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VÁLVULA DE VOLUMEN VARIABLE PARA UNA HERRAMIENTA ENERGIZADA POR COMBUSTIÓN SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud es una continuación en parte de 5 la patente pendiente conjuntamente en los Estados Unidos con No. de Serie 09/849,606, presentada el 4 de mayo, 2001 para CALCULA DE VOLUMEN CONSTANTE PARA UNA HERRAMIENTA ENERGIZADA POR COMBUSTIÓN. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 10 La presente invención se relaciona con una válvula de volumen constante para una herramienta energizada por combustión, como una herramienta de potencia para ensamblaje. Más específicamente, se relaciona con un ensamble de válvula de volumen
constante que mide un volumen de un fluido antes de permitir que fluya dentro de una cámara de combustión. Esta invención también se relaciona con herramienta propulsora de sujetadores energizado de neumáticamente, energizado por combustión o de
accionamiento rápido, del tipo que se utiliza para unir sujetadores. Típicamente, como se ejemplifica en la Patente estadounidense RE 32,452 de Nikolich, Patente estadounidense 4,522,162 de Nikolich, Patente estadounidense No, 4,483,474 de Nikolich; Patente
estadounidense No. 4,403,722 de Nikolich y Patente No.
4,483,473 de Wagdy, que se incorporan a la presente por referencia, donde una herramienta propulsora de sujetadores energizada por combustión comprende una cámara de combustión que se define por un cuerpo cilindrico y por una manga de válvula dispuesta para abrir y cerrar una cámara de combustión. Por lo general, se encuentran disponibles comercialmente herramientas similares para impulsar clavos y grapas energizadas por combustión de ITW-Paslode (una unidad de Illinois Tool Works Inc.) de Vernon Hills, IL, bajo su marca comercial IMPULSE. En esta herramienta, es benéfico aplicar una fuerza constante durante la carrera propulsión de cada uno de los sujetadores al tiempo que se impulsa hacia dentro de la pieza de trabajo. Las mediciones de la cantidad de combustible para la herramienta energizada por combustión o la cantidad de gas comprimido para una herramienta energizada neumáticamente, ayuda a proveer una fuerza constante. Una herramienta de sujeción energizada por combustión se describe en la Patente estadounidense No. 4,721,240 otorgada a Cotta que mide combustible al abrir una válvula durante cierto tiempo definido por el movimiento de una leva. El combustible pasa a través de una válvula a un conducto de la cámara de combustión, cuya cantidad es igual al volumen que *
pasa a través de una válvula de aguja durante el tiempo en el que la válvula de combustible está abierta. La medición del flujo de un fluido por tiempo permite que la cantidad de fluido suministrado a la herramienta 5 varié al tiempo que cambien las tasas de flujo de fluido. Al tiempo que se vacia un cilindro de combustible, la tasa de flujo del fluido cambia mientras la presión del cilindro cae. De manera similar, las variaciones de presión o de flujo en un
suministro común de fluido neumático también dan como resultado diferencias en la cantidad de energía suministrada a cada una de las cargas del cilindro. El control de combustible en una cámara de combustión a través de los ensambles de válvula se
muestra en laS Patentes estadounidenses Nos. 655,996 y 1,293,858. Ambas referencias revelan una válvula de entrada de fluido presurizado y una válvula de salida de fluido que dan soporte a un paso de suministro de la máquina. El fluido de alta presión se alimenta a una
máquina para suministrar energía a través de la válvula de entrada y se descarga a través de la válvula de salida cuando regresa de la máquina enseguida de la expulsión de su energía. Ninguna de las referencias enseña la utilización de este sistema para suministrar
una medición constante de fluido. Además, después de la combustión de un combustible o la expansión de un fluido de alta presión, el fluido ya no es útil para suministrar energía a una herramienta y la medición en ese punto es inefectiva. La Patente estadounidense No. 4,913,331 otorgada a Utsuir.i describe un aparato que impulsa un pistón con una máquina de combustión interna que utiliza una cámara de medición para surtir un volumen constante de combustible. Un pistón de combustible que contiene la cámara de medición puede moverse recíprocamente dentro del cilindro de combustible. El canal de entrada de combustible y el canal de salida de combustible se colocan de manera que la cámara de medición se llena y se vacía a través del movimiento del pistón entre los canales de entrada y de salida. Los sellos se encuentran situados en cualquiera de los lados de la cámara entre el pistón de combustible y el cilindro, evitando las fugas de combustible del suministro de combustible presurizado hacia la cámara de combustión. El movimiento estable del pistón puede causar un desgaste rápido en estos sellos, ya que están constantemente en contacto con la superficie del cilindro . Uno de los obstáculos operativos de las herramientas energizadas por combustión convencionales, es que cuando se operan a temperaturas relativamente bajas, como a menos de 32 °F (0°C¡ la presión del combustible presurizado cae, causando un diferencial de presión mayor entre la atmósfera y el combustible. En esta presión más baja, el combustible no se disipa tan rápidamente a través de los pasajes correctos y dentro de la cámara de combustión. Esta condición causa un retraso en la combustión, que interfiere con la eficiencia operativa de la herramienta. Otro obstáculo operativo de las herramientas energizadas por combustión convencionales, es que cuando se opera a elevaciones o altitudes relativamente mayores donde existe menos aire para la combustión. Como resultado de esto, cuando se utiliza en estas elevaciones más altas, las herramientas energizadas por combustión con válvulas de medición de combustible con volumen constante pueden tener mezclas de combustible/aire demasiado ricas en sus cámaras de combustión, lo cual puede conducir a enhollinar el sistema de ignición asi como otras dificultades operativas. Como tal, existe una necesidad de contar con una herramienta energizada por combustión con una válvula de medición de combustible que tenga la capacidad de ajustarse a la cantidad de combustible en la mezcla de combustible/ aire en la combustión.
