CN101142060B - 用于燃烧自动钉枪的排气止回阀 - Google Patents

Abstract

一种燃烧自动钉枪，构成为在运行过程中用来减少污染空气的进入，其包括具有气缸(20)的内燃机(14)，所述气缸中具有在预点火位置和完全延伸位置之间往复运动的活塞(22)；和位于所述气缸(20)中所述完全延伸位置下方的至少一个气口(54、102)。所述至少一个气口具有排气止回阀(60)，其构成为从气缸排出所述至少一个气口的排放量大于进入量。

Description

用于燃烧自动钉枪的排气止回阀

相关申请

本申请根据USC35§120条的规定要求2005年3月15日提交的美国第60/662,112号专利的优先权，并且是在2005年7月15日提交的美国第11/182,208号申请的部分延续申请。

技术领域

本发明通常涉及将紧固件打入工件中的钉紧固件驱动工具，并且特别涉及燃烧动力的紧固件驱动工具，也称为燃烧工具或燃烧自动钉枪。

背景技术

燃烧动力的自动钉枪在本领域中已知为用于钉将紧固件驱动到工件中，其实例在共同受让给Nikolin的32,452号美国专利中，以及4522162、4483473、4483474、4403722、5197646、5263439和5713313号美国专利中描述，所有这些专利此处被引入作为参考。类似的燃烧动力的钉子和钉驱动工具可从ITW-Paslode of Vernon Hills，Illinois在市场上买到商标为IMPULSE和PASLODE的产品。

这种自动钉枪的壳体包含一个小的内燃机或动力源。该发动机由罐装的压缩燃气-也称为燃料电池来提供动力。电池驱动的电能分配单元制造出电火花打火，位于燃烧室的风扇在给燃烧室内提供有效燃烧的同时，也促进了装置的燃烧操作的辅助过程。这些辅助过程包括：在燃烧室内混合燃料和空气，产生促进燃烧过程的湍流，用新鲜空气排除燃烧副产物和冷却发动机。本发动机包括一个含有设置在气缸体内的加长的刚性的驱动器叶片的往复运动的活塞。

阀套可在气缸上轴向往复运动，并且当联结装置的端部上的工件接触元件被压到工件上时，通过该联结装置，阀门移动以关闭燃烧室。这挤压动作也触发了燃料调节阀向密闭的燃烧室内引入特定体积的燃料。

在拉动触发开关时也会导致电火花点燃发动机的燃烧室内充满的气体，联接的活塞和驱动器叶片被迫向下冲击一个放在那的紧固件并将它驱动进工件。通过由气缸中的剩余燃烧气体的冷却产生的气压差，活塞然后返回到其最初的或者预点火位置。紧固件由钉盒供给到管口，它们在那里被控制在一个合适的位置朝向以接收驱动器叶片的冲击。

由于活塞在气缸里移动，移走量的气体通过消耗和排放口被排出。随着驱动冲击，排气口允许大气中的空气进入气缸中，在气缸的非燃烧的一侧，并且通过压差便于气缸的返回。

传统的燃烧动力的自动钉枪的一个操作问题就是当燃烧需要的气体进入工具时，由于较脏的操作环境、污垢、灰尘和/或其他碎片，包括但不只限于整理钉材料的碎片、锯屑、墙板颗粒和类似物进入工具，特别是进入活塞下的气缸中。在燃烧后活塞返回到其预点火位置时，这种被污染的空气主要是通过位于排气口下的通风口进入。这些空气口代表性地在低于或很接近气缸内部的吸震缓冲器的位置。由于单向花瓣阀的存在，空气无法再从排气口进入。因此，这些口不能解决问题。在其他的作用中，通过延长工具的操作，这些污染物累积起来导致活塞故障和工具润滑油的失效(润滑剂被用来使活塞的运行和往复运动的阀套的运动平滑)，该部件用于封闭燃烧室。因此，需要更频繁的清洗和/或维修保养。

