WO2017108751A1 - Brennkraftbetriebenes setzgerät und verfahren zum betreiben eines derartigen setzgeräts - Google Patents

Brennkraftbetriebenes setzgerät und verfahren zum betreiben eines derartigen setzgeräts Download PDF

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WO2017108751A1
WO2017108751A1 PCT/EP2016/081860 EP2016081860W WO2017108751A1 WO 2017108751 A1 WO2017108751 A1 WO 2017108751A1 EP 2016081860 W EP2016081860 W EP 2016081860W WO 2017108751 A1 WO2017108751 A1 WO 2017108751A1
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WO
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combustion chamber
control
main combustion
passage opening
sleeve
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PCT/EP2016/081860
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Schmidt
Norbert Heeb
Tilo Dittrich
Peter Bruggmueller
Original Assignee
Hilti Aktiengesellschaft
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    • 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 combustion-powered setting tool for driving fasteners into a substrate, with at least one main combustion chamber for a fuel, with a driving piston, which is drivable via exandable gases from the main combustion chamber in the setting direction, and with an antechamber, which is associated with an ignition and in a pressure acting on the main combustion chamber pressure before the ignition of a fuel-air mixture in the main combustion chamber is buildable.
  • the invention further relates to a method for operating such a setting device.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 32 035 A1 discloses a combustion-operated setting tool for driving fastening elements into a substrate, with at least one main combustion chamber for a fuel, with a driving piston mounted in a piston guide, which can be driven in the setting direction by means of expanding gases from the main combustion chamber.
  • German laid-open specification DE 42 43 36 17 A1 discloses a portable, Brenn power tool, especially a setting device for fasteners known, with a particular cylindrical combustion chamber for combustion of an air-fuel mixture, whereby a plunger is driven via a piston guided by the combustion chamber cylinder, wherein a remote from the combustion chamber bottom surface of the piston in communication Pre-chamber is provided, in which an ignition-induced combustion process of an air-fuel mixture can be triggered for in particular substantially isentropic compression of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
  • the object of the invention is the effectiveness and / or functionality when driving fasteners with a combustion-driven setting tool, with at least one main combustion chamber for a fuel, with a driving piston which is drivable via exansparable gases from the main combustion chamber in the setting direction, and with an antechamber , which is assigned to an ignition device and in which a pressure acting on the main combustion chamber pressure before the ignition of a fuel-air mixture in the main combustion chamber can be built to improve.
  • the object is in a combustion-powered setting tool for driving fasteners into a substrate, with at least one main combustion chamber for a fuel, with a driving piston, which is driven by exandierbare gases from the main combustion chamber in the setting direction, and with an antechamber, which is associated with an ignition and in which a pressure acting on the main combustion chamber pressure before the ignition of a fuel-air mixture in the main combustion chamber can be built up, achieved in that the setting tool can be operated by an energy adjustment in different energy classes.
  • the scope of a setting device with pre-combustion is significantly expanded.
  • a preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the pre-chamber via at least one passage opening which is closable by a control device, connected to an environment of the prechamber or is connectable, wherein a flow cross section of the passage opening for power adjustment is adjustable. Due to the adjustability of the flow cross section of the passage opening energy can be effectively reduced in the form of flow losses. In addition, by the adjustability of the flow cross section of the passage opening undesirable energy loss when driving the drive piston to be significantly reduced to a gas cushion in the antechamber. The adjustability of the flow cross section of the passage opening provides the advantage that otherwise no major changes to the setting tool must be made. The change in the flow cross section of the passage opening of the prechamber can be made either mechanically or electromechanically by a user.
  • a further preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the control device for energy adjustment has an adjusting sleeve with at least one adjusting opening, which can be brought more or less to coincide with the passage opening to change the flow cross-section of the passage opening.
  • the adjustment opening preferably has the same shape and the same size as the passage opening. At a full overlap between the control opening and the passage opening of the effective flow cross-section is maximum.
  • a further preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the adjusting sleeve for the energy adjustment relative to a pre-chamber cylinder, which has the passage opening, is movably guided.
  • the passage opening and the adjustment opening preferably have substantially the shape of circular holes.
  • a further preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the adjusting sleeve is movable by an electric motor.
  • An electromotive actuator for the adjusting sleeve includes, for example, an electric motor.
  • the electric motor is advantageously attached to the prechamber cylinder.
  • a gear which is driven via a shaft of the electric motor serves to transmit power from the electric motor to the adjusting sleeve.
  • the gear is advantageously in engagement with a toothing, in particular a circumferentially extending toothing, on the adjusting sleeve.
  • a further preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the adjustment sleeve is combined for energy adjustment with a control sleeve, which is designed and movable relative to the passage opening of the antechamber, that the passage opening of the prechamber released in dependence on the main combustion chamber pressure of the control sleeve or is closed.
  • the control sleeve has, for example, substantially the shape of a straight circular cylinder jacket, which relative to a housing or a cylinder which delimits the antechamber, between an open position in which the passage opening of the antechamber is released or opened, and a closed position, in which the passage opening of the pre-chamber is released, is movable.
  • control device has at least one control pressure surface, which is acted upon by the main combustion chamber pressure and mechanically coupled to a reciprocable control sleeve whose maximum stroke can be varied for power adjustment.
  • the movement of the control sleeve is advantageously controlled by the main combustion chamber pressure, which acts on the control pressure surface.
  • the movement of the control sleeve between the open position and the closed position is made possible, for example, by a guide of the control sleeve on the housing or the cylinder which delimits the antechamber.
  • a further preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the control device has at least one control pressure surface, which is acted upon by the main combustion chamber pressure and is mechanically coupled to a control sleeve which is designed and movable relative to the passage opening of the antechamber that the passage opening of Pre-chamber depending on the main combustion chamber pressure of the control sleeve is more or less released or closed, wherein the control pressure surface is coupled via a coupling element mechanically to the control sleeve, wherein the control pressure surface is supported via at least one spring means to a stop which is adjustable for power adjustment to adjust a biasing force of the spring device.
  • a further preferred embodiment of the combustion-powered setting tool is characterized in that the flow cross-section of at least one overflow opening between the pre-chamber and the main combustion chamber for energy adjustment is variable.
  • the flow cross section of the overflow opening can be varied or changed, for example, by means of a valve device. By changing the flow cross section of the overflow opening, a contact pressure in the main combustion chamber also changes. In this embodiment, it may be advantageous to assign a further ignition device to the main combustion chamber.
  • the invention further relates to a method for operating a previously described combustion-powered setting tool.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the flow cross section of the passage opening for adjusting the power is adjusted mechanically by a user of the setting device.
  • a corresponding adjusting device may be provided on the setting device.
  • the adjusting device may for example be designed as a thumbwheel, which can be manually rotated for power adjustment.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the flow cross section of the passage opening for adjusting the power via at least one control element which is connected to a or the control device is electrically adjusted.
  • the operating element can be designed, for example, as a setting wheel, which is rotatably mounted on the setting tool.
  • the previously described electromotive actuator can be used for the adjusting sleeve.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the flow cross section of the passage opening for adjusting the energy is set by switching on / off and / or regulating at least one valve device.
  • This is advantageously an electromechanical valve device.
  • the valve device for power adjustment is assigned, for example, to an overflow opening between the prechamber and the main combustion chamber.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that an opening mechanism of the control sleeve for adjusting the power is set manually.
