DK157434B - Selvstartende, baerbart vaerktoej med lineaer forbraendingsmotor - Google Patents

Description

DK 157434B

Den foreliggende opfindelse angår et selvstartende, bærbart værktøj med lineær forbrændingsmotor og af den i <5 indledningen til krav 1 angivne art.

Der kendes forskellige typer bærbare værktøjer med 5 lineær bevægelse for eksempel til inddrivning af søm eller andre fastgørelseselementer eller til anvendelse som mejsel eller andre anvendelser, der kræver en lineær bevægelse, og sådanne værktøjer kan være elektrisk drevne, trykluΐtdrevne eller som det foreliggende værktøj drevet af en forbræn-10 dingsmotor. Elektrisk drevne værktøjer kræver en strømkilde og kan derfor ikke anvendes på steder, hvor en sådan ikke er til rådighed, ligesom de i regelen kun har en begrænset kraftydelse. Trykluftdrevne værktøjer kræver en kompressor, hvilket betyder forholdsvis store anskaffelsesomkostninger, 15 ligesom de kan være ubekvemme at betjene på grund af den forholdsvis stive trykluftslange, der forbinder værktøjet med kompressoren. Bærbare værktøjer, der drives af en lineær forbrændingsmotor, ligger ikke under for de ovennævnte ulemper ved elektrisk og trykluftdrevne værktøjer og er selvstæn-20 dige værktøjer i den forstand, at de ikke kræver nogen strømkilde eller kompressor.

Hidtidige bærbare værktøjer med lineær forbrændingsmotor har dog udvist nogle mangler, idet de dels ikke har været selvstartende, så man har været nødt til at lade værk-25 tøjet udføre et start- eller fyldningsslag, før det var parat til at udføre egentlige arbejdsslag, dels har blandingen af brændstof og forbrændingsluft i forbrændingskammeret været dårlig med det resultat, at brændstofforbruget har været for stort og/eller værktøjets kraftydelse for ringe.

30 Fra US patentskrift nr. 1 590 204 kendes ganske vist en forbrændingsmotor, i hvis forbrændingskammer der er anbragt en turbulensgenerator, som bevirker en intim blanding af brændstof og forbrændingsluft, og som ville kunne afhjælpe den sidstnævnte mangel. Da denne turbulensgenerator imidler-35 tid drives af forbrændingsmotoren selv ved dennes slagbevægelse eller af de i forbrændingskammeret indstrømmende gas- 2

DK 157434 B

ser, fungerer turbulensgeneratoren først, når forbrændingsmotoren er i gang, det vil ved et bærbart værktøj sige, når værktøjet fungerer uafbrudt.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at til-5 vejebringe et bærbart værktøj af den i indledningen til krav 1 angivne art, som er klar til brug uden noget forudgående start- eller fyldningsslag, og i hvis forbrændingskammer der forud for hvert arbejdsslag sker en intim blanding af brændstof og forbrændingsluft, så man opnår maksimal 10 kraftydelse ved et minimalt brændstofforbrug.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Med den af en elektromotor drevne ventilator i forbrændingskammeret bevirkes allerede før det første slag af 15 motorelementet en intim blanding af luften og brændstoffet i kammeret, før denne blanding antændes, således at værktøjet, når blandingen antændes, straks udfører et arbejdsslag, og denne intime blanding sker naturligvis også ved påfølgende slag i en serie slag. Værktøjet ifølge opfindelsen 20 kan således uden yderligere forberedelser valgfrit udføre enkeltslag eller en serie slag efter hinanden. Samtidig bevirker den intime blanding af brændstof og forbrændingsluft en maksimering af forholdet mellem kraftydelse og brændstofforbrug.

25 Foretrukne udførelsesformer for og træk hos værktøjet ifølge opfindelsen er angivet i de uselvstændige krav.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra to udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, på hvilken 30 fig. 1 viser et delvis tværsnit af et bærbart værktøj ifølge opfindelsen set fra siden og visende den indbyrdes stilling af de vigtigste komponenter før anvendelsen, fig. 2 et delvis tværsnit af en anden udførelsesform for opfindelsen set fra siden, nemlig et værktøj til ind-35 drivning af fastgørelsesorganer, og visende stillingen af de vigtigste komponenter før anvendelsen,

O

3

DK 157434 B

fig. 3 et delvis tværsnit af det i fig. 2 viste inddrivningsværktøj set fra siden og visende stillingen af hovedkomponenterne anbragt ved den nedre ende af cylinderafsnittet ved afslutningen af den lineære motors fremdrivningsslag, 5 fig- 4 et delvis tværsnit, set fra siden og i større målestok, af de komponenter, der danner tændingsmekanismen i den i fig. 2 viste udførelsesform, og fig. 5 et skematisk diagram af tændingskredsen i den i fig. 2 viste udførelsesform.

