TW424035B - Combustion chamber design for propellant charges and power adjustment means - Google Patents

Description

424 035 A7 ------- B7 五、發明說明（1) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明背景 發明領域 本發明針對一種於火藥作動裝置中裝載推進劑之燃燒室 設計’及特別有關一種增加燃燒效率及清潔度之新穎節流 孔板。該燃燒室増進所裝載推進劑之完全燃燒，如此能夠 既清潔又有高度能量_貫性地使用動力調節系統。 先前技藝之敘述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現行可用之主要推進劑（亦已知爲火藥作動）装載設計之 特色爲一包含推進劑材料及點火材料之圓柱形黃铜外殼。 該推進劑係呈具有添加劑之粒狀、薄片、或纖維形式之端 化纖維素。當使用一堪狀物質密封該開口時，通常麼彎定 形該黃銅外殼之打開端。用已知之底火技術取得點火。在 該黃銅外殼之封閉端形成一邊緣區域。一對撞擊靈敏之物 質係塗在該邊緣之内部表面上。當該撞針撞擊該邊緣及使 該邊緣崩塌時，該對撞擊靈敏之物質起反應，且該氣體分 解產物持續使鄰接該邊緣之微粒或薄片推進劑開始點火。 合成之氣體及所產生之熱量增加該彈藥筒中之壓力，造成 該彈藥筒之密封端打開。來自該外殼之衝出氣體載送未用 完之推進劑進入在該推進器頂端之容積。當迫使該未用完 之推進劑進入該推進器及其膛孔間之間隙時，由於壓力及 溫度之減少將抑制燃燒。表面積與該推進器膛孔間隙區域 中容積之高額比率將剝奪該氣體/固體混合物之熱量，亦 促成燃燒之中止。如此’當該推進器往下行經該膛孔時.， 將澱積未用完之推進劑燃燒產物。該流程產生許多不想要 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

$·、發明說明（2 ) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 之結果：可污染該膀孔；由於隨機之不完全燃燒而增加動 力之變化；及未用完之推進劑可攏集在該推進器之回程上 ，如此增加隨後射擊之推進劑數量。所有這些皆導致較高 之擊射能量變化。在美國專利第4,493,376號顯示該先前技 藝之範例。 另一種推進劑裝載型式係稱爲無外殼式，其中一黃銅外 殼未用作一用於該裝載之容器。由於類似於彈藥筒工具之 機構’燃燒清潔度係受限於此形式之工具，亦即於燃燒期 間，該推進劑係向下推經該膛孔進入該推進器及膛孔間之 間隙，在此由於壓力及溫度之減少而抑制燃燒。在美國專 利第5,208,420、3,899，113及3,973,708號顯示該技藝之範例。 於一些先前技藝中，動力調節係藉著一調節該推進器於 其膛孔内之最初位置之機械連桿提供火藥作動工具。當允 許該推進器採用最接近其彈藥筒之最初位置時即可獲得滿 載動力0注意知:供一最小之最初容積以便限制峰値燃燒壓 力。當最初於該膛孔中進一步往下定位該推進器及如此遠 離該彈藥筒時，可達成漸増之較低動力設定。由於往膛孔 下方定位該推進器之結果，需執行二動力減少機構。該第 一機構係使最初容積增加之機構；如此達成較低之燃燒壓 力及溫度，而亦導致較少之燃燒效率。該第二機構係如使 該推進器定位更接近孩工具之排氣通口之機構，而減少該 後膛之長度。該二機構皆具有限制及造成相關問題。增加 最初之燃燒室容積將加重該推進劑之燃燒，其中減少該壓 力及溫度及亦增加該表面積；如此，更多推進劑 n n . · n n I 一 01 I n n i t I -請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- A7 424〇35 B7____ 五、發明說明（3 ) 燒。假如容積太大’對於藉著變化該最初燃燒容積所能減 少動力之多寡係有所限制，因爲該推進劑僅只掉落在該外 殼外侧，及除了點火區域以外只發生很小之燃燒。