  • the control sleeve is coupled, for example, via a transmission device with an operating element, in particular a setting wheel, on the outside of the setting device.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that an effective size of the control pressure surface of the control device is changed. As a result, an adjustment of the control sleeve of the control device can be varied in a simple manner.
  • the invention also relates to a computer program product with a program code for carrying out a method described above, in particular if the program is executed in the control of the setting device.
  • the invention further relates to a control device, an adjusting sleeve, an antechamber cylinder, a control sleeve and / or a valve device for a previously described combustion-powered setting tool.
  • the parts mentioned are separately tradable.
  • FIG. 1 shows a combustion-powered setting tool with at least one control pressure surface, which is supported by a spring device on a stop which is adjustable relative to a pre-chamber cylinder for energy adjustment in longitudinal section;
  • FIG. 2 shows the setting device from FIG. 1 with adjusted stops in longitudinal section
  • Figure 3 is a similar setting tool as in Figure 1 in longitudinal section with a setting sleeve for power adjustment shortly after ignition in an antechamber;
  • FIG. 4 shows the setting device of FIG. 3 with opened passage openings, the setting sleeve allowing operation with low energy shortly after ignition in a main chamber;
  • FIG. 5 shows the setting tool of Figure 4, wherein the adjusting sleeve allows operation with high energy shortly after ignition in a main chamber
  • FIG. 6 shows the setting device from FIGS. 3 to 5, wherein a drive piston has moved with high energy in the setting direction;
  • FIG. 7 is a perspective view of the adjusting sleeve with a reduced effective flow area to allow operation with low energy
  • FIG. 8 shows the adjusting sleeve from FIG. 7 with a maximum effective flow cross-section in order to enable operation of the setting device with high energy
  • FIG 9 the adjusting sleeve of Figures 7 and 8 with an electric motor drive for power adjustment.
  • a setting device 1 is greatly simplified in a longitudinal section according to various embodiments and shown in various operating states.
  • the setting device 1 shown in FIGS. 1 to 6 can be operated with a fuel gas or with a vaporizable liquid fuel.
  • the setting device 1 comprises a housing 3 with a master cylinder 5, which limits a main combustion chamber 6.
  • the main combustion chamber 6 can be supplied via an inlet device 8 gas and / or air.
  • a driving piston 10 in the figures 1 to 6 is moved back and forth down and guided.
  • the driving piston 10 comprises a piston rod 1 1, which starts from a piston head 12.
  • a facing away from the piston head 12 setting end 14 of the piston rod 1 1 is arranged in a (not shown) bolt guide, which serves to guide fasteners, which are also referred to as bolts.
  • the setting end 14 of the piston rod 1 1 of the driving piston 10 is shown cut off.
  • the bolt guide with the piston rod 1 1 arranged therein of the driving piston 10 is also referred to as a network.
  • a fastener such as a nail, bolts or the like
  • the setting tool 1 is pressed with his pin guide to the ground and triggered.
  • a switch (not shown) is used, which is also called a trigger switch.
  • the switch is provided, for example, on a (also not shown) handle of the setting device 1.
  • a setting direction is indicated in Figures 1 to 6.
  • a movement of the drive piston 10 in Figures 1 to 6 upwards is limited by a cylinder-fixed piston stop 16.
  • the piston stop 16 By the piston stop 16, the top dead center of the driving piston 10 is defined.
  • the piston stop 16 may be combined with a magnetic device 17.
  • the magnetic device 17 is used, for example, to hold the driving piston 10 with a predetermined holding force in its starting position shown in Figures 1 to 5.
  • a movement of the driving piston 10 down is limited by stop and / or damping elements 28, 29.
  • the stop and / or damping elements 28 are designed, for example, as a buffer.
  • the piston head 12 comprises a first piston surface 21, which faces the main combustion chamber 6.
  • a second piston surface 22 facing away from the main combustion chamber 6 delimits an antechamber 25 in an antechamber cylinder 24.
  • the prechamber cylinder 24 is, for example, part of the housing 3 of the setting device 1.
  • the prechamber 25 constitutes a pre-combustion chamber comprising an ignition device 26 and an inlet device 27 assigned.
  • the stop and / or damping elements 28, 29 are arranged in the antechamber 25.
  • Via the inlet device 27 of the prechamber or pre-combustion chamber 25 air or a fuel gas-air mixture is supplied, which is ignited by means of the ignition device 26 in the pre-chamber 25, as indicated in Figures 1 to 3 by a symbol 60.
  • the pre-chamber cylinder 24 comprises two passage openings 31, 32, which allow, for example, the exit of exhaust gases from the pre-chamber 25.
  • the passage openings 31, 32 can be closed by a control device 30 as needed.
  • the control device 30 comprises a control sleeve 34 which has two or more passage openings 37, 38. If the passage openings 37, 38 of the control sleeve 34 are brought into coincidence with the passage openings 31, 32, then the passage openings 31, 32, as can be seen in FIGS. 4 and 5, are opened. In the figures 1 to 3, the passage openings 31, 32 are closed by the control sleeve 34.
  • the control sleeve 34 has substantially the shape of a straight cylinder jacket, in particular circular cylinder jacket, and is movable in FIGS. 1 to 6 downwards and upwards.
  • the overflow openings 41, 42 are each assigned a valve device 43, 44.
  • the valve devices 43, 44 are, for example, valve flaps which are opened in FIGS. 1 to 3 in order to allow passage of the ignited air-fuel mixture from the prechamber 25 into the main combustion chamber 6. In FIGS. 4 and 5, the valve devices 43, 44 are closed.
  • the control device 30 comprises a control pressure surface 45, which is connected in terms of pressure with the main combustion chamber 6.
  • the control pressure surface 45 is designed as an annular surface 46, which faces radially outside of the prechamber cylinder 24 of the main combustion chamber 6.
  • the control pressure surface 45 is mechanically coupled to the control sleeve 34 via a coupling element 48.
  • the coupling element 48 is designed as a slide 50, which is guided in the figures 1 to 6 down and up and forth to the antechamber cylinder 24 movable.
  • upper end 51 of the slider 50 which is designed as an annular surface 46 control pressure surface 45 is provided.
  • control sleeve 34 is attached.
  • the control device 30 further comprises spring devices 54, 55, which are designed, for example, as helical compression springs.
  • the lower ends of the spring devices 54, 55 in FIGS. 1 to 6 are each assigned a stop 56, 57.
  • the stops 56, 57 are provided on the prechamber cylinder 24. In the figures 3 to 6, the stops 56, 57 are designed cylinder-tight.
  • the main combustion chamber 6 is opened in a non-pressed state of the setting device 1, for example via scavenging ports, not shown, for purging the main combustion chamber 6.
  • purging ambient air is blown through the main combustion chamber 6, for example by means of a (not shown) fan.
  • the required (not shown) flushing openings are closed by pressing the setting device to a substrate.
  • the purging of the main combustion chamber 6 serves for the purging of combustion gases of a previous setting and / or for cooling the setting device by means of convection.
  • fuel gas is injected into the prechamber 25 and into the main combustion chamber 6 via the intake devices 8 and 27.
  • an ignitable gas-air mixture is formed.
  • the igniting device 26 of the pre-chamber 25 surrounding ignitable gas-air mixture is ignited.