10 Denne opfindelse er egnet til anvendelse i mange forskellige værktøj styper. Tegningen og beskrivelsen viser og forklarer to udførelsesformer for værktøjet ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser et værktøj 20 med et hus 22, der danner 15 en håndtagsdel af værktøjet, og en cylinder 24, hvori en lineærmotor, her et stempel 26, er anbragt. Forbundet med stemplet 26 er der et funktions- eller arbejdselement 27, som er forbundet med den ønskede forbindelse, som skal drives af den lineære motor, eller som kan bringes til anlæg mod forskellige 20 indretninger for inddrivning i et arbejdsemne, eller til anden anvendelse. Den lineære motor eller stemplet 26 fastholdes i den viste stilling af en fjeder 28. Huset 22 omfatter stop-organer 29, som forløber radialt indad for at begrænse den opadgående forandring af stemplet 26.

25 I huset 22 mellem et dæksel 32, stemplet 26 og de tilstødende sidevægge af huset 22 er der et forbrændingskammer 30. Dækslet fastholdes i stilling i forhold til huset af bolte 34.

Anbragt i forbrændingskammeret 30 er der en ventila-30 torvinge 36, som er forbundet med en aksel 38 drevet af en elektromotor 40. Aktivering af motoren medfører, at ventilatoren skaber turbulens i forbrændingskammeret, hvilket medvirker til at forøge værktøjets effektivitet ved at frembringe en forbedret luft-brændstofblanding og bedre antændelse og flamme-35

4 DK 157434 B

O

udbredelse. Elektromotoren 40 drives af et batteri 42 anbragt i værktøjets håndtagsdel og tilsluttet ved passende, ikke viste forbindelser. I forbrændingskammeret er også anbragt et tændrør 44, som tændes ved et passende, nedenfor forklaret kreds-5 løb.

Det skal bemærkes, at der er sørget for et mellemrum 48 mellem dækslet 32 og huset 22 for at tillade udstødning af gasser fra forbrændingskammeret 30, som vist ved retningspilene, når en muffe 50, der omgiver huset 22, er i den i fig. 1 viste 10 stilling. Cylinderen 24 har en øvre ende 24a med lidt større diameter, så luft kan strømme omkring stemplet 26 og en tilknyttet O-ring, når stemplet er i den i fig. 1 viste løftede stilling eller inddrivningsstilling, og stoporganerne 29 er anbragt i indbyrdes afstand langs omkredsen for at afgrænse 15 spalter 29a, hvorigennem luft kan strømme ind i forbrændingskammeret. Et antal luftindgangsåbninger 24b er anbragt nær ved den nedre ende af cylinderen 24 for indføring af luft i cylinderen .

En del 51 forløber nedad fra muffen 50 og er forbundet 20 med en aftrækkermekanisme 54 på følgende måde. Aftrækkermekanismen 54 omfatter en aftrækker 55, som er forbundet med en arm 56, hvis venstre side er forbundet med den nedad forløbende del 51 ved en stift 58, som forløber gennem en slids 60 i ar-men 56. Det kan således ses, at opadgående bevægelse af aftræk··· 25 keren 55 vil medføre opadgående bevægelse af muffen 50 til aflukning af forbrændingskammeret fra den atmosfæriske luft.

Aftrækkeren 55's funktion driver også en brændstofstyremekanisme 52. Brændstofstyremekanismen omfatter en stang 68, som forløber nedad til anlæg imod aftrækkeren 55. Denne 30 stilling fastholdes som vist i fig. 1 af en trykfjeder 62, som forløber mellem et ventilhus 64 til brændstofstyring af en flange 66 i ét stykke med stangen 68.

Enkelthederne ved brændstofstyremekanismen omfatter huset 64 og en ventilspindel 70, der er forsynet med flader 35 72,74. Mellemrummet mellem spindelen 70, huset 64 og fladerae 72,74 afgrænser et afmålingskammer 76. I den i fig. 1 viste

DK 157434 B

O

5 stilling tilføres brændstof til afmålingskammeret 76 fra en brændstof beholderenhed 80 ved virkningen af en brændstofstyreventil 75. Når aftrækkeren 55 bevæges opad, blokerer fladen 74 indgangen fra brændstofbeholderen 80, og fladen 72 frilægger en 5 åbning 79, så afmålingskammeret 76 forbindes med forbrændingskammeret 30. Den afmålte mængde brændstof indføres således i forbrændingskammeret efter opadgående bevægelse af aftrækkeren 55. Konstruktionen er således, at afmålingskammeret 76 åbnes mod forbrændingskammeret 30, efter at muffen 50 har afspærret 10 forbrændingskammeret fra atmosfæren.

En kontakt 77 er monteret på værktøjets hus og er forbundet ved passende, ikke viste organer med ventilatormotoren 40, så at ventilatoren fungerer, når kontakten 77 aktiveres.

