CN117255898A - 高压流体阀的压力响应的改进或与其相关的改进、设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以高效率对高压工作流体进行操作的系统、方法和设备。该装置具有高压工作流体的贮存器。流体连接以受控的工作压力将高压工作流体供应到剂量腔室，以容纳一定体积的高压工作流体。被偏置成关闭并且能够被触发打开的剂量阀存在于该剂量腔室与工作腔室之间。高压工作流体的装料可以经由在该工作腔室的第一端处的剂量阀从该剂量腔室释放，以便在该工作腔室中经历第一次膨胀并且在其中向或朝向该工作腔室的远离该第一端的第二端做功。该剂量阀在该工作腔室中的装料的压力前沿已经行进小于或等于该第一端与该第二端之间的中途之前再次关闭。这允许装料的第二次膨胀以继续做功。当工作完成时，工作腔室压力小于或等于工作压力的一半。

Description

高压流体阀的压力响应的改进或与其相关的改进、设备及其 方法
技术领域
本发明涉及在高压流体上或用高压流体操作的装置、设备和方法。
特别地，尽管不是唯一地，本发明涉及当使用高压工作流体时提高这些装置、设备和方法的效率。
发明背景
高压流体有许多用途。
一种这样的用途是从高压流体的膨胀中提取功，例如但不限于气体，诸如空气或二氧化碳，或可压缩液体。高压流体的供应连接到该装置，并且阀将控制高压流体的供应，然后可以从该高压流体中提取功。
这种装置的示例是，但不限于，紧固工具，诸如射钉枪、用于害虫控制的捕捉器、发射系统，诸如射弹发射器、阀系统，诸如流量控制阀或致动器，无论是高频或低频打开或关闭或操作循环。这种装置可以包括做功的捕获质量，诸如射钉枪中的活塞，具有诸如在射弹发射器中的发射质量(无论是与射弹分离还是组合)，该射弹发射器做功，或者可以作用于流体，诸如气体或液体，或者控制流体的释放。
在诸如图1A所示的传统的气动钉枪或类似类型的气动驱动系统中，该装置被系留到压缩机或固定气源上。
所有的射钉枪都用于将钉子射入木制品、金属、混凝土或其他材料中，以将它们连接或固定到其他材料上。这些传统系统使用直接来自压力源的气体压力，该气体压力作用在诸如活塞的工作负载后面和工作负载上，以在驱动冲程中从起始位置驱动活塞，这又将紧固件驱动到材料中。在活塞的前面，存在截留的空气，并且该空气被压缩到返回腔室中，一旦紧固件被驱动到材料中，返回腔室就将活塞送回返回冲程中的循环的开始，到达准备点火位置。
这些传统的系统不能作为封闭的膨胀系统，当系统(在这种情况下是活塞)移动通过工作或驱动冲程时，封闭的膨胀系统将允许压缩气体膨胀并损失其压力。相反，在这些传统系统中，连续供应空气以保持活塞后面的压力尽可能高，从而使驱动冲程的能量最大化。在驱动冲程结束时，活塞后面的气压被排放到大气中。
在这种现有技术的传统系统的图2A中示出了在驱动冲程期间活塞后面的腔室中的压缩气体的体积与活塞沿腔室向下的位移的关系。
在传统系统中，当活塞沿驱动冲程向下移动以做功时，压缩气体在腔室中的压力基本上不降低，其处于或接近整个工作或驱动冲程的设定压力。在驱动冲程结束时，活塞后面的压缩气体压力几乎与开始时的压力相同，然后该高压压缩气体被排放到大气中。处于这种高压下的排出的空气或气体表明在排出的气体中仍然存在大量的能量，因此浪费了这种大量的能量。
这对于工具的功能是重要的，因为如果压力没有保持在高水平，则较低的压力可能不足以在紧固工具的情况下将钉子驱回原位，或者不足以始终如一地移动工作负载，或者不足以人道地派遣害虫，或者不足以在期望的能量水平或类似水平下完成装置的工作。这当然取决于特定的使用情况。
图1A所示装置的改进示于图1B中，并且是申请人自己的紧固工具。这是一种独立的不是系留的而是使用了高度压缩空气的独立罐的紧固工具。该装置的性能在图2B中示出，并且图示了工作流体的单次膨胀，在该曲线图中由体积的单个梯度与沿工作腔室的向下移动的关系来图示。虽然在图1B的工具中排出的工作流体处于比工具的设定压力低的压力下，并且因此是对图1A的改进，但是它仍然以比周围大气压力大得多的压力排出，并且再次图示了能量被浪费，否则能量可以在工具中驱动工作负荷或类似物中被利用。
在紧固工具的情况下，基底、钉子类型、腔室容积和活塞直径以特定的设计效果性能实现。对于直接压力施加系统的每个应用，将存在类似的依赖性。例如，在害虫控制应用中，要被人为地调度的害虫的大小和类型，或者对于发射器应用，射弹的大小及其要被喷射的距离，或者对于压力脉冲应用，压力要求、波传播、喷嘴设计和到压力波的目标的距离。
在大多数设计中显然避免了从压缩机到工作腔室的流动限制。这表明设计者使用在高容量(体积和流速)下提供的基本不变(或仅稍微减小)的通常为110psi的驱动压力，以避免使工具比它需要的更大/更重。存在更专门和稍微高压的工具，但是这些工具同样遵循相同的现有技术设计逻辑，并且在400-500psi下操作，例如以商标MAXXTM工具出售的那些。
这些工具使用的“类型”的气体做功机构可以被认为类似于等压(即在工作冲程期间没有或基本上没有或具有低的压力变化)膨胀，但是代替将热量加入到封闭系统中以在体积增加的同时保持压力，更多的空气被推入到系统中而没有发生热传递。
考虑这种类型的膨胀的另一种方式是做功的驱动冲程实际上是许多非常小的膨胀事件，但是每个事件之后紧接着是小的再填充事件，随后是活塞向下进入筒体。根据系绳长度、直径和任何流动限制，小的“再填充”步骤可能无法完全跟上膨胀/压降步骤，并且在主气腔室中存在可测量的小压降，但是在活塞的移动结束时，非常可能的是，气流将能够赶上停止的活塞，从而在主阀关闭之前将点火腔室和活塞返回腔室再填充至全压力，更不用说在排气和活塞返回冲程发生之前。预期大多数气动工具的预期功能是使活塞返回腔室和工作腔室(筒体)完全加压至全压力。即使在一些设计中工作腔室和活塞返回腔室被完全填充对于正确的功能而言不是至关重要的，但用户仍将足够快地致动触发器以不对两个腔室完全加压，这由于用于此动作的非常短的时间量程而不可行。
在动力/驱动冲程结束时填充整个工作腔室和活塞返回腔室的空气被加压到与启动循环时基本相同的热力学状态。如前所述，在工作冲程期间可能存在气体的一些(通常有意地最小化)膨胀，这将导致在压力降低期间导致一些基本上绝热的冷却装置。
本说明书中使用的“绝热”是指没有热交换的膨胀或压缩。
如在本说明书中所使用的，“基本上”绝热的，因为没有系统是真正绝热的，意味着当气体体积在封闭容器中冷却时，总是存在微小的热传递，但是由于短的时间尺度，其量将是无关紧要的。因此，当气体在工作冲程期间稍微膨胀时，将存在气体的一些绝热冷却，但是例如通过从压缩机供应空气，该气体将在工作冲程结束时快速压缩回到110PSI，并且因此将经历反向压缩加热到与循环开始之前几乎相同的温度。
