[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art. Derartige Setzgeräte werden mit festen Brennstoffen
in Pulver- oder Tablettenform betrieben, wobei ein Setzkolben über die Verbrennungsgase
aus der Verbrennung des Brennstoffs antreibbar ist. Über diesen Setzkolben können
dann Befestigungselemente in einen Untergrund eingetrieben werden.
[0002] Aus der
DE 199 83 546 A1 ist ein handgeführtes, pulverkraftbetriebenes Setzgerät bekannt, bei dem ein Setzkolben
versetzbar in einem Führungsraum eines Führungszylinders geführt ist. An dem einen
Ende des Führungszylinders ist eine Aufnahme für eine Treibladung angeordnet, an der
sich in Richtung auf den Setzkolben zu eine Brennkammer anschliesst. Diese Brennkammer
ist über eine mit Öffnungen versehene Platte als Trennelement zweigeteilt, die fest
in dem Innenraum des Führungszylinders angeordnet ist. Das Setzgerät weist ferner
eine Vorrichtung zum Ändern der Antriebskraft auf, über die das Volumen des dem Setzkolben
zugewandten Teils der Brennkammer einstellbar ist. Hierzu weist die Vorrichtung einen
am Setzkolben angeordneten Leistungsstellarm auf an den ein Einstellmittel in Form
einer Schraube angreift. Hierdurch kann die obere Endstellung des Kolbens und damit
das Volumen des zweiten Teils der Brennkammer oberhalb des Setzkolbens verändert werden.
Bei einer anderen Variante befindet sich seitlich des zweiten Teils der Brennkammer
eine zusätzliche Volumenkammer die über ein einstellbares Ventil mit der Brennkammer
verbindbar ist. Das Volumen der Volumenkammer selbst ist über eine bewegliche Platte,
die eine Wand der Volumenkammer bildet verstellbar.
[0003] Von Nachteil hierbei ist, dass zur Verwirklichung der Vorrichtung zum Ändern der
Antriebskraft eine Reihe zusätzlicher Massnahmen notwendig ist, die zum einen zusätzlichen
Bauraum benötigen und die zum anderen zu höheren Produktionskosten führen.
[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Setzgerät der vorgenannten
Art zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und das eine einfach aufgebaute
Energieregulierung aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch
1 genannten Massnahmen gelöst, wie nachfolgend gezeigt wird.
[0005] Demnach ist das Trennelement als Teil der Einrichtung zum Einstellen der Setzenergie
ausgebildet und verstellbar gelagert, wobei der aktive Öffnungsquerschnitt von wenigstens
einem Teil der Durchführöffnungen des Trennelementes in Abhängigkeit von der Stellung
des Trennelementes veränderbar ist. D. h., dass wenigstens ein Teil der Durchführöffnungen
je nach Stellung des Trennelementes teilweise oder ganz verschliessbar sind, wodurch
deren aktiver Öffnungsquerschnitt, der die Strömung von Verbrennungsgasen durch die
Durchführöffnungen limitiert, verkleinert oder ganz verschlossen werden kann. Durch
diese Massnahme kann eine Regulierung der von der Treibladung gelieferten Energie
also auf einfache Weise durch Veränderung des Öffnungsquerschnitts erfolgen und nahezu
ohne zusätzliche, Bauraum benötigende Mittel erreicht werden. Ferner ist diese Massnahme
kostengünstig, da nur geringe Anpassungen und wenige zusätzliche Teile notwendig sind.
[0006] Von Vorteil ist es, wenn wenigstens ein Teil der Durchführöffnungen des Trennelementes
gegenüber Kanälen der Kolbenführung verlagerbar ist. Hierdurch kann eine Steuerung
und ggf. Splittung der Verbrennungsgase auf einfache Weise erreicht werden. So können
die Kanäle Abblaskanäle sein, oder Kanäle die in Richtung des Führungsraums verlaufen.
