DE2557845A1

DE2557845A1 - Gun for explosive driving of rivets or bolts - has stepped guide for firing pin sparking charge at rivet head

Info

Publication number: DE2557845A1
Application number: DE19752557845
Authority: DE
Inventors: Jochum Peter
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1977-06-30

Abstract

The gun (1) for explosive driving of rivets, bolts or nails uses a solid explosive (7) which is not enclosed in a cartridge. The guide (5) for the firing pin (6) has a reduced diameter at its outer end which leaves an annular chamber inside the bore of the barrel (3). The rivet or bolt (8) has an enlarged shank head diameter (8c) which abuts against a shoulder in the bore (3c). The explosive fills the narrow space (7a) between the bolt head (8a) and the end of the guide (5). When the gun is fired the pin (6) presses a small portion of the charge into the hole (8b) in the head (8a) generating a spark which ignites the whole charge of explosive (7) and drives out the bolt (8).

Description

Befestigungselement Fastener

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines nagelförmigen Befestigungselementes in einem, mittels hülsenlosen Feststoff-Treibladungen betreibbaren Setzgerät, wobei das Zünden der Treibladung mittels eines Zündstiftes innerhalb einer, die Treibladung allseitig umschliessenden Brennkammer erfolgt, die vom Kopf des Befestigungselementes und geräteseitigen Teilen gebildet ist und in die der Zündstift eintaucht.The invention relates to the use of a nail-shaped fastening element in a setting device that can be operated by means of caseless solid propellant charges, wherein the ignition of the propellant charge by means of an ignition pin within a, the propellant charge all-round enclosing combustion chamber takes place, which is from the head of the fastening element and device-side parts is formed and in which the firing pin is immersed.

Das Zünden von hülsenlosen Feststoff-Treibladungen, insbesondere solchen ohne separaten Zündsatz erfordert eine hohe Zündenergie. Die dazu notwendigen Kräfte müssen in einem Zündwiderlager aufgenommen werden. Bei sogenannten Schussgeräten, d.h. Geräten bei denen der entstehende Gasdruck direkt auf das einzutreibende Befestigungselement wirkt, muss somit das Befestigungselement die Kräfte selbst aufnehmen.The ignition of caseless solid propellant charges, especially those without a separate ignition charge requires a high ignition energy. The forces necessary for this must be included in an ignition abutment. With so-called shooting devices, i.e. devices in which the resulting gas pressure acts directly on the fastening element to be driven acts, the fastening element must therefore absorb the forces itself.

Bei bekannten Setzgeräten erfolgt dies dadurch, dass das Befestigungselement zu Beginn des Eintreibvorganges mit seiner Spitze auf dem Aufnahmewerkstoff aufsteht. Soll jedoch mit diesem Gerät beispielsweise eine Holzlatte auf Stahl oder Beton befestigt werden, so sind die Widerstandskräfte der Holzlatte zu gering und das Befestigungselement dringt ins Material ein, ohne dass es zur Zündung kommt.In known setting tools, this is done in that the fastening element at the beginning of the driving process stands up with its tip on the receiving material. However, with this device, for example, a wooden slat should be placed on steel or concrete are attached, the resistance forces of the wooden slat are too low and that Fastening element penetrates the material without igniting.

Diese Bauart hat ausserdem den Nachteil, dass im Gerät sehr hohe Reaktionskräfte auftreten, da die Eindringgeschwindigkeit des Befestigungselementes in den Aufnahmewerkstoff gleich null ist.This design also has the disadvantage that very high reaction forces in the device occur because the penetration speed of the fastener into the receiving material equals zero.

Bei einer weiterenGerätebauart.befindet sich die Treibladung in einer Aufnahmeöffnung im Element selbst. Durch einen axial beweglichen Zündstift wird ein Teil der Treibladung zwischen der Stirnseite des Zündstiftes und dem Element komprimiert.In another type of device, the propellant charge is in a Receiving opening in the element itself. By means of an axially movable firing pin part of the propellant charge between the face of the firing pin and the element compressed.

