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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in Brennstoffzellenadaptersystemen
zur Verwendung in verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugen. Wie in
den US-Patenten
Nr. 4,403,722, 4,483,474, 4,522,162 und 5,115,944 veranschaulicht,
ist die Verwendung einer Abgabevorrichtung zum Ausgeben eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs an
ein verbrennungsgasbetriebenes Werkzeug, wie zum Beispiel ein verbrennungsgasbetriebenes
Werkzeug zum Eintreiben von Befestigungselementen, bekannt. Solche
Werkzeuge zum Eintreiben von Befestigungselementen und solche Brennstoffzellen sind
im Handel von ITW-Paslode (einem Unternehmensbereich von Illinois
Tool Works, Inc.) mit Sitz in Vernon Hills, Illinois, unter ihrem
Warenzeichen IMPULSE erhältlich.
Insbesondere wird eine geeignete Brennstoffzelle in dem oben angeführten US-Patent Nr.
5,115,944 beschrieben.
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Ein
Standard-System zur Befestigung einer Brennstoffzelle an einem verbrennungskraftbetriebenen
Werkzeug ist bekannt, das heißt
Anordnen der Brennstoffzelle in dem verbrennungskraftbetriebenen
Werkzeug mit einer Dosiereinheit und ohne Adapter. Dieses System
weist den Vorteil auf, dass es kompakt ist, es schützt den
Aufnahmedosiereinheitseinlass jedoch nicht vor Schmutz und anderen
Verunreinigungen. Des Weiteren ist eine. Schutzkappe oder eine Blister-Packung
zum Transport der Brennstoffzelle erforderlich, wenn kein Adapter
verwendet wird.
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Es
gibt ein anderes bekanntes Brennstoffzellenbefestigungssystem für verbrennungskraftbetriebene
Werkzeuge, bei denen ein Dichtungsträger an einer Brennstoffzelle
befestigt wird und eine Dichtung zur Verbindung des Brennstoffzellenschafts
mit einem Steckverbinder von dem verbrennungskraftbetriebenen Werkzeug
bildet. Dieser Adapter schützt
jedoch die Brennstoffzelle nicht vor Schmutz und anderen Verunreinigungen.
Ein anderer Nachteil besteht darin, dass angenommen wird, dass das
Vorhandensein dieses Adapters allein die Lebensdauer und Leistung
der Brennstoffzelle vermindert.
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Ein
Nachteil von herkömmlichen
Brennstoffzellen für
verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge gemäß der obigen Beschreibung besteht
darin, dass die herkömmlichen
Ausrichtungsstrukturen, die zum Ausrichten der entsprechenden Schäfte oder
Durchgänge
der Brennstoffzelle und der (des) Werkzeugbrennstoffdosiereinheit
oder -ventils eingesetzt werden, keine einheitliche koaxiale Ausrichtung
dieser Durchgänge
gewährleisten,
was zu verschwendetem Brennstoff, verkürzter Brennstoffzellenlebensdauer und
einer Leistung, die unter der optimal erreichbaren liegt, führen kann.
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Ein
verwandtes Ausführungsproblem
herkömmlicher
Brennstoffzellen für
verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge besteht darin, dass zwischen dem
Brennstoffzellenschaft und dem Werkzeugdosierventilnippel eine ordnungsgemäße Ausrichtung aufrechterhalten
werden muss, und zwar sowohl während
der Installation der Brennstoffzelle in dem Werkzeug als auch wenn
sie den relativ rauen Arbeitsumgebungsbedingungen solcher Werkzeuge auf
der Baustelle oder in der Werkstatt ausgesetzt ist.
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Weiterhin
ist das Aufrechterhalten einer ordnungsgemäßen Dichtung zwischen dem Brennstoffzelleschaft
und dem Werkzeugdosierventilnippel insofern ein Problem, als die
Dichtung das Entweichen von Brennstoff verhindern muss, während sie
der Gleitwirkung des Brennstoffzellenschafts bezüglich der Dichtung und des
Nippels Rechnung trägt,
wenn die Brennstoffzelle in das Werkzeug eingesetzt oder daraus
herausgezogen wird. Bei Einführen
in das Werkzeug muss der Brennstoffzellenschaft in die Brennstoffzelle
niedergedrückt
werden, um die Abgabe von Brennstoff zu gestatten. Wenn die Brennstoffzelle
aus dem Werkzeug entfernt wird, bevor sie leer ist, muss der Schaft
weiterhin in seine geschlossene oder ausgestreckte Position zurückkehren
können, um
eine Brennstoffleckage zu verhindern.
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Demgemäß besteht
Bedarf an einem verbesserten Brennstoffzellenbefestigungssystem,
das die Brennstoffzelle im Gebrauch vor Schmutz und anderen Verunreinigungen
schützt.
