ЗАБИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
CLOGGING DEVICE

Настоящее изобретение касается забивающего устройства согласно ограничительной части пункта 1.
На современном уровне техники известны ручные забивающие устройства с выбрасывающими зарядами, в камере сгорания которых расширяются горючие газы, получающиеся после воспламенения пиротехнического заряда. Благодаря этому поршень, играющий роль энергопередающего элемента, получает ускорение и вбивает крепежный элемент в заготовку.
Известное пиротехническое забивающее устройство распространяется Hilti Corporation, Шааан, Лихтенштейн, под названием DX 36. В этом устройстве энергию забивания, которую сообщают поршню, в случае необходимости можно уменьшить посредством контролируемого смещения исходного положения поршня в камере сгорания вперед. Для этого на устройстве предусмотрен маховичок, который находится на тыльном участке устройства относительно направления забивания со сдвигом в сторону от центральной оси поршня.
Кроме того, устройство DX 36 относится к конструктивному типу забивающих устройств без автоматического возврата поршня. В устройстве DX 36 после процедуры вбивания поршень переводят в стартовое положение, выполняя движение перезарядки вручную. Для этого на первом этапе движения перезарядки направляющую поршня вместе с поршнем сдвигают вперед, в направлении забивания, пока это движение не будет остановлено находящимся в заданном положении упором. На втором этапе движения перезарядки направляющую поршня сдвигают назад, пока направляющая поршня не дойдет до находящегося в заданном положении тыльного упора.
В устройстве DX 36 поршень путем первой части движения перезарядки переводят в тыльное положение в направляющей поршня, которое соответствует стартовому положению с максимальной энергией вбивания. Во время второго этапа движения перезарядки элемент поршня можно с помощью регулируемого упора при необходимости сместить в стартовое положение, сдвинутое вперед относительно направляющей поршня.
Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить забивающее устройство, дающее возможность простым способом регулировать энергию забивания при заданном выбрасывающем заряде.
Согласно изобретению в случае названного в начале забивающего устройства эту задачу решают с помощью отличительных признаков, описанных в пункте 1 формулы. Благодаря возможности поворачивать орган управления вокруг центральной оси можно добиться простоты перестановки с наличием одновременно эффективного визуального контроля. Кроме того, такая сборка дает возможность выполнять перестановку простым способом даже при неблагоприятных условиях, как, например, в рабочих перчатках.
Центральная ось в смысле изобретения - это ось, по меньшей мере параллельная движению крепежного элемента, которая проходит через середину камеры сгорания. Центральная ось предпочтительно проходит как через середину камеры сгорания, так и через середину крепежного элемента.
Орган управления может представлять собой любое подходящее средство ручной перестановки, как, например, поворотную втулку, поворотную головку и т.п.
При этом угловое смещение органа управления означает, по существу, ориентированное перпендикулярно оси отклонение органа управления от предыдущего положения. При этом линия движения, либо же, соответственно, траектория органа управления имеет радиус кривизны, который предпочтительно не меньше, чем расстояние от органа управления до центральной оси. Предпочтительно, но не обязательно отклонение представляет собой вращение вокруг центральной оси.
В смысле настоящего изобретения под энергией забивания подразумевают кинетическую энергию данного крепежного средства при данном выбрасывающем заряде. В случае, когда эти граничные условия заданы предварительно, исполнительный орган дает возможность регулируемо изменять итоговую энергию забивания крепежного средства (крепежного элемента).
Элемент поршня в смысле изобретения - это любое средство, которое благодаря воспламенению заряда приобретает кинетическую энергию, причем кинетическая энергия в конечном итоге передается на крепежное средство. Элемент поршня часто выполнен в виде поршня, в частности цилиндрического. В дне поршня можно предусмотреть вырезы или другие структуры, которые дополнительно благоприятствуют завихрению и равномерному расширению горючих газов.
Под понятием крепежного элемента в смысле изобретения подразумевают вообще любое вбиваемое (забиваемое) крепление, как, например, гвоздь, болт или шуруп.
