CN1250373C - 燃烧动力型射钉枪 - Google Patents

Abstract

一种燃烧动力型射钉枪，该射钉枪包括一种加速活塞返回上死点运动的装置。一个燃烧室支架可以朝着或离开顶盖的方向移动，顶盖上布置有火花塞。当燃烧室支架和顶盖紧密接触时，在燃烧室支架、顶盖、一部分缸体和活塞之间形成燃烧室。燃料燃烧导致活塞到达其下死点后，燃烧室中形成一个热真空，于是允许活塞朝着其上死点移动。燃烧室支架有一个通孔，并有一个阀以使该通孔常闭。提供有一个螺线管以选择性地打开该阀，使燃烧室中增加的压力在活塞的返回冲程中通过通孔泄漏。

Description

燃烧动力型射钉枪

技术领域

本发明涉及的是一种能够通过点燃燃料和空气的混合物而产生驱动力的燃烧动力型射钉枪，该射钉枪驱动一个如钉子的紧固件进入一个工件。

背景技术

美国专利4403722，4483280(Re32452)，4483473，4483474披露了燃烧动力型工具装置。图8原理性地表示出了类似于以上美国专利所披露的传统的燃烧动力型射钉枪100的结构。射钉枪100包括一个壳体114，其上布置有手柄111，底盖117，推杆121，一个钉盒113。

壳体114安装有一个顶盖123，一个燃烧室支架115，缸体104，活塞110。燃烧室支架115，顶盖123，活塞110共同限定了一个燃烧室105。而且，活塞110将缸体104和燃烧室支架115的内部空间分为包括燃烧室105的上腔S2和下腔S1，顶盖123和缸体104固定到壳体114上。燃烧室支架115由壳体114和缸体104导引可以在壳体114内垂直移动。燃烧室支架115的上端可以位于顶盖123上以提供密封的燃烧室105。尽管附图没有显示，但是有一个连接燃烧室支架115和推杆121的连杆，于是燃烧室支架115和推杆121可以彼此以连锁的关系一体移动。

而且，提供有一个弹簧(未示出)以迫使推杆121向下。于是，当没有力作用以抵销弹簧的弹簧力时，推杆121和燃烧室支架115被迫向下。此时，因为顶盖123和缸体104被固定，在顶盖123和燃烧室支架115的顶端之间的入口(未示出)被打开，在缸体104的上部外圆周部分和燃烧室支架115之间的出口(未示出)被打开。尽管未示出，但是在顶盖123的下端和缸体104的上端提供有在入口和出口处上形成紧密封的环形密封。而且，壳体114的上端提供有一吸入口(未示出)，壳体114的下端提供有一排出口(未示出)。

壳体114还在超过顶盖123的一个空间内安装有一个电机(未示出)、一个火花塞109。而且，放置燃料的燃料罐107布置在壳体114中。有一个注入部分(未示出)连接着燃料罐107，以将燃料罐107中的燃料供应到燃料室105中。一个风扇106布置在燃料室105中。风扇106连接到电机(未示出)的驱动轴并由电机的驱动轴驱动。火花塞109的电极暴露于燃料室105中。加强筋124提供于燃料室支架115的内表面，于是相对于燃料室105径向向内突出。

密封环(未示出)夹持在活塞110的外圆周表面，于是可以相对于缸体104滑移。一个缓冲器(未示出)提供于缸体104中并位于活塞110下，以在钉子驱动程序之后吸收活塞110多余的能量。而且，一个排出孔(未示出)形成于缸体104中。一个已知结构的止回阀(未示出)安装在排出孔的外侧。有一个驱动器刀片(driver blade)116从活塞110向底盖117延伸，用于驱动钉子。扳机弹簧112A连接在扳机开关112上，将扳机开关112压向其关(OFF)位置。

手柄111连接在壳体114的中部。扳机开关112布置在手柄111上。扳机开关112被弹簧112A偏压，以迫使扳机开关112处于关状态。每次拉动(开)扳机开关112时，如果提供有密封的燃烧室105，火花塞109就产生火花。

