DE4222961A1 - Pulverkraftbetriebenes Setzgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einem Treibkolben, der in einer an dem der Eintreibrich­ tung abgewandten Ende von einem Bodenteil verschlossenen Kol­ benführung geführt ist, wobei das Bodenteil von einem mit einer Treibladungsaufnahmekammer verbundenen zentralen Durch­ trittskanal durchsetzt ist und das dem Bodenteil zugewandte Stirnende des Treibkolbens eine Vertiefung aufweist.

Pulverkraftbetriebene Setzgeräte, bei welchen meistens durch Schlageinwirkung eine Treibladung gezündet wird und durch den bei der Verbrennung von Pulver entstehenden hohen Druck ein Treibkolben beschleunigt wird, werden insbesondere bei Serienanwendung zum Eintreiben von Befestigungselementen in großem Umfange verwendet. Bei den Treibladungen kann es sich um hülsenlose, aus einem Pulverpreßling bestehende Kartuschen handeln, oder es können Kartuschen verwendet werden, die aus einem Metallgehäuse, einem Kunststoffgehäuse oder einem Gehäuse aus beiden dieser Materialien bestehen, wobei innerhalb dieser Gehäuse herkömmlich bekanntes Pulver angeordnet ist.

Für das Eintreiben der Befestigungselemente ist je nach An­ wendungsfall eine bestimmte Leistung der Setzgeräte erfor­ derlich. Die Leistung hängt vom Druck, der auf den Treibkol­ ben einwirkt, ab, wobei dieser Druck seinerseits insbeson­ dere von der Menge des verbrannten Pulvers abhängt. Daneben hängt der Druck auch noch von rein konstruktiven Maßnahmen der jeweils beteiligten Geräteteile ab, wie Dichtheit, Ver­ drängungsvolumen, Gewichtsverhältnisse und dgl.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Verbrennung des Pulvers der Treibladung von Beginn weg außerordentlich schnell ab­ läuft. Dabei wird der in unmittelbarer Nähe eines in aller Regel im Bodenbereich der Kartusche angeordneten Zündsatzes liegende Pulveranteil sofort gezündet, so daß in diesem Bereich ein Druck erzeugt wird, was zur Folge hat, daß der daran angrenzende Pulveranteil ungezündet weggeschleudert wird. Nachdem in üblicher Weise die Treibladungen von einer von dem der Setzrichtung abgewandten Ende auf den Zündsatz einwirkenden Zündeinrichtung gezündet werden, hat dies zur Folge, daß der ungezündete Pulveranteil in Setzrichtung weggeschleudert wird, d. h. in Richtung Treibkolben und Kol­ benführung. Somit führen die in dieser Richtung weggeschleu­ derten unverbrannten Pulveranteile zu einer Verschmutzung der Geräteteile, d. h. insbesondere der Kolbenführung und des Treibkolbens, was schlußendlich zu Funktionsstörungen führen kann.

Zur Behebung dieser Nachteile wurde versucht, einen Raum zu schaffen, welcher der Aufnahme der unverbrannten Pulveran­ teile dient, so daß diese nicht in Führungsspalte zwischen Treibkolben und Kolbenführung eindringen und diese Teile verschmutzen. Zur Bildung eines solchen Raumes steht das rückwärtige Stirnende des Treibkolbens zur Verfügung, wie dies die CH-PS 3 666 007 zeigt.

