可逆式氣動式葉片馬達的制作方法
【專利摘要】一種可逆式氣動式葉片馬達，其包括定子外殼(10)，所述定子外殼(10)具有壓力空氣入口通道(11)和廢氣出口通道(15)；缸筒(12)，所述缸筒(12)支撐在定子外殼(10)中；載有葉片的轉(zhuǎn)子(16)，所述轉(zhuǎn)子(16)在缸筒(12)中能夠旋轉(zhuǎn)并且與缸筒(12)形成間隙密封部分(37)；空氣連通端口(36、19)，所述空氣連通端口(36、19)位于間隙密封部分(37)的相對側(cè)處并且旨在供應(yīng)動力壓力空氣或從缸筒(12)排除廢氣；主出口(20)，所述主出口(20)與間隙密封部分(37)直徑相對的設(shè)置；以及方向閥(21)，所述方向閥(21)用于將空氣連通端口(36、19)交替地連接至壓力空氣入口通道(15)和廢氣出口通道(15)。還設(shè)置了輔助出口端口(28、29)，其設(shè)置在主出口(20)與空氣連通端口(36、19)中的每一個之間，并且方向閥(21)包括控制部(32、33)，所述控制部(32、33)用于經(jīng)由廢氣出口通道(15)分別打開和關(guān)閉輔助出口端口(28、29)與大氣之間的連通。
【專利說明】可逆式氣動式葉片馬達

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可逆式氣動式葉片馬達，其具有帶有缸筒的定子外殼、載有葉片的轉(zhuǎn)子，所述載有葉片的轉(zhuǎn)子可在缸筒中旋轉(zhuǎn)并且相對于缸筒壁形成間隙密封部分，其中所述定子外殼具有位于間隙密封部分兩側(cè)的空氣連通端口，用于以交替旋轉(zhuǎn)方向供應(yīng)動力壓力空氣和排除來自缸筒的廢氣，并且在與間隙密封部分在直徑上相對的位置處設(shè)有主出口，用于在兩個旋轉(zhuǎn)方向上從缸筒排出廢氣。設(shè)置方向閥用于以交替的馬達旋轉(zhuǎn)方向交替地將空氣連通端口連接到壓力空氣源和大氣。

【背景技術(shù)】
[0002]上面描述的可逆式氣動式葉片馬達在與間隙密封部分在直徑上相對的角度位置處具有其主出口，從而使得馬達在兩個旋轉(zhuǎn)方向上以相同的效率運行。與設(shè)計用于單向操作且具有不對稱設(shè)置的主出口的葉片馬達相比，可逆馬達的效率顯著地降低。這是由于后者的主出口的對稱布置導(dǎo)致未能通過主出口而離開缸筒的廢氣的輕微的再壓縮。這種再壓縮導(dǎo)致可逆式馬達降低的動力輸出。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)類型的可逆馬達的另一個問題在于其趨于產(chǎn)生更高的噪聲水平，這是由于用以優(yōu)化主出口設(shè)計的可能性是有限的。
[0004]US 2007/0217940中描述了現(xiàn)有技術(shù)的氣動工具。該工具設(shè)置為在第一方向上(松弛模式)提供高扭矩，在相反方向上(擰緊模式)提供較小扭矩。但是這種設(shè)置的問題在于在擰緊模式中效率較低。也就是說，在大多數(shù)應(yīng)用中，期望在兩個方向上都提供較高的扭矩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個目的是提供改進的可逆式氣動式葉片馬達，其在兩個旋轉(zhuǎn)方向上都具有增加的動力輸出和增加的空轉(zhuǎn)速度操作。
[0006]本發(fā)明的進一步目的是創(chuàng)造可逆式葉片馬達，其通過促成平衡的排氣出口設(shè)計來提供對于噪聲衰減更大的靈活性。
