EP1093886A2 - Device for producing a laminar flame flow profile - Google Patents
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- EP1093886A2 EP1093886A2 EP00810883A EP00810883A EP1093886A2 EP 1093886 A2 EP1093886 A2 EP 1093886A2 EP 00810883 A EP00810883 A EP 00810883A EP 00810883 A EP00810883 A EP 00810883A EP 1093886 A2 EP1093886 A2 EP 1093886A2
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- combustion chamber
- cage
- wall
- openings
- partition plate
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
- B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
- B25C1/08—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure
Definitions
- the invention relates to a device for producing a laminar flame front according to the preamble of claim 1.
- Such a device comes, for. B. in combustion-powered setting tools for setting fasteners to be used according to the Adams principle work.
- the device includes two combustion chamber walls lying parallel to one another as well as one between the combustion chamber walls and for example in the center arranged ignition device for igniting a between the Combustible gas mixture located in the combustion chamber walls, for example an air / fuel gas mixture, an oxygen-fuel gas mixture or any other suitable fuel gas mixture.
- the two combustion chamber walls delimit one containing the ignition device Antechamber, one of the combustion chamber walls having through openings, over which the prechamber with at least one further partial combustion chamber a combustion chamber comprising all partial combustion chambers stands. If there is only one additional combustion chamber, this is the case here around a main chamber, to which a piston of the setting tool adjoins. In all Part of the combustion chamber contains an air / fuel gas mixture, possibly in different mixing ratios.
- an ignition device generated electrical spark is the combustion of the air-fuel gas mixture started in the antechamber and a flame front begins with relatively slow speed starting from the center of the antechamber to expand the volume of the antechamber, pushing unburned Air-fuel gas mixture in front of it, which through the through openings in the next partial combustion chamber arrives and here turbulence and pre-compression generated.
- the flames occur due to the relative small cross-sectional areas of the through openings, accelerated as Flame blasting into the further partial combustion chamber or main chamber above and create further turbulence here.
- the mixed turbulent air-fuel gas mixture in the main chamber is then over the entire surface of the flame jets ignited. It burns at high speed, resulting in a strong one Increases the efficiency of combustion because of the cooling losses stay small.
- the disadvantage is that after ignition of the air-fuel gas mixture in the Laminar flame front generated in the prechamber spreads relatively slowly. The transition the flames in the main chamber therefore take place relatively late, which Combustion efficiency reduced due to relatively high cooling losses.
- the beginning of pressure build-up in the main chamber can the piston may move early, even though the main chamber has not yet ignited. This causes the air / fuel gas mixture in the Main chamber decompresses and cools down, which also worsens of combustion efficiency.
- the invention has for its object a device of the aforementioned Kind in such a way that a faster spreading laminar Flame front is preserved.
- a device according to the invention is characterized in that between the combustion chamber walls arranged a cage for receiving the ignition device and that the otherwise closed cage has a number of through openings which pass through a peripheral wall of the cage, for example parallel to the combustion chamber walls.
- the through openings present in the cage are preferably below the same Angular distances in the cage wall, so that it is as symmetrical as possible Spread of the flame front beyond the cage is taken care of.
- the cage itself can be designed as a hollow cylinder whose central longitudinal axis runs perpendicular to the combustion chamber walls.
- the cage can Be part of an approach that is firmly connected to one of the combustion chamber walls is, here with the combustion chamber wall having the through openings, and the other combustion chamber wall through an opening in it engages behind. Both combustion chamber walls can therefore be moved relative to one another and can be placed on top of each other to make the one between them Exempt the room from exhaust gases.
- the combustion chamber walls are for example circular and are coaxial to the central longitudinal axis of the cage.
- adjacent through openings meet circumferential wall areas of the cage wall pointed to each other inside.
- the ignition point of the flame front never hits a cage wall that is vertical to the direction of propagation of the flame front. This will be a degradation the speed of the flame front and an emergence unnecessary Avoided turbulence.
- Fig. 1 shows an axial section through an internal combustion engine setting tool for Fasteners in the area of its combustion chamber.
- 1 contains that Setting tool a cylindrical combustion chamber 1 with a cylinder wall 2 and an adjoining annular bottom wall 3.
- the bottom wall 3 is an opening 4 to which there is a guide cylinder 5 connects, which has a cylinder wall 6 and a bottom wall 7.
- a piston 8 is slidably supported, namely in the cylinder longitudinal direction of the guide cylinder 5.
- the piston 8 is made from a piston plate 9, which faces the combustion chamber 1, and from one with the piston plate 9 centrally connected piston rod 10 through a through opening 1 1 in the bottom wall 7 partly from the guide cylinder 10 protrudes.
- the piston 8 is in its retracted rest position, in which the setting tool is not in operation.
- the side facing the combustion chamber 1 the piston plate 9 closes more or less with the inside of the bottom wall 3, and the piston rod 10 only slightly protrudes from the bottom wall 7 outward.
- Sealing rings 12, 13 on the outer circumference of the piston plate 9 and on the inner circumference of the cylinder wall 6 can be provided to close the rooms seal both sides of the piston plate 9 against each other.
- combustion chamber wall 14 is slidable in the longitudinal direction of the combustion chamber 1 and has on its outer Circumferential edge an annular seal 15 to the spaces in front and behind the Seal the combustion chamber wall 14.
- the combustion chamber wall 14 also has a central through opening 16 with an annular peripheral seal 17.
- the partition plate 18 is also circular and has an outer diameter that is the inner diameter of the combustion chamber 1 corresponds.
- the Partition plate 18 connected to a cylindrical projection 19 through the central Through opening 16 of the combustion chamber wall 14 projects through it Length corresponds to a multiple of the thickness of the combustion chamber wall 14.
- the peripheral seal 17 nestles close to the outer peripheral surface of the cylindrical approach 19.
- the cylindrical one Approach 19 has an annular projection 20 projecting beyond its circumference.