[0007] Das Trennelement kann einfach gesteuert werden, wenn es parallel zu einer Längsachse
des Führungsraums verschwenkbar gelagert ist. Hierzu kann das Trennelement einen kreisscheibenförmigen
Grundkörper aufweisen, der durch einfaches Verdrehen leicht zu verstellen ist. An
dem Trennelement kann dazu ein Stellmittel angelenkt sein, über welches das Trennelement
verstellbar ist.
[0008] Vorteilhaft weist dass Trennelement erste Durchführöffnungen auf, die parallel zur
Längsachse des Führungsraums durch das Trennelement hindurchgeführt sind, um Verbrennungsgase
von der ersten Teilkammer in die zweite Teilkammer zu führen. Hierdurch wird der Weg
der antreibenden Verbrennungsgase nicht behindert, auch wenn ein Teil der Verbrennungsgase
über entsprechende weitere Durchführöffnungen und ggf. Kanäle an die Umgebung abgeführt
werden.
[0009] Günstig kann es ferner sein, wenn ein von Kanälen durchsetztes Gegenelement für das
Trennelement vorgesehen ist, welches in der Kolbenführung dem Trennelement gegenüberliegend,
und in flächiger Anlage mit diesem, angeordnet ist. Über dieses Gegenelement wird
auf einfache Weise ein teilweises oder vollständiges Verschliessen der Durchführöffnungen
und damit eine Reduktion des aktiven Öffnungsquerschnitts auf Null im Trennelement
in Abhängigkeit von dessen Stellung ermöglicht. Vorteilhafterweise umfassen die Kanäle
erste Kanäle, die parallel zur Längsachse des Führungsraums durch das Gegenelement
hindurchgeführt sind, um Verbrennungsgase von der ersten Teilkammer in die zweite
Teilkammer zu führen. Von diesen ersten Kanälen können die ersten Durchführöffnungen
des Trennelementes ganz oder nur teilweise überdeckt werden, je nach Stellung des
Trennelementes, und somit der aktive Öffnungsquerschnitt der ersten Durchführöffnungen
reguliert werden.
[0010] Weiterhin von Vorteil ist es, wenn die Kanäle zweite Kanäle umfassen, die an ihre
dem Trennelement abgewandten Enden in als Abströmkanäle ausgebildete Kanäle in der
Kolbenführung einmünden und die in Überdeckung mit zweiten Durchführöffnungen des
Trennelementes bringbar sind, um Verbrennungsgase von der ersten Teilkammer an die
Umgebung abzuführen. Durch diese Massnahme kann insbesondere ein überhöhter Druck
in der ersten Teilkammer der Brennkammer vermieden werden, wenn die ersten Durchführöffnungen
teilweise verschlossen und ihr aktiver Öffnungsquerschnitt reduziert ist. Eine maximale
Setzenergie kann dabei z. B. aus einer Treibladung gezogen werden, wenn die ersten
Durchführöffnungen, die zum Führungsraum führen, vollständig geöffnet sind und keine
Verbrennungsgase an die Umgebung abgeblasen werden. Die Setzenergie ist jedoch reduziert,
wenn Verbrennungsgase an die Umgebung abgeblasen werden und/oder wenn der Querschnitt
der Durchführöffnungen, die zum Führungsraum führen, reduziert ist.
[0011] Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist es von Vorteil, wenn das Trennelement
einen Zylinderabschnitt aufweist, der koaxial zur Längsachse des Führungsraums verläuft
und dessen Zylinderwand von zweiten Durchführöffnungen durchbrochen ist, deren radial
aussen liegende Enden mit als Abströmkanälen ausgebildeten Kanälen in der Kolbenführung
in Überdeckung bringbar sind, um Verbrennungsgase von der zweiten Teilkammer an die
Umgebung abzuführen. Eine Reduktion der Setzenergie erfolgt dabei nur durch Abblasen
von Verbrennungsgase nach aussen an die Umgebung. D. h., dass eine maximale Setzenergie
dann aus einer Treibladung gezogen wird, wenn keine Verbrennungsgase an die Umgebung
abgeblasen werden. Die Setzenergie ist jedoch reduziert, wenn Verbrennungsgase an
die Umgebung abgeblasen werden.
