(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定素子を打ち込むための燃焼力作動型打ち込み装置において層流火炎を生成するための装置であって、互いに平行に延在する２枚の燃焼室壁（１４，１８）と、該燃焼室壁（１４，１８）間に供給される可燃性混合ガスを点火させるべく燃焼室壁（１４，１８）の間に配置した点火機構（５２）とを具え、該点火機構（５２）を収めるためのケージ（５１）が前記燃焼室壁（１４，１８）の間に配置され、該ケージ（５１）が、その周壁を貫通する多数の開口（５３）を有することを特徴とする層流火炎生成装置。
【請求項２】
請求項1記載の装置において、前記開口（５３）がケージ（５１）の周壁に等角度間隔で配置されていることを特徴とする層流火炎生成装置。
【請求項３】
請求項1又は２に記載の装置において、前記ケージ（５１）が中空シリンダ状であり、その中心軸線が燃焼室壁（１４，１８）に対して直角に延在することを特徴とする層流火炎生成装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の装置において、前記ケージ（５１）が延長部材（１９）の一部であり、該延長部材は一方の燃焼室壁（１８）と堅固に結合し、かつ、他方の燃焼室壁（１４）に存在する開口（１６）を貫通して当該燃焼室壁に背後から係合することを特徴とする層流火炎生成装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記ケージ（５１）と堅固に結合した燃焼室壁（１８）が、ケージ（５１）から離間して配置された多数の貫通開口（３８）を有することを特徴とする層流火炎生成装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の装置において、隣接する開口（５３）を包囲するケージの壁領域（５３ａ）が、内部で互いに連続することを特徴とする層流火炎生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定素子を打ち込むための燃焼力作動型打ち込み装置において層流火炎を生成するための装置に関し、特に、互いに平行に延在する２枚の燃焼室壁と、該燃焼室壁間に供給される可燃性混合ガスを点火させるべく燃焼室壁の間に配置した点火機構とを具える層流火炎生成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述の構成を有する火炎生成装置は、例えば、アダムス原理にしたがって固定素子を打ち込む燃焼力作動型の打ち込み装置に使用される。この火炎生成装置には、互いに平行に配置された２枚の燃焼室壁と、燃焼室壁の間、例えばそれらの中心に配置した点火機構とが属する。この点火機構により、燃焼室壁の間に収めた可燃性混合ガス、空気・燃焼ガス混合物、酸素・燃焼ガス混合物、その他の適当な燃焼ガス混合物等に点火する。
【０００３】
両燃焼室壁は、点火機構を内包する副室を限定する。一方の燃焼室壁は貫通開口を有する。副室は、これらの貫通開口を介し、全ての部分燃焼室を含む燃焼室の少なくとも１個の別の部分燃焼室と結合する。唯一の別の部分燃焼室だけが存在する場合、これは打ち込み装置のピストンが隣接する主室である。全ての部分燃焼室には、混合比が異なり得る空気・燃焼ガス混合物が収まる。点火機構から生ずる電気スパークにより、副室における空気・燃焼ガス混合物の燃焼が開始する。火炎は、比較的緩慢な速度で副室の中心から副室の全容積に亙って伝播を開始し、未燃焼の空気・燃焼ガスを推進する。この空気・燃焼ガス混合物は、貫通開口を通じて至近の部分燃焼室に到達すると共に、ここで乱流と予備圧縮とを実行する。
【０００４】
火炎が至近の部分燃焼室及び主室に通ずる貫通開口に達すると、貫通開口の断面積が比較的小さいため、火炎は放射状に加速され、別の燃焼室及び主室に移行すると共に、そこで更に乱流を生ずる。主室内で混合され、乱流となった空気・燃焼ガス混合物は、火炎放射の全面に亙って着火する。高速で燃焼するため、冷却損失は僅かに止まり、燃焼効率は著しく向上する。
【０００５】
