DE19950342C2 - Vorrichtung zum Antrieb eines Kolbens eines brennkraftbetriebenen Arbeitsgeräts mit Brennkammerverriegelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Kolbens eines brennkraftbetriebenen Arbeitsgeräts, insbesondere eines Setzgeräts für Befestigungselemente, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE 40 32 201 C2 bekannt. Zu dieser Vorrichtung gehören eine Brennkammer, Ausleitmittel zum Aus­ leiten von Abgasen aus der Brennkammer nach einer durch Unterdruck in der Brennkammer bewirkten Kolbenrückführung und Steuermittel zum Steuern der Ausleitmittel.

Bei der bekannten Vorrichtung wird eine Eintreibenergie zum Eintreiben eines Befestigungselements in einen Gegenstand durch eine interne Ver­ brennung eines brennbaren Gasgemisches, zum Beispiel eines Luft- Brenngasgemisches, bereitgestellt, wobei die Energie über einen Kolben an das Befestigungselement übertragen wird. Durch das Anpressen des Arbeitsgeräts gegen den Gegenstand wird ein zündfähiges Luft-Brenngas­ gemisch in einer möglicherweise in mehrere Teil-Brennkammern unter­ teilten Brennkammer bereitgestellt. Durch eine Abzugs- bzw. Triggerbetä­ tigung wird ein elektrischer Zündfunke erzeugt, welcher das Luft-Brenn­ gasgemisch zündet und somit den Verbrennungsprozeß startet. Der Kol­ ben wird dann beschleunigt. Am Ende seines Verschiebeweges überfährt der Kolben Auslaßöffnungen, durch welche die Abgase aus der Brennkam­ mer bzw. dem Kolbenführungszylinder austreten. Der Kolben wird danach durch Unterdruck der in der Brennkammer verbleibenden und sich ab­ kühlenden Abgase in seine Ausgangsstellung zurückgezogen. Während dieser Zeit der thermischen Kolbenrückführung muß die Brennkammer gegenüber der Umgebung dicht abgeschlossen bleiben. Ein Auslaßventil, über welches Abgase aus der Brennkammer abgeleitet werden, darf erst bei abgeschlossener Kolbenrückkehr öffnen.

Beim bekannten Arbeitsgerät erfolgt nach Loslassen eines Abzugshebels die Entriegelung eines den Kolben aufnehmenden Führungszylinders und mit weiterer Druckentlastung des Gerätehandgriffs eine Kollabierung der Brennkammer, so daß ein Auslaßventil öffnet und Abgas aus der Brenn­ kammer entweichen kann. Dieser Vorgang ist jedoch völlig unabhängig von der Stellung des Kolbens und könnte schon eingeleitet werden, bevor der Kolben seine Ausgangsposition wieder erreicht hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für eine exaktere Steue­ rung der Ausleitmittel in Abhängigkeit der Kolbenstellung bei dessen Rückführung zu sorgen, und zwar möglichst wahrnehmungslos für den Anwender. Insbesondere soll die Steuerung der Ausleitmittel nicht mehr von einer Entlastung des Abzugshebels oder der Gerätehandgriffs abhän­ gen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuermittel auf den Gasdruck in der Brennkammer ansprechen und die Ausleitmittel erst dann freigeben, nachdem sich nach Durchführung eines Zündvorgangs der Unterdruck in der Brennkammer wieder abgebaut hat.

Hierdurch ist es möglich, die Ausleitmittel zum Ausleiten von Abgasen aus der Brennkammer exakt zu dem Zeitpunkt anzusteuern, zudem der Kolben wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt worden ist. Spätestens dann hat sich nämlich der Unterdruck in der Brennkammer wieder abge­ baut, was durch die Steuermittel detektiert wird. Diese geben dann die Ausleitmittel frei, so daß letztere die Abgase aus der Brennkammer her­ ausleiten können.

Im Falle eines Arbeitsgeräts mit kollabierender Brennkammer gehören zu den Ausleitmitteln eine dem Kolben gegenüberliegende Brennkammer­ wand und wenigstens eine zwischen dieser und dem Kolben liegende sowie mit Durchgangsöff­ nungen versehene Trennplatte, die auf den Kolben zu verschiebbar sind. Werden diese Ausleitmittel durch die Steuermittel freigegeben, bewegt sich zunächst die Brennkammerwand auf den rückgeführten Kolben zu und entleert somit die zwi­ schen Brennkammerwand und Trennplatte befindliche Vorkammer von Abgasen, und zwar durch die Durchgangsöffnungen in der Trennplatte hindurch, wobei diese Abgase zunächst in die an den Kolben anschließende Hauptkammer gelan­ gen und schließlich durch ein Auslaßventil am Boden der Hauptkammer hin­ durch ins Freie. Danach nimmt die Brennkammerwand die Trennplatte mit und beide Platten werden aufeinanderliegend weiter in Richtung zum Kolben verscho­ ben, so daß schließlich auch die Hauptkammer von Abgasen entleert wird.

Die Brennkammerwand kann dabei mit einem durch Federkraft verschiebbaren Stellmechanismus fest verbunden sein, dessen Verschiebung durch die Steuer­ mittel blockierbar ist. Solange also der Steilmechanismus durch die Steuermittel blockiert ist, kann die Brennkammer durch Verschiebung der Brennkammer­ wand nicht entleert werden.