Darüber
hinaus besteht Bedarf an einem Brennstoffzellenadapter, der einen
ausgerichteten formschlüssigen
Eingriff zwischen dem Brennstoffzellenschaft und dem Werkzeugdosierventilnippel
sowohl während
des Betriebs und Einführens
als auch während
des Entfernens der Brennstoffzelle aus dem Werkzeug aufrechterhält.
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Die
US-B1-6 217 085 offenbart den Oberbegriff von Anspruch 1. Die EP-A-1
197 299 lehrt einen Brennstoffzellenadapter, der zur Verbindung
mit einer Brennstoffzelle konfiguriert ist, die an einem Brennstoffdosierventil
eines verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs in Eingriff gebracht
werden kann, wobei die Brennstoffzelle einen Schaft und das Dosierventil
einen Nippel aufweist, wobei der Adapter Folgendes umfasst:
einen
Adapterkörper
mit einer Basis, die zum Angreifen an der Brennstoffzelle konfiguriert
ist, und einer mit der Basis verbundenen Düse;
wobei der Adapterkörper eine
Kammer definiert, die zur Aufnahme des Schafts und des Nippels konfiguriert
ist; und
eine Einsatzdichtung, die einen Körper umfasst, der einen mittleren
Durchgang definiert und ein Brennstoffzellenende und ein Ventilnippelende
aufweist, wobei der Durchgang zur Strömungsverbindung zwischen dem
Brennstoffzellenende und dem Ventilnippelende vorgesehen ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung des vorliegenden Falls besteht in der Verbesserung
der Art und Weise, wie der Adapter an der Brennstoffzelle befestigt
ist.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Den
oben angeführten
Erfordernissen wird durch den Brennstoffzellenadapter nach Anspruch
1 und einem verbrennungskraftbetriebenen Werkzeug nach Anspruch
11 entsprochen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Brennstoffzellenende des Körpers der Einsatzdichtung dazu
konfiguriert, ein freies Ende des Schafts in Passeingriff zu nehmen.
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Besonders
bevorzugt ist die Schulter des Flanschteils zum Dichtungseingriff
eines Endes des Nippels konfiguriert.
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Die
Erfindung wird bei Lektüre
der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines verbrennungskraftbetriebenen
Werkzeugs, das die vorliegende Erfindung umfasst;
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2 ist
eine auseinandergezogene, perspektivische Teilansicht des vorliegenden
Adapters und der Brennstoffzelle;
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3 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht des vorliegenden
Adapters, der geformten Einsatzdichtung und der Brennstoffzelle;
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4 ist
ein Teil-Vertikalschnitt des vorliegenden Brennstoffzellenadapters,
der den Adapter und die mit der Brennstoffzelle in Eingriff stehende geformte
Einsatzdichtung vor Niederdrücken
des Brennstoffzellenschafts zeigt;
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5 ist
ein Teil-Vertikalschnitt der Anordnung von 4, der den
vollständigen
Eingriff der Brennstoffzelle und des Adapters mit dem Werkzeugbrennstoffdosierventil
zeigt;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer Einsatzdichtung zur Verwendung
mit dem vorliegenden Adapter;
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7 ist
eine rückseitige
Ansicht der Dichtung von 6;
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8 ist
ein Schnitt entlang der Linie 8-8 von 7 und in
der allgemein angezeigten Richtung,
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
der Einsatzdichtung von 7.
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10 ist
ein Verbundquerschnitt ähnlich der 4 und 5 einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Einsatzdichtung und des vorliegenden Brennstoffzellenadapaters;
und
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11 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen alternativen Ausführungsform
des vorliegenden Brennstoffzellenadapters.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nunmehr
auf 1 Bezug nehmend, wird ein verbrennungskraftbetriebenes
Werkzeug der zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeigneten
Art allgemein mit 10 bezeichnet. Das Werkzeug 10 enthält ein Gehäuse 11,
das ein Brennstoffdosierventil 12 einschließt, und
eine Brennstoffzellenkammer 13, in der eine Brennstoffzelle 14 lösbar untergebracht
ist. Die Ausführung
und der Betrieb des Werkzeugs 10 werden in den oben angeführten Schriften
ausführlich
beschrieben. Obgleich ein Werkzeug für Befestigungsmittel für Verputzungsarbeiten
dargestellt wird, kommt auch in Betracht, dass die vorliegende Erfindung
mit einer beliebigen Art von verbrennungskraftbetriebenem Werkzeug
verwendet werden kann, das eine Brennstoffzelle einsetzt.
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In
den 2 und 3 ist ein allgemein mit 16 bezeichneter
Brennstoffzellenadapter zur Verbindung mit der Brennstoffzelle 14 konfiguriert
und erleichtert den Eingriff der Brennstoffzelle in die Brennstoffzellenkammer 13.
Ein Adapterkörper 18 weist eine
allgemein zylindrische Düse 20 und
eine Basis 22 auf, die zum Angreifen an der Brennstoffzelle 14 konfiguriert
ist, und die Düse
ist mit der Basis verbunden. Die Düse 20 des Körpers 18 weist
ein freies Ende 24 auf und definiert eine Kammer 26 mit
einer zerbrechbaren Membran 28, die die Kammer 26 versperrt.
