EP4313491A1 - Pyrotechnisches eintreibgerät - Google Patents

Pyrotechnisches eintreibgerät

Info

Publication number
EP4313491A1
EP4313491A1 EP22715601.5A EP22715601A EP4313491A1 EP 4313491 A1 EP4313491 A1 EP 4313491A1 EP 22715601 A EP22715601 A EP 22715601A EP 4313491 A1 EP4313491 A1 EP 4313491A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
blow
actuator
driving
energy
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.)
Pending
Application number
EP22715601.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Franz
Matthias Blessing
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 EP4313491A1 publication Critical patent/EP4313491A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/08Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure
    • B25C1/10Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure generated by detonation of a cartridge
    • B25C1/14Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure generated by detonation of a cartridge acting on an intermediate plunger or anvil
    • B25C1/143Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure generated by detonation of a cartridge acting on an intermediate plunger or anvil trigger operated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25CHAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/08Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure
    • B25C1/10Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure generated by detonation of a cartridge
    • B25C1/14Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by combustion pressure generated by detonation of a cartridge acting on an intermediate plunger or anvil

Definitions

  • the invention relates to a tacker.
  • Hand-held tackers with propellant charges are known from the prior art, in which expand after the ignition of a pyrotechnic charge, the resulting combustion gases in a combustion chamber. As a result, a piston is accelerated as the energy transfer medium and drives a fastening element into a workpiece. Combustion residues can pollute the combustion chamber.
  • US Pat. No. 6,321,968 B1 describes a driving tool with a propellant charge, in which the combustion chamber is separated into an upper partial chamber and a lower partial chamber by means of a perforated disc.
  • the driving device has a dead space volume that can be adjusted in order to change the driving energy of the device in an adjustable manner.
  • a valve-like slide can be adjusted in a direction perpendicular to a driving-in axis.
  • the combustion chamber also has a dead space in the closed position of the slide, which is designed as a recess in a side wall of the combustion chamber.
  • a driving tool comprises a hand-held housing with a piston member arranged therein for the transmission of energy to a fastening element to be driven in a driving direction, an in particular replaceable propellant charge and a combustion chamber arranged between the propellant charge and the piston member, which extends around a central axis, and a Actuator, by means of which the The energy to be transmitted by the propellant charge to the piston member can be changed in an adjustable manner, with a blow-off channel connected to the combustion chamber being able to be released by means of a movable slide of the actuator, with the blow-off channel opening into the combustion chamber with a blow-off opening which can be partially or completely covered by the slide, and wherein a cross-sectional area of the blow-off hole expands in the driving direction.
  • the blow-off opening is preferably arranged in a cylindrical, particularly preferably circular-cylindrical, section of the combustion chamber.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the driving tool has a plurality of blow-off channels, each of which opens into the combustion chamber with a blow-off opening and each has a cross-sectional area which widens in the driving-in direction.
  • a driving tool comprises a hand-held housing with a piston member arranged therein for the transmission of energy to a fastening element to be driven in a driving direction, a preferably exchangeable propellant charge and a combustion chamber which is arranged between the propellant charge and the piston member and extends around a central axis, and an actuator by means of which the energy to be transferred from the propellant charge to the piston member can be altered in an adjustable manner, the combustion chamber having an internal thread and a preferably cylindrical guide section, the actuator being arranged in the combustion chamber and having an external thread engaging with the internal thread and a Bearing for mounting the actuator in the guide portion, wherein a thread gap distance between the external thread and the internal thread is greater than a bearing gap distance between the bearing and the guide portion.
  • Thread gap spacing is at least twice as large, particularly preferably at least three times as large as the storage gap spacing.
  • combustion chamber has a preferably cylindrical further guide section, with the actuator having a further bearing for mounting the actuator in the further guide section, with a thread gap distance between the external thread and the internal thread being greater than a further bearing gap distance between the further bearing and the further guide section.
  • the external thread is preferably arranged along the central axis between the bearing and the further bearing.
  • the further bearing gap distance is essentially as large as the bearing gap distance.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the internal thread and/or the external thread has no thread end.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the internal thread and/or the external thread has one or more transport grooves, which in particular run parallel to the driving direction.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that the actuator has one or more transport bores, which in particular run parallel to the driving direction.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a blow-off channel connected to the combustion chamber can be released by means of a movable slide of the actuator.
  • a further advantageous embodiment is characterized in that a starting position of the piston member can be adjusted relative to the combustion chamber by means of the actuator.
  • an advantageous embodiment is characterized in that the actuator comprises a threaded sleeve which preferably has a cylindrical inner wall.
  • the piston member is generally preferably guided in the slide at least over a first part of its movement.