空気・燃焼ガス混合物の点火後に、副室内で生じた層流の火炎は比較的緩慢に拡散する問題が指摘されている。この場合、火炎は比較的遅く主室に延焼し、燃焼効率は、冷却損失が比較的大きいために低下する。主室においても圧力上昇が始まるため、必要であれば、主室が未だ完全に点火していないにも拘わらず、ピストンは早期に変位可能となる。その結果、空気・燃焼ガス混合物は主室内で圧縮から解放されて冷却される。これも、燃焼効率の低下につながる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の構成を有する燃焼力作動型打ち込み装置用の層流火炎生成装置において、層流火炎を迅速に拡散可能とすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この解決するため、本発明は、点火機構を受けるためのケージが、燃焼室壁の間に配置されると共に、通常は閉鎖したケージが多数の貫通開口を具え、該貫通開口はケージの外周壁を通過することを特徴とするものである。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明による機構は、燃焼室壁の間に点火機構を受けるケージを配置したこと、及び、通常は閉じたケージは多数の貫通開口を具え、これらの貫通開口が、例えば、燃焼室壁に対して平行にケージの外周壁を通過することを特徴とするものである。
【０００９】
点火機構が点火後の火炎の拡散を特定の開口を通じてのみ可能とするケージに包囲されている場合、既に副室内では一層高い火炎拡散速度が達成可能となる。そのため、火炎は早期に主室へ延焼し、僅かな冷却損失により燃焼効率が高まる。更に、ケージの貫通開口を通過した火炎は、再び閉じることが明らかである。実際には、火炎は、点火機構に対して等しく離間した全ての燃焼室壁内の貫通開口に同時に到達する。
【００１０】
ケージ内に位置する貫通開口は、同一の角度間隔でケージ壁に配置されるのが好適であり、ケージの向こう側で火炎を可能な限り左右対称に拡散させる。
【００１１】
ケージ自体は中空シリンダとして形成可能であり、その中央の長手方向軸線は燃焼室壁に対して垂直に延在する。ケージは延長部材の一部分とすることが可能である。この延長部材は１枚の燃焼室壁と堅く結合する。ここでは、貫通開口を具える燃焼室壁と結合し、他方の燃焼室壁に存在する開口を通じてこの壁を後方から把持する。したがって、両方の燃焼室壁は、相対的に互いに変位可能となり、それらの間のスペースから排ガスを除くために重ねることができる。燃焼室壁は、例えば、円形とすると共に、ケージの中央の長手方向軸線に対して同心に配置される。
【００１２】
本発明の実施形態において、隣接した貫通開口を包囲するケージ壁の壁領域は、内部で互いに鋭角に接続する。それにより、燃焼室金に対して平行する方向において、点火時に生成する火炎は決してケージ壁に衝突しないことが確実となる。ケージ壁は火炎火炎の拡散方向に対して垂直に位置する。その結果、火炎の速度低下と不所望の乱流の生成が回避される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について説明する。
【００１４】
先ず、本発明の第1実施形態につき、図１及び図２に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は、固定素子用の燃焼力作動型打ち込み装置における燃焼室領域を示す縦断面図である。図１に示すように、打ち込み装置は円筒形状の燃焼室１を具える。燃焼室１は、シリンダ周壁２と環状の底壁３とを有し、底壁３の中央には開口４が配置されている。開口４には、シリンダ壁６と底壁７とを有するガイドシリンダ５が接続している。ガイドシリンダ５内には、その軸線方向に滑動変位可能なピストン８が配置されている。ピストン８は、燃焼室１に対向するピストンプレート９と、ピストンプレート９に中央で結合したピストンロッド１０とから構成され、ピストンロッド１０は底壁７の貫通孔１１を通してガイドシリンダ５から部分的に突出する。
【００１６】
