EP2457696A2 - Eintreibgerät - Google Patents

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Publication number
EP2457696A2
EP2457696A2 EP11186284A EP11186284A EP2457696A2 EP 2457696 A2 EP2457696 A2 EP 2457696A2 EP 11186284 A EP11186284 A EP 11186284A EP 11186284 A EP11186284 A EP 11186284A EP 2457696 A2 EP2457696 A2 EP 2457696A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
combustion chamber
displacement member
tacker according
metering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11186284A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tilo Dittrich
Dierk Tille
Norbert Heeb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP2457696A2 publication Critical patent/EP2457696A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 tacker, in particular a hand-held tacker, according to the preamble of claim 1.
  • DE 102 60 703 A1 describes a liquid gas driven driving tool having a metering chamber with an adjustable metering volume.
  • the metering volume can be changed by an electromotive drive, and a discharge of liquid gas into a combustion chamber is initiated by a pneumatic drive by means of compressed air.
  • valve member As a three-way valve, preferably with two switching positions, a simple and reliable control of the metering device is made possible in the interest of a simple control.
  • the metering device comprises a movable displacement member for ejecting the fuel from the metering volume, whereby a particularly fast transport of the fuel is made possible in the combustion chamber.
  • a displacement member may in particular, but need not necessarily be designed as a linearly displaceable reciprocating piston or the like.
  • the metered amount of fuel can correspond to the product of piston stroke and its cross-sectional area.
  • the movement of the displacement member is supplied by a pressure of the fuel as an energy source.
  • a pressure of the fuel as an energy source.
  • the use of fuel pressure as an energy source to drive the displacer easily facilitates effective transport of the metered fuel to the combustor. As a result, can be dispensed costly to additional drives, such as electric or pneumatic actuators for the displacement.
  • the stored in the fuel tank mechanical energy is used to make it possible to quickly and accurately the metering of the fuel into the combustion chamber.
  • the displacement member may be formed, for example, as a linearly displaceable reciprocating piston, which is guided in a cylinder at least partially forming the metering volume.
  • the fuel would be displaced directly from the metering volume by the displacement member.
  • the metering volume itself can be made changeable, for example, as a collapsible bellows or as a volume with an elastic wall.
  • the displacement member may be embodied, for example, as an actuating punch that deforms the metering volume.
  • the metering of the fuel takes place predominantly or exclusively in the liquid phase, as a result of which the amount of fuel spent in the combustion chamber is defined particularly precisely.
  • such exclusive metering of liquid phase can be ensured, for example, by arranging a membrane in the fuel tank, wherein in the membrane the liquefied gas is kept in an exclusively liquid phase and outside the membrane, for example, an inert gas defined overpressure is provided.
  • an inert gas defined overpressure is provided in the course of the consumption of the fuel expands while the intergas and keeps due to its overpressure, the liquid gas at any time in the liquid phase.
  • Such a per se known configuration of a fuel tank is basically accompanied in practice with a certain change in the pressure in the fuel tank in the course of its emptying. This forms a difference to conventional reservoirs for liquid gas, in which liquid gas in coexistence of gaseous and liquid phase stored in a constant volume is thus providing a constant pressure.
  • a drive of the displacement member comprises a rechargeable mechanical energy storage, wherein the charging of the energy storage takes place by the pressure of the fuel.
  • the mechanical energy store may comprise a mechanical spring, a gas spring or a magnetic spring.
  • the ejection can be initiated by simply opening a valve.
  • the mechanical energy store can also have an additional holding device by means of which it can be triggered.
  • the displacement member is directly via a pressure of the fuel, preferably via a connection with the tank, driven.
  • a mechanically simple drive of the displacement member is provided.
  • a mechanical buffer for the drive energy ejecting the fuel from the metering volume can be done in a simple manner by a switching position of the 3-way valve.
  • the displacer can be held in a starting position by force, preferably, but not necessarily, by means of a spring.
  • force preferably, but not necessarily, by means of a spring.
  • the defined amount of fuel can be adjusted adjustable, for example by means of a variable stop of the displacer.
  • the defined amount of fuel can be increased in order to provide an ignitable mixture sufficiently quickly even with slowed evaporation of the liquefied gas in the combustion chamber.
  • the stop can be adjusted, for example, by means of a thermo-mechanical element, eg bimetal element or expansion element, or else by means of an electric adjustment drive, preferably a stepping motor.
  • a characteristic curve of the defined Fuel quantity as a function of an ambient temperature has a substantially bilinear course.
  • the 3-way valve has a valve spool, which has two defined switching positions.
  • one of the switching positions is formed monostable, wherein preferably, but not necessarily, the combustion chamber is isolated in the monostable switching position of the dosing. In this way, a particularly high level of operational safety can be achieved since a connection with the combustion chamber can only exist during a targeted supply of electricity.
