DE3147413A1 - Brennkraftbetriebenes setzgeraet - Google Patents

Description

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DIPUNG SCHWABE DR.DH.SANDMAB

PATENTANWÄLTE 8 MÖNCHEN 8O,MAUERK1RCHERSTR.45

Anwaltsakte: 31 971 30. November 1981

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN Fürstentum Liechtenstein

Brennkraftbetriebenes Setzgerät

Die Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät mit einem Arbeitszylinder, der einen Führungsbereich für ein> η vom Verbrennungsdruck eines Gasgemisches getriebenen Arbeitskolben und eine an den in Zündstellung befindlichen Arbeitskolben entgegen dessen Treibrichtung anschliessende Brennkammer aufweist, Anschlagmitteln im Arbeitszylinder zur Bestimmung der Zündstellung dr-s ArbcilsknlbniK, einer olok-

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trischen Zündvorrichtung für das Gasgemisch, deren der Stromzuleitung dienende Elektrode eine in die Brennkammer ragende Zündspitze aufweist und deren Masseelektrode von die Brennkammer einschliessenden Geräteteilen gebildet ist.

Bei einem bekannten Gerät der voran angeführten Gattung dient dem Zünden des in die Brennkammer eingelassenen Gasgemisches eine funkenbildende elektrische Zündvorrichtung, die aus einer im Arbeitszylinder elektrisch isoliert gelagerten, in die Brennkammer ragenden Elektrode für die Stromzuleitung und einer Masseelektrode besteht. Die Masseelektrode ist durch die Umgebungszone der Elektrode, also durch Teile des Arbeitszylinders, gebildet.

Im Zündmoment sollte der Arbeitskolben sich in Zündstellung, dh in hinterer Position, befinden, um einen maximalen Druckaufbau in der Brennkammer und damit maximale Beschleunigung des Arbeitskolbens für den Setzvorgang zu erzielen. Erfahrungsgemäss steht der Arbeitskolben jedoch hin und wieder im Zündmoment nicht in der besagten Zündstellung. Die Ursache hierfür liegt beispielsweise in einem nicht vollständig ausgeführten Repetiervorgang des Arbeitskolbens oder einer nicht ordnungsgemäss funktionierenden Kolbenhalterung. Deren Aufgabe wäre es, während des Füllens der Brennkammer mit Gasgemisch den Arbeitskolben, dessen hintere Stirnseite einen Wandungsteil der Brennkammer bildet, gegen den beim Füllvorgang auftretenden Druck in Zündstellung zu halten.

Befindet sich der Arbeitskolben während des Einlassens des Gasgemisches in die Brennkammer nicht in der besagten Zündstellung, so kommt es zum Abströmen des Gasgemisches in andere Gerätepartien, wie beispielsweise in den Schalldämpfer, was bei einer darauffolgenden Zündung zum einen ein für den Setzvorgang nur unzureichendes Beschleunigen des Arbeitskolbens und zum anderen mitunter Zerstörung von Geräteteilen zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein brennkraftbetriebenes Setzgerät zu schaffen, dessen zum Vortreiben des

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Arbeitskolbens zu zündendes Gasgemisch nur bei in einer hinteren Zünd- bzw Anschlagstellung befindlichem Arbeitskolben zündbar ist.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Anschlagmittel dergestalt ausgebildet sind, dass der Abstand von der Zündspitze zu der dieser benachbarten Stirnseite des in Zündstellung befindlichen Arbeitskolbens kleiner als der Abstand zu den übrigen, die Brennkammer einschliessenden Geräteteilen ist.