这些自动钉枪都典型地带有空气过滤器，其位于工具的上端，靠近燃烧室风扇进风口。但是，该过滤器已经被设计成过滤进入工具中的空气并且对于位于气缸内部的活塞下部的空气没有作用，已知在这个位置产生引起损害的污染物。为解决这个问题，制造商已经在工具的下端加装了一个灰尘防护罩或覆盖物。这一特征减少了发动机直接暴露到大量污染物中，但对减少活塞返回循环过程中进入气缸的细小的污染物没有效果。另外，这种设计体积庞大并且限制了通过工具的气流。作为选择，可以使用过滤器元件，但当固定到自动钉枪的下端时，有效过滤器的好的过滤性能容易堵塞，并对空气进出气缸有限制。任何尺寸的过滤器也需要较大，以允许足够的空气流通来维持工具中适当的空气循环。同样地，空间、材料和工具操作因素结合起来以阻碍工具设计者放置过滤器在工具上来过滤气缸中活塞下面的空气。

因此，需要一种改进的燃烧工具，其构成为减少通过气缸排气口进入的污染物的有害影响，同时维持气缸内外之间的有效气流。

发明内容

用于燃烧动力自动钉枪的本排气止回阀满足或超越了上面列出的需求，其特征在于能够区分从工具排出的气体的体积和穿过相同口的空气入口的体积。允许比排进返回冲程上的气缸中的较大量气体从气缸中排出。有效口尺寸的可变性维持了工具动力，便于活塞返回，同时防止了污染物的进入。

更具体的是，燃烧自动钉枪构成为在运行过程中用来减少污染空气的进入，其包括具有气缸的内燃机，所述气缸中具有在预点火位置和完全延伸位置(fully extended position)之间往复运动的活塞，和位于所述气缸中所述完全延伸位置下方的至少一个气口。所述至少一个气口具有排气止回阀，其构成为从气缸排出所述至少一个气口的排放量大于进入量

在另一个实施方式中，燃烧自动钉枪包括具有空气入口端和相对的缓冲器端的燃烧动力的动力源，形成了气缸，该气缸包围与驱动器叶片相连的往复运动的活塞，并在所述缓冲器端在所述活塞的下方具有至少一个气口。至少一个空气入口具有空气过滤器，空气通道与所述至少一个气口流体连通，并且与所述空气过滤器流体连通，以在工具运行过程中在所述至少一个气口和所述至少一个空气入口之间产生双向气流。提供的排气止回阀构成为从气缸中所述至少一个气口排放量大于进入量，排气止回阀流体连通通道。

附图说明

图1是结合有本发明的排气止回阀的紧固件驱动工具的正面透视图；

图2是图1显示的工具在平衡位置(rest position)的局部垂直截面图；

图2A是图2的工具中的改进的排气止回阀的局部垂直截面图；

图3是图2中所描述的工具的可选择实施方式的局部垂直截面图；

图4是图2中所描述的工具的另一个可选择实施方式的局部垂直截面图。

具体实施方式

参照附图1和2，燃烧动力的钉紧固件驱动工具，也叫燃烧自动钉枪，其组合有本发明的排气止回阀，总的由10指示，并且优选为在上面列出的专利中所详细描述的通常的类型，并且在本申请中引入作为参考。工具10中的壳体12在壳体中主腔室16中包含一个独立的内部动力源14(附图2)。在传统的燃烧工具中，动力源或燃烧发动机14是由内燃机提供动力，并且包括与气缸20连通的燃烧室18。往复运动地设置在气缸20中的活塞22被连接到驱动器叶片24的上端。驱动器叶片如图2所示，活塞22往复运动中的上限被看作预点火位置，其只在燃烧之前产生，此处燃烧气体的点燃促进了驱动器叶片24的向下驱动以冲击紧固件(未示出)驱动器叶片。

通过与触发开关相连的触发装置26的压下(图中没有显示，这里使用的术语触发装置和触发开关是可以互换的)，操作者将燃料引进燃烧室18中，使驱动器叶片24被迫通过管口28(图1)向下驱动。管口28引导驱动器叶片28来冲击已经从钉盒30传送到管口中的紧固件。