- the outside diameter of this annular extension 20 is larger than the inside diameter the passage opening 16. So the combustion chamber wall 14th moved away from the bottom wall 3, it takes over after a certain time annular approach 20 with the partition plate 18.
- the combustion chamber wall then lies 14 and the partition plate 18 at a predetermined distance from one another, which is determined by the position of the annular extension 20. There Then the combustion chamber wall 14 and the partition plate 18 form a so-called Antechamber. It is a partial combustion chamber of the combustion chamber 1. This antechamber bears the reference symbol 21 and can be seen in FIG. 2. If the combustion chamber wall 14 is raised further, move Combustion chamber wall 14 and partition plate 18 parallel to each other, so that between Partition plate 18 and bottom wall 3 or piston plate 9 a further partial combustion chamber spans, which is called the main chamber. This partial combustion chamber or main chamber bears the reference number 22 and is also can be seen in Fig. 2.
- the free ends of the drive rods 23 are connected to one another via a drive ring 28 which is concentric with the Cylinder axis of the combustion chamber 1 lies and engages around the guide cylinder 5.
- the drive ring 28 can be connected to the drive rods 23 via screws 29 be screwed in such a way that the screws 29 pass through the drive ring 28 and are screwed into the free end faces of the drive rods 23.
- a compression spring 30 which is supported on the outside of the bottom wall 3 and presses against the drive ring 28. The compression spring 30 therefore strives to Combustion chamber wall 14 always to press towards the bottom wall 3.
- valve opening 31 In the area of the annular bottom wall 3 there is also a valve opening 31, into which a valve tappet 32 can be inserted in a sealing manner.
- This valve lifter 32 lies with the valve opening 31 open outside the combustion chamber 1 or below the bottom wall 3 and is attached to the guide cylinder 5 there Approach 33 held.
- the approach 33 has a through opening 34, through which a cylindrical attachment attached to the underside of the valve lifter 32 35 runs through.
- annular extension 36 Located at the free end of the cylindrical projection 35 there is an annular extension 36 between the annular extension 36 and the extension 33 is a compression spring 37, which strives to the valve lifter 32nd to pull over the annular extension 36 towards the extension 33 and thus to open the valve opening 31.
- the cylindrical extension 35 lies in the sliding track of the drive ring 28 and is acted upon by the drive ring 28, if this is moved towards the bottom wall 3. Has the drive ring 28 reaches a certain axial position, the valve lifter 32 becomes him taken, and the valve opening 31 is closed.
- the partition plate 18 has a plurality of through openings on the circumference 38 each having the same distance from the cylinder axis the combustion chamber 1. Also located at the lower end of the guide cylinder 5 outlet openings 39 for discharging air from the guide cylinder 5 when the piston 8 is moved towards the bottom wall 7. At the bottom At the end of the guide cylinder 5 there is also a damping device 40 to dampen the movement of the piston 8. Overruns the piston 8 the outlet openings 39, exhaust gas can escape from the outlet openings 39.
- the dosing head 45 is pressed against the cylinder wall 2 with the help of a bracket 47, which is at an articulation point 48 of the cylinder wall 2 is pivotally mounted.
- One end 49 of the bracket is from the combustion chamber wall 14 acted upon and rotated so that the other end 50 of the bracket from behind presses against the dosing head 45 in order to close it towards the cylinder wall 2 move. This process takes place shortly before the combustion chamber wall 14 is opened the partial combustion chambers has reached its end position.
- Dosing head 45 and bottle 46 are put together once and then remain together connected.
- the system 45/46 can e.g. B. a in the bottom area of the Bottle 46 existing axis can be tilted.
- FIG. 2 shows the setting tool in the open state of the partial combustion chambers, So in the open state of the prechamber 21 and the main chamber 22.
- Die Displacement positions of the combustion chamber wall 14 and partition plate 18 are thereby set that the drive ring 28 against the annular shoulder 36th strikes and the valve 31, 32 closes.
- the peripheral surfaces of valve opening 31 and valve lifters 32 are tapered and taper towards the combustion chamber 1, so that blocking takes place here.
- the distance of the partition plate 18 of the combustion chamber wall 14 is due to the distance of the annular approach 20 determined by the partition plate 18, as already mentioned. In this position the combustion chamber wall 14 and the partition plate 18 are the radial Through openings 41 and 42 of the pre-chamber 21 and the main chamber 22, respectively across from.
- the central one connected to the partition plate 18 Approach 19 in its area facing the partition plate 18 as the ignition cage 51 is designed to receive an ignition device 52 inside.
- This igniter 52 is used to generate an electrical spark for ignition of an air-fuel gas mixture in the prechamber 21.
- the ignition device 52 is inside or in one central area of the ignition cage 51, the circumferential side with through openings 53 is provided, through which a laminar flame front the ignition cage 51 can exit into the prechamber 21.
- Fig. 1 the setting tool is in the idle state.
- the combustion chamber 1 is complete collapses, the partition plate 18 rests on the bottom wall 3 and the Combustion chamber wall 14 on the partition plate 18.
- the piston 8 is in its retracted rest position, so that practically no more space between him and the partition plate 18 is present, provided you have a minor Neglected gap between these.
- the stacking of the plates 18 and 14 comes about in that the compression spring 30 drives the drive ring 28 from the Bottom wall 3 pushes away and the drive ring 28 via the drive rod 23 Combustion chamber wall 14 takes.
- the drive ring 28 lies in this state also at a distance from the annular extension 36 of the valve stem 32, so that the Valve tappet 32 through the action of compression spring 37 out of valve opening 31 is brought out.
- the valve opening 31 is thus open.
- the dosing head system 45 and bottle 46 is pivoted away from the combustion chamber 1, so that the Output channels 43, 44 relieved and thus closed the respective metering valves are.
- valve lifter 32 is also inserted into the valve opening 31 and closes this, since now the drive ring 28 in contact with the annular Approach 36 has come.
- FIG. 2 shows the positions of the combustion chamber wall 14 and partition plate 18 fully spanned prechamber 21 or main chamber 22, with the combustion chamber wall now 14 and partition plate 18 can be locked in position.