  • the two switching positions of the three-way valve are formed as bistable positions, whereby a particularly low consumption of electrical energy for the valve member is made possible.
  • a stable position of the valve spool is to be understood that the valve spool is held without the flow of electric current in the stable position, for example by a mechanical spring and / or a permanent magnet.
  • the line 3 connects a metering device 4 with the combustion chamber 2, wherein the metering device 4 in turn is connected to the fuel tank 5 arranged in or on the housing 1.
  • the fuel tank can be designed in particular as a replaceable cartridge.
  • the tacker also includes an electronic control 6 with an electric accumulator as energy storage. Via the electronic control 6, a spark plug 7 in the combustion chamber 2 is controlled and optionally the metering device 4, provided that it has electrical valves or other electrically controlled components.
  • a magazine 8 for storing fasteners, such as nails is arranged in a front portion of the tacker.
  • a pressing member 9 can be pressed against a workpiece to release a triggering of the tacker.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the metering device 4.
  • the metering device 4 comprises a metering volume 12, which is connected via a 3-way valve with two switch positions 18 on the one hand via a supply line 18a to the fuel tank 5 and on the other hand via a supply line 18b to the combustion chamber 2.
  • a valve spool 19 is disposed in a spool chamber which is part of the dosing volume 12.
  • a third supply line 18c of the 3-way valve connects the slide chamber 12 with a cylindrical space 17, in which a displacement member 16 is guided in the form of a reciprocating piston.
  • the third supply line 18c has a smaller cross-section than in each case the slide chamber 12 and the cylindrical space 17.
  • the third supply line has an equal and / or larger cross-section than respectively the slide chamber 12 and / or the not necessarily cylindrical space.
  • the space 17 forms a further part of the metering volume 12, wherein retraction of the displacer 16 into the space 17 can expel the fuel therein.
  • Fig. 2 shows the displacer 16 in maximum retracted into the cylinder 17 position.
  • the valve spool 19 is electrically operated and can assume two defined positions. In the first, in Fig. 2 shown position, the supply line 18a is closed and the supply line 18b open. In the other position, not shown, the supply line 18a is opened and the supply line 18b is closed.
  • the connection 18c between the spool chamber and the cylinder 17 is permanently open.
  • the positions of the valve slide 19 can each be stable positions (bistable valve slide), so that only a short, low-energy-requiring electrical pulse is required to switch over the valve.
  • the valve spool 19 is always arranged in a current-free rest position under closure of the connection 18b with the combustion chamber 2 (monostable valve spool). By applying an electrical voltage, the valve spool is in the opposite position (see Fig. 2 ), in which it closes the connection 18a with the fuel tank 5.
  • the reciprocating piston or the displacement member 16 is subjected to a force in the ejection direction by means of a spring 21, in the present case a helical spring.
  • the stop 15 is designed as a linearly adjustable pin, which may be connected, for example, with a thermo-mechanical element or an electrical adjusting device (in the embodiment according to FIG. 3 and FIG. 4 schematically shown as box 15a).
  • the stopper 15 for example, further protrude at higher ambient temperatures and thus the possible stroke of the Reduce reciprocating piston 16, at low temperatures, however, increase. In this way, a defined amount of the fuel, which is determined by the stroke of the displacement member 16 in the cylinder 17, are selectively changed.
  • the reciprocating piston 16 is slidably guided in a seal 16a so that its end facing the spring 21 is at ambient pressure, the seal 16a forming a barrier between the liquefied petroleum gas and the environment.
  • a sliding seal it is also possible to choose another type of seal, for example via a closed bellows.
  • the incoming liquid gas pushes the reciprocating piston 16 up to the stop 15 against the force of the spring 21 upwards (in the illustration Fig. 2 ) or out of the cylinder 17, wherein it fills the vacant part of the cylinder 17 as dosing volume 12.
  • the metering device In this upper position, the metering device is ready to discharge the fuel into the combustion chamber.
  • the spring 21 is stretched, wherein it caches mechanical energy, which was taken in the course of the movement of the reciprocating piston 17 the pressurized fuel tank.
  • the valve spool 19 is changed over by means of the controller 6.
  • the supply line 18a closed and the supply line 18b open (see position in Fig. 2 ).
  • the liquefied gas flows into the combustion chamber 2, being driven by its own vapor pressure by the spring force of the spring 21, which pushes the displacement member 16 down quickly into the cylinder 17 filled with liquefied gas.
  • the metered into the combustion chamber 2 amount of liquid depending on the setting of the stopper 15 at low temperatures is greater, so that even at a slower evaporation a reasonably fast provision of an ignitable mixture in the combustion chamber 2 takes place.
  • the LPG-air mixture can be ignited in a known manner in the combustion chamber.
