用於燃燒噴槍的改進的本質安全閥及操作方法

2023-07-18 15:49:31 2

專利名稱：用於燃燒噴槍的改進的本質安全閥及操作方法
技術領域：
本發明總體涉及用於施加塗層的系統和方法，更具體來說，涉及用於控制手持燃 燒噴槍的本質安全、多口閥。
背景技術：
已知燃燒絲噴塗系統和方法用於在物體上提供塗層來用於各種用途。典型的燃燒 絲噴塗系統包括手持燃燒噴槍，其混合氧氣、燃氣和空氣來熔化金屬絲並將熔融金屬作為 塗層噴塗到目標物體上。例如，傳統的燃燒噴槍具有一組由空氣渦輪機提供動力的驅動輥， 其將一個或多個金屬絲引入槍中。氧氣和燃氣在槍中混合併被點燃以產生火焰。普通燃氣 包括乙炔、氫、丙烷、丙炔_丙二烯或天然氣。壓縮空氣用於成形並加速包含出口噴嘴的氣 帽處的火焰。金屬絲被供給火焰，其在此熔化並霧化。這樣，金屬熔融液滴被噴向待塗覆物 體。被噴塗的熔融金屬在物體上固化以形成塗層，其為物體表面提供了一種或多種性 能增強的特性。例如，燃燒絲噴塗層可以用於多種應用，包括但不限於防腐蝕、防磨損、表 面修復、電/熱傳導、表面裝飾等。傳統的氣動燃燒噴槍通常具有用於控制各種氣體例如氧氣、燃氣和壓縮空氣通過 噴槍的閥芯。閥芯可以是具有多個口和通道的旋轉元件，其取決於閥芯的旋轉位置而選擇 性控制不同氣體在噴槍中的流動。例如，可以轉動(ported)閥芯以能夠同時控制多種氣體 來獲得關閉、空轉/點火以及全流操作條件下的受控流。具體來說，通過旋轉閥芯至預定位 置，閥芯內的口與噴槍其它部分中的氣體通道對準。取決於每種氣體的供給壓力，作為流體 調節口的閥芯中的各種口的直徑決定了每種氣體的流動。通常，閥芯的位置由操作人員使用伸出燃燒噴槍的閥芯手柄來設置。當操作人員 將閥芯手柄轉動至與操作條件(例如關閉、空轉/點火、全流等)對應的預定位置時，閥芯 被定位在噴槍中以提供用於該操作條件的精確的氣體混合物。這樣，操作人員能夠使用閥 芯手柄設置噴槍的操作條件，並隨後釋放閥芯手柄且使用兩隻手來控制噴槍的運動。因為 閥芯一旦設定就保持就位，噴槍會持續發出高速火焰和熔融金屬，直至操作人員將閥芯轉 動至關閉位置。這例如在全流條件下操作的噴槍滑落時會出現安全危險。傳統的氣動燃燒噴槍，例如上面所述，在操作發生意外的情況下不具有自動停 止噴槍操作的機構。許多電動裝置，從自動機械到手持動力工具，具有安全「自動應急 (deadman)」開關，當操作人員釋放開關時，其切斷至裝置或工具的電力。但是，由於手持氣 動燃燒噴槍不利用電力，電自動應急開關不適用於這類燃燒噴槍。此外，已知的電緊急切斷裝置僅設有開和關位置。而手持氣動燃燒槍卻需要用於 不同氣流狀態的多個位置設置。另外，由於手持氣動燃燒槍應當重量輕以最小化操作人員 的疲勞，為現有噴槍添加額外的安全閥就不夠理想了。因此，該領域存在克服上述缺陷的需求。

發明內容
通過閱讀本公開內容和附圖可以明確本發明的示例性實施例和優點。根據本發明 的第一方面，提供了一種構造成提供用於燃燒噴槍的安全機構的設備。該設備包括能夠相 對於燃燒噴槍的殼體轉動至加載位置的扭轉元件。該設備還包括對扭轉元件施加作用力的 偏置元件，該作用力使扭轉元件移動閥芯至關閉位置。該設備還包括接合機構，構造成在加 載位置選擇性接合併保持扭轉元件。在一個實施例中，當至少預定作用力施加於接合機構時，接合機構將扭轉元件保 持在加載位置，當對接合機構施加的作用力小於所述預定作用力時，接合機構與扭轉元件 脫離接合。另外，在扭轉元件被接合機構保持在加載位置時，閥芯可以相對於扭轉元件和殼 體轉動。在一個具體實施例中，扭轉元件具有接合表面，並且接合機構具有構造並設置成 接合所述接合表面的制轉杆。所述接合表面可以形成在扭轉元件外部的凹進中。該設備可 以另外包括固定地連接於制轉杆的扳機，其中扳機構造成相對扭轉元件移動制轉杆。對扳 機施加大於或等於預定作用力的扳機作用力使制轉杆與所述接合表面保持接合併防止偏 置元件轉動扭轉元件。偏置元件可以是彈簧，其偏置扭轉元件以相對於殼體轉動。另外，燃燒噴槍可以是 手持氣動燃燒噴槍。根據本發明的另一方面，提供了一種燃燒噴槍，其具有氣頭組件，氣頭組件包括殼 體和可轉動地設置在殼體內的閥芯。閥芯可選擇性地置於關閉位置和全流位置之間。該噴 槍還包括偏置元件，能夠將閥芯向關閉位置偏置；和接合機構，構造成選擇性地抵消與偏 置元件相關的偏置作用力。在一個實施例中，該噴槍另外具有手柄和能夠相對於手柄移動的扳機。