Por lo tanto, es un objetivo de esta invención el de proveer una medición de volumen constante mejorado de un fluido a un aparato, como una herramienta energizada por combustión para producir una fuerza de impulso constante. Es aún otro objetivo de esta invención el de proveer una medición de volumen constante mejorado de fluido en un espacio compacto. Es aún otro objetivo de esta invención el de proveer un ensamble de válvula de volumen constante mejorado, cuyos sellos no se desgasten constantemente contra una superficie de sellado. Es además un objetivo de la presente invención el de proveer un ensamble de válvula de volumen constante que facilite el movimiento del combustible aún cuando la presión del combustible baje, como cuando la herramienta se expone a temperaturas bajas. Es todavía un objetivo adicional de la presente invención el de proveer un ensamble de válvula de volumen constante mejorado que provea la capacidad para ajusfar la mezcla del combustible, como cuando la herramienta se opera a elevaciones relativamente altas. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Estos y otros objetivos se cumplen o exceden por el presente dispositivo para medir un volumen constante de fluido para proveer energía constante a una herramienta. Este aparato es mayormente útil en una herramienta de sujeción portátil energizada neumáticamente o por un motor de combustión interna. En una forma de realización de preferencia, la configuración de las válvulas y el mecanismo de control también proveen un retraso entre el cierre de una válvula y la abertura de la otra, asegurando que el fluido se mide antes de moverse caudal abajo hacia la cámara de combustión. Más específicamente, la presente invención provee una cámara de medición de volumen variable y un ensamble de válvula para una herramienta energizada por combustión incluye una carcasa que define una cámara de medición que tiene un volumen interno e incluye una entrada y una salida, y un émbolo configurado para tener un movimiento recíproco con relación a la cámara para ajustar el volumen interno de la cámara de medición. El émbolo es preferentemente ajustable por el usuario para alterar el volumen del combustible retenido en la cámara de medición. En la carcasa, una primera válvula regula el flujo de fluido de control a través de la entrada, una segunda válvula que regula el flujo de fluido a través de la entrada, y un ensamble accionador, conectado a las válvulas, se opera secuencialmente desde una primera posición, en la que la primera válvula está abierta y la segunda válvula está cerrada, hacia una segunda posición, en la que la primera válvula y la segunda válvula están cerradas, y una tercera posición en la que la primera válvula está cerrada y la segunda válvula está abierta. La presente válvula de medición también produce una fuerza de impulso constante a través de una herramienta propulsión de sujetadores debido a que provee una cantidad consistente y una calidad de combustible o liquido hidráulico cada vez que la herramienta se dispara. El suministro de fluido hacia la herramienta hidráulica de esta invención se mide por volumen, y no por tiempo, proveyendo un suministro más preciso y más consistente de energía a la herramienta. Al tiempo que la presión varía, la densidad del fluido cambia en cualquiera de los sistemas debido a que las moléculas se aglutinan más o menos densamente. Sin embargo, en un sistema de flujo, las tasas de flujo también cambian si la caída de presión a través de la válvula de medición fluctúa. El cambio en la tasa de flujo no tendrá efecto en un sistema de volumen constante mientras que la cámara de volumen constante se llene en el tiempo en el que la válvula de entrada hacia la cámara de medición esté abierta.
Además, la disposición de la cámara de medición y las válvulas orientadas por resorte en la presente invención conduce a un uso compacto de espacio, como seria útil en una herramienta portátil y compacta. La colocación colineal de las válvulas y el ángulo oblicuo del paso de la cámara de combustión presenta una distancia más corta desde el suministro de fluido presurizado hacia la cámara de combustión, comparado con otros diseños. La utilización de válvulas orientadas por resorte para regular el flujo de fluido también es ventajosa. El asiento de la válvula que forma el sello con la entrada y la salida de la cámara de medición están en contacto con las paredes de la cámara solamente durante un tiempo relativamente corto. Ya que las válvulas se abren y se cierra, no existe un roce constante de los sellos con las paredes adyacentes . Esto conduce a una vida más larga de los sellos . Otra ventaja del presente ensamble de válvula es que un disco se provee preferentemente a por lo menos una de las válvulas polarizadas con resorte que facilita el flujo de combustible dentro del paso de la cámara de combustión aún en condiciones operativas en las que el flujo de combustible se incapacite, como cuando las temperaturas operativas externas caen abajo de congelación. Aún otra característica del presente ensamble de válvula es que el ensamble del accionador está configurado para proveer un retraso inherente en la operación de las válvulas polarizadas con resorte superior e inferior para asegurar que un volumen designado de combustible se retendrá en la cámara de medición antes de que la válvula inferior libere el combustible hacia la cámara de combustión. En la forma de realización de preferencia, este retraso se logra en parte a través de perder deliberadamente la unión de acoplamiento entre una lengua de un brazo de enlace con pivoteo del accionador y una ranura en el brazo de control del accionador. Este acoplamiento flujo asegura que, mientras que el brazo de enlace con pivoteo viaje en un movimiento continuo debido al acoplamiento de la herramienta en una pieza de trabajo, el brazo de control del accionador no se moverá continuamente, dando como resultado una ligera "pausa" en la operación de las válvulas polarizadas con resorte. De esta manera, se mantiene la consistencia del volumen del combustible retenido temporalmente en la cámara de medición. Aún otra característica del presente ensamble de válvula es que la válvula presenta un ajuste para cambiar la cantidad de combustible que pasa hacia la cámara de combustión en cada uno de los ciclos de disparo. Esto se logra en una forma de realización de preferencia al proveer un eje ajustable que puede avanzarse de manera roscada por el usuario dentro de la cámara de medición de combustible para reducir el volumen de la cámara, y de esta manera reducir el espacio disponible para el combustible que entra. Es asi como, mientras se desee más combustible o una mezcla más rica, el eje retrocede alejándose de la cámara de medición para incrementar el volumen de la cámara. Una mezcla de combustible menos rica se obtiene al avanzar el eje dentro de la cámara de medición de combustible. Todavía una característica adicional del ensamble de válvula presente es que el eje ajustable descrito anteriormente puede remplazarse por un elemento de calentamiento eléctrico para utilizarse cuando la herramienta se utiliza en condiciones más frías del tipo en el que induce una presión de combustible inferior. El elemento de calentamiento calienta la cámara de medición de combustible o la porción que rodea la caja de la válvula. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista trasera del presente ensamble de válvula de volumen constante de la manera en la que se fija a una artesa de combustible; La Figura 2 es una vista seccionada vertical delantera del presente ensamble de válvula de volumen constante ; Las Figuras 3A - 3C son una serie de vistas de sección fragmentadas del presente ensamble de la válvula de volumen constante que describe tres posiciones de la válvula al tiempo que el ensamble del accionador se mueve a través de una secuencia operativa; La Figura 4 es una vista seccionada fragmentaria de la presente válvula de volumen constante mostrada que está equipada con un disco para facilitar el movimiento del combustible desde la cámara de medición hacia dentro de la cámara de combustión; La Figura 5 es una vista seccionada fragmentaria de una forma de realización alternativa de la presente válvula de volumen constante mostrando la conexión de sellado entre la válvula y la boquilla interior de un cartucho de combustible presurizado; La Figura 6 es un corte de sección parcial tomado a lo largo de la linea 6-6 de la Figura 4 y en la dirección indicada por lo general, y describe una forma de realización alternativa del presente ensamble de válvula; y La Figura 7, es una forma de realización alternativa del presente ensamble de válvula descrito en la Figura 6, en la que el eje de ajuste de medición se reemplaza con un elemento de calentamiento. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a las Figuras 1 y 3, un ensamble de válvula de volumen constante y una cámara de medición, generalmente se designan con el número 10. En la siguiente descripción, los términos "superior" e "inferior" se refieren al ensamble en la orientación mostrada en los dibujos. Sin embargo, se contempla que el ensamble presente puede utilizarse en una variedad de posiciones como se conoce bien en la tecnología. El presente ensamble de válvula 10 es particularmente útil en una herramienta energizada por combustión o neumática (no mostrada), que tiene una carcasa de válvula 12 en el que el fluido a medirse se inyecta bajo presión. El ensamble de la válvula 10 provee una cantidad fija de combustible hacia la cámara de combustión (no mostrada) de la herramienta. Alternativamente, se contempla que el presente ensamble de válvula 10 también puede medir aire presurizado, que se expande para proveer energía, a la herramienta neumática. El presente ensamble de válvula 10 se utiliza en cualquier herramienta o dispositivo que pudiera beneficiarse de un suministro estable y uniforme de un fluido presurizado. La carcasa 12 del ensamble de válvula 10 incluye por lo menos dos válvulas orientadas por resorte, donde la primera válvula orientada por resorte 16 y la segunda válvula orientada por resorte 18 regulan respectivamente el flujo de fluido hacia una entrada 30 y una salida 22 de una cámara de medición 24. La cámara de medición 24 se define por una carcasa 12, y opcionalmente tiene uno o más puertos adicionales a la entrada 20 y la salida 22, como se revelará a continuación. Ni la forma de la cámara de medición 24, como tampoco la posición de la entrada 20 o la salida 22 es particularmente importante. Sin embargo, se prefiere colocar la entrada 20 y la salida 22 en extremos opuestos diametralmente de la cámara de medición 24. En esta configuración, las válvulas orientadas por resorte 16, 18 están coalineadas aproximadamente de manera axial, conservando el espacio. En esta configuración de preferencia, el flujo de fluido a través de la cámara de medición 24 fluirá desde la entrada 20 hacia la salida 22, por lo general paralelo a los ejes de las válvulas orientadas por resorte 16, 18. La cámara de medición 24 puede ser de cualquier tipo de cámara que tenga la capacidad de proveer un espacio de volumen constante para la medición del fluido, lo que significa que el volumen de fluido recolectado en la cámara de medición es igual al volumen de fluido liberado desde la cámara de medición. Mientras que el fluido esté sellado dentro de la cámara de medición 24, la presión permanece constante. La cámara de medición 24 puede ser un contenedor separado o puede ser simplemente una cavidad 24 dentro de la carcasa 12. La carcasa 12 por lo general también se utiliza para dar soporte a otros componentes del sistema de propulsión, como una artesa de fluido presurizado 28 (mostrado en la Figura 1) y las válvulas orientadas por resorte 16, 18. Preferentemente, la cámara de medición 24 está estacionaria con relación a la carcasa 12. El volumen de la cámara de medición 24 mientras que esté fijo, puede ajustarse opcionalmente a través de, por ejemplo la colocación de una pared que puede moverse o una abertura de las válvulas hacia las cámaras adicionales (no mostradas). Sin embargo, su utilidad para los propósitos de medición depende de la capacidad de la cámara 24 para permanecer con un volumen constante hasta que alguna configuración, válvula o ajuste se cambie a propósito. Las válvulas orientadas por resorte 16, 18 de preferencia incluyen cada una un asiento 30, 32, una varilla 34, 36 y un resorte 38, 40 respectivamente. Aunque se discute en términos de la primera válvula orientada por resorte 16, debe entenderse que la siguiente descripción también se aplica a las partes correspondientes de la segunda válvula orientada por resorte 18. El asiento 30 se dimensiona y se configura para acoplarse de manera sellada con la entrada 20 de la cámara de medición 24 cuando la válvula orientada por resorte 16 está en una posición cerrada. El movimiento del asiento 30 entre la posición abierta y la posición cerrada, se controla por la varilla 34. Aunque el resorte 38 es un método económico de orientación de la válvula, se contempla la utilización de otros dispositivos de orientación. El resorte 38 se utiliza para orientar la válvula 16 hacia la posición cerrada. Cada uno de los resortes 38, 40 tiene un extremo anclado 42 , 44 y un extremo movible 46, 48 respectivamente. El extremo movible 46 ejerce una fuerza contra el asiento 30 tendiendo a moverlo en la dirección de la cámara de medición 24 por la fuerza de resorte 40 que empuja contra el extremo anclado 42.