  • a flame front is created, which travels through the prechamber 25 and presses a portion of the mixture through the overflow openings 41, 42 past the opened valve devices 43, 44 into the main combustion chamber 6, as shown in FIGS. 1 and 2 by arrows 61, 62 is indicated.
  • the ignition in the antechamber 25 is indicated by a symbol 60.
  • the passage openings 31, 32 of the prechamber 25 are closed by the control sleeve 34.
  • a laminar flame front is formed, which is accelerated by the increasing pressure, and the spatially preceding mixture is partially conveyed into the main combustion chamber 6.
  • the flame front in the pre-chamber 25 generates an increased pressure in the main combustion chamber 6.
  • the flames blow through the valve means 43, 44 and the overflow openings 41, 42 and ignite the mixture in the main combustion chamber 6.
  • the valve means 43, 44 can as simple holes with resilient Flaps be executed.
  • the combustion of the mixture in the main combustion chamber 6 results in a high pressure rise, which causes the valve devices 43, 44 to close.
  • the high pressure in the main combustion chamber 6 acts on the spring devices 54, 55 via the control pressure surface 45.
  • the pressure acts on the control sleeve 34 via the coupling element 48, so that the passage openings 31, 32 of the prechamber 25 are released and the exhaust gases escape Movement of the driving piston 10 with the piston head 12, which is also referred to as a pressure plate, allow down.
  • the setting tool 1 is shown shortly after the ignition 60 of the pre-chamber 25.
  • the spring devices 54, 55 are biased relatively low.
  • the stops 56, 57 of the spring devices 54, 55 are designed to be fixed in the cylinder in the setting device 1 shown in Figures 3 to 6.
  • the stops 56, 57 are movable parallel to the setting direction 15, that is to say in FIGS. 1 and 2, downwards and upwards.
  • the mobility of the stops 56, 57 relative to the prechamber cylinder 24 is achieved in a simple manner by a thread.
  • the thread comprises, for example, an external thread on the antechamber cylinder 24 in the region of the stops 56, 57.
  • the stops 56, 57 are formed, for example, on an annular body having radially inside a female thread, which meshes with the external thread on the prechamber cylinder 24.
  • the setting tool 1 can also be operated only with the ignition device 26 of the pre-chamber 25, that is to say without the further ignition device 76 of the main combustion chamber 6.
  • the setting device 1 shown in FIGS. 3 to 6 comprises an adjusting sleeve 80 with adjusting openings 81, 82 for adjusting the energy.
  • the adjusting openings 81, 82 serve to adjust an effective flow cross section through the passage openings 31, 32 of the antechamber 25.
  • the setting device 1 illustrated in FIG corresponds, apart from the adjusting sleeve 80, the setting tool 1 in Figure 1.
  • the setting tool 1 is shown shortly after the ignition 60 of the pre-chamber 25.
  • the passage openings 31, 32 of the prechamber 25 are closed by the control sleeve 34.
  • FIG 4 is indicated by a symbol 85, that the ignition of the main combustion chamber 6, which is also abbreviated as the main chamber, has been carried out.
  • the ignition of the gas mixture in the main combustion chamber 6 has been triggered by the advancing flame front from the antechamber 25.
  • the pressure generated by the ignition 85 of the main combustion chamber 6 acts via the control pressure surface 45 on the spring means 54, 55, whereby they are compressed.
  • the movement of the control pressure surface 45 is transmitted downward via the coupling element 48 to the control sleeve 34, resulting in an opening of the passage openings 31, 32 of the pre-chamber 25 through the control sleeve 34.
  • the adjustment sleeve 80 is adjusted to reduce the effective flow area, which corresponds to a low energy setting.
  • the adjusting sleeve 80 is moved in contrast to Figure 4 so that the effective flow cross-section through the openings 31, 32 is maximum. This allows a setting with high energy.
  • the setting tool 1 is shown a little later after the ignition 85 in the main chamber 6.
  • the effective flow cross section through the passage openings 31, 32 is, as in Figure 5, maximum. So it is a setting with high energy.
  • arrows 91, 92 it is indicated that the driving piston 10 is moved with the piston head 12 in the setting direction 15 at high speed down.
  • combustion exhaust gases from the pre-chamber 25 through the passage openings 31, 32 escape, so that the movement of the driving piston 10 is not braked by a back pressure in the pre-chamber 25.
  • the adjusting sleeve 80 is shown in perspective with a portion of the pre-chamber cylinder wall 24.
  • the adjusting sleeve 80 has substantially the shape of a straight circular cylinder jacket, which, as indicated in Figures 7 and 8 by an arrow 101, is rotatable relative to the prechamber cylinder 24. By rotating the adjusting sleeve 80 relative to the prechamber cylinder 24, an effective flow cross section 103 through the passage opening 31 in the prechamber cylinder 24 can be varied.
  • the adjusting opening 81 of the setting sleeve 80 preferably has the same shape and size as the passage opening 31 of the pre-chamber cylinder 24.
  • the pre-chamber cylinder 24 comprises one or more, in particular distributed uniformly in the circumferential direction through openings, which are not provided with reference numerals.
  • the adjusting sleeve 80 distributed in the circumferential direction uniformly arranged adjusting openings, which are also not provided with reference numerals.
  • the adjusting sleeve 80 is rotated with the adjusting openings 81 so that a maximum overlap with the passage opening 31 of the prechamber cylinder 24 is achieved. So the effective flow cross section 103 is maximum. This allows a setting with high energy.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät (1) zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einer Hauptbrennkammer (6) für einen Brennstoff, mit einem Treibkolben (10), der über exandierbare Gase aus der Hauptbrennkammer (6) in Setzrichtung (15) antreibbar ist, und mit einer Vorkammer (25), der eine Zündeinrichtung (26) zugeordnet ist und in der vor der Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemischs in der Hauptbrennkammer (6) ein auf die Hauptbrennkammer (6) wirkender Druck aufbaubar ist. Um die Effektivität und/oder die Funktionalität beim Eintreiben von Befestigungselementen zu verbessern, kann das Setzgerät (1) durch eine Energieverstellung in unterschiedlichen Energieklassen betrieben werden.