钉盒113和底盖117连接到壳体114的下端。钉盒113上布满了钉子(未示出)。钉盒113一次将一个钉子送到底盖117。底盖117将从钉盒113送来的钉子送到驱动器刀片116的下部，并当钉子被驱动器刀片116向下驱动进入工件W时导引钉子的运动。

提供有一个使燃烧室105处于关闭状态的机构200。机构200包括一个从扳机开关112延伸出来的扳机开关支架201、一个从燃烧室支架115延伸出来的杆202、一个凸轮203。扳机开关支架201有一个设置有枢轴转动的销钉205的下端。凸轮203有一个与枢轴转动的销钉205啮合的槽口206。凸轮203枢轴通过一个转动衬套207连接到壳体114上，并有一个可选择地和杆202的下端啮合的第一止动表面208。而且，凸轮203有一个第二止动表面209以阻止扳机开关112被操作。

当燃烧室支架115被弹簧力从顶盖123上分离时，杆202位于第二止动表面209旁边，于是凸轮203的逆时针转动被阻止了，于是阻止了扳机开关112的向上运动。当燃烧支架活塞15位于顶盖123之上时，杆202移离第二止动表面209，于是允许凸轮203逆时针运动。在这种状态下，如果扳机开关112被克服扳机开关弹簧112A的弹簧力而向上推动(开)，凸轮203逆时针方向枢轴移动，于是杆202的下端可以位于第一止动表面208上。结果，燃烧室支架115的向下运动被杆202和第一止动表面208之间的接合部阻止了。

如果工具100移离工件W并如果扳机开关112被松开，凸轮203用于扳机开关弹簧112A的弹簧力而沿顺时针方向枢轴移动，于是杆202的下端滑过第一止动表面208并被位于第二止动表面209旁边。

在传统的燃烧动力型射钉枪中，燃烧时活塞110移动到其下死点，而且，活塞110通过上腔S2和下腔S1之间的压差而返回到其初始上死点。燃烧后，因为高压燃烧气体通过排出孔和止回阀排出，以及因为燃烧室105的热量逐渐被吸收进缸体104和燃烧室支架115中，降低了内部压力，所以上腔S2产生负压。这种情况通常被称为“热真空”。另一方面，大气压力施加在下腔S1上。于是，活塞110能够向其上死点移动。

然而，如果冷却速度不能为下腔S1提供压力降，上腔S2的内部压力将随着活塞110朝着其上死点的运动而增加。据此，活塞110朝着其上死点的运动速度被降低或根据上腔S2的冷却速度(压力减小速度)而剧烈变化。结果，一个工作循环需要一个延长的时间，做该工作的操作者会感到疲劳。

特别是在重复进行射钉枪的动作时更不方便，此时扳机开关112保持在其工作位置，随后通过朝着或离开工件W的方向反复推动和释放推杆121而驱动工件W上不同位置的多个钉子。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种燃烧动力型射钉枪，该射钉枪能够提供给活塞一个快速的朝着其上死点的返回速度，于是加强了钉子的驱动效率，减少工人的体力疲劳。

为了达到以上及其它的目的，本发明提供了一种驱动一个紧固件进入工具的燃烧动力型工具，该工具包括：一个壳体，一个推杆，一个顶盖，一个缸体，一个活塞，一个燃烧室支架，一个驱动器刀片，一个火花塞，一个止回阀，一个钉盒，一个底盖，以及一个断开机构。推杆被支撑在壳体的下端。顶盖位于壳体的上部。缸体固定布置在壳体中并形成有一个通孔。活塞可滑移地布置在缸体中，将缸体分为上腔和下腔。活塞可以朝着其上死点和下死点移动。燃烧室支架布置在壳体中，并和推杆互锁移动，于是和顶盖接触或离开，于是可选择地和顶盖及活塞限定了一个燃烧室。燃烧室支架在燃烧室一部分的一个位置形成有一个排出孔。驱动器刀片在下腔从活塞延伸。火花塞暴露于燃烧室中以点燃燃烧室推杆的燃料和空气的混合物。止回阀布置在排出孔上以便在通常状态下关闭排出孔。钉盒布置在壳体的下端以收集多个紧固件。底盖布置在壳体的下端并位于驱动器刀片下。每一个紧固件都被从工件送到底盖中。断开机构提供在燃烧室支架的外侧，在最初的紧固件驱动操作时关闭通孔的出口，但是仅当上腔的内部压力在活塞朝着上死点移动期间超过预定压力时打开通孔。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的燃烧动力型射钉枪在执行钉子驱动程序之前处于初始状态时的部分剖视图；