Aunque el extremo anclado 42 puede anclarse directamente a la carcasa 12, preferentemente, el extremo anclado se asienta dentro de un compartimiento que se describe con mayor detalle a continuación. El fluido se suministra a la carcasa 12 bajo presión. Por lo general es deseable que la herramienta sea portátil, y en dicho caso, el fluido se llevado desde la artesa presurizada 28 que se ajusta dentro de la herramienta o se fija a la herramienta. En el caso donde la herramienta que se utilizará en un taller u otra ubicación donde se tiene disponible un gran suministro de fluido presurizado, el fluido está disponible de preferencia hacia la herramienta a través de una manguera o un dispositivo similar (no mostrado) . El ensamble de válvula 10 de la presente invención es útil en cualquiera de estas situaciones, y se contempla la utilización en cualquiera de las configuraciones. Ya que la temperatura y la presión afectan la densidad de cualquier fluido, deben mantener estos factores tan constantes como sea posible para minimizar la variación en la cantidad del fluido suministrado. Antes de entrar al ensamble de válvula 10, el fluido fluye preferentemente a través de un filtro 50 (Figura 2) para minimizar los contaminantes no deseados. El filtro 50 se dispone preferentemente en un extremo de un niple 50, el cual acopla la artesa 28 de manera empatada y sellada 28. Después de pasar el filtro 50, el combustible viaja en un paso superior 52. El paso superior 52 conduce desde la fuente del fluido presurizado, como la artesa presurizada 28, hacia la entrada 20 de la cámara de medición 24. Para lograr la cantidad más consistente de fluido, el paso superior 52 es suficientemente ancho para lograr una presión de suministro consistente antes del cierre de la primera válvula orientada por resorte 16. En algunos casos, es deseable proveer una cámara superior 54 para la acumulación de fluido presurizado. Donde, por ejemplo, la tasa de flujo del fluido es baja, el fluido se acumula en la cámara superior 54, proveyendo una explosión de fluido para entrar a la cámara de medición 24 cuando la entrada 20 está abierta. El fluido liberado desde la cámara de medición 24 fluye dentro de una cámara inferior 56. La medición se logra a través de la abertura y cierre de la primera válvula orientada por resorte y la segunda válvula orientada por resorte 16, 18 a través de un ensamble de accionador 60. El ensamble del accionador 60 es cualquier mecanismo con la capacidad de causar la abertura y el cierre de la primera válvula orientada por resorte y la segunda válvula orientada por resorte 16, 18, en una secuencia en particular para permitir la medición del fluido en la cámara de medición 24. Aunque el varillaje mecánico es la forma preferida del ensamble del accionador 60, una computadora que controle una o más levas es un ejemplo de una configuración alternativa aceptable. En la forma de realización de preferencia, el ensamble del accionador 60 incluye un brazo accionador en forma de C con un brazo superior 62, que está conectado a la varilla 34 de la primera válvula orientada por resorte 16 y un brazo inferior 64, que está conectado a la varilla 36 de la segunda válvula orientada por resorte 18. El brazo superior 62 y el brazo inferior 64 están conectados entre si por un brazo de control 66 (Figura 1) . Una varilla 67 en el brazo de control 66 está acoplado por un brazo de vinculación por pivoteo 68 que se acopla con pivoteo a la carcasa 12 en un punto 68a. El acoplamiento especifico entre el brazo de enlace 68 y la ranura 67 es a través de una lengüeta 69. El brazo de enlace de control 68 se opera a través del movimiento del varillaje de la válvula de nariz (no mostrada), cuya construcción y operación se revela en las patentes de Nikolich incorporadas al presente documento por referencia.
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i r i , ? ; ¦ iaÉii iii fiiiiiiiiijii ra Una característica importante del presente ensamble accionador 60 es que se cera un retardo en el movimiento de los brazos de control 62, 64, 66 y el accionamiento de su válvula orientada por resorte superior y válvula orientada por resorte inferior 16, 18 para que un volumen constante del fluido presurizado se retenga momentáneamente en la cámara de medición 24. Este retardo se cera en parte por un acoplamiento de empate flujo entre la lengüeta 69 y la ranura 67. En una forma de realización de preferencia, la lengüeta 69 está provista con un área reducida comparada con la ranura 67, para que el brazo de enlace de control 68 pueda moverse ligeramente a lo largo de su trayectoria de viaje arqueada sin causar movimiento de los brazos de control 62, 64, y 66. La flojedad o lo "endeble" del acoplamiento entre la lengüeta 69 y la ranura 67 puede variar según la aplicación, al igual que la configuración específica de acoplamiento de empate, incluyendo la ranura en el brazo y la lengüeta en el brazo de control 66. El ensamble del accionador 60 mueve la primera válvula orientada por resorte y la segunda válvula orientada por resorte 16, 18 en cualquiera de una primera secuencia de válvula o una segunda secuencia de válvula, dependiendo de cual sea la válvula que se abrirá y cual sea la válvula que se cerrará. La secuencia de la válvula se determina de acuerdo con el ciclo de combustión, en el caso de una herramienta de combustión, o el ciclo de impacto de una herramienta neumática. Pasando ahora a las Figuras 3A - 3C, se describen las secuencias de la válvula. El inicio de la primera secuencia de válvula se define cuando la herramienta se encuentra entre los usos. En esta posición, la herramienta se energiza y está lista para utilizarse, pero todavía no entra en contacto con la pieza de trabajo en la que un sujetador se impulsará. En este momento, el ensamble del accionador 60 se encuentra en la primera posición como se describe en la Figura 3A, donde el brazo 62 está espaciado a la distancia máxima desde la pared opuesta de la carcasa 12. La primera válvula orientada per resorte 16 está en una posición abierta y la segunda válvula orientada por resorte 18 está cerrada. De esta manera, la cámara de medición 24 se llena con combustible o fluido debido a la comunicación con el cartucho 28 a través del paso 52. Durante la primera secuencia de la válvula, la primera válvula orientada por resorte 16 se mueve desde una posición abierta hacia una posición cerrada y la segunda válvula orientada por resorte 18 se abre, pero la segunda válvula no empieza a abrir hasta que la primera válvula se cierre completamente. Esta primera secuencia de válvula por lo general se accionará a través de algo de estimulo en la preparación para disparar la herramienta. Para tener energía para impulsar un sujetador, el fluido medido se mueve en posición para conducir la energía; es decir que, el combustible se mueve hacia dentro de la