  • the bleed-off duct or a plurality of bleed-off ducts can be released in a variable manner by adjusting the slide in an axial direction and/or in a circumferential direction.
  • a blow-off duct within the meaning of the invention is any space that can be added to the combustion chamber volume in a selectable manner by the adjusting member in order to change a drive-in energy in a defined manner via the additional expansion space.
  • the blow-off duct can be connected to an outside space.
  • the blow-off duct can also be a dead space volume that is not connected to an outside space.
  • driving-in energy is understood to mean the energy transferred to a given fastening element with a given propellant charge.
  • the actuator makes it possible to change the resultant driving-in energy of the fastening element in an adjustable manner.
  • a piston member within the meaning of the invention is any means that is acted upon by the ignition of the charge with kinetic energy, with the kinetic energy ultimately being transferred to the fastening element.
  • the piston member is often designed as a particularly cylindrical piston. Recesses or other structures can be provided in the piston crown, which further promote turbulence and uniform expansion of the combustion gases.
  • a central axis within the meaning of the invention is an axis that is at least parallel to the movement of the fastening element and runs through a center of the combustion chamber.
  • the central axis preferably runs both through the center of the combustion chamber and through a center of the fastening element.
  • a fastener within the meaning of the invention is generally understood to mean any anchoring that can be driven in, such as nails, bolts or screws.
  • the slide prefferably has a preferably cylindrical inner wall which is formed as part of the combustion chamber.
  • the slide is expediently also used to guide the piston member in a first section of the piston movement.
  • the actuator has an operating part that can be pivoted about the central axis.
  • the operating part can be any suitable means for manual adjustment, such as a rotatable sleeve as a particularly preferred variant, a pivotable knob or the like.
  • a rotatable sleeve as a particularly preferred variant, a pivotable knob or the like.
  • Pivotability of the control panel around the central axis means that simple adjustment can be achieved with effective visual control of the set value at the same time.
  • Such an arrangement also allows for easy adjustment even under unfavorable conditions, such as wearing work gloves.
  • a pivoting of the control panel about the central axis means a deflection of the control panel from a previous position that is oriented essentially perpendicularly to the axis.
  • a line of movement or trajectory of the operating part has a radius of curvature that is preferably not smaller than a distance of the operating part from the central axis.
  • the pivoting is preferably, but not necessarily, a rotation about the central axis.
  • the operating part and the slide are preferably connected in a rotationally fixed manner, so that a rotation of the operating part simultaneously causes a rotation and adjustment of the slide to regulate the driving-in energy.
  • the slide has a collar running around the central axis, which overlaps into a recess in a combustion chamber housing, with at least part of the blow-off channel being designed as an axially extending recess between the collar and the combustion chamber housing.
  • a high level of tightness can also be achieved with respect to high gas pressures.
  • a connection between the blow-off channel and the combustion chamber can already be released in an adjustable manner directly at a charge-side end of the combustion chamber, which enables adjustability over a large range of the driving-in energy.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional overall view of a tacker according to the invention.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section of a combustion chamber.
  • Figure 3 shows a longitudinal section of a combustor with an actuator in a low driving energy position.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a combustor with an actuator in a position for high driving energy.
  • Fig. 5 shows a detail of the longitudinal section in Fig. 4.
  • FIG. 6 shows a detailed spatial view of an actuator.
  • the driving device comprises a hand-held housing 1, in which a piston member in the form of a piston is accommodated.
  • a surface of the piston defines a combustion chamber in which combustion gases of a pyrotechnic charge expand to accelerate the piston.
  • the piston subjected to kinetic energy in this way strikes a fastening element (not shown) with an end-side ram, which is thereby driven into a workpiece (to the right in FIG. 1).
  • the fastening element can in particular be accommodated in a module or magazine (not shown) that is exchangeably attached in a front holding area 1a of the fastener driving tool 1 .
  • the charge is contained in a cartridge 4a made of sheet metal.
  • the cartridge 4a has an impact igniter and is inserted into a cartridge store before ignition via a corresponding loading mechanism, in the present case by means of a magazine strip 4.
  • the cartridge 4a and the cartridge bearing are then arranged rotationally symmetrically around a central axis A.
  • the central axis A is at the same time a central axis of the combustion chamber and of the piston member.
  • FIG. 2 shows a combustion chamber 20 which is formed by a combustion chamber housing 21 .
  • the combustion chamber 20 is arranged between a circular opening 22 of the cartridge bearing 23 and the surface of the piston, not shown. At the time of combustion, the cartridge rests against the cartridge bearing and is chambered there.