Diese zerbrechbare Membran 28 weist ein Loch 30 auf,
das das Entweichen von Luft zulässt, und
ist vorzugsweise an oder neben dem freien Ende 24 der Düse 20 angeordnet,
um nach Zerreißen
eine Manipulation visuell anzuzeigen. Für die Membran 28 kommen
jedoch auch andere Stellen entlang der Kammer 26 in Betracht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
misst der Durchmesser des Lochs 30 ca. 0,25 mm, die Größe des Durchmessers
kann jedoch in Abhängigkeit
von der Anwendung variieren.
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Am
Adapterkörper 18 weist
die Düse 20 mehrere
Lappen 32 und mehrere Stützrippen 34 auf. Die
Lappen 32 weisen jeweils eine rampenförmige Konfiguration auf, die
sich in einer geneigten Konfiguration von dem freien Ende 24 zur
Basis 22 erstreckt, und sie weisen vorzugsweise jeweils
ein kegelstumpfförmiges
Lappenende 36 auf. Die allgemein L-förmigen Stützrippen 34 haben
jeweils voraugsweise ein kegelstumpfförmiges Rippende 38 und
sind zur Verbindung der Düse 20 mit
der Basis 22 konfiguriert. Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind einzelne Lappen 32 und Stützrippen 34 um den
Umfang voneinander beabstandet, und die Beabstandung der Lappen
bezüglich
der Stützrippen 34 ist
versetzt, so dass die Lappen und die Stützrippen nicht axial aufeinander
ausgerichtet sind. Des Weiteren halten die Rippen 34 die
Basis 22 in einer radial beabstandeten Beziehung zur Düse 20.
Es kommt auch in Betracht, dass diese Konfiguration im Hinblick
auf Werkzeug-, Brennstoffzellen- und/oder Materialleistungsanforderungen,
die bestimmten Anwendungen zugeordnet sind, variieren kann.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist der Adapter 16 mit einer Greifausbildung 40 versehen, die
zur Ineingriffnahme durch eine in der Brennstoffzellenkammer 13 des
Gehäuses 11 angeordnete Klinke
(nich gezeigt) konfiguriert ist. Die Greifausbildung 40 kann
die verschiedensten Formen aufweisen. Bei der in den 2–5 dargestellten
Ausführungsform
definieren entsprechende kegelstumpfförmige Lappenenden 36 und
die Rippenenden 38 der Lappen 32 und der Stützrippen 34 eine
Nut 40, die an der Düse 20 angeordnet
ist. Obgleich bevorzugt wird, dass der Adapterkörper 18 eine Greifausbildung 40 in
Form einer Nut aufweist, wie soeben beschrieben, kommt auch in Betracht,
dass die Greifausbildung als Alternative eine Rippe oder ein Vorsprung
ist, die bzw. der sich radial von dem Adapterkörper 18 erstreckt.
Solche Vorsprünge
können eine ringförmige Rippe
bilden oder auch einzelne, beabstandete Lappen- oder Rippensegmente
sein.
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Des
Weiteren sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die Lappen 32 radial
voneinander beabstandet, und die Stützrippen sind radial voneinander
beabstandet. Die Lappen 32 erstrecken sich des Weiteren
schräg,
mit anderen Worten, sie sind nicht axial auf die gegenüberliegenden
entsprechenden Stützrippen 34 ausgerichtet.
Somit wird, wie in den 2 und 3 dargestellt,
zwischen den Lappen 32 und den Stützrippen 34 eine versetzte
Beziehung definiert.
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An
der Basis 22 ist mindestens ein Widerhaken 42 ausgebildet,
der zum reibschlüssigen
Eingriff mit der Brennstoffzelle 14 konfiguriert ist. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere Widerhaken 42 auf sich radial erstreckende
Weise um das Äußere der
Basis 22 herum angeordnet.
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Nunmehr
auf die 3–8 Bezug
nehmend, nimmt der Adapterkörper 18 eine
geformte Einsatzdichtung 44 auf, die in die Kammer 26 passt. Die
Einsatzdichtung 44 enthält
einen Körper 46,
der einen axialen Durchgang 48 (am besten in den 4 und 5 zu
sehen) definiert. Darüber
hinaus weist die Einsatzdichtung 44 ein zur Aufnahme eines Brennstoffzellenschafts 52 konfiguriertes
erstes oder Brennstoffzellenende 50 und ein zum Dichtungseingriff
mit einem von dem Ventil 12 ragenden Brennstoffdosierventilnippel 56 konfiguriertes
zweites oder Ventilnippelende 54 auf. Ein Flanschteil 58 ist
vorzugsweise durch integrales Herstellen oder Formen befestigt,
oder Befestigen durch bekannte Technologien des Flanschteils an
dem Körper 46 am
Ventilnippelende 54. Der Flanschteil 58 definiert
somit die Dichtungsstelle für
den Ventilnippel 56, nachdem die Brennstoffzelle 14 am
Werkzeug 10 in Wirkeingriff gebracht worden ist.
