專利名稱：氣動發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣動發(fā)動機，具有一個帶導(dǎo)孔的機殼和一個旋轉(zhuǎn)設(shè)置在其內(nèi)的轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子具有向外伸展的槽，板狀的葉片被離心力徑向可移動地設(shè)置在槽內(nèi)和在轉(zhuǎn)子外側(cè)和機殼的導(dǎo)孔之間的葉片范圍內(nèi)設(shè)置一個環(huán)圍葉片的基本圓柱狀的自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)套筒。
根據(jù)已有技術(shù)，有各種用壓縮空氣工作的葉片發(fā)動機(葉輪發(fā)動機)。在EP-B1-394651中披露了一種具有轉(zhuǎn)子和通過離心力可移動的葉片，其中轉(zhuǎn)子設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)套筒設(shè)置在機殼的孔內(nèi)。
這種旋轉(zhuǎn)套筒旨在避免葉片摩擦機殼的內(nèi)壁。因此在工作時轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)套筒一起旋轉(zhuǎn)。
在這種已知的結(jié)構(gòu)中，孔并不是圓柱狀的，而是在一側(cè)上被下凹變成非圓柱狀。之所以采用這種結(jié)構(gòu)是因為人們通常認為，需要將壓縮空氣送入旋轉(zhuǎn)套筒與外缸壁之間的空間內(nèi)。另外一個原因是通過壓力加載軸向上流入轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)套筒之間的空間內(nèi)的壓縮空氣還會促使旋轉(zhuǎn)套筒的側(cè)移動，所述側(cè)移動可以被在下凹內(nèi)的附加的徑向間隙補償，所以非圓柱的變形內(nèi)認為是必要的。
由于機殼內(nèi)孔的偏心設(shè)計，因而不僅會提高制造費用，而且在工作時會造成空氣損耗，從而造成效率下降。
波音公司在US-A-4197061中披露了一種氣動發(fā)動機，所述氣動發(fā)動機在機殼孔內(nèi)不設(shè)有偏心的下凹足以滿足要求，但為此在機殼的內(nèi)壁上設(shè)有自己的空氣導(dǎo)流管路，利用壓縮空氣供給所述空氣導(dǎo)流通路并從而使旋轉(zhuǎn)套筒與機殼之間的空間被充滿壓縮空氣。但加工制造這種附加的管路非常昂貴并且中斷了機殼孔的圓柱結(jié)構(gòu)，此點同樣會導(dǎo)致功率的損耗。
在另一篇作為已有技術(shù)的US-A-4648819中披露了一種泵，所述泵同樣具有旋轉(zhuǎn)套筒。所述旋轉(zhuǎn)套筒的外側(cè)具有不同的槽，所述槽用于輸送有待泵送的介質(zhì)。在其本身僅由較薄的材料構(gòu)成的浮筒套筒上加工制造-在套筒的外圓上部分延伸的-槽是較為昂貴的。但這種結(jié)構(gòu)并未給出制作氣動發(fā)動機的教導(dǎo)。
在US4616985中披露了一種空氣壓縮機，所述空氣壓縮機具有在轉(zhuǎn)子上徑向可移動的葉片和一個環(huán)圍葉片的帶有孔的套筒。所述套筒由輕金屬合金構(gòu)成。所述的空氣壓縮機運轉(zhuǎn)較慢并因此磨損問題不太嚴(yán)重。
在現(xiàn)有技術(shù)中給出的具有旋轉(zhuǎn)套筒的氣動發(fā)動機如上所述特別是可以減少在其它的氣動發(fā)動機中葉片與外機殼之間出現(xiàn)的摩擦并隨之實現(xiàn)無油的工作。
由于絕不允許潤滑油接觸到人體，所以特別是在外科領(lǐng)域采用的醫(yī)療器具中特別重要的是提供無潤滑油的氣動發(fā)動機。在外科手術(shù)中采用的氣動發(fā)動機中由于其轉(zhuǎn)速很高(約達80000轉(zhuǎn)/分鐘)，所以密封不是太好，因而會出現(xiàn)少量的泄露氣體損耗和隨之造成的從氣動發(fā)動機中油的泄露。
本發(fā)明的目的在于提出一種無油-工作的氣動發(fā)動機，所述發(fā)動機改善了其工作效率，并且其制造不太困難。
