DE19950348C1 - Treibgas für brennkraftbetriebene Werkzeuge - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Treibgas für brennkraftbetriebene Werkzeuge, insbesondere für Setzgeräte für Befestigungselemente, auf der Grundlage brennbarer Gase, enthaltend ein Gemisch aus (A) 40 bis 70 Gew.-% Dimethylether, Distickstoffmonoxid und/oder Nitromethan, (B) 8 bis 20 Gew.-% Propylen, Methylacetylen, Propan und /oder Propadien und (C) 20 bis 45 Gew.-% Isobutan und/oder n-Butan.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Treibgas für brennkraftbetriebe­ ne Werkzeuge, insbesondere für Setzgeräte für Befestigungelemente, auf der Grundlage brennbarer Gase.

Brennkraftbetriebene Werkzeuge der in Rede stehenden Art, namentlich Setz­ geräte für Befestigungselemente, sind aus der DE 4 032 202 A1 bekannt. Mit Hil­ fe dieser Werkzeuge können Befestigungselemente, wie beispielsweise Nägel, Bolzen usw., direkt unter Einwirkung der Brennkraft, normalerweise einer Pul­ verladung, in Materialien, beispielsweise Holz, Stahl, Beton und dergleichen, an denen das entsprechende Bauteil befestigt werden soll, eingetrieben werden.

Solche brennkraftbetriebenen Werkzeuge umfassenbeispielsweise eine Brenn­ kammer und einen in einer Kolbenführung beweglichen Kolben, der von den in der Brennkammer erzeugten expandierenden Verbrennungsgasen beaufschlagt wird. Durch Entzünden eines innerhalb der Brennkammer vorhandenen Luft/­ Brennstoffgemisches oder durch Zünden einer Pulver-Treibladung wird der Kol­ ben von der Brennkammer weg bewegt, schlägt auf das Befestigungselement auf und treibt dieses in das Unterlagenmaterial ein. Dabei hängt die durch die Ver­ brennung des Treibgases gewonnene Energie sehr stark von der Verbrennungs­ geschwindigkeit ab, die wiederum vom Luft/Gas-Verhältnis abhängt.

Brennkraftbetriebene Werkzeuge dieser Art sind beispielsweise aus der DE 40 32 202 A1 und der US 5 842 623 bekannt.

Das in der US 5 842 623 beschriebene brennkraftbetriebene Werkzeug wird mit einem Gemisch aus Methylacetylen und Propadien oder einem Gemisch aus Propan, Butan, Propylen oder Ethan als Treibgas betrieben. Bei handelsübli­ chen brennkraftbetriebenen Werkzeugen der in Rede stehenden Art werden ins­ besondere Mischungen aus Methylacetylen, Propadien, Propylen und Butan eingesetzt, die auch unter dem Namen MAPP bekannt sind. Dieses Gas ist ein Abfallprodukt, das beim Verkoken von Steinkohle entsteht und das eine relativ hohe Brenngeschwindigkeit bietet, was für einen hohen Wirkungsgrad der Werkzeuge wichtig ist.

Diese herkömmlichen Treibgase besitzen jedoch erhebliche Nachteile. So ent­ halten die üblicherweise eingesetzten MAPP-Mischungen meistens kleine Antei­ le an Butadien, welches giftig und nur in Mengen von unterhalb von 0,1 Gew.-% zulässig ist. Reine, Butadien-freie MAPP-Gase sind schwer erhältlich und kost­ spielig. Übliche Kohlenwasserstoffgemische oder reine Brenngase, wie Butan oder Propan, brennen langsamer und eignen sich für den vorliegenden Anwen­ dungszweck nicht.

Insbesondere zeigen die meisten bekannten als Treibgase eingesetzten Gasmi­ schungen eine langsame und schwache Verdampfung bei tiefen Temperaturen (- 5°C) auf, was jedoch für die in Rede stehenden Werkzeuge problematisch ist, die auf Baustellen auch bei Temperaturen unterhalb 0°C einsetzbar sein müssen.

Kohlenwasserstoffe, die schnell brennen, sind andererseits nur unter hohen Kosten zu beschaffen und besitzen häufig zu hohe Dampfdrücke, was die Ein­ haltung der behördlich vorgeschriebenen Vorschriften zur Handhabung von Ae­ rosolen erschwert.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Treibgas für brennkraftbetriebene Werkzeuge, insbesondere für Setzgeräte für Befesti­ gungselemente anzugeben, welches ungiftig ist, einfach und kostengünstig be­ schafft werden kann, die erforderliche Verbrennungsenergie bereitstellt, eine gezielte Einstellung dieser Verbrennungsenergie ermöglicht, auch bei tiefen Temperaturen einsetzbar ist und die Aerosolvorschriften einzuhalten ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Einsatz eines Treibgases in Form eines Gemisches aus drei Bestandteilen in bestimmten Mengenverhält­ nissen, wobei diese Bestandteile ihrerseits Mischungen darstellen können.