虽然在整个驱动冲程上的总温度变化由于再压缩而相对较小，但是由于在瞬间和部分膨胀期间瞬间冷却的气体，在工具壳体上仍然存在较小的冷却效果。
在驱动冲程期间，工作流体(例如，空气)在其做功时经历短的部分减压期(或扩展先前的类比的许多小的减压)，然后当压力供应系统的流量‘赶上’时，其被重新加压。随后，处于或非常接近全压的工作腔室中的空气体积被排放到大气中，在大气中其做功的能力被浪费。全压是工作流体例如从压缩机供应到装置的压力。
在排气阶段，典型的气动紧固工具的活塞返回腔室中的空气在没有来自压缩机的补充的情况下起到使活塞返回的作用。该空气有效地经历真正的绝热(单级)膨胀，以及相关的温度下降。这将是用户在使用系留空气射钉枪时体验到的冷却的重要贡献者。
另一个显著的冷却效果是完全加压的工作腔室被排放到大气中的结果，当气体从工具的排气口逸出时，气体在大气中做功时膨胀并冷却，这必须通过活塞返回腔室中的空气来实现，以允许活塞被驱动回到其原始位置。
其他现有技术系统包括一些气体操作的害虫控制捕集器，诸如“Goodnature”捕集器。气动射钉枪和这些收集器之间的重要区别在于，它们的气动机构在它们的能量供应和“剂量腔室”之间具有限制，该“剂量腔室”保持随后膨胀到工作腔室中的气体的装料。
然而，这些单元的热力学设计与射钉枪的示例更加相似，因为它们的设计与它们的工作腔室相比依赖于非常大的剂量腔室。由于这些系统的操作压力相对较低(显著低于200psi)，因此它们没有机会将该气体膨胀很多倍并仍然提取高能量，因此使用大剂量腔室来弥补这一点，这又增加了它们的总体尺寸。对于在设计中实施的压溃型压井机构，还需要大剂量腔室在整个冲程中维持高压力。
这两种架构的缺点是相似的，即在以仍然高的压力排放到大气之前，非常少的压缩气体被允许经历显著的膨胀和压降，这是从压缩气体高效地提取能量所需要的。在高压状态下排出压缩气体是低效的，因为仍然存在于压缩气体中的能量通过排放到大气中而被浪费。
在传统的紧固工具中，存在相对高效地操作的循环的一个阶段(然而，仅从低压力的观点来看，由此限制了膨胀比)。这是活塞返回冲程，因为它在相对接近绝热热力学条件下发生，因为在返回冲程期间，没有由压缩空气源供应的额外气体。活塞返回冲程仅传递工具中的机构所做的功的一小部分。装置中的大部分工作(即，将紧固件驱入，并压缩返回气体以用于活塞返回冲程)由工具的驱动冲程而不是活塞返回冲程完成。
重要的是要注意，这些相对低效的机制在这些应用中是可行的，因为它们具有大且相对便宜的能量贮存器以从其吸取能量。
在传统紧固工具的情况下，这是提供压缩空气的系留压缩机，并且通常在用户附近，并且由内燃机或电源供电。
对于害虫控制诱捕器，使用一次性液体CO2罐，其采用相变流体来向诱捕器供应大量气体以供使用。虽然两种能量供应技术都是廉价的并且是释放大量能量的相对实用的手段，但是它们都是通过具有相关的环境和供应链限制/要求的相对低效的手段来实现的。此外，CO2罐是不可再填充的，因此要么进入废物流，要么必须再循环，因此是昂贵的。
当需要便携性或远程操作时，例如在工人必须在工地周围和上下移动的建筑工地中，或者在需要诱捕器徒劳地携带其装备(例如，许多小的CO2罐)的长距离的情况下，用于工具的系留系统和一次性罐的运输是不期望的。
系绳可能变得缠结并增加重量、阻力、噪音、绊倒或跌倒风险以及刺穿风险。罐增加了包装的重量，并且一旦使用就必须作为废物进行。
此外，由压缩机使用的能量通常由非环境友好的能量供应提供，该压缩机由低效工具使用并且用于液态CO2的生产，因此提高机构的效率总是有利的。
将钉枪从压缩机上解除是理想的，但是迄今为止，当在使用者或工具上使用空气罐时，还没有以其最佳效率使用储存的高压工作流体。发明人已经认识到，即使在这种无缆紧固工具的早期实施中，通过本专利试图解决的新颖布置，也存在获得效率和压力响应的空间。
在本说明书中，参考了专利说明书、其他外部文件或其他信息来源，这总体上是为了提供讨论本发明的特征的上下文。除非另有明确说明，否则对此类外部文件的参考不应当被解释为在任何管辖范围内承认此类文件或此类信息来源是现有技术或形成本领域公知常识的一部分。
本发明的目的是为高压流体系统提供改进的压力响应，或者提高这种系统的效率并从高压流体中提取更多的能量，或者克服上述缺点或解决上述迫切需要，或者至少为公众提供有用的选择。
发明内容
在第一个方面，本发明涉及一种对高压工作流体进行操作的系统，该系统包括：
高压工作流体的贮存器，该高压工作流体的贮存器具有将处于工作压力的高压工作流体供应至剂量腔室以容纳一定体积的高压工作流体的流体连接，
在剂量腔室之间的被偏压以关闭并且能够被触发打开的剂量阀，
工作腔室，该高压工作流体的装料在该工作腔室的第一端处经由该剂量阀从该剂量腔室被释放到该工作腔室中，以便在该工作腔室中经历第一次膨胀并且在该工作腔室中朝向或远离该第一端的该工作腔室的第二端做功，该剂量阀在该工作腔室中的装料的压力前沿已经行进小于或等于该第一端与该第二端之间的中途之前再次关闭，此后允许该装料的第二次膨胀以继续做功，
该流体连接具有显著小于该剂量阀的流动能力的流动限制，
其中当该工作完成时，该工作腔室中的该装料处于小于或等于该工作压力的一半的压力下。
优选地，该剂量腔室与该工作腔室的体积处于1比1的比率。
优选地，该剂量腔室与该工作腔室的体积处于1比2与1比20的比率范围。
优选地，关闭剂量阀的偏压源自流体压力，例如作用在压力区域上的压力或机械弹簧。
优选地，在贮存器和剂量腔室之间具有压力调节器。
优选地，压力调节器和剂量阀确保剂量腔室始终具有至少一个特定的压力或能量状态，而与贮存器压力无关，同时贮存器处于最大允许压力和选定或调节的工作压力之间。
优选地，剂量腔室与工作腔室同心。
优选地，剂量阀与工作腔室同心。
优选地，贮存器可以是独立的罐，或来自高压流体源的系留压力源，诸如罐、压缩机等外部压力供应源。
优选地，装料膨胀、推压和加速工作负荷，并且压力前沿位于工作腔室中的工作负荷之后，以便从装料中提取工作。
优选地，剂量阀通过触发器打开，该触发器可以是机械的、气动的、电动的或任何其他经由剂量阀打开剂量腔室和工作腔室之间的流动的装置，并且可以用手操作，例如手指触发器或机器。
优选地，工作负荷是俘获的，例如活塞，或者是非俘获的，例如射弹。
可替代地，在该腔室中没有这样的工作负荷，而是压力前沿从工作腔室中弹出而在工作腔室外部产生作用。
优选地，当剂量阀打开时，例如静态地例如单向阀、或选择性地可打开的阀、或动态地诸如限制，从贮存器到剂量腔室的流动被消除。
优选地，这种流动消除装置位于调节器或触发器内，或者是另一种机构。