Bei einem solch bekannten Gerät, wie dies die vorgenannte Veröffentlichung zeigt, kann die Problematik der Verschmut­ zung von Geräteteilen zu einem großen Teil behoben werden, da die unverbrannten Pulveranteile in die im Stirnende des Treibkolbens zentrisch angeordnete Vertiefung gelangen. Diese Vertiefung hat insbesondere den Effekt, daß sich der Druck bereits derart entspannt, daß keine unverbrannten Pulveranteile in Führungsspalte des Setzgerätes gelangen. Diese Verbesserung muß allerdings mit einem anderen Nach­ teil erkauft werden, nämlich, daß die aufgrund der Ver­ tiefung erzeugte Druckentspannung zu einem Leistungsverlust führt. Dieser Leistungsverlust ist vom Volumen der Vertie­ fung abhängig, wobei ein zu kleines Volumen der Vertiefung, welches für den Leistungsverlust weniger schädlich wäre, wieder zum Nachteil führt, daß die Druckentspannung zu klein wird, so daß die unverbrannten Pulveranteile wieder in die Führungsspalte gelangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pulverkraft­ betriebenes Setzgerät zu schaffen, bei welchem einerseits keine Verschmutzung durch unverbrannte Pulveranteile auf­ tritt und welches andererseits hohe Leistungswerte bringt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vertiefung im Treibkolben zentrisch kreisringförmig angeord­ net ist sowie einen radial zur Längsachse des Treibkolbens verlaufenden, im wesentlichen halbkreisförmig zum Stirnende des Treibkolbens hin geöffneten Querschnitt aufweist, wobei der äußere Mündungsdurchmesser der Vertiefung etwa dem dop­ pelten Durchmesser entspricht, welcher den halbkreisförmigen Querschnitt der Vertiefung bildet und der Durchtrittskanal in eine zum Treibkolben hin offene zentrische Ausnehmung mündet, deren Mündungsdurchmesser den äußeren Mündungsdurch­ messer der Vertiefung im Treibkolben übersteigt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Treibkolbens und des Bodenteiles hat zur Folge, daß die unverbrannten Pulveran­ teile in die Vertiefung des Treibkolbens hineingeschleudert werden. Dank der Ausbildung dieser Vertiefung werden die unverbrannten Pulveranteile vom Zentrum radial nach außen in die an sich kältere Zone des Treibkolbens geschleudert und aufgrund der halbkreisförmigen Ausbildung derart umge­ lenkt, daß sie in die Ausnehmung des Bodenteiles gelangen. Dort werden sie zur heißen Zone, nämlich zum zentralen Durchtrittskanal hin gelenkt, wo sie verbrennen. Es werden somit mit der erfindungsgemäßen Ausbildung zwei Effekte er­ reicht. Zum einen steht für die unverbrannten Pulveranteile ein Raum zur Verfügung, der verhindert, daß sie in die Führungsspalte hineingelangen. Zum anderen ist der Raum, nämlich die Vertiefung im Treibkolben derart gestaltet, daß die unverbrannten Pulveranteile wieder in die heiße Zone zurückgeschleudert werden und dort ebenfalls verbrennen, so daß sie einerseits zum Druckaufbau und damit zur Leistungs­ steigerung zur Verfügung stehen und andererseits keine Ge­ räteverschmutzungen mehr verursachen können.

Um einen ungehinderten Eintritt der in der Vertiefung umge­ lenkten unverbrannten Pulveranteile in die Ausnehmung im Bodenteil zu ermöglichen, ist der Mündungsdurchmesser der Aus­ nehmung geringfügig größer als der Mündungsdurchmesser der Vertiefung. Es entsteht dadurch in der Projektion in Rich­ tung Längsachse des Treibkolbens eine frei liegende Ringschul­ ter, welche entlang des Umfanges in die Ausnehmung ragt.

Gute Ergebnisse wurden mit bevorzugten Dimensionierungen der Vertiefung erzielt, indem zweckmäßigerweise deren parallel zur Achsrichtung gemessene Tiefe das 0,05- bis 0,2-fache und deren Mündungsdurchmesser das 0,2- bis 0,8-fache des die Ver­ tiefung umgebenden Führungsbereiches des Treibkolbens be­ trägt. Hinsichtlich Umlenkeigenschaften hat sich ein Radius besonders bewährt, welcher zweckmäßigerweise das 0,05- bis 0,2-fache des die Vertiefung umgebenden Führungsbereiches des Treibkolbens beträgt.