図１に示すピストン８は復帰後の停止位置を占めており、この状態では打ち込み装置が作動しない。ピストンプレート９の燃焼室１に対向する側は僅かに底壁３の内側から離れ、ピストンロッド１０は底壁７から外方へ僅かに突出する。ピストンプレート９の外周と、シリンダ壁６の内周との間にシールリング１２，１３を配置して、ピストンプレート９の両側のスペースを互いにシールすることが可能である。
【００１７】
燃焼室１内には、可動の燃焼室壁を構成するシリンダプレート１４を配置する。燃焼室壁１４は燃焼室１の軸線方向に変位可能であり、外周縁部に環状のシール１５を有する。シール１５は、燃焼室壁１４の前後のスペースを互いに遮断するものである。更に、燃焼室壁１４は、環状シール１７を設けた貫通開口１６を中央に有する。
【００１８】
燃焼室壁１４と底壁３との間に、別の分離プレート１８を配置する。分離プレート１８も円形とされ、その外径は燃焼室１の内径に一致する。分離プレート１８は、燃焼室壁１４と対向する側で円筒状の延長部材１９と結合する。延長部材１９は燃焼室壁１４の開口１６を貫通して突出すると共に、その長さが燃焼室壁１４の厚さの数倍に相当する。その際、環状シール１７は延長部材１９の外周面に密着する。延長部材１９は、その遊端近傍で外周に環状突部２０を有する。環状突部２０の外径は、貫通開口１６の内径より大である。したがって、燃焼室壁１４が底壁３から離間移動すると、所定時間の経過後に、環状突部２０を介して分離プレート１８を連行する。その際、燃焼室壁１４と分離プレート１８とは所定の間隔で互いに離間し、その間隔は環状突部２０の位置に応じて決定される。その際、燃焼室壁１４と分離プレート１８との間に副室２１が形成される。副室２１は燃焼室１の部分燃焼室であり、図２に示されている。燃焼室壁１４が更に持ち上がると、燃焼室壁１４と分離プレート１８とが互いに平行に移動し、分離プレート１８と底壁３及びピストンプレート９との間には、別の燃焼室部分が形成される。この燃焼室部分は主室２２を構成するものであり、図２に示されている。
【００１９】
燃焼室１の長手方向に燃焼室壁１４を変位させるため、燃焼室壁１４の外周に例えば３本の駆動ロッド２３を等角度間隔に配分して堅固に結合する。これらのうち、図１には一本の駆動ロッド２３だけが示されている。駆動ロッド２３は、燃焼室１の中心軸線に対して平行に、かつシリンダ壁６の側方の外に配置される。その際、駆動ロッド２３は、分離プレート１８に設けた貫通開口２４と底壁３に設けた別の貫通開口２５とを貫通する。ここには、更に、内側の外周シール２６を配置する。このシール２６は、底壁３の両側におけるスペースを遮蔽する。駆動ロッド２３と燃焼室壁１４は、例えばねじ２７により互いに結合し、これらのねじ２７は燃焼室壁１４を貫通すると共に駆動ロッド２３の端面に締結される。駆動ロッド２３の遊端は、駆動リング２８を介して互いに結合する。駆動リングは、燃焼室１のシリンダ軸線に対し同心として配置されると共に、ガイドシリンダ５を把持する。その際、駆動リング２８は、ねじ２９を介して駆動ロッド２３と結合可能であり、ねじ２９は駆動リング２８を貫通すると共に、駆動ロッド２３の遊端面に捻じ込まれる。駆動リング２８と底壁３との間では、それぞれの駆動ロッド２３上に圧縮ばね３０を配置する。圧縮ばねは、底壁３の外側に支持すると共に、駆動リング２８に対して押圧される。したがって、圧縮ばね３０は、常に底壁３の方向に燃焼室壁１４を押し付ける。
【００２０】
環状の底壁３の領域には、更にバルブ開口３１を配置し、バルブタペット３２がバルブ開口に密接して導入可能となる。開放したバルブ開口３１におけるバルブタペット３２は、燃焼室１の外側かつ底壁３の下方に位置し、そこではガイドシリンダ５に固定した延長部材３３を介して担持される。延長部材３３は貫通開口３４を有し、バルブタペット３２の下側に固定した円筒形状延長部材３５が前記貫通開口を通過する。円筒形状延長部材３５の遊端には、環状突部３６が配置される。環状突部３６と延長部材３３との間には、圧縮ばね３７を配置する。この圧縮ばねにより、バルブタペット３２は環状突部３６を介して延長部材３３の方向へ引かれると共に、バルブ開口３１が開放する。円筒形状の延長部材３５は、駆動リング２８の変位軌道内に位置する。駆動リングが底壁３の方向に変位すると、延長部材３５に衝突する。駆動リング２８が特定の軸線方向位置に達すると、バルブタペット３２は連行され、バルブ開口３１が閉じる。