Die Steuermittel können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein entgegen ei­ ner Federkraft und durch Betätigung eines Abzugs in den Verschiebeweg des Stellmechanismus führbares Blockierelement aufweisen, das auch in den Ver­ schiebeweg des Stellmechanismus schwenkbar sein kann. Hierdurch wird eine relativ einfache Blockiermöglichkeit bzw. Freigabemöglichkeit für den Stellme­ chanismus und damit für die Verschiebung der Brennkammerwand geschaffen.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen Blockierelement und Steilmechanismus eine solche Selbsthemmung vorgesehen, daß bei Unter­ druck in der Brennkammer der Stellmechanismus so stark gegen das Blockierele­ ment gedrückt wird, daß ein Herausbewegen des Blockierelements aus dem Ver­ schiebeweg des Steilmechanismus verhindert wird. Das Blockierelement wird so­ mit bei starkem Unterdruck in der Brennkammer stark vom Steilmechanismus beaufschlagt und bei geringem Unterdruck in der Brennkammer nur wenig vom Stellmechanismus beaufschlagt, so daß es also in diesem Sinne auf den Druck in der Brennkammer anspricht. Eine auf das Blockierelement wirkende Rückstellfe­ der, die das Blockierelement aus dem Verschiebeweg des Steilmechanismus zu schieben versucht, kann im zuerst genannten Fall die Druckkraft zwischen Stellmechanismus und Blockierelement nicht überwinden, da der Unterdruck in der Brennkammer zu groß ist. Nimmt er jedoch auf Normaldruck ab, verringert sich die Druckkraft zwischen Steilmechanismus und Blockierelement, so daß jetzt die ihm zugeordnete Feder das Blockierelement aus dem Verschiebeweg des Stellme­ chanismus herausdrücken kann, so daß nunmehr eine Bewegung des Stellme­ chanismus und mit ihm eine Bewegung der Brennkammerwand möglich ist.

Dabei können nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Verstellme­ chanismus und das Blockierelement aufeinander liegende und zum Verschiebe­ weg des Verstellmechanismus schräggestellte Anschlagflächen aufweisen, um den Selbsthemmungseffekt zu verstärken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät bei kol­ labierter Brennkammer;

Fig. 2 den Axialschnitt gemäß Fig. 1 bei expandierter Brennkammer;

Fig. 3 einen weiteren Axialschnitt gemäß Fig. 1 bei expandierter Brennkammer mit abgewandeltem Betätigungsmechanismus für die Zufuhr von Brenn­ gas;

Fig. 4 einen noch weiteren Axialschnitt gemäß Fig. 1 bei teilweise expandierter Brennkammer und abgewandelter Belüftungsvorrichtung;

Fig. 5 eine Seitenansicht auf eine Zündvorrichtung der Brennkammer nach den Fig. 1 bis 4;

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 5;

Fig. 7 einen weiteren Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 5 bei Zündung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Trennplatte der Brennkammer bei Zündung;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel einer Trennplatte der Brennkammer;

Fig. 10 einen Axialschnitt durch ein Arbeitsgerät im Bereich der Brennkammer mit einer Trennplatte gemäß Fig. 9; und

Fig. 11 einen Längsschnitt durch ein Arbeitsgerät im Bereich der Brennkammer mit Brennkammerverriegelung.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein brennkraftbetriebenes Setzgerät für Befestigungselemente im Bereich seiner Brennkammer. Gemäß Fig. 1 enthält das Setzgerät eine zylindrisch ausgebildete Brennkammer 1 mit einer Zylinderwan­ dung 2 und einer sich daran anschließenden ringförmigen Bodenwand 3. Im Zen­ trum der Bodenwand 3 befindet sich eine Öffnung 4, an die sich ein Führungszy­ linder 5 anschließt, der eine Zylinderwand 6 und eine Bodenwand 7 aufweist. In­ nerhalb des Führungszylinders 5 ist ein Kolben 8 gleitend verschiebbar gelagert, und zwar in Zylinderlängsrichtung des Führungszylinders 5. Der Kolben 8 be­ steht aus einer Kolbenplatte 9, die zur Brennkammer 1 weist, sowie aus einer mit der Kolbenplatte 9 mittig verbundenen Kolbenstange 10, die durch eine Durch­ gangsöffnung 11 in der Bodenwand 7 zu einem Teil aus dem Führungszylinder 10 herausragt.

In der Fig. 1 befindet sich der Kolben 8 in seiner zurückgeführten Ruhestellung, in der das Setzgerät nicht in Betrieb ist. Die der Brennkammer 1 zugewandte Sei­ te der Kolbenplatte 9 schließt mehr oder weniger mit der Innenseite der Boden­ wand 3 ab, und die Kolbenstange 10 überragt nur ein wenig die Bodenwand 7 nach außen. Dichtungsringe 12, 13 am äußeren Umfang der Kolbenplatte 9 bzw. am Innenumfang der Zylinderwand 6 können vorgesehen sein, um die Räume zu beiden Seiten der Kolbenplatte 9 gegeneinander abzudichten.

Innerhalb der Brennkammer 1 befindet sich eine Zylinderplatte 14, die als beweg­ bare Brennkammerwand bezeichnet werden kann. Die Brennkammerwand 14 ist in Längsrichtung der Brennkammer 1 verschiebbar und weist an ihrem äußeren Umfangsrand eine ringförmige Dichtung 15 auf, um die Räume vor und hinter der Brennkammerwand 14 abzudichten. Ferner weist die Brennkammerwand 14 eine zentrale Durchgangsöffnung 16 mit ringförmiger Umfangsdichtung 17 auf.

