气动涡轮式手持高扭矩磨机

摘要

本发明公开了一种气动涡轮式手持高扭矩磨机，包括导流蜗壳(1)、导流器(2)、反冲涡轮(3)、主轴大齿轮(4)、顶壳(01)、上机壳(02)、气流调节器(021)、下机壳(03)、手柄气阀总成(04)、辅助手柄(05)、磨头夹持器(06)、磨头护罩(07)。本发明采用由导流蜗壳、导流器、反冲涡轮构成的涡轮机构，利用气流喷射的反作用力作功，将压缩空气的气压势能转换为反冲涡轮的旋转动能，反冲涡轮的转动经齿轮减速传递给主轴获得较高扭矩，带动磨头旋转的技术方案，所提供的一种气动涡轮式手持高扭矩磨机，通过反冲涡轮提高能量转换效率和转速，通过齿轮减速获得较高扭矩，使气动手持磨机达到了高效、高速、高扭矩、形体轻便小巧、无油雾和减轻噪音的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种手持气动工具，具体是指利用压缩空气驱动涡轮高速旋转，经齿轮减速获得较高扭矩带动磨头旋转，用于打磨抛光器物的一种气动涡轮式手持高扭矩磨机。

背景技术

现有技术的气动手持磨机为叶片式，是利用压缩空气高速气流冲击轴流叶片的方式，将气流的部分动能转为叶片轴的旋转动能，气流的流速和方向发生了改变，叶片轴因此获得了旋转动能带动磨头工作，这一过程为动能的交换过程。现有技术的叶片式气动手持磨机在动能交换过程中，由于叶轮圆周旋转的线速度要低于气流的尾速，为了提高叶片轴的转速，冲击叶轮的气流流速就要足够大，而冲击流速越大，尾气的剩余流速动能损失就越多，使得动能交换效率较低；为了交换到足够的能量，叶片和气道的直径就要足够大，气道足够长，致使机体比较大且笨重；另外，叶片与缸壁的摩擦需要液态机油润滑，高速旋转的叶片会将液态机油击成大量的油雾并随排气弥漫到作业场合的空间，造成空气污染，同时叶片与缸壁的摩擦还会产生强烈的工作噪音，造成噪音污染；因此，现有技术存在能量转换效率低、机体大且笨重、转速与扭矩难以提高以及油雾和噪音污染的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由导流蜗壳、导流器、反冲涡轮构成的涡轮机构，利用气流喷射的反作用力作功，将压缩空气的气压势能转换为反冲涡轮的旋转动能，反冲涡轮的转动经齿轮减速传递给主轴获得较高扭矩，带动磨头旋转的技术方案，提供一种气动涡轮式手持高扭矩磨机，旨在通过反冲涡轮提高能量转换效率和转速，通过齿轮减速获得较高扭矩，使气动手持磨机达到高效、高速、高扭矩、形体轻便小巧、无油雾和减轻噪音的目的。

