KR20220136413A

KR20220136413A - 가압 유체 작동식 장치를 위한 배기 밸브의 개선 또는 관련 개선

Info

Publication number: KR20220136413A
Application number: KR1020227030509A
Authority: KR
Inventors: 이안 크레이그 패터슨; 윌리엄 마이클 더프
Original assignee: 글로벌포스 아이피 리미티드
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2022-10-07
Also published as: MX2022009521A; IL295348A; IL295350A; AU2020427395A1; EP4100212A1; BR112022015388A2; MX2022009522A; US20230078504A1; AU2020427693A1; CN115190830A; JP2023513089A; JP2023511768A; EP4100213A4; US20230065490A1; WO2021158126A1; EP4100213A1; KR20220130234A; BR112022015360A2; CN115135454A; WO2021158125A1

Abstract

가압된 작업 유체로 작동하는 배기 밸브를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 장치는 측벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된 작업 챔버를 포함하며, 작업 챔버는 작업 부하를 작업 챔버의 제1 단부로 또는 제1 단부를 향해 유지할 수 있고, 작업 챔버는 작업 챔버의 제1과 대향하는 제2 단부로 또는 제2 단부를 향해 작업 부하를 추진하기 위해 작업 부하의 후면에 작용하도록 작업 유체를 수용한다. 장치는 또한 작업 부하의 전면으로부터 가압 하의 유체를 수용하기 위한 복귀 챔버를 포함하며, 압력은 적어도 부분적으로 제2 단부를 향한 작업 부하의 이동에 의해 발달한다. 복귀 챔버에 유체적으로 연결된 배기 밸브가 또한 제시되며, 배기 밸브는 상시 폐쇄 상태로 바이어싱되어 작업 유체가 작업 챔버를 나가는 것을 방지하지만, 복귀 챔버로부터의 가압 하의 유체의 수용, 및 가압 하의 유체에 의한 작용 시에, 개방되어 작업 유체가 작업 챔버로부터 보다 낮은 압력 위치로 배기될 수 있게 하고, 작업 유체는 작업 챔버의 측벽을 거쳐서 배기 밸브를 통해 배기된다. 다음에, 작업 부하가 제2 단부로부터 제1 단부로 이동할 때 작업 부하의 후면에 축적되는 압력을 제거하거나 감소시키는 장치가 제공된다.

Description

가압 유체 작동식 장치를 위한 배기 밸브의 개선 또는 관련 개선

본 발명은 가압 유체 동력식 장치를 위한 배기 밸빙 및 트리거에 관한 것이다. 특히, 단독적으로는 아니지만, 본 발명은 고압 또는 저압에 관계없이 가압 유체 동력식 장치를 배기 밸빙 및 트리거하고, 장치를 트리거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

작업 부하를 구동하기 위해, 고압 또는 저압에 관계없이 유체, 예를 들어 공기 또는 다른 가스 또는 액체를 사용하는 압력 시스템이 있다. 작업 부하는 왕복 피스톤, 분출된 발사물 또는 압력 펄스로 물품 또는 재료에 작용하는 압력일 수 있다. 그러나 응용에서, 작업 부하, 예를 들어 작업 챔버에 대한 작업을 실행할 수 있는 영역 내로 가압 유체를 도입할 필요가 있다. 작업 부하에 가압 유체를 도입하는 하나의 그러한 방법은 저장소 및 가압 유체 소스로부터 작업 부하를 직접 또는 간접적으로 격리하는 밸브를 통하는 것이다. 밸브는 이벤트의 작용, 예를 들어 외부 신호에 의한 트리거 하에서 개방된다. 이벤트 또는 밸브는 소정량의 고압 유체를 작업 부하로 이송한 후에, 다시 폐쇄하고, 다음에 고압 유체가 작업을 실행한다. 예를 들어, 고압 유체는 다음에 작업 챔버 아래로 작업 부하를 구동하도록 팽창할 수 있다.

고압 응용 분야에서는 밸브를 개방하는 것이 복잡하다. 작용하는 힘은 매우 클 수 있으며, 그러한 밸브를 개방하는 시간 프레임은 매우 짧다. 이것은 최소량 또는 최소 질량의 고압 유체로부터 최대 작업을 실행하는 신뢰성있고 효율적인 시스템을 제공하기 위해 제어된 반복 가능한 방식으로 모두 실행되어야 한다.

다음에, 작업이 실행되면, 그리고/또는 다음 작업 사이클이 일어나기 전에 작업 부하 후방에 축적되거나 남아있을 수 있는 압력을 배출할 필요가 있다.

예를 들어, 이에 제한되지는 않지만, 작업 챔버가 밀폐 용적부(closed volume)이고 작업 부하가 해당 챔버 내의 왕복 피스톤인 경우가 있다. 매우 효율적인 시스템에서도, 작업 유체 내의 거의 모든 압력이 작업 부하에 대한 작업으로서, 예를 들어 피스톤을 작업 챔버의 먼쪽 단부까지 아래로 보내는 작업으로서 이용되는 경우, 작업 부하 후방에는 여전히 잔류 압력이 있을 수 있다. 이러한 잔류 압력은 작업 부하, 예를 들어 피스톤이 다음 작업 사이클을 시작하기 위해 다시 챔버 아래로 복귀하는 것을 저지하거나 지연시킬 것이다.

다른 예에서, 작업 유체로부터의 모든 압력이 이용될 수 있지만, 작업 부하가 복귀함에 따라 압력이 축적된다. 이것은 피스톤을 갖는 밀폐 용적부 작업 챔버에서 발생하거나, 단부 개방형인 경우, 예를 들어 발사물이 챔버 내로 전방으로 로딩되고 챔버 내로 아래로 가압되는 경우에 발생할 수 있다. 작업 챔버가 단부 개방형일 수 있는 예에서, 작업 챔버는 가압 유체에 의해 작동되기 전에 작업 챔버 내로 아래로 삽입되기 때문에 작업 부하, 예를 들어 발사물 후방의 압력을 배출할 필요가 있다.

해당 압력을 배기할 필요성은 작업 부하가 "발사" 준비 위치로 복귀할 수 있게 하거나 최소한의 저항으로 작업 챔버 내로의 작업 부하의 삽입을 허용하기 위한 것이다. 다시 말해서, 작업 부하가 준비 위치로 이동됨에 따라 유체가 차지하는 용적이 감소하므로, 작업 부하의 복귀 또는 삽입은 증가된 압력을 생성할 것이다.

이러한 "배압"을 감소시키기 위한 그러한 배기 밸브의 예는, 예를 들어 작업 부하 후방의 잔류 가압 유체를 사용하여, 입구 밸브를 개방하는 부재가 시작 위치로 후퇴됨으로써 포트가 개방될 때 입구 밸브를 통해 대기 또는 주변으로 배기하는 것이다. 그러나, 그러한 개방 부재를 배기 포트를 노출시킬 필요성과 조합하면, 개방 부재를 또한 발사하기에 충분한 힘을 갖는 스프링 또는 유사물에 대해 개방 부재가 다시 강제될 수 있으므로 일부 상황에서 원하는 것보다 높은 하중이 필요하다. 이러한 응용에서, 작업 부하의 복귀는 방해될 수 있다. 그러한 응용에서, 가압 유체가 여전히 작업 부하에 대해 작업을 실행하고 있는 동안에 배기 포트도 개방될 수 있다. 이것은 작업 부하에 대해 작업을 수행하는 것보다는 높은 압력이 대기, 주변 또는 유사한 저압으로 배출되기 때문에 가압 유체 충전의 비효율적인 사용을 초래한다. 또한, 이는 간단한 해결책이지만, 복잡한 밀봉 및 제조를 야기하고 전체 조립체를 덜 콤팩트하게 만든다.

작업 유체가 여전히 잠재적으로 작업 부하에 작용하는 동안에 배기 밸브를 개방하는 것과 연관된 일부 비효율 문제 및 높은 힘을 회피하는 추가 배기 해결책이 알려져 있다. 그러나, 이것은 기계적으로 복잡하고, 수많은 밀봉 요소, 및 다른 제조 및 조립 문제를 필요로 하며, 전반적으로 덜 콤팩트한 해결책이다.

특허 명세서, 다른 외부 문헌 또는 다른 정보 소스가 참조된 본 명세서에서, 이것은 일반적으로 본 발명의 특징을 논의하기 위한 맥락을 제공하기 위한 것이다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 그러한 외부 문헌에 대한 참조는 그러한 문헌 또는 그러한 정보 소스가 임의의 관할권(jurisdiction)에서 종래 기술이거나 당업계의 일반적인 상식의 일부를 형성한다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명의 목적은 가압 유체 엔진 또는 장치를 위한 개선된 배기 밸브를 제공하는 것, 가압 유체 엔진을 위한 배기 밸브의 저압 개방을 제공하는 것, 상기의 단점을 극복하거나 상기의 요구를 해결하는 것, 또는 적어도 대중에게 유용한 선택을 제공하는 것이다.

제1 양태에서, 본 발명은 가압된 작업 유체로 작동하는, 배기 밸브를 포함하는 장치로 구성되며, 상기 장치는,

측벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된 작업 챔버를 포함하고, 상기 작업 챔버는 작업 부하를 상기 작업 챔버의 제1 단부로 또는 제1 단부를 향해 유지할 수 있고, 상기 작업 챔버는 상기 작업 챔버의 제1과 대향하는 제2 단부로 또는 제2 단부를 향해 작업 부하를 추진하기 위해 작업 부하의 후면에 작용하도록 작업 유체를 수용하며,

상기 작업 부하의 전면으로부터 가압 하의 유체를 수용하기 위한 복귀 챔버를 포함하고, 압력은 적어도 부분적으로 제2 단부를 향한 상기 작업 부하의 이동에 의해 발달하며,

상기 복귀 챔버에 유체적으로 연결된 배기 밸브를 포함하고, 상기 배기 밸브는 상시 폐쇄 상태로 바이어싱되어 상기 작업 유체가 상기 작업 챔버를 나가는 것을 방지하지만, 상기 복귀 챔버로부터의 가압 하의 유체의 수용 및 가압 하의 유체에 의한 작용 시에, 개방되어 상기 작업 유체가 상기 작업 챔버로부터 보다 낮은 압력 위치로 배기될 수 있게 하고, 상기 작업 유체는 상기 작업 챔버의 측벽을 거쳐서 상기 배기 밸브를 통해 배기되며,

상기 작업 부하가 제2 단부로부터 제1 단부로 이동할 때에 상기 작업 부하의 후면에 축적되는 압력을 제거하거나 감소시키는 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 종축에 실질적으로 평행하기보다는 종축에 평행하지 않은 각도로 작업 유체를 배기한다.

바람직하게는, 상기 작업 챔버로부터의 배기는 종축에 대해 직각이거나 직각에 가깝다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브는 보다 낮은 압력으로의 배기 이전에 측벽으로부터 상기 배기 밸브를 통한 유동 경로를 따라 상기 배기 챔버를 적어도 부분적으로 한정한다.