所述目的通過采用權(quán)利要求1的特征得以實現(xiàn)。
通過采用一個開孔的或具有對壁穿透的孔的旋轉(zhuǎn)套筒無論是從靜力的角度，還是從對應(yīng)于轉(zhuǎn)子葉片以及對應(yīng)于外機殼內(nèi)壁的低摩擦的考慮都可以實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)套筒的預(yù)想不到的良好的設(shè)置。圓柱狀的孔很容易加工制造。
在本發(fā)明的系統(tǒng)中，對空氣入口和空氣出口的連接管沒有特殊的設(shè)計，其中對所述連接管優(yōu)選進行去毛刺和噴沙處理，以便進一步改善流動效率。
轉(zhuǎn)子具有外徑向的葉片，優(yōu)選葉片設(shè)置在徑向的槽內(nèi)并且不是壓入配合的。葉片和/或旋轉(zhuǎn)套筒的優(yōu)選材料是塑料，特別是酚醛樹脂-精紡棉織物。
在旋轉(zhuǎn)套筒上的孔必要時是規(guī)律地分布的，但也可以根據(jù)需要和取決于旋轉(zhuǎn)套筒的的結(jié)構(gòu)長度進行不同的分布或不同的設(shè)計。
出于對旋轉(zhuǎn)套筒的噪音最佳的特性的考慮，孔優(yōu)選是統(tǒng)計或隨機分布的，即在旋轉(zhuǎn)套筒的圓周向上在孔之間盡可能不存在有規(guī)律的間隔。此點避免了在轉(zhuǎn)速很高的情況下在空氣介質(zhì)中產(chǎn)生很大的聲音。
根據(jù)一特別的設(shè)計方式，孔的分布應(yīng)使孔有意識地產(chǎn)生互補的聲音，從而產(chǎn)生“白噪聲”(即觀察者聽不到的噪聲)。
可以采用如下方式實現(xiàn)上述的改善噪音的技術(shù)效果，葉片非精確地對稱分布在轉(zhuǎn)子的外圓上。
有關(guān)孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(有時可以是縫隙狀的)的進一步情況也可以參見所引述的US-A-46418819中披露的泵，作為在該文件中示出的槽和槽的形狀根據(jù)本發(fā)明也可以是連續(xù)的結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
另外葉片的縱向槽最好對應(yīng)于徑向平面平行錯位設(shè)置。此點可實現(xiàn)比徑向設(shè)置的葉片要大的受壓縮空氣加載的面積。
優(yōu)選設(shè)有四個葉片，但本發(fā)明并不限于此，也可以根據(jù)對直徑和材料的選擇設(shè)置的葉片多于或少于四個。
應(yīng)據(jù)此對專利權(quán)利要求做寬的解釋。


下面將舉例對照附圖對本發(fā)明做進一步的說明。所示的實施例是本發(fā)明一優(yōu)選實施方式。
附圖標(biāo)記對照表和圖1和圖2與在權(quán)利要求中表述以及請求保護的主題一起構(gòu)成本申請披露內(nèi)容的整體的組成部分。對附圖相互關(guān)聯(lián)和綜合地做了描述。相同的附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)件，具有不同的下標(biāo)的附圖標(biāo)記表示功能相同的構(gòu)件。圖中示出圖1為本發(fā)明的氣動發(fā)動機的縱剖面圖；圖2為圖1所示的氣動發(fā)動機沿II-II面的橫剖面圖，和圖3為本發(fā)明的氣動發(fā)動機的另一實施的與圖2相符的橫剖面圖。
圖1和2所示的氣動發(fā)動機主要由一個多元的、其整體用1表示的機殼。轉(zhuǎn)子2利用軸承3、4可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在機殼1內(nèi)。機殼1的中間范圍具有一個基本圓柱狀的導(dǎo)孔5。一個工具卡具6位于轉(zhuǎn)子2的前端。轉(zhuǎn)子2具有四個基本在徑向上伸展的縱向槽7。葉片8在縱向槽7內(nèi)被徑向可移動地導(dǎo)向。旋轉(zhuǎn)套筒9環(huán)圍葉片8的外端側(cè)和可自由轉(zhuǎn)動地設(shè)置在機殼1導(dǎo)孔5內(nèi)。旋轉(zhuǎn)套筒9與在機殼1內(nèi)的轉(zhuǎn)子2一起轉(zhuǎn)動，其中通過葉片8與旋轉(zhuǎn)套筒9之間的摩擦實現(xiàn)轉(zhuǎn)子2與旋轉(zhuǎn)套筒9之間的同步轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)套筒9避免葉片8與導(dǎo)孔5接觸和隨之避免由此造成的葉片8和導(dǎo)孔5的磨損。通過一個在轉(zhuǎn)子2后端側(cè)接在導(dǎo)孔5上的輸入管路12實現(xiàn)壓縮空氣的饋送。空氣出口13位于大致在輸入管路12的徑向相對側(cè)。