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Es
ist zu sehen, dass bei der bevorzugten Ausführungsform der Einsatzdichtungskörper 46 vorzugsweise
zylindrisch ist (jedoch kommen auch andere Formen, wie zum Beispiel
eine vieleckige, in Betracht), und einen Durchmesser oder eine Höhe „D" (8)
aufweist. Weiterhin ist zu sehen, dass der Flanschteil 58 einen
größeren Durchmesser „Da" (8)
aufweist als der Durchmesser D des Körpers 46. Zum Aufrechterhalten
der Strömungsverbindung zwischen
dem Ventilnippel 56 und dem Brennstoffzellenschaft 52 weist
der Flanschteil 58 eine Öffnung 60 auf, die
mit dem Durchgang 48 in Strömungsverbindung steht.
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Um
eine formschlüssige
Dichtungsbeziehung mit dem Ventilnippel 56 zu erzielen,
weist der Flanschteil 58 eine Schulter 62 an einer
Außenfläche 64 des
Flanschteils auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Schulter
mittig an der Außenfläche 64 angeordnet
und weist einen Durchmesser „d" (8)
auf, der kleiner ist als der Durchmesser „D" des Dichtungskörpers 46.
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Nunmehr
auf 6 Bezug nehmend, ist zu sehen, dass der Flanschteil 58 einen
Umfang aufweist, der eine Fläche 66 definiert,
die allgemein parallel zu einer Längsachse des Dichtungskörpers 46 verläuft. Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Umfangsfläche 66 mit
Facetten versehen und besteht dabei aus mehreren Facetten 68,
die durch abgerundete Ecken 70 miteinander verbunden sind.
Es kommen aber auch scharfe oder nicht abgerundete Ecken in Betracht.
Die Dichtung 44 ist so konfiguriert, dass die Ecken 70 die
Punkte des Gleitkontakts mit der Kammer 26 sind. Es wird
bevorzugt, dass der Durchmesser „Da" des Flanschteils 58 dazu dimensioniert
ist, die einen relativ geringen Widerstand aufweisende Gleitbeziehung
in der Kammer 26 aufrechtzuerhalten, während immer noch eine Zentrierfunktion
zum Bewahren der Ausrichtung des Brennstoffzellenschafts 52 auf
den Brennstoffventilnippel 56 bereitgestellt wird. Bekanntermaßen wird
durch eine nicht ordnungsgemäße Ausrichtung
dieser beiden Werkzeugkomponenten die Brennstoffzellenlebensdauer
reduziert und/oder die Leistung beeinträchtigt. Obgleich bei der bevorzugten
Ausführungsform
die Fläche 66 sechseckig
ist, versteht sich, dass in Abhängigkeit
von der Anwendung mehrere vieleckige Formen als geeignet angesehen
werden.
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Am
gegenüberliegenden
Ende vom Flanschteil 58 definiert der Einsatzdichtungskörper 46 eine Aussparung 72,
die zur Pass-Aufnahme des Brennstoffzellenschafts 52 konfiguriert
ist. Zur Bereitstellung der Strömungsverbindung
zwischen der Brennstoffzelle 14 und dem Dosierventil 12 weist
die Aussparung 72 eine Öffnung 74 (8)
auf, die mit der Öffnung 60 im
Flanschteil 58 in Strömungsverbindung
steht und vorzugsweise umfangsgleich mit dieser ist und einen Teil
des Durchgangs 48 bildet.
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Nunmehr
auf 9 Bezug nehmend, wird zwar bevorzugt, dass die
Umfangsfläche 66 des Flanschteils 58 vieleckig
facettiert ist, jedoch kommt auch in Betracht, dass die Fläche allgemein
kreisförmig
sein kann. In 9 wird eine alternative Einsatzdichtung
allgemein mit 76 bezeichnet, und mit der Dichtung 44 gemeinsame
Merkmale werden mit identischen Bezugszahlen versehen. Der Hauptunterschied
zwischen der Dichtung 44 und der Dichtung 76 besteht
darin, dass die Dichtung 76 mit einem Flanschteil 78 versehen
ist, der eine allgemein kreisförmige
Umfangsrandfläche 80 aufweist.
Es versteht sich, dass der Durchmesser „Da" des Flanschteils 78 so dimensioniert
ist, dass er die oben in Verbindung mit dem Flanschteil 58 besprochene
Gleit-/Zentrierbeziehung fördert.
Somit kann der Durchmesser „Da" unter anderem in
Abhängigkeit
von dem relativen Reibungskoeffizienten zwischen dem Flanschteil 78 und
der Kammer und der Art des eingesetzten Brennstoffzellenventils
und des eingesetzten Ventilschafts variieren.