cámara de combustión o aire en un cilindro de expansión. La secuencia se inicia preferentemente por cualquier mecanismo preparatorio, como el contacto de la herramienta con una pieza de trabajo, iniciando por apretar el mecanismo de disparo y similares. Si se utiliza una herramienta escopladora energizada por combustión, la imprimación de la cámara de combustión se lleva a cabo preferentemente cuando un elemento de contacto de la pieza de trabajo entra en contacto con la pieza de trabajo, permitiendo que el combustible fluya desde la cámara de medición 24, a través de la cámara inferior 56, dentro del paso de la cámara de combustión 70 y finalmente hacia la cámara de combustión (no mostrada). En la forma de realización descrita y preferencia, la secuencia se inicia al poner en contacto la herramienta con una pieza de trabajo, que causa que el brazo de enlace con pivoteo 68 comience su trayectoria arqueada de viaje representada por al flecha A (Figura 1). Es importante notar que la cámara de medición 24 se utiliza solamente para la medición del fluido, y que no existen cambios físicos o químicos en el fluido mientras que esté sellado en la cámara. Con el fin de proveer energía constante, el fluido se conduce preferentemente al mismo volumen, temperatura y presión para cada uno de los ciclos. Los fluidos no pueden medirse de manera precisa mientras se lleven a cabo reacciones químicas o físicas, por lo que se prefiere que el fluido tenga la misma composición química cuando se libere desde la cámara de medición 24 como cuando ingresó a la cámara de medición. Con referencia ahora a la Figura 3A, que corresponde a la primera posición en la forma de realización de preferencia mostrada, en esta posición, el fluido ingresa libremente a la cámara de medición 24. Al tiempo que el brazo de vinculación con pivoteo 68 se mueve en un arco definido por la flecha A (Figura 1), la lengüeta 67 se mueve en una dirección arqueada inversa. Por lo tanto, se libera la presión hacia arriba anterior ejercida sobre la primera varilla 34 por el brazo superior, permitiendo que el resorte 38 oriente el primer asiento 30 de la primera válvula 16 en acoplamiento con la entrada 20 de la cámara de medición 24. En este punto, las dos válvulas orientadas por resorte 16, 18 están cerradas, evitando el flujo del fluido desde la artesa de suministro de fluido 28 dentro y fuera de la cámara de medición 24. Esta posición se describe en la Figura 3B, y corresponde a la segunda posición del ensamble accionador 60. La cámara de medición 24 está cerrada tanto en la entrada 20 como en la salida 22, sellando el fluido dentro de ésta y proveyendo un volumen medido de fluido dentro de la cámara. El acoplamiento de empate flojo entre la lengüeta 69 y la ranura 67 descrita anteriormente da como resultado un retardo temporal en la abertura de la segunda válvula 18 mientras que el brazo de enlace con pivoteo 68 continua su trayectoria arqueada definida por la flecha A (Figura 1) . Debido a que el acoplamiento flojo, al tiempo que el brazo de enlace con pivoteo 68 se mueve, existe un retardo mientras se libera la orientación hacia arriba que abre la primera válvula 16, y el brazo de control 66 no se ha movido suficientemente para abrir la segunda válvula 18. Este retardo asegura que el volumen de combustible en la cámara de medición 24 permanecerá constante, y que las cantidades adicionales no deseadas no pueden ingresar a la cámara, o que no puedan presentarse fugas prematuras desde la salida 22 hacia dentro de la cámara inferior 56. La tercera posición del ensamble accionador 60 se muestra en la Figura 3C, que se obtiene después de que la primera válvula 16 se ha cerrado completamente y la segunda válvula orientada por resorte 18 se abre. En esta posición, el fluido se libera desde la cámara de medición 24. En la forma de realización de preferencia, la primera secuencia de válvula completa se realiza al tiempo que el brazo del accionador 60 se mueve continuamente desde la primera posición a través de la segunda posición hasta la tercera posición. Después del disparo de la herramienta 12, se inicia la segunda secuencia de la válvula, en la que el levantamiento de la herramienta de la pieza de trabajo causa que el brazo de enlace con pivoteo 68 mueva el ensamble del accionador 60 desde la tercera posición, a través de la segunda posición, hacia la tercera posición. Esta secuencia cierra la salida 22 de la cámara de medición 24 desde el flujo caudal abajo, y vuelve a abrir la entrada 20 para permitir que el flujo de fluido entre nuevamente a la cámara de medición 24.
Cualquier estimulo que siga el disparo de la herramienta 12 pero preceda la primera secuencia de válvula puede utilizarse para arrancar esta secuencia. La segunda secuencia de válvula mueve la primera válvula orientada por resorte y .la segunda válvula orientada por resorte a través de los mismos pasos utilizados en la primera secuencia de válvula, pero en orden inverso. Comenzando con la posición del tercer ensamble del accionador 60 mostrada en la Figura 3C, donde la segunda válvula orientada por resorte 18 se desacopla de la salida 22 evitando el flujo del fluido desde la cámara de medición 24. Después de que la segunda válvula 18 esté completamente cerrada, se obtiene la segunda posición del ensamble del accionador 60, como se muestra en la Figura 3B. Aquí, las dos válvulas 16, 18 se cierran para evitar el contraflujo del fluido, y la cámara de medición 24 contiene solamente una cantidad residual de fluido. Finalmente, la primera válvula orientada por resorte 16 se desacopla de la entrada 20 permitiendo un flujo libre de fluido desde el suministro de fluido 28 hacia dentro de la cámara de medición 24, pero ese fluido se evita de que fluya libremente desde el suministro de fluido presurizado 28 a través de la entrada 20 y de la salida 22 de la cámara de medición 24 hacia el paso de la
