專利名稱：發(fā)射工具燃燒室的彈性可膨脹環(huán)密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總得來講涉及驅(qū)動(dòng)工具，更具體地說涉及利用發(fā)射藥來驅(qū)動(dòng)一緊固件或其它物體的發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)工具。下面將結(jié)合一驅(qū)動(dòng)工具具體公開本發(fā)明，該驅(qū)動(dòng)工具點(diǎn)燃一無殼發(fā)射藥，利用其所產(chǎn)生的燃燒氣體來驅(qū)動(dòng)一釘子。
目前所用的緊固件驅(qū)動(dòng)工具，絕大多數(shù)為氣動(dòng)的。氣動(dòng)工具利用經(jīng)一軟管提供給該工具的壓縮空氣作為動(dòng)力源。但是，氣動(dòng)工具的通用性受到嚴(yán)格的限制；他們必須通過一根軟管與一壓力空氣源相連，所以限制了氣動(dòng)工具從空氣源移動(dòng)的距離。此外，一些偏遠(yuǎn)工作地，很難提供一較易接近且經(jīng)濟(jì)的空氣源。設(shè)置電力設(shè)施向壓縮空氣源提供動(dòng)力，或采用其它動(dòng)力源(如以汽油為燃料的壓縮機(jī))提供壓縮空氣，會(huì)增加額外的費(fèi)用，與氣動(dòng)工具通常所提供的效率和方便程度相比，降低了很多。因此，迄今許多努力都放在了提供氣動(dòng)工具使用不便的情況下替代氣動(dòng)工具的其它工具上。
已經(jīng)研制出一種替代工具，該工具利用電力作為動(dòng)力，發(fā)射具有常用氣動(dòng)工具所發(fā)射的緊固件的型式和尺寸的緊固件。多數(shù)此種工具采用一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或數(shù)個(gè)飛輪，這些飛輪依次儲(chǔ)存足夠能量驅(qū)動(dòng)緊固件。在美國(guó)專利第4,042,036；4,121,745；4,204,622；4,298,072；4,323,127和4,964,558號(hào)中描述了這些工具的若干實(shí)施例。但是，這些工具仍存在氣動(dòng)工具同樣的限制，即他們必須通過一電線與一電源相連。
近期研制出的第二種替代工具是完全不需要其它輔助設(shè)置的緊固件驅(qū)動(dòng)工具，該工具由一種氣態(tài)燃料-空氣混合物的內(nèi)部燃燒提供動(dòng)力。此種工具的實(shí)施例可以在美國(guó)專利第2,898,893；3,042,008；3,213,608；3,850,359；4,075,850；4,200,213；4,218,888；4,403,722；4,415,110和4,739,915號(hào)中找到。盡管這些工具不必與一外部動(dòng)力源相連而且具有很強(qiáng)的通用性，但是他們可能多少有些大、有些復(fù)雜、有些重，使用起來有些不便。此外，因所用燃料相對(duì)較貴，所以它們可能使用起來有些不太經(jīng)濟(jì)。
另一種通常被用作氣動(dòng)工具替換物的工具是火藥或發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)工具。火藥或發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)的緊固件驅(qū)動(dòng)工具多用于將緊固件射入堅(jiān)硬表面如水泥。此種工具的最一般形式通常是單緊固件、單發(fā)裝置；也即一單個(gè)緊固件與一單個(gè)發(fā)射藥一起由人工裝入該工具的槍膛內(nèi)。該緊固件發(fā)射后，還必須由人工將另一緊固件和發(fā)射藥重新添裝入該工具內(nèi)以備下次發(fā)射。第4,830,254；4,598,851；4,577,793號(hào)美國(guó)專利中描述了此種工具的一些實(shí)施例。
在發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)工具方面，存在有許多形式各異的子彈用作發(fā)射劑。例如，美國(guó)專利第3,372,643號(hào)給出了一種低爆無引爆藥彈，其由基本上有彈性的纖維狀硝化纖維顆粒組成，具有一點(diǎn)燃部分，輻板厚度小于顆粒的其它任何尺寸。美國(guó)專利第3,529,548號(hào)給出了一種火藥彈，包括一個(gè)由兩獨(dú)立部分構(gòu)成的彈殼，此兩部分包括一個(gè)處于中央的點(diǎn)燃劑接收腔和一個(gè)環(huán)形的發(fā)射劑接收腔。美國(guó)專利第3,911,825號(hào)公開了一種發(fā)射藥，該發(fā)射藥具有一“H”形橫截面，該發(fā)射藥由一引爆劑和圍繞其的環(huán)形發(fā)射火藥彈構(gòu)成。
目前，第二種火藥驅(qū)動(dòng)工具已被使用了。該工具也使用緊固件，所用緊固件仍是單個(gè)地裝入該工具的發(fā)射腔內(nèi)。但是，用來提供發(fā)射緊固件所需能量的發(fā)射藥不是單獨(dú)添裝的而是設(shè)置在一可彎曲的帶上，順序設(shè)置在該帶上的子彈一個(gè)接一個(gè)地被裝入該工具的燃燒室內(nèi)。此種形式工具的實(shí)施例在美國(guó)專利第4,687,126；4,655,380和4,804,127號(hào)中給出。在上述的采用了一個(gè)彈藥帶裝置的工具中，可以采用各式各樣的帶。第3,611,870號(hào)美國(guó)專利涉及到一種塑料帶，一些爆炸彈通過一壓裝配合固定在該帶的凹槽內(nèi)。美國(guó)專利第3,625,153號(hào)提供了一種用于火藥驅(qū)動(dòng)工具的彈藥帶，該帶可繞一基本平行該帶表面部分的軸繞成一滾筒形，該帶上設(shè)置的發(fā)射藥基本垂直該帶表面部分。美國(guó)專利第3,625,154號(hào)給出了一種具有容納發(fā)射藥用的凹槽的柔性彈藥帶，其中該帶的厚度與其內(nèi)所含子彈的長(zhǎng)度相同。美國(guó)專利第4,056,062號(hào)公開了一種用于攜帶一種無殼子彈的帶，其中彈藥放置在一凹槽和一塔形壁形成的空間內(nèi)，放置后其外表面與彈藥槽的環(huán)形內(nèi)表面相接觸。美國(guó)專利第4,819,562號(hào)描述了一種內(nèi)含發(fā)射藥的裝置，該裝置具有若干一端封閉的中空構(gòu)件和若干封閉裝置，這些封閉裝置每一個(gè)都有一周邊裝入該內(nèi)含發(fā)射藥的裝置的中空構(gòu)件的開口端內(nèi)。