[0007]本發(fā)明的更進一步目的是提供改進的可逆式氣動式葉片馬達，其具有設(shè)置有空氣連通端口的定子外殼和缸筒，以及相對于間隙密封部分對稱布置的主出口，并且包括用于防止廢氣再壓縮的裝置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的氣動式葉片馬達更進一步的目的和優(yōu)點將在下面的說明和權(quán)利要求中得以顯現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面參考附圖描述本發(fā)明優(yōu)選的實施方案。
[0010]在這些附圖中:
[0011]圖1顯示了在動力螺栓擰緊系統(tǒng)應(yīng)用中根據(jù)本發(fā)明的可逆式葉片馬達部分截面的側(cè)視圖。
[0012]圖2顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的葉片馬達的縱向截面。
[0013]圖3顯示了沿著圖2中的線II1-1II的橫截面。
[0014]圖4a顯示了圖2中所示的馬達的后端視圖，該馬達在其中一個操作位置上具有方向閥。
[0015]圖4b顯示了與圖4a中相同的端部視圖，但是顯示了在替換的操作位置上的方向閥。
[0016]圖5a顯示了通過馬達的縱向截面，并且顯示了在如下位置上的方向閥，在該位置中，其中一個空氣連通端口連接至出口通道而其中一個輔助端口關(guān)閉。
[0017]圖5b顯示了與圖5a相同的視圖，但是顯示了在另一位置的方向閥，在該位置中，相同的空氣連通端口連接至壓力空氣入口，而所述輔助端口開放至出口通道。

【具體實施方式】
[0018]圖中所示的馬達為包括本發(fā)明特征的可逆式葉片馬達。所示出的馬達包含在氣動手持動力螺栓擰緊系統(tǒng)中，其中可逆式馬達是期望的。馬達包括定子外殼10，該定子外殼10與螺栓擰緊系統(tǒng)外殼整體形成并且具有壓力入口通道11和廢氣出口通道15。入口通道11由節(jié)流閥25控制，該節(jié)流閥25通過支撐在定子外殼10上的桿26而為可操縱的。此外，在定子外殼10中安裝有帶有兩個端壁13、14的缸筒12以及轉(zhuǎn)子16，該轉(zhuǎn)子16載有多個葉片23a_e，該多個葉片23a_e限定了多個小室24a_e。轉(zhuǎn)子16在缸筒12中可旋轉(zhuǎn)并且支撐在端壁13、14中的軸承17、18中。轉(zhuǎn)子16以常規(guī)的方式相對于定子外殼10偏心布置，并且相對于缸筒12形成間隙密封部分37。以對這種類型的螺栓擰緊系統(tǒng)常規(guī)的方式，轉(zhuǎn)子16經(jīng)由減速齒輪27和未示出的扭矩響應(yīng)松脫離合器連接到螺栓擰緊系統(tǒng)的輸出端，該扭矩響應(yīng)松脫離合器經(jīng)由桿35連接至自動截止閥34，所述桿35延伸穿過轉(zhuǎn)子中心。
[0019]在其中一個缸筒端壁13中設(shè)置有兩個空氣連通端口 36、19，該兩個空氣連通端口36,19位于密封部分37的相對側(cè)處并且旨在以交替的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向交替地供應(yīng)動力空氣和排除來自缸筒的廢氣。參見圖3。缸筒11以與密封部分37在直徑上相對的設(shè)置有持續(xù)打開的主排氣出口 20，該排氣出口 20包括缸筒12中的多個開口并且與排氣室33連通。上面描述的特征在現(xiàn)有技術(shù)的可逆式葉片馬達中是公知的，這意味著對稱布置的空氣連通端口 36、19和主出口 20在兩個旋轉(zhuǎn)方向上給出相等的動力輸出和馬達的空轉(zhuǎn)速度。
[0020]方向閥21旋轉(zhuǎn)地支撐在后端壁13處并且通過桿22在兩個起作用位置之間可移動。在其中一個位置，閥21布置為將壓力空氣從空氣入口通道11輸送到其中一個空氣連通端口 36，并且同時，打開另一個空氣連通端口 19，用于經(jīng)由排氣出口通道15的通向大氣的排除出口。在另一個位置，方向閥21將空氣供應(yīng)轉(zhuǎn)換到另一個空氣連通端口 19，而首先提到的空氣連通端口 36被打開用于通向大氣的排除出口。因此，馬達旋轉(zhuǎn)可以通過方向閥21在交替方向之間改變。
