CN1778877B - 燃料气体、燃烧式动力工具以及压缩气体容器 - Google Patents
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Abstract
公开一种燃料气体，其包括重量百分比至少为40％或者更多的1-丁烯和丙烷，或者包括重量百分比至少为56％或者更多的1-丁烯和丙烷。一种燃烧式动力工具由这种燃料气体驱动。一种用于燃烧式动力工具的压缩气体容器，具有填充燃料气体的内侧容器。当该燃料气体包括丙烷时，1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于59％且等于或者低于95％。当燃料气体包括丙烯时，1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于70％且等于或者低于96％。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于燃烧式动力工具的燃料气体，该燃烧式动力工具通过点燃可燃气体和空气的混合气体而产生驱动活塞的动力，从而钉进钉子、铆钉等的紧固件，本发明还涉及一种由该燃料气体驱动的燃烧式动力工具和用于该燃烧式动力工具的压缩气体容器。
用于钉进钉子、铆钉等紧固件的燃烧式动力工具(以下，简称为气动打钉机)在专利号为No.4,522,162；No.5,197,646等美国专利中公开。
气动打钉机具有：包括主体外侧框架的外壳、设置在外壳中的气缸、在气缸中往复运动的活塞、与气缸邻近设置的燃烧室等，被填充包括燃料在内的液化气体的压缩气体容器安装在外壳中。在将燃料气体喷射到燃烧室内后，燃料气体被火花塞的火花点燃，利用燃料气体的爆炸性燃烧驱动活塞，从而将紧固件钉入木材等中。
在现有技术中，一般应用MAPP(丙炔、丙二烯)等气体作为气动打钉机的燃料气体。但是，丙炔是很昂贵的，因此在使用丙炔作为气动打钉机的燃料气体时就产生了问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种不使气动打钉机的性能下降而便宜的燃料气体。
根据本发明的一个方面，提供一种用于驱动燃烧式动力工具的燃料气体，所述燃料气体仅包括1-丁烯和丙烷，所述燃料气体中的1-丁烯所占重量百分比为40至95％，所述燃料气体中的其余部分为丙烷。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于59％。
根据本发明的另一方面，提供一种用于驱动燃烧式动力工具的燃料气体，所述燃料气体仅包括1-丁烯和丙烯，所述燃料气体中的1-丁烯所占重量百分比 为56至96％，所述燃料气体中的其余部分为丙烯。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于70％。
根据本发明的另一方面，提供一种燃烧式动力工具，包括：外壳；头部，其设置在外壳的一端附近，并形成有燃料气体通道；气缸，其安装在外壳内部；突出部，其从气缸的下端部分向下侧延伸；推杆，其沿所述突出部设置，在其被压向工件时可移动；活塞，其沿着气缸的轴向相对于气缸可往复滑动，其能够将气缸分隔成气缸内的活塞下室和活塞上室；燃烧室框架，其在外壳内部可移动地被导向，能够与推杆的移动协同作用，从而与头部接触和分离，该燃烧室框架与头部以及活塞一起形成燃烧室；以及连接单元，其沿气缸的侧面延伸，用于连接推杆和燃烧室框架。燃烧式动力工具由燃料气体驱动。该燃料气体包括：重量百分比至少为40％或者更高的1-丁烯；和丙烷。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于59％。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者低于95％。
