JP4729162B2 - 可搬性燃焼力作動装置のピストン駆動方法及び可搬性燃焼力作動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可搬性燃焼力駆動作動装置、特に、固定素子のための打ち込み装置並びに作動装置のピストンを駆動する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述の作動装置及びピストン駆動方法は、ドイツ国特許公開第３２２０２号公報に記載されている。この既知の作動装置は、少なくとも１個の貫通開口を設けた分離プレートによって互いに並置した部分燃焼室に分割した燃焼室を設けている。部分燃焼室の拡開の際に空気‐燃焼ガス混合気が吸引される。この空気‐燃焼ガス混合気はできれば異なる混合比にする。電気的スパークによって空気‐燃焼ガス混合気を第１のピストンから遠い側の部分燃焼室において燃焼を開始し、火炎フロントをこの部分燃焼室内の中心から外方に比較的遅い速度で伝播する。これにより、火炎フロントは未燃焼の空気‐燃焼ガス混合気を進行方向に押しやり、この未燃焼の空気‐燃焼ガス混合気は分離プレートの貫通開口から隣接の部分燃焼室に達し、この隣接の部分燃焼室で乱流を生ずるとともに、この隣接の部分燃焼室内に存在していた空気‐燃焼ガス混合気を圧縮する。
【０００３】
火炎フロントは分離プレートの貫通開口から隣接の部分燃焼室又は主燃焼室に達するとき、火炎フロントは貫通開口の比較的狭い横断面を通過する結果加速され、この隣接の部分燃焼室又は主燃焼室内に火炎流として進入し、この隣接の部分燃焼室又は主燃焼室内で一層乱流を引き起こす。この隣接の部分燃焼室又は主燃焼室内で攪拌されかつ乱流となった空気‐燃焼ガス混合気は、火炎流の共通の前面で点火される。これにより、高い燃焼速度で燃焼し、隣接の部分燃焼室又は主燃焼室の燃焼効率を大幅に向上させ、冷却損失がなくなる。
【０００４】
固定素子の打ち込み後、又はピストンに隣接する部分燃焼室又は主燃焼室における空気‐燃焼ガス混合気の燃焼後、温度低下によってピストンは初期位置に復帰する、詳細には、燃焼室、及びピストンの膨張又は拡開容積中に残存する排気ガス又は煙ガスの冷却によって生ずるピストンの後方の負圧によって復帰する。この後燃焼室の排気ガスを排除し、次の部分燃焼室の拡開のため燃焼室内に新たに空気‐燃焼ガス混合気を吸引する。この空気‐燃焼ガス混合気は、以下に詳細に説明するように異なる大きさの部分燃焼室内に達する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の作動装置の場合、ほぼ液状の燃焼ガスを予気化室の導管を経て供給し、この気化室で所要の混合比率で空気と混合する。この後、この空気‐燃焼ガス混合気を、予気化室から打ち込み作業の開始の際に、より正確には作動装置の基礎構造への押し付けの際に他の導管により燃焼室に送給し、詳細には、燃焼室の拡開により生ずる吸引作用によって送給される。しかし、予気化室は外気温度及び外気圧力にさらされているため、このようなパラメータによって予気化室内で空気‐燃焼ガス混合気は異なる割合で調整されてしまい、燃焼室内における所要の混合比率が常に保証されないという問題がある。従って、燃焼室の点火装置を設けた部分では空気‐燃焼ガス混合気は多めに調整され、点火の可能性が低下し、装置の駆動の信頼性は低下する。これにより、主燃焼室内で多めに調整された空気‐燃焼ガス混合気の燃焼効率は低下する。
【０００６】
更に、従来の作動装置は、低い気温及び迅速な反復打ち込み作業の場合、予気化室に導入される液状の燃焼ガスが十分気化されないという危険性がある。予気化室へのガス導管が氷結すると、予気化室に存在する液状ガスを送給することができない。これにより、多めに調整された混合比の空気‐燃焼ガス混合気が導入され、従って、上述した結果となる。その後の打ち込み作業の際に、予気化室内に溜まっている燃焼ガスも気化され、新たに供給された燃焼ガスを考慮すると、多めに調整された混合比となる。こきことは作動装置の駆動に変動を生ずる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、駆動の信頼性及び燃焼効率を向上させることができる冒頭に述べた技術の作動装置並びにピストン駆動方法を得るにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明方法は可搬性燃焼力駆動作動装置、特に、固定素子の打ち込み装置のピストンを駆動するための方法であって、前記ピストンとこのピストンに対向する燃焼室壁との間に存在し、貫通開口を設けた分離プレートによって複数個の部分燃焼室に分割した燃焼室内で燃焼可能なガス混合気を燃焼させることによりピストンを駆動するピストン駆動方法において、各部分燃焼室に対してそれぞれ個別に燃焼可能なガス混合気を調整して供給することを特徴とする。
【０００９】
本発明方法によれば、各部分燃焼室に最適な混合比の燃焼可能ガス混合気が得られ、確実な駆動プロセスのためにこのガス混合気が吸引され、常に高い燃焼効率が得られる。燃焼可能なガス混合気は、例えば、空気と燃焼ガスの混合気、又は酸素と燃焼ガスの混合気、又は任意の他の適正なガス混合気とすることができる。
【００１０】