最近，又出現(xiàn)了幾種火藥驅(qū)動(dòng)工具，這些工具以一與常用氣動(dòng)工具類似的方式工作；也即，這些裝置包括一個(gè)自動(dòng)進(jìn)給裝置，該自動(dòng)進(jìn)給裝置自動(dòng)地將一些緊固件依次提供給該工具的發(fā)射腔，同時(shí)一彈藥帶上的發(fā)射藥被依次提供給該工具以驅(qū)動(dòng)這些緊固件。
美國(guó)專利第4,821,938號(hào)描述了此種工具的一個(gè)實(shí)施例。該專利給出一種工具，該工具是美國(guó)專利第4,655,380號(hào)所給工具的改進(jìn)型，該美國(guó)專利4,821,938涉及到一種帶有一改進(jìn)的安全聯(lián)鎖裝置的火藥驅(qū)動(dòng)工具，只有當(dāng)一安全桿被強(qiáng)制插入槍膛和氣缸裝置中而且此時(shí)該槍膛與氣缸裝置已被強(qiáng)制向后進(jìn)入到其后部位置時(shí)，該安全聯(lián)鎖裝置才允許引爆一子彈。
在美國(guó)專利第4,858,811號(hào)中描述了另外一種此類形式的工具。該工具是美國(guó)專利第4,687,126所給工具的改進(jìn)型，包括一個(gè)手柄、一個(gè)環(huán)形腔、一個(gè)柱塞和一個(gè)處于環(huán)形腔內(nèi)的燃燒室，該燃燒室接收一子彈以備發(fā)射，當(dāng)該子彈被引爆后推動(dòng)柱塞向前運(yùn)動(dòng)以發(fā)射一釘子。在環(huán)形腔的前方設(shè)置有一緊固件盒，該緊固件盒用于在重復(fù)使用工具時(shí)引導(dǎo)一由自動(dòng)進(jìn)給裝置夾持的緊固件帶向上通過該工具。
以上提到的兩種火藥驅(qū)動(dòng)工具，都是設(shè)計(jì)用于發(fā)射緊固件進(jìn)入堅(jiān)硬表面如水泥的。因此，需要一種發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)工具作為常用氣動(dòng)工具的替代工具，它可以有效地將緊固件打入木材內(nèi)。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的就是要通過提供一種較輕的、較不復(fù)雜的、與常用氣動(dòng)工具非常類似的發(fā)射藥驅(qū)動(dòng)工具來克服本領(lǐng)域存在的缺陷。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可在通常使用氣動(dòng)工具的那些工作環(huán)境中比較容易且有效使用的工具。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不需其它輔助設(shè)備的緊固件驅(qū)動(dòng)工具，與當(dāng)前本領(lǐng)域公知且可用的工具相比，該工具工作起來更安全，費(fèi)用更低。
在下面的描述中將進(jìn)一步描述本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新特征，在閱讀下文的基礎(chǔ)上本領(lǐng)域技述人員會(huì)可以更清楚這些其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和新特征，或可以獲知本發(fā)明之實(shí)用性。本發(fā)明之目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過在后附的權(quán)利要求書所特別指出的裝置和結(jié)合來實(shí)現(xiàn)和獲得。
為達(dá)到前述以及其它目的，按照本發(fā)明所公開之目的，提供了一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)一物體的發(fā)射工具。該工具包括一個(gè)限定一燃燒室的基體，該燃燒室至少部分是由可彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)并與一氣缸流體相通的第一和第二構(gòu)件構(gòu)成。一環(huán)狀環(huán)設(shè)置在燃燒室的第一和第二構(gòu)件之間，以在二者間形成密封。該環(huán)可在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒壓力的作用下彈性膨脹，所以隨著燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的壓力增加，該環(huán)狀環(huán)與燃燒室的第一和第二構(gòu)件之間的密封壓力也隨之增加。在本發(fā)明的一個(gè)最佳方式中，該第一和第二構(gòu)件可相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明之另一方面，環(huán)狀環(huán)具有至少一個(gè)徑向延伸的腔，隨著該徑向延伸腔內(nèi)流體壓力的增加，在此徑向延伸的腔內(nèi)受到壓縮的流體擠壓該環(huán)狀環(huán)的兩軸端，促進(jìn)兩軸端分別與燃燒室的第一和第二部分之間的密封。該環(huán)狀環(huán)最好具有一基本呈“C”形的橫截面結(jié)構(gòu)，最好由一種金屬材料如不銹鋼或鈦制成。
