KR101163558B1 - 캔 내부의 연료 셀 계량 밸브 - Google Patents

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모하메드 케이. 와그디
아달베르토 게이에르
쥐세페 달상트
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

각각의 꼭지 활성화로 미리 정해진 양의 연료의 전달을 위해 연소식 공구(86)에 사용하기 위한 연료 셀(10)은 덮개(16)에 의해 둘러싸인 개구 단부를 한정하는 하우징(12)이 제공되거나 포함한다. 주 밸브 꼭지(26)는 출구(28)를 갖는데, 출구(28)는 개방 단부와 작동가능한 관계로 배치되고, 적어도 꼭지가 상대적으로 확장되는 닫힌 위치와 꼭지가 상대적으로 복귀된 개방된 위치 사이에서 하우징에 대해 왕복운동한다. 연료 계량 밸브(25)는 하우징 내에 위치되고, 주 밸브 꼭지와 연관되고, 덮개 근처에 가깝게 배치된 연료 계량실(38)을 포함하고, 꼭지가 개방된 상태에서 단지 측정된 양만큼의 연료만이 출구를 통해 분배되도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 연료 셀 하우징은 독립된 연료 컨테이너(22)를 포함하고, 연료 계량 밸브는 컨테이너 내에 위치된 연료 계량실에 대향하는 제 2 단부를 구비한 밸브 바디(34)를 포함한다.

Description

캔 내부의 연료 셀 계량 밸브 {IN-CAN FUEL CELL METERING VALVE }
본 발명은 일반적으로 연소식 공구에 사용하기 위한 연료 셀 연료 분배 장치에서의 개선점에 관한 것이고, 더 자세히, 패스너의 구동 도중에 연소식 공구에 의해 사용되기 위한 적당량의 연료를 분배하기 위한 연료 셀과 같은 것에 사용되는 계량 밸브에 관한 것이다. 본 출원이 연소 공구의 연료 셀의 사용에 집중하고 있지만, 연료 셀 또는 꼭지 밸브를 사용하는 다른 압력식 컨테이너가 사용되는 화장품 그리고 의약 제품과 그렇지만 이에 제한되지 않는 것과 같은 다른 응용이 숙고된다는 것이 숙고된다.
모두 참조로서 병합된 니콜리히(Nikolich)의 미국 특허 번호 4,403,722호, 4,483,474호, 4,522,162호, 그리고 5,115,944호에 예시된 것처럼, 탄화수소 연료를 연소식 공구에 분배하기 위한 연료 셀과 같은 분배기를 사용하는 것이 공지되어 있는데, 이는 예를 들어 연소 가스-동력식 패스너 구동 공구와 같은 연소 가스-동력식 공구로서 또한 공지된다. 이런 패스너 구동 공구와 이런 연료 셀은 등록상표 IMPULSE로서 일리노이주 베르논 힐(Vernon Hills) 소재의 ITW-Paslode{일리노이 툴 워크스 사의 자회사 (Illinois Tool Works Inc.)}로부터 상업적으로 통용된다. 특히 이런 종류의 연료 셀은 상술한 니콜리히의 미국 특허 번호 5,115,944호에 기재 된다.
압축된 연료와 추진제를 함유하는 개별 격실(compartments)을 포함하는 연료 셀의 사용과 관련한 설계상의 한 기준은 상술한 구성 요소의 1개 또는 모두의 누설 방지이다. 보관 수명(shelf life)이라고도 알려진, 생산 후와 사용되기 전과, 연료 셀이 공구에 설치되지만 공구가 보관되거나 사용되지 않는 기간 동안의 누설을 방지하거나 최소화하는 것이 목적이다. 다른 에어로졸(aerosol) 컨테이너에서와 같이, 약간의 누설은 시간이 지남에 따라 발생한다. 그렇지만, 연소 동력식 패스너 구동 공구의 환경에서, 연장된 보관 기간 동안에 점진적인 누설은 충분하지 못한 추진제 및/또는 연료에 기인하는 연료 셀의 성능을 감소시키는 것을 야기할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 현 제조자 추천사항은 충분한 추진제 및/또는 연료가 원화는 성능 요구를 유지하는 것을 보장하기 위해 이런 연료 셀의 보관기간이 최대 12-18개월일 것을 요구한다.
이런 연료 셀의 다른 설계 기준은, 오로지 원하는 양만큼의 연료가 각각의 연소 작용을 위해 연료 셀에 의해 방출되어야 한다는 것이다. 이 연료의 양은 원하는 연소를 제공하기 위해, 연료 셀의 작동 수명을 연장시키도록 연료-효율적인 방식으로, 주의깊게 모니터되어야 한다. 이 분배율을 다루기 위한 종래의 시도는 공구에 위치한(미국 특허 번호 5,263,439호) 또는 연료 셀에 부착된(미국 특허 번호 6,302,297) 연료 계량 밸브를 야기시켰고, 이 모두는 참조로써 병합되었다.
위에 나열한 연료 계량 밸브의 위치에 상관없이, 연료 누설은 설계 고려사항으로 남았다. 내부 공구 연료 계량 밸브의 경우에서, 밀봉부 위치의 과도한 개수는 원래 누설을 위한 다수의 기회를 만든다. 외부 연료 셀 계량 밸브의 경우에서, 연료 셀과 밸브의 처분성을 촉진시키기 위해 저가의 재료가 사용된다. 그렇지만 어떤 경우에 연료 구성의 침투적인 특성은 밸브 밀봉부 또는 밸브 하우징 자체의 조기 파손을 야기한다.
