专利名称：汽化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽化系统。本发明对于一种运动传递装置(如一种高压冲击装置)具有特殊应用。
背景技术：
气动驱动系统用在多种应用中，特别是对于多种工具而言。传统上讲，气动工具被设计为有待连接至一个压缩空气源(如一个静止的空气压缩机)上。虽然空气压缩机提供了一种实际上不受限制的压缩空气的供应，但它们具有几个缺点。具体地讲，需要经由一个软管来将工具连接到空气压缩机上限制了这种工具的便携性并且还限制了使这种工具能够在其中进行操作的位置。此外，空气压缩机通常是昂贵的并且超出了一些使用者的财务能力。另外，在工作地点周围搁放软管会被不同的物体钩住或者将在该空间内的人员绊倒而引发多种安全问题。在解决这些问题的尝试中，已经开发了几种不同的系统。一种这样的系统利用了一种可燃气体，如丁烷，来提供驱动工具的运作的一种爆燃。鉴于这种工具通常包括彼此靠近的用于可燃气体的一个储存装置以及一个燃烧源，这类燃烧系统具有它们自身的安全问题。这种气体以及储气筒趋于昂贵，并且只能从选定的供应商处获得。另外，燃烧的热量和冲击趋于在工具上剧烈地磨损，从而导致它们要求频繁的维护。如果这种工具暴露于潮湿 (如雨水)中，则电气部件容易失效。所有这些因素增加了额外的成本以及对于使用者的一种不便的因素。更新的近况是，已经开发了多种便携式压力源，通过这些压力源，将包含一种加压流体(如二氧化碳)的容器用作一个动力源。这些系统允许以一种更加便携的方式来使用这些气动工具而不用持续连接到一台空气压缩机上。为了给工具提供动力而存储在该容器内的流体质量必须足够用于一个实用数目的重复。在使用二氧化碳的情况下，这意味着在环境温度下该容器将包含在大致750psi的压力下既有液态的也有气态的二氧化碳。然而，由这些便携式压力源操作的工具是为一种气动设置而设计的，其中对该工具的运作机构所供应的流体实际上是保证处于气态。其结果是，通过该压力源到达该工具的液体的量应当被减为最少。另外，进入该工具的任何液体都应当被汽化，并且被保持在气态种以便确保流体不返回至液态。以前的系统已经寻求通过维持该压力容器的垂直定向来满足这个要求，这样使液态二氧化碳被保持在远离该容器的输出阀门。然而，如果该容器被刚性的连接到工具上，这限制了工具本身的取向范围。这限制了工具的有用性，该工具可能被要求以不同的方式来取向以便在可利用的空间内安全和正确地使用。作为替代方案，该压力源可以是通过一个柔韧的软管而连接到工具上。虽然，这阻制了该工具的全面运动并引入一种额外的危害，因为它可能很容易钩在物体上。在每一种情况下，这极有可以使得至少一些液态二氧化碳将从该压力容器中流出而进入该工具中。以前的装置已经尝试了通过包括多种热源来应对这一问题，这些热源使用燃料如丁烷在该流体被传递到该运作机构时对其进行加热并使其汽化。然而，这通过增添该枪的重量以及增加与这些加热装置相关联的成本而包括了众多缺点。为了防止气态流体向液相的逆转，典型地要求该工具内的运作压力是明显低于便携式压力源中的运作压力。这是旨在帮助和维持二氧化碳在广泛的环境操作温度范围内处于气态。这就必须要求在该压力源与该工具之间的某种形式的压力调节器。在现有技术中使用的一种方法是使该调节器远离该工具或者处于该压力源的出口处、或者在将压力源连接到工具上的柔韧管线中。这保留了与具有一种远程压力源相关联的所有这些缺点。另外，该调节器通常是可调节的，这增加了供应给该工具的流体的压力与该工具的最佳运作压力不相匹配的风险。如以上所讨论的，一种替代方案是将该调节器和压力源刚性的附接到该工具上， 这突出了与携带液态二氧化碳相关联的问题。本发明的一个目的是要着手解决以上问题或者至少向公众提供一个有用的选择。所有的引用文件，包括在本说明书中引证的任何专利或专利申请均通过引用结合在此。在此并未承认任何引用文件构成了现有技术。