EP2457697A2 - Eintreibgerät - Google Patents

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Publication number
EP2457697A2
EP2457697A2 EP11186746A EP11186746A EP2457697A2 EP 2457697 A2 EP2457697 A2 EP 2457697A2 EP 11186746 A EP11186746 A EP 11186746A EP 11186746 A EP11186746 A EP 11186746A EP 2457697 A2 EP2457697 A2 EP 2457697A2
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Withdrawn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
EP11186746A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2457697A3 (de
Inventor
Tilo Dittrich
Thomas Sperrfechter
Peter Stauss
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 EP2457697A2 publication Critical patent/EP2457697A2/de
Publication of EP2457697A3 publication Critical patent/EP2457697A3/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Withdrawn legal-status Critical Current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.
  • 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 elastic wall itself forms the displacement member, in particular by means of pressurization of the opposite side of 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 the liquid gas is held in the liquid phase only in the membrane and an inert gas outside the membrane, for example defined overpressure is provided.
  • the liquid gas 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.
  • 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.
  • ejection of the fuel from the metering volume can be done easily by opening a 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 metering device comprises at least one valve member, wherein the valve member is particularly preferably operated electrically.
  • the dosing volume of the combustion chamber can be shut off by the valve member, wherein, for example, by opening this barrier the expulsion of the fuel can be initiated.
  • valve member in the interest of a simple and effective implementation as a three-way valve, in particular with two switching positions, be formed. Overall, this allows a simple and reliable control of the metering device. Further advantageously, the two switching positions of the three-way valve can be configured as bistable positions, whereby a particularly low consumption of electrical energy for the valve member is made possible.
  • the defined amount of fuel can be adjusted adjustable, for example by means of a variable stop of the displacer.
  • a variable stop of the displacer As a result, it is possible to respond specifically to changing boundary conditions such as the ambient temperature.
  • 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, depending on requirements for example by means of a thermomechanical element, for example bimetallic element or expansion element, are adjusted or by means of an electric adjusting drive, preferably a stepper motor.
  • a characteristic curve of the defined quantity of fuel has a substantially bilinear course as a function of an ambient temperature.
  • 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 switching 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 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 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 path of the reciprocating piston 16 is limited by an adjustable stop 15.
  • 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.
  • the stopper 15, for example further protrude at higher ambient temperatures and thus reduce the possible stroke of the reciprocating piston 16, however, increase at low temperatures. 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 metering device according to Fig. 2 works like this:
  • valve member 18 is moved by means of the controller 6 in the position, not shown, in which the slide chamber 12 is connected to the fuel tank and the combustion chamber is separated from the dosing volume 12.
  • liquid gas in the liquid phase can flow into the metering volume 12 set with the stop 15.
  • the liquefied gas in the tank 5 is present exclusively in the liquid phase. This is achieved in a manner known per se by enclosing the liquefied gas in the tank in a membrane and filling the space outside the membrane with an inert gas at a pressure higher than the vapor pressure of the liquefied gas. Because of this Overpressure is no evaporation process in the course of the flow of liquid gas into the metering volume 12, so that there is essentially no change in temperature in the course of the influx of the liquefied gas.
  • 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 are closed and the supply line 18b is opened (see position in FIG 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 with a slower evaporation and / or a higher oxygen concentration in the combustion chamber, a reasonably fast provision of an ignitable mixture in the combustion chamber 2 ,
  • the LPG-air mixture can be ignited in a known manner in the combustion chamber.
  • FIG. 3 and FIG. 4 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 is.
  • the cylinder 17 connects to a fixed volume 12, which is connected in each case shut-off via discrete valve members 13, 14 to the fuel tank 5 and to the combustion chamber 2.
  • the valve 13 In the ready position after Fig. 3 the valve 13 is open for connection to the fuel tank and the valve 14 for connection to the combustion chamber is closed.
  • a branch pipe 20 leads to an end of the cylinder 17 opposite to the valve members 13, 14.
  • 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, by means of which the upper stop 15 is adjustable for the displacement member 16 in particular depending on the temperature, the air pressure, the gas pressure and / or the Gasdosenyogllstand.
  • the piston 16 is also biased by a spring (not shown) in the direction of the force FV in its upper stop position, which is indicated by the upward arrow in Fig. 3 is symbolized.
  • a spring (not shown) 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 force is used only for a defined positioning of the piston 16 in a starting position. Accordingly, the force of the positioning spring can be made relatively small.
  • a triggering operation of the tacker is now carried out by switching the valves 13, 14 in the opposite position.
  • the cylinder 17 is acted upon via the line 20 with the pressure in the fuel tank 5.
  • the piston 16 is accelerated according to the drawings down or in the direction of the fixed volume 12, wherein he 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) ein bewegbares Verdrängerglied (16) zum Ausstoßen des Brennstoffs aus dem Dosiervolumen (12) aufweist, wobei die Bewegung des Verdrängerglieds (16) von einem Druck des Brennstoffs als Energiequelle versorgt wird.