이런 연료 셀의 다른 설계 고려사항은, 유량 밸브가 연료 셀에 부착될 때, 제 1 밸브는 셀로부터의 연료의 흐름을 제어하고, 제 2 밸브는 단일 연소 작용을 위해 공구에 전달하기 위한 계량된 연료의 분배양을 제어한다는 점에서 몇몇 부품의 이중 사용이 있다는 것이다. 이와 관련된 문제점은 이런 셀에 장착된 계량 밸브에 비 작동 위치에서 연료 셀이 배송될 때, 사용자는 밸브를 제 위치로 이동시키는 것에 의해 셀을 활성화시켜야한다는 것이다. 따라서 최종 사용자가 계량 밸브의 부적합한 설치 또는 내부 결함에 기인한 연료 누설을 발견하고 및/또는 방지하는 것은 어렵다.
셀이 장착된 계량 밸브의 또 다른 설계 요소는 계량 밸브가 동작가능하게 설치 되었을 때, 주 셀 꼭지 밸브는 항상 개방된다는 것이다. 따라서, 주 연료 셀 밸브 꼭지 밀봉부에 의해 형성된 밀봉의 고유 특성이 밸브 꼭지에 대해 면(face) 밀봉에서 방사상(radial) 밀봉으로 변한다. 이 위치에서, 밀봉부는 느슨하게 되어 비 효율적인 밀봉을 제공한다. 이에 따라, 연료 셀로부터 연료 누설에 대한 더 큰 가능성이 있다.
따라서, 부품의 개수를 줄이고, 따라서 연료/추진제의 누설에 대한 가능성을 줄이는 향상된 연소식 공구 연료 셀 밸브 장치에 대한 필요가 있다. 또한 밀봉부 위치의 개수와 주 연료 셀 밸브 꼭지 상에 주기적인 부하를 줄이는 개선된 연소식 공구 연료 셀 구조에 대한 요구가 또한 있다.
위에 나열한 요구는 바람직한 실시예에서 연료 셀에 내부로 장착된 계량 밸브를 특징으로 하는 연소식 공구를 위한 본 연료 셀 계량 밸브에 의해 충족되거나 극복될 수 있다. 이로써, 밸브는 꼭지의 모든 작용에서 계량된 양만큼의 연료를 분배한다. 추가로, 본 밸브는 닫힌 위치, 개방된 위치, 및 컨테이너 주입 또는 '백 가스(bag gassing)' 위치의 3개의 위치를 갖는다. 따라서, 밸브와 연료 셀은 보통 닫히고, 주 밸브 꼭지 밀봉부는 더 효과적인 밀봉 작용을 위해 면 밀봉으로써 작동한다. 본 장치의 장점은 밸브가 그 작동 수명의 대부분 동안 닫혀서 밀봉 작용을 향상시키고, 감소된 누설로 인해 연료 셀의 작동 수명을 연장한다는 것이다. 추가로, 밸브는 일체의 밸브 바디로 제공되고, 이중 한 단부는 연료 셀 내에 위치한 내측 연료 컨테이너 내부에 위치된다. 계량 밸브를 연료 셀 하우징 또는 캔 내부에 위치시키는 것에 의해, 본 밸브는 종래의 표준 연료 셀 체크 밸브와 연료 셀 외부에 전형적으로 장착되고 밸브 꼭지를 수용하도록 구성된 추가 계량 밸브의 기능을 단일 유닛으로 결합한다. 따라서, 부품의 개수는 감소하고, 안정성을 증가시키고, 시스템의 비용을 감소시킨다. 이 설계의 다른 장점은 이것이 밸브 꼭지의 3개의 동작 위치(개방, 닫힘, 그리고 컨테이너 주입)을 용이하게 하고, 또한 제조자가 다양한 분배량을 갖는 셀을 제공하기 더 쉽게 하도록 한다는 것이다. 분배량 변화는 연료 계량실의 크기를 바꾸는 것에 의해 달성되고, 바람직하게 단일 부품을 교체하는 것에 의해 달성된다. 또한 외부 계량 밸브와 맞물리기 위한 필요를 제거하는 것에 의해, 본 디바이스는 더 사용자 친화적이다. 게다가, 본 연료 셀은 패스너 구동 공구 내에 설치하기가 더 쉽다.
더 자세히, 연소식 공구에 사용되는 연료 셀에는 덮개에 의해 둘러싸인 개구 단부를 한정하는 하우징이 제공되고 포함한다. 주 밸브 꼭지는, 개구 단부에 작동가능한 관계로 배치되고, 적어도 꼭지가 상대적으로 확장된 닫힌 위치와 꼭지가 상대적으로 복귀된 개방된 위치 사이에서 하우징에 대해 왕복운동하는 출구를 갖는다. 연료 계량 밸브는 하우징 내에 위치되고, 주 밸브 꼭지와 연결되고, 상기 덮개의 인접부에 가깝게 배치된 연료 계량실을 포함하고, 꼭지가 개방된 위치에 있을 때, 단지 측정된 양만큼의 연료가 출구를 통해 분배되도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 연료 셀 하우징은 개별 연료 컨테이너를 포함하고, 연료 계량 밸브는 컨테이너 내부에 위치된 연료 계량실에 대향하는 제 2 단부를 갖는다.
