ES2303580T3 - Sistema de camara de combustion para uso en herramientas de impulsion de fijaciones accionadas por combustion y una herramienta de impulsion de fijaciones accionada por combustion que tiene dicho sistema de camara de combustion incorporado en ella. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de cámara de combustión (10), para utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones accionada por combustión, que comprende: una cámara de precombustión (12) que tiene medios definidos en un extremo aguas arriba (24) de la misma para iniciar la combustión de una mezcla aire-combustible que se propaga a través de dicha cámara de precombustión por medio de un frente de llama; una cámara de combustión final (14) conectada para fluidos mediante un orificio (16) con un extremo (26) aguas abajo de dicha cámara de precombustión y que tiene un pistón actuador (18) dispuesto operativamente en un extremo aguas abajo de la misma para impulsar fijaciones (5) afuera de la herramienta y adentro de un sustrato; y obstáculos de precombustión (38) dispuestos dentro de dicha cámara de precombustión para aumentar y retardar selectivamente el ritmo de combustión de dicha mezcla aire-combustible dentro de dicha cámara de precombustión, y la velocidad a la que dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de precombustión; caracterizado porque comprende además: obstáculos finales (52) dispuestos dentro de dicha cámara de combustión final (14) para asegurar la combustión rápida y completa de dicha mezcla aire-combustible dentro de dicha cámara de combustión final de tal manera que se puede imprimir energía y potencia máximas sobre dicho pistón actuador para impulsar fijaciones desde de la herramienta y adentro de un sustrato.
Description
Sistema de cámara de combustión para uso en
herramientas de impulsión de fijaciones accionadas por combustión y
una herramienta de impulsión de fijaciones accionada por combustión
que tiene dicho sistema de cámara de combustión incorporado en
ella.
La presente invención se refiere en general a un
sistema de cámara de combustión para uso en herramientas de
impulsión de fijaciones accionadas por combustión, así como a las
herramientas de impulsión de fijaciones accionadas por combustión
que tienen la cámara de combustión incorporada en ellas, y más
particularmente a un nuevo y mejorado sistema de cámara de
combustión para uso en herramientas de impulsión de fijaciones
accionadas por combustión para impulsar fijaciones adentro de
piezas de trabajo o sustratos en el que la cámara de combustión
comprende una cámara de precombustión y una cámara de combustión
final, en el que la cámara de precombustión tiene una relación de
aspecto, que está definida por la relación de la longitud de la
cámara de precombustión respecto a la anchura de la cámara de
precombustión, que es al menos 2:1, de tal manera que los niveles de
rendimiento o de potencia de salida del proceso de combustión
pueden ser mejorados radicalmente para producir efectivamente
mayores fuerzas de impulsión, mayores niveles de aceleración y
velocidad del pistón actuador, y mayores profundidades a las que
las fijaciones pueden ser impulsadas adentro de sus respectivos
sustratos, y en el que se incorporan de forma fija obstáculos de
tipos adicionales predeterminados o diferentes dentro de ambas
cámaras de precombustión y combustión final para controlar
respectivamente de manera óptima, mediante o bien incremento o bien
retardación, el ritmo de combustión y la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama no sólo se propaga adentro y a
través de la cámara de precombustión, sino también el ritmo o
velocidad a la que el frente de llama o chorro de llama entra en la
cámara de combustión final, y para asegurar que la totalidad de la
mezcla aire-combustible no quemada dentro de la
cámara de combustión final de hecho se inflama total y rápidamente
de tal forma que se imprime efectivamente una cantidad máxima de
presión sobre el pistón actuador o de impulsión de fijaciones en el
tiempo más corto posible para a su vez desarrollar la cantidad
deseada de energía o potencia máxima para mover la unidad
pistón-hoja de impulsión para descargar las
fijaciones desde la herramienta y para impulsar las mismas adentro
de una pieza de trabajo o sustrato particular.
Las herramientas de impulsión de fijaciones
accionadas por combustión, para impulsar fijaciones adentro de
piezas de trabajo o sustratos, son bien conocidas convencionalmente
y son muy deseables en la industria en vista del hecho de que
proporcionaba a los usuarios la capacidad de impulsar fijaciones
adentro de las piezas de trabajo o sustratos independientemente de
cualquier acoplamiento por cable o manguera a fuentes de energía
remotas. Estas herramientas comprenden normalmente una cámara de
combustión, una fuente de combustible integrada, medios para
inflamar una mezcla gaseosa combustible dentro de la cámara de
combustión, y un pistón impulsado por expansión de volumen que
tiene una hoja impulsora conectada operativamente al mismo para
impulsar fijaciones afuera de la herramienta y adentro de piezas de
trabajo o sustratos. Es conocido además que la potencia efectiva de
impulsión de fijaciones para estas herramientas depende de la
presión absoluta inicial de la mezcla gaseosa combustible en el
momento de la ignición, el ritmo al que las mezcla gaseosa se quema
dentro de la cámara de combustión, el movimiento retardado
controlado del pistón mientras la combustión tiene lugar, y la
presión de combustión máxima que se puede conseguir. En vista del
hecho de que el ritmo de combustión es directamente proporcional a
la turbulencia, un primer tipo conocido de herramienta de impulsión
de fijaciones accionada por combustión consigue un alto ritmo de
combustión al tener un ventilador dispuesto dentro de la cámara de
combustión para crear turbulencia. El ritmo de combustión es por lo
tanto suficientemente rápido como para que se pueda conseguir
deseablemente un alto nivel de presión de combustión dentro de esta
herramienta antes de que la unidad pistón-hoja
impulsora se pueda mover en gran medida.
Un segundo tipo conocido de herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión utiliza un sistema
de una cámara dual o de dos cámaras de combustión que comprende, por
ejemplo, una cámara de precombustión y una cámara de combustión
final, y en el que una válvula de no retorno se interpone entre las
dos cámaras de combustión de tal forma que controla el flujo de
fluido entre las dos cámaras de combustión, por lo cual se puede
conseguir una mayor presión de combustión máxima dentro de la cámara
de combustión segunda o final. La cámara primera o de precombustión
tiene una configuración alargada, por lo cual la relación de aspecto
de la misma, que se define como la relación de la extensión
longitudinal de la cámara de precombustión respecto a la anchura o
extensión diametral de la cámara de precombustión, es mayor que dos.
Como resultado de tal estructura, la mezcla
aire-combustible no quemada es empujada por delante
del frente de llama mientras progresa desde el extremo de ignición
aguas arriba de la cámara de precombustión hacia el extremo aguas
abajo de la cámara de precombustión en el cual se localiza la
válvula de no retorno. La combustión tiene lugar dentro de la
cámara de combustión segunda o final cuando el frente de llama pasa
a través de la válvula de no retorno hacia la cámara de combustión
segunda o final en la cual la presión de combustión final máxima
conseguida dentro de la cámara de combustión segunda o final es
directamente proporcional a la cantidad de mezcla combustible
propulsada hacia la cámara de combustión segunda o final desde la
cámara primera o de precombustión. Al construir la cámara de
precombustión con una relación de aspecto relativamente alta, se
descubrió que se puede empujar más aire y combustible no quemado
por delante del frente de llama y adentro de la cámara de combustión
final respecto a lo que era posible previamente con sistemas
convencionales de cámara de combustión caracterizados por
relaciones de aspecto bajas, por lo cual la presión de combustión en
la cámara de combustión final era elevada, llevando por ello a una
combustión más eficiente en la cámara de combustión final y a la
generación de mayores presiones de funcionamiento que se imprimen
sobre la unidad pistón-hoja de
impulsión.
impulsión.
Un tercer tipo conocido de herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión es sustancialmente
similar al segundo tipo conocido de herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión excepto en que se incorpora una
estructura adicional dentro de la herramienta para restringir
positivamente cualquier movimiento del pistón hasta que la mezcla
aire-combustible se inflama dentro de la cámara de
combustión segunda o final.
Aunque las herramientas de impulsión de
fijaciones accionadas por combustión mencionadas anteriormente
comprenden y presentan varias características estructurales y
funcionales positivas y por lo tanto han tenido éxito comercial,
tales herramientas de impulsión de fijaciones accionadas por
combustión tienen o presentan también diversas desventajas o
inconvenientes funcionales. Por ejemplo, la utilización de un
ventilador dentro de la cámara de combustión para crear la cantidad
requerida de turbulencia para acelerar el ritmo de combustión de la
mezcla aire-combustible requiere sin embargo un
motor de impulsión. Aunque están disponibles comercialmente pequeños
motores compactos del tipo requerido para el funcionamiento dentro
de tales herramientas de impulsión de fijaciones, los motores son
caros porque deben estar diseñados y fabricados especialmente de tal
manera que sean capaces de resistir las fuerzas repetitivas de
vibración características de las operaciones de impulsión de
fijaciones. Además, los motores también experimentan fallos
periódicos requiriendo así que la herramienta sea revisada
regularmente. De manera similar, aunque la utilización de válvulas
de retención de flujo de no retorno en la localización mencionada
anteriormente entre las cámaras de precombustión y combustión final
para evitar efectivamente pérdidas de presión debidas al flujo de
retorno desde la cámara de combustión final hasta la cámara de
precombustión, las válvulas de retención deben estar también
especialmente diseñadas para ser lo suficientemente ligeras como
para permitir el flujo sin obstrucción tanto de la mezcla
aire-combustible no quemada como del frente de
llama que se propaga hacia delante, pero suficientemente resistente
como para ser capaz de resistir las altas tensiones impuestas en el
mismo cuando se mueve a su posición cerrada cuando se inicia la
combustión en la cámara de combustión segunda o final. En
particular, la experiencia ha mostrado que tales válvulas a menudo
se distorsionan y deforman en periodos de tiempo relativamente
cortos o como resultado de un número de ciclos funcionales
relativamente pequeño requiriendo así su sustitución con frecuencia.
