BRENNGASBETRIEBENES EINTREIBGERÄT MIT VENTILGLIED

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, umfassend einen in einem Zylinder (3) geführten Eintreibkolben (4) zum Eintreiben eines Nagelglieds in ein Werkstück, und eine an dem Eintreibkolben (4) angeordnete Brennkammer (2), die mit einem zündfähigen Brenngasgemisch befüllbar ist, wobei mittels einer Bewegung des Eintreibkolbens (4) ein Überdruck des Brenngasgemisches in der Brennkammer erzeugbar ist, wobei zumindest eines von beiden, die Brennkammer (2) oder der Zylinder (3), über ein Ventilglied (15) mit einem Außenraum verbunden ist, wobei der durch den Eintreibkolben erzeugte Überdruck des Brenngasgemisches mittels des Ventilglieds (15) selektierbar einstellbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, insbesondere ein handgeführtes Eintreibgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] WO 2012/046217 A1 beschreibt ein Eintreibgerät, bei dem ein Eintreibkolben mittels eines Antriebs unter Erzeugung eines Überdrucks gegen eine Brennkammer verfahren wird. Dies erlaubt eine Erhöhung der Eintreibenergie bei gleicher Brennkammergröße.

[0003] WO 2009/140728 A1 beschreibt ein brenngasbetriebenes Eintreibgerät zum Eintreiben eines Nagels in ein Werkstück, bei dem eine Brennkammer mit einem Brenngas beschickt wird, wobei nach einem Zündvorgang ein Eintreibkolben gegen den Nagel beschleunigt wird. Das Brenngas kann durch kombinierte Maßnahmen mittels eines Ventilators sowie dem Hub des Eintreibkolbens auf einen Überdruck aufgeladen werden, um eine Vergrößerung der Eintreibenergie zu erzielen.

[0004] DE 40 10 517 A1 zeigt ein herkömmliches, nicht aufgeladenes Eintreibgerät. Eine Eintreibenergie kann über ein einstellbares Abblasventil, über das ein Teil des verbrannten und expandierten Gases während der Kolbenbeschleunigung entweicht, beeinflusst werden.

[0005] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das eine hohe Flexibilität bei der Wahl einer Eintreibenergie aufweist.

[0006] Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Eintreibgerät erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Vorsehen des Ventilgliedes kann der vor der Zündung vorhandene Überdruck auf einfache Weise auf einen Zwischenwert unterhalb eines Maximaldrucks eingestellt werden.

[0007] Unter einem Überdruck des Brenngasgemisches im Sinne der Erfindung wird ein erhöhter Druck zur Steigerung der Eintreibenergie verstanden. Auch bei herkömmlichen, nicht aufgeladenen Geräten liegt der Druck des Brenngasgemisches meist etwas oberhalb eines Umgebungsdrucks, da das unter Druck stehende Brenngas zu der unter Atmosphärendruck stehenden Luft in der Brennkammer hinzugefügt wird. Dabei handelt es sich nur um eine geringe Druckerhöhung. Ein Überdruck im Sinne der Erfindung liegt bevorzugt um wenigstens 100 mbar, besonders bevorzugt um wenigstens 200 mbar über dem Atmosphärendruck.

[0008] Ein Ventilglied im Sinne der Erfindung versperrt bzw. öffnet eine Verbindung zwischen der Brennkammer und/oder dem Zylinder und einem Außenraum. Im Sinne der Erfindung wird unter dem Ventilglied nicht ein bewegbares Brennkammerteil verstanden, durch dessen Verlagerung die Brennkammer erst gebildet wird.

[0009] Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Brennkammer zumindest zwei zueinander bewegbare Brennkammerteile, wobei die Brennkammerteile nur in einem angepressten Zustand des Eintreibgerätes zu der geschlossenen Brennkammer kombiniert sind. Geräte solcher Bauart sind allgemein bekannt und weisen konstruktionsbedingt eine hohe Sicherheit gegen ein ungewolltes oder missbräuchliches Auslösen auf. Bei einer bevorzugten Detailgestaltung der Erfindung werden dabei die Brennkammerteile über ein Andruckgestänge zueinander bewegt.

[0010] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilglied als ein mit der Brennkammer verbundenes Schaltventil ausgebildet. Dies erlaubt eine insbesondere kontinuierliche Einstellung des Überdrucks über einen weiten Bereich. Unter einem Schaltventil wird bevorzugt ein elektrisch angesteuertes Schaltventil verstanden, das zumindest die zwei Zustände "offen" und "geschlossen" aufweist.

