CN105189047A - 气动工具的低压关闭阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动工具的低压关闭阀。该工具可包括用于进气的气道。轴可以沿气道设置并相对于气道在第一位置和第二位置之间可移动。第一活塞和第二活塞可以沿轴轴向地分开，每个活塞可以径向向外延伸超过轴。在第一位置，第一活塞可以穿过气道延伸以阻塞气道。在第二位置，第二活塞可以被定位成通过来自次要进气口的空气作用，以将能够克服偏置力的力施加在第二活塞上，并将第一活塞定位以允许空气沿气道流动。

Description

气动工具的低压关闭阀

相关申请

本申请请求享有2013年2月26日申请的序列号为61/769736名称为“给进钻头(FeedDrill)”和2013年5月14日申请的序列号为61/822959名称为“给进钻头”的美国专利申请的优先权。

背景技术

本发明涉及一种气动工具，更具体地，涉及一种当进气压低于预设水平时采用低压关闭阀来停止工具运行的气动工具。

气动工具是由压缩机或例如气缸的储罐提供的压缩空气驱动的动力工具。气动工具是普及的是因为它们通常比使用电动工具更为安全。气动工具还具有高功率重量比，使得它们更小更轻从而有利于使用。气动工具的类型包括但不限于气动扳手、气动棘轮、手持式风钻、空气钻、气动钉枪。

气动工具设计在具有足够的进气压的情况下运行。如果允许进气压降到过低，工具的运行会受到显著影响。低气压可能导致工具速度降低、工具功率降低和可能的失速问题。

现存的设计可以提供用于低压关闭阀。这种设计包括由具有弹簧弹力的活塞驱动的倾斜阀，如果压力变得过低，该活塞能够堵塞气流。然而，倾斜阀能够流动的空气量存在一些问题。增加空气流数量以增加空气工具可以提供的功率，其允许工具做得更多或做同样事情做得更快。

发明内容

本发明涉及气动工具的低压关闭阀。当要进入的空气的气压超过预设量时该低压关闭阀提供用于工具运行。当气压降低到低于预设量时该低压关闭阀防止工具运行。

一个实施方式是气动工具的低压关闭阀。该关闭阀包括具有主要进气口、排气口和次要进气口的气道。轴沿着位于主要进气口和排气口之间的气道设置。轴相对于气道在第一位置和第二位置之间可移动。第一活塞和第二活塞可以沿轴轴向地分开，并且每个活塞可以径向向外延伸超过轴。偏置元件作用于轴上以将轴向第一位置偏置。在第一位置，第一活塞延伸穿过在主要进气口和排气口之间的气道以阻塞气道。在第一位置，第二活塞被定位成通过来自次要进气口的空气的作用，将克服偏置元件的偏置力的力施加在第二活塞上，并将轴定位在第二位置，第一活塞离开气道以允许空气沿着主要进气口和排气口之间的气道流动。

气道可以包括位于主要进气口和排气口之间的颈部，颈部和第一活塞可以包括同样的截面形状和尺寸，以使得第一活塞在第一位置在颈部阻塞气道。

弹性垫圈可以被安装在第一活塞的外围，使得垫圈在第一位置与颈部抵接。

低压关闭阀可以包括具有侧壁和底部的第二孔，第二活塞在第一位置中被定位在第二孔中，第二活塞具有与第二孔相同的截面形状和尺寸。

第二孔可以位于远离在主要进气口和排气口之间延伸的气道。

该低压关闭阀可以包括位于远离在主要进气口和排气口之间延伸的气道的第一孔。该第一孔可以包括与第一活塞配合的截面形状和尺寸。该第一活塞在第二位置被定位在第一孔中，并且在第一位置远离第一孔。