  • a multi-start internal thread 24 is located in the combustion chamber housing 21 in the region of the combustion chamber 20 .
  • blow-off ducts 25 are connected to the combustion chamber 20 , which each open into the combustion chamber 20 with a blow-off opening 26 .
  • a cross-sectional area of each blow-off opening 26 widens in the driving-in direction 27 .
  • the vent openings 26 are arranged in a circular-cylindrical section of the combustion chamber 20 .
  • the combustion chamber 20 has a circular-cylindrical guide section 33 and a further guide section 32 .
  • the internal thread 24 is arranged along the central axis A between the guide section 33 and the further guide section 32 .
  • the combustor 20 is shown with an actuator 28 disposed therein.
  • the actuator 28 includes a threaded sleeve having a cylindrical inner wall and a piston guide 28a.
  • the energy to be transferred from the propellant charge to a piston member 34 can be altered in an adjustable manner by means of the actuator 28, in that the blow-off channels 25 are gradually released by means of the actuator 28 and by additionally or alternatively setting a starting position of the piston member 34 relative to the combustion chamber 20 by means of the actuator 28 is set.
  • blow-off openings 26 widen in the driving-in direction 27, initially only a very narrow section of the blow-off openings 26 and later a wider section of the blow-off openings 26 are released during a displacement of the actuator 28 .
  • the energy to be transmitted to the piston member 34 thus behaves linearly to the displacement path of the actuator 28.
  • the actuator 28 has an external thread 29 engaging with the internal thread 24 and a bearing 30 for mounting the actuator 28 in the guide section 33 and a further bearing 31 for mounting the actuator 28 in the further guide section 32 .
  • the external thread 29 is arranged along the central axis A between the bearing 30 and the further bearing 31 .
  • a thread gap distance between the external thread 29 and the internal thread 24 is approximately four times as large as a bearing gap distance between the bearing 30 and the guide section 33 and/or a bearing gap distance between the additional bearing 31 and the additional guide section 32.
  • a flank angle between a front side 35 of the external thread 29 and/or the internal thread 24 and the central axis A is between 0° and 60°, preferably between 30° and 45°.
  • a transition from the front side 35 to a thread base of the external thread 29 or to a thread crest of the internal thread 24 is advantageously provided with a tree root rounding.
  • an actuator 60 is shown in a spatial detail view.
  • the actuator 60 includes a piston guide 61 and a slide 62, which is axially displaceable relative to the piston guide 61, but is also rotated when the piston guide 61 rotates about a central axis A'.
  • the piston guide 61 has two claws 63, which engage in two corresponding recesses 64 in the slide 62 in a rotationally fixed but axially displaceable manner.
  • the piston guide is coupled to the slide by means of one, three, four, five or more claws.
  • all of the claws come into engagement with the respective recesses at the same time, so that lateral forces on the slide are reduced. This simultaneous engagement is improved by designing the claws as spiral springs.
  • the piston guide 61 is in turn connected in a torque-proof manner to an operating part 10 (FIG. 1), so that the piston guide 61 forms a mechanical connection between the operating part 10 and the slide 62 at the same time.
  • the slide 62 has an external thread 65 which is complementary to an internal thread of a combustion chamber housing, not shown, for example to the internal thread 24 (FIG. 2).
  • the external thread 65 does not have a thread run-out, but instead ends abruptly with a scraping edge 66, which under certain circumstances helps to clean the combustion chamber of combustion residues.
  • the external thread 65 has a plurality of transport grooves 67 and a plurality of transport bores 68, each of which runs essentially parallel to the driving-in direction. As a result, the actuator 60 remains easily adjustable under certain circumstances.
  • the adjustment of the driving energy works as follows, for example:
  • the slide 62 is screwed with its external thread 65 into the internal thread of the combustion chamber housing.
  • a rotation of the control panel, and thus of the piston guide 61 and the slide 62, about the central axis A therefore causes a positively controlled axial displacement of the slide 62.
  • the desired driving energy is set as the energy level marked on the control panel by rotating the control panel. Via the positive control described above, this leads to a corresponding axial positioning of the slide 62 relative to the combustion chamber housing.
  • any blow-off ducts that may be present are partially released (low driving-in energy, FIG. 3) or closed (maximum driving-in energy, FIG. 4) via the passage.