Finalmente, aunque los sistemas de restricción de pistón pueden
presentar características funcionales óptimas al ser consideradas o
vistas desde un punto de vista de una combustión adecuadamente
sincronizada, tales sistemas requieren obviamente la utilización de
componentes adicionales que añaden factores de coste y peso a las
herramientas, así como requerimientos de mantenimiento
adicionales.
Para intentar en mayor medida controlar la
generación de turbulencia dentro de la cámara de combustión, el
ritmo de combustión de la mezcla aire-combustible
dentro de la cámara de combustión, y el ritmo de propagación de
flujo tanto de la mezcla aire-combustible no quemada
como del frente de llama dentro de la cámara de combustión, otro
tipo de herramienta de impulsión de fijaciones accionada por
combustión de la técnica anterior o convencional se describe en la
patente de Estados Unidos 4.773.581. En resumen, como se puede
apreciar en la figura 1, se ve que la herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión comprende un alojamiento
cilíndrico o cabezal cilíndrico 1 en el cual, por ejemplo, el
extremo superior del alojamiento o cabezal 1 está cerrado mientras
el extremo inferior del alojamiento o cabezal 1 está abierto como en
1a. El alojamiento o cabezal cilíndrico 1 define efectivamente una
cámara de combustión 22, y un segundo cilindro 2 está conectado de
forma fija de una manera sustancialmente coaxial al extremo
inferior del cabezal o alojamiento cilíndrico 1 de tal forma que
define efectivamente una cámara de pistón dentro de la cual un
pistón 3 está dispuesto de forma móvil. Un elemento de guía
cilíndrico 4 está conectado de forma fija de una manera
sustancialmente coaxial al extremo inferior del segundo cilindro 2,
y un cargador de fijaciones 7, que alberga una pluralidad o tira de
fijaciones 5, está sujeta de forma fija a una pared lateral del
elemento de guía cilíndrico 4 de forma que permite la alimentación
en serie de la pluralidad de fijaciones 5 dentro de un alma de guía
4a interno definido dentro del elemento de guía 4. Un extremo
superior de un impulsor de fijaciones o vástago de impulsión 6 está
sujeto de forma fija al pistón 3, mientras un extremo inferior del
impulsor de fijaciones o vástago de impulsión 6 está dispuesto
coaxialmente dentro del alma de guía 4a del elemento de guía 4.
Por consiguiente, cuando el pistón 3 es empujado
hacia abajo bajo condiciones de combustión iniciadas cuando la
herramienta es accionada, el impulsor de fijaciones o vástago de
impulsión 6 impulsará la primera fijación 5 a través del alma de
guía 4a del elemento de guía 4 de tal forma que es descargado desde
la herramienta. Para conseguir las condiciones de combustión dentro
de la herramienta, un dispositivo de suministro de combustible 8
está conectado operativamente con un extremo superior del
alojamiento o cabezal 1 de tal forma que inyecta combustible
adentro del extremo superior de la cámara de combustión 22 y, de una
manera similar, un dispositivo de suministro de aire 9 está
asimismo conectado operativamente con un extremo superior del
alojamiento o cabezal 1 de tal forma que inyecta aire adentro del
extremo superior de la cámara de combustión 22, por lo cual el aire
y el combustible inyectados en la cámara de combustión 22 formarán
una mezcla aire-combustible. Un generador de alta
tensión 11, para generar una descarga de alto voltaje, está montado
en la pared superior del alojamiento o cabezal 1 y tiene una bujía
12 conectada operativamente al mismo para generar una chispa de
ignición cuando es activada por el generador 11. Para aumentar la
turbulencia y la mezcla mutua de los componentes de aire y
combustible de la mezcla aire-combustible cargada en
la cámara de combustión 22, una pluralidad de rejillas 14a, 14b,
14c, 14d están dispuestas dentro de la cámara de combustión 22 de
tal forma que se extienden transversalmente a través de la cámara
de combustión 22 y están así dispuestas en planos paralelos que son
sustancialmente perpendiculares al eje longitudinal de la
herramienta. Por consiguiente, las rejillas 14a, 14b, 14c, 14d
dividen efectivamente la cámara de combustión 22 en subcámaras de
combustión 22a, 22b, 22c, 22d, 22e. En particular, cada una de las
rejillas 14a-14d puede comprender, por ejemplo, un
disco perforado en el que una pluralidad de aperturas 13 están
definidas efectivamente entre una red de paredes 23.
En funcionamiento, cuando se ha inyectado aire y
combustible en la subcámara de combustión 22a de tal forma que se
forma una mezcla aire-combustible, y cuando tal
mezcla aire-combustible ha llenado efectivamente la
totalidad de la cámara de combustión 22 como resultado del
movimiento o migración desde la subcámara de combustión 22a hasta
las subcámaras de combustión 22b-22e a través de las
aperturas 13 definidas respectivamente en las rejillas
14a-14d, el generador de alta tensión 11 es activado
de tal forma que a su vez causa que la bujía 12 genere una chispa
de ignición. Como se sabe, cuando la chispa inflama la mezcla
aire-combustible en la subcámara de combustión 22a,
a mezcla arde y se produce una llama. El gas de combustión
resultante dentro de la subcámara de combustión 22a se expande y
empuja la mezcla no quemada hacia el pistón 3 a través de las
aperturas 13 definidas en las rejillas 14a-14d. A
medida que la mezcla no quemada pasa sucesivamente a través de las
aperturas 13 definidas en cada una de las rejillas
14a-14d, la red de paredes 23 que comprenden las
rejillas 14a-14d forman efectivamente obstáculos al
flujo de tal mezcla no quemada, y, a su vez, los obstáculos
efectivamente causan turbulencia en las regiones aguas abajo de la
mezcla no quemada. Por consiguiente, a medida que la llama
atraviesa también la rejilla 14a a través de las aperturas 13, y
como resultado de la turbulencia generada en la mezcla
aire-combustible no quemada, se establece que el
frente de llama avanza con una velocidad mayor dentro de la
subcámara de combustión 22b. A su vez, la velocidad del frente de
llama incrementa la velocidad de expansión del gas de combustión
resultante incrementando también así la velocidad de flujo de la
mezcla no quemada desde la subcámara de combustión 22b hasta la
subcámara de combustión 22c.
Como resultado, se produce una turbulencia más
fuerte en la mezcla aire-combustible no quemada
presente dentro de la subcámara de combustión 22c, y a su vez, la
turbulencia más fuerte en la mezcla aire-combustible
no quemada presente dentro de la subcámara de combustión 22c hace
que el frente de llama se dirija o avance con una velocidad que es
más alta o mayor que aquélla presente dentro de la subcámara de
combustión 22b precedente. Por lo tanto, de acuerdo con la
descripción de tal patente, también se establece que la velocidad
del frente de llama se incrementa progresivamente cada vez que
atraviesa sucesivamente cada una de las rejillas
14a-14d. De esta manera, la rápida combustión de la
mezcla aire-combustible se asegura aparentemente
como para proporcionar potencia al pistón 3 y al impulsor de
fijaciones o vástago de impulsión 6, por lo cual la primera de las
fijaciones 5 puede ser impulsada afuera de la herramienta y adentro
de la pieza de trabajo o sustrato particular. También se observa
que mientras la herramienta de impulsión de fijaciones accionada por
combustión de la técnica anterior mencionada anteriormente
comprende la utilización de estructuras de obstáculo dentro de las
subcámaras de combustión para ventajosamente modificar
sucesivamente o en serie las condiciones de turbulencia, el ritmo
de combustión de la mezcla aire-combustible, y el
ritmo de propagación de flujo tanto de mezcla
aire-combustible no quemada como del frente de
llama, dentro de la pluralidad de subcámaras de combustión
22a-22e, se expone que el sistema de combustión de
la técnica anterior comprende un sistema de combustión que presente
efectivamente un modo de combustión de tipo cascada que no es
verdaderamente ventajoso en conexión con la promoción o desarrollo
de los atributos o características mencionados anteriormente.
Más particularmente, en la práctica, la eficacia
de la provisión o presencia de las placas con orificios sucesivas
se deteriora rápidamente porque cada placa o pantalla sucesiva en
realidad tiene como resultado, incluso siendo breve, una
interrupción momentánea de la velocidad de propagación del frente de
llama antes de que regenere de nuevo la turbulencia necesaria para
mantener o aumentar la velocidad de propagación del frente de llama.
Además, la estructura de la patente de Estados Unidos 4.773.581 no
proporciona una separación adecuada de los componentes quemados y
no quemados de la mezcla aire-combustible.
Ventajosamente, cada estructura de placa hace que el frente de
llama se divida en una pluralidad de segmentos o lenguas que
incrementa el área superficial de tal forma que aumenta el ritmo de
combustión; sin embargo, las placas también tienden a hacer que el
frente de llama o combustión se dirija o produzca lateralmente así
como hacia delante mezclando así entre ellos los componentes
quemados y no quemados de la mezcla aire-combustible
y causando una dilución de las propiedades combustibles del
sistema. Más aún, no parece que el sistema de combustión de la
patente de Estados Unidos 4.773.581 consiga viablemente que varios
parámetros funcionales que se consideran cruciales o críticos
alcancen los niveles funcionales deseados de las herramientas de
impulsión de fijaciones accionadas por combustión de tecnología
punta. Más particularmente, el sistema de combustión no parece estar
relacionado con un sistema de cámara de combustión dual, y no
parece ser capaz de controlar óptimamente, en ambos modos de aumento
y retardación, el ritmo de combustión de la mezcla
aire-combustible, así como la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama no sólo se propaga adentro y a
través de, por ejemplo, una cámara de precombustión de un sistema
de cámara de combustión dual, sino además, la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama entra en la cámara de combustión
final. Más aún, el sistema de la patente de Estados Unidos 4.773.581
tampoco parece que comprenda medios para asegurar que la totalidad
de la mezcla aire-combustible no quemada dentro de
la cámara de combustión final de hecho se inflama total y
rápidamente de tal forma que se imprime efectivamente una cantidad
máxima de presión sobre el pistón actuador o de impulsión de
fijaciones, sin ninguna desviación hacia atrás o inversa
perjudicial desde el mismo, de tal forma que su vez desarrolla la
cantidad deseada de energía o potencia máxima para mover axialmente
la unidad pistón actuador-hoja de impulsión para
descargar las fijaciones desde la herramienta y para impulsar las
mismas adentro de una pieza de trabajo o sustrato particular.