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.Mi cámara de combustión 70. En la forma de realización de preferencia, se controla esta operación o secuencia de válvula a través de la acción de pivoteo del brazo de enlace 68 el cual mueve el ensamble del accionador 60 desde una posición donde el brazo superior 62 tiene un espaciamiento máximo desde la carcasa 12 (Figura 3A) , a una posición donde el brazo inferior 64 tiene un espaciamiento máximo desde la carcasa 12 (Figura 3C) . En la forma de realización de preferencia, además del acoplamiento de empate flujo entre la ranura 67 y la lengüeta 69, el ensamble del accionador 60 también incluye un mecanismo de retardo que opera también entre el cierre de una de las válvulas 16, 18 y el cierre de la otra válvula 18, 16. Cualquier tipo de mecanismo de retardo es adecuado, como un retardo eléctrico, elementos electrónicos de un mecanismo de retardo mecánico. En el mecanismo de retardo mecánico de preferencia, el ensamble del accionador 60 está conectado deslizablemente a cada una de las varillas 34 , 36. La primera varilla 34 tiene un primer abridor 71. como un seguro en forma de C asegurado a la varilla 34 y la segunda varilla 36 tiene un segundo abridor 72. El espaciamiento de los abridores 71, 72 en las varillas 34, 36 se utiliza preferentemente para crear un retardo en el cierre de una válvula 16, 18 antes de la abertura de la otra válvula 18, 16. En el mecanismo de retardo de preferencial, el brazo de control 66 del ensamble del accionador 60 es 5 más largo que la carcasa 26 en la que reside el ensamble de la válvula. El exceso en la longitud es suficiente para permitir que el brazo superior 62 y el brazo inferior 64 empareden la carcasa 12 entre éstos con el exceso de espacio entre la carcasa, y los brazos 0 del accionador 62, 64. En respuesta al estimulo que dispara las secuencias de la válvula, el brazo de control 66 se mueve hacia arriba y hacia abajo (direcciones relacionadas con la herramienta, de la manera en la que se orienta en la Figura 3) . 5 Con referencia ahora a la Figura 3A, al tiempo que el ensamble del accionador 60 se mueve a través de la primera secuencia de la válvula, el brazo superior 62 empieza a entrar en contacto con el primer abridor 71. Al tiempo que el brazo de control 66 se mueve 0 hacia abajo, la liberación o la expansión del primer resorte 38 mantiene el primer abridor 71 contra el brazo superior 62 hasta que el primer asiento 30 entra en contacto con la entrada 20 de la cámara de medición, cerrando la primera válvula orientada por resorte. Una 5 vez que el brazo de control 66 se mueve suficientemente
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matea para que el brazo de control 66 se mueva suficientemente para que el brazo superior 62 se desacople del primer abridor 71 (como se muestra en la Figura 3B) , donde el primer resorte 38 orienta a la válvula 16 hacia dentro de la posición cerrada. Durante este movimiento desde la primera posición (Figura 3A) hacia la segunda posición (Figura 3B) del brazo de control 66, el brazo inferior 64 se ha deslizado a lo largo de la segunda varilla 36, parcialmente, pero no totalmente descomprimiendo el segundo resorte 40. Enseguida, en el movimiento desde la segunda posición (Figura 3B) hacia la tercera posición (Figura 3C) del brazo de control 66, el brazo inferior 64 se desliza a lo largo de la segunda varilla 36 y finalmente entra en contacto con el segundo abridor 72, comprimiendo el segundo resorte 40, y abriendo la segunda válvula orientada por resorte 18. La segunda secuencia de válvula invierte de manera similar los pasos anteriores, introduciendo un retardo entre el cierre de la segunda válvula orientada por resorte 18 y la abertura de la primera válvula orientada por resorte 16. Los sellos se utilizan donde sea adecuado evitar el flujo del fluido dentro del para fuera del ensamble de la válvula 10, la cámara de medición 24, y la carcasa 12. El número exacto, la forma y la colocación de estos sellos dependen de la configuración exacta del ensamble de la válvula 10 para una aplicación especifica. En la forma de realización de preferencia, mostrada» se u.tiliz.a opcionalmeate u.a inserto removible 71 para rodear la varilla 34, 36 de cada una de las válvulas orientadas por resorte 16, 18, al tiempo que la varilla pasa a través de la carcasa 26 y entra en contacto con el ensamble del accionador 60. Los anillos 0 76, los empaques o dispositivos similares, se utilizan preferentemente para evitar fugas entre el inserto removible 74 y la carcasa 12 o las varillas 34, 36. En algunas aplicaciones, sería preferible que la longitud del resorte 38, 40 exceda las dimensiones de la cámara superior 54 o de la cámara inferior 56. Cuando esto es deseable, el inserto removible 74 incluye un compartimiento hueco 78 que se dimensiona y se configura para recibir una porción de la longitud del resorte 38, 40 y para recibir el extremo anclado 42. El inserto removible 74 también provee un acceso fácil para las válvulas orientadas por resorte 16, 18 y sus partes componentes cuando se instalan los reemplazos. Con referencia ahora a la Figura 4r se prefiere que el presente ensamble de válvula 10 esté
i -í kñtá ¦ provisto con un mecanismo para facilitar el movimiento o la evacuación del combustible desde la cámara de medición 24 a través de la salida 22 y finalmente dentro del paso 70 conduciéndose hacia la cámara de combustión. Como se describe anteriormente, se ha encontrado que cuando las herramientas energizadas por combustión de este tipo se operan a temperaturas frías, inferiores a 32°F (0°C), la presión del combustible cae y se vuelve más difícil mover el combustible hacia dentro de la cámara de combustión. Para dirigirse a este problema, el presente ensamble de válvula 10 preferentemente se provee con un disco 80 asegurado a la válvula 18, específicamente en el extremo de la varilla 36 dispuesto en la cámara de medición 24. El disco 80 está ubicado de preferencia más cerca de la entrada 20 cuando la válvula 18 está cerrada. En ese extremo, el disco 80 se asegura a un pedestal 82 que a cambio está asegurado a aun asiento cónico 32. En la forma de realización de preferencia, el disco 80 está hecho de bronce o un material equivalente rígido y resistente al calor y el pedestal 82 está hecho de hule o un material polimérico o plástico resistente similar. Sin embargo, se consideran o:ros materiales. Preferentemente, el disco 80 está ajustado con fricción al pedestal 82 a través de un acoplamiento con empate con fricción entre una oreja 84 en el pedestal y un orificio acial 86 en el disco. Sin embargo, se consideran otras formas para sujetar el disco 80 al pedestal 82, incluyendo pero no limitado a soldadura ultrasónica, moldeo de inserto, adhesivos u otros sujetadores mecánicos. El disco 80 está dimensionado para tener un diámetro que se aproxime, pero que sea menor al diámetro de la cámara de medición 24. En operación, al tiempo que la válvula 18 se abre, como se describe anteriormente con relación a la Figura 3C, el disco 80 se mueve con el asiento 32 desde su posición de descanso cerca de la entrada 20 de la cámara de medición 24, (visto mejor en la Figura 4) hacia una ubicación más cercana a la salida 22. Este movimiento empujará cualquier combustible residual desde la cámara de medición 24 a través de la salida 22 y finalmente en el paso 70 conduciéndose hacia la cámara de combustión. De esta manera, el combustible se mueve mecánicamente desde la cámara de medición 24. Sin embargo, ya que el problema de la baja presión de combustible está relacionado con la temperatura, una solución alternativa puede ser la de proveer un paso de escape complementario 88 a través del cual el escape caliente de la cámara de combustión caliente la cámara de medición durante la operación de la herramienta.