旋轉(zhuǎn)套筒9具有穿通孔10、11。所述穿通孔10、11用于來自葉片8、轉(zhuǎn)子2外側(cè)和旋轉(zhuǎn)套筒9內(nèi)側(cè)之間構(gòu)成的腔室14壓縮空氣的穿流。一部分壓縮空氣在旋轉(zhuǎn)套筒9外側(cè)的穿流同樣形成氣墊。因此避免了旋轉(zhuǎn)套筒9被內(nèi)部壓力單側(cè)抵壓在機殼1的孔上并因此造成在旋轉(zhuǎn)套筒9與機殼1之間出現(xiàn)劇烈的磨損。穿通孔10、11例如是孔或縫隙結(jié)構(gòu)。穿通孔10、11優(yōu)選軸向和/或徑向上相互錯位設(shè)置。穿通孔的這種錯位設(shè)置將促使對在所述設(shè)備中通常高轉(zhuǎn)速(達約80000轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下產(chǎn)生的聲波施加有利的影響。
葉片8和/或旋轉(zhuǎn)套筒9最好由塑料，特別是由酚醛樹脂-精紡棉織物制成。此點一方面導(dǎo)致重量很小和隨之的慣性質(zhì)量很小，從而使這種氣動發(fā)動機可以非常動態(tài)地，即以大的轉(zhuǎn)速變化工作。
圖3的本發(fā)明的氣動發(fā)動機的另一實施的橫剖面圖示出機殼21和轉(zhuǎn)子22。
機殼21具有一個導(dǎo)孔25。轉(zhuǎn)子22具有縱向槽27，但與圖2所示的實施不同，所述槽不是徑向伸展的，而是設(shè)置在一個對應(yīng)于徑向面錯位平行的面上。葉片28同樣被可移動地設(shè)置在縱向槽27內(nèi)。旋轉(zhuǎn)套筒29環(huán)圍葉片28的外側(cè)并設(shè)置在機殼1的導(dǎo)孔25內(nèi)。旋轉(zhuǎn)套筒29具有至少一個穿通孔30。通過所述穿通孔30壓縮空氣可以到達機殼21與旋轉(zhuǎn)套筒29之間的環(huán)縫內(nèi)。因而可以實現(xiàn)一種氣墊，所述氣墊促使旋轉(zhuǎn)套筒29懸浮機殼21的導(dǎo)孔25內(nèi)并從而避免磨損的出現(xiàn)。所述穿通孔30可以軸向和/或徑向地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒29的不同位置上。同樣在旋轉(zhuǎn)套筒的外圓上可以設(shè)有多個孔，其中穿通孔例如可以是孔眼或縫隙結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)套筒29以及葉片28優(yōu)選由塑料，例如由酚醛樹脂-精紡棉織物構(gòu)成。
附圖標(biāo)記對照表1 機殼2 轉(zhuǎn)子3 軸承4 軸承5 導(dǎo)孔6 工具卡具7 縱向槽8 葉片9 旋轉(zhuǎn)套筒10穿通孔11穿通孔12輸入管路13空氣出口21機殼22轉(zhuǎn)子25導(dǎo)孔27縱向槽28葉片29旋轉(zhuǎn)套筒30穿通孔
權(quán)利要求
1.一種氣動發(fā)動機，具有一個帶有導(dǎo)孔(5、15)的機殼(1)和一個旋轉(zhuǎn)設(shè)置在機殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子(2、22)，其中轉(zhuǎn)子(2)具有徑向伸展的槽(7、27)，板狀的葉片(8、28)通過離心力可向外移動地設(shè)置在所述槽(7、27)內(nèi)和在轉(zhuǎn)子(2)的外側(cè)與機殼(1)導(dǎo)孔(5、15)之間的葉片(8、28)范圍內(nèi)設(shè)置有一個環(huán)圍葉片(8、28)外側(cè)的可自