當至少預 定作用力施加於扳機時，接合機構抵消所述偏置作用力，當施加於扳機的作用力小於所述 預定作用力時，所述偏置作用力被傳遞給閥芯。在另一個實施例中，該噴槍包括可轉動地連接於殼體的扭轉元件。扭轉元件選擇 性地將所述偏置作用力傳遞給閥芯。在又一個實施例中，接合機構通過在加載位置接合扭 轉元件而抵消所述偏置作用力並將扭轉元件保持在加載位置。在又一個實施例中，當至少 預定作用力施加於接合機構的扳機時，接合機構將扭轉元件保持在加載位置，當對接合機 構的扳機施加的作用力小於所述預定作用力時，接合機構與扭轉元件脫離接合。在扭轉元 件被接合機構保持在加載位置時，閥芯可以相對於扭轉元件和殼體轉動。根據本發明的另一方面，提供了一種操作燃燒噴槍的方法。該方法包括加載扭轉 元件至加載位置；以及可釋放地扣緊扳機以將扭轉元件選擇性保持在加載位置。該方法還 包括在扭轉元件被選擇性保持在加載位置時調節至噴嘴的氣流以及當釋放扳機時切斷至 噴嘴的氣流。在一個實施例中，所述加載扭轉元件包括克服偏置元件的作用力以將閥芯從關閉 位置轉動至流動位置，並且所述切斷氣流包括扭轉元件在偏置元件的作用力下將閥芯移動 至關閉位置。該方法可以另外包括點燃氣流以及將金屬絲供入點燃的氣流中。在一個具體實施 例中，所述可釋放地扣緊扳機使制轉杆插入形成在扭轉元件內的凹口。


作為本發明示例性實施方案的非限制性實施例，在下面的具體實施方式
中參照附 圖進一步描述了本發明，其中在附圖的所有視圖中，相似的標記代表相似的部件，並且其 中圖1-3、4A-4F、5A-5F、6A-6F以及7-12示出了用於根據本發明不同方面的燃燒噴 槍的安全機構的不同方面；圖13示出了裝配有根據本發明一些方面的安全機構的燃燒噴槍；圖14-16示出了用於根據本發明不同方面的燃燒噴槍的安全機構的替代性實施 方案的不同方面；以及圖17示出了用於根據本發明不同方面的燃燒噴槍的安全機構的替代性實施方案 的不同方面。
具體實施例方式在此所示細節作為示例並僅用於說明本發明的實施例，並用於提供本發明的原理 和概念性方面的被認為是最有用和最便於理解的說明。在這點上，相比基本理解本發明所 需的結構細節，不打算更加詳細地示出本發明的結構細節，說明書以及附圖會使本領域技 術人員明白如何實際體現本發明的幾種形式。本發明總體涉及施加塗層的系統和方法，更具體來說涉及涉及用於控制手持燃燒 噴槍的本質安全、多口閥。根據本發明，提供了用於手持、氣動燃燒噴槍的安全機構。在實 施例中，安全機構用作自動應急開關，其在操作人員釋放扳機時自動中斷燃燒噴槍的操作。在具體實施例中，安全機構包括扭轉環，扭轉環被偏置元件推壓而使閥芯移動至 關閉位置。扭轉環可以被操作人員轉動至加載位置並通過對燃燒噴槍的手柄附近的扳機施 加作用力而保持在加載位置。當扭轉環被保持在加載位置時，操作人員可以自由轉動閥芯 至任何所需操作位置，包括例如全流、空轉/點燃和關閉位置。但是，當操作人員釋放扳機 時，偏置元件通過轉動閥芯至關閉位置而自動切斷氧和燃氣流。這樣，本發明的實施方案提 供了用於手持氣動燃燒噴槍的自動應急開關。在此針對手持燃燒金屬絲噴槍描述了本發明的實施例。但是，本發明不限於用於 燃燒金屬絲噴槍。因此，本發明的實施方案可以用於任何手持氣動裝置，其中轉動閥的轉動 位置控制裝置的操作，包括但不限於燃燒粉末噴槍、高速氧燃料(HVOF)噴塗系統、焊接系 統等。圖1示出了根據本發明的燃燒噴槍的氣頭組件10的實施例的切去一部分的視圖。 更具體來說，氣頭組件10包含殼體15，殼體具有用於將氧、燃氣和壓縮空氣導過燃燒噴槍 的多個口和通道20。氣頭組件10還包含安全機構25，用於在特定情況下自動關閉通過燃 燒噴槍的氣流。在一個實施例中，安全機構25包含扭轉環30，其可轉動地與閥芯40對準並可相對 於殼體15圍繞軸線「A」轉動。參見圖1和2，扭轉環30具有容納閥芯40的孔35。閥芯40 相對於殼體15和扭轉環30都能夠圍繞軸線「A」轉動。雖然未在圖1和2中示出，但是閥 芯40包含用於精確控制在燃燒噴槍的氣頭組件10內的氣流的合適的口。例如，口可以設置在閥芯40和殼體15內來限定用於至少三種操作條件(包含但不限於關閉、空轉/點火 以及全流條件)的氧、燃氣以及壓縮空氣的流動條件，這是已知的，相信無需進一步解釋。如圖2所示，閥芯手柄45連接於閥芯40。閥芯手柄45允許操作人員選擇性設置 閥芯40的轉動位置。雖然所示閥芯手柄在與扭轉環30相對的殼體15的端部50處，但是 本發明並不限於這種結構。