[0011] In bevorzugter Weiterbildung erfolgt eine Schaltung des Ventilglieds dabei in Abhängigkeit von einer Position des Eintreibkolbens. Hierdurch ist der erzielte Überdruck mit dem Ort des Beginns einer komprimierenden Kolbenbewegung verbunden, wobei die vorhergehen de Kolbenbewegung wegen des geöffneten Ventils keine Kompression bewirkt. Alternativ oder ergänzend kann aber auch eine zeitliche Ansteuerung des Ventilgliedes erfolgen. Bei entsprechend bekanntem Querschnitt des Ventilglieds und Größe der Brennammer kann dann ein gezielter Druckabbau in der Brennkammer erreicht werden.

[0012] Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform erfolgt eine Schaltung des Ventilglieds in Abhängigkeit von einer Messung mittels eines Drucksensors. Zum einen macht der Drucksensor ein weiteres Bauteil erforderlich, zum anderen kann aber der gewünschte Druck besonders genau und zuverlässig eingestellt werden.

[0013] Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung kann das Ventilglied als einstellbares Überdruckventil ausgebildet sein. Dies erlaubt zum Beispiel eine einfache Realisierung mittels einer Federmechanik an dem Ventilglied. Um ein teilweises Abblasen des höheren Verbrennungsdrucks nach der Zündung des Brenngasgemisches zu vermeiden oder zu verringern, kann ein solches Ventilglied mit einer zusätzlichen drucksicheren Schließfunktion versehen sein. Alternativ dazu kann das Ventilglied auch mit einem entsprechend kleinen Querschnitt versehen sein, der nur zu einem geringen Druckverlust beim Eintreibvorgang führt. Dabei kann der Umstand genutzt werden, dass der Rückstell-bzw. Kompressionsvorgang meist erheblich langsamer abläuft als der Verbrennungs- bzw. Eintreibvorgang.

[0014] Bei einer zu den vorgenannten Ausführungsformen alternativen oder ergänzenden Lösung ist das Ventilglied als zumindest eine an dem Zylinder angeordnete, selektierbar verschließbare Öffnung ausgebildet. Im Fall des geöffneten Ventilglieds kann der Eintreibkolben kompressionsfrei bis zu der Öffnung bewegt werden. Nach dem Überfahren der Öffnung durch den Kolben beginnt dann die Kompression. Es versteht sich, dass mehrere Ventilglieder bzw. selektierbar verschließbare Öffnungen in der Längsrichtung des Zylinders hintereinander angeordnet sein können, so dass eine entsprechend mehrstufige Einstellung des Kompressionswegs bzw. des Überdrucks ermöglicht ist. Es kann sich bei dem Ventilglied aber auch um eine schlitzförmige Öffnung in der Zylinderwand handeln, die zum Beispiel mittels einer verschiebbaren Außenhülse stufenlos abdeckbar ist.

[0015] Allgemein vorteilhaft kann das Ventilglied über eine elektronische Steuereinheit des Eintreibgerätes ansteuerbar sein. Alternativ kann es sich aber auch um eine mechanische Ansteuerung mit einer manuellen Bedienung handeln. Besonders einfach kann eine mechanische Ansteuerung mittels eines einstellbaren Überdruckventils oder mittels einer in der Zylinderwand vorgesehenen, selektierbar verschließbaren Öffnung realisiert werden.

[0016] Bei einer allgemein bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Eintreibkolben zur Erzeugung des Überdrucks über einen elektrischen Antrieb verstellbar. Die mechanische Arbeit zur Kompression bzw. Aufladung des Brenngases auf den Überdruck wird dabei durch den Antrieb geleistet. Dies erlaubt eine hohe Frequenz von Setzvorgängen.

[0017] Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich ein weiteres Aufladeglied, bevorzugt ein elektrisch angetriebener Verdichter, zur Beaufschlagung der Brennkammer mit einem Überdruck des Brenngasgemisches vorgesehen. Ein solches Gerät verfügt demnach nicht nur über eine innere Aufladung mittels der Bewegung des Eintreibkolbens, sondern auch über eine externe Aufladung mittels des weiteren Aufladegliedes. Dies erlaubt bei Bedarf auch eine Aufladung mit einem noch höheren Überdruck, so dass eine besonders breite Einstellbarkeit der Eintreibenergie ermöglicht ist.

[0018] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

[0019] Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1

zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Eintreibgerätes eines ersten Ausführungsbeispiels mit elektrisch angesteuertem Ventilglied im Bereich einer Brennkammer in einem geöffneten Zustand.

Fig. 2

zeigt das Eintreibgerät aus Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand nach Schließen des Ventilglieds.

Fig. 3

zeigt das Eintreibgerät aus Fig. 1 in einem dritten Betriebszustand zum Zeitpunkt einer Zündung.

Fig. 4

zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Eintreibgerätes eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einstellbarem Druckbegrenzungsventil.

Fig. 5

zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Eintreibgerätes eines dritten Ausführungsbeispiels mit einem Ventilglied im Bereich eines Zylinders.