优选地，剂量阀关闭至少部分地由弹性元件控制，诸如弹簧，无论是压缩的还是扩展的。
优选地，剂量阀关闭经由机构来控制，该机构将剂量阀关闭与沿工作腔室的压力前沿或工作腔室中的压力的特定移动量联系起来。
优选地，工作压力高于贮存器的最大压力的10％，但低于贮存器的最大压力的50％。
可替代地，如果该贮存器是外部压力供应源，则该工作压力可以等于该外部压力供应源的工作压力，这种外部压力供应源被调节为该系统的供应源的一部分。
优选地，该系统是便携式的，并且由车载贮存器供电。
优选地，剂量阀关闭完全独立于经由触发方法的任何输入而发生。
优选地，工作压力的操作范围被调节在13巴和60巴之间。
优选地，高压工作流体在系统中使用时是不可燃的。
在另一个方面，本发明涉及一种对高压工作流体进行操作的装置，该装置包含或包括：
高压工作流体的贮存器，该高压工作流体的贮存器具有将处于工作压力的高压工作流体供应至剂量腔室以容纳一定体积的高压工作流体的流体连接，
在剂量室之间的被偏压以关闭并且能够被触发打开的剂量阀，
工作腔室，该高压工作流体的装料在该工作腔室的第一端处经由该剂量阀从该剂量腔室被释放到该工作腔室中，以便在该工作腔室中经历第一次膨胀并且在该工作腔室中朝向或远离该第一端的该工作腔室的第二端做功，该剂量阀在该工作腔室中的装料的压力前沿已经行进小于或等于该第一端与该第二端之间的中途之前再次关闭，此后允许该装料的第二次膨胀以继续做功，
该流体连接具有显著小于该剂量阀的流动能力的流动限制，
其中当该工作完成时，该工作腔室中的该装料处于小于或等于该工作压力的一半的压力下。
优选地，工作压力是受控工作压力。
优选地，该剂量腔室与该工作腔室的体积处于1比1的比率。
优选地，该剂量腔室与该工作腔室的体积处于1比2与1比20的比率范围。
优选地，关闭剂量阀的偏压源自流体压力，例如作用在压力区域上的压力或机械弹簧。
优选地，在贮存器和剂量腔室之间具有压力调节器。
优选地，压力调节器和剂量阀确保剂量腔室始终具有至少一个特定的压力或能量状态，而与贮存器压力无关，同时贮存器处于最大允许压力和工作压力之间。
优选地，剂量腔室与工作腔室同心。
优选地，剂量阀与工作腔室同心。
优选地，贮存器可以是独立的罐，或来自高压流体源的系留供应源，诸如罐、压缩机等外部压力供应源。
优选地，装料膨胀、推压和加速工作负荷，并且压力前沿位于工作腔室中的工作负荷之后，以便从装料中提取工作。
优选地，剂量阀通过触发器打开，该触发器可以是机械的、气动的、电动的或任何其他经由剂量阀打开剂量腔室和工作腔室之间的流动的装置，并且可以用手操作，例如手指触发器或机器。
优选地，工作负荷是俘获的，例如活塞，或者是非俘获的，例如射弹。
可替代地，在该腔室中没有这样的工作负荷，而是压力前沿从工作腔室中弹出而在工作腔室外部产生作用。
优选地，当剂量阀打开时，例如静态地例如单向阀、或选择性地可打开的阀、或动态地诸如限制，从贮存器到剂量腔室的流动被消除。
优选地，这种流动消除装置位于调节器或触发器内，或者是另一种机构。
优选地，剂量阀关闭至少部分地由弹性元件控制，诸如弹簧，无论是压缩的还是扩展的。
优选地，剂量阀关闭经由机构来控制，该机构将剂量阀关闭与沿工作腔室的压力前沿或工作腔室中的压力的特定移动量联系起来。
优选地，工作压力高于贮存器的最大压力的10％，但低于贮存器的最大压力的50％。
可替代地，如果该贮存器是外部压力供应源，则该工作压力可以等于该外部压力供应源的工作压力，这种外部压力供应源被调节为该装置的供应源的一部分。
优选地，该装置是便携式的，并且由车载贮存器供电。
优选地，剂量阀关闭完全独立于经由触发方法的任何输入而发生。
优选地，工作压力的操作范围被调节在13巴和60巴之间。
优选地，高压工作流体在该装置中使用时是不可燃的。
在另一个方面，本发明涉及一种对高压工作流体进行操作的方法，该方法包括以下步骤：
在工作压力下从贮存器供应高压工作流体，
在剂量腔室中包含一定体积的所供应的高压工作流体，
将剂量阀从该剂量腔室偏置关闭，
触发打开该剂量阀以允许该高压流体的装料从该剂量腔室流动到工作腔室的第一端中，并且经受第一次膨胀并且在该工作腔室中做功，
在该装料的压力前沿已经从该第一端向下行进到该工作腔室的一半之前关闭该剂量阀，使得该装料在该工作腔室中经历第二次膨胀并且继续在其中朝向该工作腔室的远离该第一端的第二端做功，
将从该贮存器到该剂量腔室的高压工作流体的流量限制成显著小于该剂量腔室经由该剂量阀到该工作腔室的流量，
其中当该第二次膨胀到达该第二端时，该装料处于小于或等于该工作压力的一半的压力下。
优选地，该剂量腔室与该工作腔室的体积处于1比1的比率。
优选地，该剂量腔室与该工作腔室的体积处于1比2与1比20的比率范围。
优选地，关闭剂量阀的偏压源自流体压力，例如作用在压力区域上的压力或机械弹簧。
优选地，在贮存器和剂量腔室之间有压力调节器，不管是在工具上，还是如果是系留供应源则是分开的。
优选地，压力调节器和剂量阀确保剂量腔室始终具有至少一个特定的压力或能量状态，而与贮存器压力无关，同时贮存器处于最大允许压力和工作压力之间。
优选地，剂量腔室与工作腔室同心。
优选地，剂量阀与工作腔室同心。
优选地，贮存器可以是独立的罐，或来自高压流体源的系留压力源，诸如罐、压缩机等外部压力供应源。
优选地，装料膨胀、推压和加速工作负荷，并且压力前沿位于工作腔室中的工作负荷之后，以便从装料中提取工作。
优选地，剂量阀通过触发器打开，该触发器可以是机械的、气动的、电动的或任何其他经由剂量阀打开剂量腔室和工作腔室之间的流动的装置，并且可以用手操作，例如手指触发器或机器。
优选地，工作负荷是俘获的，例如活塞，或者是非俘获的，例如射弹。
可替代地，在该腔室中没有这样的工作负荷，而是压力前沿从工作腔室中弹出而在工作腔室外部产生作用。
优选地，当剂量阀打开时，例如静态地例如单向阀、或选择性地可打开的阀、或动态地诸如限制，从贮存器到剂量腔室的流动被消除。
优选地，这种流动消除装置位于调节器或触发器内，或者是另一种机构。
优选地，剂量阀关闭至少部分地由弹性元件控制，诸如弹簧，无论是压缩的还是扩展的。
优选地，剂量阀关闭经由机构来控制，该机构将剂量阀关闭与沿工作腔室的压力前沿或工作腔室中的压力的特定移动量联系起来。
优选地，工作压力高于贮存器的最大压力的10％，但低于贮存器的最大压力的50％。
可替代地，如果该贮存器是外部压力供应源，则该工作压力可以等于该外部压力供应源的工作压力，这种外部压力供应源被调节为供应源的一部分。
优选地，该方法包括便携式的并且由车载贮存器供电的步骤。
优选地，剂量阀关闭完全独立于经由触发方法的任何输入而发生。
优选地，工作压力的操作范围被调节在13巴和60巴之间。