相反，閥芯手柄45和扭轉環30也可以相對於殼體15位於任何 所需位置。例如，閥芯手柄可以位於圍繞扭轉環30的任何周向位置，包括與扭轉環30相同 的殼體15的一側上。在具體實施例中，端蓋55固定地連接於閥芯40，以使閥芯40、閥芯手柄45以及端 蓋55作為單個單元一起轉動。端蓋55也可以使用螺釘60固定於閥芯40，螺釘60的頭部 65埋入端蓋55的腔70中。但是本發明並不限於這種結構，也可以使用其它連接裝置，包括 壓/摩擦配合、鍵槽、粘結劑等，將端蓋55固定於閥芯40。仍然參見圖2，銷75具有固定地保持在端蓋55中的孔85內的第一端80。銷75 的第二端90滑動接收在扭轉環30中的狹槽95內。如圖1所示，狹槽95具有弧形，包括第 一狹槽端100和第二狹槽端105。通過將銷75的第一端80經端蓋55固定於閥芯40並將 銷75的第二端90滑動地接合在狹槽95內，狹槽95限定能夠在閥芯40和扭轉環30之間 發生的相對轉動範圍。在一個實施例中，安全機構25還包含偏置元件110，其偏置扭轉環30以相對於殼 體15沿第一方向例如箭頭「B」所示順時針方向轉動。在具體實施例中，偏置元件110包括 扭轉彈簧，扭轉彈簧具有接合在扭轉環30中的第一錨固孔126內的第一彈簧端115和接合 在殼體15中的第二錨固孔127內的第二彈簧端125。偏置元件110可以是適於造成扭轉環 30和殼體15之間相對轉動的任何類型的彈簧。優選偏置元件110是恆力扭轉彈簧。但是， 本發明不限於恆力扭轉彈簧，而是可以使用任何合適的彈簧，包括但不限於平扭轉彈簧、圓 扭轉彈簧等。由於狹槽95和銷75之間的相互作用，偏置元件110也偏置閥芯40以在特定條件 下相對於殼體15沿第一方向「B」轉動。更具體來說，當偏置元件110使扭轉環30相對於 殼體15沿第一方向「B」轉動時，第一狹槽端100抵接並推動銷75，其使閥芯40相對於殼體 15沿第一方向「B」與扭轉環30 —起轉動。閥芯40與殼體15中的至少一個可以設有機械 止擋(未示出)來防止閥芯40沿第一方向「B」的轉動超出預定位置。在優選實施例中，預 定位置對應於燃燒噴槍的關閉操作位置，例如，防止氧和燃氣流過氣頭組件10的位置。雖然偏置元件110沿第一方向「B」推壓扭轉環30，但是也可以使用閥芯手柄45來 沿與第一方向「B」相反的第二方向，如箭頭「C」所示的逆時針方向，轉動閥芯40和扭轉環 30。例如，操作人員可以對閥芯手柄45施加足夠的作用力來克服偏置元件110的作用力， 以使銷75抵接並推動第一狹槽端100，由此使閥芯40和扭轉環30 —起相對於殼體15沿第 二方向「C」轉動。通過認真選擇偏置元件110可以將克服偏置元件110所需的作用力的大小設置為 任意所需值。在實施例中，閥芯手柄45處需要大約17至18英寸-磅的作用力來克服偏置 元件110並使閥芯40和扭轉環30 —起相對於殼體15沿第二方向「C」轉動。但是，本發明 不限於該值，通過選擇各個部件的材料和幾何形狀可以設置任意所需作用力。參見圖1，安全機構25包含制轉杆130，在閥芯手柄45用於沿方向「C」轉動扭轉環30到預定位置例如加載位置時，制轉杆130能夠與形成在扭轉環30中的凹進120的接 觸表面117接合。在實施例中，制轉杆130通過例如固定螺釘或其它任何合適的緊固結構 固定地連接於軸135。軸135可轉動地設置在支架145內，支架145通過託架147固定於殼 體15。這樣，制轉杆可以朝向以及離開扭轉環30轉動。具體來說，通過軸135和支架145， 可以轉動制轉杆130來接合和脫離扭轉環30內的凹進120。在另一個實施例中，安全機構25還包含固定地連接於軸135的杆150和固定地連 接於杆150的扳機155。當氣頭組件10作為燃燒噴槍的一部分時，如圖3部分所示，扳機 155可以設置成足夠靠近燃燒噴槍的手柄160以允許燃燒噴槍的操作人員用一隻手握持手 柄160並操縱扳機155。雖然圖1和3所示扳機155具有圓柱形或杆形，但是本發明不限於 這種形狀，任何合適形狀都可以用於扳機155。如上所述，偏置元件110將閥芯40偏置到關閉位置，空氣、氧和燃氣不能在關閉位 置流過氣頭組件10。扭轉環30相對於閥芯40和殼體15設置成，當閥芯40在關閉位置時 使凹進120遠離制轉杆130。為了使燃燒噴槍進入工作模式，例如空轉或全流模式，其中，空氣、氧和燃氣在工 作模式流過氣頭組件10，操作人員沿方向「C」對閥芯手柄45施加足夠的作用力來克服偏置 元件110。