靠近管口28的是工件接触元件32，其通过连接件34连到往复运动的阀套36，其上端部分地形成燃烧室18。如图1所示，工具壳体12在向下运动时压抵到工件接触元件32(可以考虑本领域中已知的其她操作方向)，这使工件接触元件从平衡位置移到预点火的位置。该运动克服了由弹簧38引起的工件接触元件32的常见的向下偏压方向(如图1隐藏显示)。可以考虑弹簧38的其它位置。

通过连接件34，工件接触元件32连接到阀套36，并与之往复运动。在平衡位置(图2)，燃烧室18没有被封闭，因为有环形间隙40，其包括隔开阀套36和气缸盖42的上部间隙40U，，气缸盖上容纳有火花塞46，和分隔开阀套36和气缸20的下间隙40L。腔室开关44在接近阀套36的位置以监控它的位置。在该工具10的优选实施方式中，气缸盖42也是冷却扇48和相连的风扇马达49中的至少一个的安装点，风扇马达49延伸到燃烧室18里，这在本领域是已知的并且在上面引入作为参考的专利中被描述。在图2中描述的平衡位置中，由于燃烧室18没有与气缸盖42和气缸20密封，并且腔室开关44是打开的，所以工具10不能燃烧。

当操作者将工件接触元件32压到工件上时才能使燃烧进行。该动作克服了弹簧38的偏压力，使得阀套36相对于壳体12向上运动，关闭间隙40U和40L，密封燃烧室18并且触发腔室开关44。该动作也使得一定量的燃料从燃料罐50释放进入到燃烧室18中(见局部)。

当拉触发装置26时，火花塞46被加电压，点燃燃烧室18中的燃料和空气的混合气，并且向下朝向等待的紧固件推动活塞22和驱动器叶片24以使紧固件进入到工件中。当活塞22沿气缸20移动时，它推动一阵气流，其通过至少一个花瓣阀、簧片阀或止回阀52和至少一个排气口或者孔54(以后统称为口)排出，其位于活塞位移的下方(图2)。在活塞冲程的底部或最大活塞运行距离处，活塞22冲击弹性缓冲器56，这在本领域是公知的。活塞22超出排气止回阀52时，高压气体从气缸20中排放出来。如图2所示，由于残留气体的冷却，气缸20内部产生的压差使活塞22被迫回到预点火的位置。

对于利用压差使活塞返回的燃烧自动钉枪来说，大气压力作用在活塞22的非燃烧侧。口54允许空气在工具10的内侧和外侧之间连通。对某些自动钉枪来说，口54尺寸设计为保证在驱动冲程过程中的合适的动力性能。这就使得作用在活塞22上的清扫量的气闸，引起动力损失。口54的面积通常大于活塞22有效返回所需要的最小面积。口的面积越大，灰尘和污染物越容易渗透到工具10中。

本自动钉枪10的一个特点是：由于工具10的驱动循环过程中所需要的气流大于活塞返回时所需的气流，所以总的由60指示的排气止回阀或限流阀被设置在口54的上方，以调节流动。当活塞22达到其冲程的端部并且冲击缓冲器56时，一旦内在的补偿止回阀的压力被克服，那么止回阀60允许空气从气缸20中排出。止回阀60的一个重要特征就是它被设计且配置为不是使气流返回的总止回阀，而是允许少于上述活塞动力冲程排放量的有限的流入量。本申请中有限的流入量可以变化，但是优选是对于有效活塞返回所需的最小量。最小面积可以是可以被连接到或者铅封(plumb)到另一个面积的工具上的一个或者多个口。如图2所示，止回阀60最好围绕气缸20靠近口54，并且最好是一旦暴露到足够的气压下可以径向扩展的类似橡胶的薄片或是弹性钢带。可以考虑产生单向流的其它装置，例如簧片花瓣阀、弹性偏压平板阀或者球阀。当考虑其它类型的附件时，止回阀60优选例如通过径向向内突出的唇缘64结合环形凹槽66被固定在气缸20的上端62。