Gegenstand der Erfindung ist daher das Treibgas gemäß Anspruch 1. Die Unter­ ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegen­ standes.

Das erfindungsgemäße Treibgas ist ein Gemisch enthaltend (A) 40 bis 70 Gew.- % Dimethylether, Distickstoffmonoxid und/oder Nitromethan, (B) 8 bis 20 Gew.-% Propylen, Methylacetylen, Propan und/oder Propadien und (C) 20 bis 45 Gew.-% Isobutan und/oder n-Butan, wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% beträgt.

Die Bestandteile (A), (B) und (C) können für sich jeweils einen oder mehrere Ver­ treter der angegebenen brennbaren Gase enthalten.

Der Bestandteil (A) ist vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 60 Gew.-%, der Bestandteil (B) in einer Menge von 10 bis 15 Gew.-% und der Bestandteil (C) in einer Menge von 25 bis 35 Gew.-% des Gemisches vorhanden.

Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Treibgas als Bestandteil (A) Dimethy­ lether, als Bestandteil (B) Propylen und als Bestandteil (C) Isobutan. Gemäß ei­ ner besonders bevorzugten Ausführungsfort umfaßt das erfindungsgemäße Treibgas ein Gemisch aus 58 Gew.-% Dimethylether, 14 Gew.-% Propylen und 28 Gew.-% Isobutan.

Daneben können in dem erfindungsgemäßen Treibgas geringe Mengen anderer brennbarer Gase enthalten sein, welche ungiftig sind und den Dampfdruck und die Verbrennungsgeschwindigkeit des Gemisches nicht nachteilig beeinflus­ sen.

Der erfindungsgemäß bevorzugt als Bestandteil (A) eingesetzte Dimethylether ist als Kühlemittel und als Treibmittel für Aerosolsprühdosen bekannt. In jüng­ ster Zeit wird auch daran gedacht, Dimethylether als Brennstoff in der Automo­ bilindustrie einzusetzen, wozu auf die US 5 626 294 verwiesen werden kann.

Mit Hilfe des Bestandteils (A) und insbesondere des erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Dimethylethers gelingt es, ein Treibgas zu bilden, welches den ge­ wünschten Verdampfungsdruck auch bei tiefen Temperaturen ermöglicht. Di­ methylether besitzt ein relativ breites Zündfenster, d. h. ein großes Gas-Luft- Verhältnis, in welchem das Gemisch zündfähig ist. Dimethylether wird nicht als giftig eingestuft und es bewirkt überraschenderweise eine größere Brennge­ schwindigkeit als das herkömmlich eingesetzte MAPP-Gemisch. Das Molekül des Dimethylethers enthält ein Sauerstoffatom, was zur besseren Verbrennung führt, was bedeutet, daß beim Einsatz des erfindungsgemäßen Treibgases pro­ zentual weniger Luft zugemischt werden muß als bei reinen Kohlenwasserstof­ fen, was wiederum kleinere Brennkammern der brennkraftbetriebenen Werk­ zeuge ermöglicht und im Hinblick auf die ausgestoßenen Abgase von Vorteil ist. Der Verdampfungsdruck des Dimethylethers ist nicht zu hoch (5,1 bar (absolut) bei 20°C und 11,7 bar bei 50°C), so daß es sich für das Abfüllen in Aerosoldosen eignet, was den Einsatz des erfindungsgemäßen Treibgases in verdichteter oder verflüssigter Form im einem Druckbehälter mit Abgabeventil ermöglicht.

Für den angestrebten Einsatz als Treibgas für brennkraftbetriebene Werkzeuge entsprechend günstige physikalische und chemische Eigenschaften besitzen die als Bestandteil (A) ebenfalls einsetzbaren brennbaren Gase Distickstoffmo­ noxid und Nitromethan ebenfalls. Sie können daher im Fall von Nitromethan al­ lein oder in Form von Mischungen untereinander und/oder in Kombination mit Dimethylether in dem beanspruchten Treibgas eingesetzt werden. Dabei werden die Einzelbestandteile in solchen Mengen eingesetzt, daß sich ein für cen Ein­ satzzweck geeigneter Dampfdruck ergibt.

