Brevet FR2875725A1 — publié le 20060331

Outil de scellement actionné par combustion interne La présente invention concerne un outil de scellement actionné par combustion interne pour enfoncer des éléments de fixation, tels que des clous, des goujons ou des broches, dans un support, avec une chambre de combustion pour un mélange air-combustible, laquelle peut être reliée à l'environnement par l'intermédiaire d'un agencement de soupape d'entrée et de sortie et d'un orifice d'outil. Des outils de scellement de ce type comportent une chambre de combustion dans laquelle une portion de combustible, comme par exemple un gaz combustible, peut être brûlée avec de l'air ambiant. Avant chaque opération de scellement, de l'air frais doit donc être admis dans la chambre de combustion et, après chaque opération de scellement, les gaz d'échappement engendrés par la combustion doivent être évacués de la chambre de combustion. Dans un outil de scellement actionné par combustion interne du type précité de la déposante, Hilti GX 100, il est connu de guider un pistonpoussoir dans un guide- piston auquel un guide-goujon se raccorde dans la direction d'enfoncement. À l'extrémité du guide-piston située à l'opposé du guide-goujon se raccorde une chambre de combustion qui comporte une paroi arrière de chambre de combustion pouvant coulisser coaxialement à la chambre de combustion. Lors de la mise en contact de l'outil de scellement avec un support, la paroi arrière de chambre de combustion est éloignée du guide- piston jusqu'à l'extrémité de la chambre de combustion orientée à l'opposé de celui-ci et des ressorts de rappel sont tendus, la chambre de combustion étant alors expansée. Simultanément à l'expansion de la chambre de combustion, de l'air frais est admis dans celle-ci à travers une soupape d'admission/échappement. À l'issue du scellement et lors du décollement de l'outil de scellement par rapport au support, la paroi arrière de chambre de combustion est ramenée dans sa position initiale par la force des ressorts de rappel. Lors de ce resserrement de la chambre de combustion, les gaz d'échappement sont expulsés à travers la soupape d'évacuation d'air. Cet outil de scellement présente l'avantage de ne pas nécessiter d'accumulateur, respectivement de batterie car l'évacuation de la chambre de combustion s'effectue de manière mécanique. Les gaz d'échappement de l'outil de scellement peuvent être évacués vers le même volume que celui d'où provient l'air frais admis. Le rendement énergétique peut en pâtir car les gaz d'échappement risquent d'être à nouveau aspirés avec celui-ci. La présente invention a donc pour but de fournir un outil de scellement du type précité qui supprime les inconvénients précités. Le but selon l'invention est atteint par un outil de scellement caractérisé en ce que l'agencement de soupape d'entrée et de sortie comporte une entrée et une sortie qui sont séparées l'une de l'autre, l'entrée pouvant être reliée à un premier orifice d'outil et la sortie pouvant être reliée à un second orifice d'outil séparé spatialement du premier orifice d'outil. Cette mesure permet, en cas d'emploi d'un agencement de soupape d'entrée et de sortie, de prélever l'air destiné à la combustion dans un volume d'air ambiant différent de celui vers lequel les gaz d'échappement sont rejetés. En outre, il est avantageux que, dans une première position ou phase de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie, la chambre de combustion communique avec le premier orifice d'outil et donc avec un premier volume d'air ambiant par l'intermédiaire de l'entrée, dans une deuxième position ou phase de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie, la chambre de combustion soit fermée et, dans une troisième position ou phase de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie, la chambre de combustion communique avec le second orifice d'outil et donc avec un second volume d'air ambiant par l'intermédiaire de la sortie. La séparation des phases de travail, respectivement des positions de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie permet aussi de séparer clairement l'air entrant des gaz d'échappement sortants. à cet effet, l'agencement de soupape d'entrée et de sortie est avantageusement conformé en valve à deux voies. De plus, il est avantageux qu'à l'entrée et à la sortie de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie soient prévus des moyens de fermeture et qu'un orifice de chambre de combustion tourné vers la chambre de combustion et appartenant à l'agencement de soupape d'entrée et de sortie puisse être fermé par l'intermédiaire d'un organe de fermeture qui est commandé par l'intermédiaire d'un dispositif de mise en contact. Cette mesure permet, d'une manière technique simple, de créer un lien entre les phases de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie et l'outil de scellement. La communication de l'entrée avec le premier orifice d'outil par l'intermédiaire d'un premier canal permet d'améliorer la séparation entre l'air entrant et les gaz d'échappement évacués de l'outil. La liaison de la sortie avec le second orifice d'outil par l'intermédiaire d'un second canal permet d'améliorer encore la séparation entre l'air entrant et les gaz d'échappement évacués de l'outil et empêche également des gaz d'échappement de s'accumuler dans le carter de l'outil de scellement et d'en sortir ensuite de manière incontrôlée. En outre, il est favorable que le premier et/ou le second canal comportent une portion élastique. Cette mesure permet de garantir en toutes circonstances une liaison étanche entre l'entrée et/ou la sortie de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie et les orifices d'outil, même avec un manchon de chambre de combustion et/ou une paroi arrière de chambre de combustion montés à coulissement. La ou les portions élastiques peuvent être conformées par exemple en soufflets plissés. De plus, il est avantageux que le second canal passe au moins par endroits devant l'échappement de l'outil de scellement. Cela permet d'utiliser l' effet jet (comme celui d'une pompe d'injection) dû au courant d'aspiration de l'échappement pour améliorer l'évacuation des gaz d'échappement dans le second canal. D'autres avantages et mesures de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après et à l'examen des dessins. Sur les dessins, l'invention est représentée sous la forme d'un exemple de réalisation. Sont montrés sur: la figure 1 un outil de scellement selon l'invention en position de mise en contact, en coupe longitudinale, la figure 2 un détail de l'outil de scellement de la figure 1 pendant une opération de mise en contact avec le support, en vue en coupe, la figure 3, un détail de l'outil de scellement de la figure 2 pendant une opération de scellement la figure 4 le détail de l'outil de scellement de la figure 2 lors du décollement de l'outil de scellement par rapport au support. Sur les figures 1 à 4 est illustré un outil de scellement actionné par combustion interne 10 selon l'invention, qui est actionné par un combustible liquide vaporisable ou gazeux, lequel est tenu en réserve par exemple dans un réservoir de combustible non reproduit sur les dessins. L'outil de scellement 10 comporte un carter 11 dans lequel est disposé un mécanisme de scellement qui permet d'enfoncer un élément de fixation, tel qu'un clou, un goujon ou analogue, dans un support U lorsque l'outil de scellement 10 est mis en contact avec le support U et déclenché par l'intermédiaire d'un commutateur de déclenchement 35 situé sur la poignée 36 de l'outil de scellement 10. Le commutateur de déclenchement 35 active un dispositif d'allumage qui n'est pas reproduit sur le dessin et qui sert à enflammer le mélange air-combustible contenu dans la chambre de combustion 13. Le mécanisme de scellement se compose entre autres d'une chambre de combustion 13 expansible dans un manchon de chambre de combustion 12, d'un guide-piston 17 dans lequel un piston-poussoir 16 est logé à coulissement, et d'un guide-goujon 18 pour le guidage d'un élément de fixation qui, lors d'une opération de scellement, est enfoncé dans un support par l'intermédiaire de l'extrémité côté direction de scellement, mobile vers l'avant, du piston- poussoir 16. Le manchon de chambre de combustion 12, le guide-piston 17 et le guide-goujon 18 sont disposés de préférence coaxialement les uns aux autres. À l'extrémité du guide-piston 17 tournée vers le guide-goujon 18 se trouvent des évents 19 à travers lesquels une partie des gaz d'échappement peut s'échapper du guide-piston 17 lorsque le piston- poussoir 16 se trouve dans sa position extrême orientée à l'opposé de la chambre de combustion 13. Dans le présent exemple de réalisation, le manchon de chambre de combustion 12 est monté à coulissement par rapport au guide-piston 17 et est sollicité élastiquement par l'intermédiaire d'au moins un élément de ressort, non visible sur les dessins, en direction du guide-goujon 18, respectivement de la position resserrée de la chambre de combustion 13. Un dispositif de mise en contact 30 agit, à l'une de ses extrémités, sur le manchon de chambre de combustion 12, tandis que son extrémité opposée sort du carter 11 et, dans la position de repos, respectivement initiale de l'outil de scellement 10 non reproduite sur le dessin, dépasse du guide-piston 17. Le manchon de chambre de combustion 12 comporte, à son extrémité orientée à l'opposé du guide-piston 17, une paroi arrière de chambre de combustion 14. Le manchon de chambre de combustion 12 est solidarisé à la paroi de chambre de combustion 14. Cependant, la paroi de chambre de combustion 14 peut aussi être guidée de manière étanche aux agents extérieurs et à