该偏置元件可以设置在远离在主要进气口和排气口之间延伸的气道。

该低压关闭阀可以包括位于轴端部的关闭按钮。关闭按钮可以从围绕低压关闭阀延伸的壳体向外延伸，关闭按钮在第二位置比在第一位置延伸更大的量。

另一实施方式涉及一种操作气动工具阀门的方法。该方法包括将第一活塞定位在气道内的颈部的第一位置处，并且堵塞沿气道从进气口向排气口流动的空气。该方法包括将第一力施加在第二活塞上并将第一活塞移至颈部外的第二位置，该方法允许空气沿气道从进气口向排气口流动。该方法包括通过沿气道流动的空气将第二力施加在第一活塞上，并当第一力从第二活塞撤走之后将第一活塞保持在第二位置。该方法还包括当沿气道流动的气压降到低于预设水平时，将第一活塞移动到第一位置并堵塞沿气道从进气口向出气口流动的空气。

该方法还包括将第一活塞向第一位置偏置。

将第一活塞向第一位置偏置的偏置力可以小于第二力，当气压高于预设水平时，第二力将第一活塞保持在第二位置。

该方法包括将第一活塞和第二活塞的每一个在第二位置和第一位置之间移动相同的量，因为第一活塞和第二活塞的每一个都连接至轴。

该方法可以包括将第一活塞在第二位置密封在孔中，防止来自于气道的空气作用在背向气道的第一活塞的相对侧。

该方法可以包括通过次要进气口移动空气，将空气施加在第二活塞上以产生第一力。该次要进气口可以位于远离从进气口向排气口延伸的气道。

当将第一活塞从第一位置向第二位置移动时，该方法可以包括将手动关闭按钮相对于外部壳体向外移动。

不同实施方式的不同方面可以单独运用或根据需要组合使用。

附图说明

图1是第一类型的推进工具的立体图。

图2是第二类型的推进工具的立体图。

图3A是处于第一关闭方位中的低压阀的侧视示意图。

图3B是处于第二开启方位中的低压阀的侧视示意图。

图4A是处于第一关闭方位中的低压阀的侧视示意图。

图4B是处于第二开启方位中的低压阀的侧视示意图。

图5是活塞移出低压阀中的壳体的孔的侧视示意图。

具体实施方式

本申请涉及用于气动工具的低压关闭阀。该工具可以包括用于输入空气的气道。轴沿气道设置并且相对于第一位置和第二位置之间的气道可移动。第一活塞和第二活塞沿轴轴向地分开，每个活塞径向向外延伸超过轴。在第一位置，第一活塞延伸穿过气道以阻塞气道。在第一位置，第二活塞被定位成将来自次要进气口的空气作用于第二活塞，以将克服偏置力的力施加在第二活塞上，并将第二活塞移动至第二位置，在该位置，第一活塞被定位成允许空气沿气道流动。

图1和图2示出了气动工具10，每个气动工具10都包括空气发动机12和具有主轴15的齿轮头14。连接器20位于空气发动机12和空气供应器17之间。空气从供应器17通过管18向连接器20流动。空气可以由不同的包括但不限于空气压缩机和增压储罐的多种供应器17供应。尽管大部分工具10使用空气供能，也可以使用其他类型的气体，例如但不限于无氧氮和二氧化碳。

齿轮头14包括设置为给主轴15提供旋转和/或轴向移动的齿轮。主轴15可以被装配为在前端部容纳刀具以在工件上运行。图1和图2包括用于在工件上钻孔的给进钻头，工件由例如不锈钢、铝、钛和复合材料等物质形成。多种工具10可以包括多种形状和尺寸，并且不同工具10可以执行各种不同的功能。图1示出了直角工具，其中空气发动机12垂直对准主轴15的轴。图2示出了具有空气发动机12的轴向(inline)配置，空气发动机12大体上平行于主轴15的轴线。图1和图2包括给进钻头，尽管多种其他空气动力工具10可用于本发明中公开的低压关闭阀。多种工具10可以包括多种形状和尺寸，并且不同工具10可以执行多种不同功能。