根據(jù)本發(fā)明之另一方面，燃燒室與氣缸之間置有一個(gè)孔板。該孔板具有至少一個(gè)貫穿該孔板的的小孔以提供燃燒室與氣缸間的流體相通。該小孔最好加工成一定尺寸以基本限制一發(fā)射藥的固體成分進(jìn)入氣缸。在本發(fā)明的一個(gè)最佳形式中，該小孔具有一從約.010英寸至約.070英寸的直徑。
從下面的描述中，本領(lǐng)域技術(shù)人員還會(huì)進(jìn)一步清楚本發(fā)明的其它目的。在下面的描述中，簡(jiǎn)要地通過說明一個(gè)設(shè)想的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式示出并描述了本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。將會(huì)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明可以包括其它不同的顯面易見的方面，所有這些方面均不離開本發(fā)明。因此附圖及說明實(shí)際上被認(rèn)為是示意性的而不具有限制性。
和說明書相結(jié)合并構(gòu)成其一部分的附圖與用來解釋本發(fā)明原理的說明共同闡述了本發(fā)明的幾個(gè)方面。這些附圖包括

圖1是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的用于發(fā)射釘子的發(fā)射工具的透視圖；圖2是圖1所示發(fā)射工具的主體的等角度透視圖，圖的部分被橫剖開，該圖示出了主體內(nèi)的用于往復(fù)驅(qū)動(dòng)一驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部氣缸和用于使該驅(qū)動(dòng)裝置回到一預(yù)定位置的氣動(dòng)回位氣缸，圖中氣缸的橫截面部分是沿圖1中的2-2線剖開后得到的；圖3是圖1所示發(fā)射工具的點(diǎn)燃腔的分解透視圖，該圖示出了點(diǎn)燃腔的各部件與一發(fā)射藥帶之間的關(guān)系；圖4是圖3所示燃燒室沿圖2中的4-4線剖開后得到的橫剖圖，該圖示出了一受擠壓地結(jié)合在點(diǎn)燃腔的兩可相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的發(fā)射藥；及圖5是圖2所示驅(qū)動(dòng)裝置的停上機(jī)構(gòu)的分解透視圖。
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明當(dāng)前最佳實(shí)施例，附圖示出了其中之一實(shí)施例，在整個(gè)附圖中同一圖標(biāo)代表同一構(gòu)件。
現(xiàn)在參見附圖，圖1是一發(fā)射工具的透視圖，按本發(fā)明之原理構(gòu)造的該發(fā)射工具由圖標(biāo)10代表。發(fā)射工具10包括一個(gè)支承著一手柄14的主體12、一個(gè)導(dǎo)向體16和一個(gè)無柱塞氣體彈簧回位裝置17。如圖所示，導(dǎo)向體16支承著一個(gè)緊固件自動(dòng)進(jìn)給器18，該自動(dòng)進(jìn)給器18又順序支承著一些緊固件，這些緊固件均由圖標(biāo)20代表。在圖1中具體示出的緊固件20是釘子，這些緊固件被添裝入導(dǎo)向體16，在導(dǎo)向體16內(nèi)他們與一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置(圖1未示，見圖2)接觸并被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入一需要緊固的結(jié)構(gòu)(圖中未示)內(nèi)。
如圖1所示，主體12由一個(gè)消聲器22部分覆蓋，以利用它來減小從一燃燒室(圖1未示，見圖4)傳出的噪音。一對(duì)凸輪24、26繞主體12可轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置，以控制腔體28相對(duì)主體12的運(yùn)動(dòng)。凸輪24、26中的每一個(gè)都是可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在從主體12向外延伸的轉(zhuǎn)銷30(圖1中僅示出其中一個(gè))上。凸輪24、26中的每一個(gè)都有一內(nèi)孔32，該內(nèi)孔32限定了一個(gè)用于引導(dǎo)從腔體28向外延伸的轉(zhuǎn)銷36(圖1中僅示出其中一個(gè))的運(yùn)動(dòng)的凸輪表面34。兩凸輪24、26通過一根凸輪連接桿38相互連接在一起。