根据本发明的另一个方面，提供一种燃烧式动力工具，包括：外壳；头部，其设置在外壳的一端附近，并形成有燃料气体通道；气缸，其安装在外壳内部；突出部，其从气缸的下端部分向下侧延伸；推杆，其沿所述突出部设置，在其被压向工件时可移动；活塞，其沿着气缸的轴向相对于气缸可往复滑动，其能够将气缸分隔成气缸内的活塞下室和活塞上室；燃烧室框架，其在外壳内部可移动地被导向，能够与推杆的移动协同作用，从而与头部接触和分离，该燃烧室框架与头部以及活塞一起形成燃烧室；以及连接单元，其沿气缸的侧面延伸，用于连接推杆和燃烧室框架。燃烧式动力工具由燃料气体驱动。该燃料气体包括：重量百分比至少为56％或者更高的1-丁烯；和丙稀。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于70％。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者低于96％。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于燃烧式动力工具的压缩气体容器，包括：外侧容器；内侧容器，其设置在所述外侧容器内，并且被填充燃料气体；阀，其能够将内侧容器内的燃料气体喷射到外侧容器外部；以及计量阀，其选择性地连接到所述阀上，能够测量燃料气体的喷射量。燃料气体包括：重量百分比至少为40％或者更高的1-丁烯；和丙烷。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者高于59％。该1-丁烯的重量百分比可以等于或者低于95％。
根据本发明的又一个方面，提供一种用于燃烧式动力工具的压缩气体容器，包括：外侧容器；内侧容器，其设置在所述外侧容器内，并被填充燃料气体；阀，其能够将内侧容器内的所述燃料气体混合物喷射到外侧容器外部；以及计量阀，其选择性地连接到所述阀上，能够测量所述燃料气体混合物的喷射量。
图1是根据本发明实施例的燃烧式动力工具处于静止状态的剖面图。
图2是根据所述实施例的由该燃烧式动力工具钉进紧固件状态的剖面图。
附图说明
图3是根据本发明另一种实施例的压缩气体容器的局部剖面侧视图。
图4是示出气体的可点燃范围的图。
图5示出了气体的蒸气压-温度特性曲线图。
图6示出了1-丁烯和丙烷的混合气体的蒸气压-温度特性曲线图。
图7示出了1-丁烯和丙烯的混合气体的蒸气压-温度特性曲线图。
下面，将实施例的详细说明与实施例的说明一同给出。
图1和图2示出了将燃烧式动力工具用于气动打钉机的实施例，图1示出了钉进钉子之前静止状态的剖面图，图2示出了钉进钉子时的剖面图。
具体实施方式
形成主体框架的外壳14设置有手柄11、尾盖1、推杆21、弹仓13和扳机12，此外，在外壳14内部安装有气缸4、缓冲器2、活塞10、风扇6、马达8、火花塞9、喷射口19、压缩气体容器7、燃烧室框架15、端盖20等。
在外壳14内部，尽管气缸4和端盖20安装在外壳14上，但是燃烧室框架15由外壳14和气缸4进行导向，受到弹簧32的作用而沿钉进钉子的方向被拉动，即沿图中的下部方向，并且被使得沿外壳14的轴向可移动。燃烧燃料气体30和空气的混合气体的空间，也就是燃烧室，该燃烧室由燃烧室框架15、端盖20和活塞10封闭起来的空间形成。可动活塞10借助于滑动密封件33安装在气缸4内部。气缸4的下部设置有排气孔3、位于排气孔3上方的止回阀(未图示)和与活塞10对接的缓冲器2。在燃烧室内部设置有：可转动的风扇6，该风扇6由设置在端盖20上部的马达8驱动；通过操作扳机12而被点燃的火花塞9；用于喷射从压缩气体容器7供给的燃料气体30的喷射口19；以及沿半径方向朝内侧突出的肋，即燃烧室肋片16等。