【００２１】
分離プレート１８は、外周側に多くの貫通開口３８を具える。それぞれの貫通開口は、燃焼室１のシリンダ軸線から等しく離間する。更に、ガイドシリンダ５の下端には吐出開口３９を具える。これらの吐出開口は、ピストン８が底壁７の方向に移動すると、ガイドシリンダ５から空気を吐出す。更に、ガイドシリンダ５の下端には、ピストン８の運動を抑制する緩衝機構４０を具える。ピストン８が吐出開口３９を通過すると、排ガスは吐出開口から逃げ出すことができる。
【００２２】
燃焼室１のシリンダ壁２には２個の半径方向の貫通開口４１，４２を配置する。これらの貫通開口は軸線方向で互いに離間する。貫通開口４１，４２には、計量ヘッド４５に設けた計量バルブ（詳細に図示せず）の排出チャンネル４３，４４が外側から突入する。液化燃焼ガスは、ボトル４６から計量ヘッド４５に設けた計量バルブに供給される。計量ヘッド４５がシリンダ壁２の方向に押し出され、排出チャンネル４３，４４が内方に移動し、それぞれの計量バルブが開くと、計量された液化ガスが排出チャンネル４３，４４を介して供給される。この目的のために、半径方向の貫通開口４１，４２を燃焼室１の方向に向けてテーパ形状として、排出チャンネル４３，４４のためのストッパーを形成する。計量ヘッド４５は、シリンダ壁２のリンク点４８に旋回可能として設けた金具４７を用いて、シリンダ壁２に押圧される。金具の端部４９は、燃焼室壁１４に衝突して回転するため、金具の他方の端部５０は後方から計量ヘッド４５を押し、これをシリンダ壁２の方向へ移動させる。この工程は、燃焼室壁１４が部分燃焼室の拡張に際して最終位置に達する直前に実行される。計量ヘッド４５とボトル４６とは、一旦、差し込まれてから恒常的に相互結合する。システム４５／４６は、例えば、ボトル４６の底領域に位置する軸線を中心として傾倒することができる。
【００２３】
図２は、部分燃焼室が、すなわち副室２１および主室２２が拡張された状態における打ち込み装置を示している。燃焼室壁１４と分離プレート１８との変位位置は、駆動リング２８が環状突部３６に衝突し、バルブ３１，３２を閉じることにより調整される。バルブ開口３１とバルブタペット３２の外周面が燃焼室１に向けてテーパを有するため、ここで規制が行われる。分離プレート１８と燃焼室壁１４との間隔は、前述したとおり、環状突部２０と分離プレート１８との間隔によって決定される。燃焼室壁１４と分離プレート１８との位置において、半径方向の貫通開口４１，４２は、副室２１及び主室２２に対置する。
【００２４】
更に、分離プレート１８の中央に結合した延長部材１９は、分離プレート１８に対向する領域で、点火機構５２を収めるためのケージ５１として形成される。この点火機構５２は、副室２１内の空気・燃焼ガス混合物に点火するための電気的なスパークを生ずる。以下、更に詳細に説明するように、点火機構５２は内部及び点火ケージ５１の中央領域に配置され、このケージは外周側に貫通開口５３を具える。これらの貫通開口５３を通過して、層流火炎が点火ケージ５１から副室２１に流出する。
【００２５】
次に、図１及び図２に示す打ち込み装置の作動について更に具体的に説明する。
【００２６】
図１に示す打ち込み装置は停止状態にある。燃焼室１は完全に収縮している。この状態では分離プレート１８が底壁３上に、燃焼室壁１４は分離プレート１８上に位置している。ピストン８は復帰した停止位置にあり、実際にも分離プレート１８との間には、極く僅かなギャップを除外すれば実質的にスペースが存在しない。圧縮ばね３０が駆動リング２８を底壁３から押し上げ、駆動リング２８が駆動ロッド２３を介して燃焼室壁１４を連行することにより、プレート１４，１８は重なり合う。この状態で、駆動リング２８はバルブタペット３２の環状突部３６にも離間するため、バルブタペット３２は圧縮ばね３７の作用によってバルブ開口３１から導出される。したがって、バルブ開口３１は開放している。計量ヘッド４５とボトル４６とから成るシステムは燃焼室１から旋回して離れるため、排出チャンネル４３，４４が軽減されると共に、各計量バルブは閉鎖される。