对这些引用内容的讨论陈述了它们的作者所主张的内容，并且申请人保留对所引证文件的准确性及相关性进行质疑的权利。应该明确地理解，虽然在此引用了多份现有技术公开文件，这种引用并不构成对于这些文件中的任何一份在新西兰或者在任何其他国家成为本领域的公共常识的一部分的一种承认。贯穿本说明书，词语“包括(comprise) ”或其变体如“包括(comprises) ”或“包括(comprising) ”将应当被理解成是意味着包容一个陈述的要素、整体或步骤、或者多个要素、整体或步骤的一个组，但不排除其他任何要素、整体或步骤、或者多个要素、整体或步骤的一个组。从仅以举例方式给出的以下说明中，本发明的进一步的方面和优点将变得清楚。在本说明书中，在已经引用了专利说明书、其他外部文件、或者其他信息来源处， 其目的总体上是为讨论本发明的特征而提供一种背景。除非另外确切地声明，对此类外部文件的引用不得被解释为是对于此类文件、或者此类信息来源在任何司法管辖权下成为现有技术、或者形成了本领域中的公共常识的一部分的一种承认。
发明内容
根据一个第一方面，本发明在于一种气体提供动力装置，该装置包括一个汽化系统，该汽化系统包括一个管道，该管道在一端被连接至、或者被配置为在一端被连接至一个用于高压流体源的调节器上，其中，该管道的另一端供给该装置的一个运作机构，其特征在于该管道的路径是使得该管道的一个实质性长度邻近该运作机构。
根据另一个方面，该运作机构包括一个活塞，该活塞在一个活塞室内是可滑动的， 并且经过该管道所供应的气体驱动该活塞在该活塞室中的运动。根据另一个方面，该高压源包括一个便携式容器，其中存储了加压流体。根据另一个方面，该高压源是一个被配置成存储了 600PSI以上的加压流体的罐筒。根据另一个方面，该调节器在该高压源与该管道之间产生一个差值压力。根据另一个方面，该调节器将该管道侧上的压力控制在600PSI以下。根据另一个方面，该管道是由热传导性材料制作的。根据另一个方面，该管道与该运作机构和周围环境是处于密切的热传递关系之中。根据另一个方面，该管道是包含在该传递装置的一个本体内，并且该本体是由一种热传导性材料形成的。根据另一个方面，该装置的本体在围绕该运作机构处是最厚的。根据另一个方面，该管道实质上被包绕或者被整合在该运动传递装置邻近该运作机构的一个本体内。根据另一个方面，该管道邻近该运作机构的部分长于该运作机构。根据另一个方面，该管道邻近该运作机构的长度是该活塞室的长度的至少两倍。根据另一个方面，该运作机构是包含在一个管筒内。根据另一个方面，该管筒包括一个热传导性材料的挤出件，并且该管道包括至少一个第一和第二管道部分，每个部分都在该挤出件的长度上延伸。根据另一个方面，该装置包括用于该管筒的一个端盖，其中该端盖中的一个通道使该第一管道部分与该第二管道部分相连接。根据另一个方面，这些管道部分中的至少一个具有一个内部截面，其中周长的平方与面积之比是大于16。根据另一个方面，对于该管道邻近该机构的长度的至少部分，该管道具有一个内部截面，其中周长的平方与面积之比是大于16。根据另一个方面，周长的平方与面积之比是大于18。根据另一个方面，该高压气体源是在该运作机构的一端附近，并且该管道沿着该运作机构通向另一端并且返回。对于本发明所涉及的领域内的那些普通技术人员而言，在本发明的结构上的许多改变以及多种极为不同的实施方案和应用将自我显现而不背离所附权利要求书中定义的本发明的范围。在此的披露内容及说明纯粹是示意性的而且并非旨在于任何义意上是限制性的。在本说明书和权利要求书中使用的术语“包括着”是指“至少部分地由......组
成”。在解释本说明书和权利要求书中包含了“包括”的陈述时，同样有可能存在由该术语引领这个或这些特征之外的特征。相关的术语，如“包括(comprise) ”和“包括(comprises)” 应以同样的方式加以解释。