Description

Brennkraftbetriebenes Setzgerät und Verfahren zum Betreiben eines derartigen
Setzgeräts
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einer Hauptbrennkammer für einen Brennstoff, mit einem Treibkolben, der über exandierbare Gase aus der Hauptbrennkammer in Setzrichtung antreibbar ist, und mit einer Vorkammer, der eine Zündeinrichtung zugeordnet ist und in der vor der Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemischs in der Hauptbrennkammer ein auf die Hauptbrennkammer wirkender Druck aufbaubar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Setzgeräts.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 32 035 A1 ist ein brennkraftbetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund bekannt, mit wenigstens einer Hauptbrennkammer für einen Brennstoff, mit einem in einer Kolbenführung gelagerten Treibkolben, der über expandierende Gase aus der Hauptbrennkammer in Setzrichtung antreibbar ist, und mit einer Vorkammer, in der vor der Zündung eines Brennstoff-Luftgemischs in der Hauptbrennkammer ein auf die Hauptbrennkammer einwirkender Druck aufbaubar ist, wobei die Vorkammer von einem sich an die der Hauptbrennkammer abgewandten Unterseite des sich in seiner Ausgangsstellung befindlichen Treibkolbens anschließenden Raum innerhalb der Kolbenführung gebildet wird, und wobei die Vorkammer über eine Passage mit der Hauptbrennkammer wenigstens zeitweise in Verbindung steht, wobei in der Hauptbrennkammer ein Mittel zur Detektion des Drucks vorgesehen ist, welches mit der Zündeinrichtung für die Hauptbrennkammer zusammenwirkt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 43 36 17 A1 ist ein tragbares, brenn kraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere ein Setzgerät für Befestigungselemente bekannt, mit einer insbesondere zylinderförmigen Brennkammer zur Verbrennung eines Luft- Brennstoff-Gemischs, wodurch über einen durch den Brennkammerzylinder geführten Kolben ein Stößel antreibbar ist, wobei eine mit der Brennkammer abgekehrten Unterfläche des Kolbens in Verbindung stehende Vorkammer vorgesehen ist, in der zur insbesondere im Wesentlichen isentropen Kompression des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Brennkammer ein zündungsinduzierter Verbrennungsprozess eines Luft-Brennstoff-Gemischs auslösbar ist.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Effektivität und/oder die Funktionalität beim Eintreiben von Befestigungselementen mit einem brennkraftbetriebenen Setzgerät, mit mindestens einer Hauptbrennkammer für einen Brennstoff, mit einem Treibkolben, der über exandierbare Gase aus der Hauptbrennkammer in Setzrichtung antreibbar ist, und mit einer Vorkammer, der eine Zündeinrichtung zugeordnet ist und in der vor der Zündung eines Brennstoff-Luft- Gemischs in der Hauptbrennkammer ein auf die Hauptbrennkammer wirkender Druck aufbaubar ist, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem brennkraftbetriebenen Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einer Hauptbrennkammer für einen Brennstoff, mit einem Treibkolben, der über exandierbare Gase aus der Hauptbrennkammer in Setzrichtung antreibbar ist, und mit einer Vorkammer, der eine Zündeinrichtung zugeordnet ist und in der vor der Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemischs in der Hauptbrennkammer ein auf die Hauptbrennkammer wirkender Druck aufbaubar ist, dadurch gelöst, dass das Setzgerät durch eine Energieverstellung in unterschiedlichen Energieklassen betrieben werden kann. Dadurch wird der Anwendungsbereich eines Setzgeräts mit Vorverbrennung deutlich erweitert. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer über mindestens eine Durchtrittsöffnung, die durch eine Steuereinrichtung verschließbar ist, mit einer Umgebung der Vorkammer verbunden beziehungsweise verbindbar ist, wobei ein Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung zur Energieverstellung verstellbar ist. Durch die Verstellbarkeit des Strömungsquerschnitts der Durchtrittsöffnung kann vorteilhaft Energie in Form von Strömungsverlusten effektiv abgebaut werden. Darüber hinaus kann durch die Verstellbarkeit des Strömungsquerschnitts der Durchtrittsöffnung unerwünschte Verlustenergie bei einem Auffahren des Treibkolbens auf ein Gaspolster in der Vorkammer deutlich reduziert werden. Dabei liefert die Verstellbarkeit des Strömungsquerschnitts der Durchtrittsöffnung den Vorteil, dass ansonsten keine großen Änderungen an dem Setzgerät vorgenommen werden müssen. Die Veränderung des Strömungsquerschnitts der Durchtrittsöffnung der Vorkammer kann entweder von einem Anwender mechanisch oder elektromechanisch vorgenommen werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung zur Energieverstellung eine Stellhülse mit mindestens einer Stellöffnung aufweist, die mehr oder weniger zur Deckung mit der Durchtrittsöffnung gebracht werden kann, um den Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung zu verändern. Die Stellöffnung hat vorzugsweise die gleiche Gestalt und die gleiche Größe wie die Durchtrittsöffnung. Bei einer vollen Überdeckung zwischen der Stellöffnung und der Durchtrittsöffnung ist der effektive Strömungsquerschnitt maximal. Durch eine Bewegung der Stellhülse relativ zu der Durchtrittsöffnung der Vorkammer kann der effektive Strömungsquerschnitt stufenlos verstellt werden, insbesondere bis auf null reduziert werden. Dadurch wird eine besonders komfortable Energieverstellung ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse zur Energieverstellung relativ zu einem Vorkammerzylinder, der die Durchtrittsöffnung aufweist, bewegbar geführt ist. Die Durchtrittsöffnung und die Stellöffnung haben vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt von kreisrunden Löchern. Durch eine Bewegung der Stellhülse relativ zu dem Vorkammerzylinder, insbesondere durch eine Drehung oder Längsbewegung der Stellhülse relativ zu dem Vorkammerzylinder, kann der effektive Strömungsquerschnitt stufenlos verstellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse elektromotorisch bewegbar ist. Ein elektromotorischer Stellantrieb für die Stellhülse umfasst zum Beispiel einen Elektromotor. Der Elektromotor ist vorteilhaft an dem Vorkammerzylinder befestigt. Zur Kraftübertragung von dem Elektromotor auf die Stellhülse dient zum Beispiel ein Zahnrad, das über eine Welle des Elektromotors angetrieben wird. Das Zahnrad befindet sich vorteilhaft in Eingriff mit einer Verzahnung, insbesondere einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verzahnung, an der Stellhülse. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse zur Energieverstellung mit einer Steuerhülse kombiniert ist, die so ausgeführt und relativ zu der Durchtrittsöffnung der Vorkammer bewegbar ist, dass die Durchtrittsöffnung der Vorkammer in Abhängigkeit von dem Hauptbrennkammerdruck von der Steuerhülse freigegeben oder verschlossen wird. Die Steuerhülse hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, der relativ zu einem Gehäuse oder einem Zylinder, das beziehungsweise der die Vorkammer begrenzt, zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher die Durchtrittsöffnung der Vorkammer freigegeben oder geöffnet ist, und einer Schließstellung, in welcher die Durchtrittsöffnung der Vorkammer freigegeben ist, bewegbar ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens eine Steuerdruckfläche aufweist, die mit dem Hauptbrennkammerdruck beaufschlagt ist und mechanisch mit einer hin und her bewegbaren Steuerhülse gekoppelt ist, deren maximaler Hub zur Energieverstellung variiert werden kann. Die Bewegung der Steuerhülse wird vorteilhaft über den Hauptbrennkammerdruck gesteuert, der auf die Steuerdruckfläche wirkt. Die Bewegung der Steuerhülse zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung wird zum Beispiel durch eine Führung der Steuerhülse an dem Gehäuse beziehungsweise dem Zylinder ermöglicht, der die Vorkammer begrenzt. Durch die Variation des maximalen Verstellhubs der Steuerhülse wird auf