- the combustion chamber wall is locked first 14 and partition plate 18, for example by locking the drive ring 28.
- an ignition spark is generated by the electrical ignition device 52 within of the ignition cage 51 generated. That in each of the chambers 21 and 22 by metering
- the preset mixture of air and fuel gas begins in the prechamber 21 laminar burn, the flame front being relatively slow Velocity spreads radially in the direction of the through openings 38.
- FIG. 3 shows in principle the same arrangement as FIGS. 1 and 2, so that on a repeated description is omitted.
- the system of dosing head 45a and bottle 46 is not tiltable, however it is only the system of metering valve 45b and bottle 46 in the longitudinal direction the combustion chamber 1 displaceable, for which a connected to the drive ring 28 Carrier 46a the bottle 46 in the last area of the displacement Clamping the combustion chamber 1.
- the dosing head 45a is firmly connected to the combustion chamber 1 and points outwards from a feed channel 45c to two output channels 43, 44 which are connected with the radial through openings 41 and 42, respectively.
- Metering valve 45b and bottle 46 are firmly attached to each other.
- the metering valve 45b becomes Liquefied gas.
- the drive ring 28 takes the driver 46a a little, the latter lifts the bottle 46 and with it the metering valve 45b and presses the metering valve 45b against the metering head 45a, so that the metering valve 45b opens and the metered amount of liquid gas from the radial Through openings 41, 42 is sprayed out in the form of a mist.
- the radial through openings 41, 42 have different outlet cross sections or with corresponding ones be provided with additional nozzles.
- FIG. 4 essentially corresponds to the embodiment 1 and 2 and therefore need not be explained again in detail to become.
- the valve lifter 32 is constantly in the valve opening by a compression spring 37 31 pressed and tries to lock it.
- the compression spring 37 is seated on the cylindrical extension 35 on the underside of the valve lifter 32 and abuts on this underside and on the neck 33, which attaches to the guide cylinder 5 is.
- the through opening 34 takes the cylindrical extension 35 on.
- the valve 31/32 is therefore a purely vent valve.
- a ventilation valve is identified by reference number 54 and is located itself in the combustion chamber wall 14.
- Vent valve 54 is a check valve that during the Piston return in its starting position by a suitable mechanism must be kept closed. This is achieved, for example, by that an upward-facing pin 55 on the combustion chamber wall 14 in a central opening 56 sealingly retracts, which is in an upper cover wall 57 of the combustion chamber 1 is located. This causes the check valve 54 from the outside closed by the cover wall 57 when inside the combustion chamber 1 a negative pressure for returning the piston 8 to its initial position prevails.
- the primer 51 comes in the open state of the prechamber 21 between the combustion chamber wall 14 and the partition plate 18 to lie, as can be seen in FIG. 5.
- the ignition cage 51 is cylindrical here and thus has an inside Cavity in which the ignition device 52 for generating an electrical Spark is located.
- the cylinder wall of the ignition cage 51 faces in the present case Case, for example, four through openings 53 that are elongated are and the longitudinal direction of which is perpendicular to the plates 14, 18. there have the through openings 53 at least in the central region Width that the wall surfaces 53a delimiting the through openings 53 Adjacent through openings 53 in the interior of the ignition cage 51 under one adjoin each other at right angles.
- the ratios are shown in FIGS. 6 to 8. 8 shows a top view on the partition plate 18 with the ignition cage cut parallel to the plane of the plate 51.
- the flame front F is laminar again at the latest when it passes through the openings 38 reached in the partition plate 18.
- an electrical ignition device 52 can e.g. B. a spark plug can be used.
- FIGS. 9 and 10 show a further embodiment of the setting tool according to the Invention.
- a partition plate 18 is used, which has two rows of holes.
- the partition plate 18 is a circular plate, wherein the two rows of holes are concentric to the center of this plate.
- With the inner Row of holes 58 are through holes 38 with relatively little Diameter.
- the second row of holes 59 is one with backflow openings 60, the diameter of which is slightly larger than that of the through openings 38. Otherwise the conditions are the same as in the exemplary embodiments 1 to 4.
- the two rows of holes 58 and 59 lead to a faster ignition of the in the Main chamber 22 existing air-fuel gas mixture as well as an improved Overall efficiency of the combustion process.
- a laminar flame front F which turns relatively slowly to the peripheral Spreads edge of the prechamber 21.
- This flame front reaches the first row of holes 58 after a short time and ignites the main chamber 22.
- the positioning of the first row of holes ensures that initially only as much volume of air-fuel gas mixture burned in the prechamber 21 becomes necessary for generating flame beams with predetermined energy to produce sufficient turbulence in the main chamber 22 when the flame jets pass through the through openings 38.
- the then Turbulent combustion set in the main chamber 22 pushes another Part of the unburned gases from the main chamber 22 through the backflow openings 60 back into the lateral areas of the prechamber 21.
- Das Air-fuel gas mixture burns in the lateral areas of the prechamber 21 now also turbulent and at the same time as that in the main chamber 22 ensured that the part of the combustion in the side areas of the Antechamber 21 makes a contribution to piston work.
- the diameters of the first and second row of holes 58 and 59 respectively 55% and 85% of the diameter of the partition plate 18.
- the through holes 38 have a diameter of 2.6% of Diameter of the partition plate 18, while the backflow openings 60 one Have diameters of about 3.8% of the diameter of the partition plate 18.
- Fig. 11 shows the structure of the combustion chamber lock with the setting tool thermal piston return.
- the same elements as in Figs. 1 to 4 wear the same reference numerals and will not be explained again.
- a contact element is located on a peripheral section of the drive ring 28 61.
- This contact element 61 has a towards the front end of the setting tool directed stop surface that is inclined. The inclination is so that the otherwise flat surface continues on its radially outer side is inclined towards the front end of the setting tool than inside. Parallel to this surface lies on the contact element 61 and in its path of movement Blocking section 62 of a blocking element 63 opposite.