好適には、点火装置を設けた部分燃焼室における空気‐燃焼ガス混合気の混合比を残りの部分燃焼室の混合比よりも多めに調整し、これによって、点火装置の動作によってこの部分燃焼室内の空気‐燃焼ガス混合気の点火を確実に生ずる。ピストンに隣接する主燃焼室における空気‐燃焼ガス混合気は低めに又は化学量的に調整し、上述の部分燃焼室の比率とは無関係にし、主燃焼室内における燃焼効率が向上するようにする。
【００１１】
各部分燃焼室に関連して個別に調整する燃焼可能なガス混合気は、すべての部分燃焼室に共通の空気を導入し、各部分燃焼室にそれぞれ個別に配分した量の燃焼ガスを供給することによって個別に調整すると好適である。これにより、部分燃焼室に供給する手段として必須の弁の数を減少することができる。これにより、燃焼ガスを分注するだけで済み、調整パラメータの数が減少し、また分注方法も簡単になる。
【００１２】
部分燃焼室への空気の導入を部分燃焼室の拡開による空気吸引によって行うと好適であり、これにより、個別の空気導入装置は不要となる。部分燃焼室の拡開の際に燃焼室壁及び少なくとも１個の分離プレートを前記ピストンから離れる方向に移動させ、この移動方向と同一方向又はそれとは逆方向に前記部分燃焼室内に空気流入を生ずるようにすると好適である。
【００１３】
前記部分燃焼室の燃焼ガスを液状にして供給すると好適である。この燃焼ガスは部分燃焼室内で気化する。このことは、外気温が低くて弁の領域が氷結したり、高い反復速度で打ち込み作業を行うときでも、分注室内に液状燃焼ガスが到達し、点火前の気化を生ずるのに十分な時間がとれ、空気‐燃焼ガス混合気の混合比の調整が所定の又は所要の値に維持することができるという利点がある。
【００１４】
好適には、供給する燃焼ガスの量を前置した分注装置によって調整し、これにより規定された比率となる。周囲の温度変化及び圧力変化は液状の燃焼ガスの分注量に対してはそれほど影響しない。
【００１５】
部分燃焼室への燃焼ガスの供給は、燃焼室が完全に拡開する直前に行われるようにする。部分燃焼室が完全に拡開した後に点火作業を行うため、液状の燃焼ガスは気化に要する時間を利用することができる。
【００１６】
更に、本発明は、少なくとも１個の貫通開口を有する分離プレートによって複数個の互いに並置した部分燃焼室に分割した燃焼室を設け、これら燃焼室内における燃焼可能なガス混合気の燃焼によってピストンを駆動する可搬性燃焼力駆動作動装置、特に固定素子のための打ち込み装置において、各部分燃焼室にそれぞれガス供給のための少なくとも１個の個別の入口を設けたことを特徴とする。
【００１７】
基本的には、各部分燃焼室は個別の入口を設ける限りは、個別のガス成分を所要の混合比に調整して供給することができる。部分燃焼室につきそれぞれ個別の入口を設けることができ、一種類の又は複数個の他の種類のガス成分をすべての部分燃焼室のための一つの又は複数個の共通の入口に供給するとき、分注されたガス成分を供給することができる。
【００１８】
本発明装置の好適な他の実施例においては、前記ピストンとこのピストンに対向する燃焼室壁との間に少なくとも１個の分離プレートを配置し、すべての分離プレート及び燃焼室壁をこれらの平面に直交する方向に移動可能であって、引き戻された休止位置にある前記ピストンに対して相対移動可能にし、また燃焼室壁及び分離プレートが互いに又はピストンに対して近接した位置をとることができるようにする。
【００１９】
このような配置によれば、ピストンが初期位置又は休止位置に復帰した後燃焼室には排気ガスがなく、これにより、燃焼室壁及び少なくとも１個の分離プレートはピストンの方向に移動することができ、燃焼室壁と分離プレートとの間に存在する排気ガスは収縮した燃焼室から押し出される。
【００２０】
更に、本発明装置の他の実施例においては、前記ピストンに対向する分離プレートが載置する前記燃焼室の壁領域に通気／排気弁を設ける。この構成によれば、燃焼室の収縮の際に排気ガスを燃焼室から排除するための弁を、燃焼室壁及び分離プレートがピストンから離れる方向に移動するときの燃焼室の通気用の弁としても使用される。燃焼室の通気及び排気のために単に１個の弁のみが必要であり、作動装置の構成を簡単にすることができる。
【００２１】
本発明装置の更に他の好適な実施例においては、前記ピストンに対向する分離プレートが載置する前記燃焼室の壁領域に排気弁を設け、更に、燃焼室壁に通気弁を設ける。この構成によれば、移動可能な燃焼室壁がピストンから離れる方向に移動するとき、通気弁が開放し、部分燃焼室の内部に空気が流入することができる。この時点では排気弁は閉じている。双方の弁は燃焼室の異なる側面にそれぞれ位置するため、移動可能な燃焼室壁のピストンから離れる方向への移動の際に、迅速に反復される打ち込み作業の際に排気弁の下流に存在する残留ガスが通気弁を経て再び燃焼室内に流入するという恐れがなくなる。このようにして、正確に調整された混合比に調整された空気‐燃焼ガス混合気を部分燃焼室に吸引することができる。
【００２２】
部分燃焼室全体を拡開の際に通気することができるようにするためには、燃焼室壁に隣接する分離プレートに、この隣接の燃焼室壁に掛合する突出部を設け、前記燃焼室壁を駆動機構によって移動自在にすると好適である。この構成によれば、燃焼室壁をピストンから離れる方向に移動するとき、特定の時点で分離プレートを連行し、双方の燃焼室を拡開することができる。
【００２３】