Det skal bemærkes, at operatøren skal betjene ventilatorkon-15 takten 77, som starter ventilatoren, for at frembringe turbulens i kammeret 30, inden han betjener værktøjet ved bevægelse af aftrækkeren 55. Desuden vil det ses, at brændstofbeholder-enheden 80 omfatter et trykkammer 82, som virker imod et stempel 84 for at holde brændstoffet i beholderen 80 i flydende 20 tilstand. Aftrækkeren virker endvidere til at tvinge krystaller anbragt i en piezoelektrisk indretning, som skematisk er vist ved 46, sammen. Effektiv opadgående bevægelse af armen 56 omkring en stift 57 virker til at tvinge to i indretningen 46 anbragte krystaller sammen for at skabe spænding til drift 25 af tændrøret 44. Yderligere detaljer af indretningen vil blive forklaret i forbindelse med fig. 4 og 5, som nærmere illustrerer en piezoelektrisk indretning og tændingskredsen.

Kort sagt arbejder værktøjet som følger. Først startes ventilatoren ved betjening af kontakten 77. Opadgående bevæ-30 gelse af aftrækkeren 55 afspærrer forbrændingskammeret 30 ved bevægelse af muffen 50 til aflukning af udstødsåbningen 48. Når dette sker, vil yderligere opadgående bevægelse af stangen 68 bevirke indføring af brændstof fra afmålingskammeret 76 til forbrændingskammeret 30. Den opadgående bevægelse af aftræk-35 keren 55 aktiverer det piezoelektriske system 46, som frembringer en gnist i tændrøret 44, som antænder brændstoffet og driver

DK 157434 B

O

6 stemplet 26 i den lineære motor nedad mod kraften af fjederen 28. Så snart stemplet 26 begynder at bevæge sig gennem sit inddrivningsslag, slutter den derpå anbragte O-ring tæt mod cylinderen 24's sidevæg, og luften under stemplet presses ud 5 gennem åbningerne 24a. Når stemplet 26 når den fremførte stilling ved afslutningen af sit inddrivningsslag, får det anlæg mod en elastisk støddæmper 86 ved den nedre ende af cylinderen 24.

Når aftrækkeren udløses, bevæger muffen 50 sig nedad, 10 og kammeret 30 åbnes til atmosfæren gennem åbningerne 48. Ventilatorpladen har en let hældning for at udrense resten af gasserne og indføre den friske luft i forbrændingskammeret til næste affyring, som det fremgår af retningspilene. Stemplet 26 returneres til den i fig. 1 viste stilling af fjederen 28, 15 og den næste afmålte mængde brændstof tilføres kammeret 76, så værktøjet er i stilling til den næste affyring.

Der henvises nu til fig. 2-5, som viser et bærbart værktøj til inddrivning af fastgøreisesorganer under anvendelse af den nye lineære motor.

20 Fig. 2 viser et værktøj 100 til inddrivning af fast gørelsesorganer, og hvis vigtigste komponenter er forbundet med eller båret af et hovedsagelig hult hus 102. Værktøjet 100's hus 102 har tre hovedafsnit: et cylinderafsnit 108, et gribeligt, langstrakt håndtagsafsnit 110, der forløber vandret 25 udad fra et sted hovedsagelig midt på cylinderafsnittet, og en bund 106, der forløber under cylinderafsnittet og håndtagsafsnittet. I cylinderafsnittet 108 er anbragt en hovedcylinder 104, hvori den lineære motor er anbragt. I bunden 106 er indeholdt en magasinenhed 112 indeholdende en række søm anbragt på 30 tværs af banen for et inddrivningsorgan 132, som er forbundet med og drevet af den lineære motor, der i dette tilfælde er en arbejdsstempelenhed 130.

Den nedre ende af cylinderafsnittet 108 bærer en styreenhed 152, som styrer inddrivningsorganet imod arbejdsemnet.

35 Magasinet 112 leverer fastgørelsesorganer i rækkefølge under inddrivningsorganet 132 ind i styreenheden 152 til inddrivning

7 DK 157434 B

O

i arbejdsemnet. Bunden 106 bærer også en holder 116, som indeholder et antal tørelementer, som danner en kraftkilde 118.

En brændstoftank 114 er monteret mellem cylinderafsnittet 108 og håndtagsafsnittet 110 af huset 102. Brændstof-5 tanken 114 er fyldt med en flydende, brændbar gas under tryk, såsom MAPP gas eller propan, som fordamper, når den afgives til atmosfæren. Brændstoftanken 114 bæres af en drejelig nedre konsol 200 og en fast, hovedsagelig U-formet øvre konsol 202.

Den øvre ende af brændstoftanken 114 bærer en ventilenhed 204 10 til udmåling af brændstof fra tanken. Et bøjeligt plastdæksel 210, som er drejeligt forbundet med et dækselelement 168 passer ind i den øvre konsol 202 for at holde brændstoftanken på plads. Dækslet 210 åbnes, når brændstoftanken 114 skal udskiftes. Dækslet 210 tilvejebringer en nedadgående kraft, som holder 15 den nederste ende af brændstoftanken tæt indenfor den nedre konsol 200. Det skal her bemærkes, at den øvre konsol 202's indvendige mål er større end brændstoftanken 114’s udvendige mål.

