NO149413B - Brennstoffdrevet inndrivningsinnretning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en brennstoffdrevet inndrivningsinnretning med en føringssylinder, et arbeidsstempel som er opplagret i føringssylinderen og drives av forbrenningstrykket i en gassblanding, et brennkammer i tilslutning til førings-sylinderen motsatt arbeidsstemplets drivretning, en tenningsanordning for gassblandingen, tilordnet brennkammeret, en styreskyver med ledningstilkoblinger for blandingskomponenter med forskjellige trykk for å bevirke etterfølgende innstrøm-ning av to blandingskomponenter i brennkammeret, og en tilbakeslagsventil i innstrømningskanalen mellom styringsskyveren og brennkammeret.

Ved en kjent brennstoffdrevet inndrivningsinnretning som eksempelvis tjener til inndrivning av spiker i opptaksma-terialer, benyttes en gassblanding av propan og luft for drift av arbeidsstemplet. Den gassblanding som holdes ,klar i et brennkammer under ladetrykk, tennes ved hjelp av en elektrisk tennplugg, hhv. glødehode. Det forbrenningstrykk som bygges opp åpner en hovedventil som avlukker brennkammeret mot sylinderrommet, hvoretter forbrenningstrykket slår mot arbeidsstemplets bakre endeflate og aksellerer den siste i førings-sylinderen fremover, det vil si for inndrivning mot opptaksmaterialet.

Gassblandingen fremstår ved adskilt etterfølgende inn-tak av de to blandingskomponenter med ulike trykk inn i brennkammeret, noe som utføres ved hjelp av en styringsskyver. For å forhindre tilbakestrømning av gassblandingen i brennkammeret, især ved utviklingen av det høye forbrenningstrykk, inn i innstrømningskanalen mellom styreskyveren og brennkammeret, er en tilbakeslagsventil anordnet.

Propan som i forhold til luften har et lavere trykk, når før inntaket i brennkammeret inn i et lagringsrom. Ved hjelp av dette lagringsrom skal blant annet sikres at den del av gassblandingen som bygges opp ved dannelsen av blandingen og som fremdeles foreligger etter lukkingen av tilbakeslagsventilen i innstrømningskanalen, dg hvis trykk tilsvarer luf-tens, ikke strømmer inn i propangassens tilførselsledning ved etterfølgende omstilling av styringsskyveren. Dette ville på den ene side føre til en utblanding av den propan som skal tilføres blandingen og også til en forandring av trykket i propantilførselsledningen og dermed til styringsvanskeligheter.

En betydelig ulempe ved den kjente innretning består

i den begrensede evne til ytelse. Begrensningene ligger især ved brennkammerets fyllingsgrad da dette kun tilføres en mindre mengde propan, på grunn av at propan under tilførselstrykk holdes klar i lagringsrommet og kun den av lagringsrommet begrensede propanmengde dtsretter strømmer over i det tilkob-lede brennkammer tilsvarende trykkutligningen.

En ytterligere ulempe ved denne kjente innretning er

den voluminøse oppbygning, da det må foreligge flere styre-ledninger og også et lagringsrom, noe som ifølge erfaringen fører til forhøyet tilbøyelighet til driftsproblemer ved innretningen. Videre skal det også henvises til den omstendelige monteringen da eksempelvis betjeningen av styreskyveren skjer på manuell måte og på den annen side adskilt fra den manuelle utløsning av tenningen.

Med oppfinnelsen tas det sikte på å frembringe en brennstoffdrevet boltinndrivningsinnretning som utmerker seg ved høy ytelsesevne og byggeteknisk, funksjonell og håndterings-messig enkelhet.

Ifølge oppfinnelsen løses oppgaven ved at tilførsels-ledningen for blandingskomponenten med lavt trykk har én stengeventil som stenges ved innstrømningen av komponenten med høy-ere trykk inn i brennkammeret.

Utformingen av innretningen ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved høy ytelsesevne. Grunnen til dette ligger i det vesentlige i at de to blandingskomponenter når frem til brennkammeret med det i tilførselsledningene herskende kildetrykk, uten at det er innkoblet et lagringsrom som nedsetter trykket

i en av blandingskomponentene. For å oppnå en høy ytelse eg-ner især propan og oksygen, under, i forhold til propangassen, et høyere trykk seg som blandingskomponent. Som ved kjente innretninger ledes først propangassen og deretter den annen blandingskomponent med høyere trykk, altså oksygenet, for blanding inn i brennkammeret.

Ytterligere betydelige fordeler oppnås ved enklere oppbygning, ved færre bg kortere styreledniriger, samt ved enklere funksjonsforløp.