einfache Art und Weise eine Verstellung des Strömungsquerschnitts zur Entlüftung der Vorkammer ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens eine Steuerdruckfläche aufweist, die mit dem Hauptbrennkammerdruck beaufschlagt ist und mechanisch mit einer Steuerhülse gekoppelt ist, die so ausgeführt und relativ zu der Durchtrittsöffnung der Vorkammer bewegbar ist, dass die Durchtrittsöffnung der Vorkammer in Abhängigkeit von dem Hauptbrennkammerdruck von der Steuerhülse mehr oder weniger freigegeben oder verschlossen wird, wobei die Steuerdruckfläche über ein Kopplungselement mechanisch mit der Steuerhülse gekoppelt ist, wobei die Steuerdruckfläche über mindestens eine Federeinrichtung an einem Anschlag abgestützt ist, der zur Energieverstellung verstellbar ist, um eine Vorspannkraft der Federeinrichtung zu verstellen. Durch eine Reduktion der Federvorspannung der Steuerhülse wird bei einem geringen Hauptbrennkammerdruck ein Öffnen der Durchtrittsöffnung, also ein Entlüften der Vorkammer, früher stattfinden. Dadurch kann die Energie besonders vorteilhaft auf einfache Art und Weise verstellt werden. Die Verstellung der Federvorspannung der Steuerhülse wird zum Beispiel durch ein Gewinde zwischen dem Vorkammerzylinder und dem Anschlag ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des brennkraftbetriebenen Setzgeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt mindestens einer Überströmöffnung zwischen der Vorkammer und der Hauptbrennkammer zur Energieverstellung variabel ist. Der Strömungsquerschnitt der Überströmöffnung kann zum Beispiel mit Hilfe einer Ventileinrichtung variiert beziehungsweise verändert werden. Durch das Verändern des Strömungsquerschnitts der Überströmöffnung verändert sich auch ein Auflagedruck in der Hauptbrennkammer. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es gegebenenfalls vorteilhaft, der Hauptbrennkammer eine weitere Zündeinrichtung zuzuordnen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen brennkraftbetriebenen Setzgeräts. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung zur Energieverstellung mechanisch durch einen Benutzer des Setzgeräts eingestellt wird. Zu diesem Zweck kann an dem Setzgerät eine entsprechende Stelleinrichtung vorgesehen sein. Die Stelleinrichtung kann zum Beispiel als Stellrad ausgeführt sein, das zur Energieverstellung manuell verdreht werden kann. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung zur Energieverstellung über mindestens ein Bedienelement, das mit einer beziehungsweise der Steuereinrichtung verbunden ist, elektrisch eingestellt wird. Das Bedienelement kann zum Beispiel als Stellrad ausgeführt sein, das an dem Setzgerät drehbar angebracht ist. Zur elektrischen Verstellung des Strömungsquerschnitts der Durchtrittsöffnung kann zum Beispiel der vorab beschriebene elektromotorischer Stellantrieb für die Stellhülse verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung zur Energieverstellung durch Zu- /Abschalten und/oder Regeln von mindestens einer Ventileinrichtung eingestellt wird. Dabei handelt es sich vorteilhaft um eine elektromechanische Ventileinrichtung. Die Ventileinrichtung zur Energieverstellung ist zum Beispiel einer Überströmöffnung zwischen der Vorkammer und der Hauptbrennkammer zugeordnet. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnungsmechanik der Steuerhülse zur Energieverstellung manuell eingestellt wird. Die Steuerhülse ist zum Beispiel über eine Getriebeeinrichtung mit einem Bedienelement, insbesondere einem Stellrad, außen an dem Setzgerät gekoppelt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine effektive Größe der Steuerdruckfläche der Steuereinrichtung verändert wird. Dadurch kann eine Verstellung der Steuerhülse der Steuereinrichtung auf einfache Art und Weise variiert werden.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens, insbesondere wenn das Programm in der Steuerung des Setzgeräts ausgeführt wird.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuereinrichtung, eine Stellhülse, einen Vorkammerzylinder, eine Steuerhülse und/oder eine Ventileinrichtung für ein vorab beschriebenes brennkraftbetriebenes Setzgerät. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 ein brennkraftbetriebenes Setzgerät mit mindestens einer Steuerdruckfläche, die durch eine Federeinrichtung an einem Anschlag abgestützt ist, der zur Energieverstellung relativ zu einem Vorkammerzylinder verstellbar ist im Längsschnitt;
Figur 2 das Setzgerät aus Figur 1 mit verstellten Anschlägen im Längsschnitt;
Figur 3 ein ähnliches Setzgerät wie in Figur 1 im Längsschnitt mit einer Stellhülse zur Energieverstellung kurz nach einer Zündung in einer Vorkammer; Figur 4 das Setzgerät aus Figur 3 mit geöffneten Durchtrittsöffnungen, wobei die Stellhülse einen Betrieb mit geringer Energie kurz nach einer Zündung in einer Hauptkammer ermöglicht;
Figur 5 das Setzgerät aus Figur 4, wobei die Stellhülse einen Betrieb mit hoher Energie kurz nach der Zündung in einer Hauptkammer ermöglicht; Figur 6 das Setzgerät aus den Figuren 3 bis 5, wobei sich ein Treibkolben mit hoher Energie in Setzrichtung bewegt hat;
Figur 7 eine perspektivische Darstellung der Stellhülse mit einem verkleinerten effektiven Strömungsquerschnitt, um einen Betrieb mit geringer Energie zu ermöglichen; Figur 8 die Stellhülse aus Figur 7 mit einem maximalen effektiven Strömungsquerschnitt, um einen Betrieb des Setzgeräts mit hoher Energie zu ermöglichen, und
Figur 9 die Stellhülse aus den Figuren 7 und 8 mit einem elektromotorischen Antrieb zur Energieverstellung.
In den Figuren 1 bis 6 ist ein Setzgerät 1 stark vereinfacht in einem Längsschnitt gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und in verschiedenen Betriebszuständen dargestellt. Das in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Setzgerät 1 kann mit einem Brenngas oder mit einem verdampfbaren Flüssigbrennstoff betrieben werden. Das Setzgeräts 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einem Hauptzylinder 5, der eine Hauptbrennkammer 6 begrenzt. Der Hauptbrennkammer 6 kann über eine Einlasseinrichtung 8 Gas und/oder Luft zugeführt werden. Bei nicht gezeigten Ausführungsbeispielen befindet sich ein Turbulenzerzeuger, insbesondere ein von einem Lüftermotor angetriebenes Lüfterrad in der Hauptbrennkammer.
In dem Gehäuse 3 des Setzgeräts 1 ist ein Treibkolben 10 in den Figuren 1 bis 6 hin und her bewegbar nach unten und nach oben geführt. Der Treibkolben 10 umfasst eine Kolbenstange 1 1 , die von einem Kolbenkopf 12 ausgeht. Ein dem Kolbenkopf 12 abgewandtes Setzende 14 der Kolbenstange 1 1 ist in einer (nicht dargestellten) Bolzenführung angeordnet, die zum Führen von Befestigungselementen dient, die auch als Bolzen bezeichnet werden. In Figur 6 ist das Setzende 14 der Kolbenstange 1 1 des Treibkolbens 10 abgeschnitten dargestellt.
Die Bolzenführung mit der darin angeordneten Kolbenstange 1 1 des Treibkolbens 10 wird auch als Setzwerk bezeichnet. Über das Setzwerk kann ein Befestigungselement, wie ein Nagel, Bolzen oder dergleichen, in einen (nicht dargestellten) Untergrund eingetrieben werden. Vor dem Setzen eines Befestigungselements wird das Setzgerät 1 mit seiner Bolzenführung an den Untergrund angepresst und ausgelöst. Zum Auslösen eines Setzvorgangs dient zum Beispiel ein (nicht dargestellter) Schalter, der auch als Triggerschalter bezeichnet wird. Der Schalter ist zum Beispiel an einem (ebenfalls nicht dargestellten) Handgriff des Setzgeräts 1 vorgesehen. Durch einen Pfeil 15 ist in den Figuren 1 bis 6 eine Setzrichtung angedeutet. Beim Setzen eines Befestigungselements wird der Treibkolben 10 mit der Kolbenstange 1 1 in der Setzrichtung 15 stark beschleunigt, um das Befestigungselement in den Untergrund einzutreiben. Beim Setzvorgang wird der Treibkolben 10 aus seiner in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausgangsstellung, die einem oberen Totpunkt entspricht, in eine Endstellung bewegt, die einem unteren Totpunkt entspricht.