[0012] Weitere Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung
in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
[0013] Es zeigen:
- Fig. 1
- ein erfindungsgemässes Setzgerät in einer an einen Untergrund angepressten Stellung
in teilweisem Längsschnitt, mit einer ersten Energieeinstellung,
- Fig. 2
- einen vergrösserten Ausschnitt des Setzgerätes aus Fig. 1, mit einer zweiten Energieeinstellung,
- Fig.3
- einen Ausschnitt eines weiteren Setzgerätes in einer an einen Untergrund angepressten
Stellung, mit einer ersten Energieeinstellung,
- Fig. 4
- den Ausschnitt des Setzgerätes aus Fig. 3, mit einer zweiten Energieeinstellung,
- Fig. 5
- einen Querschnitt durch das Setzgerät aus Fig. 3 entlang der Linie V-V,
- Fig. 6
- einen Querschnitt durch das Setzgerät aus Fig. 4 entlang der Linie VI-VI.
[0014] Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte brennkraftbetriebene Setzgerät 10 weist ein
Gehäuse 11 mit einem darin angeordneten ein- oder mehrteiligen hülsenartigen Element
12 auf, in dem eine Kolbenführung 13 verschieblich angeordnet ist. In einem Führungsraum
14 der Kolbenführung 13 ist ein Setzkolben 15 axial versetzbar geführt, der über eine
in einer Aufnahme 18, wie z. B. einem Kartuschenlager, eingebrachte Treibladung 41,
wie z. B. einer Blister-Kartusche, antreibbar ist. Die Treibladung 41 kann dabei an
einem Magazinstreifen 42 zusammen mit weiteren Treibladungen magaziniert sein. Die
Aufnahme 18, die in einem ringförmigen Lagerteil 40 ausgebildet ist, das in einem
ersten Aufnahmeraum 26 an einem Ende der Kolbenführung 13 angeordnet ist, ist in der
in den Figuren 1 und 2 dargestellten an einen Untergrund U angepressten Stellung des
Setzgerätes 10 von hinten durch einen Lagerboden 17 verschlossen, wobei eine Treibladung
41 darin gekammert ist. Günstigerweise ist das Lagerteil 40 dabei als Dichtbuchse
ausgebildet. Über eine hier nicht dargestellte Zündeinheit ist die Treibladung 41
zündbar. Diese Zündeinheit kann z.B. elektronisch arbeiten oder auch mechanisch, z.
B. mittels eines elastisch beaufschlagten Zündstiftes. Eine Betätigung der Zündeinheit
erfolgt dabei über einen Triggerschalter 16 an einem Handgriff 19 des Setzgerätes
10.
[0015] Zwischen dem Lagerboden 17 und dem Führungsraum 14 befindet sich eine Brennkammer
20, in der die Verbrennung der Treibladung 41 nach erfolgter Zündung abläuft.
[0016] Das Setzgerät 10 weist ferner noch eine insgesamt mit 30 bezeichnete Einrichtung
zum Einstellen der Setzenergie auf. Diese Einrichtung weist ein Trennelement 31 auf,
welches die Brennkammer 20 in eine erste Teilkammer 21, die dem Lagerboden 17 zugewandt
ist, und in eine zweite Teilkammer 22 unterteilt, die dem Führungsraum 14 zugewandt
ist. Dieses Trennelement 31 ist dreh- bzw. verschwenkbar um eine Drehachse, die parallel
zu einer durch den Führungsraum 14 definierten Längsachse A verläuft, und weist dazu
einen Grundkörper 32 auf, der die Form einer runden Platte bzw. einer kreisförmigen
Scheibe hat. In diesem kreisscheibenförmigen Grundkörper 32, der in dem ersten Aufnahmeraum
26 der Kolbenführung angeordnet ist und sich dort direkt an das Lagerteil 17 anschliesst,
sind erste Durchführöffnungen 34 angeordnet, die parallel zur Längsachse A verlaufen
und die die erste Teilkammer 21 mit der zweiten Teilkammer 22 der Brennkammer 20 verbinden.