Fig. 6

zeigt das Eintreibgerät aus Fig. 5, wobei das Ventilglied auf eine maximale Eintreibenergie eingestellt ist.

[0020] Das Eintreibgerät aus Fig. 1 ist ein handgeführtes Gerät, umfassend ein Gehäuse 1 und eine darin aufgenommene Brennkammer 2 mit einer Brennkammerwand. An die Brennkammer 2 grenzt ein Zylinder 3 mit einem darin geführten Eintreibkolben 4 an.

[0021] Eine Sicherheitsmechanik des Gerätes umfasst ein Andruckgestänge mit einer Aufsetzhülse 5, die auf ein Werkstück (nicht dargestellt) aufgesetzt wird und gegen den Druck einer Feder (nicht dargestellt) eingedrückt wird. Nur in diesem Zustand kann ein Eintreibvorgang durch Zünden eines Brenngases in der Brennkammer 2 ausgelöst werden. Die Brennkammer 2 besteht dabei aus mehreren zueinander bewegbaren Brennkammerteilen (nicht dargestellt), die erst nach dem Eindrücken der Aufsetzhülse 5 über das Andruckgestänge zu einem geschlossenen Raum zur Aufnahme eines zündfähigen Brenngasgemisches kombiniert sind. Solche Bauarten von Brennkammern mit dem Ziel einer Sicherheitsverbesserung sind allgemein bekannt, zum Beispiel aus den eingangs genannten Druckschriften. In den vorliegenden schematischen Zeichnungen wurde daher auf die detaillierte Darstellung dieser Sicherheitsmechanik verzichtet.

[0022] Ein zündfähiges Brenngasgemisch wird vorliegend mittels eines Brenngasspeichers 6 in die Brennkammer 2 eingebracht. Das Brenngas wird dabei im Zuge einer Rückstellung des Eintreibkolbens 4 auf einen Überdruck komprimiert. Der Eintreibkolben 4 wird bei seiner Rückstellung durch einen von einem Akku 7 versorgten, elektrischen Antrieb 8 angetrieben, der an einem Eintreibstößel 4a des Eintreibkolbens 4 angreift.

[0023] Das Brenngas wird über ein Dosierventil 9 von dem Brenngasspeicher 6 in die Luft der Brennkammer 2 eingebracht. Die Brenngasinjektion kann je nach Anforderungen in die noch nicht komprimierte, teilkomprimierte oder auch vollständig komprimierte Luft erfolgen.

[0024] Im vollständig rückgestellten Zustand (siehe Fig. 3) wird der Eintreibkolben 4 durch einen Magnethalter 10 gegen den Überdruck in der Brennkammer gehalten.

[0025] Bei beladener Brennkammer kann dann über einen handbetätigten Trigger 11 eine Zündung des Brenngasgemisches über eine Zündkerze 12 ausgelöst werden, so dass der Eintreibkolben 4 vorgetrieben wird und über den Eintreibstößel 4a ein Nagelglied (nicht dargestellt) aus einem Magazin 13 in das Werkstück eintreibt. Die Abgase des gezündeten und expandierten Brenngases können zum Ende des Weges des Eintreibkolbens über Auslassöffnungen 14 in den Außenraum eintreten.

[0026] Der durch die Rückstellung des Eintreibkolbens erzielte Überdruck in der Brennkammer 2 kann mittels eines an der Brennkammer 2 angeordneten Ventilglieds 15 selektierbar eingestellt werden. Vorliegend ist das Ventilglied 15 als elektrisch betätigtes Schaltventil ausgelegt, das mit einer elektronischen Steuereinheit des Eintreibgerätes verbunden ist. Über eine Einstellung durch eine Bedienperson wird eine Eintreibenergie in einem gegebenen Rahmen vorgewählt. Hiervon abhängig wird das Ventilglied entweder dauerhaft geschlossen (maximale Kompression und Eintreibenergie) oder es wird erst nach einem bestimmten Hub des Eintreibkolbens auf seinem Rückstellweg geschlossen.

[0027] Im Zustand nach Fig. 1 befindet sich das Ventilglied 15 noch in einem geöffneten Zustand, während der Eintreibkolben bereits in Richtung der Brennkammer bewegt wird. Hierdurch entweicht Luft durch das Ventilglied 15 (Darstellung durch Pfeile) und es findet noch keine Kompression statt.

[0028] Im Zustand nach Fig. 2 wurde der Eintreibkolben etwa um seinen halben Hub bewegt. In dieser Stellung wird entsprechend der Selektion durch die Bedienperson das Ventilglied 15 geschlossen und der Aufbau des Überdrucks in der Brennkammer beginnt.

[0029] Fig. 3 zeigt den vollständig rückgestellten Eintreibkolben 4, der noch an dem Magnethalter 10 anliegt, während der Zündvorgang durch Betätigen des Triggers 11 eingeleitet wird.