外壳14的下侧附加有弹仓13和尾盖1，该弹仓13中装有钉子(未示出)，尾盖1用于对由弹仓13供给的钉子进行导向，以将钉子移动到活塞10的下侧。
另外，例如O形圈等的密封件34设置在气缸4的上端和端盖20的下端。
在图1示出的静止状态中，利用弹簧32的推压，使得推杆21从尾盖1的下端向下侧突出。此时，在与推杆21相连的燃烧室框架15的下侧和气缸4的上端之间存在间隙17，同时，在燃烧室框架15的上端和端盖20的下侧之间也存在间隙18。活塞10在气缸4内的上死点位置停止。
在该状态下，当手柄11被握紧，并且推杆21的前端被压向木头50时，推杆21向上移动抵住弹簧32，与推杆21相连的燃烧室框架15也向上移动以达到图2所示的状态。也就是说，通过使燃烧室框架15向上移动，燃烧室框架15下侧和上侧的间隙17、18被合拢，并且由密封件34气密地密封。即形成燃烧室。
与推杆21向上移动协同操作，此后，压缩气体容器7受压，燃料气体30从喷射口19被喷射到燃烧室内，然后使马达8变为ON，从而使风扇6旋转。通过风扇6在包括气密密封空间的燃烧室中转动，与向燃烧室突出的燃烧室肋片16的协同作用，喷射的燃料气体30被搅动，以与燃烧室内的空气混合。
此后，当扳机12变为ON时，火花塞9点火，燃料气体30和空气的混合气体被点燃。接着，燃烧、膨胀的气体使活塞10向下侧移动，然后将尾盖1中的钉子钉进木头50中。
在钉进钉子之后，活塞10与缓冲器2接触，燃烧气体从排气孔3向气缸4的外侧排出。排气孔3配有如上所述的止回阀，在燃烧气体向气缸4外侧排出且气缸4和燃烧室内部都变成大气压力的时刻，该止回阀关闭。残留在气缸4和燃烧室内部的燃烧气体处于燃烧后的高温，通过由气缸4的内壁、燃烧室框架15的内壁以及燃烧室肋片16等吸收燃烧气体的热量，燃烧气体被迅速冷却，燃烧室内的气压降低到等于或低于大气压力(称之为热真空)，活塞10被拉回到原始的上死点位置。
此后，当扳机12变为OFF时，将气动打钉机100向上移动，推杆21与木头50分离，推杆21和燃烧室框架15在弹簧32的拉动下移动返回下侧，从而变为图1所示的状态。此时，即使当扳机12变为OFF时，风扇6也由控制部分的控制(未示出)而继续旋转预定时间。在图1所示的状态下，在燃烧室框架15 的上侧和下侧产生间隙17、18，通过利用风扇6产生气流，清洁空气从外壳14顶面处的进气孔(未示出)被吸入，燃烧气体从外壳14的排气孔(未示出)被排出，从而清扫燃烧室内的空气。此后，风扇6停止转动，从而变为原始状态。
下面，参照图3来进行说明，图3示出了根据另一实施例的压缩气体容器。
压缩气体容器7包括：形成主体罐的外侧容器25、设置在外侧容器25内的内侧容器28以及由外侧容器25保持的主体阀35，该主体阀35用于将填充在内侧容器28内的燃料气体30喷射到压缩气体容器7的外部。另外，用于向气动打钉机100供给预定量的燃料气体30的计量阀26，该计量阀26可安装在压缩气体容器7上且可从压缩气体容器7拆下。
铝罐、钢罐等的金属容器用作外侧容器25，内侧容器28由铝等的金属膜和聚氨酯、聚乙烯等的树脂构件的层压结构形成。在外侧容器25内充满推进气体29，该推进气体29用于将填充在内侧容器28内的燃料气体30压出到压缩气体容器7的外部。另外，作为主体阀35，其是这样的阀：在主体阀35打开期间，使得内侧容器28的内部和压缩气体容器7的外部成为连通侧(总量喷射)。