Das Trennelement 31 weist ferner noch einen Zylinderabschnitt 33 auf, der in einem
zweiten Aufnahmeraum 27 der Kolbenführung 13 geführt ist und der koaxial mit dem kreisscheibenförmigen
Grundkörper 32 ausgerichtet ist. In der Zylinderwand des Zylinderabschnitts 33 sind
zweite Durchführöffnungen 35 angeordnet, die mit als Abströmkanälen ausgebildeten
Kanälen 28 in der Kolbenführung 13 in Überdeckung bringbar sind. Die Kanäle 28 stehen
dabei über Hülsenöffnungen 24 und einer Gehäuseöffnung 23 sowie Abström-Gehäuseöffnungen
25 mit der Umgebung in Verbindung.
[0017] Über ein Stellmittel 36, welches von dem kreisscheibenförmigen Grundkörper 32 abzweigt
und welches durch einen Schlitz 29 in der Kolbenführung 13 hindurchgeführt ist, kann
das Trennelement 31 manuell verschwenkt werden, wodurch die Lage der zweiten Durchführöffnungen
35 zu den Kanälen 28 und damit der aktive, von Verbrennungsgasen durchströmbare, Öffnungsquerschnitt
der Durchführöffnungen 35 veränderbar ist.
[0018] In Fig. 1 ist das Trennelement 31 in einer ersten Stellung, in der die zweiten Durchführöffnungen
35 nicht in die Kanäle 28 einmünden, so dass der aktive Öffnungsquerschnitt der Durchführöffnungen
35 gleich Null ist. Bei der Zündung der Treibladung 41 werden daher die expandierenden
Verbrennungsgase in Richtung der Pfeile 44 und 45 vollständig auf den Setzkolben 15
wirken. In dieser Stellung wird also eine maximale Verbrennungsenergie auf den Setzkolben
15 ausgeübt.
[0019] In Fig. 2 ist das Trennelement 31 in einer zweiten Stellung, in der die zweiten Durchführöffnungen
35 die Kanäle 28 vollständig überdecken und somit vollständig in diese einmünden.
Der aktive Öffnungsquerschnitt der Durchführöffnungen 35 ist dadurch maximal. Bei
der Zündung der Treibladung werden die expandierenden Verbrennungsgase zunächst in
Richtung der Pfeile 44 und anschliessend in Richtung der Pfeile 45 und 46 geleitet
und aufgeteilt, wodurch die Einwirkung auf den Setzkolben 15 reduziert wird. In dieser
Stellung wird durch die Ableitung eines Teils der Verbrennungsgase aus der zweiten
Teilkammer 22 der Brennkammer 20 heraus in Richtung der Pfeile 46 in die Umgebung,
eine minimale Verbrennungsenergie auf den Setzkolben 15 ausgeübt.
[0020] Durch Positionieren des Trennelements 31 in Zwischenstellungen mit mehr oder weniger
teilweiser Überdeckung der Kanäle 28 durch die zweiten Durchführöffnungen 35 kann
die Setzenergie in Zwischenstufen zwischen der minimal und der maximal möglichen Setzenergie
eingestellt werden. Über Anschläge für das Stellmittel 36 können die erste und die
zweite Stellung definiert werden. Diese Anschläge sind dabei z. B. entsprechend den
in den Figuren 5 und 6 dargestellten Anschlägen 43 und 47 des weiteren Ausführungsbeispiels
ausgebildet.
[0021] Das Stellmittel könnte ebenfalls durch ein automatisches Stellmittel ersetzt werden,
dass über eine Steuereinheit gesteuert eine optimale Energieeinstellung anhand verschiedener
Setzparameter, wie z. B. der Art des Untergrundes, der beabsichtigten Setztiefe und
der Art des zu setzenden Befestigungselementes, vornimmt. Ferner könnte das Stellmittel
auch am Lagerteil angeordnet sein und eine Verschwenkbewegung von dem Lagerteil über
eine Verzahnung auf das Trennelement übertragen werden. Weiterhin könnten das Lagerteil
und das Trennelement auch einteilig ausgebildet sein.
