneintreibweg mit dem gleichen Druck auf den Bolzen einwirkt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Menge Druckgas in eine Vorkammer eingebracht und aus dieser durch Einströmen in eine Arbeitskammer auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas, ehe es zur Einwirkung auf den Bolzen gebracht wird, durch Komprimieren mittels des gleichen Druckgases innerhalb des Gerätes auf einen höheren Druck gebracht wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Druckgas auf einen höheren Druck komprimierende Kolben mit relativ kleinem Querschnitt durch einen Kolben mit relativ großem Querschnitt bewegt wird, auf den das nicht komprimierte Druckgas einwirkt.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckgas eine leicht verdampfende Flüssigkeit zugemischt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas ein brennbares Gas verwendet wird und/oder dem Druckgas ein brennbares Gas oder eine brennbare Flüssigkeit zugemischt und bei Einwirkung des Druckgases auf den einzutreibenden Bolzen zur Entzündung gebracht wird.

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9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlassen des Druckgases ein Ventil (13) dient, das sich unter dem Einfluß

   einer bewegten trägen Masse (15) öffnet und unter dem Einfluß einer Federkraft (14) schließt.

   10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (30) ein Einlaßventil (29) hat, durch das das Druckgas in die Vorkammer gelangt, und ein zweites Ventil (31), durch das das Druckgas nach Schließen des ersten Ventils aus der Vorkammer (30) zur Einwirkung auf den Bolzen in die Arbeitskammer (32) strömt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Vorkammerwandung innen und/oder außen zuf Erhöhung des Wärmeaustausches durch Rippen od. dgl. vergrößert ist.

   12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (43) mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt, der in einem Zylinder (42) mit entsprechendem Querschnitt verschiebbar ist, mit einem Kolben (41) mit verhältnismäßig großem Querschnitt, der in einem Zylinder (40) mit entsprechend großem Querschnitt verschiebbar ist, starr verbunden ist und der Druckraum (44) des größeren Zylinders (40) durch ein Ventil mit der Druckgasquelle verbindbar ist.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (42) mit relativ kleinem Querschnitt durch ein zusätzliches Ventil mit der Druckgasquelle verbindbar ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Ventil eine Öffnung (46) im Zylinder (42) dient, die an einer solchen Stelle des Zylinders angeordnet ist, daß sie beim Beginn der Bewegung des Kolbens (43) mit relativ kleinem Querschnitt durch diesen verschlossen wird.

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (42) mit relativ kleinem Querschnitt mit einem Auslaßventil (50) versehen ist, durch das das komprimierte Druckgas auf den Bolzen zur Einwirkung gebracht wird.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (50) ein Überdruckventil ist oder durch ein Überdruckventil gesteuert wird und ein Verriegelungsgesperre (53,60) vorgesehen ist, das das Auslaßventil (50) beim Erreichen der Offenstellung verriegelt und es somit beim Wiederabsinken des Druckes geöffnet hält.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil durch die mechanische Einwirkung des Kolbens (43) mit relativ kleinem Querschnitt in die Offenstellung bewegt und durch eine Verriegelungsvorrichtung in der Offenstellung gehalten wird.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (50) unter Einwirkung einer Schließfeder (51) steht und sein Verriegelungsgesperre (53, 60) mittels eines Nockenschiebers (55) in die Verriegelungsstellung gelangt, der durch den Kolben (43) in die Wirkstellung verschoben wird und in ihr verbleibt, solange sich der Kolben (43) außer seiner Ruhelage befindet.

   19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsvolumen der Vorkammer (30) oder des Arbeitszylinders veränderbar ist.

   20. Vorrichtung zum Eintreiben von Setzbolzen durch Gasdruck, bei der der einzutreibende Bolzen mit einem Treibkolben in Verbindung steht, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkolben aus zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen (102,103) besteht und der eine Teil (103) des Kolbens sich über den Bolzen (105) gegen die Eintreibfläche (110) abstützt, und daß die Massen der beiden Kolbenteile sowie die dem Gasdruck ausgesetzten Flächen so bemessen sind, daß der sich über den Bolzen (105) abstützende Teil (103), wenn diese Abstützung fehlt, höher beschleunigt wird als der andere Kolbenteil (102) und sich bei der daraus folgenden Verschiebung der Teile ein Durchlaß (114) öffnet, durch den das Druckgas nach außen entweichen kann.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus der vom Druckgas beaufschlagten Fläche und der Gesamtmasse des Kolbenteiles (103), der sich gegen die Eintreibfläche (HO) abstützt, kleiner ist als der entsprechende Quotient des anderen Kolbenteiles (102).

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 475 805, 720 150,
   730769,929 885,968 588;

   USA.-Patentschriften Nr. 2 729 198, 2 807 021,
   2814041.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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