圖2示出了主體12，圖中工具10的外部的各部件已被拆去。主體12有一內(nèi)部氣缸40，一大體呈圓柱結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置42可在該氣缸40內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置42在其一軸端(圖2所示的上端)有一柱塞部分42a。該柱塞部分42a經(jīng)一截體圓錐(frusco-concial)座部分42c與一柄體部分42b相連。柄體部分42b的軸端遠(yuǎn)離柱塞部分42a，延伸入導(dǎo)向體16內(nèi)，并以一驅(qū)動(dòng)端(圖中未示)結(jié)束，該驅(qū)動(dòng)端用于接觸緊固件20并將其陸續(xù)驅(qū)動(dòng)入一位于導(dǎo)向體16的遠(yuǎn)端附近的一結(jié)構(gòu)(圖中未示)內(nèi)，在現(xiàn)有技術(shù)中這些都是較常用的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地理解到，驅(qū)動(dòng)裝置42的驅(qū)動(dòng)作用是由驅(qū)動(dòng)裝置42在氣缸40內(nèi)的軸向運(yùn)動(dòng)取得的。在本發(fā)明的最佳形式中，驅(qū)動(dòng)裝置42可以在一如圖2所示的最初縮回位置與一驅(qū)動(dòng)裝置42的驅(qū)動(dòng)端伸到導(dǎo)向體16外的伸展位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在此伸展位置，驅(qū)動(dòng)裝置42的座42c逐漸與一驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)接合，該停止機(jī)構(gòu)由圖標(biāo)60代表。圖5更詳細(xì)地示出了該停止機(jī)構(gòu)60。
驅(qū)動(dòng)裝置42，在部分位于腔體28與主體12之間的一燃燒室44(見圖4)中形成的壓力的推動(dòng)下，在氣缸40內(nèi)從縮回位置移動(dòng)到伸展位置。通過引燃一無殼發(fā)射藥62，可在燃燒室44內(nèi)有選擇地形成壓力。如圖2-4所示，該無殼彈是經(jīng)由一發(fā)射藥進(jìn)入通道63被裝入燃燒室44內(nèi)的。更具體地講，在如圖所示的實(shí)施例中，無殼彈62置于一由紙、塑料或其它合適材料制成的帶64上，經(jīng)進(jìn)入通道63被送入。發(fā)射藥在燃燒室44內(nèi)由一可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)燃構(gòu)件66以某種方式引燃，該方式將在下面詳述。
驅(qū)動(dòng)裝置42在與其機(jī)械相連的氣體彈簧回位裝置17的作用下從伸展位置退回到縮回位置。更具體地說，一驅(qū)動(dòng)頭48從驅(qū)動(dòng)裝置42的柱塞部分42a向外徑向延伸，穿過主體12上的一開口50直抵無柱塞氣體彈簧回位裝置17的一氣體彈簧桿46。該氣體彈簧桿46具有一圓柱結(jié)構(gòu)(除置于驅(qū)動(dòng)頭48中的部分帶有一小的錐度外)。氣體彈簧桿46不與驅(qū)動(dòng)頭48相連的軸端延伸入一個(gè)兩端封閉的內(nèi)含密封可壓縮流體的殼68內(nèi)，該密封可壓縮流體與內(nèi)部氣缸40內(nèi)的用于驅(qū)動(dòng)裝置42的任何流體相互隔離彼此無任何關(guān)系。當(dāng)發(fā)射藥62在燃燒室44內(nèi)被引燃后，由于氣體彈簧桿46與驅(qū)動(dòng)裝置42間彼此機(jī)械相連，所以氣體彈簧桿46也被強(qiáng)行軸向移動(dòng)進(jìn)入殼68。氣體彈簧桿的這種插入殼68的運(yùn)動(dòng)壓縮了殼68內(nèi)的密封氣態(tài)流體。當(dāng)燃燒室44內(nèi)的燃燒壓力減小時(shí)，無柱塞氣體彈簧回位裝置17開始工作，由于驅(qū)動(dòng)裝置42向其伸展位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體彈簧氣缸內(nèi)所產(chǎn)生的密封可壓縮流體受到壓縮、壓力增加，所以當(dāng)燃燒室44內(nèi)壓力減小時(shí)該增加的壓力又將驅(qū)動(dòng)裝置42推回到其縮回位置(如圖2所示)。
現(xiàn)在一同參見圖3和4，圖中更詳細(xì)示出了燃燒室44的細(xì)節(jié)以及引燃發(fā)射藥62的方法。置于帶64上的發(fā)射藥62被送入燃燒室44，在燃燒室44內(nèi)通過將帶64夾住，將發(fā)射藥62保持在一預(yù)定位置，從而將發(fā)射藥62固定在腔體28與主體12之間的一個(gè)合適位置中。燃燒室44部分地設(shè)置在主體12上形成的一凹槽70內(nèi)。該凹槽70被加工成一定尺寸和結(jié)構(gòu)以接收并支撐一孔板74，該孔板74被壓裝入凹槽70內(nèi)?？装?4有一些小孔76(見圖4)，這些小孔使得燃燒室44與用于驅(qū)動(dòng)裝置42的內(nèi)部氣缸40(見圖2)之間的流體相通。一支座78處于孔板74中央并與之做成一體。該支座78從孔板74軸向向外朝腔體28延伸入燃燒室44。腔體28包括可軸向調(diào)節(jié)的腔蓋80，該腔蓋限定了燃燒室44與孔板74相對(duì)的軸端。腔蓋80與支座78相配合以便將一發(fā)射藥6 2受擠壓地結(jié)合在二者間，這些還將在下面更全面地描述。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一環(huán)狀“C”形環(huán)置于腔蓋80與孔板74之間以提供二者間的密封，該環(huán)最好由一種金屬如不銹鋼或鈦制成。該“C”形環(huán)，義如其文，具有一大體呈“C”形的橫截面結(jié)構(gòu)，該“C”形環(huán)限定了一個(gè)向外徑向延伸到其軸端外的腔。該“C”形環(huán)可在燃燒室44內(nèi)產(chǎn)生的燃燒壓力的作用下彈性膨脹，從圖4中或許可以很容易地看出。這種可膨脹性可使“C”形環(huán)保持與孔板74和腔蓋80密封接觸，因?yàn)檫@兩部件在燃燒壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)。因此，隨著引燃發(fā)射藥62后燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒壓力，“C”形環(huán)可以有效地增加并提高孔板74和腔蓋80間的密封壓力。一由孔板74支撐的膨脹支撐環(huán)84圍繞“C”形環(huán)82設(shè)置并用以將孔板保持在正確位置并用于夾持“C”形環(huán)。