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Neben
der Bereitstellung einer Gleitkontaktfläche mit der Kammer 26 wirken
die Flanschteile 58, 78 unabhängig von der Form der Umfangsfläche 66, 80 zur
Zentrierung des Schafts 52 im Adapter 16 und halten
eine ordnungsgemäße Ausrichtung
zwischen dem Schaft und dem Ventilnippel 56 aufrecht. Die Einsatzdichtungen 44 und 76 unterstützen des
Weiteren den Eingriff zwischen dem Schaft 52 und dem Nippel 56 im
Betrieb des Werkzeugs 10, in dem Maße, dass für die Verbindung zwischen Schaft
und Nippel keine andere Stütze
erforderlich ist.
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Obgleich
die Dichtungen 44 und 76 in der Kammer 26 gleiten
können,
kann in Abhängigkeit
von der Anwendung, der für
den Adapter 16 im Allgemeinen und insbesondere für den Körper 18 verwendeten
Materialien sowie der für
die Einsatzdichtung 44, 76 verwendeten Materialien
die relative Gleitwirkung zwischen den Einsatzdichtungen und der
Kammer variieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Einsatzdichtungen 44 und 76 im
Verhältnis
elastischer oder gummiartiger als der Adapter 16. Insbesondere
sind die Dichtungen 44 und 76 vorzugsweise aus
Epichlorohydrin-Kautschuk mit einer ungefähren Härte von einem Durometer-Wert
von 70 oder einem äquivalenten
Material mit der gewünschten
Elastizität,
Formbarkeit oder dem gewünschten
Widerstand gegen Brennstoffpermeation und Schwellen hergestellt.
Andere Materialien mit den oben angeführten gewünschten Eigenschaften könnten für die Einsatzdichtung 44, 76 verwendet
werden.
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Ein
anderes Merkmal der Einsatzdichtungen 44 und 76 besteht
darin, dass die Dichtungsbeziehung zwischen dem Ventilnippel 56 und
den Einsatzdichtungen 44 und 76 durch den Passeingriff
zwischen der Schulter 62 und einer am Ende des Brennstoffdosierventilnippels 56 ausgebildeten
Aussenkung 82 (4 und 5) geschaffen
wird. Die Aussenkung 82 definiert einen Raum, der zur Bereitstellung
einer relativ großen
Oberfläche
zur Berührung der
Schulter 62 konfiguriert ist. Die Schulter 62 ist
zur Verriegelung mit der Aussenkung 82 konfiguriert. Insbesondere
verjüngt
sich die Schulter 62 allgemein von ihrer Basis zu ihrem äußersten
Ende oder ist in dieser Richtung geneigt (am besten in den 7 und 8 zu
sehen). Diese Form führt
in Verbindung mit dem zur Herstellung der Einsatzdichtung 44, 76 verwendeten
elastischen Material zu einer formschlüssigen Dichtung zwischen der
Einsatzdichtung und dem Ventilnippel 56. Der Aussenkungsteil
des vorzugsweise metallischen Ventilnippels 56 bildet eine
scharfe Kante, die bei Betriebseingriff des Adapters 16 und seiner
zugeordneten Brennstoffzelle 14 am Werkzeug 10 in
die Schulter 62 „hakt".
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Um
Brennstoffleckage zu minimieren, wenn die Brennstoffzelle 14 aus
der Brennstoffzellenkammer 13 zurückgezogen wird, ist der Schaft 52,
wie in der Technik wohlbekannt, so ausgeführt, dass er in eine ganz ausgestreckte
Position einrastet, die ein inneres (nicht gezeigtes) Brennstoffzellenventil schließt und das
Entweichen von Brennstoff verhindert. Somit ist die Einsatzdichtung 44, 76 und
insbesondere die Aussparung 72 dazu konfiguriert, zu gestatten,
dass der Schaft 26 in seine abgedichtete Ausgangsposition
gleitet, sobald die Brennstoffzelle 14 mit ihrem befestigten
Adapter 16 aus dem Dosierventil 12 ausgerückt ist.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist der Adapter 16 mit anderen optionalen Merkmalen versehen,
die die Leistung verbessern. Im Gebrauch weist die zerbrechbare
Membran 28 den Vorteil auf, dass sie die Brennstoffzelle 14 vor
Schmutz und anderen Verunreinigungen schützt. Neben der Membran 28 ist
der Adapter 16 vorzugsweise mit mehreren optionalen Ansätzen 90 (am
besten in den 4 und 5 zu sehen)
versehen, die den Betriebsangriff am Ventilnippel 56 erleichtern.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind drei Ansätze 90 vorgesehen, jedoch
wird eine beliebige Anzahl von Ansätzen größer als zwei als geeignet erachtet.