Zur Bildung des die genannte Schulter bildenden Durchmes­ sersprunges beim Übergang von der Vertiefung im Treibkolben zur Ausnehmung im Bodenteil haben sich Durchmesserverhältnis­ se bewährt, bei welchen vorteilhafterweise der Mündungsdurch­ messer der Ausnehmung das 1,05- bis 1,15-fache des Mündungs­ durchmessers der Vertiefung im Treibkolben beträgt.

Die Volumen von Vertiefung im Treibkolben und Ausnehmung im Bodenteil können einander etwa gleich sein. Somit beträgt die parallel zur Längsachse des Treibkolbens gemessene Tiefe der Ausnehmung im Bodenteil zweckmäßigerweise etwa das 0,05- bis 2-fache des die Vertiefung umgebenden Führungsbe­ reiches des Treibkolbens. Um zu gewährleisten, daß die von der Vertiefung im Treibkolben in die Ausnehmung im Bodenteil zurückgeschleuderten, unverbrannten Pulveranteile ungehin­ dert wieder in die heiße Zone zum Führungskanal hin ge­ lenkt werden, ist der Übergang von der Mündung zum Boden der Ausnehmung mit Vorteil konkav gewölbt und zwar zweckmäßigerweise unter einem Radius, wobei dieser Radius im wesentlichen dem Radius der Vertiefung entspricht. Da­ durch findet keine Störung durch Umlenken der sich entlang eines Teiles einer Kreisbahn bewegenden unverbrannten Pulveranteile statt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den rückwärtigen Bereich von Kolbenführung und Treibkolben eines pulverkraftbetriebenen Setzgerätes, teilweise geschnitten;

Fig. 2 das Stirnende des Treibkolbens der Fig. 2 in perspektivischer Darstellung.

Von einem an sich bekannten und daher zeichnerisch weiter nicht dargestellten pulverkraftbetriebenen Setzgerät zeigt

Fig. 1 den rückwärtigen Bereich einer Kolbenführung 1. In­ nerhalb dieser Kolbenführung ist ein Treibkolben 2 gelagert, von welchem Fig. 1 ebenfalls den rückwärtigen Bereich zeigt.

Die Kolbenführung 1 weist ein dem rückwärtigen Verschließen dienendes Bodenteil 3 auf. Dieses Bodenteil 3 weist einen Durchtrittskanal 4 auf, welcher entgegen der Eintreibrich­ tung in eine Treibladungsaufnahmekammer 5 mündet. In dieser Treibladungsaufnahmekammer 5 sitzt - wie Fig. 1 beispiels­ weise zeigt - eine noch ungezündete Kartusche 6. In Ein­ treibrichtung mündet der Durchtrittskanal 4 in eine zentri­ sche Ausnehmung 7, welche in Eintreibrichtung und damit zum Treibkolben 2 hin offen ist. Diese Ausnehmung 7 weist einen Mündungsdurchmesser auf, welcher gegenüber dem Durchmesser des Durchtrittskanals 4 wesentlich größer ist.

Der Treibkolben 2 ist in Eintreibrichtung mit einem an sich bekannten Schaft 8 versehen. Der entgegen der Eintreibrich­ tung an den Schaft 8 anschließende Führungsbereich 2a des Treibkolbens 2 ist in bekannter Weise mit umlauf enden Nuten 9 versehen, welche Dichtzwecken unter anderem durch zusätz­ liche Aufnahme von Dichtringen dienen. Das Stirnende des Treibkolbens 2 weist eine Vertiefung 10 auf, welche - wie insbesondere Fig. 2 zeigt - kreisringförmig angeordnet ist. Die Vertiefung 10 hat radial zur Längsachse des Treibkolbens 2 gesehen einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. Dadurch bildet sich im Zentrum des Treibkolbens 2 in gewisser Weise eine Nase 11, deren größte Erhebung mit dem Stirnende des Treibkolbens 2 zusammenfällt.