바람직하게는, 폐쇄 상태로의 바이어스를 극복하거나 증가시키기 위해 알짜힘이 상기 배기 밸브에 작용하고, 상기 알짜힘은 후면과 유체 연통하는 상기 배기 밸브의 제1 측면 및/또는 전면과 유체 연통하는 상기 배기 밸브의 제2 측면에 대한 유효 압력 면적 또는 압력 중에서 어느 하나 또는 둘 모두를 변경하는 것으로부터 생성된다.

바람직하게는, 상기 알짜힘은 시간에 따라 변한다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브는 종축에 평행하게 슬라이딩한다.

바람직하게는, 상기 작업 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로 유동하는 상기 작업 유체는 상기 배기 밸브를 개방 상태로 유지하는 배기 챔버 압력을 야기한다.

바람직하게는, 상기 작업 챔버를 상기 배기 챔버에 연결하는 유체 연결 포트, 또는 이들 포트의 총체는 상기 배기 챔버를 보다 낮은 압력에 연결하는 포트와 동일한 크기 또는 유동 용량을 갖지 않으며, 그 결과 상기 배기 챔버 내로 그리고 상기 배기 챔버 밖으로의 유동 용량이 상이하다.

바람직하게는, 상기 보다 낮은 압력은 주변이다.

바람직하게는, 상기 보다 낮은 압력으로부터 복귀 챔버 내로의 체크 밸브가 있다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브가 개방될 때 상기 작업 부하의 전방과 상기 작업 부하의 후방 사이에 압력 불균형이 있는 경우, 체크 밸브가 개방된다.

바람직하게는, 상기 체크 밸브는 상기 배기 밸브에서 상기 배기 챔버와 상기 복귀 챔버 사이에 위치된다.

바람직하게는, 상기 체크 밸브는 상기 복귀 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로의 유동을 차단하도록 이동하지만 상기 배기 챔버로부터 상기 복귀 챔버 내로의 유동을 허용하는 가요성 또는 다른 방식의 o-링, x-링, 립 시일, 피스톤 링 또는 다른 연속, 가변 또는 단속적 단면 밀봉 요소에 의해 제공된다.

바람직하게는, 상기 체크 밸브는 상기 배기 챔버 내의 압력이 상기 복귀 챔버의 압력을 초과할 때 개방되고, 그렇게 함으로써 상기 배기 챔버 압력은 재순환되고 상기 작업 부하의 전면에 작용하여 상기 작업 부하를 제1 단부를 향해 다시 구동시키는 것을 도울 수 있다.

바람직하게는, 상기 복귀 챔버는 상기 작업 챔버 외부에 위치되고 상기 작업 챔버를 둘러싼다.

바람직하게는, 상기 작업 부하는, 작업 챔버 내의 캡티브형이고, 예를 들어 피스톤 또는 유사물이거나, 비캡티브형이고, 작업 챔버로부터 방출되며, 예를 들어 발사물 또는 유사물이거나, 다른 방식으로 작업을 수행하기 위한 작업 챔버 내의 압력파이다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브는 제1 단부에 있거나 제1 단부를 향하고 있다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브는 종축을 따라 병진 이동할 수 있는 환형 링이다.

바람직하게는, 상기 링은 상기 작업 챔버 외부에 놓여 있다.

바람직하게는, 상기 복귀 챔버는 상기 작업 챔버로부터 이들 사이의 적어도 하나의 유체 연결부를 통해 가압 하의 유체를 수용한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 유체 연결부 중에서 제1 유체 연결부는 상기 작업 챔버의 제2 단부에 있거나 또는 제2 단부를 향하고 있다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 유체 연결부 중에서 제2 유체 연결부는 제1 단부와 제1 유체 연결부 사이에 있다.

바람직하게는, 상기 제2 유체 연결부는 상기 작업 챔버로부터 상기 복귀 챔버로의 일방향 밸브를 포함한다.

바람직하게는, 상기 복귀 챔버 내에서 상기 배기 밸브의 작업면과 작업 챔버로부터의 유체 수용부 사이에 배플이 있다.

바람직하게는, 상기 작업면에 대한 압력의 발달을 배플의 대향 측면에 대한 압력의 발달에 비하여 느리게 하기 위해 배플에 하나 이상의 개구가 있다.

바람직하게는, 상기 작업 유체를 도즈 챔버(dose chamber)로부터 상기 작업 챔버로 전달하기 위해 도즈 밸브에 충격을 가하는 작업 유체 구동식 해머가 있다.

바람직하게는, 상기 해머는 트리거 챔버로부터 해머 피스톤에 의해 분리된, 해머의 일 측면에 있는 구동 챔버 내의 작업 유체의 보다 높은 압력에 의해 도즈 밸브에 충격을 가하도록 구동된다.

바람직하게는, 상기 해머는 상기 트리거 챔버와 상기 구동 챔버 사이의 동일한 압력 또는 합력에 의해 제자리에 유지된다.

바람직하게는, 상기 합력은 스프링과 같은 바이어스에 의해 적어도 부분적으로 제공된다.

바람직하게는, 상기 해머를 구동하기 위한 상기 작업 유체는 상기 도즈 챔버로부터 나온다.

바람직하게는, 상기 구동 챔버의 균형을 맞추기 위한 상기 작업 유체는 상기 도즈 챔버로부터 선택적으로 전달된다.

바람직하게는, 상기 트리거 챔버로부터의 작업 유체의 덤핑은 상기 구동 챔버 내의 압력의 작용 하에서 상기 해머가 상기 도즈 밸브 내로 구동될 수 있게 한다.

바람직하게는, 스풀 밸브는 제1 방향으로 슬라이딩될 때 에 상기 트리거 챔버로부터 상기 작업 유체를 덤핑하여 장치를 발사하고, 제1과 반대인 제2 방향으로 슬라이딩될 때에 상기 도즈 챔버로부터 작업 유체를 덤핑하여 장치를 안전하게 한다.

다른 양태에서, 본 발명은 압력 유체 장치에 배기 밸브를 제공하는 방법으로 구성되며, 상기 방법은,

작업 챔버 내에서 작업 부하의 후면에 대한 가압 유체를 사용하여, 상기 작업 챔버의 제1 단부로부터 상기 작업 챔버의 대향하는 제2 단부로 또는 제2 단부를 향해 작업 부하를 구동하는 단계를 포함하고,

상기 작업 부하의 전면으로부터 복귀 챔버 내로 압력을 수용하는 단계를 포함하며, 압력은 작업 부하가 제2 단부를 향해 작업 챔버 아래로 이동하는 결과로서 적어도 부분적으로 형성되고,

상기 복귀 챔버 내의 압력이 배기 밸브의 작업면에 작용하는 결과로서 상기 배기 밸브를 개방하는 단계를 포함하며, 상기 배기 밸브는 개방될 때, 후면에 존재하는 상기 작업 챔버 내의 상기 작업 유체가 작업 챔버로부터 보다 낮은 압력 위치로 배기될 수 있게 하고, 상기 작업 유체는 상기 작업 챔버의 측벽을 거쳐서 상기 배기 밸브를 통해 나가며,

제2 단부로부터 제1 단부로 또는 제1 단부를 향해 이동할 때에 상기 작업 부하의 전방에 감소된 압력을 허용하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 배기 챔버면과 작업면은 면적이 서로 상이하여, 상기 배기 챔버 내의 압력에 기초하여 상기 배기 밸브에 대한 힘이 실현될 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 배기 챔버면은 상기 배기 밸브의 전방 및 후방의 밀봉과 내경 및 외경에 대한 밀봉에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.

바람직하게는, 보다 낮은 압력은 주변이다.

바람직하게는, 보다 낮은 압력으로부터 상기 복귀 챔버 내로의 체크 밸브가 있다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브가 개방될 때에 상기 작업 부하의 전방과 작업 부하의 후방 사이에 압력 불균형이 있는 경우에 체크 밸브가 개방된다.

바람직하게는, 상기 체크 밸브는 상기 복귀 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로의 유동을 차단하도록 이동하지만 상기 배기 챔버로부터 상기 복귀 챔버 내로의 유동을 허용하는 o-링, x-링, 립 시일 또는 다른 연속 또는 가변 단면 밀봉 요소에 의해 제공된다.

바람직하게는, 상기 체크 밸브는 상기 배기 챔버 내의 압력이 상기 복귀 챔버의 압력을 초과할 때에 개방되고, 그렇게 함으로써 상기 배기 챔버 압력은 재순환되고 상기 작업 부하의 전면에 작용하여 상기 작업 부하를 제1 단부로 다시 구동시키는 것을 도울 수 있다.

바람직하게는, 상기 작업 부하는, 이에 제한되지는 않지만 피스톤과 같은 작업 챔버 내의 캡티브형이거나, 이에 제한되지는 않지만 발사물과 같은 비캡티브형이고 작업 챔버로부터 방출되거나, 다른 방식으로 작업을 수행하기 위한 작업 챔버 내의 압력파이다.

바람직하게는, 상기 배기 밸브는 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는 종축을 따라 병진 이동할 수 있는 환형 링이다.

바람직하게는, 상기 종축은 상기 작업 챔버의 주축이다.

바람직하게는, 상기 링은 상기 작업 챔버 외부에 놓여 있다.

바람직하게는, 상기 복귀 챔버 내에서 상기 배기 밸브의 작업면과 상기 작업 챔버로부터의 유체 수용부 사이에 배플이 있다.

바람직하게는, 상기 작업 유체를 상기 작업 챔버로 전달하기 위해 도즈 밸브에 충격을 가하는 작업 유체 구동식 해머가 있다.

바람직하게는, 상기 해머는 트리거 챔버로부터 해머 피스톤에 의해 분리된 해머의 일 측면에 있는 상기 구동 챔버 내의 작업 유체의 보다 높은 압력에 의해 도즈 밸브에 충격을 가하도록 구동된다.

바람직하게는, 상기 트리거 챔버로부터의 상기 작업 유체의 덤핑은 상기 해머가 상기 도즈 밸브 내로 구동될 수 있게 한다.

다른 양태에서, 본 발명은 첨부된 도면들 중에서 어느 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 배기 밸브를 포함하는 장치로 구성된다.

다른 양태에서, 본 발명은 첨부된 도면들 중에서 임의의 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 압력 유체 장치에 배기 밸브를 제공하는 방법으로 구성된다.