[0021]在這種類型的馬達中內(nèi)在的缺陷是當(dāng)轉(zhuǎn)子16上的一個加壓小室24a的引導(dǎo)葉片23a已經(jīng)經(jīng)過主出口 20時，該小室24a通過主出口 20排放。但是，當(dāng)小室24a的后續(xù)葉片23b已經(jīng)經(jīng)過主出口 20時，該小室24a的尺寸在轉(zhuǎn)子16的連續(xù)旋轉(zhuǎn)下變得更小，沒有成功通過主出口 20排出并且仍然滯留在小室24a中的空氣將被再壓縮到一定程度直到引導(dǎo)葉片23a經(jīng)過排除功能的空氣連通端口 19。滯留的空氣量的再壓縮導(dǎo)致對轉(zhuǎn)子運行的一定的阻力，因此導(dǎo)致不期望的動力輸出的減小。
[0022]為了避免這種由于滯留廢氣的再壓縮導(dǎo)致的動力損失，根據(jù)本發(fā)明的馬達設(shè)置有輔助出口端口 28、29，該輔助出口端口 28、29位于主出口 20與空氣連通端口 36、19之間的角度位置并位于主出口 20的相對的側(cè)部處。這些輔助出口端口 28、29每個包括兩個開口，并且通過方向閥21單獨控制，使得對于特定的旋轉(zhuǎn)方向打開正確的輔助出口端口。為此目的，方向閥21設(shè)置有控制部32a、b、c，所述控制部32a、b、c設(shè)置為根據(jù)閥21的實際角度位置交替地封堵或打開空氣連通端口 36、19以及輔助出口端口 28、29。
[0023]例如，在其中一個方向閥21的位置，位于主出口 20和空氣連通端口 36之間的角度位置處的輔助出口端口 28被打開至大氣，同時空氣連通端口 36也經(jīng)由排氣出口通道15打開至大氣，而另一個輔助出口端口 29關(guān)閉。這意味著行進的小室在輔助出口端口 28與空氣連通端口 36處的排除點之間的角距離極短，并且意味著滯留在小室中的空氣的再壓縮實質(zhì)上得以避免。這意味著對轉(zhuǎn)子運行顯著變小的阻力，由此意味著更高的空轉(zhuǎn)速度和增加的動力輸出。
[0024]在方向閥21的另一位置，位于主出口 20與空氣連通端口 19之間的輔助出口端口29打開，同時空氣連通端口 19也打開用以排除廢氣，而輔助出口端口 28關(guān)閉。這就使得馬達在相反方向上的旋轉(zhuǎn)具有與首先描述的方向相同的運行特征和動力輸出。這就意味著馬達在兩個方向上都能夠以相同運行特征運行，正如現(xiàn)有技術(shù)中的馬達一樣，但在兩個方向上具有顯著更高的動力輸出和空轉(zhuǎn)速度。
[0025]在圖5a中顯示了方向閥21在如下位置，其中空氣連通端口 19經(jīng)由出口通道連接至大氣，而輔助出口端口 28通過閥21的控制部32a關(guān)閉，在圖5b中顯示了方向閥21位于其如下相對位置，其中空氣連通端口 19連接至壓力空氣入口通道11并且輔助出口端口 28打開至出口通道15。
[0026]在馬達以順時針旋轉(zhuǎn)的運行中，輔助出口端口 29關(guān)閉而輔助出口端口 28打開。在轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)過程中，行進的小室24a的排放如之前一樣開始，當(dāng)引導(dǎo)葉片23a已經(jīng)經(jīng)過主出口 20時廢氣通過主出口 20離開，但是在后續(xù)葉片23e經(jīng)過主出口 20之前，引導(dǎo)葉片23a正經(jīng)過輔助出口端口 28，這意味著小室24a仍然連接至出口通道15和大氣。由于輔助出口端口 28和排除空氣連通端口 19之間的距離非常短，因此將不存在小室24a的封閉，從而在該小室中沒有廢氣的再壓縮。以上操作順序?qū)τ谌~片所限定的轉(zhuǎn)子12上的所有小室24a_e都是一樣的。