Da jedoch der komprimierte Teil der Treibladung seitlich in den ihn umgebenden, vom Zündstift nicht erfassten Bereich der Treibladung ausweichen kann, kommt in den meisten Fällen die für die Zündung notwendige, hohe Verdichtung nicht zustande. Die Folge davon sind Zündversager, indem entweder die Treibladung gar nicht entzündet wird oder sofort wieder verlöscht.However, since the compressed part of the propellant charge laterally into him the surrounding area of the propellant charge not covered by the firing pin, In most cases, the high compression required for ignition does not occur conditions. The consequence of this are ignition failure, either by the propellant charge does not ignite or goes out immediately.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement zur Verwendung in einem mittels hülsenlosen Feststoff-Treibladungenbetreibbaren Setzgerät zu schaffen, das eine einfache und sichere Zündung von hülsenlosen Treibladungen ermöglicht.The invention is based on the object of a fastening element for use in a sleeveless solid propellant To create a setting tool that enables simple and safe ignition of caseless propellant charges enables.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kopf des Befestigungselementes in seiner der Treibladung benachbarten Stirnseite eine zur teilweisen Aufnahme des Zündstiftes vorgesehene Sacklochbohrung aufweist, deren Querschnitt kleiner ist, als die in Achsrichtung des Zündstifts gesehene Projektionsfläche der Treibladung. Eine solche Sacklochbohrung dient neben der teilweisen Aufnahme des Zündstiftes auch zur Aufnahme eines Teiles der Treibladung. Dieser Teil der Treibladung wird erst unmittelbar vor der Zündung durch den Zündstift aus der Treibladung ausgestanzt und hierauf in der Sacklochbohrung verdichtet.According to the invention, this object is achieved in that the head of the fastening element in its end face adjacent to the propellant charge for partially receiving the firing pin provided blind hole whose Cross-section is smaller than the projection area seen in the axial direction of the firing pin the propellant charge. Such a blind hole serves in addition to the partial inclusion of the firing pin also to accommodate part of the propellant charge. This part of the Propellant charge is only released from the propellant charge immediately before ignition by the ignition pin punched out and then compressed in the blind hole.

Da der verdichtete Teil jedoch nur durch den engen, zwischen Zündstift und Sacklochbohrung entstehenden Ringspalt entweichen kann, werden die für die Einleitung der Zündung erforderlichen, hohen Drücke sowie eine grosse Relativgeschwindigkeit der einzelnen Treibladungspartikel untereinander und gegenüber den sie umgebenden Geräteteilen erreicht.Since the compacted part, however, only through the narrow, between the firing pin and the blind hole resulting from the annular gap can escape, are used for the introduction the ignition required, high pressures and a high relative speed of the individual propellant charge particles with one another and with respect to those surrounding them Device parts reached.

Durch die somit gezündeten Treibladungspartikel wird hierauf die Zündung der restlichen Treibladung eingeleitet.The ignition is then triggered by the propellant charge particles thus ignited the remaining propellant charge initiated.

Um das Setzgerät, sowie die Treibladungen und die einzutreibenden Befestigungselemente möglichst einfach auszubilden, ist es zweckmässig, dass die Sacklochbohrung koaxial zur Achse des Befestigungselementes angeordnet ist.To the setting tool, as well as the propellant charges and the ones to be driven To design fasteners as simple as possible, it is expedient that the Blind hole is arranged coaxially to the axis of the fastening element.

Das Befestigungselement kann somit bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrisch ausgebildet werden, was für die Fabrikation besonders einfach ist. Das Einführen der Befestigungselemente in das Gerät wird damit problemlos, da die Befestigungselemente automatisch auf einen entsprechend zentral angeordneten Zündstift ausgerichtet werden.The fastening element can thus be rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis be trained, which is particularly easy for manufacture. Introducing of the fasteners in the device will be problem-free, there the fastening elements automatically on a correspondingly centrally arranged Firing pin to be aligned.