Das Vorsehen von Anschlagmitteln im Arbeitszylinder in der voran aufgezeigten Weise stellt sicher, dass der Zündfunke stets zwischen Zündspitze und dem die Masseelektrode bildenden Arbeitskolben, der im Arbeitszylinder elektrisch kontaktierend gelagert ist, auftritt. Die elektrische Spannung ist auf diesen durch die Anschlagmittel definierten Abstand zwischen Zündspitze und Arbeitskolben abgestimmt, dh nur so hoch, dass hier, an der Stelle des kleinsten räumlichen Abstandes, ein Funke überzuspringen vermag. Zwischen der Zündspitze und den übrigen, in einem grösseren Abstand zur Zündspitze stehenden Geräteteilen der Brennkammer kann sich also kein Funke ausbilden. Befindet sich der Arbeitskolben, beispielsweise aus den vorerwähnten Gründen, beim Einströmen des Gasgemisches räumlich vor der besagten Zünd- bzw Anschlagstellung, so kann es aufgrund des zu grossen Abstandes zwischen Zündspitze und Arbeitskolben nicht zum Zünden des Gasgemisches kommen.

Vorzugsweise ist als Anschlagmittel ein das hintere Ende des Führungsbereichs bildender Boden vorgesehen. Diese Ausführung zeichnet sich durch Einfachheit der Konstruktion aus. Ferner ermöglicht diese Ausbildung der Anschlagmittel eine besonders kurze Bauweise des Setzgerätes. Die Brennkammer ist diesfalls beispielsweise als stirnseitig in den Boden eingelassene Vertiefung gestaltet.

Mit Vorteil ist das Anschlagmittel als im Führungsbereich radial in die Führungsbahn für den Arbeitskolben ragender

Vorsprung ausgebildet. Der Vorsprung kann beispielsweise durch eine den Führungsbereich verengende umlaufende Schulter gestaltet sein. Ebenso ist es aber auch möglich, einen oder mehrere Stifte entsprechend einzusetzen, so dass es zu einer punktweisen Anlage der Stirnseite des Arbeitskolbens kommt. Im besonderen eignet sich diese Ausführungsform für besonders leistungsstarke Setzgeräte, da auf diese Weise eine sich durch relativ grossen Fassungsraum auszeichnende Brennkammer geschaffen wird.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung weist die der Zündspitze benachbarte Stirnseite des Arbeitskolbens eine Sacklochausnehmung auf, in die die Zündspitze in der durch die Anschlagmittel bestimmten Anschlagstellung des Arbeitskolbens einragt. Eine solche Sacklochausnehmung bildet gerade bei jener Ausführungsform, bei der das Anschlagmittel als Boden des Führungszylinders ausgebildet ist, eine je nach radialer Ausbildung bzw Anordnung definiert grosse Brennkammer. Das Tiefste der Sacklochausnehmung ist diesfalls Teil der der Zündspitze zugewendeten Stirnseite des Arbeitskolbens. Es ist darauf zu achten, dass die Tiefe der Sacklochausnehmung einen entsprechenden axialen Abstand zur Zündspitze zwecks Ausbildung eines Funkens gewährleistet.

Die Problematik dc5r Herste] lungs- bzw Konstruktionstoleranzen bringt es mit sich, dass, bezogen auf die Setzachse, die Axialmasse weniger genau eingehalten werden können als die Radialmasse. Aus dieser Erkenntnis wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, den radialen Abstand zwischen Sacklochausnehmung und Zündspitze bei in Anschlagstellung befindlichem Arbeitskolben kleiner als den axialen Abstand zum Tiefsten der Sacklochausnehmung auszubilden. Damit wird bei im Rahmen der Konstruktionstoleranzen unterschiedlicher Anschlagstellung stets eine Zündung erreicht, da der Funke von der mehr oder weniger tief in die Sacklochausnehmung einragenden Zündspitze radial auf die gegenüber dem Tiefsten dor Sacklochausnehmung näher liegende Wandung derselben überspringt. Um die Funkenbildung bzw Zündwilligkeit noch zu begünstigen, kann die Wandung der Sacklochausnehmung radial

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gegen die Zündspitze gerichtete spitze Zündnasen aufweisen. Denselben Zweck vermag aber auch ein umlaufender, scharfkantiger, den Querschnitt der Sacklochausnehinung verengender Wulst zu erfüllen. ■

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele wiedergibt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Setzgerät mit in Zündstellung befindlichem Arbeitskolben, teilweise in Schnittdarstellung,

Fig. 2 das Detail II der Fig. 1 in vergrösserter Darstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Setzgerätes mit in Zündstellung befindlichem Arbeitskolben.