[0027]在轉(zhuǎn)子12的逆時針旋轉(zhuǎn)方向上，輔助出口端口 29打開而輔助出口端口 28關(guān)閉。小室24a的引導(dǎo)葉片將為葉片23e，而葉片23a將為后續(xù)葉片，當(dāng)引導(dǎo)葉片23e經(jīng)過主出口20時小室24a開始排放。正如在上面的情況，在后續(xù)葉片23a已經(jīng)到達主出口 20之前，弓丨導(dǎo)葉片23e已經(jīng)達到并經(jīng)過打開的輔助出口端口 29，從而小室24a將保持連接至出口通道15。這意味著由于小室24a的體積縮小因此小室24a中的廢氣將不會被再壓縮。
[0028]通過本發(fā)明有可能增加可逆式氣動式葉片馬達的動力，而不會增加馬達的尺寸。這在工具的總體尺寸和重量至關(guān)重要的動力工具應(yīng)用中非常重要。
[0029]應(yīng)注意本發(fā)明并不限于所示出和描述的實施例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由變化的。例如，輔助出口端口 28、29的精確位置和設(shè)計可以改變并且適配成獲得與馬達最有利的調(diào)諧。輔助出口端口 28、29的位置和尺寸也可以根據(jù)轉(zhuǎn)子上的葉片和小室的數(shù)量進行改變。葉片越少小室越大。
【權(quán)利要求】
1.可逆式氣動式葉片馬達，包括定子外殼(10)，所述定子外殼(10)具有壓力空氣入口通道(11)和廢氣出口通道(15);缸筒(12)，所述缸筒(12)具有相對的端壁(13、14)并且支撐在所述定子外殼(10)中；載有葉片的轉(zhuǎn)子(16)，所述轉(zhuǎn)子(16)在所述缸筒(12)中能夠旋轉(zhuǎn)并且與所述缸筒(12)形成間隙密封部分(37);空氣連通端口(36、19)，所述空氣連通端口(36、19)位于所述間隙密封部分(37)的相對側(cè)處并且旨在供應(yīng)動力壓力空氣或從所述缸筒(12)排除廢氣；主出口(20)，所述主出口(20)與所述間隙密封部分(37)直徑相對的設(shè)置；以及方向閥(21)，所述方向閥(21)在兩個位置之間能夠變換用于將所述空氣連通端口(36、19)交替地連接至所述入口通道(11)和所述出口通道(15)， 其特征在于， ?輔助出口端口(28、29)設(shè)置在所述主出口(20)與所述空氣連通端口(36、19)中的每一個之間的角度位置處，并且 ?所述方向閥(21)包括控制部(32、33)，當(dāng)所述方向閥(21)從其中一個位置變換到另一個位置時，所述控制部(32、33)用于分別打開和關(guān)閉所述輔助出口端口(28、29)與所述出口通道(15)之間的連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片馬達，其中所述空氣連通端口(36、19)以及所述輔助出口端口(28、29)位于所述缸筒(12)的一個端壁(13)處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片馬達，其中所述方向閥(21的所述控制部(32、33)布置為將所述主出口(20)的一側(cè)上的輔助出口端口(28)打開至所述出口通道(15)，同時在所述主出口(20)同一側(cè)上的所述空氣連通端口(36)連接至所述出口通道(15)，而在所述主出口(20)的相對側(cè)上的所述輔助出口端口(29)關(guān)閉。
【文檔編號】F01C1/344GK104302873SQ201380025454
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月1日
【發(fā)明者】A·U·內(nèi)爾松 申請人:阿特拉斯·科普柯工業(yè)技術(shù)公司