  • the invention has been described using several exemplary embodiments of a setting tool. It goes without saying that all features of the individual exemplary embodiments can also be implemented in any combination in a single device, provided they do not contradict one another. It is also pointed out that the invention is also suitable for other applications.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

Eintreibgerät, umfassend ein handgeführtes Gehäuse mit einem darin angeordneten Kolbenglied zur Übertragung von Energie auf ein einzutreibendes Befestigungselement in einer Eintreibrichtung, eine insbesondere wechselbare Treibladung und eine zwischen der Treibladung und dem Kolbenglied angeordnete Brennkammer, die sich um eine Zentralachse erstreckt, und ein Stellglied, mittels dessen die von der Treibladung auf das Kolbenglied übertragende Energie einstellbar veränderbar ist, wobei ein mit der Brennkammer verbundener Abblaskanal mittels eines bewegbaren Schiebers des Stellglieds freigegeben werden kann, wobei der Abblaskanal mit einer Abblasöffnung in die Brennkammer mündet, welche von dem Schieber teilweise oder vollständig abgedeckt werden kann, und wobei sich eine Querschnittsfläche der Abblasöffnung in der Eintreibrichtung aufweitet.

Description

Pyrotechnisches Eintreibgerät
Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät.
Aus dem Stand der Technik sind handgeführte Eintreibgeräte mit Treibladungen bekannt, bei denen nach der Zündung einer pyrotechnischen Ladung die resultierenden Brenngase in einer Brennkammer expandieren. Hierdurch wird ein Kolben als Energieübertragungsmittel beschleunigt und treibt ein Befestigungselement in ein Werkstück ein. Durch Verbrennungsrückstände kann die Brennkammer verschmutzen.
US 6,321,968 B1 beschreibt ein Eintreibgerät mit einer Treibladung, bei dem die Brennkammer mittels einer gelochten Scheibe in eine obere Teilkammer und eine untere Teilkammer separiert ist. Das Eintreibgerät verfügt über eine Verstellbarkeit eines Totraumvolumens, um die Eintreibenergie des Gerätes verstellbar zu verändern. Hierzu kann ein ventilartiger Schieber in zu einer Eintreibachse senkrechter Richtung verstellt werden. Dabei weist die Brennkammer auch in geschlossener Stellung des Schiebers einen Totraum auf, der als Ausnehmung in einer Seitenwand der Brennkammer ausgebildet ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das eine einfache Einstellung einer Eintreibenergie, gegebenenfalls über einen möglichst weiten Bereich bei gegebener Treibladung ermöglicht.
Gemäss einem Aspekt umfasst ein Eintreibgerät ein handgeführtes Gehäuse mit einem darin angeordneten Kolbenglied zur Übertragung von Energie auf ein einzutreibendes Befestigungselement in einer Eintreibrichtung, eine insbesondere wechselbare Treibladung und eine zwischen der Treibladung und dem Kolbenglied angeordnete Brennkammer, die sich um eine Zentralachse erstreckt, und ein Stellglied, mittels dessen die von der Treibladung auf das Kolbenglied zu übertragende Energie einstellbar veränderbar ist, wobei ein mit der Brennkammer verbundener Abblaskanal mittels eines bewegbaren Schiebers des Stellglieds freigegeben werden kann, wobei der Abblaskanal mit einer Abblasöffnung in die Brennkammer mündet, welche von dem Schieber teilweise oder vollständig abgedeckt werden kann, und wobei sich eine Querschnittsfläche der Abblasöffnung in der Eintreibrichtung aufweitet. Hierdurch wird während eines Verschiebens des Schiebers zunächst nur ein sehr schmaler Abschnitt der Abblasöffnung und später ein breiterer Abschnitt der Abblasöffnung freigegeben. Dies ermöglicht eine weitgehend lineare Abhängigkeit der eingestellten auf das Kolbenglied zu übertragenden Energie vom Verschiebeweg des Schiebers. Bevorzugt ist die Abblasöffnung in einem zylindrischen, besonders bevorzugt kreiszylindrischen Abschnitt der Brennkammer angeordnet.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Eintreibgerät mehrere Abblaskanäle aufweist, welche jeweils mit einer Abblasöffnung in die Brennkammer münden und jeweils eine Querschnittsfläche aufweisen, welche sich in der Eintreibrichtung aufweitet.