Por lo tanto existe la necesidad en la técnica
de un sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado para
utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones accionada
por combustión, y una nueva y mejorada herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión que tiene el sistema de cámara
de combustión nuevo y mejorado incorporado en ella, para controlar
óptimamente, en ambos modos de aumento y retardación, el ritmo de
combustión de la mezcla aire-combustible, y la
velocidad a la que el chorro de llama o frente de llama no sólo se
propaga adentro y a través de, por ejemplo, una primera cámara de
precombustión de un sistema de cámara de combustión dual, sino
además, la velocidad a la que el chorro de llama o frente de llama
entra en la cámara de combustión segunda o final, y aún más, un
sistema para asegurar que la totalidad de la mezcla
aire-combustible no quemada dentro de la cámara de
combustión segunda o final de hecho se inflama total y rápidamente
de tal forma que se imprime efectivamente una cantidad máxima de
presión sobre el pistón actuador o de impulsión de fijaciones, en
la menor cantidad de tiempo, sin ninguna desviación hacia atrás o
inversa perjudicial desde el mismo, de tal forma que su vez
desarrolla la cantidad deseada de energía o potencia máxima para
mover la unidad pistón actuador-hoja de impulsión
para descargar las fijaciones desde la herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión y para impulsar las fijaciones
adentro de una pieza de trabajo o sustrato particular.
Por consiguiente, es un objeto de la presente
invención proporcionar un sistema de cámara de combustión nuevo y
mejorado para utilizar con una herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión, y una nueva y mejorada
herramienta de impulsión de fijaciones accionada por combustión que
tiene el sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado
incorporado en ella.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado
para utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones
accionada por combustión, y una nueva y mejorada herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión que tiene el
sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado incorporado en
ella, que supera efectivamente los variados inconvenientes y
desventajas funcionales característicos de las herramientas de
impulsión de fijaciones accionadas por combustión de la técnica
anterior o convencionales.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado
para utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones
accionada por combustión, y una nueva y mejorada herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión que tiene el
sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado incorporado en
ella, que pueda controlar óptimamente, en ambos modos de aumento y
retardación, el ritmo de combustión y la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama no sólo se propaga adentro y a
través de, por ejemplo, una cámara de precombustión de un sistema de
cámara de combustión dual, sino además, la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama entra y progresa a través de la
cámara de combustión final.
Un objeto más de la presente invención es
proporcionar un sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado
para utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones
accionada por combustión, y una nueva y mejorada herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión que tiene el
sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado incorporado en
ella, que pueda controlar óptimamente, en ambos modos de aumento y
retardación, el ritmo de combustión y la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama no sólo se propaga adentro y a
través de, por ejemplo, una cámara de precombustión de un sistema de
cámara de combustión dual, sino además, la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama entra en la cámara de combustión
final, y aún más, que pueda asegurar la ignición rápida y completa
de la totalidad de la mezcla aire-combustible no
quemada presente dentro de la cámara de combustión final.
Un último objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado
para utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones
accionada por combustión, y una nueva y mejorada herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión que tiene el
sistema de cámara de combustión nuevo y mejorado incorporado en
ella, que pueda controlar óptimamente, en ambos modos de aumento y
retardación, el ritmo de combustión y la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama no sólo se propaga adentro y a
través de, por ejemplo, una cámara de precombustión de un sistema de
cámara de combustión dual, sino además, la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama entra y progresa a través de la
cámara de combustión final, y aún más, que pueda asegurar la
ignición rápida y completa de la totalidad de la mezcla
aire-combustible no quemada presente dentro de la
cámara de combustión final de tal forma que se imprime efectivamente
una cantidad máxima de presión sobre el pistón actuador o de
impulsión de fijaciones, sin ninguna desviación hacia atrás o
inversa perjudicial desde el mismo, de tal forma que su vez
desarrolla la cantidad deseada de energía o potencia máxima para
mover la unidad pistón-hoja impulsora para descargar
las fijaciones desde la herramienta y para impulsar las mismas
adentro de una pieza de trabajo o sustrato particular.
Los objetivos precedentes y otros se consiguen
de acuerdo con las enseñanzas y principios de la presente invención
mediante la provisión de un sistema de cámara de combustión nuevo y
mejorado para utilizar con una herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión, de acuerdo con la
reivindicación 1, y una nueva y mejorada herramienta de impulsión
de fijaciones accionada por combustión que tiene el sistema de
cámara de combustión nuevo y mejorado incorporado en ella, de
acuerdo con la reivindicación 20. El sistema de cámara de combustión
comprende, por ejemplo, un sistema de cámara de combustión dual que
comprende una cámara de precombustión primera, aguas arriba y una
cámara de combustión final segunda, aguas abajo. La primera cámara
de precombustión, aguas arriba, se caracteriza por medio de una
alta relación de aspecto, como se define por medio de la relación
de la longitud de la cámara de precombustión respecto a la anchura o
extensión diametral de la cámara de precombustión, y tiene
predeterminadamente diferentes obstáculos incorporados en ella de
forma fija para bien retardar o bien aumentar selectivamente el
ritmo de combustión y la velocidad a la que el chorro de llama o
frente de llama se propaga a través de tal cámara de precombustión
primera, aguas arriba. Más particularmente, los obstáculos que o
bien se extiendan en efecto transversalmente o diametralmente a
través de la cámara de precombustión en diferentes posiciones
axiales a lo largo de la extensión longitudinal o axial de la cámara
de precombustión, o que están dispuestos en efecto sustancialmente
a lo largo del centro axial de la cámara de precombustión en
diferentes posiciones axiales a lo largo de la extensión
longitudinal o axial de la cámara de precombustión, tenderán a
retardar o ralentizar el ritmo de combustión y la velocidad a la que
el chorro de llama o frente de llama se propaga a través de la
cámara de precombustión, mientras, alternativamente, los obstáculos
que están dispuestos en efecto sustancialmente a manera de
circunferencia a lo largo de la periferia interior de la cámara de
precombustión, en diferentes posiciones axiales a lo largo de la
extensión longitudinal o axial de la cámara de precombustión,
tenderán a mejorar o incrementar el ritmo de combustión y la
velocidad a la que el chorro de llama o frente de llama se propaga
a través de la cámara de precombustión.
De una manera similar, un obstáculo segundo o
final que tiene una configuración geométrica tridimensional o
sólida predeterminada está dispuesto dentro de la cámara de
combustión final segunda aguas abajo, en una posición dispuesta
inmediatamente aguas abajo del orificio que interconecta para
fluidos la cámara de precombustión primera aguas arriba con la
cámara de combustión segunda final aguas abajo. De esta manera,
cuando el chorro de llama o frente de llama entra en la cámara de
combustión final, el chorro de llama o frente de llama diverge
efectivamente y es dividido en múltiples secciones o componentes que
fluyen radialmente hacia fuera hacia las paredes de la cámara de
combustión final, y que por lo tanto atraviesan toda la extensión
diametral de la cámara de combustión final de tal forma que de ese
modo inflama completamente y rápidamente todas las regiones de la
mezcla aire-combustible que no ha ardido presente
dentro de la cámara de combustión final. El chorro de llama o
frente de llama finalmente encuentra el pistón actuador, en el
momento en que las fuerzas de presión desarrolladas como resultado
de la combustión rápida pero controlada dentro de la cámara de
combustión final pueden efectivamente actuar sobre el pistón
actuador de tal forma que causan el movimiento de la unidad
pistón-impulsor con la energía y potencia máximas
deseadas de tal forma que a su vez causa que la fijación particular
dispuesta en el tubo de guía de la herramienta sea descargada e
impulsada adentro del sustrato o pieza de trabajo particular.