Nærmere bestemt er dette mål valgt således, at ventil-20 enheden 204 aktiveres til at afgive en udmålt mængde brændstof, når den øverste ende af brændstoftanken tvinges mod den øvre ende af huset 102's cylinderafsnit 108. Måden, hvorpå dette opnås, forklares nedenfor efter beskrivelsen af værktøjets indvendige komponenter.

25 Ved det indre af den nedre ende af huset 102's cylin derafsnit 108 er der anbragt en cylinder 104 med åben ende.

Denne cylinder betegnes i det følgende "hovedcylinderen". Diameteren af hovedcylinderen 104 i forhold til diameteren af huset 102's cylinderafsnit 108 er således, at der dannes 30 en åben, hovedsagelig ringformet zone 134. Cylinderafsnittet af huset 102 er forsynet med omkredsåbninger 103, som lader luft passere frit omkring det ydre af hovedcylinderen 104.

Drivstemplet 130 er monteret i hovedcylinderen og bærer den øvre ende af inddrivningsorganet 132. Den øvre ende af 35 huset 102's cylinderafsnit 108 bærer en elektrisk drevet ventilator 122 og en hovedventilmekanisme 124, som styrer

O

DK 157434 B

B

luftstrømmen mellem et forbrændingskammer 120 og atmosfæren. Den øvre ende af huset over ventilatoren er lukket af et cylinderhoved 126. Hovedventilmekanismen 124 omfatter en øvre cylinder 136, der sammen med cylinderhovedet 126, hovedcylin-5 deren 104 og stemplet 130 danner forbrændingskammeret 120. Den elektriske ventilator omfatter et sæt vinger 123, som er forbundet med udgangsakselen af den elektriske motor 122.

Hovedcylinderen 104 er lukket i sin nederste ende af et bægerformet støbegodsstykke 128, som er passende understøt-10 tet i cylinderafsnittet. Nær ved bunden af cylinderen 104 er der en række udstødsåbninger 156, som aflukkes af udstødsventiler 172, som er anbragt til styring af gasstrømmen ud af cylinderen 104, når stemplets lineære motor 130 passerer åbningerne 156. Et ringformet støbegodsstykke 173 er forbundet 15 med cylinderen 104 nær ved åbningerne 156. Ved bunden af cylinderen 104 anvendes en tætning 158 til at aflukke midten af støbegodsstykket 128. Desuden er der i støbegodsstykket 128 et antal åbninger 176, der forbinder bunden af cylinderen 104 mei: et kammer 146, hvori en fjeder 148 er anbragt som nedenfor 20 forklaret.

Stemplet 130 bevæger sig mellem de modsatte ender af hovedcylinderen 104. Den opadgående og nedadgående bevægelse af stemplet udgør dets inddrivnings- og returslag. Som tidligere omtalt tillader ventilerne 172 udstødning af gassen 25 over stemplet, når stemplet passerer åbningerne 156, og ventilerne 174, som holdes lukket under stemplets nedadgående bevægelse, sørger for kompression af luften under stemplet til dannelse af en støddæmper, der forhindrer stemplet i at få anlæg mod bunden af cylinderen. Disse ventiler 174 virker også til 30 at åbne sig og indføre luft i rummet under stemplet, efter at stemplet begynder at blive returneret til sin inddrivningsstilling. Stemplet 130 bærer inddrivningsorganet, som forløber gennem tætningen 158 og ind i styreenheden 152. Styreenheden er udformet til at aflevere enkelte fastgørelsesorganer, som 35 anbringes deri af magasinet 112, så at et fastgørelsesorgan inddrives i et arbejdsemne, når stemplet fremføres gennem sit inddrivningsslag.

DK 157434 B

O

9

Det skal bemærkes, at stemplet 130 har et par O-ringe, som er af en sådan størrelse, at friktionskraften mellem stemplet og hovedcylinderens indvendige sidevægge er tilstrækkelig stor til, at stemplet i fravær af trykforskellen over 5 det fastholdes på plads i forhold til hovedcylinderens indvendige sidevægge, når det returneres til sin inddrivningsstilling. Den opadgående bevægelse af stemplet 130 begrænses af en kant på cylinderen 104.

Cylinderen 136, der udgør ventilstyringen for for-10 brændingskammeret, kan frit bevæge sig mellem den nedre stilling, som vist ved optrukne linier i fig. 2, hvori forbrændingskammeret er åbent til atmosfæren for at lade luft strømme ind, som vist ved pilene 226, og en øvre stilling, vist ved punkterede linier, hvori forbrændingskammeret er afspærret fra at-15 mosfæren af en O-ring 162 anbragt i dækslet 126 og en O-ring 160 anbragt i hovedcylinderen 104. Luft kan således frit strømme ind gennem en øvre åbning 140, når værktøjet er i den i fig. 2 viste stilling, og opbrugt forbrændingsluft kan frit strømme ud af forbrændingskammeret 120 gennem en åbning 138.