Der Bestandteil (B), enthält in seinem Molekül eine reaktive Doppelbindung, welche zu einer besseren Verbrennung des Moleküls und damit der Treibgasmischung führt. Der relativ hohe Verdampfungsdruck dieses Bestandteils, na­ mentlich des bevorzugt eingesetzten Propylens (10,2 bar bei 20°C und 5 bar bei - 5°C) begünstigt die Zerstäubung der weiteren Bestandteile des Treibgases durch die Düsen beim Einführen des Treibgases in die Brennkammer des Werk­ zeugs.

Der Bestandteil (C), namentlich Isobutan wird zur Stabilisierung des Gemisches eingesetzt. Es ist oberhalb von -11,5°C gasförmig und erlaubt daher ebenfalls eine günstige Verbrennung.

Durch die Vereinigung von Dimethylether, Distickstoffmonoxid und/oder Ni­ tromethan allein in Kombination miteinander, mit den weiteren erfindungswe­ sentlichen Bestandteilen (B) und (C) ergibt sich ein Treibgasgemisch, welches sich durch eine überraschend vorteilhafte ausgewogene Kombination von phy­ sikalischen, chemischen und Umweltverträglichkeits-Eigenschaften auszeich­ net. Sozeichnet sich das beanspruchte Treibgas aufgrund der Kombination der Bestandteile (A), (B) und (C) durch ein besonders praxisgerechtes Verhalten so­ wohl bei der Herstellung und Abfüllung, als auch und insbesondere bei der Handhabung, indem das Gemisch ohne weiteres die Anforderungen an Aerosole erfüllt, mit den üblichen Dosierventilen aus dem Druckbehälter entnommen werden kann, ohne daß sich Probleme mit den Materialien der Ventile ergeben. Darüber hinaus zeigt das erfindungsgemäße Treibgas auch bei tiefen Tempera­ turen (-5°C) eine hervorragende Zündfähigkeit und Verbrennungsgeschwindig­ keit, wodurch das Setzen der Befestigungselemente auch unter klimatisch un­ günstigen Bedingungen in einwandfreier und sicherer Weise gelingt.

Das erfindungsgemäße Treibgas kann zusätzlich mindestens ein Schmiermit­ tel, beispielsweise auf Mineralölbasis oder Silikonölbasis, enthalten, zum Schmieren der Ventileinrichtungen, die zur Einführung des Treibgases in die Brennkammer erforderlich sind.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

BEISPIEL

Es wird ein Treibgasgemisch aus 58 Gew.-% Dimethylether als Bestandteil (A), 14 Gew.-% Propylen als Bestandteil (B) und 28 Gew.-% Isobutan als Bestandteil (C) gebildet. Das Gemisch besitzt bei 50°C einen Verdampfungsdruck von 11,6 bar und erfüllt damit die gesetzlichen Aerosolvorschriften.

Beim Betrieb eines brennkraftbetriebenen Werkzeugs der in der DE 40 32 202 A1 beschriebenen Art hat, sich gezeigt, daß dieses Treibgase eine glatte rück­ standsfreie Verbrennung mit ungiftigem schadstofffreiem Abgase bei hoher Energiefreisetzung ermöglicht, so daß die Befestigungselemente problemfrei in das Unterlagenmaterial eingetrieben werden. Dabei hat sich gezeigt, daß dieses Treibgas auch bei tiefen Temperaturen von -5°C problemlos einsetzbar ist.

Claims (7)

1. Treibgas für brennkraftbetriebene Werkzeuge, insbesondere für Setzge­ räte für Befestigungselemente, auf der Grundlage brennbarer Gase, gekenn­ zeichnet durch ein Gemisch enthaltend (A) 40 bis 70 Gew.-% Dimethylether, Distickstoffmonoxid und/oder Nitromethan, (B) 8 bis 20 Gew.-% Propylen, Me­ thylacetylen, Propan und/oder Propadien und (C) 20 bis 45 Gew.-% Isobutan und/oder n-Butan.

2. Treibgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Ge­ misch aus 50 bis 60 Gew.-% des Bestandteils (A), 10 bis 15 Gew.-% des Bestand­ teils (B) und 25 bis 35 Gew.-% des Bestandteils (C) umfaßt.

3. Treibgas nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bestandteil (A) Dimethylether, als Bestandteil (B) Propylen und als Be­ standteil (C) Isobutan enthält.

4. Treibgas nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gemisch aus 58 Gew.-% Dimethylether, 14 Gew.-% Propylen und 28 Gew.-% Isobutan umfaßt.

5. Treibgas nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es zusätzlich mindestens ein Schmiermittel enthält.

6. Treibgas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Schmiermittel auf Mineralölbasis und/oder Silikonölbasis enthält.

7. Treibgas nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß es in verdichteter oder verflüssigter Form in einem Druckbehälter mit Abgabeventil vorliegt.