DE19962598C2 - Tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere Setzgerät für Befestigungselemente und Verfahren zu seiner Betriebssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betriebssteuerung eines tragba­ ren, brennkraftbetriebenen Arbeitsgeräts, insbesondere eines Setzgeräts für Befestigungselemente, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere Setzgerät für Befestigungselemente, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 4.

Ein derartiges Verfahren bzw. ein derartiges Arbeitsgerät sind bereits in der nicht vorveröffentlichten DE 199 50 342.7 beschrieben. Dort wird ein Kolben durch einen in einer Brennkammer erzeugten Gasüberdruck aus­ gehend von einer Ausgangsstellung verschoben und danach durch einen sich in der Brennkammer ausbildenden Gasunterdruck wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, wobei wenigstens ein Ein-/Auslaßventil der Brennkammer während der Gasüberdruckphase in seiner Schließstel­ lung verriegelt und nach Rückkehr des Kolbens in seine Ausgangsstellung entriegelt wird. Wird bei dem herkömmlichen Arbeitsgerät ein Trigger be­ tätigt, so erfolgt zunächst die Verriegelung des Ein-/Auslaßventils und danach die Zündung eines in der Brennkammer vorhandenen Luft- /Brenngasgemisches. Nach Setzung bzw. nach erfolgter Verbrennung des Luft-/Brenngasgemisches wird der Kolben durch thermische Rückfüh­ rung in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, da durch Abkühlung des in der Brennkammer und im Führungszylinder des Kolbens verbliebenen Rauchgases ein Unterdruck hinter dem Kolben erzeugt wird. Bis der Kol­ ben seine Ausgangsstellung erreicht hat, muß die Brennkammer dicht ver­ schlossen bleiben. Hierzu wird das Ein-/Auslaßventil über ein armförmi­ ges Blockierelement verriegelt. Dieses kann sich erst dann aus der Bewe­ gungsbahn eines Stellelements für das Ein-/Auslaßventil herausschwen­ ken, um dieses zu entriegeln, nachdem sich der Unterdruck in der Brenn­ kammer wieder abgebaut hat.

Zwar funktioniert die genannte Entriegelungssteuerung für das Ein-/Aus­ laßventil relativ exakt und auch wahrnehmungslos für den Anwender, je­ doch sind kleinere Schwankungen in der Ansprechempfindlichkeit nicht auszuschließen, so daß eine wenn auch geringe Gefahr besteht, daß das Ein-/Auslaßventil entriegelt wird, bevor der Kolben gänzlich in seine Aus­ gangsstellung zurückgeführt worden ist.

Aus der DE-AS 25 52 106 ist ein verbrennungdruckbetriebenes Schlagge­ rät bekannt, bei dem der Kolben durch Druckkraft einer Feder wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Die Rückstellung des Kolbens erfolgt hier nicht durch thermische Rückführung, also durch einen in der Brennkammer zeitweise vorhandenen Unterdruck. Vielmehr wird unmit­ telbar nach Zündung eines Brenngasgemisches in der Brennkammer letz­ tere durch Druckluft gespült.

Aus der DE 42 43 617 A1 ist ein weiteres tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere ein Setzgerät für Befestigungselemente, be­ kannt. Auch hier erfolgt aber keine thermische Kolbenrückführung. Der Kolben wird vielmehr zunächst durch Zündung eines Brenngasgemisches in einer Vorkammer entgegen der Setzrichtung angetrieben und kompri­ miert dabei ein Luft-/Brenngasgemisch im oberen Teil eines Brennkam­ mer-Zylinders. Danach wird er wieder nach unten getrieben, wenn das im oberen Teil des Zylinders komprimierte Luft-/Brenngasgemisch gezündet wird. In dieser Stellung wird er über einen Exzenter festgeklemmt. An­ schließend wird die Brennkammer belüftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs ge­ nannten Art so weiterzubilden, daß immer eine vollständige Rückkehr des Kolbens in seine Ausgangsstellung vor Öffnen des Ein-/Auslaßventils ge­ währleistet ist. Darüber hinaus soll ein entsprechend konstruiertes Ar­ beitsgerät zur Verfügung gestellt werden.

Die verfahrensseitige Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Dagegen findet sich die vor­ richtungsseitige Lösung der gestellten Aufgabe im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung beginnt, nachdem ein Gasüberdruck in der Brennkammer erfaßt worden ist, und die Entriegelung erfolgt, nachdem eine vorbestimm­ te Zeitspanne nach Erfassen des Gasüberdrucks verstrichen ist.