如上所述，這種作用力會使閥芯40和扭轉環30都沿方向「C」相對於殼體15轉 動。扭轉環30的這種轉動會使凹進120轉向制轉杆130。當轉動凹進120來與制轉杆130 對準時，操作人員可以將扳機155拉向手柄160，其使軸135在支架145內轉動，而這又推動 制轉杆130與凹進120的接觸表面117接合。根據本發明的一個方面，安全機構25構造成使得施加於扳機155預定的作用力會 將制轉杆130與凹進120保持接合，由此將扭轉環30在加載位置保持靜止不動。具體來說， 當制轉杆130與凹進120接合時，通過對扳機155施加足夠的作用力會防止扭轉環30沿方 向「B」轉動。如下更加詳細地描述，當通過扳機155和制轉杆130將扭轉環30固定地保持 在加載位置時，閥芯40可以相對於扭轉環30和殼體15轉動到燃燒噴槍的任意所需操作位 置。另一方面，當對扳機155施加的作用力小於預定作用力時，偏置元件110的推力再 加上凹進120和制轉杆130的表面的幾何形狀會使扭轉環30轉動並脫離制轉杆130。因此 當操作人員釋放扳機155時，偏置元件110沿方向「B」轉動扭轉環30，而這又將閥芯40轉 動到關閉位置。這樣，安全機構25用作燃燒噴槍的自動應急開關。偏置元件110的作用力和制轉杆130的幾何形狀以及接觸表面117尤其會影響將 制轉杆130與凹進120接合的扳機155處所需的作用力的大小。因此，通過選擇各部件的 材料和幾何形狀可以將預定作用力調節至任何所需值。在優選實施例中，預定作用力比較 小以降低操作疲勞。例如，預定作用力可以是約1盎司至5磅，優選是約3盎司至4盎司。 在另一實施例中，接觸表面117和制轉杆130的相應表面相對於扭轉環的徑向軸線設置成 大約10度至30度的角度，優選大約15度至20度，更優選為17度。通過使用以這種角度 設置的表面，當釋放扳機155時，偏置元件110的推力使接觸表面117將制轉杆130推出凹 進。但是，本發明不限於這種幾何形狀，在本發明的範圍內可以使用任何所需幾何形狀。在特別有利的實施例中，弧形狹槽95和閥芯40構造成使閥芯40可以轉動至任何 所需操作位置，而扭轉環30固定地保持在加載位置。從圖1和2以及前面的描述應當很清楚，在制轉杆130和凹進120接合而將扭轉環30保持靜止不動時，閥芯40可以相對於扭轉 環30和殼體15自由轉動。具體來說，通過端蓋55連接於閥芯40的銷75在弧形狹槽95 內自由滑動而制轉杆130防止扭轉環30轉動。因此，通過合適地設計弧形狹槽95以及閥 芯40和殼體15內的各個口的尺寸和位置，當扭轉環被制轉杆130固定地保持時，閥芯40 可以通過閥芯手柄45轉動至任何所需操作位置，例如空轉/點火、全流。例如，當制轉杆130與凹進120接合時，閥芯40的全流位置可以對應於銷75抵接 第一狹槽端100的位置，閥芯40的關閉位置可以對應於銷75抵接第二狹槽端105的位置， 閥芯40的空轉/點火位置可以對應於銷75在第一狹槽端100和第二狹槽端105之間的大 致中點處的位置。應當注意，本發明不限於閥芯40的這些操作位置。相反，當制轉杆130 與凹進120接合時，閥芯40的任何數量的所需位置可以限定在狹槽95內的銷75的任何所 需位置處。另外，一個或多個制動機構可以用在殼體15內來將閥芯40保持在相應的操作 位置。當然，當使用制動機構時，偏置元件110應當構造成提供足夠的轉動力以在釋放扳機 155時克服制動機構。在一個實施例中，扭轉環30由塑料或鋁製成，制轉杆130由鋼例如硬質鋼製成，扳 機155由鋁製成。鋁部件可以進行陽極化處理。但是，本發明不限於這些材料，在此描述的 元件和部件可以由任何合適材料構成而仍然在本發明的範圍內。在另一實施例中，耐磨墊165設置在制轉杆130和接合表面117中的至少一個上 以減小這些部件上的磨損。耐磨墊165可以由硬質鋼或任何其它合適的材料製成。在此描述的氣頭組件10和安全機構25可以用於手持氣動燃燒噴槍。在這種實施 例中，安全機構25將燃燒噴槍偏置到默認的關閉位置。在示例性操作方法中，操作人員可 以抓住燃燒噴槍的手柄160 (其中閥芯40在默認的關閉位置)並沿方向「C」對閥芯手柄45 施加作用力。當對閥芯手柄45所施加的作用力克服偏置元件110時，閥芯40和扭轉環30 相對於殼體15沿方向「C」轉動，直至到達停止點，機械止擋在停止點阻止閥芯40和扭轉環 30相對於殼體15的進一步轉動。在該點，偏置元件被「加載」並且扭轉環在加載位置。