В предпочтительной форме исполнения изобретения орган управления с помощью механических средств принудительного управления сопряжен с передвижным в направлении центральной оси упорным элементом. Благодаря этому можно простым способом преобразовать предпочтительное с точки зрения эргономики смещение органа управления, в частности перестановку на большое расстояние, в соответствующее аксиальное смещение упорного элемента. При этом в зависимости от конструкции механизмов смещение упорного элемента может приводить к передвижению упора элемента поршня или к приданию направления элементу поршня, благодаря чему положение элемента поршня в целом оказывается смещено вперед. В целях надежности и простоты реализации такое принудительное управление может предпочтительно включать в себя прорезь кулисы и движущийся в кулисной прорези ползунок.
В предпочтительной в общем смысле форме исполнения изобретения предусмотрено, что элемент поршня находится в направляющей поршня, предпочтительно включающей в себя камеру сгорания, в которой он может перемещаться, причем направляющая поршня размещена с возможностью движения в осевом направлении относительно корпуса с ручным управлением забивающего устройства. Такая конструкция в числе прочего позволяет осуществлять движение перезарядки (взводящее движение) для ручного возврата элемента поршня. Пользователь может выполнять взводящее движение, например, так, как это имеет место в случае описанного в начале забивающего устройства DX 36 производства Hilti Corporation.
При этом в предпочтительном усовершенствованном варианте с помощью исполнительного органа можно регулируемо изменять расстояние между первым упорным элементом, действующим на направляющую поршня, и вторым упорным элементом, действующим на элемент поршня. Благодаря такому размещению упорных элементов относительно друг друга процесс возврата элемента поршня позволяет простым способом добиться заданного смещения стартовой позиции элемента поршня. При этом в особо предпочтительной форме исполнения изобретения предусмотрено, что оба упорных элемента воздействуют на элемент поршня и на направляющую поршня в одном и том же направлении. Это позволяет простым и надежным механическим способом реализовать забивающее устройство согласно изобретению.
При этом предпочтительные подробности конструктивного исполнения таковы, что задание стартового положения элемента поршня относительно направляющей поршня осуществляют во время движения, выводящего направляющую поршня вперед в направлении забивания. Затем на следующем втором этапе взводящего движения направляющую поршня уже со смещенным вперед заданным образом элементом поршня переводят в тыльное исходное положение для процесса вбивания. Эта последовательность действий в процессе взводящего движения особенно простым способом комбинируется с конструкцией органа управления согласно изобретению.
В общем случае предпочтительно, чтобы орган управления был конструктивно исполнен в виде кольцевидной втулки, причем втулка расположена вокруг центральной оси. Для регулировки энергии забивания втулку можно поворотом переставлять во множество различных положений, причем по меньшей мере два различных положения поставлены в соответствие двум различным значениям энергии забивания. Для удобства обращения втулка может удерживаться по меньшей мере в одном заданном положении с помощью защелкивающегося элемента. Такие заданные положения могут представлять собой положение для технического обслуживания или же заданное положение для изменения энергии забивания.
Орган управления согласно изобретению и, в частности, описанную выше гильзу в целях оптимизации эргономики устройства можно разместить в передней части, перед рукояткой устройства. При этом размещение и конструкция органа управления могут быть выгодным образом аналогичны известным органам управления ручных дрелей и/или аккумуляторных шуруповертов. При этом органы управления таких устройств предназначены для соответствующих других целей, например для регулировки момента вращения или для переключения с режима отвертки на режим перфоратора (в случае дрели с перфоратором).
В общем предпочтительном усовершенствованном варианте изобретения орган управления можно, помимо регулировки энергии, применять также для дополнительных функций. При этом в предпочтительном примере исполнения орган управления способен обратимым образом блокировать демонтаж элемента поршня. Забивающие устройства, работающие на пиротехническом приводе, необходимо регулярно разбирать в для очистки и технического обслуживания, причем элемент поршня обычно извлекают из устройства, чтобы получить возможность очистки элемента поршня и камеры сгорания.
В предпочтительном варианте подробностей исполнения запорный элемент, блокирующий элемент поршня, можно отпереть только в одном из нескольких положений органа управления. Отпирание запорного элемента позволяет отомкнуть запорный элемент [и] выполнить разборку устройства и извлечение элемента поршня.
