Brevet FR2847501A1 — publié le 20040528

Outil de scellement actionné par combustion La présente invention concerne un outil de scellement actionné par combustion pour enfoncer des éléments de fixation tels que clous, boulons, goujons ou similaires dans un support, comportant un piston-poussoir guidé dans un guide de piston et déplaçable par l'énergie de combustion d'un fluide moteur, et comportant une source de tension pour l'alimentation de récepteurs électriques sur l'outil de scellement. Les outils de scellement de ce type peuvent être mis en oeuvre avec des combustibles gazeux, liquides évaporables ou combustibles solides. Dans les outils de scellement actionnés par combustion, un piston-poussoir est entraîné par des gaz de combustion lors d'une opération de scellement. Par ce piston-poussoir, des éléments de fixation peuvent alors être enfoncés dans un support. Au cours de l'opération de scellement, outre l'énergie cinétique du piston- poussoir se déplaçant, il est produit en outre également de l'énergie thermique qui est évacuée éventuellement dans le milieu ambiant par un dispositif de refroidissement, tel que des ailettes de refroidissement, etc. Les outils de scellement de ce type comprennent le plus souvent aussi des composants électroniques, tels que par exemple des soupapes à commande électronique, des dispositifs d'allumage, des ventilateurs, des capteurs, etc. Ces composants et leurs dispositifs de commande 2 2847501 doivent être alimentés en courant, une indépendance à l'égard du réseau étant souhaitable. Par le document US 4,403,722 on connaît un outil de scellement à actionnement par gaz dans lequel le mélange d'air et de gaz combustible, se trouvant dans la chambre de combustion, est homogénéisé avant l'allumage au moyen d'un ventilateur entraîné électriquement. Pour l'alimentation en courant du dispositif d'entraînement du ventilateur et de son dispositif de commande, il est prévu ici un accumulateur NiCd. Les accumulateurs NiCd présentent l'inconvénient de devoir être rechargés par un apport externe d'énergie. A cet effet, il faut retirer les accumulateurs de l'outil de scellement, ce qui est relativement inconfortable pour l'utilisateur. Par le document US 6,123,241 on connaît en outre un outil de scellement à actionnement par gaz dans lequel une commande électronique importante commande et/ou contrôle différents dispositifs électroniques. C'est ainsi qu'il est prévu sur l'outil de scellement différents capteurs, tels que des capteurs de température, de pression et de la température de la surface de travail, ainsi qu'un allumage électronique et un ventilateur entraîné électroniquement. Pour l'alimentation en courant de cet outil de scellement, on a besoin de deux sources de courant. Une batterie alcaline alimente en énergie électrique un microprocesseur qui constitue le coeur de la commande, et une batterie plomb-acide sert de batterie principale. Pour cet outil de scellement, une recharge externe de la batterie plomb-acide est également nécessaire. Par le document DE 40 32 202 Al, on connaît déjà un outil de scellement actionné par combustion dans lequel 3 2847501 des aimants permanents sont disposés sur une paroi de la chambre de combustion, tournée vers le piston, pour la fixation provisoire du piston constitué au moins en partie d'un matériau magnétiquement conducteur. La présente invention a pour but de développer un outil de scellement du type précité qui puisse fonctionner indépendamment de son lieu d'installation et qui évite les inconvénients précités. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que la source de tension comporte un dispositif générateur pour convertir l'énergie de scellement provenant de la combustion du fluide moteur en énergie électrique. La source de tension comporte un dispositif générateur par lequel au moins des parties de l'énergie du processus de scellement sont exploitées pour obtenir de l'énergie électrique. Grâce au moyen suivant l'invention, il est possible de recharger électriquement directement par l'énergie dégagée lors d'une opération de scellement, une batterie, un condensateur ou un autre accumulateur d'énergie électrique éventuellement prévu dans l'outil de scellement. Le dispositif générateur peut être conçu de manière