如上所示，孔板74具有至少一個(gè)，在最佳實(shí)施例中為很多，小孔76，該小孔使得燃燒室44與氣缸40間的流體相通。這些小孔最好加工成一定的尺寸以大體限制發(fā)射藥62未引燃固體成分進(jìn)入氣缸40。最佳實(shí)施例的發(fā)射藥62由硝化纖維制成，對(duì)穿過小孔76的固體成分的任選限制程度由發(fā)射藥纖維的平均長(zhǎng)度決定。已發(fā)現(xiàn)小孔最好加工成具有一約為三分之一發(fā)射藥纖維平均長(zhǎng)度的直徑。在最佳實(shí)施例中，小孔76加工成直徑在0.010到0.070英寸范圍內(nèi)以實(shí)現(xiàn)這種功能。
發(fā)射藥62包括一由一種第一可燃材料如硝化纖維制成的彈體86。在最佳實(shí)施例中，用于制造該主要可燃燒材料86的纖維具有一約0.1英寸的平均長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，發(fā)射藥86的外表面涂敷有一氧化劑膜88，該膜88最好由一種可燃燒材料與富氧化劑材料組成的混合物形成。在最佳實(shí)施例中，該氧化劑膜88由一種重量上約占5％到60％的氯化鉀和重量上約占5％到80％的硝化纖維組成的混合物形成。用于形成該涂敷膜88的硝化纖維可以是纖維形成的，如果是，這些纖維最好具有一基本比形成彈體86的硝化纖維的平均纖維長(zhǎng)度短的平均長(zhǎng)度。最好，涂料呈方塊形或球形以改善涂敷性能。
如圖3和4結(jié)合所示，發(fā)射藥帶64是由兩層紙、塑料或其它合適材料形成，第一層64a和第二層64b，發(fā)射藥62夾在這兩層64a和64b之間。一種敏化劑材料90設(shè)置在層64b的發(fā)射藥62另一側(cè)的外表面上。該敏化劑材料90接近富氧化劑層88的至少一部分，但是帶的材料層64b將二者隔開，該敏化劑材料90最好是含在一種粘合劑內(nèi)的紅磷。
發(fā)射藥62被置于燃燒室44內(nèi)合適的位置以使敏化劑材料90處于一點(diǎn)燃構(gòu)件66的運(yùn)動(dòng)路徑內(nèi)，該點(diǎn)燃構(gòu)件66可在一斜向延伸穿過孔板74的孔92內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)燃構(gòu)件66的該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致該點(diǎn)燃構(gòu)件66端部的一個(gè)發(fā)火針尖端96刺入并被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入無殼發(fā)射藥62內(nèi)，該運(yùn)動(dòng)是通過以一本領(lǐng)域公知的方式搬動(dòng)工具10上的一起動(dòng)裝置94(見圖1)啟動(dòng)的。除了由于發(fā)火針尖端96與敏化劑材料90間磨擦產(chǎn)生的熱外，該動(dòng)作還迫使敏化劑材料90與氧化劑涂層88相混合。這種相互作用促使富氧化劑涂層88內(nèi)的氧化劑成分分解產(chǎn)生熱的氧氣。進(jìn)而點(diǎn)燃富氧化劑涂層88內(nèi)的燃料組分，隨后點(diǎn)燃可燃材料86。
從以上描述可以清楚，點(diǎn)燃構(gòu)件66的發(fā)火針尖端96相對(duì)發(fā)射藥62表面以一斜的角度撞擊發(fā)射藥62，并對(duì)該發(fā)射藥62施加一剪切力。該點(diǎn)燃構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的角度相對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置42的運(yùn)動(dòng)方向以及腔體與主體12間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向也是傾斜的。
孔板74的支座也通過引導(dǎo)點(diǎn)燃?xì)怏w穿過發(fā)射藥62而有力地保證了發(fā)射藥62的完全燃燒。如圖3和4所示，該支座78與發(fā)射藥62的一個(gè)環(huán)形表面有壓力地接合，并將此環(huán)形表面內(nèi)的區(qū)域與發(fā)射藥表面的從該環(huán)形表面向外徑向設(shè)置的部分隔離。這是通過一個(gè)從支座78向上軸向延伸的環(huán)形壓縮凸起98來達(dá)到的。如圖4所示，點(diǎn)燃構(gòu)件66的發(fā)火針尖端96在環(huán)形凸起98限定的區(qū)域內(nèi)撞擊發(fā)射藥62。與發(fā)射藥有壓力地接合的該環(huán)形壓縮凸起98，可以有效地限制環(huán)形凸起98內(nèi)的發(fā)射藥表面與環(huán)形凸起98外的發(fā)射藥62的那些表面之間的氣流。所以，通過點(diǎn)燃發(fā)射藥62而在環(huán)形壓縮凸起98內(nèi)形成的點(diǎn)燃?xì)怏w被徑向向外引導(dǎo)穿過發(fā)射藥62。圖4中為了清楚起見，點(diǎn)燃構(gòu)件66與孔92間的間隙被有意放大。實(shí)際上，該間隙非常小，如在.005英寸內(nèi)，以盡量減少流過孔92的燃燒氣體。從圖中還可以看到，孔92與一發(fā)火針沖刷孔100相通，以便將部分燃燒完的發(fā)射藥材料從孔92中沖刷出去以防止弄臟點(diǎn)燃構(gòu)件66。