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)套筒(9、29)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)套筒(9、29)在其殼體上具有至少一個壓縮空氣的穿通孔(10、11、30)和旋轉(zhuǎn)套筒(9、29)和/或葉片(8、28)由塑料構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，設(shè)有多個穿通孔(10、11、30)，其中穿通孔(10、11、30)有規(guī)律地分布設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒(9、29)的圓周和/或長度上。
3.按照權(quán)利要求1所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，設(shè)有多個穿通孔(10、11、30)，其中穿通孔(10、11、30)無規(guī)律地分布設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒(9、29)的圓周和/或長度上。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，穿通孔為基本徑向伸展的孔(10、11)結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，所述穿通孔為縫隙(30)結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求5所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，所述縫隙(30)基本在旋轉(zhuǎn)套筒的縱向上伸展。
7.按照權(quán)利要求4所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，所述縫隙(30)基本呈螺旋狀伸展。
8.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的氣動發(fā)動機，其特征在于，穿通孔(10、11、30)在轉(zhuǎn)子(2、22)的圓周上均勻地分布設(shè)置。
9.按照上述權(quán)利要求中任一項所述氣動發(fā)動機，其特征在于，穿通孔(10、11、30)在轉(zhuǎn)子(2、22)的圓周上不均勻地分布設(shè)置。
10.按照上述權(quán)利要求中任一項所述氣動發(fā)動機，其特征在于，旋轉(zhuǎn)套筒(9、29)和/或葉片(8、28)優(yōu)選由酚醛樹脂-精紡棉織物構(gòu)成。
11.按照上述權(quán)利要求中任一項所述氣動發(fā)動機，其特征在于，葉片(8、28)的縱向槽對應(yīng)于徑向平面大致平行錯位地設(shè)置。
12.按照上述權(quán)利要求中任一項所述氣動發(fā)動機，其特征在于，設(shè)置有至少兩個至六個葉片，優(yōu)選四個葉片(8、28)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣動發(fā)動機，具有一個機殼(1)和一個旋轉(zhuǎn)設(shè)置在機殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子(2)，其中轉(zhuǎn)子(2)具有一個基本徑向伸展的槽(7)和板狀葉片(8)通過離心力可移動地設(shè)置在所述槽(7)內(nèi)和在機殼(1)與轉(zhuǎn)子(2)的外側(cè)之間形成可變化的環(huán)繞的氣室。葉片(8)的外面被一旋轉(zhuǎn)套筒(9)環(huán)圍，所述旋轉(zhuǎn)套筒具有至少一個用于壓縮空氣的穿通孔。
文檔編號F01C1/344GK1620545SQ03802475
公開日2005年5月25日 申請日期2003年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者托馬斯·米勒, 丹尼爾·米勒, 庫爾特·米勒 申請人:Kmb精密機械股份公司