[0022] Das in den Figuren 3 bis 6 ausschnittsweise dargestellte Setzgerät 10 unterscheidet
sich dadurch von dem vorhergehend dargestellten, dass die Einrichtung 30 zum Einstellen
der Setzenergie ein Trennelement 31 aufweist, welches lediglich einen kreisscheibenförmigen
Grundkörper 32 mit parallel zur Längsachse A geführten ersten und zweiten Durchführöffnungen
34, 35 und ein vom Grundkörper 32 abzweigendes Stellmittel 36 beinhaltet. In dem zweiten
Aufnahmeraum 27 der Kolbenführung 13 ist dem Trennelement 31 direkt gegenüberliegend
ferner ein als Lochplatte ausgebildetes Gegenelement 37 angeordnet, in welchem parallel
zur Längsachse A geführte erste Kanäle 38 und aus der axialen Richtung in eine radiale
Richtung abgewinkelte zweite Kanäle 39 angeordnet sind.
[0023] Aus den Figuren 3 und 5 ist die Stellung des Trennelementes 31 ersichtlich, in der
das Setzgerät 10 mit einer maximalen Setzenergie arbeitet. Das Trennelement 31 liegt
mit seinem Stellmittel 36 am Anschlag 43 an wobei seine ersten Durchführöffnungen
34 vollständig überdeckt sind durch die ersten Kanäle 38 des Gegenelementes 37, so
dass der aktive Öffnungsquerschnitt der Durchführöffnungen 34 maximal gross ist. Die
zweiten Durchführöffnungen 35 hingegen münden nicht in die zweiten Kanäle 39 ein,
bzw. weisen keine Überdeckung mit diesen auf. Ihr aktiver Öffnungsquerschnitt ist
daher gleich Null. Bei einem Verbrennungsvorgang einer Treibladung 41 in der Brennkammer
werden die expandierenden Verbrennungsgase daher durch die ersten Durchführöffnungen
34 und die ersten Kanäle 38 in Richtung der Pfeile 44 und 45 vollständig in Richtung
auf den Setzkolben 15 geleitet, der mit maximaler Verbrennungsenergie angetrieben
wird.
[0024] Aus den Figuren 4 und 6 ist die Stellung des Trennelementes 31 ersichtlich, in der
das Setzgerät 10 mit einer minimalen Setzenergie arbeitet. Das Trennelement 31 liegt
mit seinem Stellmittel 36 am Anschlag 47 an wobei seine ersten Durchführöffnungen
34 zu ca. 50 % durch die ersten Kanäle 38 des Gegenelementes 37 überdeckt sind. Der
aktive Öffnungsquerschnitt der Durchführöffnungen 34 liegt also bei ca. 50 %. Die
zweiten Durchführöffnungen 35 münden hingegen vollständig in die zweiten Kanäle 39
ein, bzw. sind vollständig von diesen überdeckt, so dass der aktive Öffnungsquerschnitt
der Durchführöffnungen 35 maximal gross ist. Bei einem Verbrennungsvorgang einer Treibladung
41 in der Brennkammer werden die expandierenden Verbrennungsgase durch die ersten
Durchführöffnungen 34 und die ersten Kanäle 38 in Richtung der Pfeile 44 und 45 zum
einen Teil in Richtung auf den Setzkolben 15 und über die zweiten Durchführöffnungen
35 und die zweiten Kanäle 39 sowie die Kanäle 28 zum anderen Teil in die Umgebung
geleitet, so dass der Setzkolben 15 nur mit minimaler Verbrennungsenergie angetrieben
wird.
[0025] Auch hier kann wieder durch Positionieren des Trennelements 31 in Zwischenstellungen
mit mehr oder weniger teilweiser Überdeckung der ersten Kanäle 38 durch die ersten
Durchführöffnungen 34 und der zweiten Kanäle 39 durch die zweiten Durchführöffnungen
35 die Setzenergie in Zwischenstufen zwischen der minimal und der maximal möglichen
Setzenergie eingestellt werden.