\vskip1.000000\baselineskip
Otros diversos objetivos, características y
ventajas que conlleva la presente invención se apreciarán mejor a
partir de la siguiente descripción detallada al ser considerada en
relación con los dibujos que se acompañan en los que los caracteres
de referencia similares designan partes similares o correspondientes
a lo largo de las diferentes vistas, y en las cuales:
La figura 1 es una vista en sección transversal
de un tipo de herramienta de impulsión de fijaciones accionada por
combustión convencional o de la técnica anterior;
la figura 2 es una vista en perspectiva de un
núcleo que es utilizado en relación con la fabricación por moldeo
de una cámara de precombustión, para utilizar como una parte de un
sistema de cámara de combustión dual en una herramienta de
impulsión de fijaciones accionada por combustión, en la cual la
cámara de precombustión tiene características estructurales que han
sido desarrolladas excepcionalmente de acuerdo con los principios y
enseñanzas de la presente invención;
la figura 3 es una vista en planta desde arriba
de una cámara de precombustión en la cual una primera realización
de una estructura de obstáculos de mejora del ritmo de combustión y
propagación del frente de llama, en la forma de un nervio o
protuberancia continua espiral o helicoidal formado en las paredes
interiores periféricas de la cámara de precombustión y que se
extiende a lo largo de toda la longitud axial o longitudinal de la
misma, ha sido incorporada de acuerdo con los principios y
enseñanzas de la presente invención, en la que la cámara de
precombustión se fabrica a partir del núcleo de moldeo ilustrado en
la figura 2;
la figura 4 es una vista esquemática de una
segunda realización de una estructura de obstáculos de mejora del
ritmo de combustión y propagación del frente de llama, en la forma
de una pluralidad de arandelas anulares espaciadas axialmente
formadas o fijadas en las paredes interiores periféricas de la
cámara de precombustión de tal forma que se extienden a lo largo de
toda la extensión axial o longitudinal de la misma, que ha sido
desarrollada de acuerdo con los principios y enseñanzas de la
presente invención;
la figura 5 es una vista esquemática de una
tercera realización de una estructura de obstáculos de retardación
del ritmo de combustión y propagación del frente de llama, en la
forma de una pluralidad de pernos, placas, esferas y similares, que
se extienden diametralmente a través del interior de la cámara de
precombustión, o dispuestas en el centro axial de la cámara de
precombustión, y que se extienden a lo largo de toda la extensión
axial o longitudinal de la misma, que ha sido desarrollada de
acuerdo con los principios y enseñanzas de la presente
invención;
la figura 6 es una vista esquemática en alzado
del nuevo y mejorado sistema de cámara de combustión construido de
acuerdo con los principios y enseñanzas de la presente invención
para su utilización en relación con una herramienta de impulsión de
fijaciones, accionada por combustión, en la que el sistema de cámara
de combustión comprende una primera cámara de precombustión
conectada para fluidos con una segunda cámara de combustión final,
en la que además, una cuarta realización de la estructura de
obstáculos de mejora del ritmo de combustión y propagación del
frente de llama, en la forma de un componente cónico geométrico
sólido, ha sido incorporada dentro de la cámara de combustión
segunda o final de tal forma que causa la división del chorro de
llama o frente de llama, que entra en la cámara de combustión
segunda o final desde la cámara primera o de precombustión, en una
pluralidad de componentes del chorro de llama o frente de llama, y
la divergencia de tales componentes del chorro de llama o frente de
llama por toda la cámara de combustión segunda o final, de tal forma
que se consigue la combustión rápida y completa de la totalidad de
la mezcla aire-combustible dispuesta dentro y por
toda la cámara de combustión segunda o final;
las figuras 7a-7h son vistas
esquemáticas que muestran obstáculos configurados de forma diferente
que pueden ser dispuestos y utilizados dentro de la cámara de
combustión final segunda para conseguir la ignición rápida y
completa de todas las regiones de la mezcla
aire-combustible no quemada presente dentro de la
cámara de combustión final de tal forma que a su vez desarrolla
características de energía y potencia máximas para actuar sobre la
unidad de accionamiento del pistón actuador; y
las figuras 8a-8f son vistas en
sección transversal, tomada a lo largo de, por ejemplo, la línea
8-8 de la figura 7a, que muestran diferentes
configuraciones de sección transversal que pueden ser
características de o incorporadas en cualquiera de los variados
obstáculos, como se muestra en las figuras 7a-7h,
que pueden ser utilizadas dentro de la cámara de combustión final
segunda del sistema completo de cámara de combustión para utilizar
en la herramienta de impulsión de fijaciones accionada por
combustión.
Como se ha observado en la solicitud de patente
de Estados Unidos mencionada anteriormente titulada "Sistema de
cámara de combustión con cámara de precombustión de tipo
carrete", que fue presentada el 16 de enero de 2002 en nombre de
Donald L. Van Erden y otros y que le ha sido asignado el número de
serie _______, los intereses en un diseño mecánico compacto han
resultado en sistemas de combustión de la técnica anterior, como el
descrito en la patente de Ohtsu y otros mencionada anteriormente,
que tiene una longitud axial relativamente corta, y diámetros o
anchuras que son en general mucho más grandes que sus longitudes.
Sin embargo, experimentos realizados en conexión con sistemas de
cámara de combustión dual que comprenden cámaras primeras o de
precombustión, que están caracterizados por relaciones de aspecto
de longitud respecto a anchura relativamente altas, y cámaras de
combustión segundas o finales, han revelado el hecho de que las
cámaras de precombustión de relación de aspecto relativamente alta
son extremadamente efectivas al empujar mezclas de
aire-combustible no quemadas por delante de un
frente de llama o chorro que avanza hacia la cámara de combustión
segunda o final. En particular, la cantidad incrementada de
combustible y aire bombeada adentro de la cámara de combustión final
desde una cámara de precombustión alargada aparece antes que un
frente de llama procedente del extremo de ignición de la cámara de
precombustión hacia el extremo de descarga de la cámara de
precombustión que se comunica con la cámara de combustión final.
Esta disposición estructural aumenta la presión dentro de la cámara
de combustión final antes de que se produzca allí una ignición, y
esto, a su vez, aumenta enormemente la potencia que se puede
obtener o que es susceptible de ser derivada de la combustión que se
produce dentro de la cámara de combustión final. El aumento de
potencia de salida desde la cámara de combustión final puede ser
incrementado en proporciones iguales a números enteros bajos
simplemente mediante un alargamiento de la cámara de precombustión
en el que la misma tiene una relación de aspecto óptima. Más
particularmente, de acuerdo con uno de los principios y enseñanzas
de la presente invención, se han probado sistemas de cámara de
combustión con cámaras de precombustión lineales alargadas que
tienen proporciones longitud respecto a anchura en un amplio rango y
se ha observado que se consigue un aumento significativo de
rendimiento cuando la relación de aspecto es tan pequeña como del
orden de 2:1. Se han alcanzado niveles de rendimiento más aumentados
cuando la relación de aspecto está en el rango de 4:1 a 16:1,
alcanzándose el rendimiento máximo cuando la relación de aspecto es
aproximadamente 10:1. Además, se ha observado que las cámaras de
precombustión pueden comprender configuraciones de sección
transversal ovalada, redonda, rectangular u otras las cuales
funcionarán idealmente bien mientras la dimensión de longitud de la
cámara de precombustión sea sustancialmente mayor que la dimensión
de anchura media de la misma.
También se ha determinado que además de las
cámaras de precombustión alargadas o lineales que tienen las
configuraciones geométricas apuntadas anteriormente, las cámaras de
precombustión alargadas que son capaces de generar una potencia de
pistón sustancialmente incrementada pueden ser curvadas, o dobladas,
de hecho, sobre sí mismas. De nuevo, mientras las cámaras de
precombustión curvadas o dobladas tengan relaciones de aspecto
relativamente altas, podrán conseguirse las ventajas de rendimiento
apuntadas anteriormente. Más aún, las cámaras de precombustión
pueden formarse a partir de o comprender secciones curvas que están
unidas en serie, anidadas, y/o combinadas con cámaras de combustión
lineales o rectas, o secciones de cámara de combustión de tal manera
que formen ensamblajes que son capaces de conseguir las ventajas y
objetivos de la presente invención. Se ha determinado además que el
rendimiento de salida de las cámaras de precombustión alargadas
puede también ser influido por medio de relaciones de aspecto que
conciernen a las dimensiones de anchura y espesor de las cámaras de
precombustión. Por ejemplo, una cámara de precombustión alargada
que tiene una sección transversal rectangular y que por lo tanto se
esperaría que exhibiera características de rendimiento de salida
aumentadas no rendirá bien si la relación de aspecto de las
dimensiones de anchura respecto a espesor es relativamente alta. En
otras palabras, a medida que la estructura, forma o configuración
de una cámara de precombustión alargada se aproxima a aquélla de
una cinta delgada, puede hacerse tan estrecha como para sofocar un
frente de llama de tal forma que no es posible que se propague. Más
particularmente, experimentos han indicado que una relación de
aspecto anchura respecto a espesor óptima o deseable para cámaras
de precombustión alargadas que funcionen satisfactoriamente es
4:1.
Teniendo en cuenta la discusión mencionada
anteriormente, y continuando más como resultado de la referencia
hecha a la figura 6, se describe el nuevo y mejorado sistema de
cámara de combustión dual, para utilizar en herramientas de
impulsión de fijaciones accionadas por combustión, y se indica en
general con el número de referencia 10. En particular, una primera
cámara de precombustión superior se muestra como 12, y una segunda
cámara de combustión final inferior se muestra como 14. El extremo
aguas abajo o de escape de la cámara de precombustión 12 está
conectado para fluidos con el extremo aguas arriba o de admisión de
la cámara de combustión final 14 mediante un orificio 16 definido
en una pared 17 que separa efectivamente la primera cámara de
precombustión 12 de la segunda cámara de combustión final 14, y el
extremo aguas abajo o de escape de cámara de combustión final 14
está asociado operativamente con un pistón actuador 18. El pistón
actuador 18 está dispuesto en una posición de inicio en una cabeza
de cilindro 20 de una herramienta de impulsión de fijaciones
accionada por combustión, y como es convencional, la cabeza de
cilindro 20 forma una parte aguas arriba de una camisa del
cilindro, no mostrada, en la cual el pistón actuador 18 está
dispuesto de forma móvil. El pistón actuador 18, a su vez, está
conectado operativamente con una hoja de impulsión, no mostrada
tampoco, de tal forma que cuando el pistón actuador 18 es movido
hacia abajo en la camisa del cilindro bajo la influencia de las
condiciones de combustión de expansión que tienen lugar dentro de
la cámara de combustión final 14, la hoja de impulsión impulsa la
primera de las fijaciones, enviada desde el cargador de la
herramienta de fijación en el tubo de guía de la herramienta, no
mostrado, a través del tubo de guía y adentro del sustrato o pieza
de trabajo.