推进气体29以液体29A和气体29B两层的状态被填充，这样即使当内侧容器28中的燃料气体被喷射到压缩气体容器7外部，以及压缩气体容器7内的推进气体29区域的容积发生变化时，通过使处于液态的推进气体29汽化，也可以基本以恒定的压力挤压内侧容器28。例如，丙烷或丁烷的气体用作推进气体29。
使燃料气体30始终处于被推进气体29压缩的状态，以便能以液态保存。燃料气体30填充有液态的1-丁烯、丙烷或丙烯等的气体。另外，可以将润滑剂或者类似物混合入燃料气体30中，以改善气动打钉机100的滑动部分的运行。
计量阀26由这样的结构构成：即，通过安装在压缩气体容器7上，挤压主体阀35使其处于开放状态，从而使得内侧容器28和计量阀26的计量室24连通。
另外，根据计量室24，当计量阀杆27被压向计量阀26的内侧时，计量室24和主体阀35之间的液化气体通道被关闭，定量的液化气体则可以从计量阀杆27喷射。
另外，通过将计量阀26安装到压缩气体容器7上，成为始终填充液化气体的状态，因此，当单独地保存压缩气体容器7时，优选的是计量阀26从压缩气体容器7拆下的状态。
当压缩气体容器7安装到气动打钉机100的主体上时，计量阀26安装到压 缩气体容器7上，压缩气体容器7插入气动打钉机100的室14A中，计量阀杆27与气动打钉机100的杆接合部36接合。从计量阀杆27喷射的液化气体通过被汽化膨胀经由端盖20的燃料通道23而喷射到燃烧室内。
下面参照图4至7说明燃料气体30的实施例。
而且，燃料气体30可以使用除了下面示出的气体组分以外的气体组分，在那种情况下，进一步优选地选择燃料气体30使其至少满足(1)的条件，更进一步可以满足(2)、(3)的条件。另外，通过使润滑剂与燃料气体30一起混合，可以改善气动打钉机100的运行，并且延长它的使用寿命。
包括气动打钉机100的驱动源的燃料气体30由压缩气体容器7供给。因此，燃料气体30优选地是少量气体就可燃的气体。另外，由于喷射到燃烧室内的燃料气体30的量过大或过小时其都不能被点燃，因此，优选的是可燃燃料气体量的范围宽。
图4是示出比较燃料气体30(液化气体)量的试验结果图，该燃料气体30(液化气体)的量是指：通过将液化燃料气体喷射到具有大约273立方厘米燃烧室容积的气动打钉机100中，实际能够燃烧的燃料气体的量。从图4可以发现，1-丁烯在7.5至16立方厘米的范围内能够被点燃，少量可燃气体量的范围是宽的。
图5示出了一般已知的各种单体气体的蒸气压(绝对压力)-温度特性曲线。虽然气动打钉机100在大约-10至+40℃的环境温度下使用，但是当在-10℃，燃料气体30的蒸气压力变得等于或低于大气压力时，存在液化气体不再汽化的担心。在此，参见上面提及的1-丁烯，可以发现蒸气压低。因此，当燃料气体30仅由1-丁烯构成时，就会产生低温时燃料气体30不汽化和不能喷射的问题。本发明的发明人发现，通过使1-丁烯和具有高蒸气压的丙烷或者丙烯一起使用就可以解决这个问题。
图6、7示出了在使用1-丁烯和丙烷或者丙烯的燃料气体中，改变其比例的混合气体的蒸气压(绝对压力)-温度特性曲线。
下面结合图6和图7进行说明。
在确定1-丁烯和丙烷的比例时，由下面几点构成要点：
(1)当混合气体的蒸气压变高时，压缩气体容器7和计量阀26必须使用具有高耐压性的容器和阀。根据这种容器，当压缩气体容器的内部压力在35℃等于或低于0.8MPa(计示压力)且在50℃等于或者低于1.2MPa(计示压力)时， 不必要使用具有高耐压性的容器或者阀，可以使用通用的容器，因此，可以提供便宜的压缩气体容器。另一方面，为了使燃料气体30保持液化状态，必须建立如下示出的关系：
推进气体压力＞燃料气体压力
