ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТОВ С ПОВОРОТНО-ВРАЩАТЕЛЬНЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 2010 года по МПК F01D15/06 

Область техники

Изобретение относится к пневматическому двигателю для инструментов с поворотно-вращательным приводом, например шлифовальных машин, с регулятором для ограничения числа оборотов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники

В качестве пневматических двигателей рассматриваются турбины, лопастные пневмомоторы и шестеренные пневмомоторы. Пневматические приводы с регулятором известны, например, из патентных документов DE 4320532 С1 и DE 4428039 C1.

Раскрытие изобретения

Задачей, положенной в основу изобретения, является создание регулятора для подобного двигателя, который надежно обеспечивает ограничение частоты оборотов в пределах определенного значения.

Решение этой задачи достигнуто согласно изобретению при помощи признаков по отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты усовершенствования определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткий комментарий к фигурам чертежей

Пример исполнения изобретения более подробно описывается ниже на основе прилагаемых фигур чертежей. Чертежи изображают:

фиг.1 - разрез устройства по одному варианту исполнения;

фиг.2 - увеличенное изображение правой части фиг.1;

фиг.2а - эластичное кольцо 15 с непосредственно окружающими его деталями в положении, в котором оно закрывает отверстия 18;

фиг.3(а)-(g) - половины 51 и 52 колеса 50 турбины, опорная пластина 3, дефлектор 13, перфорированные пластины 11 и 12, а также регулятор 10, все в аксонометрическом изображении;

фиг.4 - разрез в направлении стрелок IV-IV на фигуре 2.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлена шлифовальная машина, приводимая в движение при помощи пневматического двигателя согласно изобретению, которая в действительности примерно в 1,3-1,5 раза больше, чем изображение на фигуре, и рассчитана на то, что ее держит в руке работающий с ней человек. Допустимо также и сочетание со шпинделем станка или с робототехническим инструментом.

Шлифовальная машина имеет две части 1 и 2 корпуса, которые свинчиваются друг с другом. На правом конце на часть 1 корпуса навинчивается крышка 9. Между частями 1 и 2 корпуса закреплена опорная пластина 3 (ср. с фиг.3(с)), которая имеет отверстия 4, расположенные по ее окружности. Внутри опорной пластины 3 содержится шарикоподшипник 5, в котором установлен с возможностью вращения шпиндель 6. На левом конце шпиндель 6 имеет приемное устройство 100, в котором крепится, например, шлифовальный инструмент.

К шпинделю 6 при помощи резьбы 7 прочно привинчен регулятор 10 (фиг.3(g)), состоящий из пластины 11, дополнительной пластины 12 (фиг.3 (е)) и дефлектора 13 (фиг.3 (d)). Пластина 12 имеет втулку 14. На втулку 14 насажено эластичное кольцо 15 круглого сечения, по существу кольцо O-образной формы, которое и образует собственно регулирующий элемент. В месте соединения со втулкой 14 дополнительная пластина 12 имеет фланец 16, который по кругу снабжен дополнительными отверстиями 17. Устройство таково, что поток сжатого воздуха, поступающий через дополнительные отверстия 17 в полость 25, направляется на эластичное кольцо 15, и оно в показанном положении отклоняет поток вверх.

Пластина 11 имеет отверстия 18 (ср. с фиг.3(е)), также расположенные по кругу, радиус которого, однако, несколько больше, чем радиус круга, по линии которого расположены дополнительные отверстия 17. Отверстия 18 предусмотрены частично в основании 19 этой пластины 11, выполненной в форме чаши, и частично на бортике 20 пластины 11. Между основанием 19 и бортиком 20 пластины 11, выполненной в форме чаши, с одной стороны и фланцем 16 второй пластины с другой стороны находится полость 25. Таким образом, поток воздуха, поступающий через дополнительные отверстия 17 в полость 25, проходит мимо кольца 15 из дополнительных отверстий 17 в отверстия 18, если кольцо 15 занимает показанное положение. Через отверстия 18 в пластине 11 поток воздуха поступает в камеру 26 в дефлекторе 13 (ср. с фиг.3(d)). После этого поток воздуха через три радиальных канала 27, распределенных по окружности, проходит через отверстия 28 в аксиальную расточку 30, предусмотренную в шпинделе 6.