- the blocking element 63 is pivotable about a pivot axis 64 such that the blocking section 62 by the action of a spring 65 from the path of movement of the contact element 61 can be pivoted out.
- the movement path of the contact element 61 runs parallel to the piston rod 10.
- the prechamber 21 and the main chamber 22 are completely spanned and filled with an air-fuel gas mixture. If the deduction or Triggered by the setting tool, the combustion chamber 1 over the arm-shaped Blocking element 63 locked and the combustion within the combustion chamber 1 started.
- the in the negative pressure phase on the combustion chamber wall 14 of the Combustion chamber 1 force is applied via the drive rods 23 to the drive ring 28 transferred and would like to move this in the direction of arrow P.
- the Angle between the surface of the contact element 61 and the blocking section 61 of the blocking arm 63 is designed so that the drive ring 28 to the greater the force acting as a result of the negative pressure is locked the combustion chamber wall 14 or the drive rod 23.
- the present exemplary embodiment is therefore a pressure-controlled one Unlocking, since the vacuum in combustion chamber 1 is only released the displacement of the contact element 61 is released. It is therefore not an additional one Delay necessary, which collapses the combustion chamber and the opening of the intake / exhaust valves is delayed until the piston is in its rest position has returned. The time the combustion chamber collapsed regulates itself and will always take place when the negative pressure in the Combustion chamber has been compensated for, regardless of the device temperature. As a result, the piston will always return to its rest position.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer laminaren Flammfront
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for producing a laminar flame front
according to the preamble of
Eine derartige Vorrichtung kommt z. B. bei brennkraftbetriebenen Setzgeräten zum Setzen von Befestigungselementen zum Einsatz, die nach dem Adams-Prinzip arbeiten. Zur Vorrichtung gehören zwei parallel zueinander liegende Brennkammerwände sowie eine zwischen den Brennkammerwänden und zum Beispiel in deren Zentrum angeordnete Zündvorrichtung zum Zünden eines zwischen den Brennkammerwänden befindlichen brennbaren Gasgemisches, etwa eines Luft-Brenngasgemisches, eines Sauerstoff-Brenngasgemisches oder irgend eines anderen geeigneten Brenngasgemisches.Such a device comes, for. B. in combustion-powered setting tools for setting fasteners to be used according to the Adams principle work. The device includes two combustion chamber walls lying parallel to one another as well as one between the combustion chamber walls and for example in the center arranged ignition device for igniting a between the Combustible gas mixture located in the combustion chamber walls, for example an air / fuel gas mixture, an oxygen-fuel gas mixture or any other suitable fuel gas mixture.
Die beiden Brennkammerwände begrenzen eine die Zündvorrichtung enthaltende Vorkammer, wobei eine der Brennkammerwände Durchgangsöffnungen aufweist, über die die Vorkammer mit mindestens einer weiteren Teil-Brennkammer einer sämtliche Teil-Brennkammern umfassenden Brennkammer in Verbindung steht. Ist nur eine weitere Teil-Brennkammer vorhanden, so handelt es sich hier um eine Hauptkammer, an die ein Kolben des Setzgeräts angrenzt. In sämtlichen Teil-Brennkammern befindet sich ein Luft-Brenngasgemisch, möglicherweise in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen. Mittels eines durch die Zündvorrichtung erzeugten elektrischen Funkens wird die Verbrennung des Luft-Brenngasgemisches in der Vorkammer gestartet und eine Flammfront beginnt sich mit relativ langsamer Geschwindigkeit ausgehend vom Zentrum der Vorkammer über das Volumen der Vorkammer auszubreiten und schiebt dabei unverbranntes Luft-Brenngasgemisch vor sich her, welches durch die Durchgangsöffnungen in die nächste Teil-Brennkammer gelangt und hier Turbulenz sowie eine Vorkomprimierung erzeugt.The two combustion chamber walls delimit one containing the ignition device Antechamber, one of the combustion chamber walls having through openings, over which the prechamber with at least one further partial combustion chamber a combustion chamber comprising all partial combustion chambers stands. If there is only one additional combustion chamber, this is the case here around a main chamber, to which a piston of the setting tool adjoins. In all Part of the combustion chamber contains an air / fuel gas mixture, possibly in different mixing ratios. By means of an ignition device generated electrical spark is the combustion of the air-fuel gas mixture started in the antechamber and a flame front begins with relatively slow speed starting from the center of the antechamber to expand the volume of the antechamber, pushing unburned Air-fuel gas mixture in front of it, which through the through openings in the next partial combustion chamber arrives and here turbulence and pre-compression generated.
Wenn die Flammfront die Durchgangsöffnungen zur nächsten Teil-Brennkammer bzw. Hauptkammer erreicht, treten die Flammen, bedingt durch die relativ kleinen Querschnittsflächen der Durchgangsöffnungen, beschleunigt als Flammstrahlen in die weitere Teil-Brennkammer bzw. Hauptkammer über und erzeugen hier weitere Turbulenz. Das durchmischte turbulente Luft-Brenngasgemisch in der Hauptkammer wird dann über die gesamte Oberfläche der Flammstrahlen entzündet. Es brennt mit hoher Geschwindigkeit, was zu einer starken Erhöhung des Wirkungsgrads der Verbrennung führt, da die Abkühlungsverluste klein bleiben.If the flame front the through openings to the next partial combustion chamber or main chamber reached, the flames occur due to the relative small cross-sectional areas of the through openings, accelerated as Flame blasting into the further partial combustion chamber or main chamber above and create further turbulence here. The mixed turbulent air-fuel gas mixture in the main chamber is then over the entire surface of the flame jets ignited. It burns at high speed, resulting in a strong one Increases the efficiency of combustion because of the cooling losses stay small.