Gemäss einem weiteren Aspekt umfasst ein Eintreibgerät ein handgeführtes Gehäuse mit einem darin angeordneten Kolbenglied zur Übertragung von Energie auf ein einzutreibendes Befestigungselement in einer Eintreibrichtung, eine bevorzugt wechselbare Treibladung und eine zwischen der Treibladung und dem Kolbenglied angeordnete Brennkammer, die sich um eine Zentralachse erstreckt, und ein Stellglied, mittels dessen die von der Treibladung auf das Kolbenglied zu übertragende Energie einstellbar veränderbar ist, wobei die Brennkammer ein Innengewinde und einen bevorzugt zylindrischen Führungsabschnitt aufweist, wobei das Stellglied in der Brennkammer angeordnet ist und ein mit dem Innengewinde in Eingriff stehendes Aussengewinde sowie ein Lager für eine Lagerung des Stellglieds in dem Führungsabschnitt aufweist, wobei ein Gewindespaltabstand zwischen dem Aussengewinde und dem Innengewinde grösser ist als ein Lagerspaltabstand zwischen dem Lager und dem Führungsabschnitt. Hierdurch werden Kräfte und Drehmomente, welche während der Verbrennung in der Brennkammer auf das Stellglied wirken, über das Lager auf den Führungsabschnitt übertragen werden, so dass das Aussengewinde und das Innengewinde entlastet sind. Verbrennungsrückstände aufgrund der Verbrennung in der Brennkammer können gegebenenfalls weniger zu einem Verklemmen des Stellglieds beitragen, so dass das Stellglied leichtgängig verstellbar bleibt. Bevorzugt ist der Gewindespaltabstand mindestens doppelt so gross, besonders bevorzugt mindestens dreimal so gross ist wie der Lagerungsspaltabstand.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer einen bevorzugt zylindrischen weiteren Führungsabschnitt aufweist, wobei das Stellglied ein weiteres Lager für eine Lagerung des Stellglieds in dem weiteren Führungsabschnitt aufweist, wobei ein Gewindespaltabstand zwischen dem Aussengewinde und dem Innengewinde grösser ist als ein weiterer Lagerspaltabstand zwischen dem weiteren Lager und dem weiteren Führungsabschnitt. Bevorzugt ist das Aussengewinde entlang der Zentralachse zwischen dem Lager und dem weiteren Lager angeordnet. Ebenfalls bevorzugt ist der weitere Lagerspaltabstand im Wesentlichen so gross wie der Lagerspaltabstand.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde und/oder das Aussengewinde keinen Gewindeauslauf aufweist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde und/oder das Aussengewinde eine oder mehrere Transportnuten aufweist, welche insbesondere parallel zur Eintreibrichtung verlaufen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied eine oder mehrere Transportbohrungen aufweist, welche insbesondere parallel zur Eintreibrichtung verlaufen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass ei ein mit der Brennkammer verbundener Abblaskanal mittels eines bewegbaren Schiebers des Stellglieds freigegeben werden kann. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Startposition des Kolbenglieds relativ zu der Brennkammer mittels des Stellglieds eingestellt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied eine Gewindehülse umfasst, welche bevorzugt eine zylindrische Innenwand aufweist.
Allgemein bevorzugt ist das Kolbenglied zumindest über einen ersten Teil seiner Bewegung in dem Schieber geführt. Eine veränderbare Freigabe des Abblaskanals oder mehrerer Abblaskanäle kann je nach Detailgestaltung durch eine Verstellung des Schiebers in einer axialen Richtung und/oder in Umfangsrichtung erfolgen. Ein Abblaskanal im Sinne der Erfindung ist jeder Raum, der durch das Einstellglied selektierbar zu dem Brennkammervolumen hinzugefügt werden kann, um über den zusätzlichen Expansionsraum eine Eintreibenergie definiert zu verändern. Bevorzugt, aber nicht notwendig, kann der Abblaskanal dabei mit einem Außenraum verbunden sein. Alternativ oder ergänzend hierzu kann es sich bei dem Abblaskanal auch um ein nicht mit einem Außenraum verbundenes Totraumvolumen handeln.
Unter einer Eintreibenergie wird im Sinne der Erfindung die auf ein gegebenes Befestigungselement bei gegebener Treibladung übertragene Energie verstanden. Bei Vorgabe dieser Randbedingungen ist es durch das Stellglied ermöglicht, die resultierende Eintreibenergie des Befestigungselements einstellbar zu verändern.
Ein Kolbenglied im Sinne der Erfindung ist jedes Mittel, das durch die Zündung der Ladung mit Bewegungsenergie beaufschlagt wird, wobei die Bewegungsenergie letztlich auf das Befestigungselement übertragen wird. Häufig ist das Kolbenglied als insbesondere zylindrischer Kolben ausgeführt. In dem Kolbenboden können Aussparungen oder andere Strukturen vorgesehen sein, die eine Verwirbelung und gleichmäßige Expansion der Brenngase weiter begünstigen.
Eine Zentralachse im Sinne der Erfindung ist eine zu der Bewegung des Befestigungselements zumindest parallele Achse, die durch eine Mitte der Brennkammer verläuft. Bevorzugt verläuft die Zentralachse sowohl durch die Mitte der Brennkammer als auch durch eine Mitte des Befestigungselements.