При этом простом варианте исполнения орган управления имеет вырез, причем запорный элемент можно перемещать в радиальном направлении, когда вырез накладывается на запорный элемент. При этом отклонение запорного элемента в радиальном направлении позволяет извлечь элемент поршня и/или его направляющую.
В частности, запорный элемент в положении блокировки может в то же время исполнять роль упора для элемента поршня или обеспечивать направляющую поршня, причем, в частности, ручной возврат элемента поршня осуществляют во взаимодействии с упором.
Прочие признаки и преимущества изобретения следуют из примера исполнения, а также из зависимых пунктов формулы изобретения. Ниже описан предпочтительный пример исполнения изобретения и дано его более подробное изложение на основании прилагаемых чертежей.
Фиг. 1 демонстрирует общий вид (трехмерный) забивающего устройства согласно изобретению.
Фиг. 2 демонстрирует подробное трехмерное изображение забивающего устройства с фиг. 1.
Фиг. 3 демонстрирует подробное трехмерное изображение забивающего устройства с фиг. 1 с органом управления в положении для технического обслуживания.
Фиг. 4 демонстрирует подробное трехмерное изображение забивающего устройства с фиг. 1, у которого орган управления установлен на максимальную энергию забивания, причем наружная крышка органа управления не показана.
Фиг. 5 изображает часть разреза забивающего устройства с фиг. 1 при установке максимальной энергии забивания.
Фиг. 6 демонстрирует разрез с фиг. 5 при установке минимальной энергии забивания.
Фиг. 7 демонстрирует разрез с фиг. 5 с органом управления, установленным в положение для технического обслуживания, с разомкнутым запорным элементом и удаленым элементом поршня.
Фиг. 8 демонстрирует подробное трехмерное изображение еще одного примера исполнения изобретения.
Фиг. 9 изображает пример исполнения с фиг. 8 с органом управления в положении для технического обслуживания.
Забивающее устройство согласно изобретению содержит корпус 1 с ручным управлением, в котором размещен элемент поршня в виде поршня 2. Поверхность 2а поршня 2 ограничивает камеру сгорания, в которой расширяются газы - продукты сгорания пиротехнического заряда, чтобы придать ускорение поршню 2.
Поршень 2, которому таким образом придана кинетическая энергия, ударяет своим концевым толкателем по крепежному элементу (не изображен), который благодаря этому вбивается в заготовку.
В настоящем случае заряд помещается в картуше из металлического листа. У картуша имеется ударный взрыватель, а до воспламенения картуш с помощью соответствующих механизмов заряжания вставляют в гнездо для картуша 4. Картуш и гнездо 4 для картуша обладают вращательной симметрией вокруг центральной оси А. В настоящих примерах центральная ось А одновременно представляет собой центральную ось камеры сгорания 3 и элемента поршня 2.
Камера сгорания 3 расположена между круглым отверстием 4а гнезда картуша 4 и поверхностью 2а поршня 2. В настоящем случае в поршне 2 сделано углубление 2b, которое способствует улучшению вихреобразования в горючих газах и представляет собой часть камеры сгорания 3.
Камера сгорания 3 и гнездо 4 для картуша представляют собой компоненты направляющей поршня 5. Направляющая поршня 5 изготовлена как деталь, которую можно линейно перемещать внутри корпуса вдоль оси. В свою очередь элемент поршня 2 может линейно перемещаться в направляющей поршня 5 вдоль центральной оси А.
В передней области направляющая поршня, по существу, имеет форму полого цилиндрического элемента, причем от конца участка камеры сгорания 3 в стенке направляющей поршня 5 предусмотрена прорезь 6.
Передний конец направляющей поршня 5 разъемным образом соединен с емкостью (гнездом) для средства крепления (не изображено). Это гнездо может иметь конструктивное исполнение в виде модуля, различающегося в зависимости от варианта применения. Соединение гнезда с направляющей поршня можно реализовывать через зажим, который входит в зацепление с вырезом 7 на переднем конце направляющей поршня.