优选地，该方法不允许使用中的高压工作流体的燃烧。
在另一个方面，本发明可以说是广泛地包括在本文参考任何一个或多个附图描述的系统中。
在另一个方面中，本发明可以说是广泛地包括本文参照任何一个或多个附图所描述的装置。
在另一个方面中，本发明可以说是广泛地包括如本文参考任何一个或多个附图所描述的方法。
如本文所用，术语“和/或”意指“和”或“或”或两者。
如本文所用，名词后面的“(s)”是指名词的复数和/或单数形式。
如本说明书所用，术语“包括”是指“至少部分地由……组成”。当解释包括该术语的本说明书中的语句时，在每个语句中以该术语开头的特征都需要存在，也可以存在其他特征。诸如“包括(comprise)”和“包括(comprises)”等相关术语以相同方式解释。
本文公开的数值范围(例如，1至10)的引用也包括该范围内的所有有理数(例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10)以及该范围内的任何有理数范围(例如，2至8、1.5至5.5和3.1至4.7)。
上文和下文引用的所有申请、专利和出版物(如果有的话)的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
对于本发明所涉及领域的技术人员来说，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对本发明的结构和广泛不同的实施例和应用进行许多改变。本文的公开和描述纯粹是说明性的，而不旨在在任何意义上进行限制。
本发明的其他方面可从以下仅作为示例并参考附图给出的描述中变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的优选形式，其中：
图1A示出了现有技术系统的示意图，在这种情况下是钉枪，该钉枪与从压缩机供应加压空气的系绳一起运行，
图1B示出了本申请人自己的现有技术装置的分阶段操作，该现有技术装置利用了工作腔室中的高压流体的单级膨胀，
图2A示出了作为用于递送250焦耳的能量的图1A的钉枪的现有技术装置的活塞后面的压力与活塞的冲程的关系的性能图，
图2B示出了工作腔室中的工作流体沿图1B中的现有技术装置的工作负荷的工作腔室的膨胀与位置的关系，该系统的活塞后面的工作流体压力与位置的关系重叠在图7上，
图3示出了被配置为使用并且遵循本发明的方法的装置或系统的侧截面视图，在这种情况下，该装置或系统还用于钉枪，
图4示出了(活塞后面的)工作流体压力与沿着工作腔室的工作负荷或压力前沿的位移的关系，作为图3中所示的装置的曲线图，
图5示出了工作流体温度与工作负荷或压力前沿沿着工作腔室的位移的关系曲线，同样在活塞后面，作为图3中所示的装置的曲线图，
图6示出了工作流体积与沿着工作腔室的工作负荷或压力前沿(在活塞后面)的位移的关系，作为图3中所示的装置的曲线图，
图7示出了与图4的曲线图类似的曲线图，该曲线图是活塞后面的工作流体压力相对于工作负荷的位移或沿着工作腔室的压力前沿，如图3中所示的装置的曲线图，该曲线图以红色和虚线与针对单级膨胀现有技术产品(例如，图1B中所示的产品)的压力相对于位移重叠，以展示改进的能量提取，
图8示出了与图5的曲线图类似的曲线图，该曲线图是活塞后面的工作流体温度相对于沿着工作腔室的工作负荷或压力前沿的位移的曲线图，作为图3中所示的装置的曲线图，以红色和虚线覆盖有针对单级膨胀现有技术产品(例如，图1B中所示的产品)的温度相对于位移的曲线图，以展示改进的能量提取，
图9示出了与图6的曲线图类似的曲线图，该曲线图是工作流体积与沿着工作腔室的工作负荷或压力前沿的位移的关系，该曲线图是图3中所示的装置的曲线图，该曲线图以红色和虚线与单级膨胀现有技术产品(例如，图1B中所示的产品)的体积与位移的关系相重叠，以展示改进的能量提取，
图10示出了图3的装置和图6的压力-位移曲线图的每个阶段，(A)在打开剂量阀之前和在第一端处的工作负荷，(B)在触发之后剂量阀打开并且工作负荷开始沿工作腔室向下移动，(C)在工作负荷已经移动到工作腔室长度的一半之前剂量阀关闭，以及(D)工作负荷到达工作结束，
图11示出了使用本发明的装置，示出了其在无系绳的钉枪中的布局，并且，
图12示出了如图11所示的装置的工作流体压力(在工作腔室中的活塞后面)对时间的曲线图，蓝色线示出了两级膨胀的不同拐点，并且相比之下，橙色线示出了图1B中的现有技术产品的活塞后面的压力，数据是从运行本发明的根据图11配置的测试装置的物理测量中收集的。
具体实施方式
现在将参考图3到11描述优选实施例，并参考图1A、图1B和图2A、图2B讨论现有技术。
热力学效率
在一定的操作压力下，可以从高压操作流体的每个“射击体积”或装料中提取能量的测量。简单的基准是由传统气动活塞释放的能量的量，假设理想的流量、摩擦力，并且我们忽略环境压力。
假设理想条件至多为：
能量＝力×距离
＝(压力×压力面积)×距离
＝压力×(压力面积×距离)
＝压力×体积
＝PV
现在，提供具有在一个循环中使用的相同的压力和体积的单级绝热膨胀系统，多少能量能够释放？该比率将给出该系统与上述传统系统相比的相对效率，传统系统在任何给定压力下释放100％，而其他系统如果效率较低则释放<100％，或者如果效率较高则释放>100％。
如果为了简单起见，我们将V已使用＝1.0设置，并且也为了简单起见，允许气体膨胀到环境压力P最终＝1.0，并且为了示出“理想”膨胀情况，我们可以发现单级绝热系统可以释放：
γ≈1.4针对空气、氮气、氧气
γ≈1.3针对CO2
对于任何气体，当将单级绝热系统的理想版本与传统的E＝PV系统比较时。绝热系统在非常低的压力下具有低于100％的效率，但是在高压下具有显著高于100％的效率。
本发明的双膨胀如何允许获得高效操作？
通过在膨胀事件期间关闭图3中所示的剂量阀4来实现双膨胀，这将膨胀体积截断成仅工作腔室6，并且允许当压力前沿11或工作负荷19(例如，活塞)在准备触发或准备工作状态下沿工作腔室6向下移动时，装料7的压力极快地下降，诸如图3中所示。下面将简要说明这种系统的操作、其方法和使用这些的装置。
上面给出的假设之一是P最终低(1.0)，当系统具有高的操作或工作压力(例如，15-60个大气压)时，使气体降低到(或接近)环境压力(例如，大气压(1.013巴))所需的膨胀比非常高。
实现这种大的膨胀比的一种方式是使用与剂量腔室的体积相比更大的工作腔室以允许这种大的膨胀比，然而这在对于给定系统的可允许的空间/重量包络内通常是不可行的，例如在手持式工具中。
双膨胀允许在不需要大工作腔室的小、紧凑和轻质系统中实现非常高的膨胀比(并且因此>100％的相对效率)。