通过仅以举例的方式给出的以下说明并且参见附图，本发明的另外的方面将变得清楚，在附图中图1展示了本发明的根据一个优选实施方案的汽化系统；图2展示了本发明的根据一个优选实施方案的汽化系统的管道。图3展示了与根据本发明的一种汽化系统结合在一起的一个钉枪。图4是展示了本发明的一个优选实现方式的钉枪的两个部件的分解视图，其中该管道被结合在该装置的本体内。图5展示了该管道的一个优选的截面。
具体实施例方式图1展示了在一个优选实施方案中用于一个钉枪的汽化系统(总体上由箭头1指示)°汽化系统1包括一个高压源2。高压源2包含在近似750psi下的液体和气体二氧化碳。汽化系统1还包括一个调节器3。调节器3被配置成将从高压源2中流出的二氧化碳的压力调整至450psi。这种压力上的转换将二氧化碳部分汽化。汽化系统1包括一个管道4。管道4是由高热传导性材料形成的、并且被配置成连接在调节器3上以便从高压源2中传送流动离开的二氧化碳。该钉枪包括一个运作机构5。管道4的远端被配置成连接到运作机构5上以便供应用来驱动运作机构5所要求的加压的二氧化碳。该钉枪包括一个包围运作机构5的主体6。主体6是由具有良好的热传导特性的材料连同具有多种有益于手持工具(如钉枪)的强度性质及重量性质的材料形成的。管道4被定位为使得管道4的实质性长度被包装或整合到邻近运作机构5的主体 6之中。由主体6从周围环境以及运作机构5中吸收的热量被传递至管道4。管道4内的二氧化碳被加热，并且在供给运作机构5之前实现了完全汽化。图2展示了管道4实质性长度相对于运作机构5的定位。管道4沿着运作机构5的一侧延伸，在沿着运作机构5的另一侧绕回之前被包装或者整合到该主体之中(未示出)。这意味着管道4被暴露于包含热量的主体的最大质量。随着部分被汽化的二氧化碳在由箭头7指出的方向从高压力源(未示出)流动穿过管道4，热量被吸收。因为管道4的路径不是穿过热量已经从中被传递的主体6的这些区域而交叉返回，这实现了在二氧化碳汽化中有效利用周围热量。在进入运作机构5的入口处，二氧化碳被完全汽化，并且其温度也不太可能导致该钉枪故障或受损害。图3可用于展示这个汽化系统在该钉枪的一个优选安排中如何工作。然而该机构可适用于其他钉枪实施方案并且是总体上可适用于包括一个驱动活塞的多种工具。在图3的钉枪中，气体是通过CO2入口 22从一个调节器中供应的。室21在多次致动之间是借助来自调节器的气体来维持注入的。在从该调节器至该室的输入路径内不需要额外的阀门。
根据一种优选形式，从该调节器至入口 22的流体路径包括一个延伸的管道，其中该管道的路径的大部分是邻近该枪的致动机构。具体的是邻近该枪的管筒，在该活塞室的外部及其周围。剂量室21围绕阀门23的本体是基本上环形的。剂量室21可以包括一个提供额外容积的附件40。附件40可以包括一个可调整的分隔件41，该分隔件将该附件分成一个主空间42和一个辅助空间43。分隔件41的移动增加了这些空间之一的大小而减少了另一个空间。该枪包括一个触发与复位机构。触发是通过释放一个压缩弹簧来驱动的，以便将该剂量阀锤驱动到该剂量阀上。复位(包括将该触发弹簧返回至该压缩状态)是通过最后的可供使用的充气膨胀来驱动的。该触发与复位机构包括一个复位活塞50，该复位活塞在邻近该活塞室孔径49的一个孔径51内滑动。该复位孔径与该活塞室孔径是通过处于邻近该前端的一个第一位置上以及与该前端间隔开的一个第二位置上的多个流体端口来连接的。在该第二位置处的这些传递端口 62被一个阀门构件覆盖，这样使气体只能从该活塞室向孔径51流动。在这个优选形式中，孔径51是一个包绕该活塞室的环形室。在这个安排中，复位活塞50是一个环形圈，并且用于覆盖这些第二端口的阀门构件可以是一个弹性体的0形圈64。—个弹簧52被定位在该复位活塞与孔径51的后端壁53之间。一种触发安排包括一个凸舌58，它延伸进入孔径51之中并且在一个扳起的位置上与复位活塞50接合。