다른 양태에서, 본 발명은 장치를 위한 작동 트리거로 구성되며, 이러한 작동 트리거는,

고압 소스로부터 수용된 고압 작업 유체의 충전물을 유지하기 위한 도즈 챔버,

상기 도즈 챔버를 작업 챔버로부터 밀봉하고 상기 도즈 챔버 내의 충전물을 유지하도록 상시 폐쇄 상태로 바이어싱되는 도즈 밸브,

피스톤에 의해 작동되는 해머로서, 상기 피스톤의 제1 측면에는 상기 구동 챔버가 있고, 제1 측면으로부터 밀봉된 상기 피스톤의 제2 측면에는 트리거 챔버가 있으며, 상기 구동 챔버는 상기 도즈 챔버로부터 고압 유체를 수용하는 해머,

상기 트리거 챔버에 고압 유체를 선택적으로 공급하거나 상기 트리거 챔버로부터 고압 유체를 방출하기 위한 트리거 밸브를 포함하거나 구비하며,

그에 따라 상기 해머가 상기 구동 챔버와 상기 트리거 챔버 둘 모두에 고압 유체를 가질 때, 상기 해머는 제1 위치에서 힘 균형 상태로 유지되고, 상기 고압 유체가 상기 트리거 챔버로부터 방출될 때, 상기 해머는 상기 트리거 챔버를 향하여 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 구동되고,

상기 해머는 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 구동될 때, 상기 도즈 밸브를 가격하여, 상기 도즈 밸브를 안착 해제해서 상기 도즈 챔버와 상기 작업 챔버를 밀봉해제하고, 따라서 충전물이 상기 작업 챔버로 진입하여 상기 작업 챔버에서 작업을 실행할 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 트리거 밸브는 또한 장치의 발사/장치에 의해 실행되는 작업을 방지하게 하기 위해 상기 도즈 챔버로부터 충전물을 방출할 수 있다.

바람직하게는, 상기 트리거 밸브는 슬라이딩 스풀 밸브이다.

바람직하게는, 상기 트리거 밸브는 적어도 4 개의 위치, 즉,

고압 소스에서 상기 도즈 챔버를 충전하기 위한 제1 위치,

상기 구동 챔버와 트리거 챔버 둘 모두를 고압 유체로 충전하고 상기 해머를 힘 균형 상태로 유지하기 위한 제2 위치,

상기 트리거 챔버 내의 고압 유체가 방출되는 제3 위치,

상기 도즈 챔버 내의 충전물이 방출되는 제4 위치를 갖는다.

바람직하게는, 상기 트리거 챔버는 상기 도즈 챔버로부터 충전된다.

바람직하게는, 상기 해머는 제1 슬라이딩 축을 따라 슬라이딩하고, 상기 도즈 밸브는 제2 슬라이딩 축을 따라 슬라이딩한다.

바람직하게는, 상기 제1 슬라이딩 축과 상기 제2 슬라이딩은 평행하거나 동심이다.

바람직하게는, 상기 도즈 밸브는 상기 작업 챔버로부터 상기 도즈 챔버를 밀봉하기 위해 환형 링 밀봉면을 갖는 환형 링이다.

바람직하게는, 상기 도즈 밸브는 스프링에 의해 폐쇄 상태로 바이어싱된다.

바람직하게는, 상기 해머는 힘의 균형을 돕기 위해 제1 및/또는 제2 측면에 탄성 요소를 갖는다.

바람직하게는, 상기 해머는 적어도 부분적으로 도즈 밸브에 의해 또는 트리거 챔버로의 고압 유체의 복귀에 의해 제1 위치로 또는 제1 위치를 향해 복귀된다.

바람직하게는, 상기 작업 부하는 상기 작업 챔버 내의 캡티브형이고, 예를 들어 피스톤 또는 유사물이거나, 비캡티브형이고 상기 작업 챔버로부터 방출되며, 예를 들어 발사물 또는 유사물이거나, 다른 방식으로 작업을 수행하기 위한 작업 챔버 내의 압력파이다.

다른 양태에서, 본 발명은 장치로 구성되며, 이러한 장치는,

피스톤에 의해 작동되는 해머로서, 상기 피스톤의 제1 측면에는 구동 챔버가 있고, 제1 측면으로부터 밀봉된 상기 피스톤의 제2 측면에는 트리거 챔버가 있으며, 상기 구동 챔버는 상기 도즈 챔버로부터 고압 유체를 수용하는 상기 해머,

상기 도즈 챔버로부터 상기 트리거 챔버에 고압 유체를 선택적으로 공급하거나 상기 트리거 챔버로부터 고압 유체를 방출하기 위한 트리거 밸브를 포함하거나 구비하며,

그에 따라 상기 해머가 상기 구동 챔버와 상기 트리거 챔버 둘 모두에 고압 유체를 가질 때, 상기 해머는 제1 위치에서 힘 균형 상태로 유지되고, 상기 고압 유체가 트리거 챔버로부터 방출될 때, 상기 해머는 트리거 챔버를 향하여 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 구동되고,

상기 해머는 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 구동될 때, 도즈 밸브를 가격하여, 상기 도즈 밸브를 안착 해제해서 상기 도즈 챔버와 상기 작업 챔버를 밀봉해제하고, 따라서 충전물이 상기 작업 챔버로 진입하여 상기 작업 챔버에서 작업을 실행할 수 있게 한다.

다른 양태에서, 본 발명은 고압 유체 작동 시스템으로 구성되며, 이러한 작동 시스템은,

고압 유체의 충전물을 유지하기 위한 도즈 챔버를 포함하거나 구비하며, 상기 도즈 챔버는 해머에 작동적으로 연결된 피스톤의 제1 측면과 유체 연통하고, 상기 도즈 챔버는 상기 피스톤의 제2 측면과 선택적으로 유체 연통하고,

상기 피스톤은 제1 측면 및 제2 측면 둘 모두에 고압 유체가 공급될 때에 제1 위치에서 힘 균형 상태에 있고, 상기 피스톤은 상기 고압 유체가 상기 피스톤의 제2 측면으로부터 선택적으로 제거되고 작업을 실행하기 위해 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 이동하도록 강제되는 경우에 불균형 상태로 된다.

바람직하게는, 상기 해머는 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 이동할 때에 도즈 밸브에 작용하여, 상기 도즈 밸브를 안착 해제하고, 상기 고압 유체의 충전물이 상기 도즈 챔버로부터 상기 작업 챔버 내로 이동할 수 있게 하고, 그 후에 충전물이 상기 작업 챔버에서 작업을 실행할 수 있게 한다.

바람직하게는, 제1 또는 제2 측면 중에서 어느 하나 또는 둘 모두에 탄성 요소가 있다.

바람직하게는, 상기 고압 유체는 압축성 유체이다.

바람직하게는, 상기 고압 유체는 15 bar 내지 90 bar의 범위에 있다.

바람직하게는, 상기 고압 유체는 20 내지 60 bar의 범위에 있다.

바람직하게는, 상기 고압 유체는 장치의 출력을 조정하는 범위 내에서 조정된다.

바람직하게는, 상기 유체는 가스이다.

다른 양태에서, 본 발명은 장치를 작동시키는 방법으로 구성되며, 상기 방법은,

도즈 챔버를 고압 유체의 충전물로 충전하는 단계,

해머의 제1 측면에 있는 구동 챔버를 고압 유체로 충전하는 단계,

상기 해머의 제2 측면에 있는 트리거 챔버를 고압 유체로 충전하는 단계로서, 제1 측면 및 제2 측면은 상기 해머가 제1 위치에서 힘 균형 상태로 유지되도록 해머(스위치)에 작동적으로 연결된 피스톤에 의해 분리되는 단계,

상기 해머를 제2 위치로 또는 제2 위치를 향해 구동하기 위해 트리거 챔버로부터 고압 유체를 방출하는 단계,

상기 해머가 도즈 밸브에 충격을 가하는 것에 의해 상기 도즈 밸브를 작동시켜, 상기 도즈 밸브가 상기 도즈 챔버를 상기 작업 챔버로부터 밀봉하는 밀봉 위치로부터 충전물이 상기 작업 챔버로 진입하여 작업을 실행하도록 하는 밀봉 해제 위치로 상기 도즈 밸브를 안착 해제하는 단계를 포함하거나 구비한다.

바람직하게는, 상기 해머는 적어도 부분적으로 상기 도즈 밸브에 의해 또는 상기 트리거 챔버로 고압 유체의 복귀에 의해 제1 위치로 또는 제1 위치를 향해 복귀된다.

바람직하게는, 상기 구동 챔버는 상기 도즈 챔버로부터 충전된다.

바람직하게는, 상기 트리거 챔버는 상기 도즈 챔버로부터 선택적으로 충전되거나, 상기 트리거 밸브를 통해 방출된다.

바람직하게는, 상기 트리거 밸브가 슬라이딩 스풀 밸브이다.

다른 양태에서, 본 발명은 첨부된 도면들 중에서 어느 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 장치를 위한 작동 트리거로 구성된다.

다른 양태에서, 본 발명은 첨부된 도면 중에서 임의의 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 징치로 구성된다.

다른 양태에서, 본 발명은 첨부된 도면들 중에서 임의의 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 고압 유체 작동 시스템으로 구성된다.

다른 양태에서, 본 발명은 첨부된 도면들 중에서 어느 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 장치를 작동시키는 방법으로 구성된다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 "및" 또는 "또는", 또는 둘 모두를 의미한다.

본원에 사용된 바와 같이, 명사에 뒤따르는 "(들)"은 명사의 복수 및/또는 단수 형태를 의미한다.

본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "구비하는(comprising)"은 "적어도 부분적으로 구성되는"을 의미한다. 해당 용어를 포함하는 본 명세서의 진술을 해석할 때, 각 진술에서 해당 용어가 서두에 오는 특징부들은 모두 존재하여야 하지만, 다른 특징부들이 또한 존재할 수 있다. "구비하다" 및 "구비되는"과 같은 관련 용어는 동일한 방식으로 해석되어야 한다.

본원에 개시된 수치 범위(예를 들어, 1 내지 10)에 대한 언급은 또한 해당 범위 내의 모든 유리수(예를 들어, 1, 1.1, 2, 3, 3.9, 4, 5, 6, 6.5, 7, 8, 9 및 10) 및 또한 해당 범위 내의 임의의 유리수 범위(예를 들어, 2 내지 8, 1.5 내지 5.5 및 3.1 내지 4.7)에 대한 언급을 포함한다.

상기 및 하기에 인용된 모든 출원, 특허 및 간행물의 전체 개시내용은, 만약에 있다면, 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 또한 개별적으로 또는 집합적으로 본 출원의 명세서에 언급되거나 나타난 부분, 요소 및 특징, 및 상기 부분, 요소 및 특징 중 임의의 2 개 이상의 임의의 또는 모든 조합으로 광범위하게 구성된다고 말할 수 있으며, 본 발명과 관련된 해당 기술 분야에 알려진 등가물을 갖는 특정 완전체(integer)가 본원에 언급된 경우, 그러한 알려진 등가물은 개별적으로 기술된 것처럼 본원에 포함되는 것으로 간주된다.