这是应用高压、双膨胀绝热系统的关键应用-它能够产生高效率和高能量密度系统，以及高比能量系统。
现在将参考图3到图12描述与本发明一致的装置、系统和方法。
图3中所示的装置22经由流体连接15对从贮存器2(在该情况下示出为罐)提供的高压工作流体进行操作。然而，装置22同样可以经由流体连接15直接地或经由歧管(未示出)间接地系留到外部贮存器2供应源，诸如但不限于压缩机。
流体连接15通向触发器20，并且可选地，尽管优选地，在贮存器2和触发器20之间存在调节器18，调节器或者在流体连接15的某一点处，或者直接连接到贮存器2并且流体连接15然后从其延伸，或者流体连接。可替代地，流体连接15从源(并且在源是压缩机、歧管或类似物的情况下，可以是系绳)延伸到调节器18，然后调节器连接到触发器20。
调节器18将来自源或贮存器2的压力降低到工作压力。例如，贮存器可以处于310巴，并且调节器将该压力降低到40巴工作压力。在调节器18的优选形式中，或者在供应到装置的其他地方，甚至可能达到剂量腔室3，也可以存在节流高压工作流体从贮存器2的流动限制。流量限制具有比剂量阀4打开时的最大流速小很多的最大流速。
进一步控制来自源2的高压工作流体的流动的是触发器20。当处于备用或准备击发位置时，诸如图3所示，触发器允许在贮存器2和剂量腔室3之间的节流、限制或其他方式的流体连接，并且用处于工作压力的高压流体1填充剂量腔室3的容积。
在所示的装置22中，工作腔室6中的工作负荷19静止在工作腔室6的第一端8。在这种情况下，工作负载19是被捕获在工作腔室19内的活塞，并且该装置可以是例如但不限于钉枪或虫害防治陷阱。在其他配置中，工作负载19可以被弹出，诸如但不限于弹道应用、发射项目等。在其他配置中，没有物理工作负荷，而是存在来自工作腔室6的压力波问题，并且该压力波可以在外部起干扰或以其他方式起作用，例如灰尘控制或清除、雪地清除、将一个物品压靠在另一个物品上或类似作用。工作腔室具有长度X、12，在该长度内可以发生膨胀，这可以是工作负荷(诸如活塞、射弹)的扫掠路径，或者是压力波被限制在其中的工作腔室的长度。
在这种情况下，由弹簧23偏压关闭的剂量阀4防止高压工作流体离开剂量腔室3并因此进入工作腔室6。高压工作流体还在锤24的前侧第一区域上作用，并将其偏压到如图所示的准备击发位置，抵靠锤的等压后侧第二区域，第二侧的面积比第一区域的面积小。
当由使用者手动地、直接或间接地、或通过或经由机构远程地或自动地或由单独的系统控制地致动时，触发器20(在该情况下为滑动滑阀)关闭来自贮存器2的高压流体的供应，然后允许作用在锤的第一区域上的高压工作流体排出到基准或大气。这允许锤朝向第二端9发射并撞击剂量阀4。这种冲击打开剂量阀4，并允许工作流体的装料在工作负荷19之后进入工作腔室6，在这种情况下，在工作负荷之后进入工作腔室。当剂量阀4首先打开时，在剂量腔室3与工作腔室6之间存在一个平衡，因为该装料膨胀进入工作腔室中，但是在这个非常短的时间段中最初没有做功。然后，工作流体经历第一膨胀10，并且膨胀流体的压力前沿11将工作负荷沿工作腔室6向下朝向第二端发送。
当高压工作流体从剂量腔室3第一次膨胀到工作腔室6中，并且压力前沿11和因此工作负荷19向下移动到工作腔室时，剂量阀3在偏置5的作用下开始关闭，剂量阀3在压力前沿11最多达到工作腔室6的长度的一半即X/2之前关闭。此时，没有更多的高压工作流体可以从剂量腔室3进入工作腔室6。此时，工作腔室6中的工作流体的装料经历第二次膨胀14，从装料中提取更多的能量。
一旦触发器20已经将高压工作流体从锤的前侧第一区域排出，触发器20在致动该装置方面不再起作用。其唯一目的是启动剂量阀4的打开，并且它有一部分在剂量阀4打开多长时间或多远时起作用。触发器返回到准备击发状态(如图3所示)，并且锤复位，如果需要，剂量腔室3从贮存器2再装料。
压力前沿11以及在该示例中的工作负荷19继续沿着工作腔室6向下。在工作负荷19是活塞的情况下，例如，它压缩其前面的气体或流体，这有助于使工作负荷从第二位置返回到第一位置，并且装置准备好再次点火。
现在将参照图4至图10描述作用在工作腔室6中的工作流体的装料7的压力、温度和体积。
从图4至图10中可以清楚地看到，发生了两个膨胀事件，第一次膨胀10和第二次膨胀14。这些的过渡，如图4、图5、图7和图8中的尖端26所示，示出了压力和温度，表示剂量阀4关闭的位置。这在图6、图9和图10中作为步骤看到。
剂量阀4的关闭定时在本文是重要的，因为它允许高压工作流体的初始装料离开剂量腔室并且进入工作腔室。然后，装料经历初始膨胀，并且其压力前沿沿着工作腔室6移动，该压力前沿代表工作腔室内的可移动的或无限制的边界。通过将剂量阀4的打开时间限制为小于或等于压力前沿11行进到工作腔室6的长度12的一半所花费的时间，则与单个膨胀事件相比，装料7能够经历两个膨胀事件并且释放更多的能量并且因此做更多的工作，诸如图2A和图B中针对现有技术系统所示。图9中的现有技术系统在压力前沿11沿工作腔室向下达到约75mm时达到膨胀到接近100立方厘米。与之相反，本发明性能在其沿工作腔室向下行驶了110mm时达到约75立方厘米的膨胀。
将图1B中的典型现有技术系统和图2B中的典型现有技术系统的膨胀性能与图6中的典型现有技术系统和图6中的典型现有技术系统和本发明的典型现有技术系统的膨胀性能以及图9中的典型现有技术系统和本发明的典型现有技术系统的重叠进行比较，清楚的是，本发明在工作腔室6中的压力前沿11(以及因此任何工作负荷19)的完全移动上发生了持续的膨胀。
比较图7和图8中的现有技术单级膨胀的压力和温度曲线图，该曲线图是工作腔室长度上的单曲线，本发明的两级膨胀的曲线图是具有尖头50的双曲线。在现有技术中在工作腔室的末端处使用的压力是约11-12巴。相比之下，本发明更接近于0巴(相对于大气压)，并且为约1至2巴。显然，在本申请中，本发明在释放到工作腔室中的装料中使用大约10巴以上的压力。这表明，对于工作腔室中的相同装料，在本发明中使用或释放的可用能量的比例比现有技术大得多。
同样，图8中的温度曲线图比较了作为单曲线的现有技术的单级膨胀和作为具有尖端50的双曲线的本发明的两级膨胀，示出了本发明的有利能量使用优点。对于相同的几何形状，单级膨胀在全冲程时在大约175开氏度处结束。与之相比，具有两级膨胀的本发明在大约75开氏度处结束，100开氏度更低。由于温度是电荷中能量的量度，因此在本发明中使用了比单级现有技术中更多的能量。因此，对于相同的气体装料和几何形状，通过本发明从装料中提取更多的能量。