Para fabricar la cámara de precombustión primera
12 de acuerdo con los principios y enseñanzas de la presente
invención, un núcleo 22 con forma de espiral, bobina o hélice, como
se muestra en la figura 2, es utilizado para moldear o fundir la
cámara de precombustión 12 el cual es mostrado con más detalle en la
figura 3. Más particularmente, el núcleo 22 comprende efectivamente
un elemento macho alrededor del cual la cámara de precombustión 12
hembra es moldeada o fundida efectivamente, siendo las partes
enrolladas de la misma sustancialmente coplanarias. Como se puede
apreciar fácilmente a partir de la figura 2, el núcleo macho 22
tiene un extremo aguas arriba radialmente exterior 24 y un extremo
aguas abajo radialmente interior 26 que está sustancialmente
dispuesto en o adyacente al centro axial del núcleo macho 22. De
esta manera, cuando la cámara de precombustión 12 hembra es
fabricada de acuerdo con técnicas de moldeado o fundido respecto al
núcleo macho 22, el extremo aguas arriba 24 del núcleo macho 22
forma o define efectivamente un extremo 28 aguas arriba de admisión
o entrada en la cámara de precombustión 12 hembra, mientras que el
extremo aguas abajo 26 del núcleo macho 22 de la misma forma o
define efectivamente un extremo de escape o salida 30 que está
adaptado para estar conectado para fluidos con el orificio 16 que
interconecta para fluidos la cámara de precombustión 12 con la
cámara de combustión final 14 como se ilustra en la figura 6.
El extremo aguas arriba de la cámara de
precombustión 12 define adicionalmente un alojamiento 32 dentro del
cual pueden ser alojados unos componentes adecuados de generación de
ignición y bujía, no mostrados, para iniciar la combustión dentro
de la cámara de precombustión 12, y se puede apreciar que con el
inicio de la combustión dentro de la cámara de precombustión 12, el
frente de llama o chorro avanzará a lo largo del alma extendida
longitudinalmente 33 definida en la cámara de precombustión 12 en
bobina o espiral, y en sentido horario como se indica por medio de
las flechas F, de tal forma que se mueve desde el extremo 28 aguas
arriba de admisión o entrada de la misma hacia el extremo aguas
abajo de escape o salida 30 de la misma. Como resultado de la
configuración en bobina o espiral de la cámara de precombustión 12,
se puede apreciar que de acuerdo con una de las únicas y novedosas
características estructurales de la presente invención, la
estructura de la cámara de precombustión 12 es muy compacta, y sin
embargo, de acuerdo con otra de las únicas y novedosas
características estructurales de la presente invención, la relación
de aspecto de la longitud de la dimensión longitudinal de la cámara
de precombustión 12 comparada con la dimensión de la anchura o
extensión del diámetro de la cámara de precombustión 12 es del
orden de, por ejemplo, 30:1.
De acuerdo con otra más de las únicas y
novedosas características estructurales de la presente invención, y
haciendo referencia aún a las figuras 2 y 3, se ve que el núcleo
macho 22 comprende un elemento tubular o de vástago en el cual la
pared periférica exterior tiene una extensión del diámetro
periférica exterior D_{1} predeterminada, y formada dentro de la
pared periférica exterior del núcleo 22 se proporciona una ranura
continua 34 de forma espiral o helicoidal en cuya ranura 34 tiene
una extensión del diámetro D_{2} predeterminada que es menor que
la extensión del diámetro D_{1} de la pared periférica exterior.
Por consiguiente, cuando el núcleo macho 22 es utilizado para
fabricar la cámara de precombustión 12 por medio de técnicas de
moldeado o fundido adecuadas, se puede apreciar fácilmente por la
figura 3 que la pared interior periférica 35 de la cámara de
precombustión 12, que define el alma 33 de la cámara de
precombustión 12, tiene una extensión del diámetro que es
sustancialmente la misma que la extensión del diámetro exterior
D_{1} del núcleo macho 22. Además, se observa que la pared
interior periférica o alma 33 de la cámara de precombustión 12 está
provista de un nervio o protuberancia continua 36 de forma espiral
o helicoidal en la cual las partes individuales del nervio o
protuberancia continua 36 de forma espiral o helicoidal está
efectivamente formadas o dispuestas en una pluralidad de posiciones
que están espaciadas axialmente a lo largo de la extensión
longitudinal del alma 33 de la cámara de precombustión 12 de tal
forma que forman juntas efectivamente la protuberancia o nervio
continuo 36 de forma espiral que tiene una extensión del diámetro
interior D_{2} que corresponde sustancialmente con la extensión
del diámetro D_{2} exterior o externa de la región ranurada 34
continua de forma espiral o helicoidal del núcleo macho 22.
El propósito de proporcionar el nervio o
protuberancia continua 36 de forma espiral o helicoidal en la pared
interior periférica 35 de la cámara de precombustión 12 de tal forma
que se extienda a lo largo de toda la extensión longitudinal de la
cámara de precombustión 12 es que se ha descubierto que la
formación, ubicación o colocación de tal nervio o protuberancia 36,
en las proximidades de o adyacente a la pared interior periférica
35 de la cámara de precombustión 12 aumenta radicalmente el ritmo de
combustión de la mezcla aire-combustible dispuesta
dentro de la cámara de precombustión 12, así como la velocidad a la
que el chorro de llama o frente de llama viaja o se propaga
axialmente o longitudinalmente aguas abajo dentro de la cámara de
precombustión 12. De una manera similar, como se puede apreciar
mejor en la figura 4, en lugar de formarse el nervio o protuberancia
continua 36 de forma espiral en la pared interior periférica 35 de
la cámara de precombustión 12, se pueden disponer de manera fija
una pluralidad de arandelas individuales en la pared interior
periférica 35 de la cámara de precombustión 12 en posiciones
espaciadas axialmente o longitudinalmente a lo largo de toda la
extensión longitudinal de la cámara de precombustión 12,
mostrándose una pluralidad de tales arandelas, por ejemplo, en
38-46 a lo largo de sólo una extensión limitada
axialmente o longitudinalmente de la cámara de precombustión 12. La
disposición o utilización de tal pluralidad de arandelas espaciadas
axialmente o longitudinalmente consigue sustancialmente el mismo
efecto que la utilización del nervio o protuberancia continua 36 de
forma espiral por el hecho de que la colocación o disposición de
tales arandelas anulares en las proximidades de o adyacentes a la
pared interior periférica 35 de la cámara de precombustión 12
igualmente aumenta radicalmente el ritmo de combustión de la mezcla
aire-combustible dispuesta dentro de la cámara de
precombustión 12, así como la velocidad a la que el chorro de llama
o frente de llama viaja o se propaga axialmente o longitudinalmente
aguas abajo dentro de la cámara de precombustión 12.
Incluso aún más, en lugar de las arandelas
anulares individuales, tales como, por ejemplo, las arandelas
38-46 ilustradas esquemáticamente en la figura 4,
se pueden fijar medias arandelas en paredes interiores periféricas
diametralmente enfrentadas de la cámara de precombustión 12 y en
posiciones alternas a lo largo de la extensión axial o longitudinal
de la cámara de precombustión 12. Más particularmente, por ejemplo,
en lugar de una arandela 38 completamente anular, se puede disponer
de forma fija sólo una media arandela o arandela semicircular 38'
en la posición axial apuntada en particular y en una pared interior
periférica superior de la cámara de precombustión 12 como se
ilustra en la figura 4, y, en conjunción con la media arandela o
arandela semicircular 38', se puede disponer de forma fija medias
arandelas o arandelas semicirculares adicionales 40', 42', 44', 46'
en las paredes interiores periféricas inferior y superior,
respectivamente, de la cámara de precombustión 12. De esta manera,
se puede apreciar que, en efecto, una estructura convexa
sustancialmente en forma de espiral, un tanto similar al nervio o
protuberancia continua 36 de forma espiral como se ilustra en la
figura 3, es formada para igualmente aumentar radicalmente el ritmo
de combustión de la mezcla aire-combustible
dispuesta dentro de la cámara de precombustión 12, así como la
velocidad a la que el chorro de llama o frente de llama viaja o se
propaga axialmente o longitudinalmente aguas abajo dentro de la
cámara de precombustión 12.
Haciendo referencia ahora a la figura 5, de la
misma manera se puede incorporar una estructura dentro de la cámara
de precombustión 12 para modificar el ritmo de combustión de la
mezcla aire-combustible dispuesta dentro de la
cámara de precombustión 12, así como la velocidad a la que el chorro
de llama o frente de llama viaja o se propaga axialmente o
longitudinalmente aguas abajo dentro de la cámara de precombustión
12, de una manera que es efectivamente contraria a los resultados
conseguidos por medio de la anteriormente mencionada provisión del
nervio o protuberancia continua 36 de forma espiral en conjunción
con la pared interior periférica 35 de la cámara de precombustión
12 como se ilustra en la figura 3, o a los resultados conseguidos
por medio de la anteriormente mencionada provisión de las arandelas
anulares o semicirculares 38-46,
38'-46' en conjunción con la pared interior
periférica 35 de la cámara de precombustión 12 como se ilustra
también en la figura 4. Más particularmente, una pluralidad de
pernos 48 están montados de forma fija en partes espaciadas
axialmente de las paredes laterales de la cámara de precombustión
12 de tal forma que se extienden transversalmente o diametralmente
a través de la cámara de precombustión 12 de tal manera que tienen
una orientación que es sustancialmente perpendicular al eje
longitudinal de la cámara de precombustión 12 y la dirección F del
movimiento de propagación del frente o chorro de llama.
En lugar de, o en conjunción con, la provisión
de la pluralidad de pernos 48 orientados transversalmente dentro de
la cámara de precombustión 12, se puede disponer de la misma forma
una pluralidad de esferas, orbes, discos o placas 50 dentro de la
cámara de precombustión 12 en posiciones espaciadas axialmente
dispuestas a lo largo del eje longitudinal o posiciones axialmente
centrales del alma 33 de la cámara de precombustión 12. Como
resultado de la disposición y orientación apuntada de la pluralidad
de pernos 48 o esferas, orbes, discos o placas 50 dentro de la
cámara de precombustión 12, se ha descubierto o apuntado que el
ritmo de combustión de la mezcla aire-combustible
dispuesta dentro de la cámara de precombustión 12, así como la
velocidad a la que el chorro de llama o frente de llama viaja o se
propaga axialmente o longitudinalmente aguas abajo dentro de la
cámara de precombustión 12, puede ser retardado.