Zwischen der Brennkammerwand 14 und der Bodenwand 3 befindet sich eine weitere Trennplatte 18. Die Trennplatte 18 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet und weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser der Brenn­ kammer 1 entspricht. An der zur Brennkammerwand 14 weisenden Seite ist die Trennplatte 18 mit einem zylindrischen Ansatz 19 verbunden, der durch die zen­ trale Durchgangsöffnung 16 der Brennkammerwand 14 hindurchragt und des­ sen Länge einem Mehrfachen der Dicke der Brennkammerwand 14 entspricht. Die Umfangsdichtung 17 schmiegt sich dabei dicht an die Außenumfangsfläche des zylindrischen Ansatzes 19 an. An seinem freien Ende weist der zylindrische Ansatz 19 einen seinen Umfang überragenden ringförmigen Ansatz 20 auf. Der Außendurchmesser dieses ringförmigen Ansatzes 20 ist größer als der Innen­ durchmesser der Durchgangsöffnung 16. Wird also die Brennkammerwand 14 von der Bodenwand 3 wegbewegt, so nimmt sie nach einer gewissen Zeit über den ringförmigen Ansatz 20 die Trennplatte 18 mit. Dabei liegen dann die Brenn­ kammerwand 14 und die Trennplatte 18 in einem vorbestimmten Abstand von­ einander, der durch die Lage des ringförmigen Ansatzes 20 bestimmt ist. Dabei bilden dann die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 eine sogenannte Vorkammer. Es handelt sich hierbei um eine Teil-Brennkammer der Brennkam­ mer 1. Diese Vorkammer trägt das Bezugszeichen 21 und ist in Fig. 2 zu erken­ nen. Wird die Brennkammerwand 14 noch weiter angehoben, bewegen sich Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 parallel zueinander, so daß sich zwi­ schen Trennplatte 18 und Bodenwand 3 bzw. Kolbenplatte 9 eine weitere Teil- Brennkammer aufspannt, die als Hauptkammer bezeichnet wird. Diese Teil- Brennkammer bzw. Hauptkammer trägt das Bezugszeichen 22 und ist ebenfalls in Fig. 2 zu erkennen.

Zur Verschiebung der Brennkammerwand 14 in Längsrichtung der Brennkam­ mer 1 sind mit der Brennkammerwand 14 über deren Umfang unter gleichen Win­ kelabständen verteilt z. B. drei Antriebsstangen 23 fest verbunden, von denen nur eine in Fig. 1 zu erkennen ist. Die Antriebsstangen 23 liegen parallel zur Zy­ linderachse der Brennkammer 1 und außen seitlich zur Zylinderwand 6. Dabei durchlaufen die Antriebsstangen 23 jeweils eine Durchgangsöffnung 24 in der Trennplatte 18 sowie eine weitere Durchgangsöffnung 25 in der Bodenwand 3. Dort befindet sich noch eine innenseitige Umfangsdichtung 26 zum Abdichten der Räume auf beiden Seiten der Bodenwand 3. Die Antriebsstangen 23 und die Brennkammerwand 14 sind z. B. über Schrauben 27 miteinander verbunden, die durch die Brennkammerwand 14 hindurch geführt und stirnseitig in die An­ triebsstangen 23 hineingeschraubt sind. Die freien Enden der Antriebsstangen 23 sind über einen Antriebsring 28 miteinander verbunden, der konzentrisch zur Zylinderachse der Brennkammer 1 liegt und den Führungszylinder 5 umgreift. Dabei kann der Antriebsring 28 über Schrauben 29 mit den Antriebsstangen 23 verschraubt sein, derart, daß die Schrauben 29 den Antriebsring 28 durchsetzen und in die freien Stirnseiten der Antriebsstangen 23 hineingeschraubt sind. Zwi­ schen dem Antriebsring 28 und der Bodenwand 3 liegt auf jeder der Antriebsstan­ gen 23 eine Druckfeder 30, die sich an der Außenseite der Bodenwand 3 abstützt und gegen den Antriebsring 28 drückt. Die Druckfeder 30 ist daher bestrebt, die Brennkammerwand 14 immer in Richtung zur Bodenwand 3 zu drücken.

Im Bereich der ringförmigen Bodenwand 3 befindet sich weiterhin eine Ventilöff­ nung 31, in die ein Ventilstößel 32 dichtend einführbar ist. Dieser Ventilstößel 32 liegt bei geöffneter Ventilöffnung 31 außerhalb der Brennkammer 1 bzw. unter­ halb der Bodenwand 3 und wird dort über einen am Führungszylinder 5 befestig­ ten Ansatz 33 gehalten. Der Ansatz 33 weist eine Durchgangsöffnung 34 auf, durch die ein an der Unterseite des Ventilstößels 32 befestigter zylindrischer An­ satz 35 hindurchläuft. Am freien Ende des zylindrischen Ansatzes 35 befindet sich an diesem ein ringförmiger Ansatz 36. Zwischen dem ringförmigen Ansatz 36 und dem Ansatz 33 liegt eine Druckfeder 37, die bestrebt ist, den Ventilstößel 32 über den ringförmigen Ansatz 36 in Richtung zum Ansatz 33 zu ziehen und damit die Ventilöffnung 31 zu öffnen. Der zylindrische Ansatz 35 liegt in der Verschiebe­ bahn des Antriebsrings 28 und wird durch den Antriebsring 28 beaufschlagt, wenn dieser in Richtung auf die Bodenwand 3 verschoben wird. Hat der Antriebs­ ring 28 eine bestimmte Axialstellung erreicht, wird durch ihn der Ventilstößel 32 mitgenommen, und es wird die Ventilöffnung 31 geschlossen.

Es sei noch erwähnt, daß die Trennplatte 18 umfangsseitig mehrere Durchgangs­ öffnungen 38 aufweist, die jeweils den gleichen Abstand von der Zylinderachse der Brennkammer 1 aufweisen. Ferner befinden sich am unteren Ende des Füh­ rungszylinders 5 Auslaßöffnungen 39 zum Auslaß von Luft aus dem Führungszylinder 5, wenn der Kolben 8 in Richtung zur Bodenwand 7 bewegt wird. Am unte­ ren Ende des Führungszylinders 5 befindet sich darüber hinaus eine Dämpfungs­ vorrichtung 40 zur Dämpfung der Bewegung des Kolbens 8. Überfährt der Kolben 8 die Auslaßöffnungen 39, so kann Abgas aus den Auslaßöffnungen 39 entwei­ chen.