重複此 程序允許充滿該最初容積之未用完推進劑之累積，及導致 危險之大量推進劑》同時，減少該後膛之長度將減少可用 於發生燃燒之時間及距離β亦增加該推進器在返回行程收 集未用完推進劑之效果，如此造成更多擊射間之能量變異 。另一問題係該廢氣包含可能有毒之較高濃度碳氫化合物 。對於此種型式之工具，在該工具排氣區域之内部表面上 觀察到未用完之推進劑，這可能累積及導致不安全之狀態 。此種先前技藝之範例係顯示在美國專利第4,877，171 ; 3,746,235 ; 4,068,790 ; 4,374,567 及 4,824,003 號中。 另一種動力調節機構係藉著一閥門操作，將該燃燒氣體 排出至大氣或排入一廢氣室或消音器。該排氣技術之缺點 係類似於該容積調節技術，其中未能達到充分之時間、壓 力及溫度以便完全燃燒該推進劑；如此，該最終之未用完 推進劑及副產物可能污染該工具。在美國專利第4,II9,257 號中敎導此種系統。 因此，需要一種甚至當使用動力調節裝置時可完全燃燒 該推進劑之燒室設計。 如此，本發明之一目的提供一種可完全燃燒及用可承受 之低階固體燃燒產物清潔之燃燒室，而可用氣體燃燒產物 之氣流將該固體燃燒產物運送出該燃燒室。 亦爲本發明之一目的是提供一種結合該燃燒室之動力調 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 * 297公釐） ------------4我--------訂---------線7 * C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 A7 B7 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印s 五、發明說明（4) 節裝置，以在所有動力等級下增進清潔及完全燃燒。 本發明4另一目的是提供一種結合傳統動力調節裝置之 燃燒室，以在所有動力等級下增進清潔及完全燃燒。 圖面簡述 併入及形成該規格之一部份之附隨圖面説明本發明之一 些淪點，及與該敘述一起用於説明本發明之原理。於各圖 面中： 第1圖係根據該先前技藝所製用以打入釘子之推進劑工 具之橫截面圖； 第2圖係充分布署該動力調節特色之第〗圖推進劑工具之 橫截面圖； 第3圖係第1圖所示推進劑工具之燃燒室於預備發射狀態 之放大橫截面圖； 弟4圖係第1圖所示推進劑工具之燃燒室在點火之後及於 推進劑燃燒期間之放大橫截面圖； 第5圖係根據本發明之原理所製用以打入釘子之推進劑 工具之橫截面圖； 第6圖係充分布署該動力調節特色之第5圖推進劑工具之 橫截面圖； 第7圖係第5圖所示推進劑工具之燃燒室於預備發射狀態 之放大橫截面圖； 第8圖係第5圖所示推進劑工具之燃燒室在推進劑燃燒期 間之放大橫戴面圖； 第9圖係根據本發明原理所製推進劑工具之一橫截面圖 _ 7 - 本紙張尺度適用f國國家標準規格⑵0 x 297—fj -- ---- ---^ ^ i ------訂---------線 y '請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) A7 B7 424〇35 五、發明說明（5 ) ’其具有另一種動力調節配置；及 (請先閒讀背面之注意事項再填寫本頁) 第10圖係根據本發明原理所製使用無外殼式裝載之推進 劑工具之一橫截面圖，其具有另一種動力調節配置。 現在將詳細參考镜先前技藝及本發明之較佳實施例，在 於所附圖面中説明各範例，其中遍及各圖面之類似數字指 示相同之元件。 發明之詳細敘述 現在參考各圖面’第1圖係按照該先前技藝之原理所製 大致標爲10之一推進劑工具之橫截面囷。推進劑工具10包 括一含有膛孔12之外殼11 ’該膛孔引導一推進器13之往復 前進。藉著點火一推進劑裝載或彈藥筒14以加壓一燃燒宜 15，迫使推進器π沿著膛孔12往下以驅使緊固件16進入一 工作表面17而操作工具10。藉著彈藥量14之點火所產生之 燃燒氣體係經由外殼11中之凹槽20排出。如可在第1圖中 看出者，動力調節臂18及一與動力調節臂18接觸之調節裝 置19係描畫於其最高之動力設定中。調節裝置19係以螺紋 鳴合在外殼11伸出部份1 lb之開口内。