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Schlagapparat
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Die Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Schlagapparat mit
Verbrennungsantrieb und eigenem Brennstoffvorrat.
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Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines einfachen, preisgünstigen,
zuverlässigen und vielseitigen Schlagvorrichtung oder -apparates mit eigener Brennstoffversorgung
zur Verwendung für jede Art Schlagtätigkeit, wie z.B. Nageln, überall dort, wo keine
Energieversorgung gegeben ist.
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Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung eines derartigen Werkzeuges,
das keine Druckluft erfordert.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die folgenden Merkmale: 1. ein
Gehäuse, das mit dem Brennstoffvorrat und der Aussenluft in Verbindung steht, 2.
ein Hammer innerhalb des Gehäuses, der dieses in eine Verdichtungs- und eine Brennkammer
teilt, wobei der Hammer einen Kolben mit eingebauten Ventilen (Steuerschlitzen)
ausgerüstet ist , während die Brennstoffdosierungsvorrichtung in das Gehäuse und
den Hammer integriert ist, 3. eine Zündvorrichtung zum Zünden der für den Antrieb
des Hammers benötigten Brennstoff-Luft-Mischung und 4. einen Abzug zum Auslösen
des Hammers.
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Weitere Merkmale sind in den Ansprüchen angegeben.
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Dabei gehen aus den Zeichnungen und deren Erläuterungen weitere Erfindungsmerkmale
hervor.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schlagapparates,der die
Erfindung verkörpert; Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Schlagapparat der Fig.
1, wobei, der Klarheit wegen, Teile weggelassen wurden; Fig. 3 eine Seitenansicht
des Ladegriffes für das manuelle Laden des Schlagapparates; Fig. 4 eine Vorderansicht
des Ladegriffes der Fig. 4; Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine abgeänderte Ausführung
der Zündvorrichtung und Fig. 6 - 9 schematische Darstellung des Schlagapparates
in Ruhe- und Arbeitsstellung.
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Erläuterung der Zeichnungen Der Schlagapparat besteht aus vier Grundelementen:
einem Gehäuse 10, einem Hammer 12, einer Zündvorrichtung 14 und der Abzugsbaugruppe
15.
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Um im Nachfolgenden die Orientierung zu erleichtern, bezeichnen die
Worte "Vorder... und "vorne" die linke Seite der Fig. 1 und 2, während die Worte
Hinter... " und "hinten" die rechte Seite der Fig. 1 und 2 bezeichnen.
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Das Gehäuse 10.
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Das Gehäuse 10 enthält eines sich in Längsrichtung erstreckenden Zylinder
16 mit großer Bohrung, der in einen axial angeordneten Zylinder 18 mit kleiner Bohrung
übergeht, dessen Durchmesser kleiner ist als der des großbohrigen Zylinders 16 und
der hinter diesem angeordnet ist.
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Ein pistolenartiger Handgriff 20 befindet sich am hinteren Ende, etwa
dort, wo die Zylinder 16 und 18 zusammenstossen.
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Der großbohrige Zylinder 16 ist an seinem vorderen Ende teilweise
durch eine aufgeschraubte Endkappe 22 verschlossen.
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Eine durch ein Rückschlagventil 26 verschlossene Einlaßöffnung 24
ist in der Nähe des vorderen Endes des Zylinders 16 in der oberen Wand desselben
vorgesehen und Auslaßöffnungen 28 sind etwa in der Mitte der Länge des Zylinders
16 angeordnet. Diese Öffnungen dienen noch näher zu beschreibenden Zwecken.
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Eine Brennstoff zuführöffnung 30 ist in der Nähe des vorderen Endes
des Zylinders 16 in der unteren Wand angeordnet, in die eine Sprühdüse 31 eingeschraubt
ist, die an eine Butangasflasche 32 oder eine andere Brennstoffversorgung angeschlossen
werden kann, wobei zwischen der Flasche und der Düse 31 ein Regulier-oder Absperrventil
33 angeordnet ist.
