DE2420089A1

DE2420089A1 - Pulverkraftbetriebenes setzgeraet

Info

Publication number: DE2420089A1
Application number: DE2420089A
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr Scotoni
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1975-11-13
Also published as: JPS50141774A; CA1026903A; FR2268600A1; CS174147B2; SE405563B; IT1034945B; US3973708A; FI751222A7; BE828344A; CH582045A5; ATA277975A; AU8021975A; FR2268600B1; AT348456B; SE7504263L; GB1494696A

Description

DR. BERQ D t P L.-I N G. ST AP F

DtPL.-mG. SCHWABE ΓΓ.,ΠΠ. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE P MÜNCHEN-Aft · MAUERKIRCHERSTR.♦«.

Anwaltsakte 25 O3S 25. April 1974

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN (Fürstentum Liechtenstein)

Pulverkraftbetriebenes Setzgerät

Die Erfindung betrifft ein pulverlcraftbetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Bolzen, Nägeln oder dergleichen in harte Aufnahmematerialien, wobei die, durch die Zündung einer, in einer Brennkammer angeordneten, hülsenlose Treibladung entstehenden Pulvergase durch einen oder mehrere Gasströmkanäle in einen Arbeitsraum gelangen, in welchem ein Eintreibkolben, dessen rückwärtige Ausgangsstellung vorwählbar ist, geführt wird.

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Bei pulverkraftbetriebenen Setzgeräten, in welche hülsenlose Treibladungen Anwendung finden, tritt oftmals das Problem auf, dass die Treibladungen nicht oder nur ungenügend abbrennen. Zudem kommt es auch vielfach zu einer zeitlich verzögerten, sich ebenfalls negativ auswirkenden Verbrennung der·Treibladung.

Diesen nachteiligen Erscheinungen kann entgegengewirkt werden, wenn in der Brennkammer während der gesamten Dauer der Verbrennung ein gleichbleibender Druck herrscht. Es hat sich gezeigt, dass schon geringfügige Druckschwankungen zu den genannten nachteiligen Erscheinungen führen können.

Insbesondere anfällig sind Geräte, bei welchen zur Leistungsregulierung der Kolben in seiner rückwärtigen Ausgangsstellung vorbestimmbar ist. «Je nach Stellung des Kolbens steht zur Expansion der Pulvergase ein unterschiedliches Volumen zur Verfügung, welches somit die Druckverhältnisse beeinflusst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der genannten Art zu schaffen, bei welchem der Druck in der Brennkammer während der Brennzeit der Treibladung nicht von äusseren Einflüssen abhängig ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gasströmkanäle als Lavaldüsen ausgebildet sind.

Die Lavaldüse dient bekanntlich der Herstellung von Ueberschallströmungen. Das charakteristische Merkmal der Lavaldüse besteht darin, dass sich deren Querschnitt

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beim Fortschreiten in Strömungsrichtung zunächst verengt und dann wieder erweitert. Bei Erreichen einer Ueberschallströmung wird der Druck im Endguerschnitt der Düse unabhängig vom Druck vor der Düse. Eine Veränderung des Druckes im Arbeitsraum hat also keinen Einfluss auf den Druck in der Brennkammer. Die Treibladung verbrennt deshalb stets unter den gleichen, optimalen Druckbedingungen. Die günstigsten Abmessungen der Lavaldüse sind abhängig von der Grosse der Brennkammer und der Stärke der Treibladung.

Für eine gleichmässige Verbrennung der Treibladung ist es von Vorteil, mindestens zwei Lavaldüsen vorzusehen. Wird bei Verwendung von teilweise feucht gewordenen Treibladungen eine Oeffnung durch unverbrauchte Teile der Treibladung verstopft, so kann sich in der Brennkammer kein gefährlich hoher Druck entwickeln, da die Verbrennungsgase durch weitere Gasströmkanäle entweichen können. Für die praktische Auslegung sind oftmals mehrere Lavaldüsen von Vorteil, da die Gerätekonstruktion besser optimiert werden kann, als bei einer einzigen Düse von grossem Querschnitt.

Bei den meisten Gerätekonstruktionen wird die Treibladung durch einen, in der Mitte der Treibladung auftreffenden Zündstift gezündet. Damit jedoch die für die Zündung der Treibladung erforderliche hohe Verdichtung zustande kommt, ist es vorteilhaft, wenn die Treibladung auf der dem Zündstift gegenüberliegenden Seite abgestützt wird. Es ist daher zweckmässig, wenn die Lavaldüsen gegenüber der Hauptachse der Brennkammer radial versetzt angeordnet sind. Das Zentrum der laufseitigen Auflage der Treibladung kann dann als Widerlager ausgebildet werden.

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-Um siclierzusteilen, dass keine unverbrannten Rückstände der Treibladungen in den Arbeitsraum gelangen, ist es vorteilhaft, zwischen der Brennkammer und.dem Arbeitsraum eine Mischkammer anzuordnen. Selbst wenn einzelne Teile der Treibladung durch den Gasstrom mitgerissen werden, können diese in der Mischkammer vollständig verbrennen. Die Mischkammer wirkt auch als Druckspeicher, sodass sich der Druck in der Brennkammer während des Abbrennens · ■ der Treibladung kaum ändert.