图2是根据上述实施例的初始状态时的一个重要部分的放大剖视图；

图3是当燃烧室部分和排出侧相连通时燃烧室支架已经被移动到其上密封位置时，以上所述重要部分的放大剖视图；

图4表示的是本实施例的电回路方框图；

图5表示的是本实施例的不同部件随时间的动作；

图6表示的是本实施例的随时间的活塞位移的变化及上腔S2的内部压力的的变化曲线图；

图7表示的是图8所示的传统型燃烧动力型射钉枪的随时间的活塞位移的变化及上腔S2的内部压力的的变化曲线图；

图8表示的是传统型燃烧动力型射钉枪在推杆被压向射钉枪后的状态时的部分剖视图。

具体实施方式

以下将参照附图1-6对本发明的一个实施例的燃烧动力型射钉枪进行描述。

燃烧动力型射钉枪1的结构基本上和图8所示的传统的燃烧动力型射钉枪100相同，射钉枪1包括一个壳体14，一个顶盖23，一个燃烧室支架15，筋24，一个缸体4，一个活塞10，一个驱动器刀片16，一个手柄11，一个扳机开关12，一个钉盒13，一个底盖17，一个推杆21，一个风扇6，一个电机8，一个火花塞9，一个燃料罐7，以上这些都类似于图8所示的传统的燃烧动力型射钉枪100的相应部件。燃烧室支架15、顶盖23以及活塞10共同构成了燃烧室5。而且，活塞10将不包括燃烧室5的缸体4分为下腔S1和上腔S2，燃烧室支架15通过连接销(未示出)连接到推杆21上以提供互锁移动。此时，大气压施加到下腔S1。

提供有一个弹簧(未示出)以向下压迫推杆21。于是，推杆21和燃烧室支架15被向下压而同时没有力作用以克服弹簧力，如图1所示。在这种状态下，在顶盖23和燃烧室支架15上末端之间提供有一个入口通道30，在缸体4和燃烧室支架15的下端之间提供有一个出口通道25。

一个环形密封件29布置在顶盖23上，以当推杆21被压向工件W时可以和燃烧室支架15的上部密封接触，以关闭入口通道30。而且，一个环形密封件28布置在缸体4的上外周部，以当推杆21被压向工件W时可以和燃烧室支架15的下部密封接触，以关闭出口通道25。而且，在壳体14的上端提供有一个吸入口(未示出)，在壳体14的下端提供有一个排出口(未示出)。

一个注入口22向燃烧室5打开并和燃料罐7流体连接。密封环10A夹持在活塞10的外圆周表面，从而相对于缸体4滑移。在缸体4中，一个缓冲器2位于活塞10之下，以在钉子驱动程序后吸收活塞10的多余能量。而且，在缸体4中形成有排出孔3，在排出孔3的外侧布置有止回阀31。而且，一个止动环40安装在缸体4内表面的上部，于是活塞10邻接着止动环40以阻止活塞10在返回冲程中进行额外移动。在壳体14中提供有一个可以看得见的如LED的显示器75，以显示射钉枪1的驱动状态或能够进行的驱动状态。

一个螺线管51固定到壳体14的外表面。螺线管51有一个柱塞52，可以朝着或离开燃烧室支架的方向移动，与燃烧室支架15啮合或离开。螺线管51用于阻止燃烧室支架15移离顶盖23，于是保持上腔S2的热真空。