20 Den nedadgående bevægelse af cylinderen 136 begrænses af ind-adragende fingre 170 på cylinderen 136 ved disse fingres anlæg mod cylinderen 104.

Det er vigtigt at skabe turbulens i forbrændingskammeret 120 for at opnå maksimal ydelse af værktøjet.

25 Når kammeret 120 åbnes til atmosfæren, frembringer stillingen og udformningen af de roterende ventilatorvinger 123 en trykforskel over forbrændingskammeret 120. Dette skaber luftbevægelse i kammeret 120 og tvinger luft ind, se pilen 226, gennem de øvre åbninger 140 og ud, se pilen 224, gennem de 30 nedre åbninger 138. Når forbrændingskammeret er afspærret fra atmosfæren, og der er skabt turbulens i forbrændingskammeret ved rotation af ventilatoren 123, indsprøjtes brændstof, og blandingen antændes. Flammeudbredelsen, der fremmes af turbulensen, forhøjer værktøjets ydeevne væsentligt.

35 For at sikre, at værktøjet ikke kan affyres, før det er i anlæg mod arbejdsemnet, bevirkes bevægelsen af cylinderen 136 af en bundudløsermekanisme, som fungerer, når værktøjet er 0

10 DK 157434 B

bragt i berøring med et arbejdsemne, hvori et fastgørelsesorgan skal inddrives. I den i fig. 2 viste udførelsesform omfatter det et fjederbelastet støbegodsstykke med forbundne løftestænger, som bruges til at løfte og sænke cylinderen 136. Nærmere 5 bestemt er et Y-formet støbegodsstykke 142 anbragt i kammeret 146 mellem styreenheden 152 og den nedre ende af støbegodsstykket 128. Forbundet med støbegodsstykket 142 er tre løftestænger 144A, B og C, som forbinder støbegodsstykket 142 med cylinderen 136. En cylinderfod 147 forløber nedad fra støbe-10 godsstykket 142. Fjederen 148 i kammeret 146 virker til at forspænde støbegodsstykket 142 i den i fig. 2 viste stilling.

I den cylindriske fod 147 er anbragt en hovedløftestang 150, som ved opadgående bevægelse bevæger stængerne 144A, B og C og samtidig cylinderen 136 opad, hvorved forbrændingskammeret 15 afspærres. Konstruktionen er valgt således, at hovedløftestangens anlæg mod arbejdsemnet løfter cylinderen 136 et forud fastlagt stykke til den ved den stiplede linie i fig. 2 viste stilling for at afspærre forbrændingskammeret. Når værktøjet derpå løftes væk fra arbejdsemnet, trykker fjederen 148 løfte-20 stangen 150 nedad for at bevæge cylinderen 136 til den ved den optrukne linie i fig. 2 viste stilling, hvori forbrændingskam.' meret er åbent til atmosfæren.

Alle de vigtigste komponenter anbragt i huset 102's cylinderafsnit 108 er således forklaret, med undtagelse med de 25 med cylinderhovedet 126 forbundne.

Cylinderhovedet 126 bærer den elektriske ventilator 122, et tændrør 164, og har en indvendig kanal 166, hvorigennem brændstof indsprøjtes i forbrændingskammeret 120.

De i huset 102's håndtagsafsnit 110 anbragte kompo-30 nenter vil herefter blive forklaret.

Håndtagsafsnittet 110 indeholder de til betjening af værktøjet 100 anvendte styreorganer. Nærmere bestemt indeholder håndtagsafsnittet 110 en "dødmandskontakt" 178, en aftrækkermekanisme 180, en piezoelektrisk tændingskreds 182, som akti-35 verer tændrøret 164, en del af en brændstofindsprøjtningsmekanisme 184, som indfører brændstof i forbrændingskammeret 12G gennem kanalen 166 i cylinderhovedet 126, og en tændingskreds-

O

11

DK 157434 B

blokeringsmekanisme 188, som blokerer og frigiver aftrækkermekanismen 180.

Dødmandskontakten 178 er monteret på oversiden af håndtaget 110 og passende forbundet til at aktivere den elek-5 triske motor 122 til at drive ventilatoren 123, Som det vil ses, startes ventilatoren 122 for at frembringe turbulens i forbrændingskammeret 120, når brugeren af værktøjet griber om håndtaget i den forreste stilling.

Aftrækkermekanismen 180 monteret i håndtaget omfatter 10 en arm 190, som er drejeligt forbundet med den piezoelektriske tændingskreds 182 ved en stift 192. Aftrækkerknappen 194 er ved en drejestift 196 forbundet med brændstofindsprøjtnings-mekanismen 184.