Bei einer Ausführungsform mit einer Mischkammer ist es zweckmässig, die Lavaldüsen zwischen der Mischkammer und dem Arbeitsraum anzuordnen. Die Lavaldüse kann dann wieder zentrisch angeordnet werden, sodass im Arbeitsraum eine symmetrische Verteilung des Gasstrahles erfolgt. Die Brennkammer ist direkt verbunden mit einem in der Grosse stets gleichbleibenden Gasexpansionsraum, sodass zum Abbrennen der Treibladung konstante Bedingungen herrschen. Zwischen der Mischkammer und der Brennkammer findet durch die Kanäle von gleichbleibendem Querschnitt ein Druckausgleich statt. Eine Mischkammer ist ausserdem günstig für die Ausbildung der Strömung durch die Lavaldüse.

Düsen von unterschiedlichem Querschnittt und Form können zusätzlich zur Leistungsregulierung verwendet werden. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn die Lavaldüsen in einem auswechselbaren Einsatz angeordnet sind. Für eine rasche Auswechselbarkeit der einzelnen Düsen können diese auch in einem trommeiförmigen Magazin angeordnet werden. Es ist jedoch auch der Einsatz von auswechselbaren Büchsen möglich.

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Die Efindung soll nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilausschnitt eines erfindungsgemä ssen Gerätes

Fig. 2 einen Teilausschnitt einer weiteren

Ausführung des erfindungsgemässen Gerätes.

Aus Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Einrichtung ersichtlich, welche im wesentlichen aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Verschluss und einem insgesamt mit 2 bezeichneten Lauf besteht. Der Verschluss 1 ragt mit einem zapfenförmigen Teil la in eine Bohrung 2a im rückwärtigen Ende des Laufes 2. Das zapfenförmige Teil la des Verschlusses 1 und die Bohrung 2a im Lauf 2 bilden eine Brennkammer 3, in welcher sich eine hülsenlose Treibladung 13 befindet. Am Umfang des zapfenförmigen Teiles la sind zur Verbesserung der Abdichtung Rillen Ib eingedreht. Im Verschluss 1 befindet sich axial verschiebbar gelagert ein Zündstift 4. Bei der Zündung trifft der Zündstift 4 die Treibladung 13/ in deren Mitte. Im Lauf 2 ist in einer Kolbenführung 2b ein Eintreibkolben 5 axial verschiebbar gelagert. Der Eintreibkolben 5 ist an seinem Umfang mit einem Dichtring 6 versehen. Durch die Rückseite des Kolbens 5 und die Kolbenführung 2b wird ein Arbeitsraum 7 gebildet. Eine Regulierstange 8 ragt durch den Verschluss 1 und das rückwärtige Laufende in den Arbeitsraum 7. Diese dient zur Begrenzung der rückwärtigen Endstellung des Eintreibkolbens 5. Durch Verstellen der Regulierstange 8 kann die Grosse des Anfangs-Arbeitsraumes 7 verändert werden. Diese Einstell-

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möglichkeit dient der Leistungsregulχerung. Die entstehenden Verbrennungsgase gelangen, durch Gasströmkanäle, welche erfindungsgemäss als Lavaldüsen 9 ausgebildet sind in den Arbeitsraum 7. Bei richtiger Dimensionierung des Düsenquerschnittes entsteht in der Düse eine Ueberschallströmung. Dies hat zur Folge, dass der Druck in der Brennkammer 3 durch die Druckänderung im Arbeitsraum 7 nicht beeinflusst wird. Die Lavaldüsen9 sind in der Brennkammer 3 aussermittig angeordnet. Diese Massnahme dient dem Abstützen der Treibladung 13 auf der dem Zündstift 4 gegenüberliegenden Seite.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Einrichtung. Gegenüber der ersten Ausführungsform weist diese jedoch zwischen der Brennkammer 3 und dem Arbeitsraum 7 eine Mischkammer 10 auf. Die Lavaldüse 9_C welche in diesem Fall in einem auswechselbaren Einsatz 11 angeordnet ist, befindet sich zwischen der Mischkammer 10 und dem Arbeitsraum 7. Von der Brennkammer 3 in die Mischkammer 10 führen Kanäle 12 mit konstantem Querschnitt. Unverbrannte Teile der Treibladung 13, welche durch den Gasstrom in die Mischkammer 10 mitgerissen werden, können hier noch vollständig verbrennen, bevor sie durch die Lavaldüse 9 in den Arbeitsraum 7 gelangen. Die Regulierung des Eintreibkolbens 5 sowie die Zündung der Treibladung 3 sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform.

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Claims

Patentansprüche

Pulverkraftbetriebenes Setzgerät zum Eintreiben von Bolzen, Nägeln oder dergleichen in harte Aufnahmematerialien durch Pulvergase einer hülsenlosen Treibladung, mit einer Brennkammer, einem Arbeitsraum, in welchem ein' Eintreibkolben mit vorbestimmbarer rückwärtiger Ausgangsstellung geführt ist, wobei die Brennkammer mit dem Arbeitsraum mittels Gasströmkanälen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströmkanäle als Lavaldüsen (9) ausgebildet sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lavaldüsen (9) vorgesehen sind.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Lavaldüsen (9) gegenüber der Hauptachse der Brennkammer (3) radial versetzt angeordnet sind.
4. Setzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Brennkammer (3) und Arbeitsraum (7) eine Mischkammer (10) angeordnet ist.
5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lavaldüsen (9) zwischen der Mischkammer (10) und dem Arbeitsraum (7) angeordnet sind.
6. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lavaldüsen (9) in einem auswechselbaren Einsatz (11) angeordnet sind.

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