En byggeteknisk enkel funksjonssikker utformning av stengeventilen oppnås ved at dens ventillegeme har fjærings-anordninger som virker mot tilstrømningsretningen for blandingskomponenten med lavere trykk. Mest hensiktsmessig benyttes her en trykkfjær, da slike utmerker seg ved liten tretthets-fare.

For stigning av stengetrykket og dermed stengeventil-ens stengesikkerhet, er det fordelaktig å anordne en matekanal mellom stengeventilen og tilføreselsledningen for blandingskomponenten med høyere trykk. Herved oppnås i tillegg til virkningen av trykkfjæren en fylling av ventillegemet med blandingskomponenten med høyere trykk.

Oppfinnelsen beskrives i det etterfølgende på grunnlag av tegningen som viser en utførelse, og hvor figur 1 viser en inndrivningsinnretning ifølge oppfinnelsen i hvilestilling,

i lengdesnitt langs linjen I-l på figur 4, figur 2 viser inndrivningsinnretningens styreenhet ifølge figur 1, med delvis påvirket styreskyver, i lengdesnitt, figur 3 viser inndrivningsinnretningens styreenhet ifølge figur 1, med fullstendig påvirket styreskyver, i lengdesnitt, figur 4 viser den lukkede tilbakeslagsventil langs linjen IV-IV på figur 1 og figur 5 viser den åpne tilbakeslagsventil langs linjen V-V på figur 2.

Den på figur 1 viste inndrivningsinnretning består av et generelt med 1 betegnet hus, som på forsiden har en førings-sylinder 2, i hvilken et generelt med 3 betegnet arbeidsstempel er forskyvbart opplagret. Stemplet består av et fremre skaft 4 og et hode 5 med i forhold til skaftet større diameter. Fremover i føringssylinderen 2 er en bøssing 6 innskrudd til hvilken radialt bevegelig opplagrede holdeklosser 7 er opp-st-øttet fremover. Klossene griper inn i en tverrsnittsreduk-sjon 4a på skaftet 4, idet en innspenningsring 8 frembringer trykket for inngrepet av holdeklossene 7. Bakover avstøtter holdebakkene og innspenningsringen seg mot en sikringsskive 9.

Hylsen 6 tjener videre til forskyvelig opptak av en rørformet bolteføring 11 som ved arbeidsstemplets 3 bevegelse gjennomtrenges av stemplets -skaft 4. På baksiden er en tverrarm 12 forbundet med bolteføringen 11. Tverrarmen 12 er på

sin side sammenkoblet med en generelt med 13 betegnet styreskyver. Delenheten bolteføring 11/tverrarm 12/styreskive 13

holdes av sylinderfjær 14 i den viste fremre stilling hvor bolteføringen 11 rager ut over husets 1 fremre ende. Tverr-armens 12 aksiale forbindelse med styreskyveren 13 oppnås på den ene side ved en anleggsskulder 15 og på den annen side ved en skrue 16 som ligger an mot en skive 17 og er anordnet i styreskyveren 13. Styreskyveren 13 er på den ene side opplagret direkte i huset 1 og på den annen side med sin bakre del forskyvelig opplagret i en styrebøssing 18, hhv. en før-ingsbøssing 19.

En tilførselsledning 21 for propan og en tilførsels-ledning 22 for oksygen som igjen er tilkoblet en fra innretningen adskilt kilde, noe som er antydet med en tilkoblings-flens .23, føres til styreskyveren 13 via et til huset førende håndgrep 24. I tilførselsledningen 21 for propan er anordnet en generelt med 25 betegnet stengeventil, hvis ventillegeme 26 holdes i lukket stilling av en som trykkfjær utformet fjær-anordning 27, mot en elastisk tetningsring 28.

Propangassen og oksygenet med i forhold til propangassen høyere trykk, når i henhold til en styreoperasjon som utføres av styreskyveren 13, etter hverandre via en innstrøm-ningskanal 29 hvis begynnelse er antydet på figur 1, inn i et brennkammer 31 i tilslutning til og bak sylinderrommet 30. Innstrømningskanalen 29 har, slik det kan ses av figur 4, en generelt med 32 betegnet tilbakeslagsventil, hvis ventillegeme 33 holdes i lukket stilling av trykkfjær 34. Et rihglegeme 35 tjener til støtte for trykkfjæren 24 og for føring av ventillegemet 33 og tillater i ventillegemets 33 fristilling gjen-omstrømning av blandingskomponentene via en ringspalt 41 inn i brennkammeret 31 (figur 5). Det ytre utløp av innsnevrings-kanalen 29 er stengt ved hjelp av en tapp 36. Tenningen av den i brennkammeret 31 innstrømmede gassblanding skjer ved hjelp av en generelt med 37 betegnet tennplugg, hvis midtre elektrode 38 tilføres tennimpulsen fra en her ikke vist strøm-kilde, via en tilkoblingsdel 39. Tennpluggen 37 er omgitt av ringspalten 41 i sin fremre del. Ringspalten munner ut i brennkammeret 31. Tennpluggen 37 er tettende fastskrudd med sitt bakre parti i huset 1.