도 1은 닫힌(좌측) 위치와 개방된(우측) 위치를 나타내는 본 내부 계량 밸브와 함께 제공되는 연소식 공구 연료 셀을 도시하는 수직 단면도.
도 2는 닫힌(좌측) 위치와 컨테이너 주입(우측) 위치를 나타내는 도 1의 연료 셀을 도시하는 수직 단면도.
도 2의 A는 명확함을 위해 일부가 생략된 도 2의 밸브 바디의 단부를 도시하는 평면도
도 3은 본 계량 밸브와 결합하기에 적합한 종류의 연료 셀의 부분을 도시하 는 사시도.
도 4는 본 연료 셀과 사용하기에 적합한 종류의 연소식 공구를 도시하는 사시도.
도 5는 도 4의 공구에 사용되기에 적합한 어댑터 액추에이터와 링크를 분해하여 도시한 사시도.
도 6은 본 연소식 공구에 사용하기에 적합한 연료 셀과 어댑터를 부분적으로 분해하여 정면을 도시한 사시도.
도 7은 후방에서 바라본 도 6의 연료 셀과 어댑터를 부분적으로 분해하여 도시한 사시도.
이제 도 1 내지 도 4에서, 연소식 공구에 사용되는 것과 같은 종류의 연료 셀(cell)은 일반적으로 도면부호 10으로 표기되고, 종래에 알려진 것처럼, 상단부와 겹치고, 바람직하게 이 상단부에 걸쳐 주름진 외곽 에지(18)에서 하우징에 밀봉가능하게 고정된 덮개(16)에 의해 둘러싸인 개방 상단부(14)(도 3에 도시됨)를 한정하는 외곽 하우징 또는 쉘(12)(도 3에 도시됨)을 포함한다. 이런 연료 셀의 일반적인 구조는 미국특허공보 번호 US5,115,944호에 기술되고 본 명세서에 참조로 병합된다. 하우징(12)의 내부에, 제 1 공간(20)은 전형적으로 고압력의 추진제인 제 1 요소성분을 위해 한정된다. 또한 하우징 내에 제공된 것은 전형적으로, 단독으로 또는 다른 화합물과 혼합된 통상 액체 탄화수소인 연소가능한 연료인 제 2 요소를 위한 제 2 공간(24)을 한정하는 백(bag)과 같은 컨테이너(22)이다. 제 1 공간(20) 이 추진제를 둘러싸고 제 2 공간(24)은 연료를 둘러싸는 것이 바람직한 반면에, 연료를 가압하고, 연료소비 또는 다른 요인을 통해 상당량의 연료가 감소될 때 그 압력을 유지하기 위한 환경이 하우징(12) 내에 있는 한, 다른 장치도 숙고된다. 본 연료 셀(10)의 특징은 하우징(12) 내에 일반적으로 25로 표기된 내부 연료 계량 밸브의 위치이다.
주 밸브 꼭지(26)는 컨테이너(22)로부터 연료를 방출하도록 구성되고, 그렇게 하기 위해, 하우징으로부터 돌출하는 제 1 단부(30)에 출구(28)와 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부(31)를 갖는다. 밸브 꼭지(26)는 연료의 소스, 바람직하게 컨테이너(22)에 유체가 흐르도록 연결되고, 컨테이너(22)는 연료가 소비될 때 추진제에 의해 가해진 압력을 수용하도록 바람직하게 유연하거나 압축가능하고, 컨테이너의 체적은 따라서 감소한다. 제 1 및 제 2 단부(30, 31)는 바람직하게 통로(32)에 의해 서로 분리된다. 연료를 방출하기 위해, 주 밸브 꼭지(26)는, 닫힌 위치(도 1의 왼쪽에 도시됨)과 개방된 위치(도 1의 오른쪽에 도시됨) 사이에서 바람직하게, 스프링과 같은 바이어스 요소(36)에 의해 가해진 바이어스 력 하에 밸브 바디(34) 내의 하우징(12)에 대해 왕복운동한다. 닫힌 지점에서, 주 밸브 꼭지(26)는 바이어스 요소(36)에 의해 확장된 상태로 바이어스된다. 열린 지점에서, 주 밸브 꼭지(26)는 후방으로 눌려지거나 요소(36)의 바이어스 력을 극복하는 방식으로 복귀된다.
연료 계량 밸브(25)는 주 밸브 꼭지(26)을 포함하고, 꼭지가 개방된 상태에 있을 때, 단지 연료의 계량된 양이 출구를 통해 분배되도록 구성된다. 단지 연료가 공구로 분배될 때만 주 밸브 꼭지가 개방된 지점에 있도록 연료 계량 밸브(25) 가, 구성되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2의 실시예에서, 연료 계량 밸브(25)는 하우징(12) 내에 위치된 연료 계량실(38)을 포함한다. 이 구성은 부품을 줄이고 및/또는 현 연료 셀의 설계 문제인 원하지 않는 누설 또는 연료 방출을 줄이도록 의도된다. 바람직하게, 연료 계량실(38)은 밸브 바디(34) 내에 위치되고, 더 바람직하게는 덮개(16)에 인접하게 위치되고, 그렇지만, 밸브 바디의 외부의 위치도 또한 숙고된다. 밸브 바디(34)가 영구적으로 연료 셀(10) 내부에 위치되도록 계량 밸브(25)를 포함하는 것에 의해, 외부 밸브와 종래 기술의 주 밸브 꼭지의 맞물림 지점에서의 잠재적인 누설 영역은 제거된다. 또한 외부 계량 밸브 영역에서의 환경적인 또는 탄화수소 노출로 야기되는 변화에 기인한 잠재적인 분배량 변화는 또한 제거된다.