Das der Fig. 1 entnehmbare Setzgerät besteht aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Gehäuse, das sich aus einem Mündungsteil 2 und einem mit diesem hinterseitig verbundenen Arbeitszylinder 3 zusammensetzt. Dem Zwecke der gegenseitigen axialen Ausrichtung von Mündungsteil 2 und Arbeitszylinder 3 dient eine zwischengelegte Zentrierscheibe 4. An der Zentrierscheibe 4 stützt sich ein elastischer Puffer 5 ab. Ein insgesamt mit 6 bezeichneter Arbeitskolben mit einem Schaft 7 und einem Kopf 8 ist im Gehäuse 1 gelagert. Während der Schaft 7 den Puffer 5 und die Zentrierscheibe 4 durchgreift sowie endseitig in eine Führungsbohrung 9 des Mündungsteils 2 einragt, ist der Kopf 8 in einem als Führungsbereich 11 ausgebildeten Abschnitt des Arbeitszylinders 3 verschieblich gelagert. Der Dichtung des Kopfes 8 im Führungsbereich 11 dient ein kopfseitiger Dichtungsring 12.

Die Fig. 1 zeigt den Arbeitskolben 6 in Zündstellung, in die er beispielsweise nach einem vorherigen Setzvorgang gegen einen als Anschlagmittel dienenden Vorsprung 13 im Arbeits-

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zylinder 3 zurückgeschoben wurde. Ein im Mündungsteil 2 sitzender Haltering 14 rastet in eine Ringnut 15 des Schaftes 7 ein und hält den Arbeitskolben 6 unter vorbestimmter Kraft in der Zündstellung. Zusammen mit der hinteren Stirnseite 16 des Kopfes 8 bildet der an den Führungsbereich

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nach hinten anschliessende Abschnitt des Arbeitszylinders eine Brennkammer 17. Diese dient der Aufnahme eines die Setzenergie spendenden Gasgemisches. Letzteres gelangt gesteuert über eine Zuleitung 18 in die Brennkammer 17. Die Komponenten des Gasgemisches werden über getrennte Anschlussleitungen 19, 21 dem Setzgerät zugeführt.

In die Brennkammer 17 erstreckt sich eine Elektrode 22 einer elektrischen Zündvorrichtung, wobei die Elektrode 22 über einen Isolator 23 im Arbeitszylinder 3 gehaltert ist. Die Zündspitze 24 der Elektrode 22 ragt in eine in die Stirnseite 16 des Kopfes 8 eingearbeitete Sacklochausnehmung ein. Wie die Fig. 2 verdeutlicht, weist die Sacklochausnehmung 25 einen im Querschnitt verengten Auslauf auf, wobei die Verengung durch einen von der Stirnseite 16 her eingeformten umlaufenden scharfkantigen Wulst 26 geschaffen wird.

Nach dem Einlassen des Gasgemisches in die Brennkammer 17 wird durch Betätigen eines Triggers 27 von einem hier aus Vereinfachungsgründen nicht gezeigten Steuerkreis der Elektrode 22 ein Stromimpuls vermittelt. Dadurch kommt es zu einem Funkensprung zu dem der freistehenden Zündspitze 24 nächstgelegenen Massepunkt. Dank der durch den Vorsprung definierten Zündstellung bildet die Stirnseite 16, genauer der Wulst 26, diesen Massepunkt, dh der Arbeitskolben 6 selbst dient als den Stromkreis schliessende Masseelektrode. Der besagte Funke zündet das Gasgemisch, dessen Verbrennungsdruck alsdann den Arboitr.kolbon 6 unter vorherigem Ueberwinden der schaftseitigen Rnsthalterung für den Setzvorgang eines Nagels 28 nach vorne beschleunigt.