본 발명의 다른 양태는 단지 예로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 제공되는 하기의 설명으로부터 명백해질 수 있다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 형태가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기 밸브를 포함하는 가압 유체 동력식 장치를 통한 수직 단면을 도시하고, 배기 밸브는 폐쇄되어 있고, 작업 부하는 작업 준비가 되는 제1 단부로 또는 제1 단부를 향하고 있으며,
도 2는 도 1과 유사한 도면을 도시하고, 여기서 작업 부하는 작업 유체의 작용 하에서 작업 챔버 아래로 이동하고, 이러한 이동의 결과로서 압력이 배기 밸브를 개방하도록 활성화시켰으며,
도 3a는 체크 밸브가 폐쇄된 준비 상태에서 작업 부하의 보다 양호한 복귀 스트로크를 가능하게 하도록 작업 부하의 전방과 후방 사이의 압력 차이를 감소시키기 위한 복귀 챔버 내로의 체크 밸브의 세부사항과 함께, 도 1과 유사한 도면을 도시하고,
도 3b는 작업 부하가 작업 챔버 아래로 막 이동하기 시작할 때로서, 체크 밸브가 폐쇄되어 있고,
도 3c는 작업 부하가 챔버 위로 다시 이동하고 있으며, 작업 부하의 전방과 후방 사이에 임의의 압력 차이가 있는 경우, 체크 밸브가 개방될 것이고,
도 3d는 체크 밸브 기능을 수행하기 위한 리드 밸브(reed valve)를 등각도로 도시하고,
도 4는 체크 밸브를 포함하는 배기 밸브의 추가 변형예를 나타내는 본 발명의 공기 엔진의 종축을 따른 수직 단면의 유사한 도면을 도시하고, 공기 엔진이 준비 상태에 있고, 배기 밸브가 폐쇄되고, 작업 부하는 활성화될 준비가 되어 있으며,
도 5는 도 4와 유사한 도면을 도시하지만, 여기서 작업 부하가 작업 챔버 아래로 제2 단부를 향해 보내졌으며, 배기 밸브는 복귀 챔버 내의 압력 작용 하에서 개방되어 작업 부하 후방의 압력이 대기 또는 주변으로 배기될 수 있게 하고, 작업 챔버의 측면으로부터의 배기 포트가 명확하게 보이며,
도 6은 도 5와 유사한 도면을 도시하고, 여기서 배기 밸브가 개방되어 있고, 폐쇄 바이어스에 대항하여 작용하는 배기 챔버 내의 압력에 의해 개방된 상태로 유지되어 작업 챔버의 배기를 허용하며,
도 7은 도 6과 유사한 도면을 도시하지만, 여기서 배기 밸브의 일방향 체크 밸브는 개방되어 복귀 챔버 내로의 재순환을 허용하며,
도 8은 도 4의 배기 밸브의 확대를 도시하고, 폐쇄된 배기구와, 준비 위치의 작업 부하와 도즈 밸브, 해머 및 해머를 위한 트리거를 보여주며,
도 9는 도 5의 배기 밸브의 확대를 도시하고, 개방된 배기 밸브(작업 부하는 작업 챔버 아래에 있으므로 보이지 않음), 배기 챔버 및 배기 유동 경로와 도즈 밸브, 해머, 해머를 위한 트리거를 보여주며,
도 10은 도 6의 배기 밸브의 확대를 도시하고, 여전히 개방되어 있고 배기 챔버 내의 압력에 의해 개방된 상태로 유지되는 배기 밸브와 도즈 밸브, 해머, 해머를 위한 트리거를 보여주며,
도 11은 개방된 배기 밸브를 보여주는 도 7의 확대를 도시하고, 여기서 일방향 체크 밸브가 이동하여, 재순환하도록 복귀 챔버 내로의 바이패스를 허용하고 작업 부하의 전방에 양압을 추가로 제공해서 작업 부하가 준비 위치로 복귀하는 것을 돕는 것과 도즈 밸브, 해머 및 해머를 위한 트리거를 보여준다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명될 것이다.

가압 유체로 작동하는 장치(1)가 제1 실시예로서 도 1에 도시되어 있으며, 도시된 예는 네일 건 또는 체결 건에서 나온 것이다. 장치(1)는 작업 챔버(3)에 수용되는 작업 부하(4)로 구성된다. 작업 챔버는 측벽(31)에 의해 부분적으로 한정된다. 본 예에서, 작업 챔버는 일정한 단면을 가지며, 측벽(31)을 포함하여 원통형이다. 그러나, 작업 챔버(3)는 원형과 상이한 단면을 가질 수 있고, 필요한 임의의 형상, 예를 들어(그러나 이에 제한되지 않음) 타원형, 정사각형 또는 다른 형상을 취할 수 있다. 대부분의 경우에, 작업 챔버는 길이를 따라 일정한 단면을 가질 것이다. 그러나 일부 특수 응용에서, 이의 단면이 변경될 수 있고, 작업 부하는 단면의 이러한 변경에 적합화 가능할 것이다.

작업 부하(4)는, 예를 들어 네일 등을 위한 체결 건에 사용되거나 해충 방제 트랩에 사용되는 도시된 피스톤일 수 있고, 따라서 캡티브형이다. 대안적으로, 작업 부하(4)는 작업 챔버(3)로부터 분출되는 발사물 또는 유사물과 같이 비캡티브형일 수 있다. 도시된 예에서, 작업 부하(4)는 스트라이커(striker) 또는 앤빌(anvil)(43)을 또한 운반하는 피스톤(22)이다. 스트라이커 또는 앤빌(43)은 작업 부하(4)의 이동 결과로서 파스너, 예를 들어 네일에 작업을 실행할 수 있다. 대안적으로, 스트라이커는 상이한 결과를 달성하기 위해 상이한 형태일 수 있고, 예를 들어 유기체 또는 무기체에 에너지를 전달함으로써 해충 또는 유사물을 퇴치하는 작용을 하도록 편평하거나 다른 방식으로 윤곽 설정될 수 있다.

작업 챔버(3) 및 장치(1)는 제1 단부(5) 및 제2 단부(8)를 가지며, 작업 부하(4)는 후면(9) 및 전면(7)을 갖는다. 작업 부하(4)는 작업을 실행할 때에 제1 단부(5)로부터 제2 단부(8)로 이동한다.

도시된 바와 같이, 복귀 챔버(10)가 있다. 바람직한 형태에서, 도시된 바와 같이, 복귀 챔버(10)는 환형이고 작업 챔버(3)를 둘러싸고 있다. 이러한 배열에서, 측벽(31)의 외부 또는 외부면은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 복귀 챔버(10)의 일부를 한정한다. 그러나, 복귀 챔버(10)는 다른 형태를 취할 수 있고, 작업 챔버(3)를 부분적으로만 에워쌀 수 있거나, 측벽에 의해 부분적으로 한정되지 않을 수 있거나, 그와 별도일 수 있다. 예를 들어(그러나 도시되지 않음), 복귀 챔버는 가요성 또는 다른 방식의 도관에 의해 작업 챔버에 유체적으로만 부착되는 별도의 용적부일 수 있다.

복귀 챔버(10)는 적어도 제2 단부(8) 근처로부터 작업 챔버(4)와 유체 연통한다. 도시된 예에서, 유체 연통의 2 개의 경로, 즉 제2 단부(8)에 인접하거나 제2 단부(8)를 향하는 제1 유체 연통(17), 및 제2 단부(8)와 제1 단부(5) 중간에 있는 제2 유체 연통(18)이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 복귀 챔버(10)에는 배기 밸브(2)의 작업면(28)이 유체적으로 연결된다. 밸브 부재(37), 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 o-링(34)은 작업면(28)의 일부를 형성한다. 도시된 예에서, 배기 밸브(2)는 환형이고, 밸브 슬라이딩 축, 본 경우에는 장치의 종축(15)을 따라 앞 및 힘으로 슬라이딩할 수 있다. 본 경우에, 종축은 작업 부하의 슬라이딩 축 또는 운동 라인에 평행한 축이다. 도시된 실시예에서, 이것은 또한 작업 챔버의 중심 주축이게 된다. 작업면(28)은 밸브 슬라이딩 축, 본 예에서는 종축(15)에 평행한 표면 법선을 갖는 해당 면 또는 해당 면들이며, 이는 이러한 면이 압력이 작용하여 배기 밸브의 밸브 슬라이딩 축의 방향으로 합력을 생성할 면이기 때문이다. 달리 말하면, 작업면은 배기 밸브의 밸브 슬라이딩 축에 수직인 평면에 있는 작업면이다.

그러나, 다른 형태에서, 배기 밸브(2)는 환형 링일 필요는 없고, 설명된 바와 같은 배기 밸브 기능을 수행하도록 유체적으로 연결될 필요만 있다. 예를 들어, 배기 밸브는 동일한 기능을 수행하기 위해 본원에 설명된 바와 같이 유체적으로 연결되지만, 본체에 물리적으로 연결되지는 않을 수 있으며, 그렇지만 본체에 물리적으로 연결될 수 있고, 스풀 밸브 또는 유사물일 수 있다.

배기 밸브(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 스프링과 같은 바이어스(29)에 의해 상시 폐쇄 상태로 바이어싱된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치(11)에 있는 배기 밸브(2)는 작업 챔버(3)의 측벽(31)의 출구(30)를 폐쇄한다. 따라서, 본 실시예 및 다른 실시예를 위한 작업 챔버(3)로부터의 출구 또는 배기구는 장치(1)의 종축에 대해 직각 또는 거의 직각으로, 또는 적어도 종축에 평행하지 않게 측벽을 관통한다.

도시된 실시예에서, 그리고 바람직하게는 모든 실시예에서, 배기 밸브(2)는 작업 챔버(3)의 측벽(31)을 통해 배기를 수용하고, 바람직하게 배기는 다음에 배기 포트(32)를 통해 장치(1)의 측면을 통해 나간다. 그러나, 다른 형태에서, 배기의 출구는 장치의 다른 영역을 관통할 수 있지만, 적어도 작업 챔버의 측벽 밖으로 나간다.

그러나, 배기 밸브(2)는 복귀 챔버(10)로부터 작동되는 별도의 밸빙 배열체일 수 있다. 예를 들어(그러나 도시되지는 않음), 이는 별도의 환형 피스톤 밸브, 또는 다른 유형의 밸브, 예를 들어 작업 챔버(3) 또는 복귀 챔버(10)와 평행하게 또는 비스듬하게 작용하는 스풀 밸브일 수 있다. 유사하게, 복귀 챔버는 작업 챔버 주위의 환형 챔버로서 도시되어 있지만, 이것은 또한 상기에서 언급된 바와 같이 배기 밸브에 결국 연결되는 별도의 용적부일 수 있다. 그러한 배열은, 많은 이유로, 예를 들어(그러나 이에 제한되지 않음) 배열이 콤팩트할 필요가 없거나 공간 제한이 이를 방해하는 경우에 바람직할 수 있다.

도 1의 배기 밸브(2) 위치와 비교하여 좌측으로 슬라이딩된, 도 2에 도시된 바와 같이 개방 위치(12)에 있을 때 배기 밸브(2)는 화살표로 나타낸 바와 같이 작업 챔버(3)로부터 출구(30)를 거쳐서 배기 밸브 포트(33)를 통해 배기구(32)로의 출구 또는 유동 경로를 제공한다. 바람직한 형태에서, 배기구(32)는 보다 낮은 압력에 있거나 보다 낮은 압력, 예를 들어 대기 또는 주변 환경(14)으로 배기된다. 본원에 도시된 바와 같은 배기구(32)는 장치(1)의 하우징(36)에 있는 개구이다.