Wird in der Brennkammer nach Zündung des in ihr befindlichen Brenn­ gasgemisches ein Überdruck erfaßt, so kann unmittelbar die Verriegelung des wenigstens einen Ein-/Auslaßventils eingeleitet werden. Dies kann im Prinzip bei jedem Überdruck geschehen, da die Verriegelung für das Aus­ fahren des Kolbens allein nicht unbedingt notwendig wäre. Sie muß aber in jedem Fall stattgefunden haben, nachdem sich der Überdruck in der Brennkammer wieder abgebaut hat, da jetzt die für die thermische Kolben­ rückführung erforderliche Beibehaltung des Unterdrucks gewährleistet sein muß. Jetzt darf die Brennkammer nicht belüftet werden und das Ein- /Auslaßventil muß geschlossen bleiben, wozu dessen Verriegelung erfor­ derlich ist. Andernfalls wäre ein vollständige Rückkehr des Kolbens nicht möglich. Um sicherzugehen, wird man daher die Verriegelung schon dann beginnen, nachdem der Gasdruck auf einen vorbestimmten und relativ kleinen Wert angestiegen ist.

Die Entriegelung erfolgt dann, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne nach Erfassen des Überdrucks verstrichen ist. Diese vorbestimmte Zeit­ spanne kann zum Beispiel nach vorheriger empirischer Ermittlung vorein­ gestellt werden, wobei die Zeit, die der Kolben zur Rückführung in seine Ausgangsstellung benötigt, innerhalb dieser Zeitspanne liegt. Somit ist in jedem Fall sichergestellt, daß der Kolben immer seine Ausgangsstellung erreicht hat, bevor das Ein-/Auslaßventil entriegelt bzw. geöffnet wird.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die vorbestimmte Zeitspanne bei Erfassen des maximalen Gasdrucks in der Brennkammer beginnen zu las­ sen, da sich das Maximum des Gasdrucks in der Brennkammer leicht er­ fassen läßt.

Ein tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät mit Ausbildung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 4 zeichnet sich dadurch aus, daß die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung so ausgebildet ist, daß durch sie ein in der Brennkammer vorhandener Gasüberdruck detektierbar ist, um dadurch die Verriegelung auszuführen, und daß die Verriegelungs- /Entriegelungseinrichtung ferner ein Zeitverzögerungselement aufweist, das die Entriegelung einleitet, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne nach Detektion des Gasüberdrucks verstrichen ist.

Sobald der Gasüberdruck detektiert wird, etwa kurz nach Beginn des Zündvorgangs, erfolgt die Verriegelung. Es wird dann ein Zeitverzöge­ rungselement gesetzt, durch das die Entriegelung automatisch nach einer vorbestimmten Zeitspanne eingeleitet wird. Diese Zeitspanne ist so ge­ wählt, daß bis zu ihrem Ablauf die thermische Kolbenrückführung voll­ ständig abgeschlossen ist.

Dabei kann die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung, nachfolgend auch als Blockiervorrichtung bezeichnet, in beliebiger Weise ausgebildet sein, wenn nur sichergestellt ist, daß sie auf den Innendruck in der Brenn­ kammer anspricht. Ist die Blockiervorrichtung elektromechanisch oder rein elektrisch ausgebildet, könnte zum Beispiel zur Erfassung des Innen­ drucks in der Brennkammer ein Druck-/Spannungswandler zum Einsatz kommen. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Blockiervor­ richtung aber auch pneumatisch arbeiten, da sie dann unmittelbar auf den Gasdruck innerhalb der Brennkammer ansprechen kann.

Die Blockiervorrichtung kann nach einer Weiterbildung der Erfindung ein mit der Brennkammer verbundenes Rückschlagventil sowie einen diesem nachgeschal­ teten Pneumatikzylinder aufweisen, wobei ein zwischen Rückschlagventil und Pneumatikzylinder liegender Leitungsabschnitt über eine Drossel mit der äuße­ ren Umgebung verbunden ist. Das Rückschlagventil ermöglicht nur eine Druck­ übertragung von der Brennkammer zum Pneumatikzylinder, um einen im Pneu­ matikzylinder vorhandenen Kolben mit Kolbenstange zu betätigen. Überschreitet der Überdruck in der Brennkammer sein Maximum und fällt dann wieder ab, schließt das Rückschlagventil automatisch, da jetzt im Leitungszweig zwischen Rückschlagventil und Pneumatikzylinder ein höherer Druck als in der Brenn­ kammer herrscht. Dieser Leitungszweig zusammen mit der von ihm abgehenden Drossel bildet somit ein Zeitsteuerglied, da der Druck in diesem Leitungszweig über die Drossel erst allmählich abgebaut wird. Ist er abgebaut, kann der Kolben des Pneumatikzylinders mittels einer im Pneumatikzylinder vorhandenen Druckfeder zurückgeschoben werden, so daß jetzt über den mit dem Zylinder ver­ bundenen Kolben die Entriegelung ausgeführt wird. Die Geschwindigkeit der Be­ wegung des Kolbens des Pneumatikzylinders und damit die Freigabe des Ein-/ Auslaßventils kann über die Einstellung der Drossel gewählt werden, so daß sich die Zeitspanne, in der der Kolben in die Ausgangsstellung zurückzuführen ist, leicht an die entsprechenden Umgebungsbedingungen bzw. konstruktiven Merk­ male des Arbeitsgeräts anpassen läßt.