[0030] Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist das Ventilglied 15 nicht wie im ersten Ausführungsbeispiel als elektrisch angesteuertes Schaltventil ausgebildet, sondern als einstellbares Überdruckventil bzw. Druckregelventil. Diese Ventilart erlaubt zum Beispiel auch eine rein mechanische Vorwahl des Überdrucks durch die Bedienperson.

[0031] Je nach Vorspannung bzw. Einstellung des Überdruckventils erfolgt ein Öffnen, sobald der durch den Eintreibkolben erzielte Überdruck oberhalb der eingestellten Schwelle liegt.

[0032] Bevorzugt wird das Überdruckventil zudem vollständig geschlossen, wenn die Zündung des Brenngasgemisches erfolgt. Dies kann z.B. durch einen zweiten Schaltzustand oder ein zusätzliches, in Reihe geschaltetes Ventil realisiert sein (nicht dargestellt). Da der Expansionsvorgang des gezündeten Brenngases aber meist viel schneller erfolgt als der Kompressionsvorgang, kann es je nach Anforderungen aber auch ausreichend sein, das Überdruckventil mit einem entsprechend kleinen Austrittsquerschnitt zu dimensionieren.

[0033] Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist das Ventilglied 15 jeweils an der Brennkammer angeordnet bzw. unmittelbar mit dieser verbunden. Im nachfolgend beschriebenen, dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 bis Fig. 6 ist das Ventilglied 15 an dem Zylinder 3 angeordnet.

[0034] Eine Wand des Zylinders 3 ist dazu mit mehreren, in der Längsrichtung des Zylinders beabstandet angeordneten Öffnungen 16 versehen. Ein Ventilschieber, vorliegend in Form einer Hülse 17, kann die Öffnungen 16 selektierbar verschließen. Dies führt dazu, dass der Eintreibkolben 4 je nach Stellung des Ventilschiebers 17 an verschiedenen Positionen mit der Kompression beginnt.

[0035] In Fig. 5 ist der Ventilschieber 17 so positioniert, dass die der Brennkammer am nächsten positionierte Öffnung nicht verschlossen ist. Dies führt zu einer maximal späten Kompression des Eintreibkolbens auf seinem Rückstellweg und somit zu einem minimalen Überdruck.

[0036] In Fig. 6 ist der Ventilschieber 17 so positioniert, dass sämtliche Öffnungen 16 überdeckt sind. Dies führt zu einer Kompression über den gesamten Weg des Eintreibkolbens und daher zu maximalem Überdruck und maximaler Eintreibenergie.

[0037] Es versteht sich, dass je nach Anzahl und Anordnung der Öffnungen 16 beliebige Abstufungen der Eintreibenergie erzielt werden können. Durch eine in der Zylinderlängsrichtung geschlitzte Öffnung kann im Prinzip auch eine kontinuierliche Einstellung der Eintreibenergie erfolgen.

[0038] Die einzelnen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können je nach Anforderungen sinnvoll miteinander kombiniert werden.

Ansprüche

1. Eintreibgerät, umfassend
einen in einem Zylinder (3) geführten Eintreibkolben (4) zum Eintreiben eines Nagelglieds in ein Werkstück, und
eine an dem Eintreibkolben (4) angeordnete Brennkammer (2), die mit einem zündfähigen Brenngasgemisch befüllbar ist,
wobei mittels einer Bewegung des Eintreibkolbens (4) ein Überdruck des Brenngasgemisches in der Brennkammer erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines von beiden, die Brennkammer (2) oder der Zylinder (3), über ein Ventilglied (15) mit einem Außenraum verbunden ist, wobei der durch den Eintreibkolben erzeugte Überdruck des Brenngasgemisches mittels des Ventilglieds (15) selektierbar einstellbar ist.

2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (15) als ein mit der Brennkammer (2) verbundenes Schaltventil ausgebildet ist.

3. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung des Ventilglieds (15) in Abhängigkeit von einer Position des Eintreibkolbens (4) erfolgt.

4. Eintreibgerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung des Ventilglieds (15) in Abhängigkeit von einer Messung mittels eines Drucksensors erfolgt.

5. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (15) als einstellbares Überdruckventil ausgebildet ist.

6. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (15) als zumindest eine an dem Zylinder (3) angeordnete, selektierbar verschließbare Öffnung (16) ausgebildet ist.

7. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (15) über eine elektronische Steuereinheit des Eintreibgerätes ansteuerbar ist.

8. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintreibkolben (4) zur Erzeugung des Überdrucks über einen elektrischen Antrieb (8) verstellbar ist.

9. Eintreibgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein weiteres Aufladeglied, insbesondere ein elektrisch angetriebener Verdichter, zur Beaufschlagung der Brennkammer (2) mit einem Überdruck des Brenngasgemisches vorgesehen ist.

Zeichnung