coulissement dans le manchon de chambre de combustion 12. En outre, la paroi arrière de chambre de combustion 14 est montée de manière étanche aux agents extérieurs et à coulissement sur au moins un moyen de guidage 39, tandis que le manchon de chambre de combustion 12 est guidé de manière étanche aux agents extérieurs sur l'extrémité arrière du guide-piston 17. L'admission d'air dans la chambre de combustion 13 ainsi que l'évacuation de gaz d'échappement hors de la chambre de combustion 13 s'effectuent à travers un orifice 15 ménagé dans la paroi arrière de chambre de combustion 14. Un agencement de soupape d'entrée et de sortie, désigné dans son ensemble par 20 et conformé de préférence en soupape à deux voies est implanté à l'extérieur de la chambre de combustion 13 dans la zone de la paroi arrière de la chambre de combustion 14, en commande l'arrivée d'air, respectivement l'évacuation de gaz d'échappement. L'entrée 21 de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 communique par l'intermédiaire d'un premier canal 31, respectivement d'une première conduite avec un premier orifice d'outil 33 de l'outil de scellement 10, lequel se trouve dans une partie du carter 11 orientée à l'opposé du guide-goujon 18. Le canal 31 comporte une portion élastique 37 qui est conformée en soufflet plissé. À l'entrée 21, conformée par exemple en soupape antiretour d'entrée, est disposé un moyen de fermeture 24 qui est conformé en clapet anti-retour et qui permet à l'air de pénétrer dans l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20, mais empêche les gaz d'échappement présents dans l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 de s'échapper vers le canal 31. Une sortie 22 de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 communique, par l'intermédiaire d'un canal de sortie 29 et d'un second canal 32, respectivement d'une seconde conduite relié(e) à celui-ci, avec un second orifice d'outil 34 de l'outil de scellement 10, lequel est ménagé dans une partie du carter 11 située entre le guide-goujon 18 et l'orifice d'outil 33. Le canal 32 comporte une portion élastique 38 qui est conformée en soufflet plissé. À la sortie 22, conformée par exemple en soupape anti-retour de sortie, est disposé un moyen de fermeture 25 qui est conformé en clapet anti-retour et qui permet aux gaz d'échappement de sortir de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 vers le canal 32, mais empêche l'air de pénétrer dans l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20. Le canal 32 passe devant l'échappement (non représenté) provenant des évents, de sorte que l' effet jet dû au courant d'aspiration de l'échappement est utilisé pour améliorer l'évacuation des gaz d'échappement dans le canal 32. Du fait de leur distance mutuelle, les orifices d'outil 33 et 34 communiquent avec des volumes d'air ambiant différents, de sorte que l'air frais n'est pas prélevé dans le même volume d'air ambiant que celui où les gaz d'échappement sont expulsés. En outre, sur l'agencement de sortie 20 est disposé un organe soupape d'entrée et de de fermeture 26 qui est actionné par l'opération de mise en de fermer un orifice de chambre de communique avec la chambre contact et qui permet combustion 23, lequel de combustion 13, respectivement avec l'orifice 15 de celle-ci et fait partie de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 (cf. figure 3). L'orifice de chambre de combustion 23 et l'organe de fermeture 26 forment une sorte de soupape de débit. L'organe de fermeture 26 est disposé à l'une des extrémités d'un poussoir 28 qui prend appui sur une paroi de carter 42 de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 par l'intermédiaire d'un élément de rappel 27 conformé en élément de ressort. Par l'intermédiaire de cet élément de rappel 27, l'organe de fermeture 26 est sollicité élastiquement dans une position qui libère au moins partiellement l'orifice de chambre de combustion 23 (cf. figures 2 et 4). En cas de mouvement de mise en contact de l'outil de scellement 10 dans le sens de la flèche 43 (cf. figure 1), le manchon de chambre de combustion 12 et la paroi arrière de chambre de combustion 14 sont éloignés du guide-piston 17, la chambre de combustion 13 étant ainsi expansée, comme cela est visible sur la figure 1. Pendant l'expansion de la chambre de combustion 13, d'une part de l'air pénètre dans la chambre de combustion 13 dans le sens de la flèche 40 à travers l'orifice d'outil 33 et l'orifice 15 et, d'autre part, du combustible provenant du réservoir de combustible pénètre dans la chambre de combustion 13 par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée de combustible non représentée. Comme le montre la figure 2, l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 établit, durant le processus d'expansion, une liaison entre le premier canal 31 et la chambre de