que l'énergie cinétique dégagée lors d'une opération de scellement soit convertie au moins en partie en énergie électrique. L'énergie cinétique peut être prélevée ici par exemple du pistonpoussoir se déplaçant lors d'une opération de scellement ou du guide de piston et/ou du guide-goujon se déplaçant par rapport au carter lorsque l'outil de scellement est pressé contre un support ou retiré de celui-ci. Cette énergie cinétique est dégagée à chaque opération de scellement et ne doit pas être apportée en supplément. De même, il peut être avantageux que le dispositif générateur soit conçu pour convertir l'énergie thermique 4 2847501 dégagée lors d'une opération de scellement en énergie électrique. A cet effet, le dispositif générateur est disposé de préférence relativement près de la chambre de combustion ou, dans le cas d'outils de scellement à poudre ou à tablettes, à proximité du magasin à cartouches, là o dans l'outil de scellement règnent les températures maximales dues au processus de combustion d'un fluide moteur. Cette énergie thermique est disponible à chaque opération de scellement, sans que des moyens supplémentaires soient nécessaires. Dans une forme de réalisation avantageuse, le dispositif générateur comprend un agencement de bobines constitué d'une ou de plusieurs bobines à noyaux magnétiques qui sont disposées par exemple dans ou sur la paroi de la chambre de combustion ou paroi du magasin à cartouches tournée vers le piston-poussoir. Dans la position de point mort haut du pistonpoussoir, ce dernier se trouve très près de l'agencement de bobines et est contact direct ou indirect avec les aimants, de sorte que le flux magnétique se poursuit à l'intérieur du piston-poussoir. Si à la suite du déclenchement d'une opération de scellement, le piston-poussoir est accéléré à grande vitesse en peu de temps par les gaz de combustion en expansion, dus à la combustion d'un fluide moteur, ceci provoque une variation du champ magnétique permanent. Du fait de la variation du flux, l'énergie magnétique est convertie dans les bobines, par induction, en énergie électrique. Cette énergie peut être avantageusement exploitée pour alimenter directement ou indirectement des récepteurs électriques de l'outil de scellement. Il peut être avantageux en outre de prévoir dans l'outil de scellement un dispositif de régulation qui est relié directement à l'agencement de bobines. Ce 2847501 dispositif de régulation, qui peut contenir par exemple comme circuit de régulation un redresseur commandé et un convertisseur à courant continu, peut convertir les impulsions de tension, qui se forment à chaque opération de scellement, en une tension continue permanente de valeur définie sur la charge ou les récepteurs électriques. Un condensateur ou accumulateur peut également être chargé après le redressement et être couplé en amont du ou des récepteurs. Il peut être avantageux, en particulier dans le cas d'outils de scellement à actionnement par gaz, de réaliser les éléments magnétiques ou les aimants permanents en tant que moyens de retenue du piston. De cette façon, au déclenchement d'une opération de scellement, le piston- poussoir peut être fixé à la chambre de combustion jusqu'à ce qu'il se constitue une pression suffisamment élevée dans la chambre de combustion et qu'une combustion isochore puisse avoir lieu dans la chambre de combustion avant que le piston20 poussoir ne se sépare de la chambre de combustion. Les éléments magnétiques assurent la fonction de moyens de retenue du piston notamment lorsqu'ils sont en contact direct avec le piston-poussoir métallique et que ce dernier se trouve dans sa position de point mort haut. La fonction de moyen de retenue du piston des éléments magnétiques opère toutefois aussi lorsque sont prévues des pièces polaires qui transmettent le flux magnétique depuis les éléments magnétiques ou les éléments permanents au piston-poussoir. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, le dispositif générateur comporte un agencement d'éléments Peltier, l'agencement d'éléments de Peltier étant couplé thermiquement à la chambre de combustion et/ou au magasin à cartouches de l'outil de 6 2847501 scellement. Par l'effet Peltier, l'agencement d'éléments de Peltier produit une tension électrique qui est convertie en courant dans un récepteur raccordé. La tension se forme sur les éléments Peltier, tels que par exemple des semi-conducteurs Peltier. Il peut être avantageux que l'agencement d'éléments Peltier comporte plusieurs couches d'éléments Peltier qui sont supportées par des isolateurs, par exemple des isolateurs céramiques. Avec ce type de dispositif générateur, il peut être intéressant de prévoir un dispositif de régulation électrique qui est relié à l'agencement d'éléments Peltier. Ce dispositif de régulation sert à stabiliser et à maintenir la tension continue de charge nécessaire et, à cet effet, le dispositif de régulation peut comporter au moins un condensateur et un convertisseur à courant continu. D'autres avantages et moyens de l'invention ressortent de la description faite ci-après et des dessins. L'invention est représentée sur les dessins en deux exemples de réalisation. Il est montré: Fig. 1 un outil de scellement suivant l'invention dans une vue en coupe longitudinale partielle, fig. 2 l'outil de scellement de la fig. 1 en coupe transversale le long de la ligne II-II de la fig. 1, et dans une représentation partielle, fig. 3 un dispositif générateur d'un outil de scellement selon la fig. 1, fig. 4 une deuxième forme de réalisation d'un outil de scellement en partie en coupe longitudinale, 7 2847501 fig. 5 un dispositif générateur d'un outil de scellement selon la fig. 4. Sur les fig. 1 à 3, une première forme de réalisation d'un outil de scellement 10 suivant l'invention est représentée dans sa position de repos ou position initiale. L'outil de scellement 10 possède une partie de carter en une ou plusieurs parties, désignée de manière générale par la référence 11, dans laquelle est disposé un mécanisme de scellement. Par le mécanisme de scellement on peut enfoncer un clou, goujon, etc. dans un support non représenté, lorsque l'outil de scellement 10 est pressé, par son guide de boulon 15, contre un support, et est déclenché. Le mécanisme de scellement comprend entre autres une chambre de combustion 14, un guide de piston 12 dans lequel un piston-poussoir 13 est disposé axialement déplaçable et un guide de goujon 15 dans lequel peut être guidé un élément de fixation et o un élément de fixation peut être déplacé, pendant une opération de scellement, sur l'extrémité côté direction de scellement, se déplaçant vers l'avant, du piston-poussoir 13 ou de sa tige de piston, et enfoncé dans un support. Le guide de goujon 15 se raccorde ici, dans la direction de scellement, au guide de piston 12. Dans la zone terminale avant du guide de piston 12 sont prévus en outre des éléments d'amortissement 22 qui amortissent l'impact du piston- poussoir 13 projeté vers l'avant pendant l'opération de scellement. Les éléments de fixation peuvent être tenus en réserve par exemple dans un magasin 20 de l'outil de scellement 10. Dans le présent exemple de réalisation, l'outil de scellement 10 peut fonctionner au moyen d'un gaz de combustion ou d'un combustible liquide évaporable, qui est disponible dans un réservoir de combustible 16 ou une recharge à combustible, une cuve 8 2847501 à combustible ou similaire. Du réservoir de combustible 16 part une conduite de combustible 17 qui mène à la chambre de combustion 14. Dans la conduite de combustible 17, est inséré un dispositif de dosage 18 qui n'amène à la chambre de combustion 14 que la quantité de combustible nécessaire pour chaque opération de scellement. L'outil de scellement 10 peut aussi être conçu de manière à fonctionner avec un combustible solide ou pulvérulent, par exemple sous la forme de charges propulsives en cartouches. Pour la commande du dispositif de dosage 18, d'un dispositif d'allumage 25, tel que par exemple une bougie d'allumage, il est encore prévu dans le présent exemple de réalisation un dispositif de commande 24. Le cas échéant on peut prévoir encore des capteurs (non représentés ici sur les dessins) qui coopèrent avec le dispositif de commande 24. Le dispositif de commande 24 est relié par une ligne électrique 27 à un interrupteur de déclenchement 23 sur la poignée 21 de l'outil de scellement 10, par lequel l'opération de scellement peut être déclenchée. Les dispositifs précités constituent dans l'ensemble