본 연료 셀(10)에서, 연료 계량실(38)은 충진 중에 탄화수소 연료에 누출되고, 이렇게 탄화수소에 지속적으로 노출되는 것은 크기 변화의 가능성을 줄인다. 챔버 바디(40)는 부분적으로 연료 계량실(38)을 한정하고, 원하지 않는 누설을 방지하기 위해 주 또는 출구 밀봉부(42)와 밀봉가능하게 맞물린다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 챔버 바디(40)는 주 또는 출구 밀봉부(42)에 의해 덮개(16)로부터 분리된다. 챔버 바디(40)의 제 2 요소(44)는 왕복운동하는 주 밸브 꼭지(26)와 슬라이드 가능하고 와이핑(wiping)되게 맞물리는 립(lip) 밀봉부로서 작용하는, 대체로 유연하고 방사상 내측으로 돌출하는 립 밀봉부(46)를 포함한다. 챔버 바디(40)와 같은 제 1 요소(40)와 제 2 요소(44)가 개별 부분으로 도시된 반면, 이들이 적용에 따라서 단일 형식으로 제공될 수 있다는 것이 숙고된다. 제 2 요소(44)를 형성하는데 사용된 재료가 예를 들어, 연료의 유해한 효과를 저항하기 위해 더 화학적으로 또는 환경적으로 내성이 있는 재료가 요구되는 상황에서, 챔버 바디(40)의 주요 부분과 다른 재료로 제조되는 것이 또한 숙고된다. 추가로, 본 계량 밸브(25)의 특징으로서, 연료 계량실(38)의 위치와 구조가 챔버 바디(40)의 크기가 예를 들어, 특정한 응용 조건에 적합하도록, 출구(28)로부터 방출되는 연료 분배량을 바꾸기 위해 변할 수 있는 것이 숙고된다. 이 변화는 다른 체적을 갖는 다른 바디와 챔버 바디(40)를 단지 교체하는 것에 의해 달성될 수 있다. 또한, 이런 교환으로, 주 또는 출구 밀봉부(42)는 변화되거나 변경되지 않는다. 이 분배량의 변화는 사용자가 아니라 제조자에 의해 수행되는 것이 숙고된다.
주 밸브 꼭지(26)는 닫힌 지점에서 연료 계량실(38)에 지정된 양만큼의 연료의 전달을 허용하고, 출구(28)를 통해 방출하기 위해 개방된 지점에서 지정된 양 만큼의 연료를 배출하기 위해 구성된다. 이런 목적으로, 무엇보다도, 주 벨브 꼭지(26)는 적어도 1개의 입구(48)와 정지부(50)로서 기능하는 적어도 1개의 대체로 방사상으로 돌출하는 구조를 포함한다. 적어도 1개의 입구(48)와 적어도 1개의 정지부(50)의 정확한 개수, 위치, 구성이 응용에 적합하도록 변화할 수 있지만, 입구는 정지부(50)가 출구(28)에 가까운 것보다 더 출구(28)에 가깝게 위치되는 것이 바람직하다. 통로(32)와 유체가 흐를 수 있게 연결된 입구(48)는 주 밸브 꼭지(26)가 개방된 지점에 있는 동안 연료 계량실(38)로부터 연료를 수용하는데, 이때 입구는 연료 계량실 내에 위치된다. 주 밸브 꼭지(26)은 제 2 단부(31)에서 차단되고, 연료가 입구(48)를 통해 통로(32)로 들어갈 것이라는 것은 이해될 것이다.
닫힌 위치에서, 입구(48)는 더 이상 연료 계량실(38) 내에 위치되지 않고, 바람직하게 주 또는 출구 밀봉부(42)의 외부에 위치된다. 따라서, 이 위치에서, 연료는 주 밸브 꼭지(26)로 들어갈 수 없다. 적어도 1개의 정지부(50)는 주 또는 출구 밀봉부(42)에 맞물려 밸브 꼭지가 덮개(16)를 통과하여 추가로 이동하는 것을 방지하도록 주 밸브 꼭지(26) 상에 위치된다. 주 밸브 꼭지(26)의 다른 특징은 대체로 방사상으로 확장된 부분(52)이다. 확장된 부분(52)은 밀봉가능하게 립 밀봉부(46)와 맞물리고 연료 계량실(38)에 대해 연료의 인입(entry)으로 또는 인입 밖으로 연료의 통과를 방지하기 위한 충분한 직경을 갖는다. 주 밸브 꼭지(26)의 표준 또는 상대적으로 작은 직경 부(54)는 정지부(50)와 확장된 부분(52) 사이에 위치된다. 대향하는 단부에서, 대체로 확장된 부분(52)은 바이어스 요소(36)를 위한 시트(seat)(56)를 형성하기 위해 점차적으로 직경이 줄어든다. 바이어스 요소(36)의 대향 단부는 주 밸브 바디(34) 내의 바디 공동(60)의 단부(58)와 맞물려서, 주 밸브 꼭지(26)를 왕복운동시킨다.