Über die Kolbenstange des Pneumatikzylinders kann z. B. ein Blockierglied ver­ schwenkt werden, etwa in die Bewegungsbahn eines außerhalb der Brennkam­ mer liegenden Antriebsrings, um diesen zu blockieren bzw. freizugeben, wobei über den Antriebsring das wenigstens eine Ein-/Auslaßventil betätigbar ist. In­ folge des verschwenkbaren Blockierglieds kann daher die Blockiervorrichtung ei­ ne nur wenig ausladende Konstruktion aufweisen.

Die Erfindung kann grundsätzlich bei Arbeitsgeräten mit Brennkammern zum Einsatz kommen, die nur ein einziges Brennkammervolumen aufweisen, die also nicht in Teil-Brennkammern unterteilt sind. Möglich ist der Einsatz der Erfin­ dung aber auch bei Arbeitsgeräten mit Brennkammern, die in Teil-Brennkam­ mern unterteilt sind, und zwar durch geeignete und Durchgangsöffnungen aufweisende Trennwände. Hier müssen in der dem Kolben benachbarten Teil-Brenn­ kammer ebenfalls Druckbedingungen abgefragt werden, um in Übereinstimmung damit Be-/Entlüftungsventile dieser Teil-Brennkammer öffnen und schließen zu können. Schließlich kommt der Einsatz der Erfindung auch in Frage, wenn es sich bei einer Brennkammer der zuletzt genannten Art um eine kollabierbare Brennkammer handelt, bei der zur Entlüftung der Teil-Brennkammern die Brennkammerwände aufeinandergeschoben werden, so daß die Teil-Brennkam­ mern kollabieren. Solange die Be-/Entlüftungsventile nicht geöffnet sind, solan­ ge also der Kolben noch nicht durch thermische Kolbenrückfuhr in seine Aus­ gangsstellung zurückbewegt worden ist, muß auch ein Kollabieren der Teil- Brennkammern verhindert werden, so daß in Abhängigkeit derselben Druckbe­ dingungen, die zur Verriegelung bzw. Entriegelung der Be-/Entlüftungsventile herangezogen werden, auch die bewegbaren Brennkammerwände ver- bzw. ent­ riegelt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät im Bereich seiner Brennkammer bei vollständig aufgespannten Teil-Brennkam­ mern und noch nicht verriegelten Brennkammerwänden;

Fig. 2 das Arbeitsgerät nach Fig. 1 im Zustand der Zündung und bei verriegel­ ten Brennkammerwänden, wobei ein Kolben ausgefahren wird;

Fig. 3 das Arbeitsgerät nach Fig. 1 bei verriegelten Brennkammerwänden und rückfahrendem Kolben;

Fig. 4 das Arbeitsgerät nach Fig. 1 bei vollständig zurückgeführtem Kolben und entriegelten Brennkammerwänden; und

Fig. 5 das Arbeitsgerät nach Fig. 1 bei vollständig zurückgeführtem Kolben und im Zustand kollabierender Teil-Brennkammern, deren Brennkammer­ wände entriegelt sind.

Die Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein brennkraftbetriebenes Setzgerät für Befestigungselemente im Bereich seiner Brennkammer. Gemäß Fig. 1 enthält das Setzgerät eine zylindrisch ausgebildete Brennkammer 1 mit einer Zylinderwan­ dung 2 und einer sich daran anschließenden ringförmigen Bodenwand 3. Im Zen­ trum der Bodenwand 3 befindet sich eine Öffnung 4, an die sich ein Führungszy­ linder 5 anschließt, der eine Zylinderwand 6 und eine Bodenwand 7 aufweist. In­ nerhalb des Führungszylinders 5 ist ein Kolben 8 gleitend verschiebbar gelagert, und zwar in Zylinderlängsrichtung des Führungszylinders 5. Der Kolben 8 be­ steht aus einer Kolbenplatte 9, die zur Brennkammer 1 weist, sowie aus einer mit der Kolbenplatte 9 mittig verbundenen Kolbenstange 10, die durch eine Durch­ gangsöffnung 11 in der Bodenwand 7 zu einem Teil aus dem Führungszylinder 5 herausragt.