Por consiguiente, mediante la elección selectiva
del número de pernos 48 y esferas, orbes, discos o placas 50
dispuestas dentro de la cámara de precombustión 12, así como de las
posiciones axiales particulares en las que los pernos 48 y esferas,
orbes, discos o placas 50 se disponen dentro de la cámara de
precombustión 12, se pueden conseguir diferentes grados de
retardación del ritmo de combustión de la mezcla
aire-combustible dentro de la cámara de
precombustión 12, así como la velocidad a la que el chorro de llama
o frente de llama viaja o se propaga axialmente o longitudinalmente
aguas abajo dentro de la cámara de precombustión 12. Aún más, se
puede apreciar fácilmente que de acuerdo con los principios y
enseñanzas de la presente invención, la proporción de las
estructuras 48, 50 de retardación de la velocidad de combustión y
propagación, como se ilustra en la figura 5, puede ser combinada
estructuralmente con la proporción de las estructuras 36 y
38-46, 38'-46' de aumento de la
velocidad de combustión y propagación, como se ilustra
respectivamente en las figuras 3 y 4, de tal forma que se controlen
óptimamente las características de la cámara de precombustión 12
respecto al ritmo de combustión de la mezcla
aire-combustible y la velocidad de propagación del
chorro de llama o frente de llama. Es de importancia fundamental
asegurar que la velocidad de propagación del frente de llama o
chorro de llama es lo suficientemente alta como para que cuando el
frente de llama o chorro de llama entra en la cámara de combustión
final 14, la ignición dentro de la cámara de combustión final 14 se
produce de una manera óptima.
Haciendo referencia ahora a la figura 6, se
describen los detalles de los diversos componentes estructurales
que comprende la cámara de combustión final 14, para mejorar o
influir ventajosamente en la combustión completa y rápida de la
mezcla aire-combustible dispuesta dentro de la
cámara de combustión final 14, así como la velocidad de propagación
del frente de llama o chorro de llama. Más particularmente, como se
ha apuntado anteriormente, como resultado de la ignición de una
parte de la mezcla aire-combustible dentro de la
cámara de precombustión 12, un frente de llama o chorro de llama se
propaga a través de la cámara de precombustión 12 y empuja
efectivamente una parte residual de la mezcla
aire-combustible por delante del frente de llama o
chorro de llama de tal forma que la mezcla
aire-combustible residual y el frente de llama o
chorro de llama pasa a través del orificio 16 y entra en la cámara
de combustión final 14. De acuerdo con los únicos y novedosos
principios y enseñanzas de la presente invención, y para mejorar o
influir ventajosamente en la combustión completa y rápida de la
mezcla aire-combustible dentro de la cámara de
combustión final 14, así como la velocidad de propagación del
frente de llama o chorro de llama, se incorpora de forma fija un
obstáculo 52 dentro de la cámara de combustión final 14 de tal
forma que está dispuesto en las proximidades de o adyacente al
orificio 16.
Más particularmente, el obstáculo 52 comprende
un figura geométrica sólida o tridimensional la cual, por ejemplo,
comprende aquélla de un cono con el vértice 54 del mismo mirando o
dispuesto adyacente al orificio 16. De esta manera, cuando la
mezcla entrante de aire-combustible y el frente de
llama o chorro de llama entran en la cámara de combustión final 14
desde la cámara de precombustión 12, la mezcla de
aire-combustible y el frente de llama o chorro de
llama encontrarán el vértice 54 del obstáculo cónico 52, por lo cual
la mezcla de aire-combustible y el frente de llama
o chorro de llama serán efectivamente divididos en una multiplicidad
de flujos ilustrados esquemáticamente como F_{1} y F_{2}. Por
supuesto se apreciará que en realidad, la mezcla de
aire-combustible y el frente de llama o chorro de
llama originales serán efectivamente divididos en numerosos flujos,
más que solamente los flujos F_{1} y F_{2} ilustrados
esquemáticamente, debido a la naturaleza tridimensional de la
cámara de combustión final 14 y el obstáculo 52. Además, se aprecia
también que las paredes 56 aguas arriba, que definen parcialmente
la cámara de combustión final 14, divergen radialmente hacia fuera
desde el orificio 16, y sustancialmente corresponden
geométricamente con la configuración geométrica del obstáculo 52,
como para cooperar operativamente con la superficie cónica del
obstáculo 52 configurado cónicamente para definir efectivamente de
los canales de flujo 58 por los que los diversos flujos de fluido
F_{1} y F_{2} pueden ser guiados de su manera radialmente
divergente mencionada anteriormente. Por consiguiente, los canales
de flujo 58 son un tanto similares para fluidos al canal de flujo
definido dentro del alma 33 de la cámara de precombustión 12 en el
sentido de que el flujo de fluido a través de los canales 58 es
aumentado o acelerado.
Más particularmente, cuando el frente de llama o
chorro de llama atraviesa o fluye aguas abajo desde el orificio 16
hacia el pistón actuador 18, el frente de llama o chorro de llama
tiende a adherirse a o permanecer en las proximidades tanto de las
superficies internas de las paredes 56 aguas arriba de la cámara de
combustión final 14 como del obstáculo 52, como resultado de
propiedades o condiciones superficiales de contorno bien conocidas,
de tal forma que comprende efectivamente un frente de llama o chorro
de llama anular que continuamente se expande radialmente hacia
fuera. De esta manera, el frente de llama o chorro de llama en
expansión envuelve o contacta efectivamente la mezcla
aire-combustible en toda la cámara de combustión
final 14 de tal forma que de hecho inflama la misma. Se observa
además que las paredes 60 aguas abajo de la cámara de combustión
final 14 convergen entre sí de tal forma que guían y desvían
efectivamente la energía, la potencia y las fuerzas de presión
generadas por la combustión, desarrolladas dentro de la cámara de
combustión final 14, hacia el pistón actuador 18, de tal forma que
impactan en el mismo con la cantidad requerida de energía de trabajo
y potencia deseadas. Se debe apreciar que como resultado de la
utilización, disposición y presencia del obstáculo 52 de forma
cónica dentro del extremo aguas arriba de la cámara de combustión
final 14, y además, como resultado de la utilización, disposición y
presencia del obstáculo 52 de forma cónica en combinación con las
paredes 56 aguas arriba orientadas oblicuamente o divergentes de la
cámara de combustión final 14, el frente de llama o chorro de llama
es capaz de abarcar totalmente toda la anchura o extensión diametral
de la cámara de combustión final 14 de tal forma que consigue las
dos particularidades o características de importancia fundamental de
la combustión dentro de la cámara de combustión final 14, es decir,
la combustión completa de la mezcla aire-combustible
presente en la cámara de combustión final 14, y la combustión de la
misma con una cantidad requerida o ritmo apropiado de velocidad.
Debe observarse en particular, por ejemplo, que
si la velocidad del frente de llama o chorro de llama dentro de la
cámara de combustión final 14 es demasiado lenta, tendrá lugar
efectivamente una combustión parcial de la mezcla
aire-combustible dentro de la cámara de combustión
final, de tal forma que se iniciará el movimiento del pistón
actuador antes de que el proceso de combustión desarrolle la
potencia y energía máximas de impacto en el pistón actuador para
proporcionar una potencia máxima de salida en relación con la
impulsión de las fijaciones a través y afuera de la herramienta 10.
Por otro lado, si la velocidad del frente de llama o chorro de
llama dentro de la cámara de combustión 14 es demasiado rápida de
tal forma que completa su paso a través de la cámara de combustión
final 14 sin inflamar completamente la totalidad de la mezcla
aire-combustible dentro de la cámara de combustión
final, entonces, de nuevo, no se puede derivar una salida máxima de
potencia y de energía a partir del proceso de combustión y, además,
el frente de llama o chorro de llama se desviará desfavorablemente,
por medio del pistón actuador 18, de regreso adentro de la cámara de
combustión 14 hacia el orificio 16. Esto no es deseable en absoluto
en el sentido de que afectaría perjudicialmente a las condiciones
de combustión dentro de la cámara de combustión 14, así como
afectaría negativamente a la transmisión de la energía, la potencia
y las fuerzas de presión desarrolladas dentro de la cámara de
combustión 14, hacia el pistón actuador 18, por lo cual, a su vez,
resultarían correspondientemente efectos funcionales adversos en
relación con la impulsión de las fijaciones.
Haciendo referencia ahora a las figuras
7a-7h, la figura 7 corresponde sustancialmente a la
figura 6 en el sentido de que la figura 7a describe la utilización
de un obstáculo 52 configurado cónicamente dentro del extremo aguas
arriba de la segunda cámara de combustión final 14, y se observa
particularmente, para los propósitos instructivos o descriptivos de
las figuras 7a-7h, que para definir apropiadamente u
óptimamente los canales de flujo 58 y los flujos de fluido F_{1}
y F_{2} a través de ellos como se ha discutido previamente, se ve
que las paredes 56 tienen configuraciones estructurales o contornos
que se corresponden sustancialmente con aquéllas de las paredes
laterales del obstáculo 52 configurado cónicamente. Además, de
acuerdo con los principios y enseñanzas de la presente invención,
se pueden utilizar obstáculos en la segunda cámara de combustión
final 14 que tienen configuraciones geométricas que son diferentes
de la configuración cónica del obstáculo 52. Más particularmente,
la figura 7b describe un obstáculo 152 que tiene una configuración
sustancialmente cónica, sin embargo, se observa que en lugar de
tener el obstáculo cónico 152 paredes laterales que son rectas, las
paredes laterales aguas arriba del obstáculo 152 están
sustancialmente curvadas cóncavamente mientras que las paredes
laterales aguas abajo del obstáculo 152 están curvadas convexamente.