前記駆動機構に、前記燃焼室壁に固着したロッド状の制御部材を設け、この調整部材を少なくとも１個の分離プレートに貫通させかつ作動装置の前方端部の方向に燃焼室から突出させると好適である。更に、前記燃焼室の周縁に複数個の制御部材を分布させて設け、これらの制御部材を燃焼室の外部で制御リングに連結することもできる。
【００２４】
前方側に移動スリーブを有する作動装置を基礎構造に対して押し込むことにより、移動スリーブを介して対応する力が制御リングに作用し、移動可能の燃焼室壁がピストンから離れる方向に移動し、部分燃焼室の通気行程が開始される。これにより、制御リングの領域に通気／排気弁又は単独の排気弁が存在し、制御リングが弁に衝合することができ、上述の移動行程において、弁の制御を生ずる。これにより、作動装置の構成が極めて簡単になる。
【００２５】
部分燃焼室に液状の燃焼ガスを導入する場合には、入口にノズルを設け、また入口を共通の分注弁に接続することができる。これにより、異なる量の液状ガスを部分燃焼室に注入し、異なる混合比の空気‐燃焼ガス混合気を供給することができる。
【００２６】
代案として、各入口を異なる分注弁に接続することによって上述の目的を達成することもできる。この場合も、同様にノズルを使用し、液状の燃焼ガスを霧状にして各部分燃焼室に噴射することができ、この場合、気化が容易になる。
【００２７】
本発明装置の他の好適な実施例においては、前記分注弁を前記燃焼室壁又は前記制御リングによって制御可能にし、これにより、簡単な手段によって、注入した燃焼ガスの気化に十分な時間を確保してから燃焼室壁を端部位置に達するようにすることを保証できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２９】
図１及び図２につき以下に好適な実施の形態である本発明の第１の実施例を詳細に説明する。
【００３０】
図１には固定素子のための燃焼力駆動式打ち込み装置の燃焼室の領域における軸線方向断面を示す。図１に示すように、この打ち込み装置は、円筒形壁２とこの円筒形壁に隣接するリング状の底壁３とにより構成した円筒形の燃焼室１を有する。底壁３の中心に開口４を設け、この開口４に案内シリンダ５を連結し、この案内シリンダ５は円筒形壁６及び底壁７を有する。案内シリンダ５の内部にピストン８を摺動自在に配置し、厳密には、案内シリンダ５の長手（縦軸線）方向に摺動自在にする。このピストン８は、燃焼室１に対向するピストンプレート９と、このピストンプレート９の中心に連結したピストンロッド１０とにより構成し、このピストンロッド１０は底壁７の貫通開口１１を経て案内シリンダ５から部分的に突出する。
【００３１】
図１ではピストン８は後退した休止位置にあり、打ち込み装置は駆動されていない。ピストンプレート９の燃焼室１に対向する側面は底壁３の内面で終端し、ピストンロッド１０は底壁７から僅かに突出する。封止リング１２，１３をピストンプレート９の外周面又はシリンダ壁６の内周面に設け、ピストンプレート９の両側の空間を互いに封止する。
【００３２】
燃焼室１の内部にはシリンダプレート１４を設け、このシリンダプレート１４は移動自在の燃焼室壁と称することができる。燃焼室壁１４は燃焼室１の長手方向に移動自在であり、外周面にリング状のシール１５を設け、燃焼室壁１４の両側の空間を互いに封止する。燃焼室壁１４には更にリング状の周縁シール１７を有する中心貫通開口１６を設ける。
【００３３】
燃焼室１４と底壁３との間には他の分離プレート１８を設ける。この分離プレート１８も同様に円形にし、この分離プレート１８は燃焼室１の内径に対応する外径を有するものとする。分離プレート１８の燃焼室壁１４に対向する側に円筒形の突出部１９を連結し、この突出部１９は燃焼室壁１４の貫通開口１６に貫通し、この突出部１９の長さは燃焼室壁１４の厚さの数倍の長さとする。周縁シール１７は円筒形の突出部１９の外周面に密着する。円筒形の突出部１９の遊端には周面から突出する環状フランジ２０を設ける。この環状フランジ２０の外径は貫通開口１６の内径よりも大きくする。燃焼室壁１４が底壁３から離れる方向に移動するとき、ある時間の経過後に環状フランジ２０を介して分離プレート１８を連行する。従って、燃焼室壁１４と分離プレート１８は所定距離にわたり互いに並置し、これは環状フランジ２０の位置によって決定される。燃焼室壁１４と分離プレート１８はともにいわゆる予燃焼室を構成する。これは燃焼室１の部分燃焼室に係わる。この予燃焼室を参照符号２１で示し、図２に明示する。燃焼室壁１４は、分離プレート１８と平行な状態を保って更に上昇し、分離プレート１８と底壁３又はピストンプレート９との間の他の部分燃焼室が拡開し、この他の部分燃焼室は主燃焼室とすることができる。この他の部分燃焼室又は主燃焼室を参照符号２２で示し、図２に明示する。
【００３４】
燃焼室１４が燃焼室１の縦軸線方向に移動するためには、燃焼室壁１４には周縁に互いに等間隔に分布させた例えば、３個の駆動ロッド２３を連結するが、図１には単に１個のみが見えている。駆動ロッド２３は燃焼室１のシリンダ軸線に平行であり、シリンダ壁６の外側に延在する。従って、駆動ロッド２３は、分離プレート１８の貫通開口２４並びに底壁３の他の貫通開口２５に貫通する。底壁３には周縁シール２６を設けて底壁３の両側の空間を封止する。駆動ロッド２３と燃焼室壁１４とは例えば、ねじ２７により互いに連結し、このねじ２７は燃焼室壁１４に貫通させて駆動ロッド２３の端面にねじ込む。駆動ロッド２３の遊端は駆動リング２８に連結し、この駆動リング２８は燃焼室１のシリンダ軸線に同心状とし、案内シリンダ５を包囲する。駆動リング２８はねじ２９によって駆動ロッド２３にねじ込むことができ、即ち、ねじ２９が駆動リング２８を貫通し、駆動ロッド２３の遊端の端面にねじ込まれる。駆動リング２８と底壁３との間で駆動ロッド２３の周囲に圧縮ばね３０を配置し、この圧縮ばね３０を底壁３の外側下面に支持し、駆動リング２８を押圧するようにする。圧縮ばね３０は、燃焼室壁１４を常に底壁３の方向に押圧しようとする。