In der Fig. 1 befindet sich der Kolben 8 in seiner zurückgeführten Ruhestellung, in der das Setzgerät nicht in Betrieb ist. Die der Brennkammer 1 zugewandte Sei­ te der Kolbenplatte 9 schließt mehr oder weniger mit der Innenseite der Boden­ wand 3 ab, und die Kolbenstange 10 überragt nur ein wenig die Bodenwand 7 nach außen. Nicht dargestellte Dichtungsringe am äußeren Umfang der Kolben­ platte 9 können vorgesehen sein, um die Räume zu beiden Seiten der Kolbenplatte 9 gegeneinander abzudichten.

Innerhalb der Brennkammer 1 befindet sich eine Zylinderplatte 14, die als beweg­ bare Brennkammerwand bezeichnet werden kann. Die Brennkammerwand 14 ist in Längsrichtung der Brennkammerwand 1 verschiebbar und weist an ihrem äu­ ßeren Umfangsrand eine ringförmige Dichtung auf, um die Räume vor und hinter der Brennkammerwand 14 abzudichten. Ferner weist die Brennkammerwand 14 eine zentrale Durchgangsöffnung 16 mit ringförmiger Umfangsdichtung auf.

Zwischen der Brennkammerwand 14 und der Bodenwand 3 befindet sich eine weitere Trennplatte 18. Die Trennplatte 18 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet und weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser der Brenn­ kammer 1 entspricht. An der zur Brennkammerwand 14 weisenden Seite ist die Trennplatte 18 mit einem zylindrischen Ansatz 19 verbunden, der durch die zen­ trale Durchgangsöffnung 16 der Brennkammerwand 14 hindurchragt und des­ sen Länge einem Mehrfachen der Dicke der Brennkammerwand 14 entspricht. Die genannte Umfangsdichtung entlang der Durchgangsöffnung 16 schmiegt sich dabei dicht an die Außenumfangsfläche des zylindrischen Ansatzes 19 an.

An seinem oberen Ende weist der zylindrische Ansatz 19 einen seinen Umfang überragenden ringförmigen Ansatz 20 auf. Der Außendurchmesser des ringför­ migen Ansatzes 20 ist größer als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 16. Am Rand der Durchgangsöffnung 16 ist mit der Brennkammerwand 14 ein hohlzylindrischer Ansatz 17 verbunden, der den zylindrischen Ansatz 19 umgibt. Das freie Ende des hohlzylindrischen Ansatzes 17 liegt dabei der unteren Seite des ringförmigen Ansatzes 20 gegenüber und schlägt in Fig. 1 gegen diesen.

Im Ruhezustand des Arbeitsgeräts liegt die Trennplatte 18 auf der Bodenwand 3 und die Brennkammerwand 14 auf der Trennplatte 18. Die Brennkammer 1 ist dann vollständig kollabiert. Beim Ansetzen des Geräts gegen einen Gegenstand, in den ein Befestigungselement hineingetrieben werden soll, wird, wie noch spä­ ter zu erläutern ist, die Brennkammerwand 14 angehoben und entfernt sich so­ mit von der Trennplatte 18 bzw. der Bodenwand 3. Die Brennkammerwand 14 nimmt somit nach einer gewissen Zeit über den ringförmigen Ansatz 20 die Trenn­ platte 18 mit. Dabei liegen dann die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 in einem vorbestimmten Abstand voneinander, der durch die Lage des ringför­ migen Ansatzes 20 bestimmt ist. Dabei bilden dann die Brennkammerwand 14 und die Trennplatte 18 eine sogenannte Vorkammer. Es handelt sich hierbei um eine Teil-Brennkammer der Brennkammer 1. Diese Vorkammer trägt das Bezugs­ zeichen 21. Wird die Brennkammerwand 4 noch weiter angehoben, bewegen sich Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 parallel zueinander, so daß sich zwi­ schen Trennplatte 18 und Bodenwand 3 bzw. Kolbenplatte 9 eine weitere Teil- Brennkammer aufspannt, die als Hauptkammer bezeichnet wird. Diese Teil- Brennkammer bzw. Hauptkammer trägt das Bezugszeichen 22. In Fig. 1 ist der Zustand dargestellt, bei dem beide Teil-Brennkammern 21 und 22 vollständig aufgespannt sind.