【００２７】
この状態で、打ち込み装置の前端部は、固定素子を打ち込むべき対象物に対して押圧される。その際、一定のメカニズム（図示せず）により押圧力が駆動リング２８に作用すると共に、前記対象物に対する打ち込み装置の押圧に基づいて駆動リングを底壁３の方向に変位させる。燃焼室壁１４が環状突部２０に衝突し、延長部材１９を介して分離プレート１８を連行するまで、燃焼室壁１４は分離プレート１８から離れる。副室２１は拡張されるが、未だ燃焼室１内で正しい位置を取っていない。燃焼室２１の拡張工程の間に、既に空気は副室２１に吸入可能となる。即ち、両方の開口が合同である限り、開放したバルブ開口３１と１個以上の貫通開口３８とを介して吸入される。
【００２８】
打ち込み装置を対象物に対して更に押圧すると、駆動リング２８は底壁３に向けて更に移動する。そのため、最終的には分離プレート１８も底壁３から浮き上がる。この時、燃焼室２２も拡張され、バルブ開口３１を介して換気される。副室２１の完全な換気は、分離プレート１８における全ての貫通開口３８を経て達成される。
【００２９】
燃焼室壁１４と分離プレート１８が、図１における上向きの経路で半径方向の貫通開口４１，４２上を通過すると、原則として既に計量した液化ガスの副室２１及び主室２２への供給が開始可能となる。この目的のため、燃焼室壁１４の上面を金具４７の端部４９に衝突させ、金具４７をリンク４８の周りで時計方向に回転させる。したがって、金具４７の他方の端部５０は、計量ヘッド４５をシリンダ壁２の方向に旋回させると共に排出チャンネル４３，４４を内方の計量ヘッド４５に押圧することにより計量バルブを開放する。計量した液化ガスは副室２１と主室２２に供給される。次に、燃焼室壁１４と分離プレート１８を更に僅かだけ引き上げることが必要であり、これらを閉鎖可能とする最終位置に達することができる。その際に生ずる金具の旋回は、排出チャンネル４３，４４を更に僅かだけ計量ヘッド４５に押し込むことによって調整可能となる。
【００３０】
燃焼室壁１４と分離プレート１８との最後の変位部分において、バルブタペット３２もまたバルブ開口３１に導入され、駆動リング２８が環状突部３６と接触するため、バルブ開口は閉鎖する。
【００３１】
図２は、副室２１と主室２２とを完全に拡張した状態における、燃焼室壁１４と分離プレート１８との位置を示している。この位置では、燃焼室壁１４と分離プレート１８とが閉鎖可能となる。この閉鎖は、打ち込み装置の引き鉄及びトリガーを作動することで実現する。トリガーが作動すると、例えば、駆動リング２８の閉鎖によって、燃焼室壁１４と分離プレート１８との閉鎖が実現する。その直後には、電気的な点火機構５２によって、点火ケージ５１の内部に点火スパークが生成する。それぞれの室２１，２２で計量・調整された空気と燃焼ガスとの混合物は、先ず副室２１内で層流の燃焼を始める。火炎は、比較的緩慢な速度で貫通開口３８の方向に拡散する。その際、火炎は、未燃焼の空気・燃焼ガス混合物を前方に押し出す。これは貫通開口３８を通過して主室２２に達し、そこで乱流と予備圧縮とを生じる。火炎が主室２２に通ずる貫通開口３８に到達すると、火炎は、貫通開口３８の断面積が比較的小さいため、火炎放射として主室２２に移行し、ここで別の乱流を生じる。主室２２内で混合された乱流の空気・燃焼ガス混合物は、火炎放射の全面に亙って燃焼する。ここでは高速で燃焼し、燃焼効率は著しく向上する。
【００３２】
それにより、ピストン８は衝撃を受け、高速で底壁７の方向に移動する。同時に、ガイドシリンダ５の空気は、吐出開口３０を通じて外方へ押し出される。ピストンプレート９は短時間だけ吐出開口３９の上を通過する。これらの吐出開口から排ガスを逃すことができる。ピストンロッド１０が繰り出されると、固定素子が打ち込まれる。打ち込み及び空気・燃焼ガス混合物の燃焼が終了すると、ピストン８は熱的な還元により、図２に示す初期位置に復帰する。燃焼室１とガイドシリンダ５とに残留した煙ガスが冷却し、ピストンの後方に背圧が生じるからである。ピストンが図２に示す初期位置に達するまで、燃焼室１は密閉されていなければならない。
【００３３】