在这个位置上，弹簧52在复位活塞50与壁53之间被压缩。将该触发件压下使该凸舌移动以便释放复位活塞50。弹簧52使活塞50在沿孔径51的向前的方向上加速。一个连接构件55(它可以是处于一种杆的形式)从复位活塞50向后延伸。该连接构件延伸经过孔径51的端壁53中的一个端口并且连接在剂量阀锤31上。当复位活塞50沿着孔径51向前加速时，所连接的剂量阀锤31朝向阀门23的冲击点33加速。锤31通过开口 32并且对于阀门23产生冲击。在冲击时，锤31的动量将阀门23压下，从而将高压气体从剂量室21释放进入活塞室中。这种高压气体沿着活塞室向前驱动活塞头。阀门弹簧沈将阀门返回至该关闭位置，同时将剂量阀锤31推回直至它刚好经过端口 32伸出。该剂量阀门的打开时间取决于弹簧沈和52的刚性及压缩或拉伸、这些移动部件的质量以及这些承受气体压力的暴露表面。调整这些因素可以提供用于调整该阀门保持开放的时间量。一旦活塞头28的外部密封件60经过多个传递端口 62，这些传递端口被暴露于驱动气体，这些气体处于一个被降低的、但仍处于高值的压力下。这些气体的压力将环形阀64 打开并且这些气体流入孔径51中。这些气体对抗复位活塞50推动，将其向后推，压缩弹簧 52。当复位活塞移动至后部时，被连接的剂量阀锤在一个向后的方向上移动以便经过端口 32以及排气通道34打开来自活塞室的经过端口 32和排气通道34的一个排气开口 68。—旦该复位活塞已经向后部返回了足够远，它就被该触发件的凸舌58接合。孔径51中的气体进一步的膨胀迫使气体通过一个筒状通风孔65从外部孔径51 到达活塞观前部的活塞室。这种气体将该活塞头推向该活塞室的后部，从而通过排气开口 34将活塞头后面的过量气体逐出。
图3示出了处于这种扳起的位置准备开火的复位活塞及剂量阀锤。该锤与复位活塞的释放位置(其中该锤使剂量阀门保持开放)是以虚线示出的。连接构件55也是以虚线示出的，因为它在视图中是隐藏的。该剂量阀是在已经从座25处移位离开的开放位置上示出。在枪的前端处提供一个弹性密封及缓冲件70。这个缓冲件吸收了活塞在进入活塞室的末端内的任何冲击，并且在驱动叶片四上密封，这样使得残余的气体压力在消散之前可以将活塞推回至活塞室的后端。如果该钉枪未能适当地复位，例如由于对抗该复位活塞的气体压力不足所致，该系统可以通过将剂量阀锤拉回而被再次扳起。这所具有的作用是同样将该复位活塞拉回直至它被该凸舌锁定为止。优选的是，在该壳体的后部提供一个扳起杆。这个扳起杆包括一个枢轴和一个手柄部分。该剂量阀锤在该枢轴与该手柄部分之间的中部与该扳起杆接合， 从而在重新扳起时为使用者提供额外的杠杆作用。图4是一种结合了本发明的优选形式的工具的两个部件的分解视图。所展示的具体工具是与钉枪相关的，但是该展示只是在示范管道如何能够与工具的本体结合为一体。在这个工具中，运作机构被包在一个管筒中。该管筒的内表面84包围着该机构。 该管筒是从一个提供轴向空间的第一部件80和一个为该轴向空间提供末端封闭的第二部件82形成的。在该优选形式中，第一部件是以一种挤出件(例如一种铝基材料)的形式形成的。 在该优选形式中，第二部件是一个端盖。端盖82包括一个凸缘86，该凸缘用于紧固在挤出件80的末端处。一个套环88从端盖82的面处伸出以便安装在挤出件80的轴向空间的开放端之内。凸缘86包括多个用于穿过紧固件的孔90。穿过这些孔90的多个紧固件可以被紧固在紧固件通道92的末端内，这些通道形成在该挤出件内。挤出件80具有围绕其周长分布的多个散热片94。多个紧固件通道92可以各自作为一对相邻鳍片的形式来提供，这些鳍片被安排为使凹面相邻以便提供一个实质上的圆柱形的空间用于接收一个紧固件(例如处于一种螺钉的形式)。该挤出件包括至少一对管道部分96。这些管道部分96是在挤出件80上提供的多个空心肋98的纵向延伸内部通道。端盖82包括一个通道，用于将流体从这些管道部分96之一的前端传至另一管道 96的前端。