Выше был описан путь потока воздуха от дополнительных отверстий 17 до расточки 30. К отверстиям 18 поток воздуха попадает через центральный канал 40 для поступления воздуха в части 1 корпуса и через расширяющуюся в форме конуса камеру 35, которая выполнена между разделительной втулкой 41, также конической формы, и регулятором 10. Разделительная втулка 41 закреплена между частью 1 корпуса и опорной пластиной 3.

Из расточки 30 в шпинделе 6 поток воздуха через расточку 45 поступает в четыре сопла 85, 86, 87 и 88, которые расположены между четырьмя воздухонаправляющими лопатками 81, 82, 83, и 84. Для этого предусмотрены по две воздухонаправляющие лопатки на каждой из двух зеркально симметричных половин 51, 52 (ср. с фиг.3(а) и (b)) колеса 50 турбины. Половины 51, 52 вставляются друг в друга со смещением на 90° и соединяются путем завинчивания пластины 11, снабженной винтовой резьбой 7, на конце шпинделя 6 (см. фиг.2). Сопла 85, 86, 87 и 88 проходят в плоскости, перпендикулярной по отношению к шпинделю 6. Поток воздуха выходит из сопел по касательной к окружности турбинных колес и таким образом благодаря реактивному действию приводит в движение шпиндель 6 вместе с помещенным в него инструментом.

Когда поток воздуха проходит из камеры 35 через дополнительные отверстия 17, камеры 25, отверстия 18, камеры 26, каналы 27 и отверстия 28 в расточку 30, регулировка, зависящая от числа оборотов, осуществляется благодаря тому, что эластичное кольцо 15 сплющивается в результате действующей на него центробежной силы и опоры на отверстия 18 и бортик 20, принимая при этом овальную форму с горизонтальным положением более длинной оси. Таким образом, при возрастании числа оборотов кольцо 15 запирает отверстия 18 (ср. с фиг.2а). Возможные промежуточные положения зависят от числа оборотов и, как следствие, от центробежной силы. Таким образом устанавливается определенное число оборотов, которое является меньшим, чем максимально достижимое. Когда число оборотов снижается, кольцо 15 снова освобождает отверстия 18.

Обратный проход воздуха осуществляется через полость 60, которая образуется между колесами 51, 52 турбины и частью 2 корпуса, далее через отверстия 4 в опорной пластине 3 и кольцеобразную полость 61 между разделительной втулкой 41 и частью 1 корпуса. Оттуда поток воздуха проходит через выпускные каналы 70 в части 1 корпуса и проходное отверстие 71 между крышкой 9 и штуцерообразным концом 1 корпуса.

Таким образом достигается надежное и простое ограничение числа оборотов, например, приблизительно до 45.000 об/мин, в тех пределах, где оптимально используется энергия, содержащаяся в воздушном потоке. Оно зависит, в частности, от размеров отверстий 17, 18, размера кольца 15 и его упругости. Обычно давление, обеспечивающее работу подобных шлифовальных машин на рабочих местах, где применяются такие аппараты, составляет приблизительно 6-7 бар.