【００３５】
リング状の底壁３の領域において、弁タペット３２が密に導入される弁開口３１を設ける。この弁タペット３２は、弁開口３１を開放しているときは燃焼室１の外側又は底壁３の下側に存在し、案内シリンダ５に固着した取付部３３に保持する。この取付部３３に貫通開口３４を設け、この貫通開口３４から弁タペット３２の下面に固着した円筒形の突出部３５を貫通させる。円筒形の突出部３５の遊端には環状フランジ３６を設ける。環状フランジ３６と取付部３３との間に圧縮ばね３７を配置し、この圧縮ばね３７は弁タペット３２を環状フランジ３６に向かって取付部３３の方向に移動させ、弁開口３１を開放しようとする。円筒形の突出部３５は駆動リング２８の移動行程内に存在し、駆動リング２８が底壁３の方向に移動するとき駆動リング２８に衝合する。駆動リング２８が所定の軸線方向位置に達したとき、駆動リング２８は弁タペット３２を連行して移動し、弁開口３１を閉鎖する。
【００３６】
分離プレート１８の周縁には複数個の貫通開口３８を設け、これらの貫通開口３８は燃焼室１のシリンダ軸線等間隔に設ける。更に、案内シリンダ５の下方の端部には排気開口３９を設け、ピストン８が案シリンダ５の底壁７の方向に移動するとき案内シリンダから空気を排出することができるようにする。案内シリンダ５の下方端部には、ピストン８の移動を緩衝する緩衝装置４０を設ける。ピストン８が排気開口３９を越えて移動すると、これらの排気開口３９から排気ガスが流出する。
【００３７】
燃焼室１のシリンダ壁２において、２個の半径方向の貫通開口４１，４２を設け、これら貫通開口４１，４２は互いに軸線方向の距離をおいて配置する。これらの貫通貫通４１，４２には、詳細には示さない分注弁の外部の送給チャンネル４３，４４が突入し、この分注弁は分注ヘッド４５に設ける。液状の燃焼ガスは容器４６から分注ヘッド４５内に設けた分注弁に供給され、分注ヘッド４５がシリンダ壁２の方向に押し付けられ、送給チャンネル４３，４４が内方に案内されて分注弁が開放したとき、分注された量の流体ガスが送給チャンネル４３，４４に供給される。この目的のため、半径方向の貫通開口４１，４２を燃焼室１の方向に先細形状にし、送給チャンネル４３，４４のための止め部をなすようにする。分注ヘッド４５のシリンダ壁２に対する押し付けはＵ字状リンク４７によって生じ、このＵ字状リンク４７はシリンダ壁２の支点（回動ポイント）４８に回動自在に配置する。Ｕ字状リンクの一方の端部４９が燃焼室壁１４に衝合すると回転し、Ｕ字状リンクの他方の端部５０が分注ヘッド４５をシリンダ壁２の方向に押圧移動する。このプロセスは、部分燃焼室の拡開の再に燃焼室壁１４が端部位置に達する直前に生ずるようにする。分注ヘッド４５及び容器４６と互いに差し込まれると、常に相互連結状態になる。このシステム４５／４６は、例えば、容器の底部領域に設けた軸の周りに傾動可能にする。
【００３８】
図２は、部分燃焼室、即ち、予燃焼室２１及び主燃焼室２２が最大限拡開した状態の打ち込み装置を示す。燃焼室壁１４及び分離プレート１８のこの移動した位置は、駆動リング２８が環状フランジ３６に衝合して弁３１，３２を閉じるよう調整する。弁開口３１及び弁タペット３２の外周面は円錐状かつ燃焼室１の方向に向かって先細形状にし、遮蔽を生ずるようにする。分離プレート１８の燃焼室壁１４からの距離は、上述したように、環状フランジ２０の分離プレート１８からの距離によって決定される。この状態では、燃焼室壁１４及び分離プレート１８はそれぞれ予燃焼室２１及び主燃焼室２２の貫通開口４１及び４２に対向する。
【００３９】
更に、分離プレート１８に連結した中心の突出部１９には分離プレート１８に対向する側の領域を、点火装置５２を収容するための点火ケージ５１として構成する。この点火装置５２は、予燃焼室２１の空気‐燃焼ガス混合気を点火するための電気的スパークを発生する作用を行う。以下に詳細に説明するように、点火装置５２は点火ケージ５１の内部又は中心領域に設け、この点火ケージ５１の周面に貫通開口５３を設け、これら貫通開口を経て点火ケージ５１から火炎フロントが層状に噴出することができる。
【００４０】
以下に図１及び図２につき打ち込み装置の作動状況を詳細に説明する。
【００４１】
図１では打ち込み装置は休止状態にある。燃焼室１は完全に収縮しており、分離プレート１８は底壁３上に位置し、燃焼室壁１４はこの分離プレート１８上に位置する。ピストン８は後退した休止位置にあり、ピストン８と分離プレートとの間のほんの僅かな隙間を無視すれば、両者間にはほとんど空間は存在しない。圧縮ばね３０が駆動リング２８を底壁３から引き離すよう押圧し、この駆動リング２８は駆動ロッド２３を介して燃焼室壁１４を連行することによって分離プレート１８と燃焼室壁１４との並置関係がもたらされる。この状態では、駆動リング２８は弁タペット３２の環状フランジ３６から離れた位置をとり、従って、ばね３７の作用によって弁タペット３２は弁開口３１から退去している。このため弁開口３１は開放している。分注ヘッド４５及び容器４６よりなるシステムは燃焼室１から離れる方向に回動し、従って、送給チャンネル４３，４４は開放されており、分注弁は閉じている。