Eine Bewegung des Treibkolbens 10 in den Figuren 1 bis 6 nach oben wird durch einen zylinderfesten Kolbenanschlag 16 begrenzt. Durch den Kolbenanschlag 16 wird der obere Totpunkt des Treibkolbens 10 definiert. Der Kolbenanschlag 16 kann mit einer Magneteinrichtung 17 kombiniert sein. Die Magneteinrichtung 17 dient zum Beispiel dazu, den Treibkolben 10 mit einer vorbestimmten Haltekraft in seiner in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausgangsstellung zu halten.
Eine Bewegung des Treibkolbens 10 nach unten wird durch Anschlag- und/oder Dämpfungselemente 28, 29 begrenzt. Die Anschlag- und/oder Dämpfungselemente 28 sind zum Beispiel als Puffer ausgeführt.
Der Kolbenkopf 12 umfasst eine erste Kolbenfläche 21 , die der Hauptbrennkammer 6 zugewandt ist. Eine zweite Kolbenfläche 22, die der Hauptbrennkammer 6 abgewandt ist, begrenzt eine Vorkammer 25 in einem Vorkammerzylinder 24. Der Vorkammerzylinder 24 ist beispielsweise Teil des Gehäuses 3 des Setzgeräts 1. Die Vorkammer 25 stellt eine Vorbrennkammer dar, der eine Zündeinrichtung 26 und eine Einlasseinrichtung 27 zugeordnet sind. Darüber hinaus sind die Anschlag- und/oder Dämpfungselemente 28, 29 in der Vorkammer 25 angeordnet. Über die Einlasseinrichtung 27 wird der Vorkammer oder Vorbrennkammer 25 Luft oder ein Brenngas-Luft-Gemisch zugeführt, das mit Hilfe der Zündeinrichtung 26 in der Vorkammer 25 gezündet wird, wie in den Figuren 1 bis 3 durch ein Symbol 60 angedeutet ist.
Der Vorkammerzylinder 24 umfasst zwei Durchtrittsöffnungen 31 , 32, die zum Beispiel den Austritt von Abgasen aus der Vorkammer 25 ermöglichen. Die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 sind durch eine Steuereinrichtung 30 bedarfsabhängig verschließbar. Die Steuereinrichtung 30 umfasst eine Steuerhülse 34, die zwei oder mehr Durchtrittsöffnungen 37, 38 aufweist. Wenn die Durchtrittsöffnungen 37, 38 der Steuerhülse 34 mit den Durchtrittsöffnungen 31 , 32 in Überdeckung gebracht werden, dann sind die Durchtrittsöffnungen 31 , 32, wie man in den Figuren 4 und 5 sieht, geöffnet. In den Figuren 1 bis 3 sind die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 durch die Steuerhülse 34 verschlossen. Die Steuerhülse 34 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Zylindermantels, insbesondere Kreiszylindermantels, und ist in den Figuren 1 bis 6 nach unten und nach oben bewegbar.
Zwischen der Vorkammer 25 und der Hauptbrennkammer 6 sind eine oder mehrere Überströmöffnungen 41 , 42 vorgesehen. Den Überströmöffnungen 41 , 42 ist jeweils eine Ventileinrichtung 43, 44 zugeordnet. Bei den Ventileinrichtungen 43, 44 handelt es sich zum Beispiel um Ventilklappen, die in den Figuren 1 bis 3 geöffnet sind, um einen Durchtritt des gezündeten Luft-Brennstoff-Gemischs aus der Vorkammer 25 in die Hauptbrennkammer 6 zu ermöglichen. In den Figuren 4 und 5 sind die Ventileinrichtungen 43, 44 geschlossen.
Die Steuereinrichtung 30 umfasst eine Steuerdruckfläche 45, die steuerdruckmäßig mit der Hauptbrennkammer 6 verbunden ist. Die Steuerdruckfläche 45 ist als Ringfläche 46 ausgeführt, die radial außerhalb des Vorkammerzylinders 24 der Hauptbrennkammer 6 zugewandt ist. Die Steuerdruckfläche 45 ist über ein Kopplungselement 48 mechanisch mit der Steuerhülse 34 gekoppelt.
Das Kopplungselement 48 ist als Schieber 50 ausgeführt, der in den Figuren 1 bis 6 nach unten und nach oben hin und her bewegbar an dem Vorkammerzylinder 24 geführt ist. An einem in den Figuren 1 bis 6 oberen Ende 51 des Schiebers 50 ist die als Ringfläche 46 ausgeführte Steuerdruckfläche 45 vorgesehen. An einem in den Figuren 1 bis 6 unteren Ende 52 des Schiebers 50 ist die Steuerhülse 34 befestigt.
Die Steuereinrichtung 30 umfasst des Weiteren Federeinrichtungen 54, 55, die zum Beispiel als Schraubendruckfedern ausgeführt sind. Den in den Figuren 1 bis 6 unteren Enden der Federeinrichtungen 54, 55 ist jeweils ein Anschlag 56, 57 zugeordnet. Die Anschläge 56, 57 sind an den Vorkammerzylinder 24 vorgesehen. In den Figuren 3 bis 6 sind die Anschläge 56, 57 zylinderfest ausgeführt.
Die Federeinrichtungen 54, 55 sind zwischen den Anschlägen 56, 57 und dem oberen Ende 51 des Schiebers 50 mit der Steuerdruckfläche 45 eingespannt. Somit ist der Schieber 50 über die Federeinrichtungen 54, 55 an den Anschlägen 56, 57 abgestützt. ln den Figuren 1 bis 3 ist das Setzgerät 1 kurz nach der Zündung 60 in der Vorkammer 25 dargestellt. Durch die Pfeile 61 , 62 ist angedeutet, dass das gezündete Gemisch über die geöffneten Ventileinrichtungen 43, 44 durch die Überströmöffnungen 41 , 42 in die Hauptbrennkammer 6 gelangt. Die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 der Vorkammer 25 sind durch die Steuerhülse 34 verschlossen.