일부 경우에, 작업 부하가 준비 위치로 제1 단부(5)로 이동하거나 복귀함에 따라, 후면(9)에 비해 전면(7)에 보다 낮은 압력, 즉 후면(9)에 유리한 압력 차이가 있을 수 있다. 이것은 특히 작업 부하가 고속으로 이동하고 작업 유체의 동적 효과가 압력 균등화, 또는 그렇지 않으면 저속 작동에서 일어나는 누출을 방지하는 경우에 그러하다.

이러한 압력 차이는 제1 단부(5)로의 작업 부하(4)의 이동을 저지할 것이다. 이것은 작업 부하(4)가 제1 단부(5)로 다시 이동함에 따라 거기서 작업 유체가 작업 부하(4)의 이동에 의해 포획 및 압축되기 때문이다. 복귀 챔버(10) 및 전면(7)이 상시 밀폐 용적부이기 때문에, 이것은 제1 단부(5)의 준비 위치로의 복귀의 일관성, 적어도 복귀 속도를 감소시킬 것이며, 심지어 작업 부하의 복귀를 완전히 저지할 수도 있다.

도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 그러한 경우에는, 도시된 리드 밸브(24)와 같은 일방향 또는 체크 밸브(23)가 있을 수 있다. 도시된 바와 같이 편평한 단면의 탄성 링인 리드 밸브는 챔버 포트(35)를 상시 폐쇄하도록 자체 탄성 특성에 의해 외측으로 바이어싱된다. 이것은 복귀 챔버(10) 외부 또는 적어도 전면(7) 후방의 보다 낮은 압력이 챔버 포트(35)를 통해 복귀 챔버(10) 내로 그리고 전면(7)으로 균등화되게 하여 후면(9)과의 임의의 압력 불균형을 균일하게 한다. 밸브(24)는 원하는 압력 차이에서 개방되도록 조정되거나 선택된다.

적어도 도 2 및 도 5에는 작업 챔버(3)로부터 복귀 챔버로의 일방향 밸브(19)가 도시되어 있다. 일방향 밸브는 작업 부하(4) 후방의 임의의 잔류 압력에 노출될 때, 예컨대 작업 부하(4)가 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 제2 단부(8)로 또는 제2 단부(8)를 향해 이동했을 때 개방된다. 임의의 잔류 압력이 있으면, 이것은 일방향 밸브(19)를 통해 작업 챔버(3)로부터 복귀 챔버(10) 내로 통과하도록 허용될 것이다. 따라서, 장치는 작업 부하(4)를 제1 단부(5)로 복귀시키기 위해, 작업 부하를 제2 단부로 또는 제2 단부를 향해 이동하는 작업을 실행한 존재하는 임의의 압력을 포착하여 이용할 수 있다.

완전히 밀봉된 시스템에서는 이론적으로 이것이 일어나서는 안 된다. 그러나, 실제로 이것은 작업 부하가 제2 단부를 향해 아래로 이동함에 따라 예를 들어 전면(7)의 전방에서 앤빌 포트(45)로부터, 예를 들어 거기서 또는 다른 개소에서 주변 또는 대기 또는 유사부로의 시일의 누출을 통해, 공기의 추기가 있는 경우에 일어날 수 있다. 그러한 체크 밸브(23)는 작업 부하 복귀를 방해하는 작용을 하는 원치 않는 압력 불균형이 있는 경우에 이용될 것이다.

일 방향 밸브 또는 체크 밸브(23)를 포함하는 배기 밸브의 추가 변형예가 도 4 내지 도 11에 도시되어 있다. 이러한 변형 예에서, 일 방향 밸브는 배기 밸브(2)에 내장되어 있으며, 사실상 복귀 챔버(10) 내로의 재순환을 다시 허용한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 변형예의 일반적인 아키텍처가 유지되고, 배기 밸브(2)((도 4에 추가하기 위해) 단면선을 가짐)는 도 5, 도 6, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 개방 위치(12)로 이동할 때 그리고 개방 위치(12)에 있을 때 배기 챔버(21)를 갖는다. 배기 챔버(21)는 도 9에 도시된 바와 같이 배기 밸브(2)가 개방(12)될 때 배기 밸브 포트(33)를 통해 작업 챔버(3)의 측벽(31)의 출구(30)와 유체적으로 연결된다. 배기 챔버(21)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 배기구(32)에 대한 누출 경로 또는 유동 차이를 갖는다. 배기 챔버(21) 내로 그리고 배기 챔버(21) 밖으로의 이러한 유동 경로 차이 또는 그로부터의 누출 경로는 바이어스(29)를 극복하기 위해 배기 챔버(21)에 충분한 압력을 생성하도록 조정된다. 바이어스(29)가 매우 낮은 스프링 상수를 갖는 상황에서, 경로 차이 또는 누출 경로는 일반적으로 충분한 힘에 대해서도 작기만 하면 된다.

따라서, 배기 밸브(2)가 개방되도록 작동될 때, 그렇지 않으면 후면(9)과 작업 챔버(3) 사이에 포획될 작업 유체는 이제는 작업 부하(4)가 제1 단부(5)로 복귀함에 따라 작업 챔버(3)에서 배기될 수 있다.

이러한 변형 예에 대해 작업 유체를 도즈 챔버(52)로부터 작업 챔버로 전달하기 위한 도즈 밸브(48)의 작동이 이제 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명될 것이다. 도 4 내지 도 11, 특히 도 8 내지 도 11에 도시된, 작업 부하(4)를 구동하기 위해 가압된 작업 유체(6)를 도즈 챔버(52)로부터 작업 챔버(3)로 덤핑하는 도즈 밸브(48)의 작동은 하기와 같으며, 트리거 밸브(50)에 의해 제어된다.

장치는 가압 유체(예를 들어, 작업 유체(6)) 구동식 해머(46)를 갖는다. 해머(46)는 도 8(해머(46)가 좌측으로 완전히 이동됨)과 도 9(해머(46)가 우측으로 이동됨)를 비교할 때 나타나는 바와 같이, 본 경우에도 종축(15)과 평행하게 선형으로 슬라이딩할 수 있다.

도 9를 보면, 해머(46)의 좌측에는 구동 챔버(49)가 있고 해머(46)의 우측에는 덤프 챔버(47)가 있다는 것을 알 수 있다. 2 개의 챔버는 해머 피스톤(51)에 의해 분리되며, 시일은 2 개의 챔버를 서로로부터 실질적으로 밀봉하여 작업 유체가 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 유동하는 것을 방지한다.

구동 챔버(49)는 포트(57)를 통해 도즈 챔버(52)로부터 충전된다. 포트(57)는 도즈 챔버(52)로부터 구동 챔버(49)로의 유동을 제한하기 위해 제한 요소, 배플 또는 다른 제한 기하구조(예를 들어, 작은 드릴 구멍)로 변형될 수 있다.

덤프 챔버(47)는 도즈 챔버(52)로부터 포트(58)를 통해, 트리거 밸브(50)를 통해 덤프 통로(56) 위로의 경로를 통해서 도즈 챔버(52)로부터 또한 충전된다. 따라서, 트리거 밸브(50)는 덤프 챔버(47)를 선택적으로 충전 및 배출한다. 트리거 밸브(50)는 적어도 그 내경과 외경 사이의 유동을 허용하는 스페이서(61)에 의해 이격되어 있는 도시된 바와 같은 o-링을 갖는다.

해머(46)는 해머(46)에 작용하는 균형 잡힌 힘에 의해 제자리에 유지된다. 이러한 힘 균형은, 임의의 마찰력을 또한 고려하여 임의의 스프링의 도움을 받는지에 상관없이, 구동 챔버(49) 및 덤프 챔버(47)의 압력 또는 면적을 변화시킴으로써 달성된다.

도 8에서, 장치는 발사 준비가 되어 있다. 도즈 챔버(52)는 고압 유체로 충전되어 준비되고, 케이지 스프링(54)과 결합된 이러한 도즈 챔버(52) 내의 압력은 도즈 밸브를 차단 및 안착된 상태로 유지한다.

도즈 밸브(48)는 압력 또는 스프링력의 조합에 의해 또는 압력 또는 스프링력에 의해서만 상시 폐쇄 상태로 바이어싱된다. 스프링력이 도즈 밸브(48)를 폐쇄하는 데 사용되는 경우, 해당 스프링력은 스프링 케이지(53)로 불리는 둘러싸는 요소를 통해 도즈 밸브(48)로 전달된다. 일 단부에서, 스프링 케이지(53)는 압축 상태에 있는 케이지 스프링(54)을 포착하고, 도 9에서 볼 때 스프링 케이지(53)를 우측으로 바이어싱시킨다.

스프링 케이지(53)는 도즈 밸브(48)의 일부이거나 도즈 밸브(48)와 별개일 수 있다.

스프링 케이지(53)의 대향 단부는 도즈 밸브(48)와 결합한다. 본 경우에, 스프링 케이지는 도즈 밸브(48)와 결합하여 케이지 스프링(53) 바이어스를 전달하여 도즈 밸브(48)를 폐쇄하는 것을 돕는다.

스프링 케이지(53)는 도 9에 도시된 바와 같이 도즈 밸브(48)의 좌측으로 도즈 챔버(52) 내로 연장되어, 도즈 밸브(48)에 대한 정확한 폐쇄력 및 이동 거리를 제공하기에 충분한 스프링 길이를 허용한다. 이러한 길이는 필요에 따라 폐쇄력을 변경하도록 조정될 수 있다. 스프링 케이지(53)는 도즈 밸브의 개방을 통해 도즈 챔버로부터 작업 챔버 내로의 비억제 유동을 허용하는 포트(55)를 특징으로 한다.

해머(46)는 도 8에 도시된 바와 같이 트리거 챔버(47) 내의 압력을 덤프 통로(56)를 통해 낮은 압력(예를 들어, 트리거 밸브(50), 본 경우에는 스풀 밸브에 의해), 예를 들어 대기 또는 작업 유체(6)의 주변(14)으로 덤핑함으로써 트리거된다. 트리거 밸브(50)는 사용자가 예를 들어 트리거를 작동시키는 것에 의해, 또는 트리거 밸브(50)를 구동하는 다른 수단에 의해 작동될 수 있다. 본 경우에, 트리거는 트리거 밸브(50)를 도 9의 좌측으로 구동하여 덤프 통로(56)를 통해 트리거 챔버(46)를 덤핑한다.

트리거 챔버(47)가 배기되면, "발사" 시퀀스가 시작된다. 트리거 챔버(47)의 덤핑은 구동 챔버(49)(보다 높음)와 트리거 챔버(47)(낮은 압력, 예를 들어 주변 또는 대기로 덤핑됨) 사이에 압력 차이를 생성한다.