在 該加載位置，凹進120基本對準制轉杆130，使得操作人員可以沿合適方向並用足夠的作用 力移動扳機155以使制轉杆130接合凹進120。在一個實施例中，當扭轉環30在加載位置並且銷75抵接第一狹槽表面100時，閥 芯40處於全流操作位置。因此，通過相對於殼體15沿方向「C」轉動閥芯40和扭轉環30 至停止點。操作人員允許空氣、氧和燃氣以全流速流過氣頭組件10。在點燃之前的氣體全 流用於清掃氣體線路，這對於避免回火是有益的。在全流位置的清掃時間量足夠以後，並同時在扳機155上維持足夠的作用力來防 止扭轉環30的轉動，操作人員沿方向「B」轉動閥芯手柄45直至閥芯40位於空轉/點燃位 置。在空轉/點燃位置，閥芯40允許減少的氧和燃氣量流過氣頭組件10。這樣，操作人員 可以以受控的方式點燃燃燒噴槍的氣體混合物。在點燃氣體混合物以後，並同時在扳機155上維持足夠的作用力來防止扭轉環30 的轉動，操作人員沿方向「C」轉動閥芯手柄45直至閥芯40再次位於所需位置，例如全流位 置。在全流位置，操作人員可以常規方式使用燃燒噴槍來對目標物體施加塗層。也就是說， 可以將金屬絲供入點燃的氣體混合物中以使金屬熔化、霧化並噴出槍的噴嘴。只要操作人 員在扳機155上維持足夠的作用力來防止扭轉環30的轉動，操作人員就可以移動閥芯手柄45至限定在狹槽95中的任何所需位置，以將閥芯40重新定位到任何所需操作位置，例如全 流、空轉/啟動和關閉位置。但是，如果操作人員釋放扳機155，例如有意釋放扳機、意外掉落噴槍等，偏置元件 110就會自動地使閥芯40沿方向「B」轉動至關閉位置，在關閉位置空氣、氧和燃氣被阻止 通過氣頭組件10並且噴槍基本關閉。這樣，包含扭轉環30、偏置元件110、制轉杆130以及 扳機155的安全機構25用作自動應急開關，以在特定情況下自動關閉手持氣動燃燒噴槍設 備。有利地是，安全機構25不幹涉燃燒噴槍的正常操作，而是一旦被接合就允許燃燒噴槍 工作在任何所需操作狀態。圖4A-4F、5A-5F、6A_6F示出了本發明另一個實施例的不同視圖，其中相似的標記 代表已經在此描述的部件。更具體來說，圖4A-4F示出了具有殼體15和閥芯手柄45的氣頭 組件10。根據本發明的一個方面的安全機構25包含扭轉環30、制轉杆130、軸135、杆150 和扳機155。如圖4A和4E所示，制轉杆脫離扭轉環30，因此所示閥芯(在圖4A-4F中不可 見)藉助於扭轉環30、端帽55和螺釘60處於默認的關閉位置。圖5A-5F描述的設備中，閥芯手柄45並因此閥芯和端蓋55設置在全流位置。同樣 在圖5A-5F中，所示扭轉環位於加載位置，其中凹進120和制轉杆130對準。另外，圖5A-5E 示出扳機155已經沿方向「D」移動，這時，制轉杆130與扭轉環30的凹進120接合。圖5A-5F所示狀態可以對應於例如操作人員已經將閥芯手柄45從默認的關閉位 置轉動以移動扭轉環30到加載位置，並隨後扣緊扳機155來使制轉杆130與凹進120接合 的情況。只要操作人員在扳機155上維持足夠的作用力，扭轉環30將相對於殼體15保持 固定。當扭轉環30相對於殼體15保持靜止不動時，操作人員可以將閥芯手柄45移動至弧 形狹槽(未示出)的範圍內的任何所需位置。但是，如果操作人員釋放扳機，偏置元件就會 相對於殼體15轉動扭轉環30，這將使閥芯40推到關閉位置。圖6A-6F描述的設備中，扭轉環30通過制轉杆130和扳機155保持在加載位置， 而閥芯手柄45設置在空轉/啟動位置。如上參照圖1-3所示，當扭轉環30通過制轉杆130 和扳機155被固定地保持在加載位置時，閥芯手柄45可以沿方向「B」和方向「C」自由轉動。 但是，當釋放扳機155時，偏置元件(在圖4-6中不可見)將扭轉環30並因此閥芯推至關 閉位置。圖7-12示出了本發明的實施例的不同視圖，其中相似的標記代表在此已經描述 的部件，更具體來說，圖7-12示出的不同視圖的氣頭組件10包含殼體15、閥芯40以及閥芯 手柄45。該設備也具有安全機構25，其包含扭轉環30、偏置元件110、制轉杆130、軸135、 杆150以及扳機155。端蓋55通過螺釘60連接於閥芯40，狹槽95限定扭轉環30和閥芯 40之間的相對轉動範圍。圖7-12還示出了任選的蓋200，在一個實施例中，蓋200包含第一部分202，其覆 蓋並保護扭轉環30和端蓋55。第一部分202可以是大致圓柱形，但是本發明不限於這種形 狀，並且可以使用任何所需形狀。