参见图9，我们看到现有技术的单级膨胀系统在工作空间的整个长度之前膨胀到其最大值。相反，本发明在膝部或尖点50处经历第一次膨胀10，然后在剂量阀关闭的情况下经历第二次膨胀14。然后，两级膨胀在工作空间的整个长度处或其附近的完全膨胀下进行。
这表明对于与现有技术相同的几何形状，本发明更有效，因为它对于给定的电荷提取更多的能量。因此，对于给定的贮存器体积，本发明将允许更多的循环，例如更多的紧固件驱动、更多的虫害防治循环、更多的射弹排放或更多的压力波发射。
本方法的这些阶段在图10中图示，其中该装置的这些部分的移动与该工作腔室的长度上的装料的体积变化以及该系统的定时对齐。
如图3和图10A所示，该装置准备发射。在本文应用与图3中相同的整数，但是为了清楚起见将其省略。剂量腔室3充满工作压力约为40巴的高压工作流体，剂量阀4关闭，工作负荷19(在这种情况下是活塞)位于第一端8。
触发器在图10B中被致动，并且锤24前方的压力被倾卸，从而允许锤24冲击剂量阀4并且将其打开以允许装料进入工作腔室6，并且压力前部11开始沿着工作腔室6向下膨胀，在这种情况下作用在活塞上以将其从第一端8朝向第二端9驱动。系统的压力和面积以及偏置被设计成使得在压力前沿11达到工作腔室6的长度12，X的一半之前，剂量阀4关闭以将剂量腔室3从工作腔室6切断。在这种情况下，剂量阀4在图10C中的20mm处很好地关闭。这消除了工作流体的装料可能膨胀的体积的一部分，该体积的该部分是剂量腔室3，并且保持其被限制在工作腔室中。一旦第一次膨胀10已经发生，这有效地重置可用于装料的体积。
一旦触发器被致动，它再次对剂量阀4打开的速度或时间以及当剂量阀4再次关闭时的速度或时间没有影响，并且因此对压力前沿将沿工作腔室向下移动的速率没有影响。这是预先确定的，并且除了开始该序列之外，不在其中起作用。这与触发器被致动的速度以及触发器是否在循环完成之前再次被致动无关地应用。
在图10D中，在示出的示例中从20mm向前，该装料仅在压力前沿从第一端8朝向第二端9移动时在工作腔室中膨胀。
在这种情况下，一旦作用在活塞上的压力前沿11到达工作腔室6的冲程的第二端9，该活塞就由于在前方的压力而返回，从而将其移动回到第一端8。循环完成，使用该方法的装置和系统准备再次启动。
在图11中示出了还包括该方法和系统的装置22，这次是具有机载存贮存器或贮存器2的手持式钉紧固件。通过临时连接，例如连接到压缩空气罐，该机载贮存器2可以从单独的系统加满。然后可以将装置22断开并使用，直到贮存器排空到工作压力以下，此时装置将不再起火。在所示的图像中，红色部分在存储压力下、黄色部分在工作压力下、蓝色部分在电荷膨胀时处于压力下。
图11中的装置的压力性能在图12中示出为压力(工作负载19后面)与工作负载19位移的关系。在这种情况下，工作负荷19是工作流体作用的活塞。当剂量阀4打开并且工作流体进入工作腔室6时，第一次膨胀部51使活塞19沿工作腔室6向下移动。然后，剂量阀4在工作腔室6中的压力前沿之前关闭，在这种情况下，工作负荷19(活塞)已经沿着工作腔室6向下移动到中途，并且第二次膨胀52开始。因此，用于第二事件52的工作流体的膨胀体积仅减小到工作腔室6，并且工作负荷19继续被向下驱动到工作腔室，随着工作负荷19这样做而失去压力。在工作冲程结束时，当工作腔室中的工作流体的填充工作完成时，工作腔室19中(即工作负载19后面)的剩余压力显示为大约4巴，其远低于工作压力，在这种情况下，大约40巴。与现有技术的产品相比，具有40巴的工作压力的产品(以橙色线示出)也具有约25巴的工作腔室压力，并且可以看出，当工作进行时，在到达冲程的末端之前，该压力几乎没有降低，因为它仍然处于约25巴。因此，本发明对于相同的冲程长度和能量输送使用了多大约21巴的压力。现有技术的产品将来自该21巴差的能量排到大气中，并因此在该压力下浪费能量。
装置周围是大气压或参考压力。如果该装置旨在在更高或更低的参考压力下操作，则这是该装置周围的压力。
本发明的上述描述包括其优选形式。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行修改。

Claims (73)

1.一种对高压工作流体进行操作的系统，所述系统包括或包含：
高压工作流体的贮存器，所述高压工作流体的贮存器具有将处于工作压力的高压工作流体供应至剂量腔室以容纳一定体积的高压工作流体的流体连接，
在所述剂量腔室之间的被偏压以关闭并且能够被触发打开的剂量阀，
工作腔室，所述高压工作流体的装料在所述工作腔室的第一端处经由所述剂量阀从所述剂量腔室被释放到所述工作腔室中，以便在所述工作腔室中经历第一次膨胀并且在所述工作腔室中朝向或远离所述第一端的所述工作腔室的第二端做功，所述剂量阀在所述工作腔室中的所述装料的压力前沿已经行进小于或等于所述第一端与所述第二端之间的中途之前再次关闭，此后允许所述装料的第二次膨胀以继续做功，
所述流体连接具有显著小于所述剂量阀的流动能力的流动限制，
其中，当所述工作完成时，所述工作腔室中的所述装料处于小于或等于所述工作压力的一半的压力下。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室的体积的比率是1比1。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室的体积是在1比2与1比20的比率范围之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，用于关闭所述剂量阀的所述偏压源自作用在压力区域上的流体压力或机械弹簧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，在所述贮存器和所述剂量腔室之间存在压力调节器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述压力调节器和剂量阀确保所述剂量腔室一致地具有至少一个指定的压力或能量状态，而与所述贮存器压力无关，同时所述贮存器处于最大允许压力和所述选定或调节的工作压力之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室同心。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述剂量阀与所述工作腔室同心。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述贮存器是独立的罐，或来自单独的高压流体源的系留压力源，诸如罐、压缩机等外部压力供应源。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述装料在所述工作腔室中膨胀、推压和加速工作负荷，并且所述压力前沿位于所述工作负荷的后面，以便从所述装料提取功。