空气发动机12可以包括控制工具10的一个或多个功能的空气逻辑系统。该空气逻辑系统使用来自于供应器17的输入空气运行。该由空气逻辑系统执行的不同功能包括但不限于开启和关闭多种阀和/或将活塞从第一位置向第二位置移动。

工具10的有效运行依赖于确定的最小空气供应压力。需要该压力来运行工具的功能性方面，以及为空气逻辑系统的运行提供空气。在强制给进钻头的实施方式中，需要空气供应压力启动齿轮头14以驱动主轴15，用于在工件中钻孔。为此，当气压降低，工具10的性能将会劣化。令人期望的是能够提出一种在气压下降太低时防止工具10运行的方法。

为了解决该低压问题，工具10装配有阀30，当达到最小气压时阀30提供空气以运行空气发动机12并控制逻辑系统。在气压太低的情况下，阀30停止工具10的运行。

图3A和图3B示意性地示出沿空气供应器17以及空气发动机12和空气逻辑系统的运行组件之间的空气供应线、位于本体40内的阀30。阀30可以沿空气供应线定位在不同位置，包括但不限于连接器20和空气发动机12的上游部分。在一个具体的实施方式中，阀30位于连接器20的本体40内。空气供应线包括接收通过空气供应器17提供的空气的进气口41，通向空气发动机12的排气口42和空气逻辑系统。次要进气口43也位于阀30的下段。次要进气口43形成空气逻辑系统的一部分并将活塞36从第一阀关闭位置向第二阀开启位置移动。

阀30包括可移动轴34，该轴34在图3A示出的第一关闭方位和图3B示出的第二开启方位之间移动。第一活塞33沿轴34从第一轴向位置向外径向地延伸。第二活塞36沿轴34从第二轴向位置向外径向地延伸。手动关闭按钮37安装至轴34。在一个或多个实施方式中，按钮37位于轴34的端部。偏置元件35施加力以保持轴34处于第一关闭方位。在一个具体的实施方式中，偏置元件35围绕轴34在第二活塞36和停止件47之间延伸。

在图3A示出的第一关闭方位中，轴34与第一活塞33共同定位在形成在本体40中的狭窄颈部44中。颈部44位于进气口41和排气口42之间。活塞33的尺寸被定为穿过颈部44延伸以防止空气从进气口41向排气口42流动。垫圈或密封件31可以被定位在活塞33的外围边缘以与颈部44的壁相接触以进一步堵塞气流。当轴34位于关闭方位时，可以完全防止空气从进气口41向出气口42移动。在一个或多个实施方式中，当处于第一关闭方位时，有限量的空气移动通过颈部44。该少量的空气不足以使工具10或空气逻辑系统运行。偏置元件35将轴34偏置到该第一关闭方位。在一个或多个实施方式中，轴34或活塞36的底部边缘与孔49的底部壁32抵接以控制轴34在第一关闭方位的移动范围。

从第一关闭方位向第二开启方位的移动是由开启次要进气口43引起的。这可由于操作者按压开关或空气逻辑系统的一些方面开启沿供应次要进气口43的次要供应线的阀引起。活塞36的底面包括表面区域A2，且底部面的尺寸定为穿过孔49延伸并充满孔49。垫圈或密封件31可以围绕外围延伸以抵接孔49的侧壁。穿过次要进气口43进入孔49的空气作用于活塞36的底部，并施加大于偏置元件35的力。因此，轴34在孔49内向第二开启方位滑动。连接至轴34的第一活塞33移出颈部44，并不再阻塞从进气口41向排气口42流动的空气。这样就提供了流向空气发动机12和空气逻辑系统的空气。

在一个或多个实施方式中，来自于次要进气口43的空气供应至孔49一段短暂的时间周期(即，脉冲)。这种空气施加力使得轴34开始向第二开启方位移动。该脉冲足够将轴34完全移动到第二开启方位。