ピストン８が図２に示す初期位置に再び達したことが確実ならば、前述の閉鎖は燃焼室壁１４及び駆動リング２８から解消される。圧縮ばね３０は、駆動リング２８を底壁３から押し離すため、駆動リング２８は環状突部３６を解放する。圧縮ばね３７は、バルブ開口３１からバルブタペット３２を導出すると共に、バルブを開放する。圧縮ばね３０が更に作用すると、駆動リング２８は底壁３から更に遠ざかり、駆動ロッド２３を介して燃焼室壁１４を底壁３の方向に連行する。この移動に際し、分離プレート１８は、遅くとも燃焼室壁１４に衝突されると連行されるため、副室２１の排ガスは貫通開口３８を通じて、また主室２２の排ガスはバルブ開口３１を通じて排出される。最終的に、分離プレート１８は底壁３に、燃焼室壁１４は分離プレート１８に重なるため、燃焼室１は完全に萎縮し、排ガスは除去される。図１に記述された通気プロセスは、打ち込み装置による次の打ち込みと共に改めて開始する。
【００３４】
図３は、基本的に図１及び図２と同じ構成を示している。したがって、再度の記述は省略する。図１及び図２とは異なり、計量ヘッド４５ａとボトル４６とから成るシステムは傾倒することが不可能であり、計量バルブ４５ａとボトル４６とから成るシステムだけは、燃焼室１の長手方向に変位可能である。そのため、駆動リング２８に結合した連回素子４６ａは、燃焼室１の拡張に際し、変位経路の最終領域においてボトル４６を下方から把持する。
【００３５】
計量ヘッド４５ａは燃焼室１に堅く結合すると共に、補給チャンネル４５ｃから発する２本の排出チャンネル４３，４４を具える。これらの排出チャンネルは、半径方向の貫通開口４１，４２と結合する。計量バルブ４５ｂとボトル４６とは、堅く重なり合う。それにより、計量バルブ４５ｂで液化ガスが計量される。最後の変位経路で駆動リング２８が連回素子４６ａを僅かに連行すると、連回素子はボトル４６と計量バルブ４５ｂとを持ち上げ、計量バルブ４５ｂを計量ヘッド４５ａに対して押圧する。それにより、計量バルブ４５ｂが開放し、計量された液化ガスは半径方向の貫通開口４１，４２から霧状として噴射される。この場合、副室２１と主室２２とにおける空気・燃焼ガス混合物の調整が異なるため、半径方向の貫通開口４１，４２は異なる吐出断面を有するか、あるいは適切な追加的ノズルを具えることができる。
【００３６】
図４に示した実施形態は、図１及び図２に示す実施形態にほぼ一致するため、改めて詳細に説明する必要はない。しかしながら、図１及び図２に示す実施形態とは異なり，バルブタペット３２は絶えず圧縮ばね３７によってバルブ開口３１内に押圧されて開口３１を閉鎖する。その際、圧縮ばね３７は、バルブタペット３２の下側に設けた円筒形状延長部材３５の上に位置すると共に、前記下側及びガイドシリンダ５に固定した延長部材３３において反撥する。貫通開口３４は円筒形状延長部材３５を受ける。したがって、バルブ３１／３２は純粋な排気バルブである。
【００３７】
通気バルブ５４は、燃焼室壁１４内に位置する。燃焼室壁１４と分離プレート１８との移動によって副室２１と主室２２とが拡張されると、室２１，２２には背圧が生ずるため、空気は通気バルブ５４を介して室２１，２２に侵入可能となる。それ以外では、既述のプロセスが進行する。この通気バルブ５４は背圧弁であり、ピストンが初期位置に復帰する間には適当なメカニズムによって閉じたままでなければならない。このことは、例えば、燃焼室壁１４で上方を向いたタップ５５が中央の開口５６に密着して進入することで実現する。中央の開口は、燃焼室１の上方のカバー壁５７に位置する。そのため、燃焼室１の内部にピストン８の初期位置への復帰に供する背圧が支配しているならば、背圧弁５４は外からカバー壁５７によって閉じられる。
【００３８】
燃焼室１内の空気・燃焼ガスに点火されると、背圧弁５４と排気バルブ３１／３２とは閉じたままである。駆動リング２８が下方から円筒形状延長部材３５に対して衝突し、バルブタペット３２がバルブ開口３１から外れるのを防止する。駆動リング２８が解除されると、駆動リングは底壁３から離れることが可能となり、プレート１４，１８が連行されると共に、排ガスは開放する排気バルブ３１／３２を介して外方に達する。