【００４２】
打ち込み装置がこの状態にあるとき、固定素子を打ち込もうとする対象物に打ち込み装置の先端を押し付けると、図示しない機構によって押圧力が駆動リング２８に加わり、この駆動リング２８を底壁３の方向に移動し、打ち込み装置を上述の対象物に押し付ける。これにより、燃焼室壁１４が環状フランジ２０に衝合するまで燃焼室壁１４は分離プレート１８から持ち上がり、この後分離プレート１８を連行する。これによって予燃焼室２１が最大限拡開するが、燃焼室１の内部における正確な位置決めはされない。この予燃焼室２１の拡開移動中には、予燃焼室２１内に空気が吸引され、詳細には開いている弁開口３１及び１個又はそれ以上の貫通開口３８を経て、これらの開口が遮蔽されるまでは空気が吸引される。
【００４３】
打ち込み装置を対象物に一層押し付けることにより、駆動リング２８は一層底壁３の方向に移動し、最終的に分離プレート１８が底壁３から上昇する。燃焼室２２が最大限拡開するまでは、弁開口３１を経て燃焼室２２の通気が行われる。予燃焼室２１の完全な通気は分離プレート１８の貫通開口３８全体を通して行われる。
【００４４】
燃焼室壁１４及び分離プレート１８が図１で見て上方に移動して半径方向の貫通開口４１，４２を通過するとき、分注された量の液体ガスが予燃焼室２１又は主燃焼室２２に注入され始める。このため、燃焼室壁１４の上面がＵ字状リンク４７の端部４９に衝合し、このＵ字状リンク４７を支点４８の周りに時計方向に回転し、従って、Ｕ字状リンク４７の他方の端部５０がシリンダ壁２の方向に回動し、これにより、分注弁の開放のため送給チャンネル４３，４４が分注ヘッド４５の方向に押し込まれる。これによって分注された量の液体ガスが予燃焼室２１及び主燃焼室２２に注入される。この後も燃焼室壁１４及び分離プレート１８は僅かに上昇して端部位置に達して係止される。このときＵ字状リンク４７の回動の釣り合いがとれ、送給チャンネル４３，４４は分注ヘッド４５内に押し込まれる。
【００４５】
燃焼室壁１４及び分離プレート１８の移動行程の最終段階では、弁タペット３２が弁開口３１内に突入して閉鎖し、駆動リング２８は環状フランジ３６に接触する。
【００４６】
図２は、予燃焼室２１又は主燃焼室２２が完全に拡開したときの燃焼室壁１４及び分離プレート１８の位置を示し、燃焼室壁１４及び分離プレート１８はこの状態に係止される。このとき、打ち込み装置の引き金レバー又はトリガを動作させることができる。トリガの動作は燃焼室壁１４及び分離プレート１８の係止直後、又は駆動リング２８の係止後に生ずるようにする。この直後、点火ケージ５１内部の電気的点火装置５２によって点火スパークを生ずる。各燃焼室２１，２２内で分注によって予め調整された空気と燃焼ガスとの混合気が先ず予燃焼室２１内で層状に燃焼し、火炎フロントは比較的遅い速度で貫通開口３８に向かって半径方向に伝播する。これにより、火炎フロントは燃焼しない空気‐燃焼ガス混合気を押しやり、貫通開口３８を経て主燃焼室２２に達し、この主燃焼室内で乱流並びに予圧縮を生ずる。火炎フロントが主燃焼室２２に至る開口開口３８に達するとき、貫通開口３８の比較的小さい横断面のため、火炎は主燃焼室２２内に火炎流として進入し、一層乱流を引き起こす。主燃焼室２２内でのこの混ざり合った空気‐燃焼ガス混合気の混じり合った乱流が火炎流の共通の前面によって引火する。これによって高速に燃焼し、このことは燃焼効率を大きく増大させることになる。
【００４７】
これにより、ピストン８に衝撃を与え、底壁７の方向に高速で移動させ、同時に排気開口３９を経て空気を案内シリンダ５から排出する。ピストンプレート９は排気開口３９を短時間で通過し、これにより、排気ガスが流出する。送り出されるピストンロッド１０によって固定素子が打ち込まれる。この打ち込み後、又は空気‐燃焼ガス混合気の燃焼後にピストン８は温度低下によって図２に示す初期位置に後退し、このとき燃焼室１及び案内シリンダ５内に残存する燃焼済みのガスが冷却することによってピストン内部に負圧を生ずる。ピストンが図２に示す初期位置に達するまでは燃焼室１はシール状態に封止されたままにすべきである。
【００４８】
ピストン８が図２に示す初期位置に復帰したとき、燃焼室壁１４又は駆動リング２８の上述の係止を開放する。この開放によって圧縮ばね３０が駆動リング２８を底壁３から離れるよう移動し、駆動リング２８は環状フランジ３６を開放する。圧縮ばね３７は即座に弁タペット３２を弁開口３１から退去させ、弁を開放する。更に、圧縮ばね３０の作用によって駆動リング２８を底壁３から一層離れさせ、駆動ロッド２３を介して燃焼室壁１４を底壁３の方向に連行する。燃焼室壁１４が移動するとき、この移動の後半で分離プレート１８を連行し、予燃焼室２１から貫通開口３８を経て排気ガスを追い出し、主燃焼室２２から弁開口３１を経て排気ガスを追い出す。最終的に分離プレート１８が底壁３上に載置し、燃焼室壁１４が分離プレート１８上に載置し、従って、燃焼室１が完全に収縮し、排気ガスのない状態となる。このとき図１に示すように、打ち込み装置の打ち込み作業後に通気プロセスが新たに開始される。
【００４９】
【実施例】