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Ein zweiter , vorderer Handgriff 34 erstreckt sich seitlich von der
Aussenseite des Gehäuses in der Nähe des vorderen Endes des Gerätes und ein Schalldämpfer
35, der am Gehäuse befestigt ist, ist durch die Rohre 36 mit den Auslaßöffnungen
28 verbunden.
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Der Hammer 12 Der Hammer 12 besteht aus dem hohlen Kolben 38 , der
dichtend im großbohrigen Zylinder 16 gleitet. Er ist an seiner Vorderseite offen
und an seinem hinteren Ende geschlossen durch die Wand 4O, die sich in einer konzentrischen,hohlen
Kolbenstange 42 nach hinten fortsetzt.
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Die Kolbenstange 42 gleitet in ihrer hinteren Stellung dichtend in
der Bohrung des Zylinders 18.
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Die Endkappe 22, der Kolben 38, die Hinterwand 4O und die Kolbenstange
42 des Hammers 12 teilen den Zylinder 16 in eine vor der Endwand 4O gelegene Vorverdichtungskammer
44 und eine dahinter eigene Verbrennungskammer auf,deren Zweck noch später beschrieben
wird.
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In der Längsmittelachse des Apparats ist ein Schlagbolzen 48 angeordnet,
dessen vorderes Ende sich aus dem Zylinder 16 heraus durch die Endkappe 22 erstreckt
und dessen hinteres Ende in die Endwand 4O des Kolbens 38 koaxial mit der Kolbenstange
42 eingeschraubt ist.
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Eine axiale Bohrung 50 am hinteren Ende des Schlagbolzens 48 steht
mit der Höhlung im Inneren der Kolbenstange 42 in Verbindung, während eine seitliche
Bohrung 52 am Ende des Schlagbolzens über die Bohrung 50 die Vorverdichtungskammer
mit derBohrung in der Kolbenstange 42 verbindet.
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Eine seitliche Bohrung 54 am Ende der Kolbenstange 42 verbindet die
Bohrung der Kolbenstange mit der Verbrennungskammer 46.
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Im Kolben 38 sitzt eine Druckfeder 55, deren vorderen Ende sich gegen
die Endkappe 22 und deren hinteres Ende sich gegen die Endwand 40 abstützt und dazu
dient,den Hammer 12 nach hinten zu drücken.
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Die Zündvorrichtung 14 Zur Zündvorrichtung gehört eine Zündkerze 56,
die in der hinteren Wand des Zylinders 16 sitzt und in die Verbrennungskammer 46
hineinragt.
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In einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung, die in Fig. 1 und
2 dargestellt ist, verbindet eine Leitung 58 die Zündkerze mit einem piezoelektrischen
Kristall 60, das in einem Gehäuse 62 am hinteren Ende des Zylinders 18 untergebracht
ist und dazu dient, die mechanische Energie eines plötzlich ausgeübten Druckes in
eine elektrische Entladung umzuwandeln, wie gezeigt wird.
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Das Kristall 60 ist im Gehäuse 62 in einer Kristallhalterung 64 montiert
von der ein Kontaktstück 66 in Form einer Warze, die sich nach unten vom Gehäuse
durch eine Öffnung 48 in der oberen Wand des Zylinders 18 in das Zylinderinnere
erstreckt.
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Die Lage des Kontaktstückes 66 innerhalb des Zylinders 18 ist regelbar
dadurch, daß die Kristallhalterung 64 mit demKristall 60 in Längsrichtung zum Gehäuse
62 um den Betrag X verstellbar ist und mit einer Rändelmutter 70 in jeder gewünschten
Stellung geklemmt werden kann.
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Das Kontaktstück 66 erstreckt sich weit genug in das Innere des Zylinders
18, daß es von der Fase 72 am hinteren Ende der Kolbenstange des Hammers 12 berührt
werden kann, wenn sich der Hammer nach hinten bewegt.