Zur Verschiebung der Brennkammerwand 14 in Längsrichtung der Brennkam­ mer 1 sind mit der Brennkammerwand 14 über deren Umfang unter gleichen Win­ kelabständen verteilt z. B. drei Antriebsstangen 23 fest verbunden, von denen nur eine in Fig. 1 zu erkennen ist. Die Antriebsstangen 23 liegen parallel zur Zy­ linderlängsachse der Brennkammer 1 und außen seitlich zur Zylinderwand 6. Dabei durchlaufen die Antriebsstangen 23 jeweils eine Durchgangsöffnung 24 in der Trennplatte 18 sowie eine weitere Durchgangsöffnung 25 in der Bodenwand 3. Diese Durchgangsöffnung 25 ist gleichzeitig als Ventilöffnung ausgebildet und besitzt einen konischen Verlauf. Die Antriebsstangen 23 und die Brennkammer­ wand 14 sind z. B. in geeigneter Weise über Schrauben miteinander verbunden, während die freien Enden der Antriebsstangen 23 über einen Antriebsring 28 mit­ einander verbunden sind, der konzentrisch zur Zylinderachse der Brennkammer 1 liegt und den Führungszylinder 5 umgreift. Auch der Antriebsring 28 kann über Schrauben mit den Antriebsstangen 23 verschraubt sein. Zwischen dem An­ triebsring 28 und der Bodenwand 3 liegt auf jeder der Antriebsstangen 23 eine nicht dargestellte Druckfeder, die sich an der Außenseite der Bodenwand 3 ab­ stützt und gegen den Antriebsring 28 drückt. Diese Druckfeder ist daher be­ strebt, die Brennkammerwand 14 immer in Richtung zur Bodenwand 3 zu drücken.

Wie bereits erwähnt, befindet sich im Bereich der ringförmigen Bodenwand 3 die als Ventilöffnung dienende Durchgangsöffnung 25, die sich nach außen konisch erweitert. In die Ventilöffnung 25 ist ein Ventilstößel 32 dichtend einführbar. Dieser Ventilstößel 32 liegt bei geöffneter Ventilöffnung 25 außerhalb der Brenn­ kammer 1 bzw. unterhalb der Bodenwand 3 und wird dort über einen an der An­ triebsstange 23 befestigten Ansatz 33 gehalten. Wird der Antriebsring 28 in Rich­ tung der Bodenwand 3 verschoben, so nimmt der Ansatz 33 den Ventilstößel 32 mit und führt ihn in die Ventilöffnung 25 ein, um das Ventil zu schließen, das das Bezugszeichen 26 trägt. Es handelt sich hier um ein Ein-/Auslaßventil. Es sei noch erwähnt, daß die Trennplatte 18 umfangsseitig mehrere Durchgangsöff­ nungen 38 aufweist, die jeweils den gleichen Abstand von der Zylinderachse der Brennkammer 1 haben. Ferner befinden sich am unteren Ende des Führungszy­ linders 5 Auslaßöffnungen 39 zum Auslaß von Luft aus dem Führungszylinder 5, wenn der Kolben 8 in Richtung zur Bodenwand 7 bewegt wird. Am unteren Ende des Führungszylinders 5 befindet sich darüber hinaus eine Dämpfungsvorrich­ tung 40 zur Dämpfung der Bewegung des Kolbens 8. Überfährt der Kolben 8 die Auslaßöffnung 39, so kann Abgas aus den Auslaßöffnungen 39 entweichen.

In der Zylinderwand 2 der Brennkammer 1 befinden sich noch zwei radiale Durchgangsöffnungen 41 und 42, die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind. Über sie kann flüssiges Brenngas in die noch nicht voll aufgespannten Teil- Brennkammern 21 und 22 eingespritzt werden, und zwar unter Verwendung von Dosierventilen, die mit den Durchgangsöffnungen 41 und 42 verbindbar sind. Auf diese Weise läßt sich die Menge an Brenngasgemisch in den jeweiligen Teil- Brennkammern 21 und 22 dosiert vorgeben.

Die Fig. 1 zeigt, wie bereits erwähnt, das Setzgerät im aufgespannten Zustand der Teil-Brennkammern, also im aufgespannten Zustand der Vorkammer 21 und der Hauptkammer 22. Die Verschiebepositionen von Brennkammerwand 14 und Trennplatte 18 werden dadurch eingestellt, daß der Ventilstößel 32 bei Einfahren in die Ventilöffnung 25 den Ansatz 33 und mit ihm die Antriebsstange 23 stoppt, so daß auch die Brennkammerwand 14 gestoppt wird. Die Lage der Trennplatte 18 ergibt sich dann über die Positionierung des ringförmigen Anschlags 20 in Ver­ bindung mit der Länge des hohlzylindrischen Ansatzes 17. Der Ventilstößel 32 ist kegelig ausgeführt.

Es sei ferner noch erwähnt, daß der mit der Trennplatte 18 verbundene zentrale Ansatz 19 in seinem der Trennplatte 18 zugewandten Bereich als Zündkäfig 51 zur Aufnahme einer Zündvorrichtung 52 ausgebildet ist. Diese Zündvorrichtung 52 dient zum Erzeugen eines elektrischen Funkens zwecks Zündung eines Brenngasgemisches in der Vorkammer 21. Wie weiter unten noch näher beschrie­ ben wird, befindet sich die Zündvorrichtung 52 im Inneren bzw. in einem zentra­ len Bereich des Zündkäfigs 51, der umfangsseitig mit Durchgangsöffnungen 53 versehen ist, durch die hindurch eine laminare Flammfront aus dem Zündkäfig 51 in die Vorkammer 21 austreten kann.