図３には図１及び図２に類似の実施例を示し、同一部分については説明を省略する。図１及び図２とは異なる点は、分注ヘッド４５ａ及び容器４６よりなるシステムが傾動せずに、燃焼室１の縦軸線方向に移動自在であり、駆動リング２８に連結したキャッチ４６ａが、燃焼室１の拡開の際の移動行程の最終段階で容器４６の底部に掛合する点である。
【００５０】
分注ヘッド４５ａを燃焼室１に固着し、この分注ヘッド４５ａには供給チャンネル４５ｃから延在する２個の送給チャンネル４３，４４を設け、これら送給チャンネル４３，４４を半径方向の貫通開口４１又は４２に接続する。分注弁４５ｂ及び容器を互いに結合する。これにより、ベルト分注弁４５ｂは液状ガスを分注する。駆動リング２８の移動行程の最終段階で、この駆動リング２８に設けたキャッチ４６ａが容器の底部及び分注弁４５ｂを持ち上げ、分注弁４５ｂを分注ヘッド４５ａに押し付け、分注弁４５ｂを開放し、半径方向の貫通開口４１，４２から分注した量の液状ガスを霧状に噴出する。予燃焼室２１及び主燃焼室２２における空気‐燃焼ガス混合気を異なる割合に調整するため、図示の実施例では半径方向の貫通開口４１，４２の出口断面を異ならせるか、又異なる出口断面のノズルを付加する。
【００５１】
図４の実施例は図１及び図２の実施例にほぼ対応し、対応部分は詳細には説明しない。図１及び図２の実施例とは異なる点は、弁タペット３２を圧縮ばね３７によって常に弁開口３１内に押し込め、この弁開口３１が常閉である点である。円筒形の突出部３５の周囲の圧縮ばね３７は弁タペット３２の下面に圧着し、この弁タペット３２を案内シリンダ５に固着した取付部３３から引き離す。このため貫通開口３４に円筒形の突出部３５を収容する。弁３１／３２はこの実施例の場合純粋な排気弁として作用する。
【００５２】
通気弁５４は燃焼室壁１４に設ける。燃焼室壁１４及び分離プレート１８の移動中、予燃焼室２１及び主燃焼室２２が拡開する際に、排気弁３１／３２は閉じたままであり、燃焼室２１，２２の内部は負圧となるため通気弁５４は開いたままであり、これによって通気弁５４を経て空気が燃焼室２１，２２に流入する。この他は上述と同様のプロセスを経る。通気弁５４は逆止弁とみなすことができ、適当な機構によりピストンが初期位置に復帰する際に閉じた状態に保持されねばならない。このことは、例えば、燃焼室壁１４に設けた上方に指向するプラグ部５５を、燃焼室１の上方のカバー壁５７に設けた中心開口５６に密に突入させることによって行う。これにより、逆止弁５４はカバー壁５７によって外部から封鎖され、燃焼室１の内部にピストン８が復帰のための負圧がもたらされる。
【００５３】
燃焼室１内の空気‐燃焼ガス混合気が点火されると、逆止弁５４は閉じた状態に留まり、排気弁３１／３２も駆動リング２８が円筒形突出部３５の下側に衝合し、弁タペット３２が弁開口３１から離れる方向に移動することを阻止される。駆動リング２８の解放後、弁タペットはを底壁３から離れる方向に移動し、燃焼室壁１４及び分離プレート１８は一緒に移動し、排気ガスは開いた排気弁３１／３２から外部に排出される。
【００５４】
図５〜図８に点火ケージ５１の構造を詳細に示す。点火ケージ５１は燃焼室壁１４と分離プレート１８との間の予燃焼室２１の拡開状態で出現し、このことを図５に明示する。この実施例の場合、点火ケージ５１は円筒形であり、中空空間を設け、この中空空間内に電気的スパークを発生するための点火装置５２を配置する。点火ケージ５１のシリンダ壁には、図示の実施例の場合、例えば、４個の縦長の貫通開口５３を設け、燃焼室壁１４及び分離プレート１８に直交する縦軸線方向に延在させる。貫通開口５３の少なくとも中間領域の幅は、貫通開口５３が画定する壁面５３ａが点火ケージ５１の内部の隣接の貫通開口５３の壁面５３ａに対して直角の角度をなすようにする。点火ケージ５１の中心から燃焼室壁１４及び分離プレート１８に平行に伝播する火炎フロントは、火炎フロントの伝播方向に直交する点火ケージの内壁面には決して衝突せず、このことは火炎フロントが中心に向かって逆行するよう反射しないという利点をもたらす。このことは点火ケージの外部における層流を改善し、各層流は点火ケージ５１を抜け出た直後に次々に合成する。この層流の分布状況を図６〜図８に見てとれる。図８には、点火ケージ５１のプレート平面に平行な断面における分離プレート１８の平面図を示す。分離プレート１８の貫通開口３８に達したとき火炎フロントは後に再び層流となる。電気的点火装置５２は例えば、点火プラグを装着することができる。
【００５５】
図９及び図１０には本発明による打ち込み装置の他の実施例を示す。この実施例の場合、使用する分離プレート１８に２列の孔サークルを設ける。この分離プレート１８はプレートの中心に同心状の２列の孔サークルを設けた円形プレートである。内側の孔サークル５８は小さい直径の流出開口３８の列とする。第２の孔サークル５９は、流出開口３８よりも大きい直径の逆流開口６０の列とする。その他は、図１〜図４の実施例と同一である。
【００５６】
双方の孔サークル５８，５９は主燃焼室２２に存在する空気‐燃焼ガス混合気の迅速な点火及び燃焼プロセスの燃焼効率を向上する作用を行う。
【００５７】