Für eine optimale Verdichtung des zu zündenden Teiles der Treibladung ist es vorteilhaft, wenn die Länge der Sacklochbohrung etwa das 0,5- bis l,0-fache, vorzugsweise 0,8-fache des Durchmessers beträgt. Bei Einhaltung dieses Verhältnisses wird gewährleistet, dass der zu zündende Teil von der restlichen Treibladung im Moment der Zündung im wesentlichen abgeschlossen ist und die Zündenergie optimal ausgenützt wird. Zu tiefe Sacklochbohrungen können sich einerseits aufgrund der zu grossen Distanzierung der die Zündung einleitenden Treibladungspartikel von der restlichen Treibladung auf den gesamten Zündvorgang negativ auswirken und andererseits zu einer grossen freien Knicklänge des Zündstiftes führen.For an optimal compression of the part of the propellant to be ignited it is advantageous if the length of the blind hole is about 0.5 to 1.0 times, is preferably 0.8 times the diameter. If this ratio is adhered to it is ensured that the part to be ignited from the remaining propellant charge in the Moment of ignition is essentially complete and the ignition energy is optimal is exploited. Blind holes that are too deep can, on the one hand, become due to the the propellant charge particles initiating the ignition are too distanced from the the remaining propellant charge on the entire ignition process and on the other hand lead to a large free buckling length of the firing pin.

Um das Laden des Gerätes zu vereinfachen, können das Befestigungselement und die Treibladung eine Einheit bilden.To simplify the loading of the device, the fastening element and the propellant charge form a unit.

Für das Zusammenfügen der Treibladung mit dem Befestigungselement, ist es daher zweckmässig, dass im Kopf eine von der rückwärtigen Stirnseite ausgehende, gegenüber der Sacklochbohrung im Durchmesser vergrösserte Ansenkung vorgesehen ist. Die Treibladung kann somit einen zu dieser Ansenkung korrespondierend ausgebildeten Ansatz aufweisen, sodass das Befestigungselement und die Treibladung einfach zusammengesteckt werden können.For joining the propellant charge with the fastening element, it is therefore advisable that in the head there is a opposite the blind hole in diameter enlarged countersink is provided. The propellant charge can thus be configured to correspond to this countersink Have approach, so that the fastener and the propellant charge simply plugged together can be.

Um eine sichere Verbindung zwischen der Treibladung und dem Befestigungselement zu erzielen, ist es vorteilhaft, dass das rückwärtige Ende des Befestigungselementes von der Treibladung teilweise umschlossen ist. Die Treibladung kann dabei nach der Fertigung auf das Befestigungselement aufgesteckt oder bereits bei der Fabrikation um dieses herum gepresst werden.To ensure a secure connection between the propellant charge and the fastening element to achieve it is advantageous that the rear end of the fastener is partially enclosed by the propellant charge. The propellant charge can after Production attached to the fastening element or already during production be pressed around this.

Um ein Herausfallen oder vorzeitiges Entweichen des Befestigungselementes aus dem Gerät zu verhindern, ist es zweckmässig, dass das Befestigungselement mit einem Wulst versehen ist. Ein solcher Wulst wird abgeschert, wenn der Druck der auf die rückwärtige Stirnseite des Befestigungselementes wirkenden Verbrennungsgase einen bestimmten Wert erreicht hat. Ein solcher Wulst kann jedoch auch in an sich bekannter Weise an einer auf das Befestigungselement aufgesteckten Dichtkappe angeordnet werden.To prevent the fastening element from falling out or escaping prematurely To prevent from the device, it is useful that the fastener with is provided with a bead. Such a bead will be sheared off when the pressure of the Combustion gases acting on the rear face of the fastening element has reached a certain value. Such a bead can, however, also in itself in a known manner arranged on a sealing cap pushed onto the fastening element will.

Die erfindungsgemässe Ausbildung ermöglicht die Verwendung hülsenloser Treibladungen, welche an sich nur unter Anwendung hoher mechanischer Energie zündbar sind. Die Erfindung ist deshalb zweckmässigerweise anwendbar auf wirtschaftlich vorteilhafte Treibadungen, welche zündsatzfrei sind.The inventive training enables the use of sleeveless Propellant charges, which per se can only be ignited using high mechanical energy are. The invention is therefore conveniently applicable to economical advantageous propellant charges that are free of ignition charges.