Nachteilig ist, daß sich die nach Zündung des Luft-Brenngasgemisches in der Vorkammer erzeugte laminare Flammfront relativ langsam ausbreitet. Der Übertritt der Flammen in die Hauptkammer findet daher relativ spät statt, was den Wirkungsgrad der Verbrennung infolge relativ hoher Abkühlungsverluste verringert. Durch den beginnenden Druckaufbau auch in der Hauptkammer kann sich der Kolben gegebenenfalls schon frühzeitig verschieben, obwohl die Hauptkammer noch gar nicht gezündet hat. Dadurch wird das Luft-Brenngasgemisch in der Hauptkammer dekomprimiert und kühlt ab, was ebenfalls zur Verschlechterung des Wirkungsgrads der Verbrennung beiträgt.The disadvantage is that after ignition of the air-fuel gas mixture in the Laminar flame front generated in the prechamber spreads relatively slowly. The transition the flames in the main chamber therefore take place relatively late, which Combustion efficiency reduced due to relatively high cooling losses. The beginning of pressure build-up in the main chamber can the piston may move early, even though the main chamber has not yet ignited. This causes the air / fuel gas mixture in the Main chamber decompresses and cools down, which also worsens of combustion efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine sich schneller ausbreitende laminare Flammfront erhalten wird.The invention has for its object a device of the aforementioned Kind in such a way that a faster spreading laminar Flame front is preserved.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.The solution to the problem is in the characterizing part of the
Eine Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen den Brennkammerwänden ein Käfig zur Aufnahme der Zündvorrichtung angeordnet ist und daß der ansonsten geschlossene Käfig eine Anzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die durch eine Umfangswand des Käfigs hindurchtreten, zum Beispiel parallel zu den Brennkammerwänden.A device according to the invention is characterized in that between the combustion chamber walls arranged a cage for receiving the ignition device and that the otherwise closed cage has a number of through openings which pass through a peripheral wall of the cage, for example parallel to the combustion chamber walls.
Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Zündvorrichtung von einem Käfig umgeben ist, der die Ausbreitung der Flammfront nach der Zündung nur durch bestimmte Öffnungen zuläßt, hierdurch bereits in der Vorkammer eine höhere Flammausbreitungsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Dadurch findet der Übertritt der Flammen in die Hauptkammer früher statt, was den Wirkungsgrad der Verbrennung infolge geringerer Abkühlungsverlust erhöht. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß sich die Flammfront nach Durchtritt durch die Durchgangsöffnungen des Käfigs wieder schließt, so daß sie praktisch gleichzeitig an allen in der einen Brennkammerwand vorhandenen Durchgangsöffnungen ankommt, die unter gleichen Abständen zur Zündvorrichtung liegen.It has been found that when the ignition device is surrounded by a cage is that the spread of the flame front after ignition only by certain Allows openings, thereby a higher one already in the antechamber Flame spreading rate can be achieved. Thereby the The flames enter the main chamber earlier, reducing efficiency the combustion increased due to less cooling loss. It has about it also shown that the flame front after passing through the through openings of the cage closes again so that they come on practically simultaneously all through openings in the one combustion chamber wall arrive, which are at equal distances from the ignition device.
Vorzugsweise liegen die im Käfig vorhandenen Durchgangsöffnungen unter gleichen Winkelabständen in der Käfigwand, so daß dadurch für eine möglichst symmetrische Ausbreitung der Flammfront jenseits des Käfigs gesorgt ist.The through openings present in the cage are preferably below the same Angular distances in the cage wall, so that it is as symmetrical as possible Spread of the flame front beyond the cage is taken care of.
Der Käfig selbst kann als Hohlzylinder ausgebildet sein, dessen zentrale Längsachse senkrecht zu den Brennkammerwänden verläuft. Dabei kann der Käfig Teil eines Ansatzes sein, der mit einer der Brennkammerwände fest verbunden ist, hier mit der die Durchgangsöffnungen aufweisenden Brennkammerwand, und die andere Brennkammerwand durch eine in ihr vorhandene Öffnung hindurch hintergreift. Beide Brennkammerwände sind daher relativ zueinander verschiebbar und können aufeinandergelegt werden, um den zwischen ihnen liegenden Raum von Abgasen zu befreien. Die Brennkammerwände sind zum Beispiel kreisförmig und liegen koaxial zur zentralen Längsachse des Käfigs.The cage itself can be designed as a hollow cylinder whose central longitudinal axis runs perpendicular to the combustion chamber walls. The cage can Be part of an approach that is firmly connected to one of the combustion chamber walls is, here with the combustion chamber wall having the through openings, and the other combustion chamber wall through an opening in it engages behind. Both combustion chamber walls can therefore be moved relative to one another and can be placed on top of each other to make the one between them Exempt the room from exhaust gases. The combustion chamber walls are for example circular and are coaxial to the central longitudinal axis of the cage.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung stoßen benachbarte Durchgangsöffnungen umlaufende Wandbereiche der Käfigwand innen spitz aneinander. Hierdurch wird sichergestellt, daß in Richtung parallel zu den Brennkammerwänden die im Zündpunkt entstehende Flammfront niemals auf eine Käfigwand stößt, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Flammfront steht. Dadurch werden eine Herabsetzung der Geschwindigkeit der Flammfront und eine Entstehung unnötiger Turbulenz vermieden.According to an embodiment of the invention, adjacent through openings meet circumferential wall areas of the cage wall pointed to each other inside. Hereby it is ensured that the direction parallel to the combustion chamber walls The ignition point of the flame front never hits a cage wall that is vertical to the direction of propagation of the flame front. This will be a degradation the speed of the flame front and an emergence unnecessary Avoided turbulence.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Axialschnitt durch ein brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät bei kollabierter 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 Brenngas;
- 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.
- Fig. 1
- an axial section through an internal combustion engine-powered implement with a collapsed combustion chamber;
- Fig. 2
- the axial section of Figure 1 with the combustion chamber expanded;
- Fig. 3
- a further axial section according to FIG 1 with an expanded combustion chamber with a modified actuating mechanism for the supply of fuel gas.
- Fig. 4
- a still further axial section according to FIG 1 with partially expanded combustion chamber and modified ventilation device.
- Fig. 5
- a side view of an ignition device of the combustion chamber according to FIGS. 1 to 4;
- Fig. 6
- a cross section along the line AA of Fig. 5;
- Fig. 7
- a further cross section along the line AA of Figure 5 with ignition.