Jeder der Ansätze 90 weist
ein oberes Ende 92, eine Außenwand 94, eine Innenwand 96 und
ein Paar Seitenwände 98 auf. Um
Material zu sparen und das Verstopfen der einander gegenüberliegenden
Flächen
des Adapters 16 und des Ventilnippels 56 zu verhindern,
sind die Ansätze 90 um
das freie Ende 24 herum um den Umfang beabstandet. Obgleich
dies nicht erforderlich ist, ist bei der bevorzugten Ausführungsform
jeder der Ansätze 90 einem
entsprechenden Lappen 32 zugeordnet. Des weiteren sind
die Innenwände 96 der Lappen 90 insofern
abgeschrägt,
dass sie zur Membran 28 geneigt sind, um den geeigneten
koaxialen Eingriff zwischen dem Ventilnippel 56 und der
Düse 20 zu
erleichtern. Mit anderen Worten, die Innenwände 96 führen eine
Positionierfunktion aus, um den Eingriff zu erleichtern. Schließlich befinden
sich die Kammer 26 und die Aussenkung 82 des Ventilnippels 56 in
koaxialer Ausrichtung, um den Transfer von Brennstoff von der Brennstoffzelle 14 zum
Dosierventil 12 zu gestatten.
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Ein
weiteres Merkmal der Ansätze 90 besteht
darin, dass sie jeweils vorzugsweise die gleiche Länge aufweisen,
mit der sie axial von der Düse 20 abstehen,
oder den gleichen Abstand von der zerbrechbaren Membran 28 zum
oberen Ende 92. Beim Zusammenfügen nehmen die oberen Enden 92 eine gegenüberliegende
Fläche 100 des
Dosierventils 12 (5) in Eingriff.
Auf diese Weise wird eine ordnungsgemäße Ausrichtung der Brennstoffzelle 14 und
des Dosierventils 12 erhalten, während ein Abstand zwischen
den beiden Komponenten hergestellt wird, den der Benutzer mühelos durch
Ausblasen, Absaugen usw. von Verunreinigungen oder Schmutz befreien
kann. Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Ansätze 90 auf einen entsprechenden
der Lappen 32 ausgerichtet oder ihm zugeordnet sind, und
bei der dargestellten Ausführungsform
ist jedem zweiten Lappen 32 ein Ansatz 90 zugeordnet.
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Ein
weiteres Merkmal des vorliegenden Adapters 16 besteht darin,
dass die beabstandeten Stützrippen 34 der
Befestigungspunkt der Düse 20 an
der Basis 22 sind und so konfiguriert sind, dass eine Abbrechwirkung
entsteht, wenn ein Benutzer versucht, den Adapter von der Brennstoffzelle 14 abzunehmen.
Nachdem die Rippen 34 abgeschert sind, kann der Brennstoffzellenadapter 16 nicht
mehr an einer anderen Brennstoffzelle 14 wieder verwendet werden,
wodurch kein Schmutz oder keine Verunreinigungen mehr eingetragen
werden können,
welche die Verbindung während
der Wiederverwendung behindern könnten.
Die Einmalverwendbarkeit des vorliegenden Adapters 16 wirkt
auch der Verwendung von nachgefüllten
oder generischen Brennstoffzellen entgegen, welche den optimalen
Betrieb des Werkzeugs beeinträchtigen
könnten.
Es wird in Betracht gezogen, dass das Abscheren der Stützrippen 34 durch
Verändern
der Form, der Größe, der
Dicke und der Materialzusammensetzung der Rippen oder durch Hinzufügen von
Kerben oder anderen Ungleichmäßigkeiten
zu der Rippenstruktur verursacht werden kann. Die Stützrippenstruktur 34 beinhaltet darüber hinaus
auch jegliche sonstigen dem Fachmann bekannten Mittel, die einen
Materialbruch an der Rippenposition während des Entfernens bewirken,
während
gleichzeitig genügend
Festigkeit beibehalten bleibt, um während des Betriebes dem Verbrennungsstoß und dem
Druck des Gastreibmittels zu widerstehen.
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Der
grundlegende Konstruktionsparameter für den Adapter besteht darin,
dass die Rippen 34 so konfiguriert sind, dass die Basis 22 den
Adapter 16 fester an der Brennstoffzelle 14 hält, als
die radial beabstandeten Rippen 34 die Düse an der
Basis 22 halten. Wenn also ein Versuch unternommen wird,
den Adapter von der Brennstoffzelle 14 abzunehmen, und ein
Drehmoment auf die Düse 20 einwirkt,
so löst
sich die Düse
von der Basis 22. Ein Faktor dabei, dass die Basis 22 fester
an der Brennstoffzelle 14 angebracht wird, als die Düse 20 an
der Basis gehalten wird, ist, dass man den Umfang der Basis so konfiguriert,
dass an der Basis Widerhaken und/oder Keile 42 angeformt
und so konfiguriert werden, dass sie die Brennstoffzelle in kraftschlüssigen Eingriff
nehmen. Bei der bevorzugten Ausführungsform
ist der Keil 42 am Umfang der Außenseite der Basis 22 angeordnet
und hat einen etwas größeren Durchmesser
als der Innendurchmesser der Brennstoffzelle 14. Beim Zusammendrücken und
bei der mechanischen Positionierung geht der Keil 42 unter
der Rollnaht 102 (2) eine
feste Verbindung mit der Brennstoffzelle 14 ein wodurch
die Basis fest mit der Brennstoffzelle in Eingriff gebracht wird.