[0026] Ferner könnte das Gegenelement 37 auch einteilig mit der Kolbenführung 13 ausgebildet
sein.
[0027] Bezüglich weiterer Details und hier nicht explizit erwähnter Bezugszeichen wird vollumfänglich
Bezug genommen auf die Beschreibung zu der Ausführungsform gemäss den Figuren 1 und
2.
1. Brennkraftbetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Befestigungselementen in einen
Untergrund, mit einer Kolbenführung (13), die einen Führungsraum (14) beinhaltet in
dem ein Setzkolben (15) versetzbar angeordnet ist,
mit einer Aufnahme (18) für eine Treibladung (41), die über ein mit Durchführöffnungen
(34, 35) versehenes Trennelement (31) mit dem Führungsraum (14) in Verbindung steht,
wobei zwischen der Aufnahme (18) und dem Trennelement (31) eine erste Teilkammer (21)
und zwischen dem Trennelement (31) und dem Führungsraum (14) eine zweite Teilkammer
(22) der Brennkammer (20) angeordnet ist, wobei die Durchführöffnungen (34, 35) einen
aktiven Öffnungsquerschnitt aufweisen,
und mit einer Einrichtung (30) zum Einstellen der Setzenergie mittels Beeinflussung
von Verbrennungsgasen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trennelement (31) als Teil der Einrichtung (30) zum Einstellen der Setzenergie
ausgebildet und verstellbar gelagert ist, wobei der aktive Öffnungsquerschnitt von
wenigstens einem Teil der Durchführöffnungen (34, 35) des Trennelementes (31) in Abhängigkeit
von der Stellung des Trennelementes (31) veränderbar ist.
2. Setzgerät, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Durchführöffnungen (34, 35) des Trennelementes (31) gegenüber
Kanälen (28, 38, 39) der Kolbenführung (14) verlagerbar ist.
3. Setzgerät, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (31) parallel zu einer Längsachse (A) des Führungsraums (14) verschwenkbar
gelagert ist.
4. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (31) einen kreisscheibenförmigen Grundkörper (32) aufweist.
5. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass erste Durchführöffnungen (34) im Trennelement (31) vorgesehen sind, die parallel
zur Längsachse (A) des Führungsraums (14) durch das Trennelement (31) hindurchgeführt
sind, um Verbrennungsgase von der ersten Teilkammer (21) in die zweite Teilkammer
(22) zu führen.
6. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein von Kanälen (38, 39) durchsetztes Gegenelement (37) für das Trennelement (31)
vorgesehen ist, welches in der Kolbenführung (14) dem Trennelement (31) gegenüberliegend,
und in flächiger Anlage mit diesem, angeordnet ist.
7. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle erste Kanäle (38) umfassen, die parallel zur Längsachse (A) des Führungsraums
(14) durch das Gegenelement (37) hindurchgeführt sind, um Verbrennungsgase von der
ersten Teilkammer (21) in die zweite Teilkammer (22) zu führen.
8. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle zweite Kanäle (39) umfassen, die an ihrem dem Trennelement (31) abgewandten
Ende in als Abströmkanäle ausgebildete Kanäle (28) in der Kolbenführung (13) einmünden
und die in Überdeckung mit zweiten Durchführöffnungen (35) des Trennelementes (31)
bringbar sind, um Verbrennungsgase von der ersten Teilkammer (21) an die Umgebung
abzuführen.
9. Setzgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (31) einen Zylinderabschnitt (33) aufweist, der koaxial zur Längsachse
(A) des Führungsraums (14) verläuft und dessen Zylinderwand von zweiten Durchführöffnungen
(35) durchbrochen ist, deren radial aussen liegende Enden mit als Abströmkanälen ausgebildeten
Kanälen (28) in der Kolbenführung (13) in Überdeckung bringbar sind, um Verbrennungsgase
von der zweiten Teilkammer (22) an die Umgebung abzuführen.