在壳体4中提供有一个主开关80(图4)，用此来监测在推杆21被压向工件W、以朝着顶盖23移动推杆后燃烧室支架15到达其上冲程顶点的时间。燃烧室支架15上行程有一个通孔71，一个止回阀72枢轴移动式地连接在燃烧室支架15上，于是可以选择性地关闭通孔71。一个螺线管74固定到燃烧室支架15的外表面。螺线管74有一个柱塞73和一个柱塞弹簧(未示出)，其中如图2所示，柱塞弹簧将柱塞压向其突出位置。当螺线管74没有被通电(deenergized)、通过止回阀72关闭通孔71时，柱塞73在柱塞弹簧的偏压力的作用下保持在突出位置，于是腔S2的内侧和外侧通过通孔71的流体连通被阻止了。如图3所示，柱塞73可以在螺线管74被通电(energized)时缩回，于是柱塞弹簧不再有偏压力，以止回阀72从柱塞73上松开，于是通孔71打开，通过通孔71而提供流体连通。

图4表示的是射钉枪1的电回路。扳机开关12和主开关80被连接到第一或门(OR gate)81，第一或门81和第二或门82连接。和电机8相连的风扇驱动器回路83连接到第二或门82上。于是，在扳机开关12和主开关80中的至少一个处于开的位置时风扇可以转动。

一个风扇定时器84连接在第一或门81的输出端和第二或门82的输入端之间。当扳机开关12和主开关80都处于关状态时(图5的T17)，风扇定时器84转到开的位置。在风扇定时器84处于开的位置一定时间后，风扇8的转动停止。一个显示回路85连接到第一或门81的输出端，显示器75被连接到显示回路85。当扳机开关12和主开关80中至少一个处于打开状态时，显示回路85处于开的位置。

一个与门(AND gate)86连接在扳机开关12和主开关80上，一个火花塞驱动器回路87连接到与门86上。火花塞9连接在火花塞驱动器回路87上。于是，当扳机开关12和主开关80都处于打开状态时火花塞9点燃。

第一螺线管定时器88连接到与门86的输出端。当主开关80和扳机开关12都处于开的位置时，第一螺线管定时器88处于开的状态，在经过一个预定时期后，第一螺线管定时器88处于关的状态(图5中从T10到Tx)。第二螺线管定时器89连接在第一定时器88上。当第一螺线管定时器88处于关的状态时，第二螺线管定时器89处于开，在经过了一个预定时间后(图5中从Tx到Ty)，第一螺线管定时器88处于关的位置。螺线管74连接在螺线管驱动器回路90上。螺线管74在第二螺线管定时器88处于开的状态时被通电。

接下来讨论射钉枪1的动作。图1表示的是在执行射钉枪驱动程序之前的一个燃烧动力型射钉枪1，该射钉枪在其最低位置带有一个燃烧室支架15。此时，推杆21被弹簧向下压。燃烧室支架15也处于其最低位置，于是在燃烧室支架15和顶盖23之间的入口30被打开，在燃烧室支架15和缸体4之间的出口25被打开。而且，在钉子驱动程序开始之前活塞10处于其上死点。

为了将钉子驱动进工件W，使用者抓住手柄11并将推杆21压向工件W。结果，推杆21克服弹簧的弹簧力向上升起，连接到推杆21上的燃烧室支架15向上移动。当燃烧室支架15以这种方式向上移动时，入口30和出口25关闭并用密封环29、28密封燃烧室5。而且，主开关80监测燃烧室15以启动风扇6旋转。

由于燃烧室支架15的向上移动，使燃料罐7被压并给注入口22提供燃料，注入口22将燃料送入燃烧室5。通过转动密封的燃烧室5中的风扇6以及在燃烧室5中突出的筋24的影响，燃烧室中注入的可燃气体和空气被搅动和混合在一起。

接下来，使用者拉动手柄11上的扳机开关12以在火花塞9上产生火花。火花使燃烧室5中的燃料和空气的混合物点燃并爆炸。燃料和空气混合物的燃烧、爆炸和膨胀驱动活塞10和驱动器刀片16向下移动，并驱动放置在底盖17中的钉子进入工件W。