  • FIG. 3 to FIG. 5 show a second embodiment of the invention.
  • An essential difference from the preceding embodiment is that the liquefied gas from the metering volume 12 is not discharged by means of a rechargeable energy store (spring 21), but directly by the pressure of the fuel.
  • the displacement member 16 is formed as a linearly displaceable piston, which is located in a cylinder 17, which is part of the metering volume 12.
  • the cylinder 17 connects to a fixed volume 12 which, as in the first example, is designed as a slide chamber of the 3-way valve 18.
  • the valve 18 is connected to the fuel tank 5 via the first supply line 18a, to the combustion chamber 2 via the second supply line 18b, and to the cylinder 17 via the third, permanently opened supply line 18c.
  • Fig. 3 is the valve spool in a first defined position, in which the connection 18a is opened with the fuel tank and the connection 18b is closed with the combustion chamber 2.
  • a branch pipe 20 leads to an opposite end of the cylinder 17 to the valve member 18.
  • the branch pipe 20 connects an upper end of the piston-shaped displacer 16 to the fuel tank 5.
  • an adjusting mechanism 15a is also arranged with, through which the upper stop 15 for the displacement member 16 is temperature-dependent adjustable.
  • the piston 16 is also biased by a spring 13 in the direction of the force FV in its upper stop position, which is indicated by the upward arrow in Fig. 3 is symbolized.
  • the spring 13 is supported against a shoulder 14 at the upper end of the piston 16.
  • the spring force is used only for a defined positioning of the piston 16 in a starting position. Accordingly, the force of the positioning spring 13 can be made relatively small.
  • a triggering operation of the tacker is now carried out by switching the 3-way valve 18 in the reverse position of the valve spool 19.
  • the lower part of the cylinder 17 and the fixed part of the metering volume 12 (valve chamber) are connected to the combustion chamber 2, in a considerably lower pressure (ambient pressure) is present.
  • the cylinder 17 is acted upon via the line 20 with the pressure in the fuel tank 5.
  • the piston 16 according to the drawings (arrow in FIG Fig. 4 ) accelerates downwards or in the direction of the fixed volume 12, wherein it presses the liquid gas from the lower part of the cylinder 17 into the combustion chamber 2.
  • the piston 16 has assumed a lower stop position, which in Fig. 4 is shown. According to this sequence, the drive of the displacer 16 takes place directly above the pressure of the fuel in the tank 5.
  • FIG. 3 and FIG. 4 in each case those volume areas in which liquid gas is in equilibrium in the liquid phase or under high pressure, represented by a hatching.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, umfassend einen Tank (5) zur Speicherung eines Brennstoffs, insbesondere Flüssiggas, eine mit dem Tank (5) verbundene Brennkammer (2), wobei die Brennkammer (2) einen beweglichen Kolben zum Antrieb eines Eintreibstößels aufweist, und eine zwischen dem Tank (5) und der Brennkammer (2) angeordnete Dosiervorrichtung (4), wobei mittels der Dosiervorrichtung (4) eine definierte Menge des Brennstoffs aus einem Dosiervolumen (12) in die Brennkammer (2) verbracht werden kann, und wobei die Dosiervorrichtung (4) zumindest ein insbesondere elektrisch betriebenes Ventilglied (18) umfasst, wobei durch das Ventilglied (18) das Dosiervolumen von der Brennkammer absperrbar ist, wobei das Ventilglied (18) als 3-Wege-Ventil, insbesondere mit zwei Schaltstellungen, ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, insbesondere ein handgeführtes Eintreibgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • DE 102 60 703 A1 beschreibt ein mit Flüssiggas angetriebenes Eintreibgerät, das eine Dosierkammer mit einem verstellbaren Dosiervolumen aufweist. Das Dosiervolumen ist über einen elektromotorischen Antrieb veränderbar, und ein Ausstoss von Flüssiggas in eine Brennkammer wird durch einen pneumatischen Antrieb mittels Druckluft eingeleitet.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein brennstoffgetriebenes Eintreibgerät anzugeben, das einfach und zuverlässig arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Eintreibgerät erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung des Ventilglieds als Drei-Wege-Ventil, bevorzugt mit zwei Schaltstellungen, wird im Interesse einer einfachen Regelung eine einfache und zuverlässige Ansteuerung der Dosiervorrichtung ermöglicht.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Dosiervorrichtung ein bewegliches Verdrängerglied zum Ausstoßen des Brennstoffs aus dem Dosiervolumen, wodurch ein besonders schneller Transport des Brennstoffes in die Brennkammer ermöglicht wird. Ein solches Verdrängerglied kann insbesondere, muss aber nicht notwendig als ein linear verschieblicher Hubkolben oder Ähnliches ausgebildet sein. Die dosierte Brennstoffmenge kann dabei dem Produkt aus Kolbenhub und seiner Querschnittsfläche entsprechen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Bewegung des Verdrängerglieds von einem Druck des Brennstoffs als Energiequelle versorgt wird. Die Verwendung des Brennstoffdrucks als Energiequelle zum Antrieb des Verdrängerglieds ermöglicht auf einfache Weise einen effektiven Transport des dosierten Brennstoffs zu der Brennkammer. Hierdurch kann kostengünstig auf zusätzliche Antriebe, zum Beispiel elektrische oder pneumatische Antriebe, für das Verdrängerglied verzichtet werden. Letztlich wird die in dem Brennstofftank gespeicherte mechanische Energie sinnvoll genutzt, um die Dosierung des Brennstoffs in die Brennkammer schnell und genau zu ermöglichen.