연료가 립 밀봉부(46)를 통과할 수 있어서 연료 계량실(38)로 들어가도록 주 밸브 꼭지(26)의 직경은 점차적으로 감소한다. 계량실(38)로 연료의 이 인입은 주 밸브 꼭지(26)가 닫힌 위치에 있을 때 발생한다. 연료는 바디 공동(60)을 통해 계량실(38)로 들어가고, 계량실(38)은 결국 밸브 바디(34)의 꼭지부를 한정하는 제 2 단부(62)에 유체가 흐르도록 연결된다. 밸브 바디(34)의 꼭지 부분의 수용단부(64)는 바람직하게 연료를 함유하는 제 2 공간(24) 내에 위치하고, 제 2 공간(24)과 유체가 흐르도록 연결된다. 이렇게 함으로써, 연료는 출구(28)로 부터 배출되기 전에 꼭지부, 공동(60), 그리고 계량실(38)로 들어간다.
계량실(38)로 연료의 전달을 촉진하기 위해, 밸브 바디(34)는, 바람직하게 예를 들어 접히는 것에 의해 덮개(16)와 맞물리는 제 1 단부와, 컨테이너(22) 내에 위치한 꼭지부를 갖는 제 2 단부(62)를 갖도록, 컨테이너(22)에 고정된다. 바이어스 요소(36)가 제 2 단부(62)와 제 1 단부(66) 사이의 밸브 바디(34)에 위치되고, 제 2 단부와 대향하는 제 1 단부(66)가 연료 계량실(38)을 위한 장소를 제공하는 것은 이해될 것이다. 공구 작동 도중에 일정한 연료 계량의 지원을 위해 연료 셀(10)에 대해 밸브 바디(34)의 안정적인 장착의 목적을 달성하기 위해 밸브 바디(34)의 이런 위치 변동이 적합한 것으로 숙고된다.
더 자세히, 바람직한 실시예에서, 밸브 바디(34)는 꼭지부를 한정하는 제 2 단부(62)를 컨테이너(22)에 고정하기 위한 클램프부(68)를 포함한다. 밸브 바디(34) 상의 방사상의 플랜지(70)는 컨테이너(22)의 외부(74)에 위치한 와셔 형태의 컨테이너 실(seal) 또는 가스켓(72)과, 밸브 바디와 클램프 링 사이에 컨테이너의 일부를 삽입하기 위한 컨테이너 내에 위치된 클램프 링(76)을 수용한다. 다른 종류의 부착법도 숙고되지만, 클램프 링(76)은 원형의 그루브(78)에 수용되는 것에 의해 밸브 바디(34) 상에 스냅 맞물림되고, 가스켓(72)에 대해 컨테이너(22)의 일부를 고정하는 방사상으로 돌출하는 링(80)을 포함한다. 이런 배치는 컨테이너(22)를 제조하는데 사용된 유연한 재료를 보호하면서 안정된 클램핑을 제공하기 위해 요구된다. 또한 이 배치로, 컨테이너(22)는 밸브 바디(34)의 꼭지부를 한정하는 제 2 단부(62)가 삽입되는 개구부(81) 주위에 지지된다. 바람직하게, 밸브 바디(34)는 컨테이너의 밀봉에 앞서 컨테이너(22)에 클램핑된다. 컨테이너(22)에 밸브(25)를 이런 종류의 연결이 바람직하지만, 종래의 딥 튜브(dip tube) 또는 연료 셀 또는 압력식 유체 분배기 기술에 사용되는 다른 유사한 구조가 대안적으로 사용되는 것이 또한 숙고된다.
이제 도 2에서, 도 1과 관련하여 설명된 닫힌 위치 또는 개방된 위치 이외에, 밸브 바디(34)와 주 밸브 꼭지(26)가 컨테이너 주입 또는 인-백(in-bag) 가스(gassing) 위치로 언급되는 제 3 위치를 제공하는 것이 바람직하고, 이로써 컨테이너(22)가 연료 셀(10)의 조립 이후에 연료로 채워질 수 있다. 컨테이너 주입 위치에서, 주 밸브 꼭지(26)는 개방 위치를 지나 밸브 바디(34)로 복귀하여, 연료는 출구(28)를 통해 들어가, 입구(48)와, 연료 계량실(38)을 지나고, 정지부(50)를 돌아 립 밀봉부(46)와 대체로 방사상으로 확장된 부분(52) 사이의 갭을 통해 바디 공동(60)을 지나고, 꼭지부를 한정하는 제 2 단부(62)를 통해 컨테이너(22)로 들어간다. 바디 공동(60)이 닫힌 위치, 개방된 위치, 그리고 컨테이너 주입 위치 사이에서 왕복하기 때문에, 바디 공동(60)이 주 밸브 꼭지(26)의 축방향의 이동을 수용하기에 충분한 길이를 갖는다는 것은 이해될 것이다. 주 밸브 꼭지(26)의 상대적 위치는 각각의 개방된 위치, 닫힌 위치, 그리고 컨테이너 주입 위치에서 연료 계량실(38)에 대해 변한다는 것은 이해될 것이다. 추가로, 대체로 방사상으로 확장된 부분(52)과 립 밀봉부(46) 사이의 관계는, 개방 위치에서는 이들이 밀봉되는 맞물림 상태이지만, 닫힌 위치와 컨테이너 주입 위치에서는 맞물림이 해제되어, 그 사이에서 연료의 통과를 허용한다는 것이다.