그러면, 구동 챔버(49)로부터의 압력은 해머(46)를 구동하여 도즈 밸브(48)에 충격을 가한 후에, 도즈 밸브(48)를 일시적으로 개방하여 도즈 챔버(52)로부터의 작업 유체(6)의 충전물이 작업 챔버(4) 내로 진입하여 결국 작업 부하(4)를 구동할 수 있게 한다. 이것은 효율성 및 패키징 관점 둘 모두에서 도구의 이용 가능한 성능에 유익한 영향을 미친다.

다음에, 해머(46)는 트리거 챔버(47)와 구동 챔버(49) 사이에서 발생하는 힘에 대해 동일한 압력을 복귀시킴으로써 발사 준비 상태(도즈 밸브(48))로 복귀될 수 있다.

추가적으로, 해머(46)는 또한 적어도 부분적으로, 스프링(도시되지 않음)에 의해 도즈 밸브(48)를 향해 구동되거나, 도즈 밸브(48)의 가격으로부터 복귀하는 것을 돕도록 스프링(도시되지 않음)에 의해 구동될 수 있다. 해머(46)가 튀어서 되돌아가도록, 해머(46)와 도즈 밸브(48) 사이에 탄성 에너지 교환이 있을 수도 있다.

트리거 밸브(50)가 다시 우측으로 이동할 수 있게 되는 경우, 덤프 밸브(47)는 해머(46)를 가격 준비 위치로 다시 이동시키는 것을 돕도록 재가압되고, 트리거 시스템은 이제 재설정된다.

고압 공압 도구 빈도는 '안전 확보' 방법을 필요로 한다. 본 발명의 트리거(50)는 후술하는 바와 같이 '안전 확보' 에너지 방출 기능 및 전술한 바와 같은 '발사' 트리거 기능 둘 모두를, 트리거를 달성하는 하나의 방향 및 안전 확보를 달성하는 반대 방향으로 이동 가능한 하나의 이동 가능한 본체 또는 밸브 조립체에 통합한다.

트리거 밸브(50)는 이중 작용 공압 트리거(double action pneumatic trigger)이다(우측으로의 가압(도 8에 도시됨)은 작업 유체(6)를 포트(58)를 통해 도즈 챔버(52)로부터 보다 낮은 압력의 안전한 위치, 예를 들어 도시된 바와 같은 대기 또는 주변(14)으로 덤핑하여, 예를 들어 네일 건과 같은 체결 도구에 사용될 때, 장치를 안전하게 함). 이러한 방식으로, 매우 압축된 공기로서의 작업 유체의 "충전물"이 도즈 챔버(52)로부터 제거되고, 그에 따라 도즈 밸브(48)가 개방되더라도, 작업 부하(4)를 구동하기 위한 충전물이 존재하지 않는다.

그러나, 트리거 밸브(50)를 좌측으로 끌어당기면(도 9에 도시됨), 작업 유체가 트리거 챔버(47)로부터 덤핑되어 장치(1)를 발사할 것이다. 트리거 밸브(50)는 도시된 바와 같이 트리거 밸브(50)에 작용하는 누출 경로(60)를 좌측에 가져서 트리거 밸브의 개방의 작동 속도를 증가시킬 수 있다.

도 4의 배기 밸브(2)의 경우, 배플(26) 및 복귀 챔버(10)의 배플 포트(27)가 도시되어 있다. 이들은 배기 밸브(2)의 작업면(28)에 대해 압력이 축적되는 속도를 조정하는 데 사용된다. 동적 하중 하에서, 배플(26)의 제2 단부(8)측의 압력은, 유동 또는 압력이 제1 유체 연결부(17)로부터 들어오고 있을 때, 배플(26)의 배플 포트(27)에 의한 유동 경로 크기의 감소로 인해 배플의 제1 단부(5)측보다 훨씬 더 빠르게 축적될 것이다. 배플 포트(27)가 작을수록, 작업면(28)에 대한 복귀 유체(42)의 압력 축적이 느려진다.

이러한 실시예에서 배기 밸브(2)의 작업면(28)은 밸브 부재(37), 본 경우에는 o-링(34)에 의해 부분적으로 형성된다. 그러나, 밸브 부재(37)는 밀봉 및 밀봉해제할 수 있는 임의의 다른 적합한 밀봉 배열체, 예를 들어(그러나 이에 제한되지 않음) x-링, 립 시일, 또는 다른 연속 또는 가변 단면 밀봉 요소일 수 있다. 작업 부하를 제2 단부(8)를 향해 작업 챔버 아래로 이동시킴으로써 복귀 유체가 내부로 가압되기 때문에, 복귀 챔버(10)에서 압력 차이가 보다 높은 경우, 압력 차이는 작업면(28), 즉 밸브 부재(37), 본 경우에는 o-링(34)에 작용하여, 도 8에 도시된 바와 같은 챔버간 포트(40)를 밀봉하도록 그것을 이동시킨다. 그렇게 함에 있어서, 예를 들어 바이어스(29)에 의해 배기 밸브(2)에 존재하는 것과 복귀 챔버(10) 사이의 힘 차이는 배기 밸브(2)가 병진 이동하여 개방 위치(12)로(즉, 도시된 도면에서 좌측으로) 또는 개방 위치(12)를 향해 이동하여, 도 9와 같이 개방 위치를 취하게 할 것이다. 배기 밸브(2)를 개방하면, 배기 밸브 챔버면(39)과, 배기 밸브(2)의 하부면(59) 및 주변 하우징(36)의 표면 사이에 전술한 바와 같은 배기 챔버(21)가 형성된다. 배기 챔버면(39) 및 하우징(36)의 대향면은 압력이 배기 밸브(2)를 개방 상태로 슬라이딩시키고/시키거나 개방 상태(12)로 유지하도록 작용할 수 있는 작업 표면을 형성한다(배기 밸브(2)를 작동시키고 개방 상태로 유지하기 위한 작업 표면을 형성하는 것은 배기 밸브(2)의 슬라이딩 방향에 평행한 이들 표면의 수직면임). 본 경우에, 이러한 작업 표면은 배기 밸브(2)의 슬라이딩 방향에 대해 명확하게 수직이다. 그러나, 다른 형태에서, 표면은 그렇게 명확하게 정렬되지 않을 수 있지만, 여전히 슬라이딩 방향에 수직인 유효면을 가질 것이며, 슬라이딩 방향은 본 경우에는 주축(15)이지만, 다른 배향에서는 반드시 그렇지는 않다.

배기 밸브(2)의 배기 밸브 챔버면(39) 및 작업면(28)의 크기는 복귀 챔버(10) 내의 압력이 그렇지 않으면 배기 밸브를 개방하는 압력 아래로 낮아지는 경우에도, 배기 밸브(2)가 배기 챔버(21) 내의 압력으로 인해 개방 상태를 유지하도록 조정된다. 배기 챔버(21) 내의 압력은 배기 밸브(21)를 개방 상태로 유지하도록 작용할 수 있고, 잠재적으로 필요한 경우 배기 밸브가 더 개방되게 할 수 있다. 이 조정은 또한 압력이 작용하는 상이한 크기의 면적을 생성하여 배기 밸브(2)를 작동시키는 상이한 크기의 힘을 생성하기 위해 전방 및 후방에 사용되고 배기 밸브(2)의 내경 및 외경에 대해 사용되는 시일(38)에 의해 달성될 수 있다. 시일(38)의 마찰 레벨이 또한 조정을 돕는 데 사용될 수 있다.

배기 밸브(2)는 바이어스(29), 본 경우에는 스프링에 의해 상시 폐쇄 상태로 바이어싱된다. 바이어스는 복귀 챔버(10)에서 겪는 압력과 배기 챔버(21)에서 겪는 압력에 기초하여, 배기 밸브(2)가 장치의 타이밍에 대해 필요에 따라 개방되고 개방된 상태로 유지된 후에 폐쇄되도록 선택된다.

도시된 바와 같은 배기 밸브(2)는, 본 경우에는 o-링으로 도시된 바와 같은 시일(38)에 의해 외주부 및 내주부가 밀봉되지만, 이들은 임의의 적합한 밀봉 부재 및 재료일 수 있다.

장치(1)가 발사될 때, 고압으로 가압된 작업 유체(6)의 공급은, 예를 들어 도즈 밸브(48) 개방에 의해, 제1 단부(5)로부터 작업 부하(4)의 후면(9)으로 일시적으로 공급된다. 이것은 도 4의 화살표로 표시된 바와 같이 작업 부하(4)를 작업 챔버의 제2 단부(8)를 향해 아래로 보낸다.

본 변형 예에서 배기 밸브(2)는 역시 링 형상이고, 배기 밸브 포트(33)를 형성하기 위해 내주연부로부터 외주연부까지 관통하는 적어도 하나, 바람직하게는 몇 개의 개구를 갖는다.

배기 밸브(2)는 또한 도 9에 도시된 바와 같이 배기 밸브 챔버면(39)을 갖는다. 통상적으로 작업면(28)에 대한 압력 차이가 바이어스(29)를 완전히 극복하기에 충분하지 않은 경우, 배기 밸브는 폐쇄될 것이다. 그러나, 배기 챔버(21) 및 배기 밸브 챔버면(39)에 작용하는, 누출 경로에 의해 제한된 배기 챔버(21) 내로 그리고 배기 챔버(21) 밖으로의 유체 유동 및 압력 차이는 압력을 축적하고 개방 위치(12)에 배기 밸브(2)를 유지할 것이다. 따라서, 작업 부하(4)의 후면(9)에 대한 임의의 압력 차이는 작업 부하(4)가 제1 단부(5)에 있는 준비 위치로 또는 제1 단부(5)를 향해 이동함에 따라 계속해서 배기될 수 있게 할 것이다.

작업 부하(4)가 작업 챔버(3) 위로 제1 단부(5)를 향해 계속 이동함에 따라, 복귀 챔버(10)의 압력이 작업 부하(4)의 후면(9)에 대한 압력보다 낮아지게 하는 능력이 있다. 이것은, 잠재적으로 배기 밸브(2)가 폐쇄(11) 상태를 향해 이동할 때, 제1 단부(5)를 향한 작업 부하(4)의 스트로크의 종점을 향해 가장 명백할 가능성이 있다. 이러한 상황에서, 배기 가스(33), 예를 들어 대기 또는 주변(14)과 복귀 챔버(10) 사이에 압력 차이가 있을 것이다. 이러한 상황에서, 밸브 부재(37)가 개방되어, 유체(42)가 도 11에서 화살표로 도시된 바와 같이 챔버간 포트(40)를 통해 복귀 챔버(10) 내로 이송될 수 있게 한다. 따라서, 이것은 작업 부하(4)를 준비 위치로 복귀시키는 것을 또한 도울 것이다.

보다 낮은 마찰 레벨을 제공하기 위해, 밸브 부재(37)는, 예를 들어 o-링(34) 또는 다른 적합한 형상인 경우, 밸브 부재(37)를 제 위치로 가압하고 압축하여 경로를 차단하게 하는 유체의 유동에 의해 이동될 때에만 밀봉하며, 정적으로 압력 차이 또는 유동이 없는 경우, 밸브 부재(37)는 밀봉하지 않고 따라서 마찰을 거의 또는 전혀 제공하지 않는다.