  • Unter einem Verdrängerglied im Sinne der Erfindung ist jedes bewegliche Bauteil zu verstehen, mittels dessen Brennstoff aus dem Dosiervolumen ausgetrieben werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verdrängerglied zum Beispiel als linear verschieblicher Hubkolben ausgebildet sein, der in einem das Dosiervolumen zumindest teilweise ausbildenden Zylinder geführt ist. Hierbei würde der Brennstoff unmittelbar durch das Verdrängerglied aus dem Dosiervolumen verdrängt. Alternativ kann aber auch das Dosiervolumen selbst veränderbar ausgebildet sein, zum Beispiel als zusammenschiebbarer Faltenbalg oder als Volumen mit einer elastischen Wand. Bei solchen Ausgestaltungen kann das Verdrängerglied zum Beispiel als ein das Dosiervolumen verformender Betätigungsstempel ausgeführt sein.
  • Bevorzugt wird im Sinne der vorliegenden Erfindung angenommen, dass die Dosierung des Brennstoffs überwiegend oder ausschließlich in flüssiger Phase erfolgt, wodurch die in die Brennkammer verbrachte Brennstoffmenge besonders genau definiert ist. Im Fall von Flüssiggas als Brennstoff kann eine solche ausschließliche Dosierung von flüssiger Phase zum Beispiel dadurch sichergestellt werden, dass in dem Brennstofftank eine Membran angeordnet ist, wobei in der Membran das Flüssiggas in ausschließlich flüssiger Phase gehalten ist und außerhalb der Membran zum Beispiel ein Inertgas unter definiertem Überdruck vorgesehen ist. Im Zuge des Verbrauchs des Brennstoffs dehnt sich dabei das Intergas aus und hält auf Grund seines Überdrucks das Flüssiggas jederzeit in der flüssigen Phase. Eine solche, an sich bekannte Ausgestaltung eines Brennstofftanks geht in der Praxis grundsätzlich mit einer gewissen Veränderung des Drucks in dem Brennstofftank im Zuge seiner Entleerung einher. Dies bildet einen Unterschied zu herkömmlichen Vorratsbehältern für Flüssiggas, bei denen Flüssiggas in Koexistenz von gasförmiger und flüssiger Phase in einem konstanten Volumen gespeichert ist somit einen konstanten Druck bereitstellt.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Antrieb des Verdrängerglieds einen aufladbaren mechanischen Energiespeicher umfasst, wobei die Aufladung des Energiespeichers durch den Druck des Brennstoffs erfolgt. In bevorzugter Detailgestaltung kann der mechanische Energiespeicher eine mechanische Feder, eine Gasfeder oder eine magnetische Feder umfassen. Hierdurch ist ein besonders definierter Ausstoßvorgang des flüssigen Brennstoffs in die Brennkammer gewährleistet. Bevorzugt kann der Ausstoß durch einfaches Öffnen eines Ventils eingeleitet werden. Alternativ oder ergänzend kann der mechanische Energiespeicher aber auch eine zusätzliche Haltvorrichtung aufweisen, mittels derer er auslösbar ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Verdrängerglied unmittelbar über einen Druck des Brennstoffs, bevorzugt über eine Verbindung mit dem Tank, antreibbar. Hierdurch wird ein mechanisch einfacher Antrieb des Verdrängerglieds bereitgestellt. Wie auch im Fall der Verwendung eines mechanischen Zwischenspeichers für die Antriebsenergie kann ein Ausstoßen des Brennstoffs aus dem Dosiervolumen auf einfache Weise durch eine Schaltstellung des 3-Wege-Ventils erfolgen.
  • In zweckmäßiger Weiterbildung kann dabei das Verdrängerglied kraftbeaufschlagt in einer Ausgangsposition gehalten sein, bevorzugt, aber nicht notwendig, mittels einer Feder. Hierdurch ist wird auf einfache Weise eine definierte Ausgangsposition des Verdrängerglieds vor einer Einleitung des Dosiervorgangs sichergestellt.