Brændstofindsprøjtningsmekanismen 184, som fungerer 15 til at indføre en forudfastlagt, afmålt mængde brændstof i forbrændingskammeret, omfatter et aktiveringsled 212, som forbinder aftrækkeren 194 med en kammekanisme 214. Funktionen af aftrækkeren gennem leddet 212 og kammekanismen 214 virker til at bevæge brændstoftanken 114 til venstre, hvilket medfører 20 nedtrykning af afgangsdysen 206 til indføring af en afmålt mængde brændstof i kanalen 166 fra måleventilenheden 204. Det skal bemærkes, at tanken 114 holdes på plads ved hjælp af dækslet 210, som er forbundet med den øvre konsol 202. Når aftrækkeren udløses, virker en fjeder 208 til at returnere tan-25 ken til den i fig. 2 viste stilling.

Det i forbrændingskammeret 120 indsprøjtede brændstof antændes af tændrøret 164 drevet af den piezoelektriske tændingskreds 182. Fig. 4 og 5 viser tændingskredsen 182. Som følge af den piezoelektriske virkning skabes der spænding mellem de 30 modstående sider af visse typer krystaller 182A, 182B ved slag eller sammentrykning. Her anvendes en knastmekanisme aktiveret af armen 190 og stiften 192 til at tvinge de to krystaller 182A, 182B sammen. En reguleringsskrue 183 indstiller enhedsforbelastningen. Et skematisk diagram af det elektriske kreds-35 løb mellem tændrøret 164 og den piezoelektriske tændingskreds er vist i fig. 5 og omfatter en kondensator C og en ensretter R.

12

DK 157434 B

o

Kondensatoren C oplagrer energi, indtil gnisten springer, og ensretteren R lader gnisten fremkomme, når aftrækkeren trækkes, men ikke, når aftrækkeren slippes. Den piezoelektriske tændingskreds 182 aktiveres, når armen 190 løftes opad af aftræk-5 kermekanismen 180. Før tændingskredsen kan genaktiveres, må armen 190 sænkes for at spænde knasten, som bruges til at tvinge de to krystaller 182A og 182B sammen.

Endelig skal tændingskredsblokeringsmekanismen, som forhindrer affyring af værktøjet, før alle komponenterne er i 10 deres rigtige stilling, forklares. Den omfatter led 216, som er forbundet med aftrækkermekanismen 180 ved hjælp af en trækfjeder 220 og en stift 222. Forbindelsesleddene 216 er anbragt på hver sin side af brændstoftanken 114. Det vil forstås, at aftrækkeren ikke kan aktiveres til at frembringe gnisten til 15 antændelse af brændstoffet i forbrændingskammeret, når stiften 218B befinder sig i en slids 198 i håndtaget 110, før cylinderen 136 bevæges opad ved den opadgående bevægelse af stængerne 144A, B og C. Opadgående bevægelse af stængerne 144a, B og C bevæger leddene 216 opad og trækker stiften 218B ud af slid-20 sen 198, så at aftrækkeren 194 kan bevæges opad for at indføre det afmålte brændstof i forbrændingskammeret og aktivere det piezoelektriske kredsløb. Med andre ord, aftrækkeren kan ikke aktiveres til at indføre brændstof og skabe en gnist, før styreenheden ved anlæg mod arbejdsemnet bevæger sig opad, hvorved 25 støbegodsstykket 142 bevæges opad for at frigøre aftrækkeren.

Kort sagt fungerer det i fig. 2-5 viste værktøj som følger:

Gribning af håndtaget 110 aktiverer dødmandskontakten 178 til at starte ventilatormotoren 122 til rotation af vin-30 gerne 123 for at frembringe turbulens i forbrændingskammeret 120. Når den elektriske ventilator roterer, skabes der en trykforskel over forbrændingskammeret, hvilket virker til at tvinge frist luft ind, se pilen 226, gennem de øvre åbninger 140 og ud, se pilen 224, gennem den nedre åbning 138. De roterende 35 ventilatorvinger frembringer en hvirvlende turbulensvirkning i forbrændingskammeret. Al tilbageværende forbrændingsgas i forbrændingskammeret fra den forudgående brug af værktøjet 's 13

DK 157434 B

o udluftes grundigt fra forbrændingskammeret ved funktionen af den elektriske ventilator 122.

Når værktøjet anbringes på arbejdsemnet, indtrykkes hovedløftestangen som vist i fig. 3, hvilket overvinder kraf-5 ten af forspændingsfjederen 148, så løftestængerne 144A, B og C bevæges samtidig med cylinderen 136 fra dens nederste stilling som vist ved optrukne linier til dens øverste stilling som vist med punkterede linier til afspærring af forbrændingskammeret 120. Denne opadgående bevægelse af løftestængerne ak-10 tiverer også tændingskredsblokeringsmekanismen 188, dvs., at leddene 216 og de tilknyttede stifter 218B trækkes ud af slidsen 198 og således muliggør opadgående bevægelse af aftrækkeren 194. Opadgående bevægelse af aftrækkeren 194 aktiverer brændstofindsprøjtningsmekanismen ved at bevæge behol-15 deren til venstre ved funktionen af leddet 212 og kammekanismen 214. Dette medfører, at måleventilenheden 204 aktiveres til indføring af en afmålt mængde brændstof i kanalen 166 og forbrændingskammeret 120. Under den opadgående bevægelse af aftrækkeren 194 tvinges krystallerne 182A og 182B sammen for at 20 slutte den piezoelektriske tændingskreds 182, som tænder tændrøret 164 i forbrændingskammeret 120.