为了使得周围空气有限地流入，筛网部68提供有流体连通口54的至少一个开口70，但是，考虑到开口不需要直接对齐相应的口，只要允许内部引导气流即可。另外，开口70的截面积可以大于或小于口54的截面积。如图2所示，开口70的截面积小于相应的口54的截面积。开口70的数量可以随实际应用的需要而改变，并且可以考虑开口的数量可以多于或少于口54的数量。也可以考虑，至少一个口54不被止回阀60的任何部分所覆盖或者阻碍(见图2A)。

参照图3，带有本另一个实施方式的排气止回阀的燃烧自动钉枪总体由80指示。与自动钉枪10相同的部件由相同的参考数字指示。而且，可以考虑，自动钉枪80优选被构成且配置为包括自动钉枪10的所有的特征。

被包含在壳体12中的是帽82，其封闭壳体的上端84并在该帽上限定具有进气口88的进气端86。空气过滤器90与帽82连接，这在本领域是公知的，并且其由保护格栅92支撑。空气过滤器90可释放地固定到帽82上，这在本领域是公知的。空气过滤器90是由多孔材料制造，如塑料或金属网、泡沫或类似材料，其构成为允许空气通过进入壳体12内，但是防止结构碎片、灰尘和其他操作产生的污染物进入。

相对于上端84，工具80的下端在管口28处具有可滑动地容纳驱动器叶片24的驱动器叶片通道98。端板100限定了中心开口102，在运行过程中，当活塞22往复运动时，驱动器叶片24和空气穿过该中心开口因此中心孔102也可以被称为气口，但是也可以考虑，口54可以是这种气口或者可以是设置在端板100上或者气缸20的下部上的其它气口。

封油环或者摩擦闭合密封件104位于气缸20的下端，就在管口28的上端的上方，以防止气体朝向管口流出气口，同时允许驱动器叶片24在通道98中相对滑动运动。

自动钉枪80的一个重要特征是提供有至少一个空气通道，其由106指示，其流体连通气口54、102中的至少一个并且与空气过滤器90具有操作关系。所述至少一个空气通道106产生气缸20的下端和空气过滤器90以及空气入口88之间的流体连通(可优选的流体是空气)。而在优选的实施方式中，提供空气过滤器90用来过滤进入工具10的空气，也可以考虑提供附加的或者专用的空气过滤器和相连的空气入口，其具体用来连接到通道106上。为了清楚，只有空气过滤器90将被描述。

因此，当活塞22返回到如图2所示的预点火位置时，进入气缸20的空气必须先通过过滤器90。同样，在燃烧循环中，空气被排出气口54和排气止回阀60。

在优选实施方式中，通道106的形式是至少一个管，也称为互连管，其具有通常平行于活塞22的运行轴的中心部分108和上端、下端110、112，所述上端和下端优选为在基本直角于所述中心部分的方向上突出，形成径向弯曲，以分别连接到空气入口和所述至少一个气口54。上端和下端110、112的特殊角度方向可随实际应用需要改变。虽然被描述成至少一个连续管，但是也可以考虑，由固定角接头或者单一部件接合的管状部分形成的通道106构成为在最终的组件中形成一个通道。

更具体的是，上端110最好是被固定在空气过滤器90下方的帽82形成的空气腔室114中。可以考虑的用于固定上端110的传统技术包括但不局限于摩擦配合、化学粘结、夹子、刚性接头或类似物。也可以考虑，上端110流体连通壳体主腔室16，其位于空气过滤器90的下游。

优选的是，中间部分108及通道106的上端和下端110和112的至少一个主要部分优选沿着内燃机14延伸进主壳体12中。如果需要，主壳体12可以被径向延伸，以包围通道106。作为另一个实施方式，通道106可以与壳体12一体铸造。也可以考虑，通道106可以被设置在壳体12的外部。通道106优选由足够坚固的管制造，以承受典型由燃烧自动钉枪引起的可能的冲击和温度。钉

在下端112处，通过排气开口或气口54，通道106被设置为流体连通气缸20的内部。优选的是，下端112不突出到气缸20中以避免干涉活塞22，但是，如果气缸上的入口点位于活塞行程的最下点的下方，那么可以考虑突出的管。下端112最终被固定到气缸20的底部，并且穿过排气止回阀60和至少一个开口70，以维持这种流体连通。上面描述的关于上端110的相同的固定技术可以应用来将下端112固定在一定位置。可以理解，所有的这些开口70例如通过本领域公知的一个总管(未示出)或者其它合适的连接接头都连通空气通道106。但是，由于与活塞返回所需要的进入体积相比，一旦燃烧，排放气体的体积较大，所以也可以考虑，附加排气开口54不具有开口70并且不连通通道106。钉