In der Zylinderwand 2 der Brennkammer 1 befinden sich zwei radiale Durch­ gangsöffnungen 41 und 42, die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind. In diese Durchgangsöffnungen 41 und 42 ragen von außen Ausgabekanäle 43 und 44 von nicht näher dargestellten Dosierventilen hinein, die sich in einem Do­ sierkopf 45 befinden. Flüssiges Brenngas wird aus einer Flasche 46 den im Do­ sierkopf 45 vorhandenen Dosierventilen zugeführt und diese geben die dosierte Flüssiggasmenge dann über die Ausgabekanäle 43 und 44 aus, wenn der Dosier­ kopf 45 in Richtung zur Zylinderwand 2 gedrückt wird und damit die Ausgabeka­ näle 43, 44 nach innen gefahren werden und die jeweiligen Dosierventile öffnen. Zu diesem Zweck verjüngen sich die radialen Durchgangsöffnungen 41 und 42 in Richtung zur Brennkammer 1, so daß Anschläge für die Ausgabekanäle 43 und 44 erhalten werden. Das Andrücken des Dosierkopfs 45 gegen die Zylinderwand 2 er­ folgt mit Hilfe eines Bügels 47, der an einem Gelenkpunkt 48 der Zylinderwand 2 schwenkbar gelagert ist. Ein Ende 49 des Bügels wird von der Brennkammerwand 14 beaufschlagt und so gedreht, daß das andere Ende 50 des Bügels von hinten gegen den Dosierkopf 45 drückt, um diesen in Richtung zur Zylinderwand 2 zu bewegen. Dieser Vorgang erfolgt kurz bevor die Brennkammerwand 14 beim Auf­ spannen der Teil-Brennkammern ihre Endstellung erreicht hat. Dosierkopf 45 und Flasche 46 werden einmal zusammengesteckt und bleiben dann ständig mit­ einander verbunden. Das System 45/46 kann z. B. um eine im Bodenbereich der Flasche 46 vorhandene Achse gekippt werden.

Die Fig. 2 zeigt das Setzgerät im aufgespannten Zustand der Teil-Brennkammern, also im aufgespannten Zustand der Vorkammer 21 und der Hauptkammer 22. Die Verschiebepositionen von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 werden da­ durch eingestellt, daß der Antriebsring 28 gegen den ringförmigen Ansatz 36 schlägt und das Ventil 31, 32 schließt. Die Umfangsflächen von Ventilöffnung 31 und Ventilstößel 32 verlaufen konisch und verjüngen sich in Richtung zur Brenn­ kammer 1, so daß hier eine Blockierung stattfindet. Der Abstand der Trennplatte 18 von der Brennkammerwand 14 wird durch den Abstand des ringförmigen Ansatzes 20 von der Trennplatte 18 bestimmt, wie bereits erwähnt. In dieser Stel­ lung der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 liegen die radialen Durchgangsöffnungen 41 bzw. 42 der Vorkammer 21 bzw. der Hauptkammer 22 gegenüber.

Es sei ferner noch erwähnt, daß der mit der Trennplatte 18 verbundene zentrale Ansatz 19 in Seinem der Trennplatte 18 zugewandten Bereich als Zündkäfig 51 zur Aufnahme einer Zündvorrichtung 52 ausgebildet ist. Diese Zündvorrichtung 52 dient zum Erzeugen eines elektrischen Funkens zwecks Zündung eines Luft- Brenngasgemisches in der Vorkammer 21. Wie weiter unten noch näher beschrie­ ben wird, befindet sich die Zündvorrichtung 52 im Inneren bzw. in einem zentra­ len Bereich des Zündkäfigs 51, der umfangsseitig mit Durchgangsöffnungen 53 versehen ist, durch die hindurch eine laminare Flammenfront aus dem Zündkäfig 51 in die Vorkammer 21 austreten kann.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Setzgeräts nach den Fig. 1 und 2 näher beschrieben werden.

In Fig. 1 befindet sich das Setzgerät im Ruhezustand. Die Brennkammer 1 ist voll­ ständig kollabiert, wobei die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 aufliegt und die Brennkammerwand 14 auf der Trennplatte 18. Der Kolben 8 befindet sich in sei­ ner zurückgezogenen Ruhestellung, so daß auch praktisch kein Raum mehr zwi­ schen ihm und der Trennplatte 18 vorhanden ist, sofern man einen geringfügigen Spalt zwischen diesen vernachlässigt. Das Aufeinanderliegen der Platten 18 und 14 kommt dadurch zustande, daß die Druckfeder 30 den Antriebsring 28 von der Bodenwand 3 wegdrückt und der Antriebsring 28 über die Antriebsstange 23 die Brennkammerwand 14 mitnimmt. In diesem Zustand liegt der Antriebsring 28 auch im Abstand zum ringförmigen Ansatz 36 des Ventilstößels 32, so daß der Ventilstößel 32 durch die Wirkung der Druckfeder 37 aus der Ventilöffnung 31 herausgeführt ist. Die Ventilöffnung 31 ist somit offen. Das System aus Dosier­ kopf 45 und Flasche 46 ist von der Brennkammer 1 weggeschwenkt, so daß die Ausgabekanäle 43, 44 entlastet und damit die jeweiligen Dosierventile verschlos­ sen sind.