上述したように、予燃焼室２１における空気‐燃焼ガス混合気の点火後に層流としての火炎フロントＦを発生し、この火炎フロントＦは比較的遅い速度で予燃焼室２１の周縁に向かって伝播する。この火炎フロントは早期に第１の孔サークル５８に達し、主燃焼室２２を点火する。この第１の孔サークルは、予燃焼室２１内の空気‐燃焼ガス混合気のなるべく多くの量を燃焼し、流出開口３８を通過する火炎流が主燃焼室２２内で乱流を発生するのに必要な所要のエネルギを有する火炎流を生ずるよう位置決めする。主燃焼室２２内で発生した乱流の燃焼は主燃焼室２２から未燃焼ガスを逆流開口６０を経て予燃焼室２１の側端縁領域に戻す。予燃焼室２１の側端縁領域において空気‐燃焼ガス混合気が燃焼すると、やはり主燃焼室２２に乱流を発生する。これにより、予燃焼室２１の側端縁領域の燃焼部分もピストン動作に寄与する。
【００５８】
特別な実施例においては、第１及び第２の孔サークル５８及び５９の直径を、それぞれ分離プレート１８の直径の５５％及び８５％とする。流出貫通開口３８は分離プレート１８の直径の２．６％とし、逆流貫通開口６０の直径を分離プレート１８の直径の約３．８％とする。
【００５９】
図１１は熱によってピストンを復帰させる際の打ち込み装置による燃焼室係止構造を示す。図１〜図４の実施例と同一部分には同一参照符号を付けて説明し、詳細には説明しない。
【００６０】
駆動リング２８の周縁部分に接触素子６１を設ける。この接触素子６１は、図示のように打ち込み装置の前方端部の方向に指向する傾斜した衝合面を設ける。この傾斜は、この衝合面の半径方向外方部分が内方部分よりも打ち込み装置の前方端部の方向に偏った状態となるようにする。この衝合面に平行となるよう、接触素子６１に対して移動行程中ブロック素子６３のブロック部分６２を対向させる。このブロック素子６３は回動軸線６４の周りに回動自在であり、ばね６５の作用によってブロック部分６２は接触素子６１の移動行程から離脱する方向に回動することができる。接触素子６１の移動行程はピストンロッド１０に平行に延在する。
【００６１】
図１１において、予燃焼室２１及び主燃焼室２２は完全に拡開しており、空気‐燃焼ガス混合気は充填されている。この状態で打ち込み装置の引き金又はトリガを動作させると、燃焼室１はアーム状のブロック素子６３ちらって係止されおり、燃焼室の内部の燃焼がスタートする。燃焼室１の燃焼室壁１４に対する負圧段階で作用する力が駆動ロッド２３を介して駆動リング２８に伝達されると矢印Ｐの方向への移動が可能になる。接触素子６１の衝合面とブロックアーム６３のブロック部分６２との間の角度は、燃焼室壁１４又は駆動ロッド２３に加わる負圧により生ずる力が大きければ大きいほど駆動リング２８に対して一層強固に係止するように設定する。負圧が低下し、ピストン８が初期位置に復帰したとき、ブロック部分６２は復帰ばね６５によって接触素子６１とのかみ合いから外れることができる。これにより、圧縮ばね３０は燃焼室１の収縮を引き起し、図１及び図４に示す排気弁を開放する。
【００６２】
図示の実施例では圧力制御による開放について説明し、燃焼室１の負圧が接触素子６１の移動を可能にするものである。この実施例は遅延部材を必要とせず、ピストンが休止位置に復帰するまで燃焼室の収縮及び排気／通気弁の開放を遅らすことができる。燃焼室の収縮の時点は自ら制御し、特に装置温度に依存することなく、燃焼室内の負圧の釣り合いが再びとれたとき常に収縮が開始される。これにより、ピストンは常に完全に休止位置に復帰する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な実施の形態としての第１の実施例の燃焼力駆動作動装置の燃焼室が収縮した状態を示す一部断面とする縦断面図である。
【図２】 図１の実施例の燃焼室が拡開した状態の図１と同様の一部断面とする縦断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施例の燃焼ガスを供給するための操作機構の変更例を有する燃焼室の拡開した状態の図１と同様の縦断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施例の変更した通気装置を有する燃焼室が拡開した状態の図１と同様の一部断面とする縦断面図である。
【図５】 図１〜図４の実施例における燃焼室の点火装置の詳細を示す一部断面とする側面図である。
【図６】 図５のＡ‐Ａ線上の断面図である。
【図７】 図５のＡ‐Ａ線上の断面の点火の際の断面図である。
【図８】 燃焼室の分離プレートにおける点火の際の平面図である。
【図９】 燃焼室の分離プレートの他の実施例の平面図である。
【図１０】 図９の分離プレートを有する燃焼室の作動装置の一部断面とする部分断面図である。
【図１１】 燃焼室係止装置を有する燃焼室の領域の作動装置の一部断面とする縦断面図である。
【符号の説明】
1 燃焼室
2 円筒形壁
3 底壁
4 開口
5 案内シリンダ
6 円筒形壁
7 底壁
8 ピストン
9 ピストンプレート
10 ピストンロッド
11 貫通開口
12 封止リング
13 封止リング
14 燃焼室壁（シリンダプレート）
15 シール
16 中心貫通開口
17 周縁シール
18 分離プレート
19 突出部
20 環状フランジ
21 予燃焼室
22 主燃焼室
23 駆動ロッド
24 貫通開口
25 貫通開口
26 周縁シール
27 ねじ
28 駆動リング
29 ねじ
30 圧縮ばね
31 弁開口
32 弁タペット
33 取付部
34 貫通開口
35 突出部
36 環状フランジ
37 圧縮ばね
38 貫通開口（流出開口）
39 排気開口
40 緩衝装置
41 貫通開口
42 貫通開口
43 送給チャンネル
44 送給チャンネル
45 分注ヘッド
46 容器
47 Ｕ字状リンク