轴34在第二开启方位移动一段距离以将活塞33定位在孔48中。一旦在第二开启方位，轴34保持在该位置，因为沿着气道移动的空气的力作用在活塞33的底部，这样将活塞33保持在孔48中。活塞33的底部包括区域A1，空气抵接区域A1施加力。该施加在活塞33上的力大于由偏置元件35施加的力。基于所需的用于工具运行的最小气压，该区域A1和偏置元件35的尺寸被定为使得空气压力克服偏置元件的压缩力。如果压力降低到低于预设值，偏置元件35克服低气压，导致轴34移动到第一关闭方位，从而关闭供应给工具10的空气并防止在低压时运行。

当轴34位于第二开启方位和工具10运转时，操作者能够按压手动关闭按钮37以关闭阀30。由于空气作用在A1上的力略微高于偏置元件35的力，所需按压关闭按钮37的力很低。进一步地，由于仅仅需要将活塞33从孔48移开，因此通过按压关闭按钮37而引起的轴34的移动量很短。一旦在活塞33的外围边缘和孔48的侧壁之间的密封被破坏，偏置元件35将作用来将轴34移动至第一关闭方位以关闭工具10。

图4A和4B示出了在关闭和第二开启方位的阀30。如图4A所示，在第一关闭方位，活塞33防止来自于进气口41的空气进入空气发动机12。向第二开启方位的移动根据接收的开始信号而开始，活塞36作为开始信号的执行器。当操作者推动开始按钮(未示出)或者导致阀30移动时，空气通过次要进气口43供应给活塞36的底部。

在图4B所示的第二开启方位中，轴34被定位来将空气供应给空气发动机12。从关闭方位至第二开启方位的移动至少部分是由来自于次要进气口43的空气作用在活塞36的底部的区域A2引起的。该力的大小被定为克服偏置元件35的力并用于轴34的移动。在第二开启方位，关闭按钮37也延伸超过阀本体40，给操作者提供了便捷和明显的用于紧急关闭的通道(见图1和图2)。

用于开始移动活塞36的信号是标准工具空气逻辑的一部分。在一个或多个实施方式中，一旦空气发动机12启动，通过次要进气口43供应的空气被停止。来自于进气口41作用在活塞33的下方(基于区域A1)的空气用于抵抗偏置元件35并将阀30保持在第二开启方位。基于所需的用于工具运行的最小气压，区域A1和偏置元件35的尺寸被定为使得空气压力克服偏置元件的压缩力。基于压力＝压强×面积，如果压力降低到低于预设值，偏置元件35能够克服低气压并使得阀关闭和系统回到图4A所示的最初状态，从而关闭工具12并防止在低压下运行。

当工具运行时，即使气压足以将阀30保持在开启位置，可以按压关闭按钮37以关闭阀30。该设计的进一步优化是关闭按钮37所需的力可以保持很低，并且停止件具有刚好将活塞33从壳体孔48中离开(unseat)的最小行程。如图5所示，一旦密封被破坏，偏置元件35将作用来将工具关闭，并将阀30返回至第一关闭方位。

偏置元件35可以包括多种不同配置。偏置元件35可以包括单个元件或多个元件。多个元件可以是相同的或可以是不同的。所述元件可以包括但不限于碟形垫圈、波形垫圈、波形弹簧和压缩弹簧。

例如“下面”、“下方”、“低于”、“越过”、“上方”等空间相对术语用于简洁的描述以说明一个元件相对于第二个元件的定位。这些术语旨在涵盖与附图中描述的不同方位的设备的不同方位。此外，例如“第一”、“第二”等术语也用于描述不同元件、区域、部分等，也不是限制性的。在整个说明书中相同的术语指代相同的元件。

如在此使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“包括”等是开放性术语，表明所述的元件或特征的存在，但不排除其他的元件或特征。冠词“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在包括复数以及单数，除非文中清楚表明相反意思。