Wie die Fig. 1 ebenfalls erkennen läßt, ist seitlich neben dem Führungszylinder 5 eine Blockiervorrichtung 54 angeordnet.

Diese Blockiervorrichtung 54 enthält ein Rückschlagventil 55, einen Pneumatik­ zylinder 56, eine Drossel 57 und einen verschwenkbaren Blockierhaken 58. Das Rückschlagventil 55 ist eingangsseitig mit einem Fluidkanal 59 verbunden, der durch die ringförmige Bodenwand 3 hindurch geführt ist und in die Brennkam­ mer 1 mündet. Das Rückschlagventil 55 läßt nur Gasströmung in Richtung aus der Brennkammer 1 hindurch, wozu dessen Eingang mittels einer Kugel 60 ver­ schlossen ist, die mit Hilfe einer Feder 61 in Richtung zum Eingang gedrückt wird. Ausgangsseitig steht das Rückschlagventil 55 über einen weiteren Fluidka­ nal 62 mit dem Eingang des Pneumatikzylinders 56 in Verbindung, wobei vom weiteren Fluidkanal 62 ein Querkanal 63 abzweigt, der zur Drossel 57 führt, de­ ren Drosselwirkung einstellbar ist. Innerhalb des Pneumatikzylinders 56 befindet sich ein Kolben 64 an der Eingangsseite des Pneumatikzylinders 56. Der Kol­ ben 64 ist rückseitig mit einer Kolbenstange 65 verbunden, die rückseitig aus dem Pneumatikzylinder 56 herausragt und ferner eine Druckfeder 66 aufnimmt, die sich einerseits an der Rückseite des Kolbens 64 und andererseits an der Rück­ seite des Pneumatikzylinders 56 abstützt. Das freie Ende der Kolbenstange 65, das außerhalb des Pneumatikzylinders 56 liegt, steht in Eingriff mit einem Ende des verschwenkbaren Blockierhakens 58, der winkelförmig ausgebildet und um eine in seinem Scheitel positionierte Achse 67 schwenkbar ist, die senkrecht zur Längsrichtung der Kolbenstange 65 steht. Das andere Ende des Blockierhakens 58 trägt eine in Richtung zum Führungszylinder 5 weisende Nase 68, die bei Ver­ schwenkung des Blockierhakens 58 im Uhrzeigersinn um die Achse 67 in die Be­ wegungsbahn des Antriebsrings 28 bringbar ist. Ist dies geschehen, kann die auf den Antriebsstangen 23 sitzende Druckfeder den Antriebsring nicht mehr von der Bodenwand 3 wegdrücken, so daß das Ein-/Auslaßventil 26 und die Brenn­ kammerwände 14, 18 blockiert bzw. verriegelt sind.

Die Verriegelung erfolgt durch den nach Zündung des Brenngasgemisches ent­ stehenden Überdruck in der Brennkammer 1, der über das Rückschlagventil 55 auf den Pneumatikzylinder 56 übertragen wird, wodurch dessen Kolben 65 her­ ausgefahren und die Druckfeder 66 gespannt werden. Dabei dreht sich dann der Blockierhaken 58 im Uhrzeigersinn um die Achse 67, so daß die Nase 68 den An­ triebsring 28 hintergreift. Baut sich der Druck in der Brennkammer weiter auf, so bleibt der Verriegelungszustand erhalten, da sich auch dann der auf den Kolben 64 wirkende Druck weiter erhöht. Erreicht anschließend der Druck in der Brenn­ kammer 1 sein Maximum und nimmt dann wieder ab, so schließt das Rückschlag­ ventil 55, da der Druck eingangsseitig im Fluidkanal 59 im Vergleich zum Druck im weiteren Fluidkanal 62 kleiner wird. Die Blockiervorrichtung 54 dient zu­ nächst als Druckspeicher, so daß auch jetzt die Verriegelung aufrechterhalten bleibt. Über die Drossel 57 wird dann der Druck im weiteren Fluidkanal 62 abge­ baut, und zwar langsam bzw. über eine voreingestellte Zeitspanne. Diese Zeit­ spanne ist durch Wahl des Drosselquerschnitts der Drossel 57 einstellbar. Hat sich der Druck im weiteren Fluidkanal 62 nach dieser Zeitspanne weitestgehend abgebaut, kann die Druckfeder 66 den Kolben 64 wieder in Richtung zum Rück­ schlagventil 55 schieben und damit das freie Ende der Kolbenstange 65 zurück­ ziehen. Dadurch wird der Blockierhaken 58 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achse 67 verschwenkt, so daß auch die Nase 68 aus der Bewegungsbahn des Antriebsrings 28 herausgeschwenkt wird. Jetzt kann sich der Antriebsring 28 wie­ der von der Bodenplatte 3 entfernen, was zunächst zur Öffnung des Ein-/Auslaß­ ventils führt sowie zur Bewegung sowohl der Brennkammerwand 14 als auch der Trennplatte 18 in Richtung zur Bodenwand 3. Die Teil-Brennkammern 21 und 22 werden jetzt von Restgasen entleert, und zwar über die Durchgangsöffnungen 38 und das Ein-/Auslaßventil.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Arbeitsgeräts unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 näher erläutert werden. Gleiche Elemente wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.