Wird in diesem Zustand das Setzgerät mit seiner vorderen Spitze gegen einen Ge­ genstand gedrückt, in den ein Befestigungselement eingetrieben werden soll, so wirkt über einen nicht dargestellten Mechanismus die Andruckkraft auf den An­ triebsring 28 und verschiebt diesen in Richtung zur Bodenwand 3, und zwar mit dem Andrücken des Setzgeräts gegen den genannten Gegenstand. Dabei hebt zu­ nächst die Brennkammerwand 14 von der Trennplatte 18 ab, bis die Brennkam­ merwand 14 gegen den ringförmigen Ansatz 20 schlägt und über diesen die Trennplatte 18 mitnimmt. Die Vorkammer 21 ist jetzt aufgespannt, jedoch noch nicht richtig innerhalb der Brennkammer 1 positioniert. Während des Aufspann­ vorgangs der Brennkammer 21 kann schon Luft in die Vorkammer 21 eingesaugt werden, und zwar über die offene Ventilöffnung 31 und eine oder mehrere der Durchgangsöffnungen 38, sofern beide Öffnungen zur Deckung kommen.

Mit weiterem Andrücken der Setzgeräts gegen den Gegenstand wird der Antriebs­ ring 28 noch weiter in Richtung der Bodenwand 3 bewegt, so daß schließlich auch die Trennplatte 18 von der Bodenwand 3 abhebt. Jetzt spannt sich auch die Brennkammer 22 auf und wird über die Ventilöffnung 31 belüftet. Eine vollstän­ digere Belüftung der Vorkammer 21 erfolgt jetzt über sämtliche der Durchgangs­ öffnungen 38 in der Trennplatte 18.

Überstreichen die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 auf ihrem Weg nach oben in Fig. 1 die radialen Durchgangsöffnungen 41 bzw. 42, könnte im Prinzip schon mit dem Einspritzen der dosierten Flüssiggasmengen in die Vor­ kammer 21 bzw. die Hauptkammer 22 begonnen werden. Zu diesem Zweck schlägt die obere Fläche der Brennkammerwand 14 gegen das Ende 49 des Bügels 47 und dreht ihn im Uhrzeigersinn um das Gelenk 48, so daß das andere Ende 50 des Bügels 47 den Dosierkopf 45 in Richtung zur Zylinderwand 2 verschwenkt und dabei zur Öffnung der Dosierventile die Ausgabekanäle 43 und 44 nach innen in den Dosierkopf 45 drückt. Jetzt spritzt dosiertes Flüssiggas in die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22. Danach ist noch eine weitere geringe Anhebung der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 erforderlich, damit diese in ihre Endstellungen gelangen können, in denen sie verriegelt werden. Die hierbei noch auftretende Verschwenkung des Bügels 47 kann dadurch ausgeglichen werden, daß die Ausgabekanäle 43 und 44 noch ein wenig weiter in den Dosierkopf 45 hin­ eingedrückt werden.

Im letzten Abschnitt der Verschiebung der Brennkammerwand 14 und der Trenn­ platte 18 wird auch der Ventilstößel 32 in die Ventilöffnung 31 eingeführt und verschließt diese, da jetzt der Antriebsring 28 in Kontakt mit dem ringförmigen Ansatz 36 gekommen ist.

Die Fig. 2 zeigt die Positionen von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 bei voll aufgespannter Vorkammer 21 bzw. Hauptkammer 22, wobei jetzt Brennkam­ merwand 14 und Trennplatte 18 in ihrer Stellung verriegelt werden können. Dies geschieht durch Betätigung des Abzugshebels bzw. Triggers des Setzgeräts. Wird der Trigger betätigt, so erfolgt zunächst die Verriegelung von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18, etwa durch Verriegelung des Antriebsrings 28. Kurz da­ nach wird ein Zündfunke durch die elektrische Zündvorrichtung 52 innerhalb des Zündkäfigs 51 erzeugt. Das in jeder der Kammern 21 und 22 durch Dosierung voreingestellte Gemisch aus Luft und Brenngas beginnt zunächst in der Vorkam­ mer 21 laminar zu verbrennen, wobei sich die Flammfront mit relativ langsamer Geschwindigkeit radial in Richtung der Durchgangsöffnungen 38 ausbreitet. Da­ bei schiebt sie unverbranntes Luft-Brenngasgemisch vor sich her, welches durch die Durchgangsöffnungen 38 hindurch in die Hauptkammer 22 gelangt und hier Turbulenz sowie eine Vorkomprimierung erzeugt. Erreicht die Flammfront die Durchgangsöffnungen 38 zur Hauptkammer 22, treten die Flammen, bedingt durch die relativ kleinen Querschnitte der Durchgangsöffnungen 38, als Flamm­ strahlen in die Hauptkammer 22 über und erzeugen hier weitere Turbulenz. Das durchmischte turbulente Luft-Brenngasgemisch in der Hauptkammer 22 wird über die gesamte Oberfläche der Flammstrahlen entzündet. Es brennt jetzt mit ei­ ner hohen Geschwindigkeit, was zu einer starken Erhöhung des Wirkungsgrads der Verbrennung führt.

Dadurch wird der Kolben 8 beaufschlagt und bewegt sich mit hoher Geschwindig­ keit in Richtung zur Bodenwand 7, wobei gleichzeitig die Luft aus dem Führungs­ zylinder 5 durch die Auslaßöffnungen 39 nach außen getrieben wird. Die Kolben­ platte 9 überfährt kurzzeitig die Auslaßöffnungen 39, so daß durch sie Abgas ent­ weichen kann. Durch die ausfahrende Kolbenstange 10 wird jetzt ein Befesti­ gungselement gesetzt. Nach Setzung bzw. nach erfolgter Verbrennung des Luft- Brenngasgemisches wird der Kolben 8 durch thermische Rückführung in seine Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 zurückgebracht, da durch Abkühlung des in der Brennkammer 1 und im Führungszylinder 5 verbliebenen Rauchgases ein Unter­ druck hinter dem Kolben erzeugt wird. Bis der Kolben seine Ausgangsstellung ge­ mäß Fig. 2 erreicht hat, muß die Brennkammer 1 dicht verschlossen bleiben.