Con referencia ahora a la Figura 5, la conexión entre la válvula 19 y la artesa de combustible 28 se muestran en mayor detalle. Es importante que se establezca una relación de sellado entre la válvula 10 y la artesa de combustible 28 para evitar la pérdida de combustible, asi como evitar una combustión no deseada. La artesa de conbustible 28 se provee con un vástago interno 90 que define una salida del combustible contenido en la artesa bajo presión, como se conoce en la tecnología. Como es bien sabido en la tecnología, y e emplificado por la Patente estadounidense No. 5,115,944 que se incorpora por referencia, el vástago 90 se asegura, y se circunscribe a una tapa de extremo 92 que encierra el extremo de la artesa 28 y forma una costura enrollada 94 en esto. Un adaptador 98 acopla la tapa del extremo 92, circunscribe y protege el vástago 90 que se proyecta. Un paso axial 98 se define por el adaptador 96 y acomoda el vástago 90. En la forma de realización de preferencia, el adaptador también incluye una membrana de extremo frágil 100 que bloquea el paso 98 y provee una indicación visible ya sea que la artesa 28 se utilice o no. La membrana 100 está configurada para perforarse al momento del acoplamiento de empate con el niple 51. Correspondientemente, el paso 98 está dimensionado para acomodar el niple 51. En este mismo entorno, el niple 51, de preferencia, es por lo general de forma cilindrica, y tiene un diámetro o parámetro de sección transversal dimensionado para acoplar de manera deslizable y de empate el paso 98, y una longitud dimensionada para acoplar un extremo 102 del vástago 90 con el fin de poner en efecto la comunicación de fluido entre la artesa 28 y la válvula 10. En la forma de realización de preferencia, el niple 51 es cilindrico, sin embargo, se consideran otras formas de sección transversal no circulares, dependiendo de la aplicación, y que incluyen formas ovaladas, cuadradas, rectangulares y poligonales . En la forma de realización de preferencia, el niple 51 y el vástago 90 están configurados de tal manera que, al momento del acoplamiento operativo como se describe en la Figura 5, se logra una relación de sellado. Esta relación, que está diseñada para evitar la pérdida de combustible no deseada, puede lograrse a través del contacto por fricción entre el extremo 102 del vástago 90 y un extremo 104 del niple 51. Sin embargo, se prefiere que algún tipo de formación de sellado se provea por lo menos a uno de entre el niple 51 y el vástago 90. En la forma de realización de preferencia, la , formación de sellado es un anillo 0 resistente 106 provisto para el niple 51. Sin embargo, se consideran otros tipos conocidos de formación de sellado, incluyendo, pero no limitado a, sellos de anillo, sellos moldeados y roldanas planas. Además, el extremo 104 de este niple define una cámara 108 con el fin de recibir o capturar un miembro de sellado resistente tal como el anillo O 106. Más específicamente, el extremo 104 se ahusa o se bisela tanto para retener el anillo O 106 como para facilitar la inserción del niple 51 dentro del paso 98 del adaptador. El extremo 104 ahusado perfora más fácilmente la membrana 100, especialmente cuando el niple 51 está fabricado de metal como el bronce, que se prefiere, a pesar de que se consideran otros materiales adecuadamente rígidos y durables . Con el fin de mejorar adicionalmente la relación de sellado del niple 51 acoplado y el vástago 90, el extremo 102 del vástago se configura con el propósito de acoplar o acomodar de manera de empate el anillo O 106. Por lo tanto, el extremo 106 de preferencia se provee con una ranura anular 110. Naturalmente, se considera que el anillo O 106 o cualquier otro miembro de sellado resistente puede montarse alternativamente en el vástago 90, o puede fijarse al extremo 104 del niple por medio de un adhesivo, en una ranura (no mostrada) o cualquier otro tipo conocido de tecnología de fijación de anillo O. También se considera que, dependiendo de la aplicación, si por alguna razón se requiere la comunicación del fluido con la artesa 28, puede proveerse un conector en la forma del niple 51 que, en el extremo opuesto al extremo 104, esté en comunicación del fluido con un contenedor o depósito de fluido, según se requiera. En uso, la artesa 28 se inserta en la herramienta de combustión de tal manera que el niple 51 se acopla con empate al adaptador 96. La artesa 28 se presiona sobre el niple 51 de tal manera que la membrana 100 se perfora y el extremo 104 del niple entra al paso 98 hasta que se realiza el contacto con el extremo 102 del vastago. Como se describe anteriormente, debe obtenerse preferentemente una relación de sellado, y se considera el empleo de otro aparato de seguridad con el propósito de fijar la artesa 28 en esta posición. De esta manera, podrá observarse por las personas habilitadas en la tecnología, que este ensamble de la válvula y el cambiador de medición brindan un método sencillo para proveer un volumen constante de fluido a una herramienta de potencia para sujetadores. Las dos válvulas orientadas por resorte 16 y 18 controlan la entrada y la salida a la cámara de medición 24 de volumen constante, que mide una cantidad constante de fluido, independiente de las fluctuaciones en la tasa de flujo de fluido. El ensamble del accionador 60 manipula la abertura y el cierre de las válvulas 16 y 18, recibiendo el fluido desde la fuente presurizada 28 y midiéndolo antes de que fluya caudal abajo hacia una cámara de combustión o de expansión. Este arreglo de las válvulas 16 y 18 minimiza el desgaste en los sellos, y reduce el mantenimiento. Con referencia ahora a la Figura 6, a una forma de realización alternativa de este ensamble de la válvula se le asigna generalmente el número 120. Los componentes compartidos de los ensambles 10 y 120 se identifican con números de referencia idénticos. La diferencia principal entre los ensambles 10 y 120 es que el ensamble 120 de la válvula incluye un mecanismo para variar el volumen de la cámara 24 de medición de combustible, de tal manera que el usuario puede ajusfar de manera selectiva el volumen del combustible enviado por el ensamble de la válvula hacia la cámara de combustión de la herramienta. Esta forma de ajuste es especialmente útil cuando la herramienta se utiliza en altitudes o