该端盖可以被构建为一个铸件并且该通道可以由多个后续机加工步骤来形成。在所展示的形式中，该通道是包围在该端盖的凸缘之内、但是替代地可以形成在该端盖的面上并且是由该挤出件的端面的一个末端表面沿着该通道的长度封闭的。在所展示的形式中，该通道包括多个通道开口 104，其中的一个将用作该通道的入口而另一个则用作该通道的出口。这些通道开口 104通向一个交叉孔106，该孔跨在这些通道入口之间。这可以典型地是以一个孔的形式形成的，该孔从该凸缘的边缘穿过并且被在其一个或多个开放端处被阻塞。在图4中，将参考号106应用于该交叉孔的阻塞的端上。每个开口 104都被一个座102包绕，这个座用于接收一个例如0形圈100形式的密封件。座102是一种凹陷的形式。可以提供可替代的座及密封件。例如，这个座可以是一个用于定位0形圈100的凸起唇缘、或者可以在挤出件80的端面上并且或者取而代之在端盖82的面上提供凹陷的座。当进行了组装时，该管道经过端盖82的通道延伸穿过一个第一管道部分96并且然后穿过另一管道部分96返回。因此该管道延伸了该筒管长度的两倍并且横贯端盖的宽度，全部是与包含在该管筒内的运作机构处于紧密的热传递关系。图5更加详细地展示了这些管道部分96的一个优选特征。根据这个细节，每个管道部分96都包括从其内表面处延伸的一个或多个伸出的翼片114。这些翼片114增大了对于经过该管道部分中的流体的接触面积。例如，在所展示的实施方案中，与具有类似直径但环形截面的路径相比与经过该管道的流体相接触的表面积被实质性地增大，并且截面积 112与具有类似直径但环形截面的路径相比被实质性地减小。作为一种指标，周长的平方与该面积之比是在30的级别。关于一个环形截面的管道的类似比值是大约12. 5，并且正方形截面的比值是大约16。根据本发明的一个方面，在此提供用于在一种运动传递装置中的一种汽化系统， 该汽化系统包括一个管道，该管道被配置成连接到用于一个高压流体源的调节器上，其中该管道的远端连接到该运动传递装置的一个运作机构上，其特征在于该管道被定位为使得该管道的一个实质性长度在接近该运作机构处被该运动传递装置包绕。提及一个汽化系统应当被理解成是指流体从液相转换成气相所采取的任何方式。提及一种运动传递装置应当被理解成是指据任何装置，由此该装置的至少部分的运动被传递到另一物体上以便执行一种具体操作。在此设想的是这种运动传递装置可以是一种气动工具的形式。具体地讲，该运动传递装置可以是一个钉枪。应该理解的是这并非旨在是限制性的，并且本发明可以在希望将加压流体从液相转换成气相的任何情况下实施。例如，该运动传递装置可以是一个锤钻、气锤、磨床、彩弹枪或者以气动方式驱动的任何其他已知装置。在整个说明书中提到的流体应当被理解成是指能够从液体转换成气体的任何流动的物质。优选的是，该流体是不昂贵并且不可燃的二氧化碳。另外，它还可以在一种可达到的压力下以液相形式存储，从而允许在一个有限的空间内存储更大量的质量。应该认识到这并非旨在是限制性的，并且流体可以是具有适合这种特殊应用的多种性质的任何其他流体。提及一个高压力源应该理解是指存储加压流体的任何方式。例如，在此设想的是该高压力源是一个罐筒，它被配置成在750磅/平方英寸(PSi)的级别的压力下存储加压流体。应该认识到这并非旨在是限制性的，并且存储流体的压力可以根据该高压力源的应用或环境温度而改变。提及一个调节器应该理解成是指本领域的普通技术人员所知的任何装置，该装置用于可控制地改变流体经过该装置的流动，具体地是相对于由流体的流动所产生的压力。 具体地讲，该调节器在该高压力源与该管道之间产生一个差值压力。在此设想的是在该调节器的管道侧上产生的压力将实质上是处于450磅/平方英寸(psi)的级别。在450磅/平方英寸(psi)下，二氧化碳在大约_5°C时汽化，而在600psi下它在 6°C时汽化。表1展示了二氧化碳对于一个工作压力范围的摄氏度内汽化所处的过渡点。