最后見圖5，該圖更加詳細(xì)地示出了圖2所示驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)60的一部分。在如圖所示具體形式中，驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)60包括若干獨(dú)立部件，這些部件繞驅(qū)動(dòng)裝置42的柄體部分42b同心布置，這些部件包括兩個(gè)止動(dòng)墊102和104、兩個(gè)彈性“O”形圈106和108，及三個(gè)順序布置、尺寸逐漸加大的、套裝在一起的杯狀金屬停止構(gòu)件110、112和114。
停止構(gòu)件110具有兩個(gè)錐形的接觸表面，一個(gè)內(nèi)接觸表面110a和一個(gè)外接觸表面110b。該停止構(gòu)件110被加工成兩接觸表面110a和110b，每一個(gè)均相對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置42的縱軸111成一銳角，而且接觸表面110b的角度要比接觸表面110a的角度大一些。再有，接觸表面110b的表面積比接觸表面110a的表面積大。停止構(gòu)件110繞驅(qū)動(dòng)裝置42設(shè)置并與其同軸，而且與截體圓錐部分42c相鄰，以便在驅(qū)動(dòng)裝置42接近其驅(qū)動(dòng)沖程末端時(shí)，使內(nèi)接觸表面110a與驅(qū)動(dòng)裝置的圓錐表面42c相接觸。該停止構(gòu)件的接觸表面110a要加工成一定尺寸和形狀并適于接收驅(qū)動(dòng)裝置42的圓錐表面42c。如圖所示，接觸表面110a具有一約40度的夾角，該夾角與驅(qū)動(dòng)裝置42的圓錐表面42c的夾角相匹配且大約相等。接觸表面110a總體繞驅(qū)動(dòng)裝置42和工具的氣缸40的縱軸對(duì)稱布置，該縱軸在圖5中由中心線111示出。
停止構(gòu)件112置于與停止構(gòu)件110相接觸的位置，并具有一與停止構(gòu)件110相類似的杯形結(jié)構(gòu)。與停止構(gòu)件110一樣，停止構(gòu)件112也具有一內(nèi)圓錐接觸表面和一外圓錐接觸表面。內(nèi)接觸表面由圖標(biāo)112a表示，該表面的表面積約等于接觸表面110b的表面積。停止構(gòu)件112的外接觸表面由圖標(biāo)112b表示，該表面具有一比內(nèi)接觸表面112a表面積大的表面積。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置42接近其沖程終點(diǎn)時(shí)，內(nèi)接觸表面112a可以接收接觸表面110b，因此，該接觸表面112a具有一與接觸表面110b基本相等的角度。
停止構(gòu)件114也具有兩個(gè)接觸表面，一個(gè)內(nèi)圓錐接觸表面114a和一個(gè)外圓錐接觸表面114b。接觸表面114a適于接收接觸表面112b且具有一與接觸表面112b相近的角度。接觸表面114a的表面積與接觸表面112b的表面積大致相等。與彈性止動(dòng)墊102相接觸的平面接觸表面114b與軸111成一約90度的角度。接觸表面114b的表面積也比接觸表面114a的大。
驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)60用于在驅(qū)動(dòng)裝置42的驅(qū)動(dòng)沖程結(jié)束時(shí)降低其速度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置42完全抵達(dá)伸展位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置42的截體圓錐部分42c開始撞擊并接觸停止構(gòu)件110。鑒于“O”形圈106提供的空隙，停止機(jī)構(gòu)110起初與停止構(gòu)件112和114分離。當(dāng)停止構(gòu)件110受到驅(qū)動(dòng)裝置42沖擊后，會(huì)隨著驅(qū)動(dòng)裝置42一同軸向移動(dòng)，擠壓“O”形圈106。彈性“O”形圈106受到壓縮后，停止構(gòu)件110的接觸表面110b與停止構(gòu)件112的接觸表面112a結(jié)合，而后停止構(gòu)件112發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)，壓縮“O”形圈108。當(dāng)停止構(gòu)件112被接觸時(shí)，其會(huì)軸向移動(dòng)擠壓“O”形圈108，從而導(dǎo)致停止構(gòu)件112的接觸表面112b與停止構(gòu)件114的接觸表面114a相接合。這種動(dòng)作進(jìn)而會(huì)驅(qū)動(dòng)停止構(gòu)件114軸向運(yùn)動(dòng)擠壓相對(duì)較軟的彈性止動(dòng)墊102和相對(duì)較硬的止動(dòng)墊104。如圖2所示，止動(dòng)墊104支撐在一個(gè)基座盤117上，該盤117通過螺紋緊固件119(圖2中只示出其中一個(gè))繞其周邊將其固定在主體12的一軸端上。驅(qū)動(dòng)裝置42減速所剩下的所有殘余能量均被基座盤117和螺紋緊固件119吸收，該基座盤在其中央部位有很小的彎曲。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)的一方面，驅(qū)動(dòng)裝置42與停止構(gòu)件110間幾乎所有的接觸力都是由圓錐接觸表面42c和110a傳遞的。同樣，停止構(gòu)件110與112間幾乎所有的接觸力都是由圓錐接觸表面110b和112a傳遞的。與以上二者相類似，停止構(gòu)件112和114間幾乎所有的接觸力都是由圓錐接觸表面112b和114a傳遞的。