De la misma manera, se observa que las paredes 156 que definen
parcialmente la cámara de combustión final 114 tienen
configuraciones o contornos que coinciden efectivamente con
aquéllas de las paredes laterales del obstáculo 152 como para
cooperar estructuralmente con las paredes laterales del obstáculo
152 para definir o formar apropiadamente u óptimamente los canales
de flujo 158.
Continuando más, la figura 7c ilustra un
obstáculo 252 que tiene una configuración sustancialmente esférica,
y de la misma manera, las paredes 256 aguas arriba de la cámara de
combustión final, que definen parcialmente la cámara de combustión
final 214, tienen configuraciones o contornos que coinciden
efectivamente con aquéllas de las paredes laterales del obstáculo
esférico 252 como para cooperar estructuralmente con las paredes
laterales del obstáculo 252 para definir o formar apropiada u
óptimamente los canales de flujo 258. Igualmente, haciendo
referencia a la figura 7d, se ilustra un obstáculo 352 que tiene una
configuración sustancialmente cónica, excepto que en lugar de ser
las paredes laterales rectas, las paredes laterales del obstáculo
352 están curvadas cóncavamente. De la misma manera, las paredes
356 aguas arriba de la cámara de combustión final, que definen
parcialmente la cámara de combustión final 314, tienen
configuraciones o contornos que coinciden efectivamente con
aquéllas de las paredes laterales del obstáculo cónico 352 como para
cooperar estructuralmente con las paredes laterales del obstáculo
352 para definir o formar apropiada u óptimamente los canales de
flujo 358.
Más aún, como se ilustra en la figura 7e, un
obstáculo 452 que tiene una configuración que es sustancialmente
aquélla de una placa plana puede ser utilizado en la cámara de
combustión final 414, mientras que como se describe en la figura
7f, se describe un obstáculo 552 que tiene una configuración
sustancialmente en forma de lágrima. De la misma manera, las
paredes 556 aguas arriba de la cámara de combustión final, que
definen parcialmente la cámara de combustión final 514, tienen
configuraciones o contornos que coinciden efectivamente con
aquéllas de las paredes laterales del obstáculo en forma de lágrima
552 como para cooperar estructuralmente con las paredes laterales
del obstáculo 552 para definir o formar apropiada u óptimamente los
canales de flujo 558. La figura 7g describe un obstáculo 652 que es
sustancialmente el mismo que el obstáculo 552 en forma de lágrima
como se describe en la figura 7f en el sentido de que tiene
sustancialmente una configuración o forma de lágrima, sin embargo,
la orientación longitudinal del obstáculo 652 en forma de lágrima
está efectivamente invertida respecto a la orientación del
obstáculo 552 en forma de lágrima como se describe en la figura 7f.
Por consiguiente, se puede apreciar además que las paredes 656 aguas
arriba de la cámara de combustión final, que definen parcialmente
la cámara de combustión final 614, tienen configuraciones o
contornos que coinciden efectivamente con aquéllas de las paredes
laterales del obstáculo en forma de lágrima 652 como para cooperar
estructuralmente con las paredes laterales del obstáculo 652 para
definir o formar apropiada u óptimamente los canales de flujo 658
de una manera similar a la del sistema de obstáculo mostrado en la
figura 7f, pero invertida respecto a él. Por último, como se
describe en la figura 7h, un obstáculo 752 que tiene una
configuración sustancialmente similar a aquélla de la placa plana
452 de la figura 7e, excepto en que la cara aguas arriba del
obstáculo 752 dispuesta hacia la abertura 716 tiene una
configuración cóncava o con forma de media luna, puede ser utilizado
igualmente en la cámara de combustión final 714.
Además se observa que, en conjunción con los
obstáculos de placa plana y forma de media luna 452, 752, tales
obstáculos 452, 752 están óptimamente situados más aguas abajo o
separados de los orificios 416, 716 que la correspondiente
disposición de los obstáculos 52, 152, 252, 352, 552, 652 relativa a
los orificios 16, 116, 216, 316, 516, 616 como se muestra
respectivamente en las figuras 7a-7d, 7f y 7g, para
evitar efectivamente que los frentes de llama entrantes reboten
hacia los orificios 416, 716, y para permitir en consecuencia que
los flujos de fluido F_{1} y F_{2} divididos fluyan radialmente
hacia fuera hacia las paredes laterales 456 y 756 de combustión
final aguas arriba. Por consiguiente, también se ve que las paredes
laterales 456, 756 aguas arriba de la cámara de combustión final,
que definen las cámaras de combustión final 414, 714, tienen
configuraciones o contornos que, aunque obviamente en realidad no
coinciden con las configuraciones o contornos de los obstáculos
452, 752, sin embargo facilitan o promueven efectivamente los flujos
de fluido F_{1} y F_{2} dentro de los canales de flujo 458,
758.
Por último, haciendo referencia a las figuras
8a-8f, mientras el obstáculo 52, como se describe en
la figura 7a, puede comprender, como se ha descrito previamente, un
cono geométrico exacto tal que la configuración en sección
transversal del mismo tomada a lo largo de la línea
8-8 de la figura 7a es la de un círculo 852a como
se describe en la figura 8a, los obstáculos, manteniendo una
configuración en sección axial que sería similar a aquélla del cono
52, pueden ser alternativamente configurados de tal forma que las
configuraciones en sección transversal de los mismos ya no son
circulares sino que pueden comprender otras configuraciones
geométricas. Más particularmente, un obstáculo similar al obstáculo
52 puede tener alternativamente configuraciones en sección
transversal que comprenden selectivamente, por ejemplo, un pentágono
como se muestra en 852b en la figura 8b, un rectángulo como se
muestra en 852c en la figura 8c, una cruz o X como se muestra en
852d en la figura 8d, un círculo con extensiones diametrales como
se muestra en 852e en la figura 8e, y un polígono irregular
adecuado como se muestra en 852f en la figura 8f.
Así, se puede ver que de acuerdo con los
principios y enseñanzas de la presente invención, se ha descrito un
nuevo y mejorado sistema de cámara de combustión para utilizar en
una herramienta de impulsión de fijaciones accionada por
combustión, y una nueva y mejorada herramienta de impulsión de
fijaciones accionada por combustión que tiene el nuevo y mejorado
sistema de cámara de combustión incorporado en ella, en la que el
sistema de cámara de combustión comprende, por ejemplo, un sistema
de cámara de combustión dual que comprende una primera cámara de
precombustión aguas arriba y una segunda cámara de combustión final
aguas abajo, en el que la primera cámara de precombustión aguas
arriba se caracteriza mediante una alta relación de aspecto, y en el
que la cámara de precombustión tiene predeterminadamente diferentes
obstáculos incorporados en ella de forma fija para bien retardar o
bien aumentar el ritmo de combustión y la velocidad a la que el
chorro de llama o frente de llama se propaga a través de tal cámara
de precombustión. De una manera similar, un obstáculo que tiene una
configuración geométrica sólida o tridimensional predeterminada se
dispone dentro de la segunda cámara de combustión final aguas abajo
en una posición inmediatamente dispuesta aguas abajo del orificio
que interconecta para fluidos la primera cámara de precombustión
aguas arriba con la segunda cámara de combustión final aguas
abajo.
De esta manera, cuando el chorro de llama o
frente de llama entra en la cámara de combustión final, el chorro
de llama o frente de llama diverge efectivamente y es dividido en
múltiples secciones o componentes que fluyen radialmente hacia
fuera hacia las paredes de la cámara de combustión final, y que por
lo tanto atraviesan toda la extensión diametral de la cámara de
combustión final de tal forma que de ese modo inflama completamente
y rápidamente todas las regiones de la mezcla
aire-combustible que no ha ardido presente dentro de
la cámara de combustión final. El chorro de llama o frente de llama
finalmente encuentra el pistón actuador, en el momento en que las
fuerzas de presión desarrolladas como resultado de la combustión
rápida pero controlada dentro de la cámara de combustión final
pueden efectivamente actuar sobre el pistón actuador de tal forma
que causan el movimiento de la unidad
pistón-impulsor con la energía y potencia máximas
deseadas de tal forma que a su vez causa que la fijación particular
dispuesta en el tubo de guía de la herramienta sea descargada e
impulsada adentro del sustrato o pieza de trabajo particular.
Obviamente, muchas variaciones y modificaciones
de la presente invención son posibles a la luz de las enseñanzas
anteriores. Por lo tanto se debe entender que dentro del alcance de
las reivindicaciones que se adjuntan, la presente invención puede
ser ejecutada de forma distinta a la descrita específicamente
aquí.
Claims (20)
1. Un sistema de cámara de combustión (10), para
utilizar con una herramienta de impulsión de fijaciones accionada
por combustión, que comprende:
una cámara de precombustión (12) que tiene
medios definidos en un extremo aguas arriba (24) de la misma para
iniciar la combustión de una mezcla aire-combustible
que se propaga a través de dicha cámara de precombustión por medio
de un frente de llama;
una cámara de combustión final (14) conectada
para fluidos mediante un orificio (16) con un extremo (26) aguas
abajo de dicha cámara de precombustión y que tiene un pistón
actuador (18) dispuesto operativamente en un extremo aguas abajo de
la misma para impulsar fijaciones (5) afuera de la herramienta y
adentro de un sustrato; y
obstáculos de precombustión (38) dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión para aumentar y retardar
selectivamente el ritmo de combustión de dicha mezcla
aire-combustible dentro de dicha cámara de
precombustión, y la velocidad a la que dicho frente de llama se
propaga a través de dicha cámara de precombustión;
caracterizado porque comprende además:
obstáculos finales (52) dispuestos dentro de dicha cámara de
combustión final (14) para asegurar la combustión rápida y completa
de dicha mezcla aire-combustible dentro de dicha
cámara de combustión final de tal manera que se puede imprimir
energía y potencia máximas sobre dicho pistón actuador para
impulsar fijaciones desde de la herramienta y adentro de un
sustrato.