Unter einem Befestigungselement im Sinne der Erfindung wird allgemein jede eintreibbare Verankerung, wie zum Beispiel Nagel, Bolzen oder Schraube, verstanden.
Allgemein vorteilhaft hat der Schieber eine bevorzugt zylindrische Innenwand, die als Teil der Brennkammer ausgebildet ist. Bei einer solchen Anordnung dient der Schieber zweckmäßig auch einer Führung des Kolbenglieds in einem ersten Abschnitt der Kolbenbewegung.
Zur Erzielung einer einfachen und intuitiven Verstellung der Eintreibenergie hat das Stellglied ein um die Zentralachse verschwenkbares Bedienteil. Bei dem Bedienteil kann es sich um jedes geeignete Mittel zum manuellen Verstellen handeln, wie etwa eine verdrehbare Hülse als besonders bevorzugte Variante, ein verschwenkbarer Knopf oder Ähnliches. Durch die Verschwenkbarkeit des Bedienteils um die Zentralachse ist eine einfache Verstellung bei zugleich effektiver Sichtkontrolle des eingestellten Wertes erzielbar. Eine solche Anordnung ermöglicht zudem eine einfache Verstellung selbst unter ungünstigen Bedingungen wie zum Beispiel dem Tragen von Arbeitshandschuhen.
Eine Verschwenkung des Bedienteils um die Zentralachse bedeutet dabei eine im Wesentlichen senkrecht zu der Achse orientierte Auslenkung des Bedienteils aus einer vorherigen Position. Eine Bewegungslinie bzw. Trajektorie des Bedienteils hat dabei einen Krümmungsradius, der bevorzugt nicht kleiner ist als ein Abstand des Bedienteils von der Zentralachse. Bevorzugt, aber nicht notwendig handelt es sich bei der Verschwenkung um eine Rotation um die Zentralachse. Dabei sind bevorzugt das Bedienteil und der Schieber drehfest verbunden, so dass eine Verdrehung des Bedienteils zugleich eine Verdrehung und Verstellung des Schiebers zur Regulierung der Eintreibenergie bewirkt.
Allgemein vorteilhaft ist es vorgesehen, dass der Schieber einen die Zentralachse umlaufenden Kragen aufweist, der überlappend in eine Ausnehmung eines Brennkammergehäuses eingreift, wobei zumindest ein Teil des Abblaskanals als axial erstreckte Aussparung zwischen dem Kragen und dem Brennkammergehäuse ausgebildet ist. Hierdurch kann aufgrund der Überlappung eine hohe Dichtigkeit auch gegenüber großen Gasdrücken erzielt werden. Zudem kann eine Verbindung zwischen dem Abblaskanal und der Brennkammer bereits unmittelbar an einem ladungsseitigen Ende der Brennkammer einstellbar freigegeben werden, was eine Verstellbarkeit über einen großen Bereich der Eintreibenergie ermöglicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine räumliche Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Eintreibgerätes. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer Brennkammer.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer Brennkammer mit einem Stellglied in einer Position für eine niedrige Eintreibenergie.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer Brennkammer mit einem Stellglied in einer Position für eine hohe Eintreibenergie. Fig. 5 zeigt ein Detail des Längsschnitts in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine räumliche Detailansicht eines Stellglieds.
In Fig. 1 ist eine Eintreibvorrichtung dargestellt. Die Eintreibvorrichtung umfasst ein handgeführtes Gehäuse 1, in dem ein Kolbenglied in Form eines Kolbens aufgenommen ist. Eine Oberfläche des Kolbens begrenzt eine Brennkammer, in der sich die Verbrennungsgase einer pyrotechnischen Ladung ausdehnen, um den Kolben zu beschleunigen.
Der so mit Bewegungsenergie beaufschlagte Kolben trifft mit einem endseitigen Stößel auf ein Befestigungselement (nicht dargestellt), das hierdurch in ein Werkstück eingetrieben wird (in Fig. 1 nach rechts). Das Befestigungselement kann insbesondere in einem Modul oder Magazin (nicht dargestellt) aufgenommen sein, dass in einem vorderen Haltebereich 1a des Eintreibgeräts 1 austauschbar angesetzt wird.
Die Ladung ist vorliegend in einer Kartusche 4a aus Metallblech aufgenommen. Die Kartusche 4a hat einen Aufschlagzünder und wird vor der Zündung über eine entsprechende Lademechanik, vorliegend mittels eines Magazinstreifens 4, in ein Kartuschenlager eingesetzt. Die Kartusche 4a und das Kartuschenlager sind dann rotationssymmetrisch um eine Zentralachse A angeordnet. Die Zentralachse A ist in den vorliegenden Beispielen zugleich eine Mittelachse der Brennkammer und des Kolbenglieds.