在活塞10向其下死点移动期间，活塞10移动经过排出孔3，使得上腔S2中的燃气通过排出孔3和上回阀31排出气缸外，直至上腔S2内有压力达到大气压，因此排出孔的上回阀关闭。最后，活塞10冲击缓冲器2，结果活塞10约束在缓冲器上(见图6的T11)。

在这个过程中，缸体4的内表面和燃烧室支架15的内表面吸收燃烧气体的热量，于是燃烧气体很快冷却并收缩。于是在止回阀31关闭后，上腔S2的压力减小到大气压之下。这就是所谓的热真空。由于上腔S2和下腔S1之间的压差，热真空推动活塞10回到上死点。螺线管51的柱塞52保持拖出位置，和燃烧室支架15啮合，以使燃烧室支架15处于其密封位置，于是保持了上腔S2的热真空，直到活塞10返回到其初始上死点。

在钉子被驱动进工件W后，使用者松开扳机开关12并将射钉枪1向上抬起离开工件W。当推杆21离开工件W时，弹簧迫使推杆21和燃烧室支架15回到图1所示的位置。即使扳机开关12被松开并回到关的位置，风扇6还保持旋转一个固定的时期，以驱除燃烧室5中的燃烧气体。也就是，在图1所示的情况下，入口30和出口25被打开并分别位于燃烧室支架15的上部或下部。燃烧室5中的气体由于风扇6的转动而排出，于是产生一个气体流将干净的气体通过吸入口(未示出)吸进，并通过排出孔(未示出)将燃烧气体排出。在排除动作后，风扇6停止。

螺线管74的动作将通过图2-6讨论。在图6中，“U”代表活塞10的上死点，“L”代表活塞10的下死点，“P1”代表朝着下死点的单向冲程，“P2”代表活塞10位于下死点或在其附近的时期，“P3”代表活塞10的返回冲程，“P4”代表压力止回阀72的压力释放时期。而且，曲线“A”代表活塞10的位移，曲线“B”代表上腔S2的内部压力。

在活塞10的返回冲程中，螺线管74在时期Tx到Ty通电，以使柱塞弹簧(未示出)不施加弹簧力，于是柱塞75缩回，止回阀72可以移动。如图6所示，由于上腔S2中在时期T12到T13中提供有负压，如果不考虑没有被柱塞73压着，止回阀72被负压压向其关闭位置。

如果活塞10进一步向着其上死点移动，上腔S2的体积减小、压力逐渐增加，在定时T13上腔S2的内部压力到达大气压。然而，在这种情况下，由于止回阀72没有被柱塞73压迫，如图3所示，止回阀72打开，使上腔S2和外部通过通孔71流体连通。于是，增加的压力通过通孔71泄漏。结果，上腔S2的内部压力从定时T13到T14没有超出大气压力仪表压力。以上所讨论的上腔压力的变化使得活塞10没有任何的临时性的延迟或停止而移动到上死点，如图6所示。结果，活塞的整个返回冲程时期减少。

螺线管74在定时Ty没有通电，以移动柱塞75到其突出位置，如图2所示。这样，上腔S2完全密封，促使其在定时T14之后产生热真空。结果，活塞10被促使移动到上死点。

图7表示的是与图8所示的传统的射钉枪100相比较的一组比较值。根据图7，活塞110由于邻接着缓冲器在定时T1被限制，类似于图6所示的定时T11。然后，活塞110在定时T1到T2保持在其下死点，类似于图6的定时T11到T12，直到上腔S2建立热真空。当上腔S2有一个负压时，活塞110在定时T2向上死点移动，类似于图6所示的定时T12。然而，在时期T3到T6的区域P5(相应于图6所示的T13到T16)，上腔S2建立正压。这是因为上腔S2的内部体积被活塞110的向上移动所压缩，以及冷却速度不能为上腔S2提供压力减少，这是主要因为相应于螺线管74的组成，没有提供柱塞73和止回阀72，以及燃烧室支架115上没有形成通孔71。于是，活塞110的移动速度在时期T4到T7减速，如区域P6所示。