- Fig. 8
- a plan view of a partition plate of the combustion chamber when ignited;
- Fig. 9
- a plan view of another embodiment of a partition plate of the combustion chamber;
- Fig. 10
- an axial section through a working device in the region of the combustion chamber with a partition plate according to FIG. 9; and
- Fig. 11
- a longitudinal section through an implement in the combustion chamber with combustion chamber locking.
Anhand der Fig. 1 und 2 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert.1 and 2, a first exemplary embodiment of the present is described below Invention explained in more detail.
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 Zylinderwandung
2 und einer sich daran anschließenden ringförmigen Bodenwand 3. Im Zentrum
der Bodenwand 3 befindet sich eine Öffnung 4, an die sich ein Führungszylinder
5 anschließt, der eine Zylinderwand 6 und eine Bodenwand 7 aufweist. Innerhalb
des Führungszylinders 5 ist ein Kolben 8 gleitend verschiebbar gelagert,
und zwar in Zylinderlängsrichtung des Führungszylinders 5. Der Kolben 8 besteht
aus einer Kolbenplatte 9, die zur Brennkammer 1 weist, sowie aus einer mit
der Kolbenplatte 9 mittig verbundenen Kolbenstange 10, die durch eine Durchgangsöffnung
1 1 in der Bodenwand 7 zu einem Teil aus dem Führungszylinder 10
herausragt.Fig. 1 shows an axial section through an internal combustion engine setting tool for
Fasteners in the area of its combustion chamber. 1 contains that
Setting tool a
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 Seite
der Kolbenplatte 9 schließt mehr oder weniger mit der Innenseite der Bodenwand
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.1, the
Innerhalb der Brennkammer 1 befindet sich eine Zylinderplatte 14, die als bewegbare
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.Within the
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 Brennkammer
1 entspricht. An der zur Brennkammerwand 14 weisenden Seite ist die
Trennplatte 18 mit einem zylindrischen Ansatz 19 verbunden, der durch die zentrale
Durchgangsöffnung 16 der Brennkammerwand 14 hindurchragt und dessen
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 Innendurchmesser
der Durchgangsöffnung 16. Wird also die Brennkammerwand 14
von der Bodenwand 3 weg bewegt, so nimmt sie nach einer gewissen Zeit über den
ringförmigen Ansatz 20 die Trennplatte 18 mit. Dabei liegen dann die Brennkammerwand
14 und die Trennplatte 18 in einem vorbestimmten Abstand voneinander,
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 Brennkammer
1. Diese Vorkammer trägt das Bezugszeichen 21 und ist in Fig. 2 zu erkennen.
Wird die Brennkammerwand 14 noch weiter angehoben, bewegen sich
Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 parallel zueinander, so daß sich zwischen
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.There is a between the
Zur Verschiebung der Brennkammerwand 14 in Längsrichtung der Brennkammer
1 sind mit der Brennkammerwand 14 über deren Umfang unter gleichen Winkelabständen
verteilt z. B. drei Antriebsstangen 23 fest verbunden, von denen
nur eine in Fig. 1 zu erkennen ist. Die Antriebsstangen 23 liegen parallel zur Zylinderachse
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 Antriebsstangen
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. Zwischen
dem Antriebsring 28 und der Bodenwand 3 liegt auf jeder der Antriebsstangen
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.For moving the
Im Bereich der ringförmigen Bodenwand 3 befindet sich weiterhin eine Ventilöffnung
31, in die ein Ventilstößel 32 dichtend einführbar ist. Dieser Ventilstößel 32
liegt bei geöffneter Ventilöffnung 31 außerhalb der Brennkammer 1 bzw. unterhalb
der Bodenwand 3 und wird dort über einen am Führungszylinder 5 befestigten
Ansatz 33 gehalten. Der Ansatz 33 weist eine Durchgangsöffnung 34 auf,
durch die ein an der Unterseite des Ventilstößels 32 befestigter zylindrischer Ansatz
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 Verschiebebahn
des Antriebsrings 28 und wird durch den Antriebsring 28 beaufschlagt,
wenn dieser in Richtung auf die Bodenwand 3 verschoben wird. Hat der Antriebsring
28 eine bestimmte Axialstellung erreicht, wird durch ihn der Ventilstößel 32
mitgenommen, und es wird die Ventilöffnung 31 geschlossen.In the area of the
Es sei noch erwähnt, daß die Trennplatte 18 umfangsseitig mehrere Durchgangsöffnungen
38 aufweist, die jeweils den gleichen Abstand von der Zylinderachse
der Brennkammer 1 aufweisen. Ferner befinden sich am unteren Ende des Führungszylinders
5 Auslaßöffnungen 39 zum Auslaß von Luft aus dem Führungszylinder
5, wenn der Kolben 8 in Richtung zur Bodenwand 7 bewegt wird. Am unteren
Ende des Führungszylinders 5 befindet sich darüber hinaus eine Dämpfungsvorrichtung
40 zur Dämpfung der Bewegung des Kolbens 8. Überfährt der Kolben
8 die Auslaßöffnungen 39, so kann Abgas aus den Auslaßöffnungen 39 entweichen. It should also be mentioned that the
In der Zylinderwand 2 der Brennkammer 1 befinden sich zwei radiale Durchgangsöffnungen
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 Dosierkopf
45 befinden. Flüssiges Brenngas wird aus einer Flasche 46 den im Dosierkopf
45 vorhandenen Dosierventilen zugeführt und diese geben die dosierte
Flüssiggasmenge dann über die Ausgabekanäle 43 und 44 aus, wenn der Dosierkopf
45 in Richtung zur Zylinderwand 2 gedrückt wird und damit die Ausgabekanäle
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 erfolgt
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 Aufspannen
der Teil-Brennkammern ihre Endstellung erreicht hat. Dosierkopf 45
und Flasche 46 werden einmal zusammengesteckt und bleiben dann ständig miteinander
verbunden. Das System 45/46 kann z. B. um eine im Bodenbereich der
Flasche 46 vorhandene Achse gekippt werden.There are two radial through openings in the
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 dadurch
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 Brennkammer
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 Stellung
der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte 18 liegen die radialen
Durchgangsöffnungen 41 bzw. 42 der Vorkammer 21 bzw. der Hauptkammer 22
gegenüber.2 shows the setting tool in the open state of the partial combustion chambers,
So in the open state of the
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 im Innern 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
beschrieben wird, befindet sich die Zündvorrichtung 52 im Inneren bzw. in einem
zentralen 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.It should also be mentioned that the central one connected to the
Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Setzgeräts nach den Fig. 1 und 2 näher beschrieben werden.The mode of operation of the setting tool according to FIGS. 1 and 2 is described in more detail below to be discribed.