通道106的截面积被确定为只有足够量的空气被允许在活塞返回时起作用。这个面积可以根据自动钉枪80的类型和燃烧动力源14的尺寸变化。钉

再参照图2，可见到，提供了一个可更换塞118，其取代了封油环或者摩擦闭合密封件104，其可固定在驱动器叶片通道98中并且包括用来滑动地容纳驱动器叶片24的开口120。

现参照图4，本自动钉枪的另一个实施方式总体由130指示，并且与工具10和80相同的部件由相同的参考数字指示。自动钉枪80和130在结构上非常相似。在工具130中，通道总体由132指示，并且形成在壳体12的外部。

工具130和工具80之间的主要差别通道132的上端134没有连通空气入口88，但是流体连通位于主壳体12的特别重设的上端138上的至少一个增加的空气入口136。但是，空气入口88和重设的空气入口136优选为位于或者临近于空气入口端86。重设的空气入口136优选具有其自身的过滤器140、保护格栅142和重设的空气腔室144，上端134流体连通重设的空气腔室144。在有些应用中，可以考虑，可以去除过滤器140、保护格栅142和重设的空气腔室144。也可以考虑，至少一个重设的空气入口136可以位于主壳体上的任何合适的位置处，较满意地是位于远离燃烧动力源14的较高的操作温度。

虽然通道132的上端134显示为中心部分146的垂直突出延伸，但是也可以考虑其它角度方向或者其它结构，只要保持与气口54的流体连通即可。如同自动钉枪10和80的例子，虽然通道132显示在壳体12的周边，但是也可以考虑内部配置。实施方式130的运行基本上与上述实施方式80相同，主要的不同在于，腔室144也不向燃烧动力源14，更具体来说是燃烧腔室18提供空气。

自动钉枪130的另一个特征是，如图3所示，通道132的下端112可选地穿过排气止回阀60和相关的开口70。也考虑到，通道132可以进入独立于显示为148的排气止回阀60的气缸20，直接穿过气缸壁和相关的气口54a。这种配置也可以在工具80中考虑，如图3所示。在图4的实施方式中，可以考虑，排气止回阀60被设置为容纳通道132和口54a的直接接合，不干涉止回阀的操作。

因此，可以看出，本自动钉枪以排气止回阀为技术特征，一旦燃烧发生，提供返回空气的可选择的入口。一旦实现，本排气止回阀系统减少了工具维护、减少了需要的润滑油、减少损坏并且更能调节套筒内侧和外侧之间的流体连通。

虽然此处已经描述了用于燃烧自动钉枪的本排气止回阀的特定实施方式，但是本领域的技术人员可以了解，在不脱离本发明的情况下，并且如同下列权利要求书的陈述，可以在较宽方面对其进行改变和改进。

Claims (20)