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. Die Verwendung des Brennstoffdrucks als Energiequelle zum Antrieb des Verdrängerglieds ermöglicht auf einfache Weise einen effektiven und schnellen 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. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die elastische Wand selbst das Verdrängerglied, insbesondere mittels Druckbeaufschlagung von der dem Dosiervolumen gegenüberliegenden Seite.
  • 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 Öffnen eines 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 allgemein vorteilhafter Detailgestaltung umfasst die Dosiervorrichtung zumindest ein Ventilglied, wobei das Ventilglied besonders bevorzugt elektrisch betrieben ist. Bevorzugt kann durch das Ventilglied das Dosiervolumen von der Brennkammer absperrbar sein, wobei zum Beispiel durch Öffnen dieser Absperrung der Austreibvorgang des Brennstoffs eingeleitet werden kann.
  • Weiterhin vorteilhaft kann das Ventilglied im Interesse einer einfachen und effektiven Realisierung als Drei-Wege-Ventil, insbesondere mit zwei Schaltstellungen, ausgebildet sein. Insgesamt wird hierdurch eine einfache und zuverlässige Ansteuerung der Dosiervorrichtung ermöglicht. Weiterhin vorteilhaft können die zwei Schaltstellungen des Drei-Wege-Ventils als bistabile Stellungen ausgebildet sein, wodurch ein besonders niedriger Verbrauch an elektrischer Energie für das Ventilglied ermöglicht ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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 verbindet die Schieberkammer 12 mit einem zylindrischen Raum 17, in dem ein Verdrängerglied 16 in Form eines Hubkolbens geführt ist. 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. 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 mit dem Anschlag 15 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 und/oder einer höheren Sauerstoffkonzentration in der Brennkammer 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 und Fig. 4 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 jeweils absperrbar über diskrete Ventilglieder 13, 14 mit dem Brennstofftank 5 und mit der Brennkammer 2 verbunden ist. In der Bereitschaftsstellung nach Fig. 3 ist das Ventil 13 zur Verbindung mit dem Brennstofftank geöffnet und das Ventil 14 zur Verbindung mit der Brennkammer ist geschlossen.
  • Von der Verbindung des Brennstofftanks 5 mit dem Ventilglied 13 führt eine Zweigleitung 20 zu einem den Ventilgliedern 13, 14 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 insbesondere abhängig von der Temperatur, dem Luftdruck, dem Gasdruck und/oder dem Gasdosenfüllstand verstellbar ist.
  • Der Kolben 16 ist zudem mittels einer Feder (nicht dargestellt) in Richtung der Kraft FV in seine obere Anschlagposition vorgespannt, was durch den nach oben gerichteten Pfeil in Fig. 3 symbolisiert wird. 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 relativ klein ausgelegt sein.
  • Ein Auslösevorgang des Eintreibgeräts erfolgt nun durch Umschalten der Ventile 13, 14 in die jeweils umgekehrte Position. Hierdurch werden der untere Teil des Zylinders 17 und der fixe Teil des Dosiervolumens 12, der mit dem Ventil 14 verbunden ist, 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 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.
  • Es versteht sich, dass in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele je nach Anforderungen entweder eine diskrete Anordnung von zwei Ventilen (13, 14 in Fig. 3) oder auch die Anordnung eines Drei-Wege-Ventils (18 in Fig. 2) mit zwei Schaltstellungen vorgesehen sein kann.

Claims (11)

  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) ein bewegbares Verdrängerglied (16) zum Ausstoßen des Brennstoffs aus dem Dosiervolumen (12) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bewegung des Verdrängerglieds (16) von einem Druck des Brennstoffs als Energiequelle antreibbar ist.
  2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, 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.
  3. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerglied als Betätigungsstempel ausgebildet ist.
  4. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerglied als elastische Wand ausgebildet ist.
  5. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb des Verdrängerglieds (16) einen insbesondere 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 Energiespeicher (21) eine mechanische Feder, eine Gasfeder oder eine magnetische Feder umfasst.
  7. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängerglied (16) kraftbeaufschlagt in einer Ausgangsposition gehalten ist, insbesondere mittels einer Feder.
  9. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (4) zumindest ein insbesondere elektrisch betriebenes Ventilglied (14, 18) umfasst, wobei durch das Ventilglied (14, 18) das Dosiervolumen von der Brennkammer absperrbar ist.
  10. Eintreibgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (18) als 3-Wege-Ventil, insbesondere mit zwei Schaltstellungen, ausgebildet ist.
  11. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Brennstoffmenge mittels eines verstellbaren Anschlags (15) des Verdrängerglieds (16) einstellbar ist.
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