In Fig. 2 ist eine Brennkammer 20 dargestellt, welche von einem Brennkammergehäuse 21 gebildet ist. Die Brennkammer 20 ist zwischen einer kreisförmigen Öffnung 22 des Kartuschenlagers 23 und der Oberfläche des nicht dargestellten Kolbens angeordnet. Im Zeitpunkt der Verbrennung liegt die Kartusche an dem Kartuschenlager an und ist dort gekammert. In dem Brennkammergehäuse 21 befindet sich im Bereich der Brennkammer 20 ein mehrgängiges Innengewinde 24. Mit der Brennkammer 20 sind mehrere, insbesondere zwei oder drei, Abblaskanäle 25 verbunden, welche jeweils mit einer Abblasöffnung 26 in die Brennkammer 20 münden. Eine Querschnittsfläche jeder Abblasöffnung 26 weitet sich in der Eintreibrichtung 27 auf. Die Abblasöffnungen 26 sind in einem kreiszylindrischen Abschnitt der Brennkammer 20 angeordnet. Weiterhin weist die Brennkammer 20 einen kreiszylindrischen Führungsabschnitt 33 und einen weiteren Führungsabschnitt 32 auf. Das Innengewinde 24 ist entlang der Zentralachse A zwischen dem Führungsabschnitt 33 und dem weiteren Führungsabschnitt 32 angeordnet. ln den Fig. 3, 4 und 5 ist die Brennkammer 20 mit einem darin angeordneten Stellglied 28 dargestellt. Das Stellglied 28 umfasst eine Gewindehülse mit einer zylindrischen Innenwand sowie eine Kolbenführung 28a. Mittels des Stellglieds 28 ist die von der Treibladung auf ein Kolbenglied 34 zu übertragende Energie einstellbar veränderbar, indem die Abblaskanäle 25 mittels des Stellglieds 28 nach und nach freigegeben werden und indem zusätzlich oder alternativ eine Startposition des Kolbenglieds 34 relativ zu der Brennkammer 20 mittels des Stellglieds 28 eingestellt wird. Dadurch, dass sich die Querschnittsflächen der Abblasöffnungen 26 in der Eintreibrichtung 27 aufweiten, wird während eines Verschiebens des Stellglieds 28 zunächst nur jeweils ein sehr schmaler Abschnitt der Abblasöffnungen 26 und später jeweils ein breiterer Abschnitt der Abblasöffnungen 26 freigegeben. Die auf das Kolbenglied 34 zu übertragende Energie verhält sich dadurch linear zum Verschiebeweg des Stellglieds 28.
Das Stellglied 28 weist ein mit dem Innengewinde 24 in Eingriff stehendes Aussengewinde 29 und ein Lager 30 für eine Lagerung des Stellglieds 28 in dem Führungsabschnitt 33 sowie ein weiteres Lager 31 für eine Lagerung des Stellglieds 28 in dem weiteren Führungsabschnitt 32 auf. Das Aussengewinde 29 ist entlang der Zentralachse A zwischen dem Lager 30 und dem weiteren Lager 31 angeordnet. Ein Gewindespaltabstand zwischen dem Aussengewinde 29 und dem Innengewinde 24 ist etwa viermal so gross wie ein Lagerspaltabstand zwischen dem Lager 30 und dem Führungsabschnitt 33 und/oder ein Lagerspaltabstand zwischen dem weiteren Lager 31 und dem weiteren Führungsabschnitt 32. Hierdurch werden das Aussengewinde 29 und das Innengewinde 24 weniger von während der Verbrennung auftretenden Kräften und Drehmomenten belastet.
Ein Flankenwinkel zwischen einer Vorderseite 35 des Aussengewindes 29 und/oder des Innengewindes 24 und der Zentralachse A beträgt zwischen 0° und 60°, vorzugsweise zwischen 30° und 45°. Ein Übergang von der Vorderseite 35 zu einem Gewindegrund des Aussengewindes 29 beziehungsweise zu einem Gewinderücken des Innengewindes 24 ist vorteilhaft mit einer Baumwurzelverrundung versehen.