이제, 작동 방법이 명확하게 설명될 것이다.

도 1 내지 도 3의 실시예는, 배기 밸브를 포함하여 동일한 방식으로 작동하며, 도 3a 내지 도 3d의 리드 밸브(24)로서 챔버 포트(35) 및 체크 밸브(23)를 사용하는 재순환이 추가된다. 도 4 내지 도 11은 배기 밸브 자체 내에 제공된 재순환과 동일한 원리로 작동한다. 각 도면에서의 이동 방향은 작업 부하(4)에 대한 화살표로 도시되어 있다.

외부 메커니즘에 의해 트리거 시에, 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 작업 유체(6), 예를 들어(그러나 이에 제한되지 않음) 공기와 같은 가스의 가압된 공급물이 작업 챔버(3) 내의 작업 부하(4)의 후면(9)에 공급된다. 공급된 작업 유체(6)의 부분은 작업 부하가 작업 유체(6)에 의해 제2 단부(8)를 향해 아래로 강제됨에 따라 작업 실린더(3) 및 작업 부하(4)에 의해 형성된 신속 형성 용적부 내로 팽창한다. 작업 부하(4)가 작업 챔버(3) 아래로 이동함에 따라, 공기 또는 유사한 유체가 전면(7)의 전방에서 작업 챔버 아래로 강제된다. 결과적으로, 여기서는 편의상 복귀 유체(42)로 지칭되는 이러한 유체가 제1 또는 제2 유체 연결부(17 또는 18) 중 어느 하나를 통해 복귀 챔버(10)로 진입한다.

작업 부하(4)가 예에 나타낸 바와 같이 캡티브형인 경우, 전면(7)과 작업 챔버(3)에 의해 한정된 용적부는 밀폐 용적부이다. 그러나, 작업 부하가 분출되어야 하는 경우, 피스톤이 작업 챔버(3) 아래로 이동할 때 피스톤의 전방에 유체의 압력파가 존재하기 때문에 본 원칙은 여전히 적용될 것이다. 이 경우에, 유체 연결부(17 및/또는 18)는 이러한 복귀 유체(42)의 일부를 적어도 부분적으로 포착하기 위해 상이한 형상을 갖는다.

복귀 유체는 복귀 챔버로 진입하는 경우, 배기 밸브(2)의 작업면(28)에 작용한다. 바이어스(29)에 의해 상시 폐쇄(11) 상태로 바이어싱된 배기 밸브(2)는 바이어스 힘이 작업면(28)에 작용하는 복귀 유체(42)의 압력에 의해 극복되면 강제로 개방된다. 이것은 도 1 내지 도 11에 도시된 변형 예에 대해서도 동일하다.

다음에, 배기 밸브(2)는 개방 상태(12)로 또는 개방 상태(12)를 향해 이동한다. 다음에, 복귀 챔버(10)의 블라인드 용적부(blind volume) 내의 가압 유체의 축적은 작업 챔버(3)로 복귀하고, 작업 부하(4)를 작업 챔버 위로 다시 가압하고 제2 단부(8)로부터 제1 단부(5)로 복귀시키는 역할을 한다.

작업 부하(4)는 이제 작업 챔버(3) 위로 제1 단부(5)를 향해 자유롭게 이동하기 시작할 수 있다. 그렇지 않으면 작업 챔버(3), 후면(9) 및 제1 단부(5)에 의해 한정된 용적부가 압력 축적을 유발하여, 작업 부하(4)가 제1 단부(5)로 이동할 때 작업 부하(4)의 이동을 저지하는 경우, 배기 밸브가 이제 개방(12)되고, 해당 압력이 보다 낮은 압력, 예를 들어 대기 또는 주변(14)으로 배출되게 하기 위한 경로가 있다. 그러나, 어떠한 낮은 압력도 적합할 수 있다.

이전에 설명된 바와 같은 배기 밸브(2)는 유체(41)를 배기하는 것으로 도 2, 도 5, 도 6, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 낮은 압력으로의 유동 경로를 제공한다. 명확하게 하자면, 배기된 유체는 연소 가스가 아니라, 높은 압력으로부터 작업 챔버(3) 용적부 내로 팽창하여 작업 부하(4)에 대해 작업을 실행한 단지 작업 유체(6)이다.

도 1 및 도 2에서, 배기 유체(41)를 위한 이러한 개방된 배기 경로는 작업 부하(4)가 제1 단부(5)의 준비 위치로 복귀하기에 충분할 수 있다.

그러나, 일부 상황에서, 낮은 압력이 복귀 챔버(10)에 발생하여, 작업 부하(4)가 제1 위치(5)로 완전히 복귀하는 것을 저지할 수 있다.

이러한 경우에, 재순환을 허용하는 도 3a 내지 도 3d 및 도 4 내지 도 11의 변형 예가 사용될 수 있다.

도 3a 내지 도 3d에서, 작업 챔버(3), 제2 단부(8) 및 전면(7)에 의해 한정된 복귀 챔버(10)의 용적부에 낮은 압력이 발생하는 경우, 리드 밸브(24)로서 도시된, 체크 밸브(23)를 갖는 챔버 포트(35)가 있다. 체크 밸브는 복귀 챔버(10) 외부, 예를 들어 대기 또는 주변(14)과 같은 저압 면적 사이의 설계된 압력 차이에서 개방되고 재순환을 허용하여 후면(9)에 대한 압력 차이를 감소시켜서, 따라서 작업 부하가 일관되게 그리고 완전히 제1 단부(5)로 이동할 수 있게 한다.

복귀 챔버(10) 내로의 재순환을 허용하는 밸브가 배기 밸브(2)에 통합되어 배기 밸브(2)를 개방 상태로 유지하는 능력이 확장된 도 4 내지 도 11의 변형 예는 유사한 원리로 작동한다.

도 4 내지 도 11의 변형예도 역시 배기 밸브(2)의 작업면(28)에 작용하는 복귀 챔버(10)의 복귀 유체 압력(42)에 의해 개방(12)되는 배기 밸브(2)를 갖는다. 작업면(28)은 본 경우에는 작업면(28)을 밀봉하고 작업면(28)을 밀봉 해제하도록 이동할 수 있는 o-링(34)인 이동 가능한 밸브 부재(37)에 의해 부분적으로 한정된다(후술함). 작업면(28)을 밀봉하는 경우, o-링(34)은 또한 배기 밸브(2)에 압력을 제공하여 배기 밸브를 개방 위치(12)로 이동시키거나 개방 위치(12)에 유지되게 하는 것을 돕는다.

배기 밸브(2)는 개방 위치(12)로 이동함에 따라, 배기 밸브 챔버면(39)과 하우징의 내부 사이에 배기 챔버(21)를 한정한다. 개방(12)될 때, 작업 유체는 출구(30)를 통과하고, 배기 밸브 포트(33)를 통해 배기 챔버(21)로, 그리고 나서 제한 또는 누출 경로를 통해 배기구(32)로 통과할 수 있다. 배기 챔버(21)로부터의 제한 또는 누출 경로는 배기 챔버(21) 내로의 유량보다 적은 유량을 가지며, 따라서 배기 밸브(2)가 개방된 상태(12)를 유지하는 것을 돕는 압력을 생성한다.

측벽 출구(30)로부터 배기 챔버(21)로, 그리고 나서 배기 챔버(21)로부터 배기구(32)로의 유동 경로는 배기 챔버 내로, 그 다음에 배기 챔버로부터의 상이한 유동 용량을 갖도록, 예를 들어 누출 경로 또는 다른 제한에 의해 스로틀링될 수 있다. 이러한 배플링(baffling) 또는 제한은 배기 챔버(21)에서 압력이 축적될 수 있게 하고, 또한 배기 밸브(2)가 개방된 상태로 유지되는 시간을 조정하는 것을 돕기 위해 압력의 방출을 느리게 한다.

그러면, 작업 부하(4)는 이전에 설명된 바와 같이 복귀 유체(42)의 작용 하에서 작업 챔버(3) 위로 제1 단부(5)로 다시 이동할 수 있다.

배기 밸브(2)의 개방 시간을 증가시키고 개방 및 폐쇄에 대한 추가 조정 옵션을 허용하기 위해, 배기 챔버(21)에 축적되고 보다 구체적으로는 배기 밸브 챔버면(39) 및 그 반대측 면에 작용하는 압력은, 배기 밸브(2)가 그렇지 않으면 폐쇄(11)되도록 복귀 챔버 내의 압력이 감소한 후에도, 계속해서 배기 밸브를 개방된 상태로 유지한다. 이것은 배기 밸브의 개방 시간을 증가시키고, 따라서 작업 부하(4)가 제1 단부로 일관되게 복귀하는 능력을 증가시킨다.

또한, 배기 밸브는 배기 챔버(21)와 복귀 챔버(10) 사이, 바람직하게는 배기구(32)와 복귀 챔버(10) 사이에 챔버간 포트(40)를 갖는다. 이러한 챔버간 포트(40)는 바람직한 실시예에서 밸브 부재(37)에 의해 밸빙된다. 따라서, 배기 챔버(21) 또는 배기구(32)와 복귀 챔버(10) 사이에 압력 차이가 있을 때, 밸브 부재(37)는 개방되고 복귀 챔버 내로의 재순환이 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이 복귀 유체(42)로서 효과적으로 작용할 수 있게 할 것이다. 따라서, 배기 밸브(2)가 폐쇄되는 경우에도, 이것은 또한 작업 부하(4)가 제1 단부(5)로 일관되게 복귀하고 다시 작업할 준비가 될 수 있게 할 것이다. 포트(40)는 작업 유체가 작업 챔버(21) 또는 주변으로부터 복귀 챔버 내로 유동할 수 있게 한다.

배기 밸브(2)를 제1 단부로 또는 제1 단부를 향해 이동시키는 것은 조립의 용이성 및 부품수의 감소를 제공한다. 또한 측면 배기구로서 배기구를 갖는 것은 제1 단부에서 종축(15)에 평행하게 관통해야 하는 축 방향 포트와 비교할 때 복잡성의 감소를 제공한다. 그 결과, 적은 부품수와 함께 구조가 보다 콤팩트해지고, 제조 비용이 보다 낮아지며, 조립 및 유지보수가 용이해진다.