於該位置中，燃燒室 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 15之最初容積係在其最小値；導致較高之燃燒壓力及效率3 該先前技藝動力調節裝置之最低動力設定係顯示於第2 圖中。已設定調節裝置19以進一步往膛孔12下方定位推進 器13之最初位置，如此增加該燃燒室15之最初容積。注意 該推進器13上表面21之最初位置係在排氣凹槽20之上表面 22上方。這確保將獲得—些燃燒壓力。假如推進器上表面 21之最初位置係在排氣凹槽2〇上表面22之下，則將獲得很 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 少之壓力及燃燒。 該先前技藝之燃燒室係以放大之橫截面圖描述於第3圖 中。彈藥筒14包括在一端點具有凸緣24之彈藥筒外殼23， 並使一圈對撞擊靈敏之物質25位在彈藥筒外殼23之凸緣24 内°彈藥筒14之剩餘部份充滿推進劑微粒26，而壓彎定形 相向於凸緣24之外殼23端點23及以蠟狀物質27密封。於燃 燒期間之先前技藝燃燒室係描述於第4圖中。在此，彈藥 筒&緣24已如在28所示藉著撞針（未示出）使其崩塌。於崩 塌區域28中之對撞擊靈敏物質2 5已點燃鄰接之推進劑微粒· 26，同時所產生之壓力已打開該摺疊區及由彈藥筒14噴出 蟻狀物質27°氣體之衝出將未用完之推進劑微粒26送至推 進器表面21。一部份推進劑微粒26繼續燃燒而迫使一些推 進劑進入推進器13及膛孔12間之間隙空間。在此，所減少 之壓力及溫度將抑制燃燒；導致類似焦油之物質澱積在膛 孔12上。當推進器13在膛孔12内往下推進，使該推進器表 面21前進通過排氣凹槽頂端22時，藉著該衝出之廢氣迫使 一部份剩餘之推進劑經過凹槽20排出。亦在此時，該壓力 及溫度係大幅減少及本質上中止燃燒。另一部份未用完之 推進劑保留在膛孔12内及在推進器上表面21上。於推進器 13之返回至該最初位置時，該未用完之推進劑係向上移入 燃燒室15°如此由於較高之彈藥量，随後之射擊具有較高 之壓力及溫度，更完全地燃燒該推進劑，及導致較高之驅 動能量°如此，對於隨後之射擊，較少之未用完推進劑呈 現在燃燒室15内。此機構説明大部份之射擊能量變化’特 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------'^--------訂---------線 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 42 ^03 5 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 別是在低動力設定時。 第5圖係按照本發明之原理所建造而大致標以100之推進 劑工具橫截面圖a推進劑工具100包含第1 - 4圖所示工具10 之所有元件，並加上位在彈藥筒14及上推進器表面21間之 燃燒室15内之節流孔板Π0。亦於第5圖中，該動力調節裝 置19係顯示在最高之動力設定。本發明之較低動力設定係 顯示於第6圖中。 本發明在第7圖中以一放大橫截面圖所描述之燃燒室15 包含一上容積室132及一下容積室133。所有先前技藝之元 件皆存在，並增加節流孔板130。於燃燒期間之本發明燃 燒室15係描述在第8圖中。注意於燃燒期間，推進劑微粒 26係捕捉在節流孔板130上方之上容積室132内。推進劑微 粒26必須至少局部燃燒，以便通過多數位於節流孔板130内 之節流孔131。如此，節流孔131防止推進劑微粒26於下容 積室133中燃燒，及因此確保完全燃燒及維持清潔之工具 操作。即使當下容積室133變大時該機構仍有作用，如採 用該動力調節特色所常見之低動力設定情況β注意甚至無 推進器13存在時；可達到充分之時間 '壓力、及溫度以完 全燃燒該推進劑材料。 於本發明之較佳實施例中，設計節流孔131之尺寸以使 其稍微小於該推進劍微粒26之最大尺寸》如此，對於球形 (或滾珠）火藥，節流孔131將等於或小於該球體之直徑。對 於薄片形火藥，該節流孔131將等於或小於該薄片之長度 。