Für ein gleichmässiges, rasches Abbrennen der Treibladung ist es zweckmässig, dass die Treibladung nach Art eines Hohlzylinders mit einem die lichte Weite durchsetzenden Boden ausgebildet ist. Eine so geformte Treibladung ermöglicht, die aus Gründen einer geringen Zündenergie bestehende Forderung nach einem kleinen Zündstiftdurchmesser einzuhalten, da dessen freie Knicklänge, d.h. der Abstand von der Zündstiftführung zum Grund der Sacklochbohrung unabhängig von der Grösse der Treibladung gering gehalten werden kann. Bei der Zündung wird durch den Zündstift ein Teil des Bodens ausgestanzt und in der erfindungsgemässen Sacklochbohrung zur Zündung gebracht.For an even, rapid burning of the propellant charge, it is advisable to that the propellant charge in the manner of a hollow cylinder with a penetrating the clear width Ground is formed. Such a shaped propellant charge allows for reasons low ignition energy, there is a requirement for a small ignition pin diameter must be observed, as its free buckling length, i.e. the distance from the firing pin guide to the bottom of the blind hole, regardless of the size of the propellant charge can be. When the ignition is part of the Punched out the bottom and ignited in the blind hole according to the invention.

Bei einer aus Befestigungselement und Treibladung bestehenden Einheit dient der Boden der Treibladung ausserdem zum Abdecken der Sacklochbohrung, sodass in diese bei der Handhabung und beim Transport keine Verschmutzungeh eindringen und die Zündung behindern können.In the case of a unit consisting of a fastening element and propellant charge the bottom of the propellant charge also serves to cover the blind hole so that no contamination can penetrate into these during handling and transport and can interfere with the ignition.

Um eine vollständige Ausnützung der Treibladung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, dass der Boden stirnseitig angeordnet ist. Das Abbrennen der Treibladungen beginnt somit gezielt von einer Seite her und ist dann abgeschlossen, wenn die ganze Treibladung abgebrannt ist. Die Intensität der Gasentwicklung kann dabei durch veränderlichen Querschnitt der Treibladung erreicht werden.To ensure full utilization of the propellant charge, it is advantageous that the bottom is arranged at the front. Burning down the Propellant charges thus begin specifically from one side and are then completed, when the whole propellant charge has burned down. The intensity of the gas evolution can can be achieved by changing the cross section of the propellant charge.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein durch hülsenlose Feststoff-Treib-'ladungen betreibbares Setzgerät, teilweise im Schnitt dargestellt, mit einem erfindungsgemässen Befestigungselement.The invention is to be reproduced below with reference to the example Drawings are explained in more detail. The figures show: FIG. 1 a solid propellant charge caused by a sleeveless solid propellant operable setting tool, partially shown in section, with an inventive Fastener.

Fig. 2 eine weitere Ausführung des erfindungsgemässen Befestigungselementes mit einer hülsenlosen Treibladung. 2 shows a further embodiment of the fastening element according to the invention with a caseless propellant charge.

Fig. 3 eine aus einem weiteren erfindungsgemässen Befestigungselement und einer hülsenlosen Treibladung bestehende Einheit. 3 shows one of a further fastening element according to the invention and a caseless propellant charge unit.