Nachdem sichergestellt ist, daß der Kolben 8 seine in Fig. 2 dargestellte Aus­ gangsstellung wieder erreicht hat, wird die zuvor erwähnte Verriegelung von Brennkammerwand 14 bzw. Antriebsring 28 aufgehoben. Die Druckfeder 30 drückt jetzt den Antriebsring 28 von der Bodenwand 3 weg, so daß der Antriebs­ ring 28 den ringförmigen Ansatz 36 entlastet. Die Druckfeder 37 kann nunmehr den Ventilstößel 32 aus der Ventilöffnung 31 herausführen und das Ventil öffnen. Mit weiterer Wirkung der Druckfeder 30 wird der Antriebsring 28 weiter von der Bodenwand 3 entfernt und nimmt über die Antriebsstangen 23 die Brennkam­ merwand 14 in Richtung zur Bodenwand 3 mit. Bei dieser Bewegung wird späte­ stens die Trennplatte 18 mitgenommen, wenn die Brennkammerwand 14 gegen diese gefahren wird, so daß auf diese Weise die Abgase aus der Vorkammer 21 über die Durchgangsöffnungen 38 und die Abgase aus der Hauptkammer 22 aus­ getrieben werden, und zwar durch die Ventilöffnung 31 hindurch. Schließlich kommt die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 zu liegen und die Brennkammer­ wand 14 auf der Trennplatte 18, so daß die Brennkammer 1 vollständig kollabiert und von Abgasen befreit ist. Jetzt kann der unter Fig. 1 beschriebene Belüftungs­ vorgang mit dem nächsten Setzen des Setzgeräts erneut beginnen.

Die Fig. 3 zeigt im Prinzip die gleiche Anordnung wie die Fig. 1 und 2, so daß auf ei­ ne nochmalige Beschreibung verzichtet wird. Im Unterschied zu den Fig. 1 und 2 ist hier das System aus Dosierkopf 45a und Flasche 46 jedoch nicht kippbar, son­ dern es ist nur das System aus Dosierventil 45b und Flasche 46 in Längsrichtung der Brennkammer 1 verschiebbar, wozu ein mit dem Antriebsring 28 verbunde­ ner Mitnehmer 46a die Flasche 46 im letzten Bereich des Verschiebewegs beim Aufspannen der Brennkammer 1 untergreift.

Der Dosierkopf 45a ist fest mit der Brennkammer 1 verbunden und weist ausge­ hend von einem Zufuhrkanal 45c zwei Ausgabekanäle 43, 44 auf, die in Verbin­ dung mit den radialen Durchgangsöffnungen 41 bzw. 42 stehen. Dosierventil 45b und Flasche 46 sitzen fest aufeinander. Dadurch wird das Dosierventil 45b mit Flüssiggas dosiert. Nimmt im letzten Verschiebeweg der Antriebsring 28 den Mit­ nehmer 46a ein wenig mit, hebt letzterer die Flasche 46 und mit ihr das Dosier­ ventil 45b an und drückt das Dosierventil 45b gegen den Dosierkopf 45a, so daß das Dosierventil 45b öffnet und die dosierte Menge an Flüssiggas aus den radia­ len Durchgangsöffnungen 41, 42 in Form eines Nebels ausgespritzt wird. Zur un­ terschiedlichen Einstellung des Luft-Brenngasgemisches in der Vorkammer 21 und der Hauptkammer 22 können in diesem Fall die radialen Durchgangsöffnun­ gen 41, 42 unterschiedliche Austrittsquerschnitte aufweisen oder mit entspre­ chenden zusätzlichen Düsen versehen sein.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Ausführungs­ form nach den Fig. 1 und 2 und braucht daher nicht nochmals detailliert erläu­ tert zu werden. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 wird jedoch der Ventilstößel 32 ständig durch eine Druckfeder 37 in die Ventilöff­ nung 31 gedrückt und sucht diese zu verschließen. Dabei sitzt die Druckfeder 37 auf dem zylindrischen Ansatz 35 an der Unterseite des Ventilstößels 32 und stößt sich an dieser Unterseite sowie am Ansatz 33 ab, der am Führungszylinder 5 befe­ stigt ist. Die Durchgangsöffnung 34 nimmt dabei den zylindrischen Ansatz 35 auf. Das Ventil 31/32 ist daher ein reines Entlüftungsventil.

Ein Belüftungsventil ist mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet und befindet sich in der Brennkammerwand 14. Werden durch die Bewegung der Brennkam­ merwand 14 und der Trennplatte 18 die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22 aufgespannt, so bleibt das Entlüftungsventil 31/32 geschlossen und das Belüf­ tungsventil 54 öffnet infolge des in den Kammern 21 und 22 entstehenden Unter­ drucks, so daß Luft über das Belüftungsventil 54 in die Kammern 21 und 22 ein­ treten kann. Ansonsten laufen die bereits zuvor erwähnten Vorgänge ab. Bei dem Belüftungsventil 54 handelt es sich um ein Rückschlagventil, das während der Kolbenrückführung in seiner Ausgangsstellung durch einen geeigneten Mecha­ nismus geschlossen gehalten werden muß. Dies wird beispielsweise dadurch er­ reicht, daß ein nach oben weisender Zapfen 55 an der Brennkammerwand 14 in eine zentrale Öffnung 56 dichtend einfährt, die sich in einer oberen Abdeckwand 47 der Brennkammer 1 befindet. Dadurch wird das Rückschlagventil 54 von au­ ßen durch die Abdeckwand 57 verschlossen, wenn im Inneren der Brennkammer 1 ein Unterdruck zur Rückführung des Kolbens 8 in seine Ausgangsstellung herrscht.