Die Fig. 2 entspricht praktisch dem Zustand nach Fig. 1, nur daß jetzt durch den nicht dargestellten Trigger bzw. Abzug die Zündung ausgelöst wird. Es wird also ein Zündfunke durch die elektrische Zündvorrichtung 52 innerhalb des Zündkä­ figs 51 erzeugt. Das in jeder der Kammern 21 und 22 durch Dosierung voreinge­ stellte Gemisch aus z. B. Luft und Brenngas beginnt zunächst in der Vorkammer 21 laminar zu verbrennen, wobei sich die Flammfront mit relativ langsamer Ge­ schwindigkeit radial in Richtung der Durchgangsöffnungen 38 ausbreitet. Dabei schiebt sie unverbranntes Luft-Brenngasgemisch vor sich her, welches durch die Durchgangsöffnungen 38 hindurch in die Hauptkammer 22 gelangt und hier Tur­ bulenz sowie eine Vorkomprimierung erzeugt. Erreicht die Flammfront die Durchgangsöffnungen 38 zur Hauptkammer 22, treten die Flammen, bedingt durch die relativ kleinen Querschnitte der Durchgangsöffnungen 38, als Flamm­ strahlen in die Hauptkammer 22 über und erzeugen hier weitere Turbulenz. Das durchmischte turbulente Luft-Brenngasgemisch in der Hauptkammer 22 wird über die gesamte Oberfläche der Flammstrahlen entzündet. Es brennt jetzt mit ei­ ner hohen Geschwindigkeit, was zu einer starken Druckerhöhung in der Haupt­ kammer 22 führt.

Dieser hohe Druck wird einerseits auf den Kolben 8 übertragen und andererseits über das Rückschlagventil 55 auf den Kolben 64 des Pneumatikzylinders 56. Der Kolben 64 des Pneumatikzylinders 56 wird somit verschoben und führt die Kol­ benstange 65 heraus, und zwar bei gleichzeitigem Zusammendrücken der Druck­ feder 66. Das freie Ende der Kolbenstange 65 dreht dann den Blockierhaken 58 im Uhrzeigersinn in Fig. 2 um die Achse 67 und schiebt somit die Nase 68 in die Bewegungsbahn des Antriebsrings 28 bzw. hinter diesen. Der Verriegelungszu­ stand ist erreicht.

Gleichzeitig mit der Druckerhöhung in der Hauptkammer 22 bewegt sich auch der Kolben 8 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung zur Bodenwand 7, wobei gleichzeitig die Luft aus dem Führungszylinder 5 durch die Auslaßöffnungen 39 nach außen getrieben wird. Die Kolbenplatte 9 überfährt kurzzeitig die Auslaßöff­ nungen 39, so daß durch sie Abgas entweichen kann. Durch die in Pfeilrichtung ausfahrende Kolbenstange 10 wird jetzt ein Befestigungselement gesetzt.

Baut sich im Verlaufe dieser Bewegung des Kolbens 8 der Überdruck in der Hauptkammer 22 ab, so nimmt auch der Druck im Fluidkanal 59 ab. Da jedoch im Fluidkanal 62 der maximale Druck zwischengespeichert ist, schließt das Rück­ schlagventil 55. Der Druck im Fluidkanal 62 wird über die Drossel 57 nur sehr langsam abgebaut, so daß der Verriegelungszustand praktisch noch erhalten bleibt.

Nach Setzung bzw. nach erfolgter Verbrennung des Luft-Brenngasgemisches in der Hauptkammer 22 wird der Kolben 8 durch thermische Rückführung in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, da durch Abkühlung des in der Brennkam­ mer 1 und im Führungszylinder 5 verbliebenen Rauchgases ein Unterdruck hin­ ter dem Kolben 8 entsteht. Dieser Zustand ist in Fig. 3 gezeigt. Bis der Kolben 8 seine Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 erreicht hat, muß jedoch die Brennkammer 1 dicht verschlossen bleiben. Hierzu muß der Verriegelungszustand aufrechter­ halten bleiben, was gemäß Beschreibung zu Fig. 2 gewährt ist, da die Drossel 57 so eingestellt ist, daß der hohe Druck im weiteren Fluidkanal 62 erst allmählich abgebaut wird. Der Verriegelungszustand in Fig. 3 hat sich also gegenüber demje­ nigen in Fig. 2 nicht verändert.