Innstrømningskanalen 29 munner slik det tydelig ses

på figur 4, ut i ringspalten 41 og er asymmetrisk anordnet.

Denne tangentiale måte å innføre blandingskomponentene til ringsplaten 41 fører på den ene side til virkningsfull rens-ing av tennpluggen ved hver fyllingsoperasjon ved hjelp av de innstrømmende blandingskomponenter og på den annen side til en god blanding av disse.

Utløsningen av tenningsoperasjonen skjer ved hjelp av en trigger 42 som ved overvinnelse av kraften fra en retur-fjær 43 svinger om en dreieakse 44 og aktiverer derved en elektrisk bryter 45 som kun er antydet. Triggeren 42 kan kun bringes i utløserstilling når gassblandingen er dannet i brennkammeret 31. Herved burde skyveren 13 på forhånd være inn-stilt mot sylinderfjærens 14 kraft til sin bakre endestilling, noe som kan skje ved å presse inndrivningsinnretningen mot et opptaksmateriale og derved følgende innskyvning av boltefør-ingen 11. I den nevnte endestilling av styreskyveren 13 befinner det seg en utsparing 46 i nesens 42a område, slik at triggeren 42 ved innskyvning av nesen i utsparingen, kan betjenes. Etter utført tenningsoperasjon forskyves styreskyveren 13 fremover i sin hvilestilling, drevet av sylinderfjæren 14, idet utsparingen 46 med skråflensen 46a, nesen 4 2a og dermed triggeren 42, igjen bringes i deres utgangsstillinger.

Inndrivningsinnretningen tilkobles eksterne kilder for blandingskomponentene propan og oksygen via tilkoblingsflensen 23. Propangassen står derved i tilførselsledningen 21 mot stengeventilen 25. Da trykket bak stengeventilen 25 i det mindre etterfølgende styrerom, er mindre enn propangasstryk-ket i tilførselsledningen 21, heves ventillegemet 26 slik at det kommer til trykkutligning mellom det nevnte styrerom og tilførselsledningen 21. Ventillegemet 26 bringes deretter tilbake til stengestilling av fjæranordningen 27. Herved er også den med oksygen fylte tilførselsledning 22 avsperret mot styreskyveren 13 som befinner seg i hvilestilling. Tilgangen for blandingskomponentene til styreskyveren 13 skjer via ring-kanalene 47 og gjennomgangsboringene 18a i styringsbøssingen 18, idet disse munner ut i tilførselsledningenes 21 og 22 ut-tak.

Etter at en bolt 48 på forhånd er innsatt i boltefør-ingen 11, blir inndrivninsginnretningen presset med sin mun-ning mot et ikke vist opptaksmateriale, slik at bolteføringen 11 og dermed også styreskyveren 13 via tverrarmen 12, forskyves bakover mot sylinderfjærens 14 kraft. Under denne forskyvning, bolteføringen 11 og tverrarmen oppfyller derved funk-sjonen som en påvirkningsanordning for styreskyveren 13, dannes gassblandingen i brennkammeret 31. Som forklaring på dannelsen av blandingen forklares på grunnlag av de ytterligere figurer den styringsprosess som foregår ved det nevnte trykk av inndrivningsinnretningen.

Mens de to blandingskomponenter i tilførselsledningene 21, 22 ved inndrivningsinnretningens hvilestilling (figur 1) hindres i videre strømning av styreskyveren 13, danner styreskyveren 13 ved forskyvning til en mellomstilling, slik som figur 2 viser, en forbindelse mellom propangassen i tilførsels-ledningen 21 og innstrømningskanalen 29. Da det i brennkammeret 31 kun hersker atmosfærisk trykk, åpner propangassens trykk stengeventilen 25 og tilbakeslagsventilen 32, slik figur 5 viser, og propangass strømmer inn i brennkammeret 31. Denne fylling av brennkammeret 31 skjer i løpet av brøkdeler av et sekund. Propangassen strømmer derved altså via spalter og boringer som dannes av styreskyveren 13 og styrebøssingen 18. Også ringpakninger er anordnet, som imidlertid ikke har noen grunnleggende funksjonell betydning slik at de ikke her beskrives ytterligere.

Etter at propangassen i brennkammeret 31 har oppnådd det samme trykk som i tilførselsledningen 21, stenges de to ventiler 32 og 25 av deres fjærkraft.