In Fig. 6 ist ein Stellglied 60 in einer räumlichen Detailansicht abgebildet. Das Stellglied 60 umfasst eine Kolbenführung 61 und einen Schieber 62, welcher relativ zu der Kolbenführung 61 axial verschiebbar ist, aber bei einer Drehung der Kolbenführung 61 um eine Zentralachse A’ mitgedreht wird. Zu diesem Zweck weist die Kolbenführung 61 zwei Klauen 63 auf, welche in zwei korrespondierende Ausnehmungen 64 in dem Schieber 62 drehfest, aber axial verschiebbar eingreifen. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kolbenführung mittels einer, drei, vier, fünf oder mehr Klauen mit dem Schieber verkoppelt. Vorteilhaft kommen alle Klauen gleichzeitig in Eingriff mit den jeweiligen Ausnehmungen, so dass Seitenkräfte auf den Schieber reduziert sind. Durch eine Ausgestaltung der Klauen als Biegefedern wird dieser gleichzeitige Eingriff verbessert.
Die Kolbenführung 61 ist ihrerseits drehfest mit einem Bedienteil 10 (Fig. 1) drehfest verbunden, so dass die Kolbenführung 61 zugleich eine mechanische Verbindung zwischen dem Bedienteil 10 und dem Schieber 62 ausbildet. Das Bedienteil 10 bildet zusammen mit der Kolbenführung 61 und dem Schieber 62 das Stellglied 60 zur Veränderung der Eintreibenergie des Eintreibgerätes aus.
Der Schieber 62 weist ein Aussengewinde 65 auf, welches komplementär zu einem Innengewinde eines nicht dargestellten Brennkammergehäuses, beispielsweise zu dem Innengewinde 24, ausgebildet (Fig. 2) ist. Das Aussengewinde 65 weist keinen Gewindeauslauf auf, sondern endet stattdessen abrupt mit einer Schabkante 66, welche unter Umständen zu einer Reinigung der Brennkammer von Verbrennungsrückständen beiträgt. Um einen Abtransport solcher Verbrennungsrückstände zu ermöglichen oder zu erleichtern, weist das Aussengewinde 65 mehrere Transportnuten 67 sowie mehrere Transportbohrungen 68 auf, welche jeweils im Wesentlichen parallel zur Eintreibrichtung verlaufen. Dadurch bleibt das Stellglied 60 unter Umständen leichtgängig verstellbar.
Die Verstellung der Eintreibenergie funktioniert beispielsweise wie folgt:
Der Schieber 62 ist mit seinem Aussengewinde 65 in das Innengewinde des Brennkammergehäuses eingeschraubt. Eine Verdrehung des Bedienteils, und damit der Kolbenführung 61 und des Schiebers 62 um die Zentralachse A bewirkt demnach einen zwangsgesteuerten axialen Versatz des Schiebers 62. Zur Vorbereitung eines Eintreibvorgangs wird die gewünschte Eintreibenergie als auf dem Bedienteil markierte Energiestufe durch Verdrehen des Bedienteils eingestellt. Dies führt über die vorstehend beschriebene Zwangssteuerung zu einer entsprechenden axialen Positionierung des Schiebers 62 relativ zu dem Brennkammergehäuse. Hierdurch werden gegebenenfalls vorhandene Abblaskanäle über den Durchtritt teilweise freigegeben (niedrige Eintreibenergie, Fig. 3) oder geschlossen (maximale Eintreibenergie, Fig. 4). Die Erfindung wurde anhand mehrerer Ausführungsbeispiele eines Setzgeräts beschrieben. Es versteht sich, dass sämtliche Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch in einer einzigen Vorrichtung in beliebiger Kombination verwirklichen lassen, sofern sie sich nicht gegenseitig widersprechen. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch für andere Anwengungen geeignet ist.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Eintreibgerät, umfassend ein handgeführtes Gehäuse mit einem darin angeordneten Kolbenglied zur Übertragung von Energie auf ein einzutreibendes Befestigungselement in einer Eintreibrichtung, eine insbesondere wechselbare Treibladung und eine zwischen der Treibladung und dem Kolbenglied angeordnete Brennkammer, die sich um eine Zentralachse erstreckt, und ein Stellglied, mittels dessen die von der Treibladung auf das Kolbenglied zu übertragende Energie einstellbar veränderbar ist, wobei ein mit der Brennkammer verbundener Abblaskanal mittels eines bewegbaren Schiebers des Stellglieds freigegeben werden kann, wobei der Abblaskanal mit einer Abblasöffnung in die Brennkammer mündet, welche von dem Schieber teilweise oder vollständig abgedeckt werden kann, und wobei sich eine Querschnittsfläche der Abblasöffnung in der Eintreibrichtung aufweitet.
2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, wobei das Eintreibgerät mehrere Abblaskanäle aufweist, welche jeweils mit einer Abblasöffnung in die Brennkammer münden und jeweils eine Querschnittsfläche aufweisen, welche sich in der Eintreibrichtung aufweitet.
3. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abblasöffnung in einem zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Abschnitt der Brennkammer angeordnet ist.
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