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Nunmehr
auf die 2–5 Bezug
nehmend, wird zur Anordnung des Adapters 16 an der Brennstoffzelle 14 die
Einsatzdichtung 44 auf das Ende des Brennstoffzellenschafts 52 angeordnet,
so dass der Schaft in Passaufnahme in der Aussparung 72 genommen
wird. Als Nächstes
wird der Adapter 16 über
dem Brennstoffzellenschaft 52 und der Einsatzdichtung 44 angeordnet,
so dass die Einsatzdichtung in der Kammer 26 aufgenommen
ist. Wie oben beschrieben, ist die Dimensionierung des Flanschteils 58, 78 derart,
dass der Schaft 52 in der Kammer 26 allgemein
zentriert ist, um die Ausrichtung und eine effiziente Strömungsverbindung
zwischen dem Schaft und dem Ventilnippel 56 zu erleichtern.
Die Installation und die Verwendung der Einsatzdichtung 76 ist
mit der Einsatzdichtung 44 identisch und wird somit hier
nicht beschrieben. Um den Adapter 16 sicher an der Brennstoffzelle 14 anzubringen,
wird die Basis 22 mechanisch zusammengedrückt und
nach unten auf die Rollnaht 102 (2 und 3)
der Brennstoffzelle gedrückt,
so dass die Keile 42 an der Basis die eingerollte Naht
unterhaken und diese kraftschlüssig
in Eingriff nehmen.
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Wenn
der Adapter 16 an der Brennstoffzelle 14 platziert
ist und bevor das System in ein verbrennungskraftbetriebenes Werkzeug 10 angeordnet wird,
ist die zerbrechbare Membran 28 immer noch intakt (nicht
durchstochen), was dem Adapter den Vorteil verleiht, dass er die
Brennstoffzelle während des
Transports schützt.
Aufgrund dieses Vorteils kann auf eine Brennstoffzellen-Schutzkappe
verzichtet werden. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die intakte
zerbrechbare Membran 28 eine visuelle Anzeige gibt, ob
die Brennstoffzelle 14 unbenutzt ist.
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Auf 4 Bezug
nehmend, werden die Brennstoffzelle 14 und der Adapter 16 in
Eingriff auf dem Ventilnippel 56 in der Position gezeigt,
zur der es kommt, wenn die Brennstoffzelle in die Brennstoffzellenkammer 13 des
Werkzeugs 10 eingeführt
ist. Der Ventilnippel 56 hat die zerbrechbare Membran 28 durchstochen,
und die Aussenkung 82 hat die Schulter 62 am Flanschteil 58 in
Passeingriff genommen. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch die Brennstoffzelle 14 nicht
ganz in dem Maße
in Eingriff gepresst worden, dass Brennstoff fließt. Dis
ist an der Position des Brennstoffzellenschafts 52 zu sehen,
der sich noch immer in der geschlossenen Position befindet. Des Weiteren
sei darauf hingewiesen, dass die Einsatzdichtung 44 näher an dem
Düsenende 24 als
an der Brennstoffzelle 14 in der Adapterkammer 26 angeordnet
ist.
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Nunmehr
auf 5 Bezug nehmend, ist zu sehen, dass der Adapter 16 und
die Brennstoffzelle 14 nun ganz auf dem Brennstoffdosierventil 12 in
Eingriff stehen, da die Ansätze 90 mit
dem Ventil in Kontakt stehen und der Brennstoffzellenschaft 52 nun
heruntergedrückt
ist. Um dieser Bewegung der Komponenten Rechnung zu tragen, ist
die Einsatzdichtung 44 in der Kammer 26 zur Brennstoffzelle 14 und
von dem Brennstoffdosierventil 12 weg geschoben worden.
Auf diese Weise wird ein physisch stützender und formschlüssiger Dichtungskontakt
zwischen der Brennstoffzelle 14 und dem Ventilnippel 56 aufrechterhalten.
Des Weiteren ist die Einsatzdichtung 44 in der Kammer 26 ausreichend
verschiebbar, und die Aussparung 72 ist so dimensioniert,
dass bei Zurückziehen
der Brennstoffzelle 14 aus der Brennstoffzellenkammer 13 der
Brennstoffzellenschaft 52 leicht in die geschlossene Position
zurückkehren
kann, ohne eine unakzeptable Brennstoffmenge zu verlieren.
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Nunmehr
auf 10 Bezug nehmend, wird eine alternative Ausführungsform
des Adapters 16 gezeigt und allgemein mit 110 bezeichnet.
Komponenten des Adapters 110, die mit dem Adapter 16 gemein
sind, werden mit identischen Bezugszahlen bezeichnet. Der Adapter 110 ist
mit einer modifizierten Einsatzdichtung 112 versehen, die
mit der Einsatzdichtung 44 gemeine Merkmale aufweist, die
mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Des Weiteren ist 10 mit
einem Format mit geteilter Ansicht versehen, wobei die Ansichten
der in den 4 und 5 gezeigten
Positionen kombiniert sind.