Im Betrieb des in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Setzgeräts 1 wird die Hauptbrennkammer 6 in einem nicht angepressten Zustand des Setzgeräts 1 , zum Beispiel über nicht dargestellte Spülöffnungen, zum Spülen der Hauptbrennkammer 6 geöffnet. Beim Spülen wird zum Beispiel mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Ventilators Umgebungsluft durch die Hauptbrennkammer 6 hindurch geblasen. Die dazu benötigten (nicht dargestellten) Spülöffnungen werden durch ein Anpressen des Setzgeräts an einen Untergrund geschlossen. Das Spülen der Hauptbrennkammer 6 dient dem Ausblasen von Verbrennungsgasen einer vorherigen Setzung und/oder zur Kühlung des Setzgeräts mittels Konvektion. Vor einer Zündung durch die Zündeinrichtung 26 in der Vorkammer 25 wird in die Vorkammer 25 und in die Hauptbrennkammer 6 Brenngas über die Einlasseinrichtungen 8 und 27 eingespritzt. Dadurch wird ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch gebildet. Bei einer Zündung wird das die Zündeinrichtung 26 der Vorkammer 25 umgebende zündfähige Gas- Luft-Gemisch gezündet. Beim Zünden entsteht eine Flammfront, die durch die Vorkammer 25 wandert und durch den entstehenden Verbrennungsdruck einen Teil des Gemischs durch die Überströmöffnungen 41 , 42 an den geöffneten Ventileinrichtungen 43, 44 vorbei in die Hauptbrennkammer 6 presst, wie in den Figuren 1 und 2 durch Pfeile 61 , 62 angedeutet ist. Die Zündung in der Vorkammer 25 ist durch ein Symbol 60 angedeutet.
Die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 der Vorkammer 25 sind durch die Steuerhülse 34 verschlossen. Im geschlossenen System bildet sich eine laminare Flammfront aus, die durch den steigenden Druck beschleunigt wird, und das räumlich vorangehende Gemisch teilweise in die Hauptbrennkammer 6 befördert. Die Flammfront in der Vorkammer 25 erzeugt einen erhöhten Druck in der Hauptbrennkammer 6. Die Flammen schlagen durch die Ventileinrichtungen 43, 44 beziehungsweise die Überströmöffnungen 41 , 42 und zünden das Gemisch in der Hauptbrennkammer 6. Die Ventileinrichtungen 43, 44 können als einfache Bohrungen mit federnden Klappen ausgeführt sein. Die Verbrennung des Gemischs in der Hauptbrennkammer 6 hat einen hohen Druckanstieg zur Folge, was dazu führt, dass die Ventileinrichtungen 43, 44 schließen. Der hohe Druck in der Hauptbrennkammer 6 wirkt über die Steuerdruckfläche 45 auf die Federeinrichtungen 54, 55. Über das Kopplungselement 48 wirkt der Druck auf die Steuerhülse 34, so dass die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 der Vorkammer 25 freigegeben werden und ein Entweichen der Abgase bei einer Bewegung des Treibkolbens 10 mit dem Kolbenkopf 12, der auch als Druckteller bezeichnet wird, nach unten ermöglichen.
In Figur 1 ist das Setzgerät 1 kurz nach der Zündung 60 der Vorkammer 25 dargestellt. Die Federeinrichtungen 54, 55 sind relativ gering vorgespannt. Die Anschläge 56, 57 der Federeinrichtungen 54, 55 sind bei dem in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Setzgerät 1 zylinderfest ausgeführt. Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Setzgerät 1 sind die Anschläge 56, 57 parallel zur Setzrichtung 15, also in den Figuren 1 und 2 nach unten und nach oben, bewegbar.
Die Bewegbarkeit der Anschläge 56, 57 relativ zu dem Vorkammerzylinder 24 wird auf einfache Art und Weise durch ein Gewinde erreicht. Das Gewinde umfasst zum Beispiel ein Außengewinde an dem Vorkammerzylinder 24 im Bereich der Anschläge 56, 57. Die Anschläge 56, 57 sind zum Beispiel an einem Ringkörper ausgebildet, der radial innen ein Innengewinde aufweist, das mit dem Außengewinde an dem Vorkammerzylinder 24 kämmt.
In Figur 2 sind die Anschläge 56', 57' im Vergleich zu Figur 1 weiter oben angeordnet. Dadurch werden die Fehlereinrichtungen 54, 55 stärker als in Figur 1 vorgespannt. Bei einer verringerten Federvorspannung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, wird bei einem geringeren Hauptbrennkammerdruck eine Entlüftung der Vorkammer 25 früher stattfinden. Somit kann über die verstellbaren Anschläge 56, 57 auf einfache Art und Weise eine Energieverstellung durchgeführt werden. In Figur 3 ist durch ein Rechteck 75 eine Ventileinrichtung angedeutet, die zum Beispiel zum Entlüften der Hauptbrennkammer 6 dient. Durch ein Rechteck 76 ist eine weitere Zündeinrichtung angedeutet, die der Hauptbrennkammer 6 zugeordnet ist. Durch die weitere Zündeinrichtung 76 werden weitere Betriebsarten des Setzgeräts 1 ermöglicht. In den Figuren 4 bis 6 sieht man, dass das Setzgerät 1 aber auch nur mit der Zündeinrichtung 26 der Vorkammer 25, also ohne die weitere Zündeinrichtung 76 der Hauptbrennkammer 6, betrieben werden kann. Das in den Figuren 3 bis 6 dargestellte Setzgerät 1 umfasst zur Energieverstellung eine Stellhülse 80 mit Stellöffnungen 81 , 82. Die Stellöffnungen 81 , 82 dienen zum Verstellen eines effektiven Strömungsquerschnitts durch die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 der Vorkammer 25. Das in Figur 3 dargestellte Setzgerät 1 entspricht, abgesehen von der Stellhülse 80, dem Setzgerät 1 in Figur 1. Das Setzgerät 1 ist kurz nach der Zündung 60 der Vorkammer 25 dargestellt. Die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 der Vorkammer 25 sind durch die Steuerhülse 34 verschlossen.
In Figur 4 ist durch ein Symbol 85 angedeutet, dass die Zündung der Hauptbrennkammer 6, die verkürzt auch als Hauptkammer bezeichnet wird, erfolgt ist. Das Zünden des Gasgemischs in der Hauptbrennkammer 6 ist durch die voranschreitende Flammfront aus der Vorkammer 25 ausgelöst worden. Der durch die Zündung 85 der Hauptbrennkammer 6 erzeugte Druck wirkt über die Steuerdruckfläche 45 auf die Federeinrichtungen 54, 55, wodurch diese zusammengedrückt werden. Gleichzeitig wird die Bewegung der Steuerdruckfläche 45 nach unten über das Kopplungselement 48 auf die Steuerhülse 34 übertragen, was zu einer Öffnung der Durchtrittsöffnungen 31 , 32 der Vorkammer 25 durch die Steuerhülse 34 führt. Die Stellhülse 80 ist so eingestellt, dass der effektive Strömungsquerschnitt verkleinert wird, was einer Einstellung für eine Setzung mit geringer Energie entspricht. In Figur 5 ist die Stellhülse 80 im Unterschied zu Figur 4 so verstellt, dass der effektive Strömungsquerschnitt durch die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 maximal ist. Dadurch wird eine Setzung mit hoher Energie ermöglicht.