Wie Fig. 1 ferner zeigt, ist der äußere Mündungsdurchmesser der Ausnehmung 7 im Bodenteil 3 der Kolbenführung 1 größer als der äußere Mündungsdurchmesser der Vertiefung 10 im Treibkolben 2. Dank dieser Ausbildung der äußeren Mündungs­ durchmesser von Ausnehmung 7 und Vertiefung 10 kann sich am Übergang keine Schulter bilden, welche die durch Pfeile angedeutete Umlenkung der unverbrannten Pulveranteile der Kartusche 6 störend beeinflußt.

Im gezeigten Beispiel ist als Kartusche 6 eine übliche, mit einem Metallmantel versehene, Treibladung dargestellt. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich aber nicht nur auf sol­ che Treibladungen. Die Problematik, die es hier zu lösen gilt, entsteht bei allen Arten von Treibladungen, unabhängig davon, ob diese mit einem Metall- oder einem Kunststoffman­ tel versehen sind oder ob es sich um völlig hülsenlose Preß­ linge handelt. Damit läßt sich die erfindungsgemäße Lösung auf alle Arten von pulverkraftbetriebenen Setzgeräten anwen­ den.

Claims (8)

1. Pulverkraftbetriebenes Setzgerät mit einem Treibkolben (2), der in einer an dem der Eintreibrichtung abgewand­ ten Ende von einem Bodenteil (3) verschlossenen Kolben­ führung (1) geführt ist, wobei das Bodenteil (3) von einem mit einer Treibladungsaufnahmekammer (5) verbun­ denen zentralen Durchtrittskanal (4) durchsetzt ist und das dem Bodenteil (3) zugewandte Stirnende des Treib­ kolbens (2) eine Vertiefung (10) aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefung (10) im Treibkolben (2) zentrisch kreisringförmig angeordnet ist sowie einen radial zur Längsachse des Treibkolbens (2) ver­ laufenden, im wesentlichen halbkreisförmig zum Stirnen­ de des Treibkolbens (2) hin geöffneten Querschnitt auf­ weist, wobei der äußere Mündungsdurchmesser der Ver­ tiefung (10) etwa dem doppelten Durchmesser entspricht, welcher den halbkreisförmigen Querschnitt der Vertie­ fung (10) bildet und der Durchtrittskanal (4) in eine zum Treibkolben (2) hin offene zentrische Ausnehmung (7) mündet, deren Mündungsdurchmesser den äußeren Mündungsdurchmesser der Vertiefung (10) im Treibkolben (2) übersteigt.

2. Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Längsachse des Treibkolbens (2) gemes­ sene Tiefe der Vertiefung (10) das 0,05- bis 0,2-fache des dieses umgebenden Führungsbereiches (2a) des Treib­ kolbens (2) beträgt.

3. Setzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsdurchmesser der Vertiefung (10) das 0,2- bis 0,8-fache des diese umgebenden Führungsbereiches (2a) des Treibkolbens (2) beträgt.

4. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die im wesentlichen halbkreisförmige Ausbildung der Vertiefung (10) im Treibkolben (2) von einem Radius, dessen Zentrum im wesentlichen mit dem Stirnende des Treibkolbens (2) zusammenfällt und dessen Größe das 0,05- bis 0,2-fache des die Vertiefung (10) umgebenden Führungsbereiches (2a) des Treibkolbens (2) beträgt, gebildet ist.

5. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mündungsdurchmesser der Ausneh­ mung (7) im Bodenteil das 1,05- bis 1,15-fache des Mündungsdurchmessers der Vertiefung (10) im Treibkolben (2) beträgt.

6. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die parallel zur Längsachse des Treibkolbens (2) gemessene Tiefe der Ausnehmung (7) das 0,05- bis 0,2-fache des die Vertiefung (10) umgebenden Führungsbereiches (2a) des Treibkolbens (2) beträgt.

7. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Übergang von der Mündung zum Boden der Ausnehmung (7) von einer konkaven Wölbung gebildet ist.

8. Setzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Wölbung einen im wesentlichen dem Radius der Vertiefung (10) entsprechenden Radius aufweist.