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Die vom Hammer zurückgelegte Strecke,ehe ein Funke von der Zündkerze
56 ausgelöst wird (und damit das Verdichtungsverhältnis), wird bestimmt durch das
Einstellen der Lage der Kristallhalterung zum Gehäuse 62.
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In einer abgeänderten, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der
Erfindung ist die Zündkerze 56 mit einem Mikroschalter 60' in einem Gehäuse 62'
am hinteren Ende des Zylinders 18 verbunden.
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Wie dargestellt ist eine Zündspule 64' und eine Energiequelle, wie
z.B. eine Batterie 65' zwischen der Zündkerze und dem Mikroschalter angeordnet.
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Der Mikroschalter 6c' ist mit einem Kontaktstück 66' in Form eines
Rades versehen, das aus dem Gehäuse nach unten durch eine Öffnung 68' in der obeen
iand des Zylinders 18 in das Zylinderinnere
hineinragt.
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Die Lage des Kontaktstückes 66' innerhalb des Zylinders 18 ist einstellbar
dadurch, daß der Mikroschalter 6o'zu dem Gehäuse 62' längsverstellbar ist und in
jeder gewählten Stellung mit der Rändelmutter 70' geklemmt werden kann.
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Das Kontaktstück 66' erstreckt sich weit genug in das Innere des Zylinders
18, daß es von der Fase 72 am hinteren Ende der Kolbenstange des Hammers 12 berührt
werden kann, wenn sich der Hammer nach hinten bewegt.
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Die vom Hammer zurückgelegte Strecke ehe ein Funken von der Zündkerze
56 ausgelöst wird (und damit das Verdichtungsverhältnis), wird bestimmt durch das
Einstellen der Lage des Mikroschalters 60' zum Gehäuse 62'.
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Die Abzugsbaugruppe 15 Die Abzugsbaugruppe 15 enthält einen vertikalen,
in einer Höhlung 76 des Handgriffes 20 angeordneten Riegel 74, der durch eine Blattfeder
78 zwischen seiner Unterseite und dem Boden der Höhlung 76 auslösbar in einer oberen
Lage gehalten wird, wobei sein oberes Ende in das Innere des Zylinders 18 hineinragt
und er mit der hinteren Fläche der Kolbenstange 42 in Berührung ist.
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In Ruhestellung wird der Hammer 12 durch einen Kontakt zwischen dem
Riegel 74 und der hinteren Fläche der Kolbenstange 42 daran gehindert, sich nach
den hinteren Enden desZvlinders 18 zu bewegen.
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Ein fingerbetätigter Abzug 80 ist derart montiert, daß er gegenüber
dem Hohlraum 76 eine gleitende, horizontale Bewegung ausführen kann.
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Er steht unter dem Druck einer Blattfeder 82, die zwischen der hinteren
Fläche des Abzuges und einer Wand des Hohlraumes 76 angeordnet ist.
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Eine flache Feder 84 erstreckt sich vom Abzug nach hinten und besitzt
ein freies Ende, das in eine Kerbe 86 am Riegel eindringen kann.
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Wenn der Abzug 80, der normalerweise durch die Feder 82 in seiner
vorderen Stellung gehalten wird, gedrückt wird, beginnt die Feder 84, die an einem
Ende am Abzug befestigt ist und mit ihrem anderen Ende in die Kerbe 86 des Riegels
74 gelagert ist, den Riegel nach unten zu drücken. Wenn die abgeschrägte Kante 88
des Riegels unterhalb der Hinterkante der Kolbenstange 42 ankommt und mit dessen
Fase 72 in Berührung kommt, beginnt der Hammer 12 in Folge der großen Kraft der
Druckfeder 55 nach hinten zu gleiten, wobei der Riegel nach unten in den Hohlraum
76 des Handgriffes gedrückt wird, so daß das obere Ende des Riegels nicht mehr länger
in den Zylinder 18 hineinragt.