  • In bevorzugter Weiterbildung kann die definierte Brennstoffmenge einstellbar veränderbar sein, zum Beispiel mittels eines veränderlichen Anschlags des Verdrängerglieds. Hierdurch kann gezielt auf veränderte Randbedingungen wie der Umgebungstemperatur reagiert werden. Insbesondere kann bei abnehmender Umgebungstemperatur die definierte Brennstoffmenge vergrößert werden, um auch bei verlangsamter Verdampfung des Flüssiggases in der Brennkammer ausreichend schnell ein zündfähiges Gemisch bereit zu stellen. Der Anschlag kann je nach Anforderungen zum Beispiel mittels eines thermomechanischen Elements, z.B. Bimetall-Element oder Dehnstoff-Element, verstellt werden oder auch mittels eines elektrischen Verstellantriebs, bevorzugt einem Schrittmotor. Allgemein vorteilhaft ist es dabei vorgesehen, dass eine Kennlinie der definierten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur einen im Wesentlichen bilinearen Verlauf aufweist.
  • Dies kann vorteilhaft dazu genutzt werden, dass zum Beispiel eine Veränderung der dosierten Brennstoffmenge nur im Bereich von niedrigen Temperaturen erfolgt, wobei ab Erreichen einer gewissen Grenztemperatur, zum Beispiel im Bereich einer Umgebungstemperatur von 20°C, eine konstante Menge an Brennstoff dosiert wird.
  • Allgemein bevorzugt hat das 3-Wege-Ventil einen Ventilschieber, der zwei definierte Schaltstellungen aufweist.
  • Bei einer ersten Detailgestaltung des Ventilschiebers ist es vorgesehen, dass eine der Schaltstellungen monostabil ausgebildet ist, wobei bevorzugt, aber nicht notwendig die Brennkammer in der monostabilen Schaltstellung von dem Dosiervolumen isoliert ist. Hierdurch kann eine besonders hohe Betriebssicherheit erlangt werden, da eine Verbindung mit der Brennkammer nur während einer gezielten Versorgung mit Strom bestehen kann.
  • Bei einer alternativen Weiterbildung ist es dagegen vorgesehen, dass die zwei Schaltstellungen des Drei-Wege-Ventils als bistabile Stellungen ausgebildet sind, wodurch ein besonders niedriger Verbrauch an elektrischer Energie für das Ventilglied ermöglicht ist. Unter einer stabilen Stellung des Ventilschiebers ist dabei zu verstehen, dass der Ventilschieber auch ohne den Fluss von elektrischen Strom in der stabilen Stellung gehalten ist, zum Beispiel durch eine mechanische Feder und/oder einen Permanentmagneten.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Eintreibgerätes.
    Fig. 2
    zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem mechanischen Energiespeicher.
    Fig. 3
    zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Bereitschaftszustand der Dosiervorrichtung.
    Fig. 4
    zeigt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 während einer Dosierung des Brennstoffs.
    Fig. 5
    zeigt eine schematische Detaildarstellung der Dosiervorrichtung aus Fig. 3 und Fig. 4.
  • Das in Fig. 1 schematisch gezeigte Eintreibgerät umfasst ein Gehäuse 1, in dem eine Brennkammer 2 angeordnet ist. Flüssiggas ist als Brennstoff in einem Brennstofftank 5 gespeichert und kann über eine Leitung 3 in die Brennkammer 2 eingespritzt werden. Die Leitung 3 verbindet eine Dosiervorrichtung 4 mit der Brennkammer 2, wobei die Dosiervorrichtung 4 ihrerseits mit dem in oder an dem Gehäuse 1 angeordneten Brennstofftank 5 verbunden ist. Der Brennstofftank kann insbesondere als auswechselbare Kartusche ausgebildet sein.
  • Das Eintreibgerät umfasst zudem eine elektronische Steuerung 6 mit einem elektrischen Akkumulator als Energiespeicher. Über die elektronische Steuerung 6 wird eine Zündkerze 7 in der Brennkammer 2 angesteuert sowie gegebenenfalls die Dosiervorrichtung 4, sofern diese über elektrische Ventile oder andere elektrisch gesteuerte Komponenten verfügt. In einem vorderen Bereich des Eintreibgeräts ist ein Magazin 8 zur Speicherung von Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Nägeln, angeordnet. Ein Anpressglied 9 kann gegen ein Werkstück gedrückt werden, um ein Auslösen des Eintreibgeräts freizugeben.