des récepteurs électriques 52 qui doivent être alimentés en énergie électrique. Une alimentation en énergie indépendante du réseau est réalisée dans l'outil de scellement 10 sous la forme d'un dispositif générateur désigné dans son ensemble par la référence 30. Ce dispositif générateur 30 contient d'abord un agencement de bobines 31 constitué de plusieurs bobines 33 qui sont disposées autour d'un élément magnétique 32, tel que par exemple un aimant permanent. Par des lignes électriques 39, les différentes bobines 33 sont couplées en parallèle les unes aux autres (fig. 2). Mais on peut imaginer aussi de coupler les bobines 33 en série. Au moyen des lignes électriques 28, 9 2847501 l'agencement de bobines 31 est relié à un dispositif de régulation désigné dans son ensemble par la référence 34 sur les fig. 2 et 3. Ce dispositif de régulation 34 (fig. 3) comporte un redresseur 35, un convertisseur à courant continu 36, un accumulateur de courant 37, un régulateur de tension 38 et une connexion à la masse 51. Par le redresseur 35 réglé en option, il s'effectue un redressement pleine onde du courant électrique qui charge ensuite l'accumulateur de courant 37, tel qu'un condensateur ou accumulateur. Au moyen du convertisseur à courant continu 36, on compense dans certaines limites des fluctuations de la tension de l'accumulateur de courant 37 à la suite d'un état de charge différent. Le régulateur de tension 38, le redresseur 35, qui est réalisé en particulier comme redresseur pleine onde, provoque, par ses soupapes à semi-conducteurs, l'écoulement toujours dans un sens du courant, indépendamment de la polarité de la tension induite dans les bobines 33. L'accumulateur de courant 37 est chargé par le courant redressé. Le régulateur 38 commande les soupapes à semi-conducteurs de manière que l'accumulateur de courant 37 soit chargé à une tension prédéfinie. Le régulateur 38 assure ainsi le rôle d'un régulateur de tension. Si la tension de l'accumulateur de courant 37 s'élève au-dessus du niveau de consigne, le régulateur 38 empêche, par mise à l'arrêt des soupapes à semiconducteurs, une poursuite de la recharge de l'accumulateur de courant 37, et donc une poursuite de la montée indésirable de la tension dans l'accumulateur de courant 37. Par des lignes électriques 26, le dispositif de régulation 34 est alors relié aux récepteurs 52, tels que par exemple le dispositif de commande 24. De l'énergie électrique est produite par le dispositif générateur 30 à chaque mouvement du piston-poussoir 13 lors d'une opération de scellement. Dans la position de repos de l'outil de scellement 10, représentée sur la fig. 1, le piston-poussoir 13 se trouve dans sa position de point mort haut directement au-dessus de la chambre de combustion 14. Dans cette position, le piston-poussoir 13 est maintenu avec une force déterminée par les éléments magnétiques 32 qui servent ici de moyens de retenue du piston en même temps qu'ils assurent leur fonction dans le dispositif générateur 30. Si l'utilisateur de l'outil de scellement 10 déclenche une opération de scellement au moyen de l'interrupteur de déclenchement 23, un mélange de combustible et d'air se trouvant dans la chambre de combustion 14 est allumé par le dispositif d'allumage 25. Le piston-poussoir 13, accéléré en un temps court à une grande vitesse, produit une variation du champ magnétique permanent des éléments magnétiques 32. Du fait de la variation ainsi provoquée du flux magnétique dans les bobines 33, de l'énergie magnétique est convertie, par induction, en énergie électrique, qui est mise à disposition des récepteurs 52, par le dispositif générateur 30 décrit précédemment. Sur les fig. 4 et 5, une deuxième forme de réalisation d'un outil de scellement 10 suivant l'invention est représentée dans sa position de repos ou position initiale. L'outil de scellement 10 diffère essentiellement de celui représenté sur les fig. 1 à 3, par le fait que l'énergie électrique est fournie par un dispositif générateur d'un autre type, désigné dans son ensemble par la référence 40. Tandis que dans le dispositif générateur 30 des fig. 1 à 3, l'énergie cinétique de scellement est convertie en énergie électrique, le dispositif générateur 40 selon les fig. 4 et 5 utilise l'énergie thermique qui est dégagée lors de il 2847501 la combustion du fluide moteur, pour produire de l'énergie électrique. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif générateur 40 contient un agencement 41 d'éléments Peltier 42 qui sont disposés à l'extérieur de la chambre de combustion 14, sur une paroi arrière 29 de celle-ci, et qui produit de l'énergie électrique à partir de la chaleur Q qui se forme lors de la combustion dans la chambre de combustion 14. Les éléments Peltier 42 sont lo disposés ici en couches 45 qui sont séparées les unes des autres par des isolateurs 43. Sur le côté de l'agencement 41, tourné à l'opposé de la paroi 29 de la chambre de combustion, est disposé un élément de refroidissement 50 qui évacue la chaleur Q vers le milieu ambiant. Par les lignes électriques 28, l'agencement d'éléments de Peltier 41 est relié à un dispositif de régulation 44. Ce dispositif de régulation 44 contient un convertisseur à courant continu 46, un accumulateur de courant 47 et une connexion à la masse 51 (fig. 5). Au moyen du convertisseur à courant continu 46, des fluctuations de la tension de l'accumulateur de courant 47, dues à des états de charge différents, sont compensées dans certaines limites. Par des lignes électriques 26, le dispositif de régulation 44 est relié aux récepteurs 52, tels que par exemple le dispositif de commande 24. De l'énergie électrique est produite par le dispositif générateur 40, par l'effet Peltier, aussi longtemps qu'un gradient de température suffisant existe entre la chambre de combustion 14 et le milieu ambiant. Pour les détails techniques non mentionnés ici explicitement, il est fait pleinement référence à la description relative aux fig. 1 à 3. 12 2847501 REVENDICATIONS 1. Outil de scellement actionné par combustion, pour enfoncer des éléments de fixation tels que clous, boulons, goujons ou similaires dans un support, comportant un piston-poussoir (13) guidé dans un guide de piston (12) et déplaçable par l'énergie de combustion d'un fluide moteur, et comportant une source de tension pour l'alimentation de récepteurs électriques sur l'outil de scellement (10), caractérisé en ce que la source de tension comporte un dispositif générateur (30, 40) pour convertir l'énergie de scellement provenant de la combustion du fluide moteur en énergie électrique. 2. Outil de scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif générateur (30) est conçu pour la conversion de l'énergie cinétique en énergie électrique. 3. Outil de scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif générateur (40) est conçu pour la conversion d'énergie thermique en énergie électrique. 4. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif générateur (30) comporte un agencement de bobines (31) constitué d'éléments magnétiques (32) et de bobines (33) associées à ceux-ci en matériau électriquement conducteur, les éléments magnétiques (32) coopérant avec le piston30 poussoir (13). 13 2847501 5. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que l'agencement de bobines (31) est relié électriquement à un dispositif de régulation (34). 6. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de régulation (34) comporte un redresseur (35) et un convertisseur à courant continu (36). 7. Outil de scellement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments magnétiques (32) sont lo réalisés comme moyens de retenue du piston pour la fixation provisoire du piston (13) à une chambre de combustion (14). 8. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif générateur (40) comporte un agencement (41) d'éléments Peltier (42), l'agencement (41) d'éléments Peltier (42) étant couplé thermiquement à la chambre de combustion (14) de l'outil de scellement (10). 9. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 8, caractérisé en ce que plusieurs éléments Peltier (42) sont disposés entre des isolateurs (43), en option en plusieurs couches (45). 10. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 8, caractérisé en ce que l'agencement (41) d'éléments Peltier (42) est relié électriquement à un dispositif de régulation (44). 11. Outil de scellement selon la revendication 1 ou , caractérisé en ce que le dispositif de régulation (44) comporte un convertisseur à courant continu (46).