주입 작업은 상술한 것처럼 제품/연료를 위한 주 밸브 꼭지(26)를 통하거나, 추진제를 위한 주 밸브 꼭지(26) 주위 또는 근처 영역에서 주 또는 출구 밀봉부(42)를 잠시 통과하는 것에 의해 달성될 수 있다. 더 자세히, 다시 도 2에서, 종래에 알려진 주입 헤드(미도시)는 연료 셀(10)을 추진제의 공급부에 연결한다. 연료 셀 상에 헤드부의 맞물림은 도 2의 우측에 도시된 위치로 주 밸브 꼭지(26)의 수축/복귀를 야기한다. 화살표(82)로 표기된 추진제는 복귀된 밸브 꼭지(26)와 덮개(16) 사이의 갭(83)으로 들어간다. 주 밸브 꼭지(26)가 복귀되기 때문에, 정지부(50)는 주 또는 출구 밀봉부(42)에 대해 압착하지 않아서, 밀봉부가 느슨하게 되는 것을 야기하여 추진제(82)의 흡입을 허용한다. 다음으로, 추진제(82)는, 추진제(82)가 밸브 바디(34)의 제 1 단부(66)의 에지(84)에 도달할 때까지, 주 또는 출구 밀봉부(42)와 덮개(16) 사이를 방사상으로 이동한다. 밸브 바디(34) 주위의 추진제(82)를 제 1 공간(20)으로의 이동을 촉진하기 위해, 에지(84)에는 적어도 1개, 바람직하게 4개의 슬롯(85)(도 2의 A에 가장 잘 도시됨)이 제공된다. 슬롯(85)의 개수와 구성은 공간(20)으로 유체가 흐를 수 있도록 충분한 공간이 제공될 만큼 충분히 제공되는 한, 응용에 적합하도록 변할 수 있다.
이제 도 4에서, 본 연료 셀(10)과 사용되기에 적합한 종류의 연소식 공구는 도면부호 86으로 표기되고, 여기서 연료 셀(10)은 주 연소실(88)의 종축에 대해 대체로 횡 또는 기울어진 각도로 연료 셀 챔버(89)로 삽입된다. 기술된 실시예에서, 연료 셀(10)은 챔버(89)에 대체로 패스너 매거진(92)에 평행하도록 삽입되지만 다른 배향도 고려될 수 있다. 미국 특허 번호 제5,263,439호에 기재된 다른 종류는 연료 셀(10)을 주 연소실에 대체로 평행하도록 연료 셀 챔버 또는 어댑터에 수용한다. 공구의 종류에 상관없이, 연료 셀(10)을 챔버(89)로 삽입하고 어댑터(90)에 연결될 시에, 공구가 작업물과 접촉하여 작업물에 대해 공구를 누를 때, 연료의 지정된 체적 또는 양이, 종래에 알려진 것처럼 연소를 통해 패스너를 구동하도록 하기 위해, 연료 셀(10)로부터 공구 내의 내부 연료 라인(미도시)으로 분배되도록 공구가 구성된다는 것은 이해될 것이다.
이제 도 4와 도 5에서, 작업물 접촉 요소(94)와 연관된 링크(96)는 연료 계량실(38)에 저장된 연료의 분배를 개시하기 위해 어댑터(90)에 기계적 힘을 전달한다. 이 실시예에서, 링크(96)는 주 연소실 축에 대체로 횡으로 또는 기울어져서, 그리고 연료 셀 챔버(89)와 매거진(92)에 대체로 평행하게 돌출하는 액추에이터 암(arm)(98)을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 연소에 앞서 노우즈피스(nosepiece)(100)에 대해 작업물 접촉 요소(94)의 운동시에, 액추에이터 암(98)이 궁극적으로 수축 작용이 연료 셀(10)의 주 밸브 꼭지(26) 상에 가해지는 것을 야기한다는 것은 이해될 것이다. 이 방식으로, 연료 계량실(38) 내에 임시로 저장된 연료는 공구(86)에 분배된다.
더 자세히, 그리고 이제 도 5에서, 어댑터(90)에 포함되고 일반적으로 도면부호 102로 표기된 인라인(inline) 액추에이터는 작업물 접촉 요소(94)의 이동이 링크(96)와 액추에이터 암(98)이 연료의 분배를 위해 주 밸브 꼭지(26)를 수축 또는 복귀하도록 작용한다. 더 자세히, 액추에이터 암(98)은 피봇 지점(104)을 중심으로 피봇하고, 대향하는 단부에서 적어도 1개의 링크(96) 또는 작업물 접촉 요소(94)에 의해 이동된다. 암(98) 상의 엄지손가락 형상의 액추에이터 러그(lug)(106)는 방아쇠로서 작용하는 인젝터(injector) 카트리지(108)와 맞물린다. 러그(106)에 의해 축상으로 수축시에, 인젝터 카트리지(108)는 하우징 인클로져(enclosure)(110)에 대해 그리고 카트리지 스프링(112) 또는 다른 바이어스 요소에 의해 생성된 바이어스 역에 대해 축상으로 수축된다. 바람직한 실시예에서, 피봇 지점(104)과 하우징 인클로져(110) 상에 위치되지만, 공구(86) 상의 다른 위치도 숙고된다. 또한 하우징 인클로져(110)은 종래 기술의 연소식 공구가 직면한 문제점인 증기 잠김을 방지하기 위한 인슐레이터(insulator)로서 작용하는 플라스틱으로 제조된다는 것은 바람직하다. 게다가, 인젝터 카트리지(108)가 저하(deterioratin) 없이 반복적인 방식으로 액추에이터 러그(106)를 수용하기 위해 단조된 강철과 같은 상대적으로 강한 재료로 구성된 내마멸 지점(wear point)(114)을 포함하는 것은 바람직하다. 인젝터 카트리지/방아쇠(108)의 왕복운동은 연료 라인을 통해 연소실(88)로 전달하기 위해 계량실(38) 내에 저장된 연료를 배출하기 위해 주 밸브 꼭지(26)의 복귀/개방을 야기한다.