2. El sistema según la reivindicación 1, en el
que:
dicha cámara de precombustión tiene una relación
de aspecto, definida por medio de la razón de la dimensión de
longitud de dicha cámara de precombustión relativa a la dimensión de
anchura de dicha cámara de precombustión, que es al menos 2:1.
3. El sistema según la reivindicación 2, en el
que:
dicha cámara de precombustión tiene una
configuración enrollada en la que las partes enrolladas de dicha
cámara de precombustión son sustancialmente coplanarias entre sí;
y
dicha relación de aspecto es 30:1.
4. El sistema según una de las reivindicaciones
1 a 3, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión (12) para aumentar dicho
ritmo de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión (12), y dicha velocidad a
la que dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende obstáculos (36) localizados en las
proximidades de las paredes interiores periféricas (35) de dicha
cámara de precombustión y que se extienden sustancialmente desde
dicho extremo (24) aguas arriba de dicha cámara de precombustión
hasta dicho extremo (26) aguas abajo de dicha cámara de
precombustión.
5. El sistema según la reivindicación 4, en el
que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para aumentar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende un nervio (36) continuo de forma espiral
formado en una pared interior periférica (35) de dicha cámara de
precombustión y que se extiende sustancialmente desde dicho extremo
aguas arriba de dicha cámara de precombustión hasta dicho extremo
aguas abajo de dicha cámara de precombustión.
6. El sistema según una de las reivindicaciones
4 y 5, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para aumentar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende una pluralidad de arandelas anulares
dispuestas en posiciones espaciadas axialmente localizadas
(38-46) a lo largo de la extensión longitudinal de
dicha cámara de precombustión que se extiende sustancialmente desde
dicho extremo aguas arriba de dicha cámara de precombustión hasta
dicho extremo aguas abajo de dicha cámara de precombustión.
7. El sistema según una de las reivindicaciones
4 a 6, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para aumentar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende una pluralidad de arandelas semicirculares
(38) dispuestas en paredes laterales diametralmente enfrentadas de
dicha cámara de precombustión y en posiciones alternas axialmente
espaciadas localizadas a lo largo de la extensión longitudinal de
dicha cámara de precombustión que se extiende sustancialmente desde
dicho extremo aguas arriba de dicha cámara de precombustión hasta
dicho extremo aguas abajo de dicha cámara de precombustión.
8. El sistema según una de las reivindicaciones
1 a 7, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para retardar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende obstáculos (50) localizados a lo largo del
eje longitudinal de dicha cámara de precombustión y que se extienden
sustancialmente desde dicho extremo aguas arriba de dicha cámara de
precombustión hasta dicho extremo aguas abajo de dicha cámara de
precombustión.
9. El sistema según la reivindicación 8, en el
que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para retardar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende una pluralidad de pernos (48) que se
extienden transversalmente entre las paredes laterales de dicha
cámara de precombustión de tal forma que están orientadas
substancialmente perpendiculares al flujo de dicho frente de llama a
través de dicha cámara de precombustión y que están dispuestos en
posiciones axialmente espaciadas localizadas a lo largo de la
extensión longitudinal de dicha cámara de precombustión que se
extiende desde dicho extremo aguas arriba de dicha cámara de
precombustión hasta dicho extremo aguas abajo de dicha cámara de
precombustión.
10. El sistema según una de las reivindicaciones
8 y 9, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para retardar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende una pluralidad de orbes (50) axialmente
espaciados dispuestos a lo largo del eje longitudinal central de
dicha cámara de precombustión que se extiende desde dicho extremo
aguas arriba de dicha cámara de precombustión hasta dicho extremo
aguas abajo de dicha cámara de precombustión.
11. El sistema según una de las reivindicaciones
8 y 9, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para retardar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende una pluralidad de placas (50) axialmente
espaciados dispuestos a lo largo del eje longitudinal central de
dicha cámara de precombustión que se extiende desde dicho extremo
aguas arriba de dicha cámara de precombustión hasta dicho extremo
aguas abajo de dicha cámara de precombustión.
12. El sistema según una de las reivindicaciones
8 y 9, en el que:
dichos obstáculos de precombustión dispuestos
dentro de dicha cámara de precombustión, para retardar dicho ritmo
de combustión de dicha mezcla aire-combustible
dentro de dicha cámara de precombustión, y dicha velocidad a la que
dicho frente de llama se propaga a través de dicha cámara de
precombustión, comprende una pluralidad de discos (50) axialmente
espaciados dispuestos a lo largo del eje longitudinal central de
dicha cámara de precombustión que se extiende desde dicho extremo
aguas arriba de dicha cámara de precombustión hasta dicho extremo
aguas abajo de dicha cámara de precombustión.
13. El sistema según una de las reivindicaciones
1 a 12, en el que dicho obstáculo (52) dispuesto dentro de dicha
cámara de combustión final (14) para asegurar la combustión rápida y
completa de dicha mezcla aire-combustible dentro de
dicha cámara de combustión final comprende:
una figura geométrica sólida dispuesta en una
parte (56) aguas arriba de dicha cámara de combustión final y
adyacente a dicho orificio (16) que interconecta para fluidos dicha
cámara de precombustión (12) con dicha cámara de combustión final
(14) para encontrarse con dicho frente de llama que se propaga desde
dicha cámara de precombustión adentro de dicha cámara de combustión
final y para dividir dicho frente de llama que se propaga en
frentes de llama radialmente divergentes para inflamar
combustiblemente todas las regiones de dicha mezcla
aire-combustible dispuesta dentro de dicha cámara de
combustión final.
14. El sistema según la reivindicación 13, en el
que:
dicha figura geométrica sólida comprende un cono
en el que un vértice (54) del mismo mira a dicho orificio (16) que
interconecta para fluidos dicha cámara de precombustión con dicha
cámara de combustión final.
15. El sistema según la reivindicación 14, que
comprende además:
paredes divergentes que definen parcialmente
dicha cámara de combustión final y cooperan operativamente con
dicha figura cónica geométrica sólida para definir canales de flujo
(58) dentro de dichos frentes de llama radialmente divergentes
divididas que pueden propagarse con una velocidad aumentada de tal
forma que se consigue dicha ignición combustible de todas las
regiones de dicha mezcla aire-combustible dispuesta
dentro de dicha cámara de combustión final desarrollando dicha
energía y potencia máximas para su impresión sobre dicho pistón
actuador para impulsar las fijaciones (5) desde de la herramienta y
adentro de un sustrato.
16. El sistema según la reivindicación 15, que
comprende además:
paredes convergentes que definen parcialmente
dicha cámara de combustión final y que están dispuestas aguas abajo
desde dichas paredes divergentes (56) que definen parcialmente dicha
cámara de combustión final para desviar la energía, la potencia y
las fuerzas de presión generadas por la combustión, desarrolladas en
dicha cámara de combustión final, hacia dicho pistón actuador de
tal forma que impacten y muevan dicho pistón actuador para impulsar
las fijaciones (5) desde de la herramienta y adentro de un
sustrato.
17. El sistema según una de las reivindicaciones
13 a 16, en el que:
dicha figura geométrica sólida está seleccionada
entre el grupo que comprende un cono, una esfera, una placa, y una
lágrima.
18. El sistema según la reivindicación 17, en el
que:
cuando dicha figura geométrica sólida comprende
una de dichas figuras de cono, esfera y lágrima, las paredes que
definen parcialmente dicha cámara de combustión final, tienen
configuraciones geométricas que sustancialmente se corresponden con
los contornos de dichas paredes de dichas figuras de cono, esfera y
lágrima como para cooperar operativamente con dicha figura
geométrica sólida para definir canales de flujo anulares en los que
dichos frentes de llama radialmente divergentes divididos pueden
propagarse con una velocidad aumentada de tal forma que se consigue
dicha ignición combustible de todas las regiones de dicha mezcla
aire-combustible dispuesta dentro de dicha cámara
de combustión final a la vez que se desarrolla dicha energía y
potencia máximas para su impresión sobre dicho pistón actuador para
impulsar las fijaciones desde de la herramienta y adentro de un
sustrato.
19. El sistema según una de las reivindicaciones
13 a 18, en el que:
dicha figura geométrica sólida tiene una
configuración en sección transversal que está seleccionada entre el
grupo que comprende un círculo, un pentágono, un rectángulo, una
cruz y un polígono irregular.
20. Una herramienta de impulsión de fijaciones
accionada por combustión para impulsar adentro de sustratos, que
comprende:
un pistón actuador para impulsar las fijaciones
desde de dicha herramienta y adentro de un sustrato; y
un sistema de cámara de combustión de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 19.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US175537 | 1988-03-31 | ||
| US10/175,537 US6860243B2 (en) | 2002-06-18 | 2002-06-18 | Combustion chamber system with obstacles for use within combustion-powered fastener-driving tools, and combustion-powered fastener-driving tools having combustion chamber system incorporated therein |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2303580T3 true ES2303580T3 (es) | 2008-08-16 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES03291480T Expired - Lifetime ES2303580T3 (es) | 2002-06-18 | 2003-06-18 | Sistema de camara de combustion para uso en herramientas de impulsion de fijaciones accionadas por combustion y una herramienta de impulsion de fijaciones accionada por combustion que tiene dicho sistema de camara de combustion incorporado en ella. |
Country Status (12)
| Country | Link |
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