48 支点（回動ポイント）
49 Ｕ字状リンクの端部
50 Ｕ字状リンクの端部
51 点火ケージ
52 点火装置
53 貫通開口
54 通気弁
55 プラグ部
56 中心開口
57 カバー壁
58 孔サークル
59 孔サークル
60 逆流開口
61 接触素子
62 ブロック部分
63 ブロック素子
64 回動軸線
65 ばね

Claims (17)

1. 可搬性燃焼力駆動作動装置、特に、固定素子の打ち込み装置のピストン（８）を駆動するための方法であって、前記ピストン（８）とこのピストンに対向する燃焼室壁（１４）との間に存在し、貫通開口（３８）を設けた分離プレート（１８）によって複数個の部分燃焼室（２１，２２）に分割した燃焼室（１）内で燃焼可能なガス混合気を燃焼させることによりピストンを駆動するピストン駆動方法において、
   各部分燃焼室（２１，２２）に対してそれぞれ個別に燃焼可能なガス混合気を調整して供給し、
   各部分燃焼室（２１，２２）に関連して個別に調整する燃焼可能なガス混合気は、すべての部分燃焼室（２１，２２）に共通の空気を導入し、各部分燃焼室（２１，２２）にそれぞれ個別に配分した量の燃焼ガスを供給することによって個別に調整し、
   部分燃焼室（２１，２２）への空気の導入を部分燃焼室（２１，２２）の拡開による空気吸引によって行い、
   前記部分燃焼室（２１，２２）の拡開および前記燃焼ガスの供給は、共通の駆動機構（２３，２８）によって生ずる
   ことを特徴とする可搬性燃焼力作動装置のピストン駆動方法。
2. 部分燃焼室（２１，２２）の拡開の際に燃焼室壁（１４）及び少なくとも１個の分離プレート（１８）を前記ピストン（８）から離れる方向に移動させ、この移動方向と同一方向又はそれとは逆方向に前記部分燃焼室（２１，２２）内に空気流入を生ずるようにした請求項１記載の方法。
3. 前記部分燃焼室（２１，２２）の燃焼ガスを液状にして供給する請求項１または２に記載の方法。
4. 供給する燃焼ガスの量を前置した分注装置によって調整する請求項３記載の方法。
5. 部分燃焼室（２１，２２）への燃焼ガスの供給は、燃焼室が完全に拡開する直前に行われるようにした請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の方法。
6. 少なくとも１個の貫通開口（３８）を有する分離プレート（１８）によって複数個の互いに並置した部分燃焼室（２１，２２）に分割した燃焼室（１）を設け、これら燃焼室内における燃焼可能なガス混合気の燃焼によってピストン（８）を駆動する可搬性燃焼力駆動作動装置、特に固定素子のための打ち込み装置において、
   各部分燃焼室（２１，２２）にそれぞれガス供給のための少なくとも１個の個別の入口（４１，４２）を設け、
   前記ピストン（８）とこのピストンに対向する燃焼室壁（１４）との間に少なくとも１個の分離プレート（１８）を配置し、すべての分離プレート（１８）及び燃焼室壁（１４）をこれらの平面に直交する方向に移動可能であって、引き戻された休止位置にある前記ピストン（８）に対して相対移動可能にし、また燃焼室壁及び分離プレートが互いに又はピストンに対して近接した位置をとることができるようにし、
   前記燃焼室壁（１４）を駆動機構（２３，２８）によって移動自在にした
   ことを特徴とする可搬性燃焼力駆動作動装置。
7. 前記ピストン（８）に対向する分離プレート（１８）が載置する前記燃焼室（１）の壁領域（３）に通気／排気弁（３１，３２）を設けた請求項６記載の作動装置。
8. 前記ピストン（８）に対向する分離プレート（１８）が載置する前記燃焼室（１）の壁領域（３）に排気弁（３１，３２）を設け、更に、燃焼室壁（１４）に通気弁（５４）を設けた請求項６記載の作動装置。
9. 前記部分燃焼室（２１，２２）が完全に拡開した際に前記通気弁（５４）を閉じるようにした請求項８記載の作動装置。
10. 燃焼室壁（１４）に隣接する分離プレート（１８）に、この隣接の燃焼室壁に掛合する突出部（１９）を設けた請求項６〜９のうちのいずれか一項に記載の作動装置。
11. 前記駆動機構（２３，２８）に、前記燃焼室壁（１４）に固着した駆動ロッド（２３）を設け、この駆動ロッドを少なくとも１個の分離プレート（１８）に貫通させかつ作動装置の前方端部の方向に燃焼室（１）から突出させた請求項１０記載の作動装置。
12. 前記燃焼室（１）の周縁に複数個の駆動ロッド（２３）を分布させて設け、これらの駆動ロッド（２３）を燃焼室の外部で駆動リング（２８）に連結した請求項１１記載の作動装置。
13. 通気／排気弁（３１，３２）又は排気弁（３１，３２）を駆動リング（２８）の領域に配置し、この駆動リングが衝合できるようにした請求項１２に記載の作動装置。
14. 前記入口（４１，４２）に異なるノズルを設け、これら入口を共通の分注弁（４５ｂ）に接続した請求項６〜１３のうちのいずれか一項に記載の作動装置。
15. 前記入口（４１，４２）を異なる分注弁に接続した請求項６〜１３のうちのいずれか一項に記載の作動装置。
16. 前記入口（４１，４２）にノズルを設けた請求項１５記載の作動装置。
17. 前記分注弁を前記燃焼室壁（１４）又は前記駆動機構としての駆動リング（２８）によって制御可能にした請求項１４〜１６のうちのいずれか一項に記載の作動装置。

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