Den hurtige ekspansion af den eksploderende luft- og brændstofblanding trykpåvirker den øverste flade 130A af stemplet 130 og driver inddrivningsorganet nedad, hvor det driver 25 et fastgørelsesorgan 154 ind i et arbejdsemne. Bevægelsen af stemplet 130 gennem dets inddrivningsslag komprimerer desuden luften i hovedcylinderen 104 mellem den nederste flade 13OB af stemplet og den indvendige side af støbegodsstykket 128. Når trykket stiger under stemplet 130, springer udstødsventilen 30 172 i hovedcylinderen 104*s sidevægge op. Så længe udstøds ventilen 172 er åben, kan der ikke opbygges tryk på den nederste flade 130B af stemplet 130. Når stemplet 130 passerer ned forbi åbningerne 156, er luften mellem den nederste flade af stemplet og den indvendige side af støbegodsstykket afspær-35 ret fra atmosfæren, og trykket på den nederste flade 130B af stemplet stiger hurtigt. Der er således dannet et kompressions-kammer i den nedre ende af hovedcylinderen, hvilket fungerer

DK 157434 B

O

14 som en støddæmper for at forhindre stemplet i at ramme støbegodsstykket 128.

Når stemplet 130 har passeret åbningerne 156 i hovedcylinderen 104's sidevægge, kan forbrændingsgasserne frit 5 strømme ud af hovedcylinderen 104 gennem udstødsventilen 172 til atmosfæren. Temperaturen af gasserne i forbrændingskammeret falder hurtigt fra ca. 1090°C til ca. 21°C på ca. 70 millisekunder på grund af ekspansionen af gasserne, når stemplet bevæger sig nedad, og den afkølende virkning af de vægge, 10 der omgiver de ekspanderende gasser, og dette pludselige temperaturfald frembringer et vakuum i forbrændingskammeret 120. Når trykket i forbrændingskammeret er under atmosfærens tryk, lukker udstødsventilen 172 sig.

Så snart trykket på d-en øvers te flade 13 0A af stemp-15 let 130 er mindre end trykket på den nederste flade 130B, vil stemplet blive tvunget opad gennem sit returslag. Denne opadgående bevægelse forårsages først af ekspansionen af den komprimerede luft i kompressionskammeret, se fig. 3. Efterfølgende bevægelse forårsages af atmosfærens tryk, fordi det i forbræn-20 dingskammeret 120 dannede termiske vakuum er i en størrelsesorden af nogle få tiendedele atm. Yderligere luft tilføres den nederste flade 130B af stemplet 130 gennem returventilerne 174, som åbnes ved det atmosfæriske tryk. Stemplet 130 vil fortsætte opad, til det når cylinderranden og vil blive oppe ved 25 den øvre ende af hovedcylinderen i kraft af friktionsindgrebet mellem tætningsringene og cylindervæggen plus kraften af tætningen 158 på inddrivningsorganet 132.

Hvis værktøjet 100 derefter løftes fri af arbejdsemnet, tvinges hovedløftestangen udad af sin hovedforspændings-30 fjeder 148. Da den elektriske ventilator 123 stadig er i funktion, tvinges al tilbageværende forbrændingsgas ud af de nedre åbninger 138, og frisk luft suges ind gennem de øvre åbninger 140. Dette forbereder værktøjet til indskydning af det næste fastgørelsesorgan i arbejdsemnet. Når aftrækkerknappen 194 35 slippes, tilbagestilles eller spændes det piezoelektriske system 182 for en følgende operation. Når hovedløftestangen 150 drives nedad af forspændingsfjederen 148, tvinges låsestiften 15

DK 157434 B

O

218B i blokeringsmekanismen 188 for tændingskredsen tilbage i slidsen 198 i huset. Dette forhindrer efterfølgende betjening af aftrækkermekanismen, indtil værktøjet 100 er rigtigt placeret på arbejdsemnet, og forbrændingskammeret er afspærret 5 fra atmosfæren.

Et bærbart gasdrevet værktøj med denne nye lineære motor kan bruges til mange forskellige formål afhængigt af det tilbehør, der forbindes med motoren. I den i fig. 2-5 viste udførelsesform kan det f.eks. bruges til at inddrive 10 fastgørelsesorganer. Til motorens arbejdselement kan der na turligvis også forbindes tilbehør til afskæring af trægrene, isætning af næseringe til svin, mærkeplader til dyr, boring af huller, mærkning af metalplader osv.