내부 통로(116)(도 5에서 가려진 것으로 도시됨)는 입구 단부(118)를 출구 꼭지(120)에 연결한다. 이로써, 출구 꼭지(120)에 맞물리게 위치된 주 밸브 꼭지(26)와 전형적으로 이런 공구에 있는 연료 라인 또는 연결 튜브(미도시) 사이에 유체가 흐를 수 있는 연결이 확립된다. 출구 꼭지(120)는 바람직하게 유연한 컨넥터 튜브와 같은 유연한 연료 라인에 마찰로 맞물리기 위해 미늘로 형성된다(barbed). 이런 유연한 연료 라인은 주 연료 라인(미도시됨)에 연결되고 작동 왕복운동 도중에 인젝터 카트리지(108)에 연결된 상태를 유지한다.
이제 도 6 및 도 7에서, 공동 소유되고 본 명세서에서 참조로서 병합된 미국 특허출원 공개번호 제 US2002/0043547호에는, 공구 내에서 유지와, 대응하는 연료 계량 밸브 꼭지 또는 연료 라인을 구비한 주 밸브 꼭지의 정렬을 촉진하는, 주로 도면부호 122로 표기되는 연료 셀을 위한 연료 셀 어댑터가 제공되는 것이 공지된다. 연료 셀 어댑터(122)에 포함된 것은 베이스(124)이고, 베이스(124)는 내부 덮개 표면(126)과 베이스로부터 자유 단부(130)로 확장하는 대체로 원통형의 노즐(128)을 마찰로 맞물리도록 구성된다. 통로(132)는 후방 단부로부터 주 밸브 꼭지(26)과 자유 단부(130)로부터의 인젝터 카트리지(108)의 입구 단부(118)을 수용하기 위해 노즐(128)의 내부에 제공된다. 적합한 밀봉 부재는 많은 형태를 취할 수 있고, 대체로 도면부호 134로 표기되고, 효율적인 연료 전달을 위해 가깝고 대체로 누설-방지성의 유체가 흐를 수 있는 연결이 확립되도록 대응하는 카트리지(108)의 대향 단부와 밸브 꼭지(26)를 수용한다.
바람직한 실시예에서, 어댑터(122)에는 그 단부(130) 상에 복수의 방사상으로 이격된 러그(136)와 또한 절두 단부(truncated ends)(140)을 구비한 복수의 방사상으로 이격된 리브(138)가 제공된다. 단부(140)와 러그(136) 사이에 상대적으로 작은 직경을 갖는 그립(gripping) 영역이 한정된다.
다시 도 5에서, 본 연료 셀(10)에는 연료 셀 어댑터(122)가 맞물릴 수 있고 공구(86)에 결합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 주 밸브 꼭지(26)와 인젝터 카트리지(108) 사이의 정렬과 연료 흐름을 촉진하기 위해, 하우징 인클로져(110)에는 바람직하게 스프링(148) 또는 다른 바이어스 부재에 의해 개방된 위치에 바이어스되고 피봇 핀(150)을 중심으로 피봇하는 대향하는 한 쌍의 바이어스된 슴베 (tang)(146)를 바람직하게 포함하는 래치(144)가 제공된다. 하우징(152)은 연료 셀 어댑터(122) 뿐만 아니라 슴베(146), 스프링(148), 그리고 핀(150)을 수용한다. 슴베(146)는 어댑터를 고정하기 위해 그립 영역(142)에 연료 셀 어댑터(122)와, 공구(86)의 연료 셀 챔버(89) 내의 위치에 연료 셀(10)을 붙들기 위해 각각 구성된다. 스프링(148)의 장력은 슴베(146)가 연료 셀(10)이 연료 셀 공동(152)으로 삽입되는 힘에 의해 쉽게 분리되도록 하는 값이다. 또한, 슴베(146)는 그들이 그립 영역에서 맞물릴 때, 인젝터 카트리지 입구 단부(118)가 주 밸브 꼭지(26)의 출구(28)의 작동가능한 인접 지점에 가깝도록 위치된다.
클램핑된 어댑터(122)를 해제(release)하기 위해, 릴리즈 버튼(154)은 연료 셀(10)에 대해 횡으로 움직이도록 구성되고, 하우징 인클로져(110)의 대응하는 슬롯이 들어가는 딸린 탭(156)을 포함하고, 슴베(146)와 맞물리고 슴베(146)를 분리시켜 어댑터와 연료 셀을 복귀하게 한다. 복귀 스프링(158)은 릴리즈 버튼(154)과 탭(156)을 슴베(146)와의 맞물림이 해제되게 바이어스한다. 또한, 릴리즈 버튼(154)이 공구 하우징(84)의 외부에서 접근가능한 것이 바람직하지만, 다른 위치도 숙고된다. 필리즈 핀 또는 래치(160)는 인젝터 카트리지(108) 근처의 하우징 인클로져(110) 상에 횡으로 맞물릴수 있고, 세척이나 교체를 위해서 처럼, 하우징 인클로져의 분리와 인젝터 카트리지의 수거를 가능하게 하기 위해 선택적으로 제공된다.