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中，所述剂量阀由触发器打开，所述触发器可以是机械的、气动的、电动的或任何其他经由所述剂量阀打开所述剂量腔室和工作腔室之间的流动的装置，并且所述剂量阀可以由手操作，例如手指触发器或由机器操作。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，所述工作负载是可捕获的，例如活塞，或者是非可捕获的，例如射弹。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，在所述腔室中没有这样的工作负荷，而是所述压力前沿从所述工作腔室中弹出而在所述工作腔室外部产生作用。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中，当所述剂量阀打开时，例如静态地诸如单向阀、或选择性地可打开的阀、或动态地诸如限制，从所述贮存器到所述剂量腔室的流动被消除。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，这种流动消除装置位于所述调节器或触发器内，或者是另一种机构。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中，所述剂量阀关闭至少部分地由弹性元件诸如弹簧控制，无论是压缩的还是扩展的。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，其中，所述剂量阀关闭经由机构来控制，所述机构将所述剂量阀的所述关闭与沿所述工作腔室的压力前沿或所述工作腔室中的所述压力的特定移动量联系起来。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的系统，其中，所述工作压力高于所述贮存器的最大压力的10％，但低于所述贮存器的最大压力的50％。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的系统，其中，如果所述贮存器是外部压力供应源，则所述工作压力可以等于所述外部压力供应源的所述工作压力，这种外部压力供应源被调节为所述系统的所述供应源的一部分。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的系统，其中，所述系统是便携式的，并且由车载贮存器供电。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的系统，其中，所述剂量阀关闭完全独立于经由所述触发方法的任何输入而发生。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的系统，其中，所述工作压力的所述操作范围被调节在13巴和60巴之间。
23.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述高压工作流体在所述系统中使用时是不可燃的。
24.一种对高压工作流体进行操作的装置，所述装置包括或包含：
高压工作流体的贮存器，所述高压工作流体的贮存器具有将处于工作压力的高压工作流体供应至剂量腔室以容纳一定体积的高压工作流体的流体连接，
在所述剂量腔室之间的被偏压以关闭并且能够被触发打开的剂量阀，
工作腔室，所述高压工作流体的装料在所述工作腔室的第一端处经由所述剂量阀从所述剂量腔室被释放到所述工作腔室中，以便在所述工作腔室中经历第一次膨胀并且在所述工作腔室中朝向或远离所述第一端的所述工作腔室的第二端做功，所述剂量阀在所述工作腔室中的所述装料的压力前沿已经行进小于或等于所述第一端与所述第二端之间的中途之前再次关闭，此后允许所述装料的第二次膨胀以继续做功，
所述流体连接具有显著小于所述剂量阀的流动能力的流动限制，
其中，当所述工作完成时，所述工作腔室中的所述装料处于小于或等于所述工作压力的一半的压力下。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述工作压力是受控的工作压力。
26.根据权利要求24或25所述的装置，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室的体积处于1比1的比率。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的装置，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室的所述体积处于1比2与1比20的比率范围。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的装置，其中，关闭所述剂量阀的所述偏压源自流体压力，例如作用在压力区域上的压力，或机械弹簧。
29.根据权利要求24至26中任一项所述的装置，其中，在所述贮存器与所述剂量腔室之间存在压力调节器。
30.根据权利要求29所要求保护的装置，其中，所述压力调节器和剂量阀确保所述剂量腔室一致地具有至少一个指定的压力或能量状态，而与所述贮存器压力无关，同时所述贮存器处于最大允许压力和所述工作压力之间。
31.根据权利要求24至30中任一项所述的装置，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室同心。
32.根据权利要求24至31中任一项所述的装置，其中，所述剂量阀与所述工作腔室同心。
33.根据权利要求24至32中任一项所述的装置，其中，所述贮存器可以是独立的罐，或者是来自高压流体源的系留供应源，诸如罐、压缩机等外部压力供应源。
34.根据权利要求24至33中任一项所述的装置，其中，所述装料在所述工作腔室中膨胀、推压和加速工作负荷，并且所述压力前沿位于所述工作负荷的后面，以便从所述装料提取功。
35.根据权利要求24至34中任一项所述的装置，其中，所述剂量阀由触发器打开，所述触发器可以是机械的、气动的、电动的或任何其他经由所述剂量阀打开所述剂量腔室和工作腔室之间的流动的装置，并且所述剂量阀可以由手操作，例如手指触发器或由机器操作。
36.根据权利要求24至35中任一项所述的装置，其中，所述工作负载是可捕获的，例如活塞，或者是非可捕获的，例如射弹。
37.根据权利要求24至35中任一项所述的装置，其中，在所述腔室中没有这样的工作负荷，而是所述压力前沿从所述工作腔室中弹出而在所述工作腔室外部产生作用。