본 발명의 전술한 설명은 그것의 바람직한 형태를 포함한다. 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 그에 대한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims

가압된 작업 유체로 작동하는 배기 밸브를 포함하는 장치에 있어서,
측벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된 작업 챔버를 포함하고, 상기 작업 챔버는 작업 부하를 상기 작업 챔버의 제1 단부로 또는 제1 단부를 향해 유지할 수 있으며, 상기 작업 챔버는 상기 작업 챔버의 제1과 대향하는 제2 단부로 또는 제2 단부를 향해 상기 작업 부하를 추진하기 위해 상기 작업 부하의 후면에 작용하도록 상기 작업 유체를 수용하고;
상기 작업 부하의 전면으로부터 가압 하의 유체를 수용하기 위한 복귀 챔버를 포함하고, 상기 복귀 챔버는 상기 압력은 적어도 부분적으로 상기 제2 단부를 향한 상기 작업 부하의 이동에 의해 발달하며;
상기 복귀 챔버에 유체적으로 연결된 배기 밸브를 포함하고, 상기 배기 밸브는 상시 폐쇄 상태로 바이어싱되어 작업 유체가 상기 작업 챔버를 나가는 것을 방지하지만, 상기 복귀 챔버로부터의 가압 하의 상기 유체의 수용 및 가압 하의 상기 유체에 의한 작용 시에 개방되어 상기 작업 유체가 상기 작업 챔버로부터 보다 낮은 압력 위치로 배기될 수 있게 하며, 상기 작업 유체는 상기 작업 챔버의 측벽을 거쳐서 상기 배기 밸브를 통해 배기되고,
상기 작업 부하가 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단부로 이동할 때 상기 작업 부하의 후면에 축적되는 압력을 제거하거나 감소시키는 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 종축에 실질적으로 평행하기보다는 상기 종축에 평행하지 않은 각도로 상기 작업 유체를 배기하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작업 챔버로부터의 배기는 상기 종축에 대해 직각이거나 직각에 가까운 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 보다 낮은 압력으로의 배기 이전에 상기 측벽으로부터 상기 배기 밸브를 통한 유동 경로를 따라 배기 챔버를 적어도 부분적으로 한정하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 상태로의 바이어스를 극복하거나 증가시키기 위해 알짜힘이 상기 배기 밸브에 작용하고, 상기 알짜힘은 상기 후면과 유체 연통하는 상기 배기 밸브의 제1 측면 및/또는 상기 전면과 유체 연통하는 상기 배기 밸브의 제2 측면에 대한 유효 압력 면적 또는 압력 중에서 어느 하나 또는 둘 모두를 변경하는 것으로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서, 상기 알짜힘은 시간에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 종속되는 경우의 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 종축에 평행하게 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로 유동하는 상기 작업 유체는 상기 배기 밸브를 개방 상태로 유지하는 배기 챔버 압력을 야기하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 챔버를 상기 배기 챔버에 연결하는 유체 연결 포트, 또는 이들 포트의 총체는 상기 배기 챔버를 보다 낮은 압력에 연결하는 포트와 동일한 크기 또는 유동 용량을 갖지 않으며, 그 결과 상기 배기 챔버 내로 그리고 상기 배기 챔버 밖으로의 유동 용량이 상이한 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보다 낮은 압력은 주변인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보다 낮은 압력으로부터 상기 복귀 챔버 내로의 체크 밸브가 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 배기 밸브가 개방될 때 상기 작업 부하의 전방과 상기 작업 부하의 후방 사이에 압력 불균형이 있는 경우, 상기 체크 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 체크 밸브는 상기 배기 밸브에서 상기 배기 챔버와 상기 복귀 챔버 사이에 또는 상기 배기 및 복귀 챔버에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체크 밸브는 상기 복귀 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로의 유동을 차단하도록 이동하지만 상기 배기 챔버로부터 상기 복귀 챔버 내로의 유동을 허용하는 가요성 또는 다른 방식의 o-링, x-링, 립 시일 또는 다른 연속 또는 가변 단면 밀봉 요소에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체크 밸브는 상기 배기 챔버 내의 압력이 상기 복귀 챔버의 압력을 초과할 때 개방되고, 그렇게 함으로써 상기 배기 챔버 압력은 재순환되고 상기 작업 부하의 전면에 작용하여 상기 작업 부하를 상기 제1 단부를 향해 다시 구동시키는 것을 도울 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 챔버는 상기 작업 챔버 외부에 위치되고 상기 작업 챔버를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 부하는, 상기 작업 챔버 내의 캡티브형이고, 예를 들어 피스톤 또는 유사물이거나, 비캡티브형이고, 상기 작업 챔버로부터 방출되며, 예를 들어 발사물 또는 유사물이거나, 다른 방식으로 작업을 수행하기 위한 상기 작업 챔버 내의 압력파인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 제1 단부에 있거나 상기 제1 단부를 향하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 종속되는 경우의 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 종축을 따라 병진 이동할 수 있는 환형 링인 것을 특징으로 하는 장치.
제19항에 있어서, 상기 링은 상기 작업 챔버 외부에 놓이는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 챔버는 상기 작업 챔버로부터 이들 사이의 적어도 하나의 유체 연결부를 통해 가압 하의 상기 유체를 수용하는 것을 특징으로 하는 장치.
제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유체 연결부 중 제1 유체 연결부는 상기 작업 챔버의 제2 단부에 있거나 또는 제2 단부를 향하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유체 연결부 중 제2 유체 연결부는 상기 제1 단부와 상기 제1 유체 연결부 사이에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제23항에 있어서, 상기 제2 유체 연결부는 상기 작업 챔버로부터 상기 복귀 챔버로의 일 방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 챔버 내에서 상기 배기 밸브의 작업면과 상기 작업 챔버로부터의 유체 수용부 사이에 배플이 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제25항에 있어서, 상기 작업면에 대한 압력의 발달을 상기 배플의 대향 측면에 대한 압력의 발달에 비하여 느리게 하기 위해 상기 배플에 하나 이상의 개구가 있는 것을 특징으로 하는 장치.
압력 유체 장치에 배기 밸브를 제공하는 방법에 있어서,
(a) 작업 챔버 내에서 작업 부하의 후면에 대한 가압 유체를 사용하여, 상기 작업 챔버의 제1 단부로부터 상기 작업 챔버의 대향하는 제2 단부로 또는 제2 단부를 향해 상기 작업 부하를 구동하는 단계를 포함하고;
(b) 상기 작업 부하의 전면으로부터 복귀 챔버 내로 압력을 수용하는 단계를 포함하며, 상기 압력은 상기 작업 부하가 상기 제2 단부를 향해 상기 작업 챔버 아래로 이동하는 결과로서 적어도 부분적으로 형성되고;
(c) 상기 복귀 챔버 내의 압력이 배기 밸브의 작업면에 작용하는 결과로서 상기 배기 밸브를 개방하는 단계를 포함하며, 상기 배기 밸브는 개방될 때, 상기 후면에 존재하는 상기 작업 챔버 내의 작업 유체가 상기 작업 챔버로부터 보다 낮은 압력 위치로 배기될 수 있게 하고, 상기 작업 유체는 상기 작업 챔버의 측벽을 거쳐서 상기 배기 밸브를 통해 나가며;
(d) 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단부로 또는 상기 제1 단부를 향해 이동할 때 상기 작업 부하의 전방에 감소된 압력을 허용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장되는 종축에 실질적으로 평행하기보다는 상기 종축에 평행하지 않은 각도로 상기 작업 유체를 배기하는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 작업 챔버로부터의 배기는 상기 종축에 대해 직각이거나 직각에 가까운 것을 특징으로 하는 방법.
제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 보다 낮은 압력으로의 배기 이전에 상기 측벽으로부터 상기 배기 밸브를 통한 유동 경로를 따라 배기 챔버를 적어도 부분적으로 한정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 챔버면과 상기 작업면은 면적이 서로 상이하며, 상기 배기 챔버 내의 압력에 기초하여 상기 배기 밸브에 대한 힘이 실현될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제31항에 있어서, 상기 배기 챔버면은 상기 배기 밸브의 전방 및 후방의 밀봉과 내경 및 외경에 대한 밀봉에 의해 적어도 부분적으로 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로 유동하는 작업 유체는 상기 배기 밸브를 개방 상태로 유지하는 배기 챔버 압력을 야기하는 것을 특징으로 하는 방법.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 챔버를 상기 배기 챔버에 연결하는 유체 연결 포트, 또는 이들 포트의 총체는 상기 배기 챔버를 보다 낮은 압력에 연결하는 포트와 동일한 크기 또는 유동 용량을 갖지 않으며, 이에 따라 상기 배기 챔버 내로 그리고 상기 배기 챔버 밖으로의 유동 용량이 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
제27항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보다 낮은 압력은 주변인 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보다 낮은 압력으로부터 상기 복귀 챔버 내로의 체크 밸브가 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항에 있어서, 상기 배기 밸브가 개방될 때 상기 작업 부하의 전방과 상기 작업 부하의 후방 사이에 압력 불균형이 있는 경우, 상기 체크 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 체크 밸브는 상기 배기 밸브에서 상기 배기 챔버와 상기 복귀 챔버 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체크 밸브는 상기 복귀 챔버로부터 상기 배기 챔버 내로의 유동을 차단하도록 이동하지만 상기 배기 챔버로부터 상기 복귀 챔버 내로의 유동을 허용하는 o-링, x-링, 립 시일 또는 다른 연속 또는 가변 단면 밀봉 요소에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체크 밸브는 상기 배기 챔버 내의 압력이 상기 복귀 챔버의 압력을 초과할 때 개방되고, 그렇게 함으로써 상기 배기 챔버 압력은 재순환되고 상기 작업 부하의 전면에 작용하여 상기 작업 부하를 상기 제1 단부로 다시 구동시키는 것을 도울 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 챔버는 상기 작업 챔버 외부에 위치되고 상기 작업 챔버를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업 부하는 이에 제한되지는 않지만 피스톤과 같은 상기 작업 챔버 내의 캡티브형이거나, 이에 제한되지 않지만 발사물과 같은 비캡티브형이고 상기 작업 챔버로부터 방출되거나, 다른 방식으로 작업을 수행하기 위한 상기 작업 챔버 내의 압력파인 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 제1 단부에 있거나 상기 제1 단부를 향하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 밸브는 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부로 연장되는 종축을 따라 병진 이동할 수 있는 환형 링인 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종축은 상기 작업 챔버의 주축인 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 링은 상기 작업 챔버 외부에 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 챔버는 상기 작업 챔버로부터 이들 사이의 적어도 하나의 유체 연결부를 통해 가압 하의 상기 유체를 수용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제54항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유체 연결부 중에서 제1 유체 연결부는 상기 작업 챔버의 제2 단부에 있거나 또는 제2 단부를 향하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제54항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유체 연결부 중에서 제2 유체 연결부는 상기 제1 단부와 상기 제1 유체 연결부 사이에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제56항에 있어서, 상기 제2 유체 연결부는 상기 작업 챔버로부터 상기 복귀 챔버로의 일 방향 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복귀 챔버 내에서 상기 배기 밸브의 작업면과 상기 작업 챔버로부터의 유체 수용부 사이에 배플이 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 작업면에 대한 압력의 발달을 상기 배플의 대향 측면에 대한 압력의 발달에 비하여 느리게 하기 위해 상기 배플에 하나 이상의 개구가 있는 것을 특징으로 하는 방법.
첨부된 도면들 중에서 어느 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 배기 밸브를 포함하는 장치.
첨부된 도면들 중에서 어느 하나 이상을 참조하여 본 출원에 설명된 압력 유체 장치에 배기 밸브를 제공하는 방법.