Изобретение относится к пневматическому двигателю для инструмента с поворотно-вращательным приводом, например для шлифовальной машины. Пневматический двигатель имеет регулирующий элемент, изменяющий свою форму и/или положение под влиянием центробежной силы и в зависимости от числа оборотов в большей или меньшей степени открывающий или закрывающий отверстия. Отверстия расположены по окружности на пластине 11. Регулирующий элемент образован расположенным перед отверстиями в направлении потока эластичным кольцом 15, которое благодаря центробежной силе деформируется таким образом, что при увеличении числа оборотов в большей степени закрывает отверстия. Кольцо 15 расположено в камере, в которую сжатый воздух поступает через дополнительные отверстия в дополнительной пластине и из которой он выходит через вышеупомянутые отверстия. Дополнительные отверстия расположены вдоль окружности, радиус которой меньше, чем радиус той окружности, вдоль которой расположены отверстия. Кольцо 15 в недеформированном состоянии оставляет свободным проход между дополнительными отверстиями и отверстиями. Изобретение направлено на создание регулятора двигателя, который надежно обеспечивает ограничение частоты оборотов в пределах определенного значения. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Пневматический двигатель для инструмента с поворотно-вращательным приводом, например, для шлифовальной машины, в котором сжатый воздух приводит в движение в направлении вращения шпиндель, имеющий на конце зажимное устройство для инструмента, и который имеет регулирующий элемент, изменяющий свою форму и/или положение под влиянием центробежной силы и в зависимости от числа оборотов в большей или меньшей степени открывающий или закрывающий отверстия, причем отверстия (18) расположены по окружности на пластине (11), а регулирующий элемент образован расположенным перед отверстиями в направлении потока эластичным кольцом (15), которое благодаря центробежной силе деформируется таким образом, что при увеличении числа оборотов в большей степени закрывает отверстия (18), отличающийся тем, что кольцо (15) расположено в камере (25), в которую сжатый воздух поступает через дополнительные отверстия (17) в дополнительной пластине (12) и из которой он выходит через вышеупомянутые отверстия (18), причем эти дополнительные отверстия (17) расположены вдоль окружности, радиус которой меньше, чем радиус той окружности, вдоль которой расположены отверстия (18), а кольцо (15) в недеформированном состоянии оставляет свободным проход между дополнительными отверстиями (17) и отверстиями (18).

2. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что пластина (11) и дополнительная пластина (12), располагаются, по существу, перпендикулярно к оси вращения шпинделя (6) и образуют между собой камеру (25).

3. Пневматический двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительные отверстия (17), через которые сжатый воздух поступает в камеру (25), направлены на кольцо (15).

4. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что сжатый воздух из отверстий (18) переходит внутрь дефлектора (13), из которого он выходит через отверстие (28), образующее канал (30) в шпинделе (6), откуда он попадает в колесо (50) турбины, снабженное соплами (85-88).

5. Пневматический двигатель по п.4, отличающийся тем, что регулятор (10), состоящий из обеих пластин (11, 12) с отверстиями (17, 18) и дефлектора (13), жестко соединен со шпинделем (6).

6. Пневматический двигатель по п.4, отличающийся тем, что сопла (85, 86, 87, 88) образованы воздухонаправляющими лопатками (81, 82, 83, 84), которые расположены по меньшей мере на одной половине (51, 52) колеса (50) турбины, и что колесо (50) турбины вращается вместе с шпинделем (6).

7. Пневматический двигатель по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что подача сжатого воздуха к регулятору (10) осуществляется через, по существу, коническую, расширяющуюся в направлении потока разделительную втулку (41), которая расположена вокруг регулятора (10), и что канал для обратного потока сжатого воздуха после выхода из сопел (85, 86, 87, 88) проходит через полость (61) между разделительной втулкой (41) и корпусом.

8. Пневматический двигатель по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что шпиндель (6) в корпусе (1, 2) опирается на подшипник (5), который закреплен на опорной пластине (3), причем колесо (50) турбины, имеющее сопла (85, 86, 87, 88), расположено с одной стороны опорной пластины (3), а регулятор (10), вращающийся вместе со шпинделем (6),- с другой стороны опорной пластины (3), и что опорная пластина (3) имеет отверстия (4) для прохождения обратного потока сжатого воздуха.

9. Пневматический двигатель по п.8, отличающийся тем, что колесо (50) турбины образовано двумя половинами, каждая из которых снабжена двумя воздухонаправляющими лопатками (81, 82, 83, 84) и которые при соединении образуют сопла (85, 86, 87, 88).

10. Пневматический двигатель по одному из пп.4-6, отличающийся тем, что сопла (85, 86, 87, 88) формируются воздухонаправляющими лопатками (80-83), которые расположены между двумя половинами (51, 52) колеса (50) турбины.

11. Пневматический двигатель по п.10, отличающийся тем, что обе половины (51, 52) колеса (50) турбины на сторонах, несущих воздухонаправляющие лопатки (81, 82, 83, 84), выполнены зеркально- симметричными.