In Fig. 1 befindet sich das Setzgerät im Ruhezustand. Die Brennkammer 1 ist vollständig
kollabiert, wobei die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 aufliegt und die
Brennkammerwand 14 auf der Trennplatte 18. Der Kolben 8 befindet sich in seiner
zurückgezogenen Ruhestellung, so daß auch praktisch kein Raum mehr zwischen
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 Dosierkopf
45 und Flasche 46 ist von der Brennkammer 1 weggeschwenkt, so daß die
Ausgabekanäle 43, 44 entlastet und damit die jeweiligen Dosierventile verschlossen
sind.In Fig. 1, the setting tool is in the idle state. The
Wird in diesem Zustand das Setzgerät mit seiner vorderen Spitze gegen einen Gegenstand
gedrückt, in den ein Befestigungselement eingetrieben werden soll, so
wirkt über einen nicht dargestellten Mechanismus die Andruckkraft auf den Antriebsring
28 und verschiebt diesen in Richtung zur Bodenwand 3, und zwar mit
dem Andrücken des Setzgeräts gegen den genannten Gegenstand. Dabei hebt zunächst
die Brennkammerwand 14 von der Trennplatte 18 ab, bis die Brennkammerwand
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 Aufspannvorgangs
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.In this state, the setting tool with its front tip against an object
pressed into which a fastener is to be driven, so
the pressing force acts on the drive ring via a mechanism, not shown
28 and moves it towards the
Mit weiterem Andrücken der Setzgeräts gegen den Gegenstand wird der Antriebsring
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 vollständigere
Belüftung der Vorkammer 21 erfolgt jetzt über sämtliche der Durchgangsöffnungen
38 in der Trennplatte 18.With further pressing of the setting tool against the object, the drive ring becomes
28 moved further towards the
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 Vorkammer
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 hineingedrückt
werden.Cover the
Im letzten Abschnitt der Verschiebung der Brennkammerwand 14 und der Trennplatte
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.In the last section of the displacement of the
Die Fig. 2 zeigt die Positionen von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 bei
voll aufgespannter Vorkammer 21 bzw. Hauptkammer 22, wobei jetzt Brennkammerwand
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 danach
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 Vorkammer
21 laminar zu verbrennen, wobei sich die Flammfront mit relativ langsamer
Geschwindigkeit radial in Richtung der Durchgangsöffnungen 38 ausbreitet. Dabei
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 Flammstrahlen
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 einer
hohen Geschwindigkeit, was zu einer starken Erhöhung des Wirkungsgrads
der Verbrennung führt.2 shows the positions of the
Dadurch wird der Kolben 8 beaufschlagt und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit
in Richtung zur Bodenwand 7, wobei gleichzeitig die Luft aus dem Führungszylinder
5 durch die Auslaßöffnungen 39 nach außen getrieben wird. Die Kolbenplatte
9 überfährt kurzzeitig die Auslaßöffnungen 39, so daß durch sie Abgas entweichen
kann. Durch die ausfahrende Kolbenstange 10 wird jetzt ein Befestigungselement
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 Unterdruck
hinter dem Kolben erzeugt wird. Bis der Kolben seine Ausgangsstellung gemäß
Fig. 2 erreicht hat, muß die Brennkammer 1 dicht verschlossen bleiben.As a result, the
Nachdem sichergestellt ist, daß der Kolben 8 seine in Fig. 2 dargestellte Ausgangsstellung
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 Antriebsring
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 Brennkammerwand
14 in Richtung zur Bodenwand 3 mit. Bei dieser Bewegung wird spätestens
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 ausgetrieben
werden, und zwar durch die Ventilöffnung 31 hindurch. Schließlich
kommt die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 zu liegen und die Brennkammerwand
14 auf der Trennplatte 18, so daß die Brennkammer 1 vollständig kollabiert
und von Abgasen befreit ist. Jetzt kann der unter Fig. 1 beschriebene Belüftungsvorgang
mit dem nächsten Setzen des Setzgeräts erneut beginnen.After it has been ensured that the
Die Fig. 3 zeigt im Prinzip die gleiche Anordnung wie die Fig. 1 und 2, so daß auf eine
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, sondern
es ist nur das System aus Dosierventil 45b und Flasche 46 in Längsrichtung
der Brennkammer 1 verschiebbar, wozu ein mit dem Antriebsring 28 verbundener
Mitnehmer 46a die Flasche 46 im letzten Bereich des Verschiebewegs beim
Aufspannen der Brennkammer 1 untergreift.Fig. 3 shows in principle the same arrangement as FIGS. 1 and 2, so that on a
repeated description is omitted. In contrast to FIGS. 1 and 2
here the system of
Der Dosierkopf 45a ist fest mit der Brennkammer 1 verbunden und weist ausgehend
von einem Zufuhrkanal 45c zwei Ausgabekanäle 43, 44 auf, die in Verbindung
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 Mitnehmer
46a ein wenig mit, hebt letzterer die Flasche 46 und mit ihr das Dosierventil
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 radialen
Durchgangsöffnungen 41, 42 in Form eines Nebels ausgespritzt wird. Zur unterschiedlichen
Einstellung des Luft-Brenngasgemisches in der Vorkammer 21
und der Hauptkammer 22 können in diesem Fall die radialen Durchgangsöffnungen
41, 42 unterschiedliche Austrittsquerschnitte aufweisen oder mit entsprechenden
zusätzlichen Düsen versehen sein.The
Die Ausführungsform nach Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform
nach den Fig. 1 und 2 und braucht daher nicht nochmals detailliert erläutert
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 Ventilöffnung
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 befestigt
ist. Die Durchgangsöffnung 34 nimmt dabei den zylindrischen Ansatz 35