只要推进气体29的压力满足上述关系，就可以恰当地选择组分、混合气体比例、填充量等，可以构成这样的气体比例：即，通过该气体比例，至少使得燃料气体30的压力在35℃等于或者低于0.8MPa(计示压力)且在50℃等于或者低于1.2MPa(计示压力)。
本发明的发明人发现当1-丁烯等于或者高于40重量％(以下“重量百分比”简写为：重量％)时满足这个条件，并且图6的曲线A示出了当1-丁烯为40重量％和丙烷为60重量％时的蒸气压(绝对压力)-温度特性。
此外，曲线A′示出了当1-丁烯为25重量％和丙烷为75重量％(实施例范围之外)时的蒸气压(绝对压力)-温度特性。
(2)压缩气体容器7内部的内侧容器28通常由树脂和铝箔层压的结构构成，当压缩气体容器7的温度变低时，内侧容器28硬化，从而变得难以由推进气体29挤压出内侧容器28内部的燃料气体30。因此，本发明的发明人发现，使得燃料气体30和推进气体29的蒸气压彼此不同，当在-10℃它们之间存在大约0.05MPa的压差时，就肯定能在低温下喷射燃料气体30。
本发明的发明人发现，当1-丁烯等于或者高于59重量％时满足这个条件，图6的曲线B示出了当1-丁烯为59重量％且丙烷为41重量％时的混合气体的蒸气压(绝对压力)-温度特性。
(3)为了在低温下使燃料气体30汽化，如上所述，必须在-10℃使气压等于或者高于至少1大气压力(绝对压力)。本发明的发明人发现，当1-丁烯等于或者低于95重量％时能够满足这个条件。
图6的曲线C示出了当1-丁烯为95重量％且丙烷为5重量％时的蒸气压(绝对压力)-温度特性。
此外，图6的曲线D示出了当1-丁烯为98重量％且丙烷为2重量％(实施例的范围之外)时的蒸气压(绝对压力)-温度特性。
图7示出了改变混合1-丁烯和丙烯的比例时的蒸气压(绝对压力)-温度特性曲线图，还示出了满足上述三个条件的计算比例结果。图7的曲线A示出了 56重量％的1-丁烯和44重量％的丙烯的蒸气压(绝对压力)-温度特性，曲线B示出了70重量％的1-丁烯和30重量％的丙烯的蒸气压(绝对压力)-温度特性，曲线C示出了96重量％的1-丁烯和4重量％的丙烯的蒸气压(绝对压力)-温度特性，曲线D示出了98重量％的1-丁烯和2重量％的丙烯(实施例范围之外)的蒸气压(绝对压力)-温度特性，曲线A′示出了44重量％的1-丁烯和56重量％的丙烯(实施例范围之外)的蒸气压(绝对压力)-温度特性。
通过上面的描述，根据这些实施例，燃烧式动力工具可以由少量气体驱动，而且，通过使用通用产品的压缩气体容器和阀，可以提供便宜的压缩气体容器。
根据这些实施例，即使当内侧容器在低温下变硬时，燃料气体也肯定能够从内侧容器被挤出，从而即使在低温下，燃烧式动力工具也能够被稳定地驱动。
此外，根据这些实施例，即使当燃烧式动力工具处于低温时，燃料气体也能够汽化，从而燃烧式动力工具也能够被稳定地驱动。
如上详细所述，这些实施例提供了没有使气动打钉机的性能下降而便宜的燃料气体，而且工业实用性是非常显著的。
Claims (4)
1.一种用于驱动燃烧式动力工具的燃料气体，所述燃料气体仅包括1-丁烯和丙烷，所述燃料气体中的1-丁烯所占重量百分比为40至95％，所述燃料气体中的其余部分为丙烷。
2.如权利要求1所述的燃料气体，其中，所述1-丁烯的重量百分比等于或者高于59％。
3.一种用于驱动燃烧式动力工具的燃料气体，所述燃料气体仅包括1-丁烯和丙烯，所述燃料气体中的1-丁烯所占重量百分比为56至96％，所述燃料气体中的其余部分为丙烯。
4.如权利要求3所述的燃料气体，其中，所述1-丁烯的重量百分比等于或者高于70％。
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