elevaciones más altas, donde el aire es más ligero y se necesita menos combustible para una combustión eficiente. En la forma de realización de preferencia, el mecanismo para la variación del volumen de la cámara de medición de combustible es un émbolo de dosificación 122, referido en este documento como émbolo, el cual es un miembro alargado orientado a reciprocar linealmente con relación a la cámara de medición 24. Se prefiere que el émbolo realice el movimiento reciproco a lo largo de un eje longitudinal, el cual es generalmente normal, hacia un eje de operación definido por las válvulas 16 y 18. Se considera que el émbolo 122 tiene cualquier configuración que puede soportar el ambiente operativo de la herramienta de combustión, y tomar espacio dentro de la cámara de medición 24, que de lo contrario podría ser tomado por el combustible. En la forma de realización de preferencia, el émbolo 122 es un eje o varilla de metal alargado, que tiene un extremo 124 de la válvula y un extremo 126 de ajuste. Como se establece anteriormente, el extremo 124 de la válvula está configurado con el fin de reducir el volumen de la cámara de medición 24 al tomar cierta cantidad de espacio ocupado de otra manera por el combustible antes de cada uno de los ciclos de disparo de la herramienta. Como se describe aquí, el extremo 124 de la válvula generalmente es de forma cilindrica con un extremo truncado, a pesar de que se considera alternativamente que el extremo tiene una complementaria a la pared 128 de la cámara de medición 24. Contrario al extremo 124 de la válvula, el extremo 126 de ajuste está configurado para la manipulación selectiva, aquí la rotación selectiva, que se logra en la forma de realización de preferencia mediante una ranura 130 para destornillador. Cualquier forma convencional de ranura de propulsor se considera adecuada, incluyendo, pero no limitado, al tipo ranurado, Phillips, Tor-x, etc. asi como de forma hexagonal par llave Alien o un receptáculo convencional. Las configuraciones de ajuste hechas a la medida también se consideran para utilizarse en aplicaciones donde solamente se permite que cierto personal de servicio calificado ajuste la herramienta. Entre el extremo 124 de la válvula y el extremo 126 de ajuste, el émbolo 126 es provisto preferentemente con roscas, de tal manera que el movimiento reciproco axial del extremo 124 de la válvula dentro y fuera de la cámara de medición 24 pueda controlarse positivamente. También se considera cualquier estructura equivalente para lograr este objetivo. Además, el émbolo 122 se provee con una longitud suficiente para que pueda realizarse el ajuste de manera externa de la carcasa 12 de la válvula. Una manga 132 está configurada para montarse en relación operativa con la carcasa 12 de la válvula y acomodar reciprocamente el émbolo 122. Más específicamente, la manga 132 circunscribe y por lo tanto da soporte al émbolo 122, y se fija a la carcasa 12, preferentemente al ajustarse por presión en un orificio 134.1 El orificio 134 está en comunicación con la cámara de medición 24. Se consideran otras formas para fijar la manga 132 a la carcasa 12, incluyendo la soldadura, los adhesivos químicos y similares. La manga 132 se provee con un orificio de paso 136 axial y central, el cual está en comunicación con la cámara de medición 24 y que está dimensionado para acomodar el émbolo 122. Para dar soporte adecuadamente al émbolo 122, la manga 132 tiene una longitud suficiente, que se extiende generalmente de manera normal hacia la carcasa 12 de la válvula. Sin embargo, el émbolo 122 es preferentemente más largo que la manga 132. Un extremo exterior 138 de la manga 132 está preferentemente roscada para acoplar las roscas 140 del émbolo 122. La ubicación específica de las porciones roscadas correspondientes del émbolo 122 y de la manga 132 pueden variar para adecuarse a al aplicación. Ya que el orificio 134, asi como el paso del orificio 136, se encuentran en comunicación fluida con la cámara de medición 24, es importante que estén sellados para evitar fugas de combustible no deseadas. Correspondientemente, la manga 132 está provista preferentemente con un sello 142 en la forma de un anillo 0 situado en una ranura para anillo 0 144 dimensionada adecuadamente. Dependiendo de la aplicación, la ranura 144 puede colocarse ya sea sobre la manga 132 o en el orificio 134. Además, un sello para émbolo 146, también preferentemente un anillo O, sella el paso ce orificio 136 y se dispone en una ranura 148, ya sea en el paso del orificio 136 o en el émbolo 122. Para que la operación de las válvulas 16, 18 no se incapacite, se prefiere que el émbolo 122 se disponga en la cámara de medición en una posición compensada. En otras palabras, el eje longitudinal del émbolo 122 se compensa desde un plano vertical biseccionando la cámara de medición 24 en la dirección del movimiento reciproco del émbolo. Hablando prácticamente y haciendo referencia ahora a la Figura 6, el émbolo 122 se sitúa detrás del eje de movimiento de las válvulas 16, 18. Con referencia ahora a la Figura 7, otra característica del presente sistema 120 es que el émbolo 122 o la manga 132 se calienten de manera que la herramienta pueda utilizarse a temperaturas relativamente bajas (debajo de 32 °F (0°C) ) cuando la presión del combustible diminuye como se describe anteriormente. El calor puede proveerse eléctricamente al conectar los plomos vivos 150 energizados por la batería (no mostrada) de la herramienta. Alternativamente, al reemplazar el émbolo 122 con un elemento de calentamiento estacionario 152 se puede proveer calor. El elemento de calentamiento 152 puede ser reciprocado dentro de la manga 132 a través de un ajuste cor. fricción, y también se contempla que puede conectarse a la batería como se conoce bien en la tecnología. Como se describe anteriormente, con relación al paso del escape complementario 88 (Figura 4), puede proveerse calor adicional desde la cámara de combustión. Aunque se ha mostrado y descrito una forma de realización en particular del ensamble de volumen constante y la cámara de medición, podrá apreciarse por las personas capacitadas en la tecnología que pueden realizarse cambios y modificaciones a la misma sin partir de la invención en sus aspectos más amplios se establece en las siguientes Reivindicaciones.