對於纖維推進劑，節流孔131將小於該纖維之長度。計 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -τ' 装 0 n iv -----訂——丨 線N,- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 42403 5 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 ) 算節流孔131之數目以允許充分之流動’而當推進器13在膛 孔12内往下推進時避免於上容積室132中聚積過度之壓力。 注意該節流孔131之外形不須爲圓形；如此’凹槽、正方 形、裂缝、或不規則形狀亦同樣可作用° 第9圖所示橫截面圖中描述一動力調節裝置之另—種新 穎配置。於該配置中，工具100之燃燒室15係藉著額外之可 調節容積室134選擇性地增大。可調節容積室134係藉著閥 門135通至下容積室133。閥門135包括一容納在通道137(連 接容積室133至容積室134)内之閥座136，及具有開關通道 137之作用。閥座136係藉著閥柄139耦合至一可調節把手 138，當閥柄139係以螺紋嚙合一固定至外殼11之支撑構件 14〇。於操作中，藉著轉動把手138調節相對通道137之底座 136部份，如此額外之容積室134可選擇性地連接至下容積 室 133。 此外，藉著調節一可動板141可變化一額外容積室134之 尺寸。在本實施例中，板141係以螺紋嚙合在可調節之容 積室134内’以致可藉著轉動板141調節該板141之位置，這 是藉著經由在支撑構件14〇内之開口將一合適工具插入可 調節之容積室134所達成。當板丨41位移朝向通道137時，減 少可调節容積室134之尺寸、增加驅動動力，而使板141位 移朝向支撑構件140將增加可調節容積室134之尺寸、減少 容積室133中之壓力、及如此減少可用於推進器13之加速度 、速率、及能量。當推進器上表面21通過工具1〇〇之排氣凹 槽20時’即釋放轉向之能量。 I ____ '11- 本紙張尺度·甲關冢標羊（CNS)A_4規格⑽x 297公爱）--- ·请先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) "裝--------訂--------線一 4 2 4 〇3 5 A7 B7 五、發明說明（9 ) 第10圖所示橫截面圖中描述一動力調節裝置之另一種新 穎配置，於該案例中應用一無外殼式裝載l4a。於該特別實 施例中，無外殼式裝載Ha係包含在一細長條组件i4b内。 於該配置中’藉著額外之可調節容積室134a選擇性地增大 下容積室133a。該容積室係藉著用把手U8a控制之閥門135a 通至下容積室133a ’及以先前關於第9圖所述之類似方式 藉著移動板141a獲得對可調節容積室134a之調節；如此， 更多之容積導致較低之驅動力。於操作中，燃燒氣體經過 藉著閥門135a之閥座136a所打開之通道137a流入可調節容積 室134a。可調節容積室134a具有減少容積室133a中壓力之作 用，如此可用於推進器13a之加速度、速率、及能量。當推 進器13a之上表面21a通過排氣孔20a時，即釋放轉向之能量。 雖然已以一較佳實施例之觀點顯示及敘述本發明，將了 解的是本發明未受限於該特別實施例，及可作任何變化及 修正卻未偏離本發明之實際精神及範圍，如附屬申請專利 中所定義者。 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明較佳實施例之先前敘述已呈現用於説明及敘述之 目的°其不欲將本發明徹底限制於所揭露之精確形式，及 以上面之敎導可能作很多修正及變化。所選擇及敘述之實 施例係爲了最佳説明本發明之原理及其實際應用，以藉此 使熟練該技藝之人士能最佳利用本發明及各種實施例，及 適用於所欲特定用途之各種修改。吾人意欲使本發明之範 圍係由此處所附之申請專利所定義。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公》) —

Claims (1)