  • Das Eintreiben eines Befestigungsglieds aus dem Magazin 8 erfolgt über die Zündung eines Flüssiggas-Luft-Gemisches in der Brennkammer 2 mittels der Zündkerze 7, wonach ein Kolben (nicht dargestellt) nach vorne getrieben wird und über einen Eintreibstößel (nicht dargestellt) das Befestigungsglied bzw. den Nagel in das Werkstück eintreibt. Dieser Eintreibvorgang wird von einer Bedienperson über einen Schalter 10 ausgelöst, der vorliegend in einem Griffbereich 11 des Gehäuses 1 angeordnet ist.
  • Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Dosiervorrichtung 4. Die Dosiervorrichtung 4 umfasst ein Dosiervolumen 12, das über ein 3-Wege-Ventil mit zwei Schaltstellungen 18 einerseits über eine Zuleitung 18a mit dem Brennstofftank 5 und andererseits über eine Zuleitung 18b mit der Brennkammer 2 verbunden ist. Ein Ventilschieber 19 ist in einer Schieberkammer angeordnet, welche Teil des Dosiervolumens 12 ist.
  • Eine dritte Zuleitung 18c des 3-Wege-Ventils verbindet die Schieberkammer 12 mit einem zylindrischen Raum 17, in dem ein Verdrängerglied 16 in Form eines Hubkolbens geführt ist. Die dritte Zuleitung 18c hat einen kleineren Querschnitt als jeweils die Schieberkammer 12 und der zylindrische Raum 17. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen hat die dritte Zuleitung einen gleich grossen und/oder grösseren Querschnitt als jeweils die Schieberkammer 12 und/oder der nicht notwendigerweise zylindrische Raum. Der Raum 17 bildet einen weiteren Teil des Dosiervolumens 12, wobei ein Einfahren des Verdrängerglieds 16 in den Raum 17 den darin befindlichen Brennstoff ausstoßen kann. Fig. 2 zeigt das Verdrängerglied 16 in maximal in den Zylinder 17 eingefahrener Stellung.
  • Der Ventilschieber 19 ist elektrisch betätigt und kann zwei definierte Positionen annehmen. In der ersten, in Fig. 2 gezeigten Position ist die Zuleitung 18a geschlossen und die Zuleitung 18b geöffnet. In der anderen, nicht dargestellten Stellung ist die Zuleitung 18a geöffnet und die Zuleitung 18b geschlossen. Die Verbindung 18c zwischen der Schieberkammer und dem Zylinder 17 ist permanent geöffnet.
  • Je nach Anforderungen kann es sich bei den Stellungen des Ventilschiebers 19 um jeweils stabile Positionen (bistabiler Ventilschieber) handeln, so dass lediglich ein kurzer, wenig Energie benötigender elektrischer Impuls zum Umschalten des Ventils erforderlich ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Ventilschieber 19 in einer stromfreien Ruheposition immer unter Verschluss der Verbindung 18b mit der Brennkammer 2 angeordnet (monostabiler Ventilschieber). Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird der Ventilschieber in die entgegen gesetzte Position (siehe Fig. 2) verbracht, in der er die Verbindung 18a mit dem Brennstofftank 5 verschließt.
  • Der Hubkolben bzw. das Verdrängerglied 16 ist mittels einer Feder 21, vorliegend einer Schraubenfeder, in der Ausstoßrichtung kraftbeaufschlagt.
  • Entgegen der Ausstoßrichtung bzw. der Kraft der Feder 21 wird der Weg des Hubkolbens 16 durch einen verstellbaren Anschlag 15 begrenzt. Der Anschlag 15 ist als linear verstellbarer Stift ausgebildet, der zum Beispiel mit einem thermomechanischen Element oder einer elektrischen Verstellvorrichtung verbunden sein kann (im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und Fig. 4 schematisch als Kasten 15a dargestellt). So kann der Anschlag 15 zum Beispiel bei höheren Umgebungstemperaturen weiter vorragen und somit den möglichen Hub des Hubkolbens 16 verringern, bei niedrigen Temperaturen dagegen vergrößern. Hierdurch kann eine definierte Menge des Brennstoffs, die durch den Hub des Verdrängerglieds 16 in dem Zylinder 17 bestimmt ist, gezielt verändert werden.
  • Der Hubkolben 16 ist in einer Dichtung 16a gleitend geführt, so dass sein der Feder 21 zugewandtes Ende unter Umgebungsdruck steht, wobei die Dichtung 16a eine Sperre zwischen dem Flüssiggas und der Umgebung ausbildet. Alternativ zu einer Gleitdichtung kann auch eine andere Dichtungsform, zum Beispiel über einen geschlossenen Faltenbalg, gewählt werden.
  • Die Dosiervorrichtung gemäß Fig. 2 funktioniert nun wie folgt:
    • Zunächst wird mittels der Steuerung 6 das Ventilglied 18 in die nicht dargestellte Position verbracht, bei der die Schieberkammer 12 mit dem Brennstofftank verbunden ist und die Brennkammer von dem Dosiervolumen 12 getrennt ist. Hierbei kann Flüssiggas in flüssiger Phase in das durch die Verstelleinrichtung 15a eingestellte Dosiervolumen 12 einströmen.