除了在此提出的不超出本发明范围和基本特征的方式，本发明可以以其他特定方式实施。因此，本实施方式在示出的所有方面是示例的而非限制性的，并且包含附加权利要求书的含义和等价范围内的所有变化。

Claims (15)

1.一种气动工具的低压关闭阀，包括：

气道，所述气道包括主要进气口、排气口和次要进气口；

轴，所述轴沿位于主要进气口和排气口之间的气道设置，所述轴相对于气道在第一位置和第二位置之间可移动；

第一活塞和第二活塞沿所述轴轴向地分开，第一活塞和第二活塞中的每一个都径向向外延伸超出轴；和

偏置元件作用于所述轴上，用于将所述轴向第一位置偏置；

在第一位置，第一活塞延伸穿过位于主要进气口和排气口之间的气道，以堵塞气道；

在第一位置，第二活塞被定位成：通过来自次要进气口的空气作用于所述第二活塞上，以将克服偏置元件的偏置力的力施加在第二活塞上，并将轴定位在第二位置，第一活塞离开气道以允许空气沿着主要进气口和排气口之间的气道流动。

2.根据权利要求1所述的低压关闭阀，其中，气道包括位于主要进气口和排气口之间的颈部，所述颈部和第一活塞具有相同的截面形状和尺寸，使得第一活塞在第一位置中在颈部堵塞气道。

3.根据权利要求2所述的低压关闭阀，进一步包括，安装在第一活塞外围的弹性垫圈，使得所述垫圈在第一位置抵接颈部。

4.根据权利要求1所述的低压关闭阀，进一步包括，具有侧壁和底部的第二孔，所述第二活塞在第一位置位于第二孔中，并且具有与所述第二孔相同的截面形状和尺寸。

5.根据权利要求4所述的低压关闭阀，其中，所述第二孔位于远离在主要进气口和排气口之间延伸的气道的位置。

6.根据权利要求1所述的低压关闭阀，进一步包括，定位于远离在主要进气口和排气口之间延伸的气道的第一孔，所述第一孔包括与所述第一活塞相匹配的截面形状和尺寸，所述第一活塞在第二位置位于第一孔中，并且在第一位置远离所述第一孔。

7.根据权利要求1所述的低压关闭阀，其中，所述偏置元件位于远离在主要进气口和排气口之间延伸的气道的位置。

8.根据权利要求1所述的低压关闭阀，进一步包括，位于轴端部的关闭按钮，所述关闭按钮从围绕低压关闭阀延伸的壳体向外延伸，所述关闭按钮在第二位置比第一位置延伸更大的量。

9.一种操作气动工具阀的方法，所述方法包括：

将第一活塞定位在气道中的颈部的第一位置处，并堵塞沿气道从进气口向排气口流动的空气；

将第一力施加在第二活塞上，将第一活塞移动至颈部外的第二位置，允许空气沿气道从进气口向排气口流动；

通过沿气道流动的空气将第二力施加在第一活塞上，并当第一力从第二活塞撤走之后将第一活塞保持在第二位置；和

当沿气道流动的气压降到低于预设水平时，将第一活塞移动到第一位置并堵塞沿气道从进气口向出气口流动的空气。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，将第一活塞向第一位置偏置。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，将第一活塞向第一位置偏置的偏置力小于第二力，当气压高于预设水平时，所述第二力将第一活塞保持在第二位置。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，将第一活塞和第二活塞的每一个在第一位置和第二位置之间移动相同的量，由于所述第一活塞和第二活塞均连接至轴。

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，将第一活塞密封在孔中的第二位置，并且防止来自于气道的空气作用在背向气道的第一活塞的相对侧。

14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，通过次要进气口移动空气，将空气施加在第二活塞上以产生第一力，所述次要进气口位于远离从进气口向排气口延伸的气道。

15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，当将第一活塞从第一位置向第二位置移动时，将手动关闭按钮相对于外部壳体向外移动。