在另一個實施例中，蓋200包含第二部分203，其至少部分 覆蓋和保護制轉杆130。第一部分202和第二部分203可以是一體的，或者可以可拆卸地相 互連接。在一個具體實施例中，蓋200通過至少一個機械緊固件，例如但不限於至少一個螺 釘204，可拆卸地連接於殼體15。圖7-12還示出了入口 205、210以及215，氧、燃氣和壓縮空氣可以在這些入口處輸入氣頭組件10，還示出了在閥芯40中的多個內部口 220a、220b、220c等，和在殼體15中的 多個內部口 230a、230b等，用於通過氣頭組件10傳送氧、燃氣和壓縮空氣。在一個實施例 中，殼體15包含凸緣240或其它安裝結構來連接燃燒噴槍的空氣帽。圖13示出了根據本發明的燃燒噴槍250，在一個實施例中，燃燒噴槍250包含在此 描述的氣頭組件10和安全機構25。例如，氣頭組件10包含的殼體15具有用於氧、燃氣和 工藝空氣的入口 205、210、215。安全機構25的各部分容納在蓋200內，其通過螺釘204可 拆卸地連接於殼體15。閥芯手柄45從殼體15的一側伸出，用於調節閥芯的位置。在一個實施例中，燃燒噴槍250包含手柄160。扳機155鄰近手柄160伸出，使得 操作人員可以操縱扳機155，同時通過手柄160而握持燃燒噴槍250。燃燒噴槍250也可以 包含用於混合氧和燃氣的空氣帽255。在另一個實施例中，燃燒噴槍250包含由壓縮空氣供能的空氣渦輪機260。空氣渦 輪機260通過減速齒輪系統驅動內部絲卷，來將金屬絲引入絲入口 265，並將金屬絲移入空 氣帽255，金屬在此熔化、霧化並夾在離開出口噴嘴270的氣體流中。圖14-16示出了用於根據本發明一個實施方案的手持燃燒噴槍的安全機構的另 一個實施例的視圖。更具體來說，圖14-16示出的氣頭組件310具有殼體315和閥芯手柄 345，其類似於參照圖1描述的氣頭組件10、殼體15和閥芯手柄45。氣頭組件310可以包 含閥芯340，其用於通過口和轉動位置來控制氧、燃氣和壓縮空氣，類似於參照圖1描述的 閥芯40。與圖1所示實施例相比，閥芯340包含多個接合表面370a、370b、370c，其能夠與通 過連杆380連接於扳機385的制轉杆375選擇性接合。在一個具體實施例中，各個相應的 接合表面370a、370b、370c對應於閥芯340的預定操作位置。另外，偏置元件365連接在閥 芯340和殼體315之間來將閥芯340推向例如由閥芯手柄345的位置「G」表示的關閉位置。 偏置元件365可以是例如類似於參照圖1和2描述的扭簧。但是，圖14-16所示的實施例 中沒有扭轉環。相反，偏置元件365 —直直接作用在閥芯340上而使閥芯相對於殼體轉動。 或者，可以使用固定於閥芯340的扭轉環，其中偏置元件365設置在扭轉環和殼體315之間 並且在扭轉環和閥芯340之間沒有相對運動。在使用圖14-16所示的設備時，操作人員通過手柄390握持燃燒噴槍並將閥芯手 柄345移至任何所需位置，例如全流位置「H」。當閥芯手柄345被設置在預定操作位置時， 操作人員扣緊扳機385來使制轉杆375與接合表面370a、370b、370c中的對應於閥芯340 和閥芯手柄345的選定操作位置的一個相應接合表面接合。為了在操作位置之間移動閥芯340，操作人員抓住閥芯手柄345，釋放扳機385，將 閥芯手柄345轉動至新的位置，然後再次扣緊扳機來使制轉杆375與接合表面370a、370b、 370c中的另一個相接合。如果操作人員無論何種原因釋放扳機並且同時沒有控制閥芯手柄 345，偏置元件365就使閥芯340自動轉動至關閉位置。這樣，例如通過消除像扭轉環、端蓋 等元件，圖14-16所示的設備提供的自動應急開關具有減小的重量和體積。圖17示出了用於根據本發明一個實施方案的手持燃燒噴槍的安全機構的另一個 實施例。替代例如上面參照圖1-16描述的那些機械驅動式制轉杆，制轉杆也可以是氣驅動 式或電驅動式。更具體來說，圖17示出的安全機構具有氣驅動式制轉杆475，其是可移動 的以接合和脫離閥芯440的接合表面470a、470b、470c。閥芯440可以類似於上面參照圖14-16描述的閥芯340，其利用口和轉動位置控制氧、燃氣和壓縮空氣的流動，並包含與預 定操作位置對應的多個相應的接合表面470a、470b、470c。另外，閥芯440可轉動地保持在 類似於上面參照圖1描述的燃燒噴槍的氣頭組件的殼體內。在一個實施例中，偏置元件645連接在閥芯440和殼體之間來將閥芯440推向關 閉位置。