    • Dabei liegt das Flüssiggas in dem Tank 5 ausschließlich in flüssiger Phase vor. Dies wird auf an sich bekannte Weise dadurch erreicht, dass das Flüssiggas in dem Tank in eine Membran eingeschlossen ist und der Raum außerhalb der Membran mit einem Inertgas unter höherem Druck als dem Dampfdruck des Flüssiggases gefüllt ist. Aufgrund dieses Überdrucks findet kein Verdampfungsvorgang im Zuge des Einströmens des Flüssiggases in das Dosiervolumen 12 statt, so dass im Wesentlichen keine Temperaturänderung im Zuge des Einströmens des Flüssiggases erfolgt.
  • Das einströmende Flüssiggas drückt den Hubkolben 16 bis zu dem Anschlag 15 gegen die Kraft der Feder 21 nach oben (in der Darstellung nach Fig. 2) bzw. aus dem Zylinder 17 heraus, wobei es den frei gewordenen Teil des Zylinders 17 als Dosiervolumen 12 ausfüllt. In dieser oberen Position ist die Dosiervorrichtung in Bereitschaft, den Brennstoff in die Brennkammer auszustoßen. Die Feder 21 ist gespannt, wobei sie mechanische Energie zwischenspeichert, die im Zuge der Bewegung des Hubkolbens 17 dem druckbeaufschlagten Brennstofftank entnommen wurde.
  • Wird nun das Eintreibgerät durch Betätigung des Schalters 10 ausgelöst, so wird der Ventilschieber 19 mittels der Steuerung 6 umgestellt. Hierbei werden die Zuleitung 18a verschlossen und die Zuleitung 18b geöffnet (siehe Stellung in Fig. 2). Somit strömt das Flüssiggas in die Brennkammer 2 ein, wobei es neben seinem eigenen Dampfdruck durch die Federkraft der Feder 21 getrieben wird, welche das Verdrängerglied 16 schnell nach unten in den mit Flüssiggas gefüllten Zylinder 17 schiebt.
  • Dabei ist die in die Brennkammer 2 dosierte Menge an Flüssigkeit je nach Einstellung des Anschlags 15 bei niedrigen Temperaturen größer, so dass auch bei einer langsameren Verdampfung ein ausrechend schnelles Bereitstellen eines zündfähigen Gemisches in der Brennkammer 2 erfolgt.
  • Nachfolgend kann das Flüssiggas-Luft-Gemisch auf bekannte Weise in der Brennkammer gezündet werden.
  • Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein wesentlicher Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das Flüssiggas aus dem Dosiervolumen 12 nicht mittels eines aufladbaren Energiespeichers (Feder 21), sondern unmittelbar durch den Druck des Brennstoffs ausgestoßen wird.
  • Ebenso wie im vorhergehenden Beispiel ist das Verdrängerglied 16 als linear verschiebbarer Kolben ausgeformt, der sich in einem Zylinder 17 befindet, welcher Teil des Dosiervolumens 12 ist. Der Zylinder 17 schließt an ein fixes Volumen 12 an, das wie im ersten Beispiel als Schieberkammer des 3-Wege-Ventils 18 ausgebildet ist. Das Ventil 18 ist über die erste Zuleitung 18a mit dem Brennstofftank 5, über die zweite Zuleitung 18b mit der Brennkammer 2 und über die dritte, permanent geöffnete Zuleitung 18c mit dem Zylinder 17 verbunden. In der Bereitschaftsstellung nach Fig. 3 ist der Ventilschieber in einer ersten definierten Stellung, bei der die Verbindung 18a mit dem Brennstofftank geöffnet und die Verbindung 18b mit der Brennkammer 2 geschlossen ist.
  • Von der Verbindung des Brennstofftanks 5 mit dem Ventilglied 18 führt eine Zweigleitung 20 zu einem dem Ventilglied 18 entgegen gesetzten Ende des Zylinders 17. Die Zweigleitung 20 verbindet ein oberes Ende des kolbenförmigen Verdrängerglieds 16 mit dem Brennstofftank 5.
  • In diesem oberen Endbereich des Zylinders 17 ist zudem eine Verstellmechanik 15a mit angeordnet, durch welchen der obere Anschlag 15 für das Verdrängerglied 16 temperaturabhängig verstellbar ist.