本发明的目的是这样实现的：包括导流蜗壳、导流器、反冲涡轮、主轴大齿轮、顶壳、上机壳、气流调节器、下机壳、手柄气阀总成、辅助手柄、磨头夹持器、磨头护罩，其中：所述的导流蜗壳为板块状合金构件，导流蜗壳上面的前部设有一垂直向下的，上小下大的圆锥、圆柱形台阶通孔构成的进气孔，与进气孔相连的导流蜗壳的下面设有一个沿顺时针方向半圆环形的凹槽构成的气道，位于流蜗壳的下面半圆环形气道的圆心位置，设有一配合轴承的圆形盲孔；导流蜗壳上面的四角位置设有沉头螺丝穿孔；所述的导流器为圆柱盘形合金构件；导流器的上面中心设有一个上凸的圆环状台阶，圆环状台阶中心为贯穿导流器的圆形通孔；导流器的半边圆周柱壁上，设有沿圆周呈放射状排列的若干流线型的定向导流叶，定向导流叶的导流迎角呈左旋螺旋方向，沿定向导流叶根部边缘设有一道上凸的弧形堰墙；导流器的下面为三层法兰凸台阶，分别与衬套、反冲涡轮配合；所述的衬套为位于导流器下面，与导流器的下面法兰凸台阶连接的，围在所述反冲涡轮外缘的环形套构件；所述的反冲涡轮为中心设有涡轮齿轮轴的圆柱形的合金叶轮，反冲涡轮的轮缘沿圆周呈放射状等分设有圆弧形的叶槽，叶槽的凹面方向与导流器的定向导流叶的导流迎角方向相同，涡轮齿轮轴的齿轮位置位于反冲涡轮的下面，为圆柱斜齿轮，涡轮齿轮轴的上下部位均设有配合轴承的柱面台阶；所述的主轴大齿轮为中心设有主轴的圆柱形合金圆柱斜齿轮；主轴大齿轮的轮径与齿数大于所述反冲涡轮涡轮齿轮轴的圆柱斜齿轮且与其配套啮合；主轴位于主轴大齿轮的上部设有配合轴承的台阶，顶端面中心设有与气流调节器连接的盲螺孔；主轴位于主轴大齿轮的下部设有配合轴承的柱面台阶和锥面，且底端面中心设有与磨头夹持器连接的盲螺孔。

所述的各部件相互位置及连接关系为，导流蜗壳固定于上机壳的上面，顶壳罩在导流蜗壳之上且固定于上机壳的上面，衬套固定于上机壳的上部安置腔中，反冲涡轮的涡轮齿轮轴下部装轴承固定于上机壳的上部安置腔中，反冲涡轮处在衬套内，反冲涡轮的涡轮齿轮轴上部装轴承固定于导流蜗壳的安置盲孔中；主轴大齿轮位于上机壳的下部安置腔中，主轴大齿轮与涡轮齿轮轴的齿轮部啮合，主轴的上部装轴承固定于上机壳的下部安置腔中，主轴的顶端装气流调节器，气流调节器位于上机壳的上面的导流蜗壳的进气孔内，主轴的下部装轴承固定于下机壳的上部安置腔中，其锥面与下机壳的锥套滑动配合，下机壳固定于上机壳的下面，磨头夹持器固定连接在主轴的底端面下，磨头护罩固定在下机壳的下面，手柄气阀总成固定在上机壳的后侧面且与上机壳的进气口相通，辅助手柄固定在上机壳的左侧；其中，顶壳、上机壳、下机壳、手柄气阀总成的有关连接结合处均加有密封。

工作原理

部件组合后，由顶壳的下部、导流蜗壳的上面、上机壳的上面围成的腔室构成了高压气流通道；由反冲涡轮的下面至下机壳的气室和室壁上的排气孔构成了常压气流通道；

工作时，压缩空气经手柄气阀总成进入高压气流通道，通过导流蜗壳的进气孔与气流调节器之间的间隙，沿导流蜗壳的气道经导流器的定向导流叶导向后经反冲涡轮的圆弧叶槽向常压气流通道喷射，驱动反冲涡轮旋转，再通过常压气流通道的排气孔排入大气；压缩空气进入高压气流通道时处于高压状态，高压气流在射出反冲涡轮的圆弧叶槽时压力迅速释放，反冲涡轮的圆弧叶槽在迅速释放的高速气流的反作用力的作用下，带动反冲涡轮沿着气流射出相反的方向旋转，从而带动涡轮齿轮轴的高速旋转，经与涡轮齿轮轴齿轮部啮合的主轴大齿轮的减速，使主轴获得较大的载荷扭矩；在反冲涡轮叶槽喷射口处，高压气体的压力势能直接转换为反冲涡轮的旋转动能，若忽略排气孔产生的一点压力阻尼，几乎所有气体压力势能都可以转换为射流动能，由牛顿力学定律可知，作用力与反作用力的大小相等方向相反，空载时，若忽略反冲涡轮及减速、传动机构的机械摩擦损耗，理论上反冲涡轮圆周旋转的线速度可以等于叶槽喷射口的气体射流速度，这就是反冲式涡轮的能量转换优于冲击式叶轮的能量转换的原理；同时，在输出功率相同的前提下，反冲式涡轮机的形体与重量小于冲击式叶轮机；由于减速齿轮需要的少量高速润滑油被封闭在上机壳02中与气流通道隔离，不会随高速气流外泄，加之反冲涡轮3与壳壁无机械摩擦，无需液态机油润滑，从而避免了油雾的产生和污染，同时还减轻了工作噪音。