這樣，通過圓錐接合面處的大體全面的接合并通過由這些圓錐表面集中金屬停止構(gòu)件110、112和114間幾乎所有接觸力，能量被該驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)吸收了，不會(huì)產(chǎn)生一剪切面，也不會(huì)產(chǎn)生其它可能導(dǎo)致裝置損壞的部位。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置停止機(jī)構(gòu)60的另一方面，各金屬構(gòu)件間的接合角，從驅(qū)動(dòng)裝置接合面到彈性墊102的接合面，逐漸增大。如圖5示意性示出，停止構(gòu)件114與止動(dòng)墊間的接合角A(約90度)(相對(duì)軸111測(cè)量)比停止構(gòu)件112與114間的接合角B大。而角B又比停止構(gòu)件110與112間的接合角C大，該接合角C又比驅(qū)動(dòng)裝置42與停止構(gòu)件110間的接合角D(約20度)大。因此，在如圖所示實(shí)施例中，傳遞接觸力的接合角從驅(qū)動(dòng)裝置42與停止構(gòu)件110間的一約20度接合角(約為接觸表面110a夾角的一半)漸增至停止構(gòu)件114與止動(dòng)墊102間的一約90度接合角。
從附圖中還可以總結(jié)出，停止構(gòu)件114、112和110，質(zhì)量依次減小。因此驅(qū)動(dòng)裝置42的有效質(zhì)量以一非線性的增加率逐漸增加，從而降低了驅(qū)動(dòng)裝置42的速度。停止機(jī)構(gòu)60導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置以幾種不同方式減速。除了由于停止構(gòu)件110、112和114所造成的驅(qū)動(dòng)裝置42有效質(zhì)量逐漸增加而導(dǎo)致的減速外，“O”形圈106和108在受壓過程中也從驅(qū)動(dòng)裝置42耗散一部分能量。此“O”形圈同時(shí)還用于在和驅(qū)動(dòng)裝置42接觸以前使停止構(gòu)件110、112和114間具有一預(yù)定間隙。這就使停止構(gòu)件110、112和114的質(zhì)量被有效隔離從而使上游停止構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)在其剛受到?jīng)_擊時(shí)基本不受下游構(gòu)件的影響。驅(qū)動(dòng)部分42c和停止構(gòu)件的幾何尺寸可以使各停止構(gòu)件110、112和114承受圓周應(yīng)力，進(jìn)而從驅(qū)動(dòng)裝置42耗散能量。驅(qū)動(dòng)裝置所剩能量全被圓柱形基座盤12a(見圖2)消耗，該圓柱形基座盤通過一螺栓117固定在氣缸上?！癘”形圈106和108除具有吸收能量之特征外，其彈性特征可在停止構(gòu)件110、112和114之間提供一預(yù)定間隔，當(dāng)“O”形圈106和108未受壓時(shí)，這些“O”形圈使這些停止構(gòu)件相互隔開。所以，盡管在高的沖撞速度下，各部件的動(dòng)力學(xué)相互關(guān)系會(huì)變得有些復(fù)雜，但如圖所示停止機(jī)構(gòu)60總體設(shè)計(jì)使得停止機(jī)構(gòu)加在驅(qū)動(dòng)裝置42上的有效工作憒性質(zhì)量增加，從而使驅(qū)動(dòng)裝置42的速度減小，而且，金屬部件間的接觸表面面積和沖擊接合角逐漸增加。
出于示出和描述本發(fā)明的目的，前面描述了本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。但是，其目的不在于詳盡舉出本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明限制于所公開的確定形式，所以在以上所述基礎(chǔ)上可以做出許多修改和變更。選擇并描述以上實(shí)施例是為了盡可能解釋本發(fā)明之原理和其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠盡可能好地利用本發(fā)明和各實(shí)施例，同時(shí)還可設(shè)想出適用于特殊用途的各種修改。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍由后附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)一物體的發(fā)射工具，包括一個(gè)基體，該基體限定了一個(gè)燃燒室和一個(gè)與該燃燒室流體相通的氣缸，該燃燒室至少部分是由可彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的第一和第二構(gòu)件形成；及一個(gè)置于所述燃燒室的所述第一和第二構(gòu)件之間以在二者間形成密封的圓環(huán)，該環(huán)可在所述燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒壓力的作用下彈性膨脹，以便隨著所述燃燒室內(nèi)壓力的產(chǎn)生，提高所述圓環(huán)與所述燃燒室的第一和第二構(gòu)件之間的密封壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射工具，其特征在于所述第一和第二構(gòu)件可以相對(duì)軸向移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射工具，其特征在于所述圓環(huán)具有至少一個(gè)徑向延伸的腔，隨著所述徑向延伸腔內(nèi)的流體壓力的變化，該徑向延伸腔內(nèi)的壓縮流體壓迫促使該圓環(huán)的兩軸端分別與所述燃燒室的所述第一和第二部分形成密封。