偏置元件645可以是例如類似於上面參照圖1和2描述的扭簧。但是，圖17所示 實施例沒有扭轉環。相反，偏置元件645 —直直接作用在閥芯440上以使閥芯440相對於 殼體轉動。或者，可以使用固定於閥芯440的扭轉環，其中偏置元件設置在扭轉環和殼體之 間並且在扭轉環和閥芯440之間沒有相對運動。在圖17所示實施方案中，制轉杆475通過氣動組件接合以及脫離接合表面470a、 470b、470c。更具體來說，制轉杆475形成滑動地保持在汽缸520內的活塞515的一部分。 汽缸520內的彈簧525作用在活塞515的頭530上來使活塞515離開閥芯440，例如使制轉 杆475與任一表面470a、470b、470c脫離接合。通過在與彈簧525相對設置的頭530的一側上的汽缸520的腔535內提供足夠的 壓力，活塞515可以克服彈簧525的作用力而移動，例如，使制轉杆475移向閥芯440。更 具體來說，當作用在頭530的表面區域上的腔535內的壓力超過彈簧525的作用力時，活塞 515伸出汽缸520以驅動制轉杆475朝向閥芯440。或者，當作用在頭530的表面區域上的 腔535內的壓力不超過彈簧525的作用力時，活塞515縮回汽缸520以將制轉杆475拉離 閥芯440。氣動壓力通過扳機540和開關545選擇性地提供給腔535，其中扳機540和開關 545可操作地連接在燃燒噴槍的壓縮空氣源550和汽缸520之間。更具體來說，當扳機540 被壓向手柄555時，扳機540將開關545移入第一狀態。開關545構造成，在第一狀態，排 氣孔560關閉並且壓縮空氣源550與導管565連通。因此，當開關545在第一位置時，壓縮 空氣從壓縮空氣源550通過導管565流入腔535，由此克服彈簧525的作用力並將制轉杆 475移向閥芯440。因此，當扳機540被壓向手柄555時，制轉杆475伸向閥芯440。另一方面，當扳機540移動離開手柄555時，例如燃燒噴槍意外掉落時，扳機540 將開關545置於第二狀態。在第二狀態，排氣孔560對大氣開放並且壓縮空氣源550被堵 塞，例如不與導管565連通。這樣，允許來自腔535和導管565的空氣流出排氣孔560。因 此，彈簧525的作用力使活塞515縮進汽缸520，由此拉動制轉杆475與閥芯440脫離接合。在使用圖17所示的設備時，操作人員通過手柄555握持燃燒噴槍並將閥芯手柄移 至任何所需位置，例如接合表面470a與制轉杆475對準的全流位置。當閥芯手柄設置在所 需操作位置時，操作人員將扳機拉向手柄555。這使制轉杆475與接合表面470a、470b、470c 中對應於閥芯440和閥芯手柄的選定操作位置的一個相應接合表面接合。為了在操作位置之間移動閥芯440，操作人員抓住閥芯手柄，釋放扳機540，轉動 閥芯手柄至新的位置，然後再次扣緊扳機以使制轉杆475與接合表面470a、470b、470c中的 另一個接合表面接合。如果操作人員無論何種原因釋放扳機而沒有同時控制閥芯手柄，制 轉杆475就會移動而與閥芯440脫離接合，並且偏置元件465會將閥芯440自動轉動至關 閉位置。這樣，圖17所示設備提供了氣動操作的自動應急開關。在另一個實施例中，圖17所示的氣動操作的制轉杆475可以用於圖1和2所示的 安全機構。例如，可以使用扳機540、閥545、活塞515、汽缸520、彈簧525、導管565以及空氣源550來選擇性移動制轉杆475來與扭轉環30的凹進120接合，而不是使用扳機155和 制轉杆130。或者，可以設置扳機540、閥545、活塞515、汽缸520、彈簧525、導管565以及 空氣源550來選擇性地對制轉杆130施加作用力以選擇性移動制轉杆475來與扭轉環30 的凹進120接合。可以使用螺線管或其它電致動器來代替圖17中所示的氣動裝置。例如，按壓扳機 會將螺線管激勵至第一位置，其移動制轉杆來與閥芯或扭轉環的接合表面接合；而釋放扳 機將螺線管激勵至第二位置，其移動制轉杆來與閥芯或扭轉環的接合表面脫離接合。另外或者可選擇地，可以設置緊急停止按鈕，其電連接於螺線管，但相對於手持燃 燒噴槍遠距離設置。在一個實施例中，按壓緊急停止按鈕將螺線管激勵至第二位置。這樣， 遠離燃燒噴槍的人可以通過按壓緊急停止按鈕來關閉燃燒噴槍。另外或者可選擇地，可以設置計算機化控制器，其電連接於螺線管，但相對於手持 燃燒噴槍遠距離設置。例如，計算機化控制器可以設有檢測燃燒噴槍的操作參數的傳感器。 