【００３９】
図５〜図８は、点火ケージ５１の構造を詳細に示している。点火ケージ５１は、図５に示すように、副室２１が拡張した状態で、燃焼室壁１４と分離プレート１８との間に位置する。点火ケージ５１は円筒形状として形成され、内部に中空スペースを有する。この中空スペースには、電気的にスパークを生成する点火機構５２を配置する。本実施形態において、点火ケージ５１のシリンダ壁は、例えば、４個の貫通開口５３を具える。これらの貫通開口は縦長として形成され、その長手方向はプレート１４，１８に対して垂直に延在する。貫通開口５３は、少なくとも中間領域において、一定の幅を有する。この幅では、点火ケージ５１の内部で隣接する貫通開口５３の、この貫通開口５３を局限する壁面５３ａが互いに直角を成して接する。したがって、点火ケージ５１の中心からプレート１４，１８に対して平行に拡散する火炎は、点火ケージの周壁面に決して当ることがない。この周壁面は火炎の拡散方向に対して垂直に位置するため、火炎が中心に逆戻りし得ないのが有利である。このことにより、点火ケージの外部における層流の流れも改善され、この流れは点火ケージ５１を離れた直後に再び徐々に生成される。これらの状態は図６〜８に示されている。図８は、プレートレベルに対して平行に破断した点火ケージ５１における分離プレート１８を示す平面図である。火炎Ｆは、遅くとも分離プレート１８の貫通開口３８に達した後は再び層流となる。電気的な点火機構５２としては、例えば点火プラグを使用することができる。
【００４０】
図９及び図１０は、本発明による打ち込み装置の別の実施形態を示している。ここでは、２列の穿孔を具える分離プレート１８が投入される。この分離プレート１８は円形プレートであり、両方の穿孔列はプレートの中心に集中して配置される。内側の穿孔列５８は、直径が比較的小さい貫通開口３８である。それに対し、第２の穿孔列５９は還流開口６０を具えるものであり、還流開口の直径は貫通開口３８の直径より大とする。その他については、図１〜４に示す実施形態と同じ状態である。
【００４１】
両方の穿孔列５８，５９により、主室２２に収めた空気・燃焼ガス混合物は迅速に点火可能となり、燃焼プロセスの全体効率が向上する。
【００４２】
既述のように、副室２１内で空気・燃焼ガス混合物に点火すると、層流火炎Ｆが生成し、副室２１の外周側縁部に向けて比較的緩慢に拡散する。火炎は短時間で第１の穿孔列５８に到達し、主室２２に点火する。第１の穿孔列を位置決めすることにより、差し当たり必要な量の空気・燃焼ガス混合物だけが副室２１で燃焼する。その必要量とは、火炎放射が貫通開口３８を通過し、主室２２に十分な乱流を生ずるために所定のエネルギーで火炎放射を生成させる量である。主室２２で乱流の燃焼が始まると、主室２２内の未燃焼ガスの一部は還流開口６０を通過して副室２１の側方領域に押し戻される。副室２１の側方領域における空気・燃焼ガス混合物は同様に乱流として燃焼し、同時に主室２２内の混合物と共に燃焼する。それにより、副室２１の側方領域における燃焼部分もまたピストン運動に資する。
【００４３】
特別な実施形態において、第１及び第２の穿孔列５８，５９の直径は、分離プレート１８の直径の５５％及び８５％に相当する。貫通孔３８の直径は、分離プレート１８の直径の２．６％に相当し、還流開口６０の直径の約３．８％に相当する。
【００４４】
図１１は、熱的なピストン復帰を具える打ち込み装置における燃焼室の閉鎖構造を示している。図１〜４に示す同一の素子には同じ符号が付けられ、改めて説明はしない。
【００４５】
駆動リング２８の外周部分には、コンタクト素子６１を配置する。このコンタクト素子６１は、打ち込み装置の前端に向けた斜行する当接面を有する。勾配を有することにより、通常の平坦面は、半径方向の外方に延在するサイドで打ち込み装置の前端に向けて内方よりも更に傾斜する。コンタクト素子６１は、前記面に対して平行に位置すると共に、その運動軌道では規制素子６３の規制部分６２が対向する。規制素子６３は、旋回軸６４を中心として旋回可能であり、規制部分６２は、ばね６５の作用によってコンタクト素子６１の運動軌道から旋回して外れることができる。コンタクト素子６１の運動軌道は、ピストンロッド１０に対して平行に延在する。