1.一种燃烧自动钉枪(10、80、130)，构造成用于在其运行过程中减少被污染空气的进入，包括：

内燃机(14)，具有气缸(20)，所述气缸中具有预点火位置和完全延伸位置之间往复运动的活塞(22)；

至少一个气口(54、102)，位于所述气缸(20)中所述完全延伸位置的下方；

所述至少一个气口(54)具有阀(60)，

其特征在于，

所述阀是排气止回阀(60)，其构成为从气缸排放出所述至少一个气口(54)的排放量大于进入量。

2.根据权利要求1所述燃烧自动钉枪，还包括一个排气阀(52)，与所述气缸连通，且位于所述至少一个气口和所述预点火位置之间。

3.根据权利要求1所述燃烧自动钉枪，其中，所述排气止回阀(60)构成为具有默认关闭位置，并只有当暴露于由活塞在动力冲程过程中产生的空气时打开。

4.根据权利要求1所述燃烧自动钉枪，其中，所述排气止回阀具有至少一个开口(70)，其与所述气缸中的所述至少一个气口(54)流体连通。

5.根据权利要求4所述燃烧自动钉枪，其中，所述至少一个开口(70)的截面积小于至少一个气口(54)的截面积。

6.根据权利要求4所述燃烧自动钉枪，其中，所述排气止回阀围绕所述气缸周围以与至少一个气口接合。

7.根据权利要求1所述燃烧自动钉枪，还包括位于所述气缸(20)内的驱动器叶片通道(98)，容纳连接到所述活塞(22)的驱动器叶片(24)，和至少一个密封件(104)，其设置在所述开口中，用于限制进入所述气缸的气流，同时容纳所述驱动器叶片的往复运动。

8.根据权利要求7所述燃烧自动钉枪，其中，所述密封件(104)是摩擦闭合的密封件。

9.根据权利要求7所述燃烧自动钉枪，其中，所述密封件(104)是可更换塞(118)。

10.根据权利要求1所述燃烧自动钉枪，还包括位于工具壳体(12)上的至少一个空气入口(88、136)；并且至少一个空气通道(106)与所述至少一个空气入口和至少一个气口(54)流体连通。

11.根据权利要求10所述燃烧自动钉枪，其中，空气入口具有结合的空气过滤器(90)。

12.根据权利要求10所述燃烧自动钉枪，还包括工具壳体(12)，其封闭所述动力源(14)，并在空气入口端形成空气腔室(114)，所述空气通道(106)与所述空气腔室流体连通。

13.根据权利要求10所述燃烧自动钉枪，其中，所述通道(106)的至少一个空气入口(136)独立于内燃机的至少一个空气入口。

14.根据权利要求10所述燃烧自动钉枪，其中，所述至少一个空气通道(106)是管状的。

15.根据权利要求10所述燃烧自动钉枪，其中，所述至少一个通道(106)是具有基本平行于活塞的运行轴的中心部分(108)的至少一个互连管，以及上端和下端(110、112)，所述上端和下端以与所述中心部分成基本直角突出，以实现分别连接到所述至少一个空气入口和所述至少一个气口。

16.根据权利要求10所述燃烧自动钉枪，其中，所述至少一个通道(106)设置为独立于所述排气止回阀(60)地与所述气缸(20)连通。

17.一种燃烧自动钉枪(80、130)，包含：

燃烧动力的动力源(14)，具有空气入口端(86)和相对的缓冲器端(96)，形成了气缸(20)，该气缸包围与驱动器叶片(24)相连的往复运动的活塞，并在所述缓冲器端在所述活塞的下方具有至少一个气口(54)；

至少一个空气入口(88、136)，其具有空气过滤器(90、140)；

所述至少一个气口(54)具有阀(60)，

其特征在于，进一步包括：

空气通道(106、132)，与所述至少一个气口(54)流体连通，并流体连通于所述空气过滤器，以在工具运行过程中在所述至少一个气口(54)和所述至少一个空气入口(88、136)之间产生双向气流；以及

所述阀是排气止回阀(60)，构成为使从气缸中所述至少一个气口(54)流出的气体量大于进入量。

18.根据权利要求17所述的燃烧自动钉枪，其中，所述至少一个空气入口(88、136)包括与进入燃烧室中的空气相关的第一过滤的空气入口(88)，和在工具运行过程中，用于将空气供应到所述通道中并且从所述缓冲器端接收空气的补充过滤的空气入口(136)。

19.根据权利要求17所述的燃烧自动钉枪，其中所述排气止回阀(60)与所述通道流体连通。

20.一种燃烧自动钉枪(10、80、130)，构成为用于减少运行过程中污染空气的进入，包括：

内燃机(14)，具有气缸(20)，该气缸具有在预点火位置和完全延伸位置之间往复运动的活塞(22)；

多个气口(54、102)，位于所述气缸(20)中在处于所述完全延伸位置下方；

至少一个所述气口(54)具有阀(60)，

其特征在于，所述阀是排气止回阀，其构成为使从气缸中的所述至少一个气口流出的排放量大于进入量。

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