當檢測到預定條件時，計算機化控制器會將螺線管激勵至第二位置來使制轉杆脫離閥芯並 且允許扭簧自動地將閥芯轉動至關閉位置。對於使用轉動閥芯的現有手持氣動裝置，可以加入或改型在此描述的安全機構。 更具體來說，可以從外部加入在此描述的安全機構而無需對閥芯和/或殼體的內部口和氣 體通道進行改變。應當注意，上述實施例僅用於解釋目的，決不能解釋為限制本發明。雖然參照示 例性實施例描述了本發明，但應當理解，在此所用的語句是說明和示例性的，而非限制性語 句。在目前和修改後的權利要求的範圍內，可以進行改變而不脫離本發明各方面的範圍和 精神。雖然在此參照具體手段、材料和實施例描述了本發明，但本發明不限於在此所具體 公開的內容；相反，本發明延及例如在所附權利要求範圍內的所有功能等同結構、方法和用 途。
權利要求
構造成提供用於燃燒噴槍的安全機構的設備，包括扭轉元件，能夠相對於燃燒噴槍的殼體轉動至加載位置；對扭轉元件施加作用力的偏置元件，該作用力使扭轉元件移動閥芯至關閉位置；和接合機構，構造成在加載位置選擇性接合併保持扭轉元件。
2.權利要求1的設備，其中當至少預定作用力施加於接合機構時，接合機構將扭轉元件保持在加載位置，以及 當對接合機構施加的作用力小於所述預定作用力時，接合機構與扭轉元件脫離接合。
3.權利要求1的設備，其中在扭轉元件被接合機構保持在加載位置時，閥芯能夠相對 於扭轉元件和殼體轉動。
4.權利要求1的設備，其中 扭轉元件包括接合表面；以及接合機構包括構造並設置成接合所述接合表面的制轉杆。
5.權利要求4的設備，其中所述接合表面形成在扭轉元件外部的凹進中。
6.權利要求4的設備，還包括固定地連接於制轉杆的扳機，其中扳機構造成相對扭轉 元件移動制轉杆。
7.權利要求6的設備，其中對扳機施加大於或等於預定作用力的扳機作用力使制轉杆 與所述接合表面保持接合併防止偏置元件轉動扭轉元件。
8.權利要求1的設備，其中偏置元件包括彈簧，彈簧偏置扭轉元件以相對於殼體轉動。
9.權利要求1的設備，其中燃燒噴槍是手持氣動燃燒噴槍。
10.一種燃燒噴槍，包括氣頭組件，包括殼體和可轉動地設置在殼體內的閥芯，其中閥芯可選擇性地置於關閉 位置和全流位置之間；偏置元件，能夠將閥芯向關閉位置偏置；和 接合機構，構造成選擇性地抵消與偏置元件相關的偏置作用力。
11.權利要求10的燃燒噴槍，還包括手柄和能夠相對於手柄移動的扳機， 其中當至少預定作用力施加於扳機時，接合機構抵消所述偏置作用力，以及 當施加於扳機的作用力小於所述預定作用力時，所述偏置作用力被傳遞給閥芯。
12.權利要求10的燃燒噴槍，還包括可轉動地連接於殼體的扭轉元件，其中扭轉元件 選擇性地將所述偏置作用力傳遞給閥芯。
13.權利要求12的燃燒噴槍，其中接合機構通過在加載位置接合扭轉元件而抵消所述 偏置作用力並將扭轉元件保持在加載位置。
14.權利要求13的燃燒噴槍，其中當至少預定作用力施加於接合機構的扳機時，接合機構將扭轉元件保持在加載位置，以及當對接合機構的扳機施加的作用力小於所述預定作用力時，接合機構與扭轉元件脫離接合。
15.權利要求13的燃燒噴槍，其中在扭轉元件被接合機構保持在加載位置時，閥芯能 夠相對於扭轉元件和殼體轉動。
16.一種操作燃燒噴槍的方法，包括加載扭轉元件至加載位置；可釋放地扣緊扳機以將扭轉元件選擇性保持在加載位置； 在扭轉元件被選擇性保持在加載位置時調節至噴嘴的氣流；以及 當釋放扳機時切斷至噴嘴的氣流。
17.權利要求16的方法，其中所述加載扭轉元件包括克服偏置元件的作用力以將閥芯從關閉位置轉動至流動位置，以及所述切斷氣流包括扭轉元件在偏置元件的作用力下將閥芯移動至關閉位置。
18.權利要求16的方法，還包括點燃氣流。
19.權利要求18的方法，還包括將金屬絲供入點燃的氣流中。
20.權利要求16的方法，其中所述可釋放地扣緊扳機使制轉杆插入形成在扭轉元件內 的凹口。
全文摘要
用於燃燒噴槍的改進的本質安全閥及操作方法。該設備包括能夠相對於燃燒噴槍的殼體轉動至加載位置的扭轉元件。該設備還包括對扭轉元件施加作用力的偏置元件，該作用力使扭轉元件移動閥芯至關閉位置。該設備還包括接合機構，構造成在加載位置選擇性接合併保持扭轉元件。
文檔編號B05B7/20GK101979699SQ20101017002
公開日2011年2月23日 申請日期2010年4月21日 優先權日2009年4月22日
發明者J·K·韋伯, M·F·斯波爾丁, R·A·扎普克, R·F·小薩維爾 申請人:蘇舍美特科(美國)公司