combustion 13, ce qui permet à la chambre de combustion 13 en voie d'expansion d'aspirer de l'air frais dans le sens de la flèche 40. Le moyen de fermeture 24 conformé en clapet anti-retour libère alors l'entrée 21 tandis que l'organe de fermeture 26 libère l'orifice de chambre de combustion 23. En revanche, le moyen de fermeture 25 ferme la sortie 22 de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20. Lorsque l'outil de scellement 10 est appliqué à fond contre le support U, comme le montre la figure 1, l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 adopte alors la position représentée sur la figure 3. Dans cette position, l'organe de fermeture 26, désormais maintenu en position fermée par une butée 44 solidaire du carter à l'encontre de la force de l'élément de rappel 27, ferme l'orifice de chambre de combustion 23 de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20. Les moyens de fermeture 24 et 25 maintiennent eux aussi l'entrée 21 et la sortie 22 fermées. Dans cette position de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20, la chambre de combustion 13 est complètement étanche et prête pour une opération de scellement. À l'issue de l'opération de scellement, lorsque l'outil de scellement 10 est à nouveau décollé du support U, l'organe de fermeture 26 quitte l'orifice de chambre de combustion 23 sous l'action de l'élément de rappel 27 et l'ouvre. Sous l'effet de la surpression régnant dans la chambre de combustion 13 en voie de resserrement, des gaz d'échappement pénètrent sous pression dans l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20 et ouvrent le moyen de fermeture 25 conformé en clapet anti-retour implanté sur la sortie 22. Les gaz d'échappement peuvent alors s'échapper de la chambre de combustion 13 dans le sens de la flèche 41 à travers la sortie de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie 20, du canal de sortie 29 et du second canal 32 jusqu'au second orifice d'outil 34. Si l'opération de scellement est renouvelée, le cycle décrit se répète. REVENDICATIONS 1. Outil de scellement actionné par combustion interne pour enfoncer des éléments de fixation, tels que des clous, des goujons ou des broches, dans un support, avec une chambre de combustion (13) pour un mélange aircombustible, laquelle peut être reliée à l'environnement par l'intermédiaire d'un agencement de soupape d'entrée et de sortie (20) et d'un orifice d'outil, caractérisé en ce que l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20) comporte une entrée (21) et une sortie (22) qui sont séparées l'une de l'autre, l'entrée (21) pouvant être reliée à un premier orifice d'outil (33) et la sortie (22) pouvant être reliée à un second orifice d'outil (34) séparé spatialement du premier. 2. Outil de scellement selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans une première phase de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20), la chambre de combustion (13) communique avec le premier orifice d'outil (33) par l'intermédiaire de l'entrée (21), dans une deuxième phase de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20), la chambre de combustion (13) est fermée et, dans une troisième phase de travail de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20), la chambre de combustion (13) communique avec le second orifice d'outil (34) par l'intermédiaire de la sortie (22). 3. Outil de scellement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20) est conformé en soupape à deux voies. 4. Outil de scellement selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'entrée (21) et à la sortie (22) de l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20) sont prévus des moyens de fermeture (24, 25), et en ce qu'un orifice de chambre de combustion (23) tourné vers la chambre de combustion (13) et appartenant à l'agencement de soupape d'entrée et de sortie (20) peut être fermé par l'intermédiaire d'un organe de fermeture (26) qui est commandé par l'intermédiaire d'un dispositif de mise en contact (30). 5. Outil de scellement selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'entrée (21) communique avec le premier orifice d'outil (33) par l'intermédiaire d'un premier canal (31). 6. Outil de scellement selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la sortie (22) communique avec le second orifice d'outil (34) par l'intermédiaire d'un second canal (32). 7. Outil de scellement selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier canal (31) et/ou le second canal (32) comportent au moins une portion élastique (37, 38). 8. Outil de scellement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la portion élastique (37, 38) est conformée en soufflet plissé. 9. Outil de scellement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second canal (32) passe au moins par endroits devant l'échappement de l'outil de 5 scellement.