在定时T6后，由于冷却的影响，上腔S2重又建立负压，于是活塞110向上死点的移动加速，活塞110在定时T8到达其上死点。在本实施例中，活塞10到其上死点是在定时T16(类似于图7中的T6)。这样，显然，与传统的射钉枪100相比，本发明提供的射钉枪工作循环的时期减小。在进行重复工作时，本发明的优越性就更加明显。

尽管本发明结合具体的实施例进行了详细描述，但本领域的技术人员应该明白，对本发明可以作出各种改进而并不偏离本发明的实质。

例如，在描述的实施例中，柱塞73的突出或缩回是分别根据螺线管74没有被通电和通电。考虑到节约能源，这是一个优点，只要止回阀72的关闭时期大于开启时期。然而，柱塞73的突出或缩回可以分别根据螺线管74被通电或不通电。进一步，如图8所示的保持燃烧室关闭状态的机构200可以结合进上述实施例中而代替螺线管51和柱塞52。

Claims (6)

1一种驱动一个紧固件进入工件的燃烧动力型工具，该工具包括：

一个包含上部和下端的壳体；

一个支撑在壳体下端的推杆；

一个位于壳体上部的顶盖；

一个缸体，其固定布置在壳体中，其上形成有一个排出孔；

一个布置在缸体中可以滑移的活塞，该活塞将缸体分为上腔和下腔，活塞可以朝着其上死点和下死点移动；

燃烧室支架布置在壳体中，并和推杆互锁移动，以便和顶盖接触或离开，从而可选择地和顶盖及活塞限定一个燃烧室，燃烧室支架在形成燃烧室的一部分的位置上形成有一个通孔；

一个在下腔从活塞延伸出来的驱动器刀片；

一个火花塞，其暴露于燃烧室中，以点燃燃烧室提供的燃料和空气的混合物；

一个止回阀，其布置在排出孔上并在通常状态下关闭该排出孔；

一个钉盒，布置在壳体的下端以收集多个紧固件；

一个底盖，布置在壳体的下端并位于驱动器刀片下，每一个紧固件都被从钉盒送到底盖中；

一个提供在燃烧室支架外侧的断开机构，该断开机构在最初的紧固件驱动操作时关闭通孔的出口端，但是仅当上腔的内部压力在活塞朝着上死点移动期间超过预定压力时打开通孔。

2如权利要求1所述的燃烧动力型工具，其特征在于，所述断开机构包括：

一个阀件，其一端连接在燃烧室支架上，另一自由端可向着或离开出口端移动；

一个螺线管，其有一个柱塞，用于在柱塞向着阀件移动时使阀件在固定的关闭位置，而在柱塞离开阀件移动时释放阀件。

3如权利要求2所述的燃烧动力型工具，还包括：

一个布置在壳体上的扳机开关；

一个布置在壳体中的主开关，以监测燃烧室支架的预定位置，只有当主开关监测到预定位置时，火花塞才根据扳机的操作产生火花。

4如权利要求3所述的燃烧动力型工具，还包括一个控制单元，以控制螺线管的驱动时间，该控制单元包括：

一个第一螺线管定时器，根据扳机开关的操作以及主开关检测到预定位置来通电，第一螺线管定时器在从通电时间经过一个第一预定时期后没有通电；

一个第二螺线管定时器，当第一螺线管定时器关闭时来通电，该第二螺线管定时器在从其被通电到经过了一个第二预定时期后没有通电；

一个螺线管驱动器回路连接在螺线管上，在第二螺线管定时器通电期间该螺线管驱动器回路驱动螺线管。

5如权利要求1所述的燃烧动力型工具，还包括：

一个布置在顶盖上的电机；

一个可转动地布置在燃烧室中由电机驱动的风扇。

6如权利要求1所述的燃烧动力型工具，还包括，

一个第一密封件，在燃烧室支架和顶盖相接触时在该二者之间提供了第一密封；

一个第二密封件，在燃烧室支架和顶盖相接触时在燃烧室支架和缸体之间提供了第二密封。

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