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Hierdurch kann der Hammer noch weiter nach hinten gleiten, bis er
das Kontaktstück 66 oder 66' der Zündvorrichtung 14 berührt.
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Wenn der Riegel 74 durch die Rückwärtsbewegung des Hammers 12 nach
unten gedrückt wird, schnappt die Feder 84 in Folge der Relativbewegung zwischen
ihr und dem Riegel aus der Kerbe 86. Hierdurch kann sich der Riegel frei nach oben
bewegen und den Hammer verregeln, sobald er nach vorne gleitet.
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Durch Loslassen des Abzugs wird der Abzugsmechanismus wieder auslösebereit
gemacht, denn die Feder 84 schnappt zurück in die Kerbe 86des Riegels, der durch
die Feder 78 nach oben in den Zylinder 18 gedrückt wird, sobald der Hammer 12 seine
vordere Stellung erreicht hat.
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Betrieb des Geräts Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß das Gerät
in eine Vorverdichtungskammer 44 und eine Brennkammer 46 geteilt ist.
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Die Einlaßöffnung 24 und das Rückschlagventil 26 gestatten den Eintritt
von Luft in die Vorverdichtungskammer. Die Verbrennungskammer steht nur dann mit
den Auslaßöffnungen 28 im Zylinder 16 in Verbindung, wenn der Kolben 38 des Hammers
12 in seine vorderste Stellung kommt. Die Öffnung 54 in der hohlen Kolbenstange
42 ist durch die Wand des Zylinders 18 verschlossen, ausser wenn der Hammer in seiner
vordersten Stellung ist. Dann wird die Öffnung 54 nach der Brennkammer 46 hin geöffnet
, wodurch Luft von der Vorverdichtungskammer 44 in die Brennkammer 46 strömen kann.
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In Ruhe oder in geladenem Zustand, wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt,
wird der Hammer 12 durch den Riegel 74 auf ca. 4/5 seines Hubes nach vorne festgehalten.
Die Brennstoffdüsenöffnung 30 und die Auslaßöffnungen 28 sind durch den Kolben 38
verschlossen und die Vorverdichtungskammer 44 ist von der Brennkammer 46 getrennt.
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Die Brennkammer 46 enthält ein Brennstoff-Luft-Gemisch. Wenn der Abzug
80 betätigt wird, beginnt der Hammer 12 durch den Druck der Feder 55 sich nach hinten
zu bewegen. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, öffnet der Kolben 38 bei seiner Rückwärtsbewegung
die Brennstoffeinlaßöffnung 30, worauf die Sprühdüse 31 Brennstoff in die Vorverdichtungskammer
44 sprüht, wobei die Brennstoffmenge proportional zu der öffnungszeit der öffnung
30 ist. Durch das sich vergrössernde Volumen der Vorverdichtungskammer wird Aussenluft
durch die Einlaßöffnung 24 angesaugt. Gleichzeitig wird durch das sich verkleinernde
Volumen der Verbrennungskammer das darin befindliche Gas verdichtet. Wenn das Ende
der Kolbenstange 42 das Kontaktstück 66 oder 66' der Zündvorrichtung 14 in der vorgewählten
Stellung berührt, zündet die Zündkerze 56, wodurch die Gase in der Brennkammer explodieren
und die Bewegung des Hammers 12 in den Arbeitshub umwandeln, wie in Fig. 7 gezeigt.
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Wenn der Kolben 38 des Hammers 12 in dieser umgekehrten Richtung nach
vorne fährt, wird die Energie der Explosion auf drei Arten ausgenützt: 1. wird der
Schlagbolzen 48, wie in Fig. 8 dargestellt, nach vorne bewegt, und übt einen plötzlichen
Schlag aus. Dies ist die nutzbare oder Ausstoßenergie.