Wird das Luft-Brenngasgemisch in der Brennkammer 1 gezündet, bleibt das Rückschlagventil 54 geschlossen, aber auch das Entlüftungsventil 31/32, da jetzt der Antriebsring 28 von unten gegen den zylindrischen Ansatz 35 schlägt und verhindert, daß sich der Ventilstößel 32 aus der Ventilöffnung 31 heraus be­ wegen kann. Erst nach Entriegelung des Antriebsrings 28 läßt sich dieser von der Bodenwand 3 weg bewegen, wobei die Platten 14 und 18 mitgenommen werden und die Abgase über das sich jetzt öffnende Entlüftungsventil 31/32 nach außen gelangen.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen den Aufbau des Zündkäfigs 51 im einzelnen. Der Zündkäfig 51 kommt im aufgespannten Zustand der Vorkammer 21 zwischen der Brenn­ kammerwand 14 und der Trennplatte 18 zu liegen, wie die Fig. 5 erkennen läßt. Der Zündkäfig 51 ist hier zylindrisch ausgebildet und besitzt somit innen einen Hohlraum, in welchem sich die Zündvorrichtung 52 zur Erzeugung eines elektri­ schen Funkens befindet. Die Zylinderwand des Zündkäfigs 51 weist im vorliegen­ den Fall beispielsweise vier Durchgangsöffnungen 53 auf, die länglich ausgebil­ det sind und deren Längsrichtung senkrecht zu den Platten 14, 18 steht. Dabei weisen die Durchgangsöffnungen 53 wenigstens im mittleren Bereich eine solche Breite auf, daß die die Durchgangsöffnungen 53 begrenzenden Wandflächen 53a benachbarter Durchgangsöffnungen 53 im Inneren des Zündkäfigs 51 unter ei­ nem rechten Winkel aneinander grenzen. Eine Flammfront, die sich vom Zen­ trum des Zündkäfigs 51 parallel zu den Platten 14, 18 ausbreitet, kann somit nie­ mals auf eine Innenwandfläche des Zündkäfigs treffen, die senkrecht zur Aus­ breitungsrichtung der Flammfront steht, was den Vorteil mit sich bringt, daß die­ se Flammfront nicht in das Zentrum zurück reflektiert werden kann. Dies führt auch zu einer verbesserten Laminarströmung außerhalb des Zündkäfigs, die sich kurz nach Verlassen des Zündkäfigs 51 nach und nach wieder aufbaut. Die Ver­ hältnisse sind den Fig. 6 bis 8 zu entnehmen. Die Fig. 8 zeigt dabei eine Drauf­ sicht auf die Trennplatte 18 bei parallel zur Plattenebene geschnittenem Zündkä­ fig 51. Die Flammfront F ist spätestens dann wieder laminar, wenn sie die Durch­ gangsöffnungen 38 in der Trennplatte 18 erreicht. Als elektrische Zündvorrich­ tung 52 kann z. B. eine Zündkerze zum Einsatz kommen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform des Setzgeräts nach der Erfindung. Hier kommt eine Trennplatte 18 zum Einsatz, die zwei Lochreihen auf­ weist. Bei der Trennplatte 18 handelt es sich um eine kreisförmige Platte, wobei die beiden Lochreihen konzentrisch zum Zentrum dieser Platte liegen. Bei der in­ neren Lochreihe 58 handelt es sich um Durchgangslöcher 38 mit relativ geringem Durchmesser. Dagegen ist die zweite Lochreihe 59 eine solche mit Rückströmöff­ nungen 60, deren Durchmesser etwas größer ist als der der Durchgangsöffnun­ gen 38. Ansonsten sind die Verhältnisse die gleichen wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4.

Die beiden Lochreihen 58 und 59 führen zu einer schnelleren Zündung des in der Hauptkammer 22 vorhandenen Luft-Brenngasgemisches sowie zu einem verbes­ serten Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsprozesses.

Wie bereits erwähnt, entsteht nach der Zündung des Luft-Brenngasgemisches in der Vorkammer 21 eine laminare Flammfront F, die sich relativ langsam zum um­ fangsseitigen Rand der Vorkammer 21 ausbreitet. Diese Flammfront erreicht die erste Lochreihe 58 schon nach kurzer Zeit und zündet die Hauptkammer 22. Durch die Positionierung der ersten Lochreihe wird dafür gesorgt, daß zunächst nur so viel Volumen an Luft-Brenngasgemisch in der Vorkammer 21 verbrannt wird, wie zur Erzeugung von Flammstrahlen mit vorbestimmter Energie erforder­ lich ist, um hinreichende Turbulenz in der Hauptkammer 22 zu erzeugen, wenn die Flammstrahlen durch die Durchgangsöffnungen 38 hindurchtreten. Die dann einsetzende turbulente Verbrennung in der Hauptkammer 22 schiebt noch einen Teil der unverbrannten Gase aus der Hauptkammer 22 durch die Rückströmöff­ nungen 60 hindurch zurück in die seitlichen Bereiche der Vorkammer 21. Das Luft-Brenngasgemisch in den seitlichen Bereichen der Vorkammer 21 verbrennt nun ebenfalls turbulent und gleichzeitig mit dem in der Hauptkammer 22. So wird dafür gesorgt, daß auch der Teil der Verbrennung in den seitlichen Bereichen der Vorkammer 21 einen Beitrag zur Kolbenarbeit leistet.

In einer speziellen Ausführungsform betragen die Durchmesser der ersten und zweiten Lochreihe 58 bzw. 59 jeweils 55% und 85% des Durchmessers der Trenn­ platte 18. Die Durchgangslöcher 38 haben einen Durchmesser von 2,6% des Durchmessers der Trennplatte 18, während die Rückströmöffnungen 60 einen Durchmesser von etwa 3,8% des Durchmessers der Trennplatte 18 haben.