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Eines
der Merkmale des Adapters 110, das sich von dem Adapter 16 unterscheidet
besteht darin, dass ein Absatz 114 am Brennstoffventilende
der Kammer 26a im Vergleich zur rechtwinkligen Form des
Adapters 16 der 4 und 5 eine abgewinkelte
oder geneigte Konfiguration aufweist. Bei der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Winkel des Absatzes 114 30°, es kommen jedoch auch andere
Winkel in Betracht. Dieser Absatz 114 definiert einen kreisförmigen Sitz 116,
der die Umfangsfläche 80 eines
vorzugsweise kreisförmigen
Flanschteils 118 der Einsatzdichtung 112 in Eingriff
nimmt. Dieser Eingriff erleichtert die oben beschriebene Zentrierfunktion
des Flanschteils 118, da die Brennstoffzellenschäfte 14 bekanntermaßen außermittig
sind oder schräg
verlaufen. Da das (nicht gezeigte) innere Brennstoffzellenventil
bekanntermaßen
manchmal leckt, besteht eine andere Funktion des Eingriffs des Flanschteils 118 und
des Sitzes 114 darin, jegliches Entweichen von Brennstoff
in der Kammer 26 an die Umgebung zu verhindern. Um diese
Dichtungsfunktion zu erleichtern, ist der Flanschteil 118 an
mindestens einer Fläche 122, 124 des
Flanschteils 118 vorzugsweise mit einer abgeschrägten Fläche 120 versehen.
Die abgeschrägte
Fläche 120 ist
zu dem Sitz 114 allgemein komplementär, um die Kontaktfläche zwischen
den beiden Komponenten zu maximieren und somit die abgedichtete
Fläche
zu vergrößern. Es kommt
jedoch auch ein nicht abgeschrägter
oder allgemein rechtwinkliger Rand für die Fläche und die Umfangsfläche in Betracht,
wie in 9 gezeigt.
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Ein
anderes Merkmal der Einsatzdichtung 112 besteht darin,
dass sich eine Schulter 126 axial von dem Flanschteil 118 um
eine größere Strecke
erstreckt als die Schulter 62. Weiterhin ist die bevorzugte
Ausführung
der Schulter 126 allgemein konisch oder sich von der Fläche 122 verjüngend. Diese
Form vergrößert die
Dichtungskontaktfläche
zwischen der Schulter 62 und einer Aussenkung 128 des Ventilnippels 56.
Im Gegensatz zu der allgemein rechtwinkligen Aussenkung 82 der
Ausführungsform der 4 und 5 definiert
die Aussenkung 128 einen allgemein konischen Hohlraum,
der zu der Schulter 126 komplementär ist, wodurch die Schulter-/Aussenkungs-Kontaktfläche vergrößert und
des Weiteren die Dichtungsbeziehung verstärkt wird.
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Nunmehr
auf 11 Bezug nehmend, wird eine andere alternative
Ausführungsform
des Adapters 16, 110 allgemein mit 130 bezeichnet.
Der Adapter 130 teilt viele Komponenten und Merkmale mit den
oben beschriebenen Adaptern 16, 110, und seine
(nicht gezeigte) Kammer kann die Form der Kammer 26 oder
der Kammer 26a annehmen. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal
des Adapters 130 besteht darin, dass statt mehrerer Lappen 32 nur
ein einziger ringförmiger
abgewinkelter Lappen 132 vorgesehen ist. Ebenso ist statt
mehreren Stützrippen 34 nur
eine einzige Stützrippe 134 vorgesehen.
Des Weiteren kommt in Betracht, dass bei Vorsehen nur der einen ringförmigen Rippe 134 immer
noch beabstandete abgewinkelte Lappen 32 vorgesehen sein
können, und
umgekehrt.
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Statt
mehrerer beabstandeter Widerhaken 42 ist des Weiteren ein
einziger ringförmiger
Widerhaken 136 vorgesehen, der dazu konfiguriert ist, eine enge
Reibpassung mit der Brennstoffzellenrollnaht 102 zu erreichen.
Die Reibpassung verläuft
im Grunde in einer Richtung, da sie nach der Befestigung des Adapters 130 an
der Brennstoffzellenrollnaht 102 nicht entfernt werden
kann, ohne den Adapter zu zerbrechen. Nachdem ein Benutzer eine
Zange oder einen Schraubenschlüssel
an den Adapter 130 angelegt hat und das Drehmoment und
die Greifkraft angelegt hat, das bzw. die zum Lösen der Passung zwischen dem
Widerhaken 136 und der Rollnaht 102 erforderlich
ist, wird der Körperteil 138 deformiert
und fehlausgerichtet, wenn nicht sogar so weit zerstört, dass
er unbrauchbar wird.