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2. wird die Feder 55 gespannt die damit Energie für den nächsten Schlag
speichert.
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3. wird die Luft in der Vorverdichtungskammer 44, die nun durch das
Rückschlagventil versperrt ist, auf etwa die Hälfte seines ursprünglichen Volumens
komprimiert. Wenn der Hammer 12 über die Ruhestellung hinausfährt , wird die Einlaßöffnung
30 und die Sprühdüse 31 abgeschlossen, der Riegel 74, der von der Kolbenstange 42
freigegeben wird, springt in die Verriegelungsstellung zurück. In seiner vordersten
Stellung ist der Hammer 12 über die Auslaßöffnungen 28 hinausgefahren und öffnet
damit die Brennkammer 46. Gleichzeitig fährt auch die Öffnung 54 in der hohlen Kolbenstange
42 vor die abdichtende Bohrung des Zylinders 18 in die Brennkammer und gibt damit
den Durchgang von der Vorverdichtungskammer frei.In dieser Stellung wird die verdichtete
Brennstoff-Luft-Mischung in der vorverdichtungskammer 44 durch die Öffnung 52 und
die Bohrung 50 im Schlagbolzen 48, das hohle Innere der Kolbenstange 42 und von
dort durch die Öffnung 54 in den hinteren Teil der Brennkammer gedrückt und drückt
seinerseits die Abgase durch die vordren Auslaßöffnungen 28. Wenn der Hammer 12
seine Energie abgegeben hat, drückt die Feder 55 ihn zurück gegen den Riegel 74,
wodurch die Öffnungen 28 und 54 geschlossen werden.
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Das Gerät ist normalerweise geladen, d.h. die Feder 55 ist zusammengedrückt
und ein Brennstoff-Luft-Gemisch befindet sich in der Brennkammer 46. Es kann jedoch
nach längerem Lagern oder
nach Aufbrauchen des Brennstoffes notwendig
werden das Gerät manuell zu laden. Hierfür ist ein Ladegriff 9o in der in Fig. 3
und 4 dargestellten Art vorgesehen.
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Der zylindrische Bolzen 92 des Ladegriffes lässt sich in den Zylinder
mit der kleinen Bohrung 18 durch dessen Rückseite einführen, wodurch er in Berührung
mit dem hinteren Ende der Kolbenstange 42 gebracht wird. Der Bolzen 94 ist geschlitzt
94, so daß er das Kontaktstück 66 und den Riegel 74 nicht berührt.
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Wenn der Griff 90 nach vorne gedrückt wird, wird der Hammer 12 so
weit nach vorne bewegt, daß der Riegel 74 nach oben in den Zylinder 18 springt und
sich hinter der Kolbenstange in ener Verriegelungsstellung befindet.
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Zusammenfassung Automatische Schlagvorrichtung oder -apparat mit innerer
Verbrennung mit Brennstoffvorrat, wobei: 1. Ventilbetätigung durch den Kolben erfolgt,
2. eine Vorverdichtungskammer und eine Brennkammer in demselben Element angeordnet
sind, 3. nur ein bewegliches Hauptteil vorhanden ist, 4. eine Zündkerze durch eine
Zündeinrichtung gezündet wird, die austauschbar ist , um dem Bedienungsmann eine
Änderung der Schlagkraft durch Veränderung des Verdichtungsverhältnisses des Brennstoff-Luft-Gemisches
in der Verbrennungskammer zu ermögi eichen,
5. die Brennstoffdosierung
ein Teilder Kolben-Zylinder-Anordnung ist, wodurch weitere bewegliche Teile vermieden
werden, und 6. der Apparat durch eine einzelne, in ihm befindliche Feder gespannt
wird.
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Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, der durch die
folgenden Vorveröffentlichungen gegeben ist: US-PS 3 898 893 3 o42 oo8 3 213 607
3 948 238 3 967 771 4 o75 850.
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