In Figur 6 ist das Setzgerät 1 etwas später nach der Zündung 85 in der Hauptkammer 6 dargestellt. Der effektive Strömungsquerschnitt durch die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 ist, wie in Figur 5, maximal. Es erfolgt also eine Setzung mit hoher Energie. Durch Pfeile 91 , 92 ist angedeutet, dass der Treibkolben 10 mit dem Kolbenkopf 12 in Setzrichtung 15 mit hoher Geschwindigkeit nach unten bewegt wird. Dabei können, wie durch die Pfeile 91 , 92 in Figur 6 angedeutet ist, Verbrennungsabgase aus der Vorkammer 25 durch die Durchtrittsöffnungen 31 , 32 entweichen, so dass die Bewegung des Treibkolbens 10 nicht durch einen Gegendruck in der Vorkammer 25 gebremst wird. ln den Figuren 7 und 8 ist die Stellhülse 80 mit einem Abschnitt der Vorkammerzylinderwand 24 perspektivisch dargestellt. Die Stellhülse 80 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, der, wie in den Figuren 7 und 8 durch einen Pfeil 101 angedeutet ist, relativ zu dem Vorkammerzylinder 24 verdrehbar ist. Durch Verdrehen der Stellhülse 80 relativ zu dem Vorkammerzylinder 24 kann ein effektiver Strömungsquerschnitt 103 durch die Durchtrittsöffnung 31 in dem Vorkammerzylinder 24 variiert werden.
Die Stellöffnung 81 der Stellhülse 80 hat vorzugsweise die gleiche Gestalt und Größe wie die Durchtrittsöffnung 31 des Vorkammerzylinders 24. Der Vorkammerzylinder 24 umfasst eine oder mehrere insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Durchtrittsöffnungen, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind. In gleicher Art und Weise weist die Stellhülse 80 in Umfangsrichtung verteilt gleichmäßig angeordnete Stellöffnungen auf, die ebenfalls nicht mit Bezugszeichen versehen sind.
In Figur 7 ist die Stellhülse 80 mit den Stellöffnungen 81 relativ zu dem Vorkammerzylinder 24 so verdreht, dass der effektive Strömungsquerschnitt durch die Durchtrittsöffnung 31 des Vorkammerzylinders 24 verkleinert ist. Dadurch wird eine Einstellung zum Betrieb mit geringer Energie ermöglicht.
In Figur 8 ist die Stellhülse 80 mit den Stellöffnungen 81 so verdreht, dass eine maximale Überdeckung mit der Durchtrittsöffnung 31 des Vorkammerzylinders 24 erreicht wird. So ist der effektive Strömungsquerschnitt 103 maximal. Dadurch wird eine Setzung mit hoher Energie ermöglicht.
In Figur 9 ist dargestellt, dass das Verdrehen der Stellhülse 80 relativ zu dem Vorkammerzylinder 24 durch einen Stellantrieb 1 10 mit einem Elektromotor 1 12 erfolgen kann. Der Elektromotor 1 12 ist an dem Vorkammerzylinder 24 befestigt. Über eine Welle 1 13 treibt der Elektromotor 1 12 ein Zahnrad 1 14 an, wie durch einen Pfeil 1 15 angedeutet ist. Das Zahnrad 1 14 kämmt mit einer Verzahnung 1 16, die zahnstangenartig in einer Umfangrichtung oben an der Stellhülse 80 vorgesehen ist.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1 . Brennkraftbetriebenes Setzgerät (1 ) zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen Untergrund, mit mindestens einer Hauptbrennkammer (6) für einen Brennstoff, mit einem Treibkolben (10), der über exandierbare Gase aus der Hauptbrennkammer (6) in Setzrichtung (15) antreibbar ist, und mit einer Vorkammer (25), der eine Zündeinrichtung (26) zugeordnet ist und in der vor der Zündung eines Brennstoff-Luft-Gemischs in der Hauptbrennkammer (6) ein auf die Hauptbrennkammer (6) wirkender Druck aufbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzgerät (1 ) durch eine Energieverstellung in unterschiedlichen Energieklassen betrieben werden kann.
2. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (25) über mindestens eine Durchtrittsöffnung (31 ,32), die durch eine Steuereinrichtung (30) verschließbar ist, mit einer Umgebung der Vorkammer (25) verbunden beziehungsweise verbindbar ist, wobei ein Strömungsquerschnitt (103) der Durchtrittsöffnungen (31 ,32) zur Energieverstellung verstellbar ist.
3. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) zur Energieverstellung ein Stellschieber oder eine Stellhülse (80) mit mindestens einer Stellöffnung (81 ,82) aufweist, die mehr oder weniger zur Deckung mit der Durchtrittsöffnung (31 ,32) gebracht werden kann, um den Strömungsquerschnitt (103) der Durchtrittsöffnung (31 ,32) zu verändern.
4. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse (80) zur Energieverstellung relativ zu einem Vorkammerzylinder (24), der die Durchtrittsöffnung (31 ,32) aufweist, bewegbar geführt ist.
5. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse (80) elektromotorisch bewegbar ist.
6. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse (80) zur Energieverstellung mit einer Steuerhülse (34) kombiniert ist, die so ausgeführt und relativ zu der Durchtrittsöffnung (31 ,32) der Vorkammer (25) bewegbar ist, dass die Durchtrittsöffnung (31 ,32) der Vorkammer (25) in Abhängigkeit von dem Hauptbrennkammerdruck von der Steuerhülse (34) freigegeben oder verschlossen wird.
7. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) mindestens eine Steuerdruckfläche (45) aufweist, die mit dem
Hauptbrennkammerdruck beaufschlagt ist und mechanisch mit einer hin und her bewegbaren Steuerhülse (34) gekoppelt ist, deren maximaler Hub zur Energieverstellung variiert werden kann.
8. Brennkraftbetriebenes Setzgeräts nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (30) mindestens eine Steuerdruckfläche (45) aufweist, die mit dem
Hauptbrennkammerdruck beaufschlagt ist und mechanisch mit einer Steuerhülse (34) gekoppelt ist, die so ausgeführt und relativ zu der Durchtrittsöffnung (31 ,32) der Vorkammer (25) bewegbar ist, dass die Durchtrittsöffnung (31 ,32) der Vorkammer (25) in Abhängigkeit von dem Hauptbrennkammerdruck von der Steuerhülse (34) mehr oder weniger freigegeben oder verschlossen wird, wobei die Steuerdruckfläche (45) über ein
Kopplungselement (48) mechanisch mit der Steuerhülse (34) gekoppelt ist, wobei die Steuerdruckfläche (45) über mindestens eine Federeinrichtung (54,55) an einem Anschlag (56,57) abgestützt ist, der zur Energieverstellung verstellbar ist, um eine Vorspannkraft der Federeinrichtung (54,55) zu verstellen.
9. Brennkraftbetriebenes Setzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt mindestens einer Überströmöffnung (41 ,42) zwischen der Vorkammer (25) und der Hauptbrennkammer (6) zur Energieverstellung variabel ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines brennkraftbetriebenen Setzgeräts (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt (103) der Durchtrittsöffnung (31 ,32) zur Energieverstellung mechanisch durch einen Benutzer des Setzgeräts (1 ) eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt (103) der Durchtrittsöffnung (31 ,32) zur Energieverstellung über mindestens ein Bedienelement, das mit einer beziehungsweise der Steuereinrichtung (30) verbunden ist, elektrisch eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt (103) der Durchtrittsöffnung (31 ,32) zur Energieverstellung durch Zu-/Abschalten und/oder Regeln von mindestens einer Ventileinrichtung eingestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnungsmechanik der Steuerhülse (34) zur Energieverstellung manuell eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine effektive Größe der Steuerdruckfläche (103) der Steuereinrichtung (30) verändert wird.
16. Steuereinrichtung (30), Stellhülse (80), Vorkammerzylinder (24), Steuerhülse (34) und/oder Ventileinrichtung (43,44) für ein brennkraftbetriebenes Setzgerät (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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