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射工具，其特征在于所述圓環(huán)具有一個(gè)基本上呈“C”形的橫剖面結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射工具，其特征在于所述圓環(huán)由一種金屬材料制成。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)射工具，其特征在于所述圓環(huán)由不銹鋼制成。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)射工具，其特征在于所述圓環(huán)由鈦制成。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射工具，其特征在于所述第一和第二構(gòu)件可以在所述燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃燒壓力的作用下運(yùn)動(dòng)，所述圓環(huán)在燃燒壓力作用下可以彈性膨脹以保持所述第一、第二構(gòu)件間的密封。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射工具，還包括一個(gè)置于所述燃燒室與所述氣缸之間的孔板，該孔板具有至少一個(gè)延伸穿過所述孔板以保證所述燃燒室與所述氣缸間流體相通的小孔。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)射工具，其特征在于至少一個(gè)小孔被加工成一定尺寸以大體限制所述發(fā)射藥的固體成分進(jìn)入所述氣缸。
11.如權(quán)利要求10所述發(fā)射工具，其特征在于所述小孔具有一約.010英寸至.070英寸的直徑。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射工具，還包括一個(gè)用于有選擇地驅(qū)動(dòng)一物體的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置可以在所述氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置響應(yīng)于在所述燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的壓力，可以在一第一方向上移動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置當(dāng)其沿第一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)可以有效地驅(qū)動(dòng)一物體。
13.如權(quán)利要求9所述的發(fā)射工具，還包括一個(gè)處于所述燃燒室內(nèi)的發(fā)射藥，該發(fā)射藥由一種可燃材料制成，這種可燃材料含有具有一平均預(yù)定長(zhǎng)度的纖維，其中所述至少一個(gè)小孔的直徑約為發(fā)射藥纖維平均長(zhǎng)度的三分之一。
全文摘要
一種用于驅(qū)動(dòng)一釘子或其它緊固件的工具,該工具由一無殼發(fā)射藥(62)驅(qū)動(dòng),由可燃材料制成的設(shè)置在一帶(64)上的該無殼發(fā)射藥被送入一燃燒室(44)。該發(fā)射藥(62)通過以一斜角撞擊該彈的敏化劑部分(90)被點(diǎn)燃。點(diǎn)燃構(gòu)件(66)導(dǎo)致敏化劑材料(90)與該發(fā)射藥(62)表面的氧化劑層(88)相混合,而引起該彈燃燒。發(fā)射藥(62)被點(diǎn)燃時(shí)其受擠壓地置于一孔板(74)和燃燒室的一可移動(dòng)部分(80)之間。孔板(74)包括一個(gè)基座(78),該基座有一環(huán)形擠壓表面,該表面將點(diǎn)燃區(qū)域的表面與發(fā)射藥(62)的其它表面分隔開,確保點(diǎn)燃?xì)怏w被強(qiáng)制穿過彈(62)。孔板(74)與燃燒室(44)的可移動(dòng)部分(80)之間設(shè)置有一環(huán)狀“C”形環(huán)(82)。當(dāng)該彈(62)被點(diǎn)燃后,所產(chǎn)生的氣體壓力使環(huán)狀“C”形環(huán)(82)彈性膨脹并促使該“C”形環(huán)的兩軸端與燃燒室的相對(duì)可移動(dòng)部件間形成密封。燃燒氣體通過孔板(74)上的小孔(76)進(jìn)入一氣缸(40),在該氣缸內(nèi),這些氣體推動(dòng)一驅(qū)動(dòng)裝置(42)運(yùn)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)裝置又撞擊并驅(qū)動(dòng)一緊固件如一釘子。驅(qū)動(dòng)裝置(42)可在氣缸(40)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)并被一氣體彈簧回位氣缸(17)推回到其預(yù)燃燒位置。氣動(dòng)回位氣缸(17)與驅(qū)動(dòng)裝置(42)機(jī)械相連并內(nèi)含一密封氣態(tài)流體,該流體與燃燒室(44)內(nèi)的流體相互隔離且彼此無任何關(guān)系。一用于降低驅(qū)動(dòng)裝置速度的機(jī)構(gòu)(60)包括一系列間隔排列的、尺寸逐漸增加的金屬杯狀構(gòu)件(110、112、114),這些杯狀構(gòu)件的質(zhì)量、接觸表面積和接觸角逐漸增加。
文檔編號(hào)B25C1/08GK1190919SQ96195462
公開日1998年8月19日 申請(qǐng)日期1996年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月5日
發(fā)明者戴維·L·雷默勞斯基 申請(qǐng)人:圣克普公司