Aus Fig. 1 ist ein durch hülsenlose Feststoff-Treibladungen betreibbares Setzgerät zum Eintreiben von Bolzen, Nägeln und ähnlichen Befestigungselementen in harte Aufnahmematerialien, wie Stahl, Beton und dergleichen ersichtlich. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten Gehäuse, einem seitlich daran angeoPdneten Handgriff 2 und einem im Gehäuse 1 axial verschiebbar gelagerten, insgesamt mit 3 bezeichneten Lauf. Der Lauf 3 besitzt an seinem rückwärtigen Ende einen Konus 3a, welcher zusammen mit einer entsprechend konisch ausgebildeten Aufnahme la des Gehäuses 1 eine Abdichtung des rückwärtigen Laufteiles ergibt. Zur Verriegelung sowie zur Aufnahme von allfälligen Kräften in Eintreibrichtung dient ein Nocken 3b. Der Handgriff 2 ist mit einem Abzug 4 versehen. Koaxial zum Lauf 3 ist ein Verschlussstück 5 angeordnet, welches teilweise in das rückwärtige Ende des Laufes 3 ragt und von einem Zündstift 6 durchsetzt wird. Vor dem Verschlussstück 5 befindet sich eine hohlzylinderförmig ausgebildete, insgesamt mit 7 bezeichnete hülsenlose Feststoff-Treibladung . Die Treibladung 7 ist an ihrer vorderen Stirnseite mit einem Boden 7a versehen. Im hinteren Bereich einer den Lauf axial durchsetzenden Laufbohrung 3c befindet sich ein nagelförmig ausgebildetes, insgesamt mit 8 bezeichnetes Befestigungselement.From Fig. 1 is an operable by sleeveless solid propellant charges Setting tool for driving bolts, nails and similar fastening elements can be seen in hard recording materials such as steel, concrete and the like. That The device consists essentially of a housing designated overall by 1, a laterally attached to it handle 2 and one in the housing 1 axially displaceable stored barrel marked 3 in total. The barrel 3 has on its rear End of a cone 3a, which together with a correspondingly conical Recording la of the housing 1 results in a seal of the rear running part. To the Locking as well as for absorbing any forces in the driving direction is used a cam 3b. The handle 2 is provided with a trigger 4. Coaxial to the barrel 3 a locking piece 5 is arranged, which partially in the rear end the barrel 3 protrudes and is penetrated by a firing pin 6. Before the breech block 5 is a hollow cylinder-shaped, designated as a whole with 7 caseless solid propellant charge. The propellant charge 7 is on its front face provided with a bottom 7a. In the rear area one axially penetrating the barrel Running bore 3c is a nail-shaped, generally designated 8 Fastener.

Dieses weist einen Kopf 8a auf. Der Kopf 8a ist mit einer von seiner rückwärtigen Stirnseite ausgehendm Sacklochbohrung 8b versehen. Die Sacklochbohrung 8b weist einen Querschnitt auf, der ein ungehindertes Eindringen des Zündstiftes ermöglicht, was beispielsweise mit einem Querschnitt der das 1,2-fache des vorderen Endes des Zündstiftes 6 beträgt, erreicht wird. Um ein Herausfallen des Befestigungselementes aus dem Gerät zu verhindern, ist das Befestigungselement an seinem rückwärtigen Ende mit einem Wulst 8c versehen. Bei der Zündung wird ein Teil des Bodens 7a der Treibladung durch den Zündstift 6 ausgestanzt und zur Zündung gebracht. Der so entstandene Zündfunke greift sodann auf die restliche Treibladung über. Durch den hohen Druck der sich entwickelnden Verbrennungsgase, welcher auf die rückwärtige Stirnseite des Befestigungselementes wirkt, wird der Wulst 8b abgeschert und das Befestigungselement in das Aufnahmematerial eingetrieben.This has a head 8a. The head 8a is with one of his rear end face starting from blind hole 8b provided. The blind hole 8b has a cross-section that allows unimpeded penetration of the firing pin allows what, for example, with a cross section of 1.2 times the front The end of the firing pin 6 is reached. To prevent the fastener from falling out To prevent it from getting out of the device, the fastener is at its rear The end is provided with a bead 8c. During the ignition, part of the bottom 7a is the Propellant charge punched out by firing pin 6 and ignited. The resulting Spark then spreads to the remaining propellant charge. Due to the high pressure of the developing combustion gases, which on the rear face of the fastening element acts, the bead 8b is sheared off and the fastening element into the receiving material driven in.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines insgesamt mit 18 bezeichneten, erfindungsgemässen Befestigungselementes.Fig. 2 shows a further embodiment of a generally designated 18, inventive fastening element.