1. 8 8 8 8 ABCD 424035 六、申請專利範圍 1. 一種用以變化一推進劑作動式緊固件驅動工具之驅動 力之裝置，該裝置具有一主體，一具有位於該主體内 之上部及下部之圓柱形膛孔，—具有可滑動地安裝在 該圓柱形膛孔内及可在未作動停靠位置及作動緊固件 驅動位置間移動之上表面之驅動組件，一固體之推進 劑裝載，及用以將該推進劑裝載定位在該驅動組件上 方之腔孔上部内之機制，以致當點燃該推進劑時，該 推進器組件移至該驅動位置以由該工具驅動一緊固件 ’該裝置包含： 經濟部中央揉準局負工消費合作社印装 一節流孔板，其無可改變地固定在該上部内及將該膛 孔之上部分成一上室及一下室，該上室具有一於該節 流孔板及該推進劑定位機制間之固定容積，且該下室 於該節流孔板及該推進器組件上表面之間具有一可變 之容積，該節流孔板包含多數特定尺寸之節流孔，以 防止該固體推進劑之碎片於點燃該推進劑時由該上室 進入該下室，而確保該推進劑裝載之完全燃燒；及 棋合至該推進器组件且定位於該工具膛孔外側之機制 ’用以當該組件位於未作動之停靠位置時變化該節流 孔板及該推進器組件間之距離，藉此變化該下室之容 積及當燃燒該推進劑裝載時變化作用於該推進器組件 上之力量。 2 .根據申請專利範園第1項之裝置，其中在該節流孔板内 之孔隙爲圓形。 --- -13- 千 个 ΕΓ Ν 7, JO- * 公 7 9 2 424〇35 II D8 夂、申請專利範圍 3.—種藉著燃燒推進劑以驅動緊固件之推進劑作動工具 ，包含·· —主體； —具有上端及下端而在該主體内之圓柱形膛孔； 一具有上表面之推進器組件，其可在接近上端之第一 未作動位置及接近該下端之第二作動緊固件驅動位置 間之膛孔内位移； 一固體推進劑裝載； 用以在膛孔之上端内定位該固體推進劑裝載之機制： 一具有多數孔隙之節流孔板，其無可改變地固定在該 推進劑定位機制及該推進器组件間之膛孔上端内，並 在該節流孔板及該定位機制之間形成具有固定容積之 第一室及於該節流孔板及該推進器組件之上表面間形 成第二室，使得該節流孔板内之孔隙尺寸可防止該固 體推進劑之碎片進入該第二室； 經濟部中央搮準局貝工消費合作社印製 (請先閎讀背面之注意事項再淨寫本頁) 經由一通道耦合至該第二室之輔助用第二室；及 用以於該第二室及該輔助用第二室之間選擇性地打開 及關閉該通道之閥門機制，以選擇性地變化該第二室 内之容積； 藉此用該閥門可變化用於由該第一未作動位置推動該 推進器組件至該作動緊固件驅動位置之驅動力。 4 .根據申請專利範圍第3項之工具，其中在該節流孔板内 之孔隙爲圓形。 _ - - 14-_ 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > A4规格（210X297公釐） 424 03 5 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 5 .根據申請專利範圍第3項之工具，其中在該節流孔板内 之孔隙爲方形。 6 ‘根據申請專利範圍第3項之工具，其中該輔助之第二室 設有一在該室内之可動板，以變化該輔助第二室内之 容積。 7 ·根據申請專利範圍第6項之工具，其中該板係可旋轉地 安裝在該輔助之第二室内及旋轉至變化其在該輔助之 第二室内之位置。 8. 根據申請專利範圍第3項之工具，其中用—調節把手之 旋轉達成選擇性地打開及關閉該閥門。 9. 根據申請專利範圍第8項之工具，其中該調節把手係位 在該主趙外側。 10·根據申請專利範園第3項之工具’其中該固體之推進劑裝 栽包括一含有多數之個別推進劑微粒之彈藥筒外殼。 經濟部中夬棣率局員工消费合作社印製 U -根據申請專利範圍第3項之工具，其中該固體之推進劑装 載包含一含括在載具細長條組件内之無外鼓式裝載。 根據申請專利範圍第3項之工具，其中該主體設有一排 氣孔，藉此當該推進器組件在該排氣孔下方定位於該 膛孔内時使該第二室之内部與該工具之外部相通。 13.根據申請專利範園第3項之工具，其中該閥門機制包含 各納於該第二室及該輔助第二室間之通道内之閥座 ’以關閉該通道。 ^國家標準(CNS ) Α4ί|^Γ( 210X297"^^--------