38.根据权利要求24至237中任一项所述的装置，其中，当所述剂量阀打开时，例如静态地诸如单向阀、或选择性地可打开的阀、或动态地诸如限制，从所述贮存器到所述剂量腔室的流动被消除。
39.根据权利要求38所述的装置，其中，这种流动消除装置位于所述调节器或触发器内，或者是另一种机构。
40.根据权利要求24至39中任一项所述的装置，其中，所述剂量阀封闭件至少部分地由弹性元件诸如弹簧控制，无论是压缩的还是扩展的。
41.根据权利要求24至40中任一项所述的装置，其中，所述剂量阀关闭经由机构来控制，所述机构将所述剂量阀的所述关闭与沿所述工作腔室的压力前沿或所述工作腔室中的所述压力的特定移动量联系起来。
42.根据权利要求24至41中任一项所述的装置，其中，所述工作压力高于所述贮存器的最大压力的10％，但低于所述贮存器的最大压力的50％。
43.根据权利要求24至41中任一项所述的装置，其中，如果所述贮存器是外部压力供应源，则所述工作压力可以等于所述外部压力供应源的所述工作压力，这种外部压力供应源被调节为所述装置的所述供应源的一部分。
44.根据权利要求24至43中任一项所述的装置，其中，所述装置是便携式的，并且由车载贮存器供电。
45.根据权利要求24至44中任一项所述的装置，其中，所述剂量阀关闭完全独立于经由所述触发方法的任何输入而发生。
46.根据权利要求24至45中任一项所述的装置，其中，所述工作压力的所述操作范围被调节在13巴和60巴之间。
47.根据权利要求24至46中任一项所述的装置，其中，所述高压工作流体在所述装置中使用时是不可燃的。
48.一种对高压工作流体进行操作的方法，所述方法包括以下步骤：
在工作压力下从贮存器供应高压工作流体，
在剂量腔室中包含一定体积的所供应的高压工作流体，
将剂量阀从所述剂量腔室偏置关闭，
触发打开所述剂量阀以允许所述高压流体的装料从所述剂量腔室流动到工作腔室的第一端中，并且经受第一次膨胀并且在所述工作腔室中做功，
在所述装料的压力前沿已经从所述第一端向下行进到所述工作腔室的一半之前关闭所述剂量阀，使得所述装料在所述工作腔室中经历第二次膨胀并且继续在其中朝向所述工作腔室的远离所述第一端的第二端做功，
将从所述贮存器到所述剂量腔室的高压工作流体的流量限制成显著小于所述剂量腔室经由所述剂量阀到所述工作腔室的流量，
其中，当所述第二次膨胀到达所述第二端时，所述装料处于小于或等于所述工作压力的一半的压力下。
49.根据权利要求48所要求保护的方法，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室的体积处于1比1的比率。
50.根据权利要求48或49中任一项所述的方法，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室的所述体积处于1比2与1比20的比率范围。
51.根据权利要求48至50中任一项所述的方法，其中，关闭所述剂量阀的偏压源自流体压力，例如作用在压力区域上的压力，或机械弹簧。
52.根据权利要求48至51中任一项所述的方法，其中，在所述贮存器与所述剂量腔室之间存在压力调节器，无论是在所述工具上，还是在系留供应源的情况下是分开的。
53.根据权利要求48至52中任一项所述的方法，其中，所述压力调节器和剂量阀确保所述剂量腔室一致地具有至少一个指定的压力或能量状态，而与所述贮存器压力无关，同时所述贮存器处于最大允许压力和所述工作压力之间。
54.根据权利要求48至53中任一项所述的方法，其中，所述剂量腔室与所述工作腔室同心。
55.根据权利要求48至54中任一项所述的方法，其中，所述剂量阀与所述工作腔室同心。
56.根据权利要求48至55中任一项所述的方法，其中，所述贮存器可以是独立的罐，或者是来自高压流体源的系留压力源，所述高压流体源，诸如罐、压缩机等外部压力供应源。
57.根据权利要求48至56中任一项所述的方法，其中，所述装料在所述工作腔室中膨胀、推压和加速工作负荷，并且所述压力前沿位于所述工作负荷的后面，以便从所述装料提取功。
58.根据权利要求48至57中任一项所述的方法，其中，所述剂量阀由触发器打开，所述触发器可以是机械的、气动的、电动的或任何其他经由所述剂量阀打开所述剂量腔室和工作腔室之间的流动的装置，并且所述剂量阀可以由手操作，例如手指触发器或由机器操作。
59.根据权利要求48至58中任一项所述的方法，其中，所述工作负载是可捕获的，例如活塞，或者是非可捕获的，例如射弹。
60.根据权利要求48至58中任一项所述的方法，其中，在所述腔室中没有这样的工作负荷，而是所述压力前沿从所述工作腔室中弹出而在所述工作腔室外部产生作用。
61.根据权利要求48至60中任一项所述的方法，其中，当所述剂量阀打开时，例如静态地诸如单向阀、或选择性地可打开的阀、或动态地诸如限制，从所述贮存器到所述剂量腔室的流动被消除。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，这种流动消除装置位于所述调节器或触发器内，或者是另一种机构。
63.根据权利要求48至62中任一项所述的方法，其中，所述剂量阀封闭件至少部分地由弹性元件诸如弹簧控制，无论是压缩的还是扩展的。
64.根据权利要求48至63中任一项所述的方法，其中，所述剂量阀关闭经由机构来控制，所述机构将所述剂量阀的所述关闭与沿所述工作腔室的压力前沿或所述工作腔室中的所述压力的特定移动量联系起来。
65.根据权利要求48至64中任一项所述的方法，其中，所述工作压力高于所述贮存器的最大压力的10％，但低于所述贮存器的最大压力的50％。
66.根据权利要求48至64中任一项所述的方法，其中，如果所述贮存器是外部压力供应源，则所述工作压力可以等于所述外部压力供应源的所述工作压力，这种外部压力供应源被调节为所述供应源的一部分。
67.根据权利要求48至66中任一项所述的方法，其中，所述方法包括便携式的并且由车载贮存器供电的步骤。
68.根据权利要求48至67中任一项所述的方法，其中，所述剂量阀关闭完全独立于经由所述触发方法的任何输入而发生。
69.根据权利要求48至68中任一项所述的方法，其中，所述工作压力的所述操作范围被调节在13巴和60巴之间。
70.根据权利要求48至69中任一项所述的方法，其中，所述方法不允许使用中的所述高压工作流体的燃烧。
71.一种如本文中参考附图中的任何一个或多个所描述的系统。
72.一种如本文中参考附图中的任何一个或多个所描述的装置。
73.一种如本文中参考附图中的任何一个或多个所描述的方法。
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