In Fig. 4 ist ein Zustand dargestellt, bei dem der Kolben 8 durch thermische Rück­ führung in seine Ausgangsstellung zurückgebracht worden ist. Die Wirkung der Drossel 57 ist so eingestellt, daß erst nach Erreichen dieses Zustands der Druck im weiteren Fluidkanal 62 so weit abgenommen hat, daß jetzt die Druckfeder 66 den Kolben 64 in Richtung zum Rückschlagventil 55 schieben kann, um auf diese Weise die Kolbenstange 65 einzuziehen. Dadurch wird der Blockierhaken 58 ent­ gegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 4 um die Achse 67 gedreht, so daß er aus der Bewegungsbahn des Antriebsrings 28 herausgeführt wird.

Jetzt können gemäß Fig. 5 die auf den Antriebsstangen 23 sitzenden und nicht dargestellten Druckfedern den Antriebsring 28 von der Bodenwand 3 weg bewe­ gen, so daß das Ein-/Auslaßventil 26 öffnet. Gleichzeitig wird die Brennkam­ merwand 14 in Richtung zur Bodenwand 3 bewegt, was zu einer entsprechenden Bewegung der Trennplatte 18 in Richtung zur Bodenwand 3 führt, so daß jetzt die Vorkammer 21 und die Hauptkammer 22 über die Durchgangsöffnungen 38 und das Ein-/Auslaßventil von Restgasen befreit werden. Werden die Vorkam­ mer 21 und die Hauptkammer 22 bei der entgegengesetzten Bewegung des An­ triebsrings 28 wieder aufgespannt, erfolgt eine Zufuhr von Frischluft in beide Kammern über das Ein-/Auslaßventil 26 und die Durchgangsöffnungen 38.

Claims (8)

1. Verfahren zur Betriebssteuerung eines tragbaren, brennkraftbetrie­ benen Arbeitsgeräts, insbesondere eines Setzgeräts für Befestigungsele­ mente, bei dem ein Kolben (8) durch einen in einer Brennkammer (1) er­ zeugten Gasüberdruck ausgehend von einer Ausgangsstellung verscho­ ben und danach durch einen sich in der Brennkammer (1) ausbildenden Gasunterdruck wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wo­ bei wenigstens ein Ein-/Auslaßventil (26) der Brennkammer (1) während der Gasüberdruckphase in seiner Schließstellung verriegelt und nach Rückkehr des Kolbens (1) in seine Ausgangsstellung entriegelt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß
die Verriegelung beginnt, nachdem ein Gasüberdruck in der Brenn­ kammer (1) erfaßt worden ist, und
die Entriegelung erfolgt, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne nach Erfassen des Gasüberdrucks verstrichen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ riegelung beginnt, nachdem der Gasüberdruck auf einen vorbestimmten Wert angestiegen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitspanne bei Erfassen des maximalen Gasüberdrucks in der Brennkammer (1) beginnt.

4. Tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere Setz­ gerät für Befestigungselemente, mit
einer Brennkammer (1) und einem Kolben (8), der durch einen in der Brennkammer (1) erzeugten Gasüberdruck ausgehend von seiner Aus­ gangsstellung verschiebbar und danach durch einen sich in der Brenn­ kammer (1) ausbildenden Unterdruck wieder in seine Ausgangsstellung zurückführbar ist;
wenigstens einem Ein-/Auslaßventil (26) für die Brennkammer (1); und
einer Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung zur Verriegelung des wenigstens einen Ein-/Auslaßventils (26) in seiner Schließstellung sowie zu dessen Entriegelung;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung so ausgebildet ist, daß durch sie ein in der Brennkammer (1) vorhandener Gasüberdruck detek­ tierbar ist, um dadurch die Verriegelung auszuführen, und
die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung ferner ein Zeitverzöge­ rungselement aufweist, das die Entriegelung einleitet, nachdem eine vor­ bestimmte Zeitspanne nach Detektion des Gasüberdrucks verstrichen ist.

5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung eine pneumatisch arbeitende Einrichtung ist.

6. Arbeitsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtung ein mit der Brennkammer (1) verbundenes Rückschlagventil (55) sowie einen diesem nachgeschalteten Pneumatikzylinder (56) aufweist, und daß ein zwischen Rückschlagventil (55) und Pneumatikzylinder (56) liegender Leitungsabschnitt (62) über ei­ ne Drossel (57) mit der äußeren Umgebung verbunden ist.

7. Arbeitsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Kolbenstange (65) des Pneumatikzylinders (56) ein Blockierglied (58) verschwenkbar ist.

8. Arbeitsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Blockierglied (58) ein außerhalb der Brennkammer (1) liegender An­ triebsring (28) blockierbar ist, über den wenigstens das Ein-/Auslaßventil (26) betätigbar ist.