Первый упорный элемент 8 выступает внутрь прорези 6 в радиальном направлении. Упорный элемент 8 играет роль, во-первых, переднего упора для элемента поршня в процессе ручного возврата поршня либо же, соответственно, двухэтапного движения перезарядки (взводящего движения). Во-вторых, упорный элемент 8 играет роль запорного элемента (ригеля), причем запорный элемент в закрытом состоянии препятствует демонтажу элемента поршня 2 и направляющей поршня 5.
Второй упорный элемент 9 также выступает в радиальном направлении внутрь от корпуса 1, причем в качестве упора на направляющей поршня со вторым упорным элементом 9 взаимодействует скос 5а. Второй упорный элемент 9 тоже одновременно играет роль отъемного запорного элемента, который в закрытом состоянии препятствует извлечению направляющей поршня 5 из корпуса 1.
В случае возврата поршня вручную в представленном варианте конструкции имеет смысл изготовить упорные элементы с двойным функциональным назначением - также как отъемные запорные элементы, блокирующие демонтаж (разборку) устройства. В других вариантах исполнения забивающих устройств в каждом случае это могут быть различные детали.
Расстояние d между упорными элементами 8, 9  регулируемым изменяемо с помощью органа управления 10, причем посредством величины расстояния d можно изменять стартовое положение элемента поршня 2 относительно направляющей поршня 5 либо же соответственно камеры сгорания 3.
Кроме того, упорные элементы 8, 9, когда орган управления 10 установлен в положение для технического обслуживания, могут высвобождаться для движения наружу в радиальном направлении, причем в других положениях органа управления 10 их движение в радиальном направлении, напротив, блокировано. Для этого у органа управления 10 имеются вырезы 10а, 10b, с которыми в соответствующем положении органа управления 10 входят в зацепление запорные элементы либо же соответственно упорные элементы 8, 9. Это проиллюстрировано сравнением положения для технического обслуживания на фиг. 7 с нормальным рабочим положением на фиг. 5 или фиг. 6.
В настоящем примере орган управления 10 конструктивно исполнен в виде вращающейся кольцевидной втулки, которая, по существу, располагается концентрически вокруг центральной оси А в передней области корпуса 1 забивающего устройства.
Во втулке 10 вырезана кулисная прорезь 11. Ползунок 12 размещен с возможностью перемещения только в осевом направлении и штифтом 12а входит в зацепление с кулисной прорезью 11. При отклонении либо же, соответственно, в данном случае - повороте втулки 10 вокруг центральной оси А происходит принудительное изменение аксиального положения ползунка 12.
Второй упорный элемент 9 соединен с ползунком 12 и соответствующим образом переустанавливается в осевом направлении вместе с ползунком. В совокупности, таким образом, кулисная прорезь 11 и ползунок 12 образуют механическое принудительное управление для аксиального передвижения упорного элемента 9.
Вместе с органом управления 10 и принудительным управлением 11, 12 упорные элементы 8, 9 образуют исполнительный орган для изменения стартового положения элемента поршня 2, благодаря чему добиваются регулируемого уменьшения энергии забивания элемента поршня в сравнении с максимально смещенным в тыльном направлении стартовым положением элемента поршня в камере сгорания 3.
Это смещение функционирует следующим образом.
После процесса вбивания элемент поршня находится в не вполне определенном, но существенно сдвинутом вперед положении. Направляющая поршня 5 находится в положении, максимально смещенном в тыльном направлении забивающего устройства. Термины "вперед" и "назад/тыл" в настоящем примере всегда выбирают применительно к направлению вбивания.
Затем для подготовки следующего процесса вбивания устанавливают желаемую энергию забивания, поворачивая втулку, пока не будет установлен помеченный на органе управления уровень энергии. Через описанное выше принудительное управление это приводит к тому, что второй упорный элемент 9 занимает выбранное положение по оси. В представленном примере исполнения первый упорный элемент неподвижен в осевом направлении.