Den nye motor er muliggjort i et forholdsvis lille, 15 bærbart værktøj ved frembringelsen af turbulens i for brændingskammeret før og under forbrænding. Dette er ikke tidligere gjort i et transportabelt værktøj, og skønt motorer med intern forbrænding ganske vist er almindelig kendte, kræver de alle en ydre kraftkilde for at starte 20 motoren. Dette værktøj anvender flydende gas og er således meget økonomisk at drive. Faktisk koster det omkring halvdelen af driftsomkostningerne for et pneumatisk værktøj drevet af en benzindrevet luftkompressor. Som anført ovenfor kan der ved brug af opfindelsen konstrueres et 25 forholdsvis lille, transportabelt værktøj egnet for mange anvendelser. 1 35

Claims (12)

1. Selvstartende, bærbart værktøj (20, 100) med lineær forbrændingsmotor og omfattende et hus (22, 102), en cylinder (24, 104) i huset, et stempel (26, 130) i cy- 5 linderen, og som danner et motorelement, et arbejdselement (27, 132) befæstet til stemplet, et forbrændingskammer udformet inden i huset og med stemplet dannende en vægdel deraf, en turbulensgenerator (36, 123) i kammeret og organer til at tilføre brændstof og luft til kammeret, 10 kendetegnet ved organer (40, 122) til drift af generatoren uafhængigt af stemplet på en sådan måde, at der meddeles luft og brændstof i kammeret forblanding og turbulens, før antænding af blandingen i kammeret indledes, og før bevægelse af stemplet indledes, og organer (44, 164) til at 15 antænde blandingen i kammeret og bringe den til eksplosion for at drive stemplet til funktion af arbejdselementet på en sådan måde, at det første og alle påfølgende slag af motorelementet drives ved i det væsentlige fuld energiydelse, og ved at turbulensgeneratoren består af en ventilator (36, 123) 20 anbragt i kammeret (30, 120), og organerne til drift af generatoren omfatter en elektromotor (40, 122) forbundet med generatoren.

2. Bærbart værktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at-det omfatter organer til at tilbageføre stemp- 25 let til dets drivende stilling, efter at det er blevet drevet.

3. Bærbart værktøj ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det omfatter organer til at tilføre luft under omgivelsestryk til undersiden af stemplet, når det befin- 30 der sig i sin drevne stilling, så at trykforskellen mellem omgivelsestrykket på undersiden af stemplet og det lavere tryk på den anden side af stemplet er virksom til at tilbageføre stemplet til dets drivende stilling.

4. Bærbart værktøj ifølge krav 2, kendeteg- 35 net ved, at det omfatter organer til at tilbageholde stemplet i dets drivende stilling, efter at det er blevet tilbageført til denne. DK 157434 B O

5. Bærbart værktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventilatoren har sin akse aksialt anbragt i kammeret og tjener til at skylle kammeret efter affyring ved at lede luft fra indsugningsporten gennem udstødsporten, og at elektromotoren er anbragt inden i huset. 5

6. Bærbart værktøj ifølge krav 5, kendetegnet ved, at forbrændingskammeret åbnes og lukkes af et ventilorgan, der samvirker med indsugnings- og udstødsportene, og ved organer til at bevirke bevægelse af ventilorganet til 10 aflukning af kammeret forud for antændelse og til åbning af kammeret, efter at arbejdselementet er blevet drevet, for at lette skylning af kammeret.

7. Bærbart værktøj ifølge krav 6, kendetegnet ved, at ventilorganerne omfatter en forskydelig muffe, 15 som samvirker med huset til at bevirke åbning og lukning af indsugnings- og udstødsportene.

8. Bærbart værktøj ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved, at det omfatter et aftrækkerbetjent organ til betjening af ventilorganet med henblik på styring af åb- 2o ning og lukning af forbrændingskammeret.

9. Værktøj ifølge krav 1 eller 5, kendetegnet ved, at organerne til tilførsel af brændstof til kammeret er en doserende ventilmekanisme, hvormed en forud fastlagt mængde brændstof tilføres forbrændingskammeret. 25

10. Værktøj ifølge krav 1 eller 5, kendeteg net ved, at organerne til antændelse af brændstoffet omfatter et tændrør energiforsynet af en piezoelektrisk indretning.

11. Værktøj ifølge krav 1 eller 5, kendeteg- 30 net ved, at det omfatter aftrækkerbétjente organer til betjening af organerne til tilførsel af brændstof til kammeret, til antændelse af brændstoffet og til drift af motorelementet.

12. Værktøj ifølge krav 6 eller 7,kendetegne t ved, at det omfatter aftrækkerbetjente organer til 35 1) betjening af ventilorganerne til styring af åbning og lukning af forbrændingskammeret, 2) betjening af organerne til tilførsel af brændstof til kammeret og 3) til antændelse af brændstoffet for at drive motorelementet.