  • Der Kolben 16 ist zudem mittels einer Feder 13 in Richtung der Kraft FV in seine obere Anschlagposition vorgespannt, was durch den nach oben gerichteten Pfeil in Fig. 3 symbolisiert wird. Hierzu ist die Feder 13 gegen einen Absatz 14 am oberen Ende des Kolbens 16 abgestützt. Bei dieser Ausgangsposition nach Fig. 3 liegt sowohl oberhalb als auch unterhalb des Kolbens 16 der Druck des Brennstofftanks 5 in dem Zylinder 17 an. Die Federkraft dient lediglich einer definierten Positionierung des Kolbens 16 in eine Ausgangsposition. Entsprechend kann die Kraft der Positionierfeder 13 relativ klein ausgelegt sein.
  • Ein Auslösevorgang des Eintreibgeräts erfolgt nun durch Umschalten des 3-Wege-Ventils 18 in die umgekehrte Position des Ventilschiebers 19. Hierdurch werden der untere Teil des Zylinders 17 und der fixe Teil des Dosiervolumens 12 (Schieberkammer) mit der Brennkammer 2 verbunden, in der ein erheblich geringerer Druck (Umgebungsdruck) vorliegt. Oberhalb des Kolbens 16 bleibt der Zylinder 17 über die Leitung 20 mit dem Druck in dem Brennstofftank 5 beaufschlagt. Hierdurch wird der Kolben 16 gemäß der Zeichnungen (Pfeil in Fig. 4) nach unten bzw. in Richtung des fixen Volumens 12 beschleunigt, wobei er das Flüssiggas aus dem unteren Teil des Zylinders 17 in die Brennkammer 2 drückt. Nach diesem Vorgang hat der Kolben 16 eine untere Anschlagposition eingenommen, die in Fig. 4 dargestellt ist. Diesem Ablauf gemäß erfolgt der Antrieb des Verdrängerglieds 16 unmittelbar über den Druck des Brennstoffs in den Tank 5.
  • Zur Verdeutlichung sind in Fig. 3 und Fig. 4 jeweils diejenigen Volumenbereiche, in denen Flüssiggas im Gleichgewicht in flüssiger Phase bzw. unter hohem Druck vorliegt, mit einer Schraffur dargestellt.

Claims (12)

  1. Eintreibgerät, umfassend
    einen Tank (5) zur Speicherung eines Brennstoffs, insbesondere Flüssiggas,
    eine mit dem Tank (5) verbundene Brennkammer (2), wobei die Brennkammer (2) einen beweglichen Kolben zum Antrieb eines Eintreibstößels aufweist, und
    eine zwischen dem Tank (5) und der Brennkammer (2) angeordnete Dosiervorrichtung (4),
    wobei mittels der Dosiervorrichtung (4) eine definierte Menge des Brennstoffs aus einem Dosiervolumen (12) in die Brennkammer (2) verbracht werden kann, und wobei die Dosiervorrichtung (4) zumindest ein insbesondere elektrisch betriebenes Ventilglied (18) umfasst, wobei durch das Ventilglied (18) das Dosiervolumen von der Brennkammer absperrbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventilglied (18) als 3-Wege-Ventil, insbesondere mit zwei Schaltstellungen, ausgebildet ist.
  2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (4) ein bewegbares Verdrängerglied (16) zum Ausstoßen des Brennstoffs aus dem Dosiervolumen (12) aufweist.
  3. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Verdrängerglieds (16) von einem Druck des Brennstoffs als Energiequelle versorgt wird.
  4. Eintreibgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerglied (16) als linear verschieblicher Hubkolben ausgebildet ist, der in einem das Dosiervolumen (12) zumindest teilweise ausbildenden Zylinder (17) geführt ist.
  5. Eintreibgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb des Verdrängerglieds (16) einen aufladbaren mechanischen Energiespeicher (21) umfasst, wobei die Aufladung des Energiespeichers (21) durch einen Druck des Brennstoffs erfolgt.
  6. Eintreibgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Energiespeicher (21) eine mechanische Feder, eine Gasfeder oder eine magnetische Feder umfasst.
  7. Eintreibgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Verdrängerglieds (16) unmittelbar über einen Druck des Brennstoffs, insbesondere über eine Verbindung (20) mit dem Tank (5), antreibbar ist.
  8. Eintreibgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerglied (16) kraftbeaufschlagt in einer Ausgangsposition gehalten ist, insbesondere mittels einer Feder.
  9. Eintreibgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Brennstoffmenge mittels eines verstellbaren Anschlags (15) des Verdrängerglieds (16) einstellbar ist.
  10. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 3-Wege-Ventil einen Ventilschieber (19) aufweist, der zwei definierte Schaltstellungen aufweist.
  11. Eintreibgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schaltstellungen monostabil ausgebildet ist, wobei insbesondere die Brennkammer in (2) der monostabilen Schaltstellung von dem Dosiervolumen (12) isoliert ist.
  12. Eintreibgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (19) bistabil bezüglich der beiden Schaltstellungen ausgebildet ist.
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