Затем направляющую поршня вытягивают из корпуса вперед, что представляет собой первый этап взводящего движения (движения перезарядки). При этом элемент поршня 2 сначала движется вместе с направляющей, пока не упрется в первый упорный элемент 8. С этого момента направляющая поршня движется также относительно элемента поршня 2, пока она в свою очередь не упрется во второй упорный элемент 9 с того же направления. Благодаря выполненной ранее настройке расстояния d теперь имеется смещенная заданным образом вперед (или же максимально смещенная назад) стартовая позиция элемента поршня 2 в камере сгорания 3.
Затем направляющую поршня 5 снова вдвигают в устройство в обратном направлении, пока она не займет исходное положение для следующей процедуры вбивания. Во время этого второго этапа движения перезарядки элемент поршня более не движется относительно направляющей поршня. Другие, в принципе известные ранее, механические взаимодействия обеспечивают ввод выбрасывающего заряда в гнездо картуша 4, и устройство готово для следующего процесса вбивания.
Кроме этого смещения стартового положения элемента поршня вперед, орган управления 10 может исполнять и еще одну функцию. Речь при этом идет о показанном на фиг. 3 и фиг. 7 положении втулки 10 для технического обслуживания. В этом положении для технического обслуживания элемент поршня 2 и направляющую поршня 5 можно извлечь из корпуса 1 для обследования, замены или чистки этих деталей.
Для этого в органе управления 10, имеющем форму втулки (гильзы), выполнены первый проем 10а, выполненный как сквозное отверстие, и второй проем 10b, имеющий форму полости. Сбоку к полости может примыкать скос, благодаря чему второй упорный элемент 9 после монтажа можно снова оттеснить внутрь в радиальном направлении.
В соответствующем положение для технического обслуживания движение упорных либо же, соответственно, запорных элементов 8, 9 в радиальном направлении более ничто не блокирует; напротив, в процессе вытягивания элемента поршня 2 и направляющей поршня 5 благодаря скосам возможно их оттеснение наружу в радиальном направлении (см. фиг. 3, фиг. 7). В этом положении запорные элементы (ригели) 8, 9 отперты.
От выпадения наружу второй запорный элемент 9 по-прежнему предохраняет втулка 10. Первый запорный элемент 8 совершает большее движение в радиальном направлении, а закреплен он открытым пружинным кольцом 13, которое проходит сквозь прорезь 8а в запорном элементе 8.
Во втором примере исполнения согласно фиг. 8 на выполненном в виде втулки органе управления 10 предусмотрен защелкивающийся элемент 14, посредством которого втулку 10 удерживают в различных заданных положениях поворота с защелкиванием. Вывести втулку из этих положений можно, преодолевая усилие защелкивания.
Для защелкивания у защелкивающегося элемента имеется пружинный язычок 15, выступ которого входит в зацепление с расположенной с краю кулисой 16 втулки 10. При этом упругое усилие пружинного язычка 15 направлено по оси.
В другой не представленной на чертеже форме исполнения на кулису втулки 10, направленную радиально, может воздействовать защелкивающая пружина также с радиальным направлением. Такие варианты защелкивания известны, например, у втулок для регулировки крутящего момента дрелей.
В варианте, показанном на фиг. 8 и фиг. 9, представлен упрощенный вариант, не предусматривающий регулировки энергии забивания. По этой причине у втулки имеются только два положения с защелкиванием, то есть положение для технического обслуживания (фиг. 9) и рабочее положение (фиг. 8). В положении для технического обслуживания согласно фиг. 9 высвобожденный запорный элемент 8 выдвинут наружу в радиальном направлении аналогично первому примеру на фиг. 3. Это осуществляют в процессе демонтажа элемента поршня 2 и направляющей поршня 5 посредством взаимодействия деталей с запорным элементом 8 через скошенные в каждом случае поверхности 5а.
В случае формы исполнения согласно изобретению, как и в первом примере исполнения, вращающаяся втулка 10 как орган управления предусматривает наличие кулисной прорези 11 и кулисного камня 12, с помощью которых второй упорный элемент 9 смещают в осевом направлении. Соответственно, вариант согласно изобретению характеризуется наличием других предпочтительных положений защелкивания, которые, в частности, могут прямо соответствовать предварительно задаваемым значениям настройки энергии.