Nach erfolgtem Setzvorgang wird der Arbeitskolben 6 wieder in die aus der Fig. 1 entnehmbare Zündstellung zurückgeschoben. Gelangt der Arbeitskolben 6 aus irgendwelchen Gründen

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nicht in diese durch den Vorsprung 13 definierte Zünd- bzw Anschlagstellung, so ist der Abstand zwischen der Zündspitze 24 und der Stirnseite 16 des Kopfes 8 bzw der Zündspitze 24 und den anderen die Brennkammer 17 einschliessenden Geräteteilen zu gross, um die Ausbildung eines Zündfunkens zu ermöglichen. Bei nicht vollständig zurückgeführtem Arbeitskolben 6 kommt es also keinesfalls zur Zündung gegebenenfalls eingelassenen Gasgemisches.

Die Fig. 3 zeigt wiederum einen in Zündstellung zurückverschobenen Arbeitskolben 31, wobei als die Zündstellung definierendes Anschlagmittel ein Boden 32 dient, der das hintere Ende eines Führungsbereiches 33 bildet. Der Boden wird von einer der Stromzuführung dienenden Elektrode 34 durchragt, deren Zündspitze 35 zur Ausbildung eines Zündfunkens in entsprechendem Abstand zur Stirnseite 36 des Kopfes 37 steht. Die Elektrode 34 ist von einem Isolator gefasst, der sich in einem Zuleitungskanal 39 für das Gasgemisch, beispielsweise über Rippen, in radialem Abstand konzentrisch abstützt. Der Zuleitungskanal 39 mündet in eine im Boden 32 freigehaltene Brennkammer 41 . Der Kopf 37 weist wiederum einen Dichtungsring 42 auf, der ein Abströmen von Gasgemisch aus der Brennkammer 41 unterbindet.

Der funktioneile Ablauf ist bei dieser Geräteausführung weitestgehend analog jenem zur Ausführung gemäss Fig. 1, weshalb zwecks¹ Vermeidung von Wiederholungen diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Brennkraftbetriebenes Setzgerät mit einem Arbeitszylinder, der einen Führungsbereich für einen vom Verbrennungsdruck eines Gasgemisches getriebenen Arbe'itskolben und eine an den in Zündstellung befindlichen Ärbeitskolben entgegen dessen Treibrichtung anschließende Brennkammer aufweist, Anschlagmitteln im Arbeiltszylinder zur Bestimmung der Zündstellung des Arbeitiskolbens, einer elektrischen Zündvorrichtung für das Gasgemisch, deren der Stromzuleitung dienende Elektrode eine in die Brennkammer ragende Zündspitze aufweist und ddren Masseelektrode von die Brennkammer einschliessenderi Geräte-, teilen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Anschlagmittel (13 _r 32) dergestalt ausgebildet sind, dass der Abstand ivon der Zündspitze (24, 35) zu der dieser benachbarten Stirnseite (16, 36) des in Zündstellung befindlichen Arbeitskolbens (6, 31) kleiner als der Abstand zu den übrigen, die Brennkammer (17, 41) einschliessenden Geräteteilen ist.

   Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Anschlagmittel ein das hintere Ende des Führungsbereichs (33) bildender Boden (32) vorgesehen ist.

   Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagmittel als im Führungsbereich (11)· in die Führungsbahn für den Arbeitskolben (6) Vorsprung (13) ausgebildet ist.

   Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 b.i s 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Zündspitze (24) benachbarte Stirnseite (16) des Arbeitskolbens (6) eine Sacklochausnehmung (25) aufweist, in die die Zündspitze (24) in der durch die Anschlagmittel (13) bestimmten Anschlagstellung des Arbeitskolbens einragt.

   radial ragender

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   Setzgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand zwischen Sacklochausnehmung (25) und Zündspitze (24) bei in Anschlagstellung befindlichem Arbeitskolben (6) kleiner als der axiale Abstand zum Tiefsten der Sacklochausnehmung ist.