【００４６】
図１１に示す副室２１と主室２２とは完全に拡張され、空気・燃焼ガス混合物が充填されている。打ち込み装置の引き鉄及びトリガーが作動すると、燃焼室１はアーム状の規制素子６３を介して閉鎖され、燃焼室１内で燃焼が始まる。燃焼室１の燃焼室壁１４に背圧相で作用する応力は、駆動ロッド２３を介して駆動リング２８に伝達され、駆動リングは矢印Ｐの方向に移動する。コンタクト素子６１の面と規制アーム６３の規制部分との間の角度を適正に設定することにより、背圧のために燃焼室壁１４及び駆動ロッド２３に作用する応力が大きくなる程、駆動リング２８は一層強く閉鎖される。背圧が低下し、ピストン８が復帰した初期位置に位置する場合にのみ、規制部分６２は復帰ばね６５によってコンタクト素子６１との結合から解除される。圧縮ばね３０は、燃焼室１の萎縮に供すると共に、図１〜４に示した排気バルブの開放にも供する。
【００４７】
本実施形態においては、圧力制御による解除が重要である。燃焼室１内の背圧が解消されて初めて、コンタクト素子６１の変位経路が解除されるからである。したがって、ピストンが停止位置に復帰するまで、燃焼室の萎縮及び吸込・吐出バルブの開放を滞らせる付加的な遅延部材は不必要である。燃焼室が萎縮する時点は自動的に調整され、装置の温度に関係無く、燃焼室内の背圧が再調整されたならば何時でも実現する。その結果、ピストンは常に停止位置に復帰する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を適用した燃焼力作動型の打ち込み装置を、燃焼室の収縮状態で示す縦断面図である。
【図２】  図１の打ち込み装置を、燃焼室の拡張状態で示す縦断面図である。
【図３】  図１の打ち込み装置を、燃焼ガスの補給に別の作動メカニズムを用いた燃焼室の拡張状態で示す縦断面図である。
【図４】  図１の打ち込み装置を、別の換気機構を具え、燃焼室が部分的に拡張した状態として示す縦断面図である。
【図５】  図１〜図４に示した燃焼室の点火機構を示す側面図である。
【図６】  図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】  図５のＡ−Ａ線に沿う、点火時の断面図である。
【図８】  点火時における燃焼室の分離プレートを示す平面図である。
【図９】  他の実施形態における燃焼室の分離プレートを示す平面図である。
【図１０】  図９に示す分離プレートを有する燃焼室領域において打ち込み装置を示す縦断面図である。
【図１１】  燃焼室遮蔽機構を有する燃焼室領域において打ち込み装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  燃焼室
２  シリンダ周壁
３，７  底壁
４  開口
５  ガイドシリンダ
６  シリンダ壁
８  ピストン
９  ピストンプレート
１０  ピストンロッド
１１，１６，２４，２５，３８，４１，４２，５３  貫通開口
１２，１３  シールリング
１４  燃焼室壁
１５  環状シール
１７，２６  外周シール
１８  分離プレート
１９，３３  延長部材
２０，３６  環状突部
２１  副室
２２  主室
２３  駆動ロッド
２７，２９  ねじ
２８  駆動リング
３０，３７  圧縮ばね
３１  バルブ開口
３２  バルブタペット
３５  円筒形状延長部材
３９  吐出開口
４０  緩衝機構
４３，４４  排出チャンネル
４５ａ  計量ヘッド
４５ｂ  計量バルブ
４５ｃ  補給チャンネル
４６  ボトル
４７  金具
４８  リンク点
４９，５０  端部
５１  点火ケージ
５２  点火機構
５４  通気バルブ
５５  タップ
５６  中央の開口
５７  カバー壁
５８，５９  穿孔列
６０  還流開口
６１  コンタクト素子
６２  規制部分
６３  規制素子
６４  旋回軸
６５  復帰ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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