auf. Das Ventil 31/32 ist daher ein reines Entlüftungsventil.The embodiment according to FIG. 4 essentially corresponds to the
Ein Belüftungsventil ist mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet und befindet
sich in der Brennkammerwand 14. Werden durch die Bewegung der Brennkammerwand
14 und der Trennplatte 18 die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22
aufgespannt, so bleibt das Entlüftungsventil 31/32 geschlossen und das Belüftungsventil
54 öffnet infolge des in den Kammern 21 und 22 entstehenden Unterdrucks,
so daß Luft über das Belüftungsventil 54 in die Kammern 21 und 22 eintreten
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 Mechanismus
geschlossen gehalten werden muß. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht,
daß ein nach oben weisender Zapfen 55 an der Brennkammerwand 14 in
eine zentrale Öffnung 56 dichtend einfährt, die sich in einer oberen Abdeckwand
57 der Brennkammer 1 befindet. Dadurch wird das Rückschlagventil 54 von außen
durch die Abdeckwand 57 verschlossen, wenn im Inneren der Brennkammer
1 ein Unterdruck zur Rückführung des Kolbens 8 in seine Ausgangsstellung
herrscht.A ventilation valve is identified by
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 bewegen
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.If the air-fuel gas mixture is ignited in the
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 Brennkammerwand
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 elektrischen
Funkens befindet. Die Zylinderwand des Zündkäfigs 51 weist im vorliegenden
Fall beispielsweise vier Durchgangsöffnungen 53 auf, die länglich ausgebildet
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 einem
rechten Winkel aneinander grenzen. Eine Flammfront, die sich vom Zentrum
des Zündkäfigs 51 parallel zu den Platten 14, 18 ausbreitet, kann somit niemals
auf eine Innenwandfläche des Zündkäfigs treffen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
der Flammfront steht, was den Vorteil mit sich bringt, daß diese
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 Verhältnisse
sind den Fig. 6 bis 8 zu entnehmen. Die Fig. 8 zeigt dabei eine Draufsicht
auf die Trennplatte 18 bei parallel zur Plattenebene geschnittenem Zündkäfig
51. Die Flammfront F ist spätestens dann wieder laminar, wenn sie die Durchgangsöffnungen
38 in der Trennplatte 18 erreicht. Als elektrische Zündvorrichtung
52 kann z. B. eine Zündkerze zum Einsatz kommen.5 to 8 show the structure of the
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform des Setzgeräts nach der
Erfindung. Hier kommt eine Trennplatte 18 zum Einsatz, die zwei Lochreihen aufweist.
Bei der Trennplatte 18 handelt es sich um eine kreisförmige Platte, wobei
die beiden Lochreihen konzentrisch zum Zentrum dieser Platte liegen. Bei der inneren
Lochreihe 58 handelt es sich um Durchgangslöcher 38 mit relativ geringem
Durchmesser. Dagegen ist die zweite Lochreihe 59 eine solche mit Rückströmöffnungen
60, deren Durchmesser etwas größer ist als der der Durchgangsöffnungen
38. Ansonsten sind die Verhältnisse die gleichen wie bei denAusführungsbeispielen
nach den Fig. 1 bis 4.9 and 10 show a further embodiment of the setting tool according to the
Invention. Here, a
Die beiden Lochreihen 58 und 59 führen zu einer schnelleren Zündung des in der
Hauptkammer 22 vorhandenen Luft-Brenngasgemisches sowie zu einem verbesserten
Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsprozesses. The two rows of
Wie bereits erwähnt, entsteht nach der Zündung des Luft-Brenngasgemisches in
der Vorkammer 21 eine laminare Flammfront F, die sich relativ langsam zum umfangsseitigen
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 erforderlich
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 Rückströmöffnungen
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.As already mentioned, after the air-fuel gas mixture is ignited, in
the pre-chamber 21 a laminar flame front F, which turns relatively slowly to the peripheral
Spreads edge of the
In einer speziellen Ausführungsform betragen die Durchmesser der ersten und
zweiten Lochreihe 58 bzw. 59 jeweils 55 % und 85 % des Durchmessers der Trennplatte
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.In a special embodiment, the diameters of the first and
second row of
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.Fig. 11 shows the structure of the combustion chamber lock with the setting tool thermal piston return. The same elements as in Figs. 1 to 4 wear the same reference numerals and will not be explained again.
An einem Umfangsabschnitt des Antriebsrings 28 befindet sich ein Kontaktelement
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 Kontaktelements
61 herausgeschwenkt werden kann. Die Bewegungsbahn des Kontaktelements
61 verläuft parallel zur Kolbenstange 10.A contact element is located on a peripheral section of the
In Fig. 11 sind die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22 vollständig aufgespannt
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 Antriebsring
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 Unterdruck
abgefallen ist, wenn sich also der Kolben 8 in seiner zurückgezogenen Ausgangsposition
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.11, the
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich also um eine druckgesteuerte
Entriegelung, da erst mit Abbau des Unterdrucks in der Brennkammer 1
der Verschiebeweg des Kontaktelements 61 freigegeben wird. Es ist somit kein zusätzliches
Verzögerungsglied notwendig, welches das Kollabieren der Brennkammer
und das Öffnen der Ein- /Auslaßventile verzögert, bis der Kolben in seine Ruhestellung
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 Gerätetemperatur.
Dadurch wird der Kolben immer ganz in seine Ruheposition zurückkehren.The present exemplary embodiment is therefore a pressure-controlled one
Unlocking, since the vacuum in
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