权利要求
1.一种气体提供动力的装置，该装置包括一个汽化系统，该汽化系统包括一个管道，该管道在一端被连接至、或者被配置为在一端有待连接至一个用于高压流体源的调节器上，其中，该管道的另一端供给该装置的一个运作机构，其特征在于该管道的路径使得该管道的一个实质性的长度是邻近该运作机构。
2.如权利要求1所述的装置，其中该运作机构包括一个活塞，该活塞在一个活塞室内是可滑动的，并且经过该管道供应的气体在该活塞室内驱动该活塞的运动。
3.如权利要求1或权利要求2所述的装置，其中该高压源包括在其中储存加压流体的一个便携式容器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中该高压源是被配置成存储600PSI以上的加压流体的一个罐筒。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中该调节器在该高压源与该管道之间产生一个差值压力。
6.如权利要求4所述的装置，其中该调节器将该管道侧上的压力控制在600PSI以下。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其中该管道是由热传导性材料制成的。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其中该管道与该运作机构以及周围的环境是处于密切的热传递关系之中。
9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其中该管道被包含在该传递装置的一个本体中并且该本体是由一种热传导性材料形成的。
10.如权利要求9所述的装置，其中该装置的本体在围绕该运作机构处是最厚的。
11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其中该管道实质上被包入或整合到邻近该运作机构的该运动传递装置的一个本体中。
12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其中该管道邻近该运作机构的部分长于该运作机构。
13.如权利要求2所述的装置，其中该管道邻近该运作机构的长度是该活塞室的长度的至少两倍。
14.如权利要求1至13中任一项所述的装置，其中该运作机构被包含在一个管筒内。
15.如权利要求14所述的装置，其中该管筒包括一个热传导材料的挤出件，并且该管道包括至少一个第一和第二管道部分，每个部分都在该挤出件的长度上延伸。
16.如权利要求15所述的装置，包括用于该管筒的一个端盖，其中该端盖中的一个通道将该第一管道部分与该第二管道部分连接。
17.如权利要求14至16中任一项所述的装置，其中至少一个管道部分具有一个内部截面，其中周长的平方与该面积之比是大于16。
18.如权利要求1至13中任一项所述的装置，其中对于该管道邻近该机构的长度的至少一部分，该管道具有一个内部截面，其中周长的平方与该面积之比是大于16。
19.如或者权利要求17或者权利要求18所述的装置，其中周长的平方与面积之比是大于18。
20.如权利要求1至19中任一项所述的装置，其中该高压气体源在该运作机构的一端附近，并且该管道沿着该运作机构经过达到另一端并且返回。
全文摘要
一种气体提供动力的装置包括一个汽化系统。该汽化系统包括一个管道，该管道在一端上被连接至、或者被配置成在一端有待连接到一个用于高压流体源的调节器上。该管道的另一端供给该装置的一个运作机构。该管道的路径是使得该管道的一个实质性长度邻近该运作机构。
文档编号B25D9/06GK102271874SQ200980150729
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者H·W·汉密尔顿 申请人:全球力量Ip有限公司