Av funksjonell viktighet er det videre at arbeidstemp-let 3, mens gassblandingen innføres, forblir i den på figur 1 viste bakre utgangsstilling og ikke eksempelvis skyves fremover av gassblandingens ladetrykk. Hertil tjener kraftover-førende holdeanordninger i form av spennring 8 idet fjærene liqger an mot holdeklossene 7 som presses mot tverrsnittsre-duksionen 4a.

Etter avslutninq av inndrivningsinnretningens tiltryk-ning, inntar styreskyveren 13 den på figur 3 viste endestilling. Oksygenets tilførselsledning 22 munner nå ut i en for-bindelseskanal 49 i styreskyveren 13, som gir tilgang for oksygenet til innstrømningsapningen 29. Da oksygenets trykk er betydelig større enn den propangass som er ledet inn i brennkammeret 31, strømmer oksygenet inn i brennkammeret 31, idet oksygenet derved igjen åpner tilbakeslagsventilen 32. Derved dannes i brennkammeret 31 en gassblanding med et ladetrykk som bestemmes av oksygenets trykk. Den fjærbelastede tilbakeslagsventil 32 lukker deretter selvstendig.

Styreskyveren 13 som befinner seg i den bakre endestilling står nå med utsparingen 46 over nesen 42a (ikke vist), slik at triggeren 42 kan betjenes og tennpluggen 37 dermed får tilført den nødvendige strøm for tenning. Det forbrenningstrykk som nå bygges opp i brennkammeret 31 og overstiger lade-trykket flere ganger, overstiger også i betydelig grad de kref-ter som holder arbeidsstemplet 3 med holdeanordningene 7, 8, slik at disse holdeanordninger frigir arbeidsstemplet for ak-selerasjon fremover, på grunnlag av forbrenningstrykket.

Også styreskyveren 13 bringes etter at inndrivningsoperasjonen er utført og inndrivningsinnretningen heves fra opptaksmaterialet, av sylinderfjæren 14 igjen tilbake i den fremre utgangsstilling. Derved forblir stengeventilen 25 lukket av fjæranordningen 27, slik at det sikres at de resterende mengder oksygen med høyt trykk som befinner seg i forbindelseskanalen 49 og innstrømningskanalen 29, ikke kan trenge inn i propangassens tilførselsledning 21, som i forhold har et lavere trykk. For forsterkning av stengefunksjonen er i tillegg en matekanal 51 (figur 3) anordnet hvormed det høye trykket fra den oksygen som befinner seg i forbindelseskanalen 49, i tillegg kan virke mot ventillegemet 26 (figur 1) i lukkeret-ningen. Til slutt må kun arbeidsstempelt 3 igjen bringes tilbake til sin utgangsstilling og inndrivningsinnretningen er dermed igjen klar for ny innsats.

For umiddelbart etter inndrivningsoperasjonen, når altså trykket i brennkammeret 31 og i sylinderrommet 30 er falt, å hindre en fri etterstrømning eller utstrømning av blandingskomponenten via innstrømningsåpningen 29 og brennkammeret 31 og ikke viste åpninger til atmosfæren, er påvirk-ningsinnretningen for styreskyveren hensiktsmessig slik utformet at styreskyveren 13 umiddelbart etter dannelse av blandingen, bringes tilbake til den på figur 1 viste hvilestilling.

Naturligvis er det også mulig å benytte andre blandingskomponenter istedenfor propan og oksygen.

Claims (3)

1. Brennstoffdrevet inndrivningsinnretning med en førings-sylinder, et i føringssylinderen opplagret, av forbrenningstrykket i en gassblanding drevet arbeidsstempel, et brennkammer i tilslutning til føringssylinderen, mot arbeidsstemplets drivretning, en tenningsanordning for gassblandingen, tilordnet brennkammeret, en styreskyver som bevirker etter hverandre følgende innstrømning av to blandingskomponenter i brennkammeret, og har tilførselsledninger for blandingskomponentene som har forskjellig trykk, og en tilbakeslagsventil i innstrøm-ningskanalen mellom styringsskyveren og brennkammeret, karakterisert ved at tilførselsledningen (21) for blandingskomponenten med lavere trykk, har en stengeventil (25) som ved innstrømningen av komponenten med høyere trykk i brennkammeret (31), er lukket.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at stengeventilen (25) har fjæranordninger (27) som påvirker ventillegemet (26) motsatt tilstrømningsretningen for blandingskomponenten med lavere trykk.

3. Innretning ifølge krav 1-2, karakterisert ved at en matekanal (51) er anordnet mellom stengeventilen (25) og blandingskomponenten med høyere trykk (figur 3).