Das Element weist ebenfalls einen Kopf 18a und eine den Kopf teilweise durchsetzende Sacklochbohrung 18b auf. Das rückwärtige Ende des Befestigungselementes ist mit einem Wulst 18c versehen. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Befestigungselement 8 weist der Kopf 18a des Befestigungselementes 18 jedoch eine zylindrische Ansenkung 18d auf. Eine insgesamt mit 17 bezeichnete Treibladung weist einen entsprechenden zylindrischen Ansatz auf und kann mit dem Befestigungselement 18 zu einer Einheit zusammengesteckt werden. Ein Boden 17a entspricht in seinen Abmessungen etwa dem Zündstift, bzw. der Sacklochbohrung 18b.The element also has a head 18a and a partial head penetrating blind hole 18b. The rear end of the fastener is provided with a bead 18c. In contrast to the fastening element shown in FIG 8, however, the head 18a of the fastening element 18 has a cylindrical countersink 18d on. A propellant charge designated overall by 17 has a corresponding one cylindrical approach and can with the fastening element 18 to form a unit be put together. A floor 17a corresponds in its dimensions approximately to that Firing pin or the blind hole 18b.

Fig. 3 zeigt eine dritte, insgesamt mit 28 bezeichnete Ausführungsform des erfindungsgemässen Befestigungselementes.3 shows a third embodiment, designated as a whole by 28 of the fastening element according to the invention.

Das Element weist einen Kopf 28a auf und ist mit einer von seiner rückwärtigen Stirnseite ausgehenden Sacklochbohrung 28b versehen. Zur Halterung des Befestigungselementes im Lauf dient ebenfalls ein Wulst 28c. Das Befestigungselement ist jedoch an seinem rückwärtigen Ende mit einem zylindrischen Ansatz 28e versehen. Dieser wird von einer insgesamt mit 27 bezeichneten Treibladung umgeben. Die Treibladung 27 ist somit im Querschnitt im wesentlichen H-förmig ausgebildet und weist einen etwa in der Mitte angeordneten Boden 27a auf.The element has a head 28a and is one of its rear end face outgoing blind hole 28b provided. To the bracket the fastening element in the barrel is also provided with a bead 28c. The fastener however, it is provided with a cylindrical extension 28e at its rear end. This is surrounded by a propellant charge designated overall by 27. The propellant charge 27 is thus essentially H-shaped in cross section and has a approximately in the middle arranged bottom 27a.

Claims

Use of a nail-shaped fastening element & in a setting device that can be operated by means of caseless solid propellant charges, wherein the ignition of the propellant charge by means of a detonator within a, the Propellant charge on all sides enclosing combustion chamber takes place from the head of the fastening element and device-side parts is formed and in which the firing pin is immersed, thereby characterized in that the head (8a, 18a, 28a) of the fastening element in its, the propellant charge (7, 17, 27) adjacent an end face for partial inclusion of the firing pin (6) provided blind hole (8b, 18b, 28b), the cross section of which is smaller than the projection area seen in the axial direction of the firing pin (6) the propellant charge.

2. Fastening element according to claim 1, characterized in that the blind hole (8b, 18b, 2-8b) coaxial to the axis of the fastening element (8, 18, 28) is arranged.

3. Fastening element according to claim 1 or 2, characterized in that that the length of the blind hole (8b, 18b, 28b) is about 0.5 to 1.0 times, preferably 0.8 times the diameter.

4. Fastening element according to one of claims 1 to 3, characterized in that that in the head one starting from the rear face opposite the blind hole (18b) countersink (18d) with an enlarged diameter is provided.

5. Fastening element according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the rear end (28e) of the fastening element from the propellant charge (27) is partially enclosed.

6. Fastening element according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the fastening element (8, 18, 28) is provided with a bead (8c, 18c, 28c) is.

7. Caseless solid propellant charge for use in a setting tool according to claim 1, characterized in that the propellant charge is free of ignition charges.

8. Caseless propellant charge for use in a setting tool according to claim 1, characterized in that the propellant charge (7, 17, 27) is like a hollow cylinder, is formed with a bottom (7a, 17a, 27a) penetrating the clear width.

9. propellant charge according to claim 8, characterized in that the bottom (7a, 17a) is arranged at the front.