Die Fig. 11 zeigt den Aufbau der Brennkammerverriegelung beim Setzgerät mit thermischer Kolbenrückführung. Gleiche Elemente wie in den Fig. 1 bis 4 tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert.

An einem Umfangsabschnitt des Antriebsrings 28 befindet sich ein Kontaktele­ ment 61. Dieses Kontaktelemente 61 besitzt eine in Richtung zum vorderen Ende des Setzgeräts gerichtete Anschlagfläche, die schräggestellt ist. Die Neigung ist so, daß die ansonsten ebene Fläche an ihrer radial außen liegenden Seite weiter in Richtung zum vorderen Ende des Setzgeräts geneigt ist als innen. Parallel zu dieser Fläche liegt dem Kontaktelement 61 und in dessen Bewegungsbahn ein Blockierabschnitt 62 eines Blockierelements 63 gegenüber. Das Blockierelement 63 ist um eine Schwenkachse 64 derart schwenkbar, daß der Blockierabschnitt 62 durch die Wirkung einer Feder 65 aus der Bewegungsbahn des Kontaktele­ ments 61 herausgeschwenkt werden kann. Die Bewegungsbahn des Kontaktele­ ments 61 verläuft parallel zur Kolbenstange 10.

In Fig. 11 sind die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22 vollständig aufge­ spannt und mit einem Luft-Brenngasgemisch gefüllt. Wird jetzt der Abzug bzw. Trigger des Setzgeräts betätigt, wird die Brennkammer 1 über das armförmige Blockierelement 63 verriegelt und die Verbrennung innerhalb der Brennkammer 1 gestartet. Die in der Unterdruckphase auf die Brennkammerwand 14 der Brennkammer 1 wirkende Kraft wird über die Antriebsstangen 23 auf den An­ triebsring 28 übertragen und möchte diesen in Richtung des Pfeils P bewegen. Der Winkel zwischen der Fläche des Kontaktelements 61 und dem Blockierabschnitt 61 des Blockierarms 63 ist dabei jedoch so ausgelegt, daß der Antriebsring 28 um so stärker verriegelt wird, je höher die infolge des Unterdrucks wirkende Kraft auf die Brennkammerwand 14 bzw. die Antriebsstange 23 ist. Erst wenn der Unter­ druck abgefallen ist, wenn sich also der Kolben 8 in seiner zurückgezogenen Aus­ gangsposition befindet, kann der Blockierabschnitt 62 durch die Rückstellfeder 65 außer Eingriff mit dem Kontaktelement 61 gebracht werden. Die Druckfedern 30 sorgen dann für das Kollabieren der Brennkammer 1 und somit auch für das Öffnen der in den Fig. 1 und 4 gezeigten Entlüftungsventile.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich also um eine druckge­ steuerte Entriegelung, da erst mit Abbau des Unterdrucks in der Brennkammer 1 der Verschiebeweg des Kontaktelements 61 freigegeben wird. Es ist somit kein zu­ sätzliches Verzögerungsglied notwendig, welches das Kollabieren der Brennkam­ mer und das Öffnen der Ein-/Auslaßventile verzögert, bis der Kolben in seine Ru­ hestellung zurückgekehrt ist. Der Zeitpunkt des Kollabierens der Brennkammer regelt sich von selbst und wird immer dann erfolgen, wenn der Unterdruck in der Brennkammer wieder ausgeglichen worden ist, und zwar unabhängig von der Ge­ rätetemperatur. Dadurch wird der Kolben immer ganz in seine Ruheposition zu­ rückkehren.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Antrieb eines Kolbens (8) eines brennkraftbetriebe­ nen Arbeitsgeräts, insbesondere eines Setzgeräts für Befestigungsele­ mente, mit einer Brennkammer (1), Ausleitmitteln (14, 18, 31, 32) zum Ausleiten von Abgasen aus der Brennkammer (1) nach einer durch Unter­ druck in der Brennkammer (1) bewirkten Kolbenrückführung und Steuer­ mitteln (62-64) zum Steuern der Ausleitmittel (14, 18, 31, 32), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (62-64) auf den Gasdruck in der Brennkammer (1) ansprechen und die Ausleitmittel (14, 18, 31, 32) erst dann freigeben, nachdem sich nach Durchführung eines Zündvorgangs der Unterdruck in der Brennkammer (1) wieder abgebaut hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Ausleitmitteln eine dem Kolben (8) gegenüberliegende Brennkammer­ wand (14) und wenigstens eine zwischen dieser und dem Kolben (8) liegen­ de Trennplatte (18) gehören, die auf den Kolben (8) zu verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerwand (14) mit einem durch Federkraft verschiebbaren Stell­ mechanismus (23, 61) fest verbunden ist, dessen Verschiebung durch die Steuermittel (62-64) blockierbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (62-64) ein entgegen einer Federkraft (65) und durch Betäti­ gung eines Abzugs in den Verschiebeweg des Stellmechanismus (23, 61) führbares Blockierelement (62) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement (62) in den Verschiebeweg des Stellmechanismus (23, 61) schwenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Blockierelement (62) und Steilmechanismus (23, 61) eine solche Selbsthemmung vorgesehen ist, daß bei Unterdruck in der Brennkammer (1) der Steilmechanismus (23, 61) so stark gegen das Blockierelement (62) gedrückt wird, daß ein Herausbewegen des Blockierelements (62) aus dem Verschiebeweg des Steilmechanismus (23, 61) verhindert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Ver­ stellmechanismus (23, 61) und Blockierelement (62) aufeinander liegende und zum Verschiebeweg des Verstellmechanismus schräggestellte An­ schlagflächen aufweisen.