패스너 구동 싸이클의 완료 시에, 사용자는 작업물로부터 공구(86)를 들어올리고, 이는 작업물 접촉 요소(94)가 공구(86)에 대해 매달리는 것을 야기하여, 액 추에이터 암(98)을 릴리즈하고, 주 밸브 꼭지(26) 상의 압력을 릴리즈한다. 바이어스 요소(36)는 주 밸브 꼭지(26)가 닫힌 위치(도 1에 도시됨)로 이동하게 하여, 여기서 새로운 연료의 분배량이 컨테이너(22)로부터 연료 계량실(38)로 들어가게 한다.
본 연료 유량 밸브와 그 연관된 연소식 공구의 특정한 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 넓은 관점과 다음의 청구범위에 정해진 것으로부터 벗어나지 않고 여러 변동과 변경이 있을 수 있다는 것은 당업자에게 이해될 것이다.
본 발명을 활용하여, 연소식 가스 공구의 내부에 사용되어 부품의 수를 줄이고, 안정적인 작동과 수명을 연장시키며 경제적인 연료 셀의 제작이 가능하다.

Claims (10)

  1. 연소식 공구에 사용하기 위한 연료 셀(cell)에 있어서,
    덮개에 의해 둘러싸인 개방 단부를 한정하는 하우징,
    출구를 구비한 주 밸브 꼭지(stem)로서, 상기 개방 단부와 작동가능한 관계로 배치되고, 상기 하우징에 대해 적어도 상기 꼭지가 상대적으로 확장된 닫힌 상태와 상기 꼭지가 상대적으로 복귀된 개방된 상태 사이에서 왕복운동하는, 주 밸브 꼭지,
    연료 계량 밸브로서, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 주 밸브 꼭지와 연관되고, 상기 덮개의 근처에 가깝게 배치된 연료 계량실을 포함하고, 상기 주 밸브 꼭지가 상기 개방된 위치에 있을 때, 단지 측정된 양만큼의 연료가 상기 출구를 통하여 분배되도록 구성되는, 연료 계량 밸브를 포함하고,
    상기 하우징은 독립된 연료 컨테이너를 포함하고, 상기 연료 계량 밸브는 상기 컨테이너 내에 위치된, 상기 연료 계량실에 대향하는 제 2 단부를 구비한 밸브 바디를 포함하며,
    상기 주 밸브 꼭지와 상기 연료 계량실은 상기 주 밸브 꼭지가 컨테이너 주입 위치로 이동하여, 상기 주 밸브 꼭지가 상기 개방 위치 보다 더 멀리 복귀되도록 구성되고, 유체 통로는 상기 출구로부터 상기 하우징 내에 위치된 컨테이너에 한정되는, 연료 셀.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주 밸브 꼭지는 방사상으로 확장되는 부분을 갖고, 상기 연료 계량실에는 상기 개방된 위치에서 상기 확장된 부분과 맞물리도록 구성되고 배치되지만, 상기 닫힌 위치에서 그 사이에 연료 통로를 한정하는 립(lip)밀봉부가 제공되는, 연료 셀.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 바디의 제 1 단부는 상기 덮개와 맞물리는, 연료 셀.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 연료 계량실에는 2개의 요소가 제공되는데, 그 중 하나는 상기 주 밸브 꼭지와 맞물리기 위한 립 밀봉부(46)를 갖는, 연료 셀.
  5. 제 1항에 있어서, 클램프 링을 추가로 포함하고, 상기 클램프 링은 상기 컨테이너의 일부를 상기 밸브 바디와 상기 클램프 링 사이에 삽입하기 위한, 연료 셀.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 연료 계량 밸브는 주 밀봉부를 포함하고, 상기 주 밸브 꼭지는 상기 주 밀봉부와 맞물리기 위한 방사상으로 확장된 부분(52)를 포함하는, 연료 셀.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 연료 계량실은 상기 주 밸브 꼭지를 둘러싸고, 주 밀봉부와 맞물리는 제 1 단부와, 상기 개방된 위치에서 상기 주 밸브 꼭지의 확장된 직경 부분과 밀봉되게 맞물리고, 상기 닫힌 위치에서 상기 주 밸브 꼭지의 주 직경으로부터 연료가 샐 수 있는 분리부를 한정하는 제 2 단부를 포함하는, 연료 셀.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 주 밸브 꼭지는 상기 개방된 위치, 상기 닫힌 위치, 상기 컨테이너 주입 위치에서 상기 연료 계량실에 대해 위치를 바꾸는, 연료 셀.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 연료 계량실을 둘러싸는 주 밸브 바디의 제 2 단부에는 상기 컨테이너 주입 위치에서 상기 주 밸브 꼭지 근처 영역과 상기 연료 셀의 내부로 유체의 연결을 촉진하도록 구성된 적어도 1개의 슬롯이 제공되는, 연료 셀.
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