上述，本发明采用由导流蜗壳、导流器、反冲涡轮构成的涡轮机构，利用气流喷射的反作用力作功，将压缩空气的气压势能转换为反冲涡轮的旋转动能，反冲涡轮的转动经齿轮减速传递给主轴获得较高扭矩，带动磨头旋转的技术方案，克服了现有技术存在的能量转换效率低、机体大且笨重、转速与扭矩难以提高以及油雾和噪音污染的问题与不足，所提供的一种气动涡轮式手持高扭矩磨机，通过反冲涡轮提高能量转换效率和转速，通过齿轮减速获得较高扭矩，使气动手持磨机达到了高效、高速、高扭矩、形体轻便小巧、无油雾和减轻噪音的目的。

附图说明

图1是本发明的气动涡轮式手持高扭矩磨机的主剖视图；

图2是本发明的气动涡轮式手持高扭矩磨机的导流器、衬套、反冲涡轮、主轴大齿轮部件的分解轴测示意图；

图3是本发明的气动涡轮式手持高扭矩磨机的分解俯视轴测示意图；

图4是本发明的气动涡轮式手持高扭矩磨机的分解仰视轴测示意图；

图5是本发明的气动涡轮式手持高扭矩磨机的整体俯视轴测示意图。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。

图中：导流蜗壳1、气道11、进气孔12、导流器2、定向导流叶21、衬套22、反冲涡轮3、涡轮齿轮轴31、主轴大齿轮4、主轴41、顶壳01、上机壳02、气流调节器021、进气口022、下机壳03、排气孔031、手柄气阀总成04、辅助手柄05、磨头夹持器06、磨头护罩07。

具体实施方式

参阅图1～图5，本发明的一种气动涡轮式手持高扭矩磨机，包括导流蜗壳1、导流器2、反冲涡轮3、主轴大齿轮4、顶壳01、上机壳02、气流调节器021、下机壳03、手柄气阀总成04、辅助手柄05、磨头夹持器06、磨头护罩07，其中：所述的导流蜗壳1为板块状合金构件，导流蜗壳上面的前部设有一垂直向下的，上小下大的圆锥、圆柱形台阶通孔构成的进气孔12，与进气孔相连的导流蜗壳的下面设有一个沿顺时针方向半圆环形的凹槽构成的气道11，位于流蜗壳的下面半圆环形气道11的圆心位置，设有一配合轴承的圆形盲孔；导流蜗壳上面的四角位置设有沉头螺丝穿孔；所述的导流器2为圆柱盘形合金构件；导流器的上面中心设有一个上凸的圆环状台阶，圆环状台阶中心为贯穿导流器的圆形通孔；导流器的半边圆周柱壁上，设有沿圆周呈放射状排列的若干流线型的定向导流叶21，定向导流叶21的导流迎角呈左旋螺旋方向，沿定向导流叶21根部边缘设有一道上凸的弧形堰墙；导流器的下面为三层法兰凸台阶，分别与衬套22、反冲涡轮3配合；所述的衬套22为位于导流器下面，与导流器的下面法兰凸台阶连接的，围在所述反冲涡轮外缘的环形套构件；所述的反冲涡轮3为中心设有涡轮齿轮轴31的圆柱形的合金叶轮，反冲涡轮3的轮缘沿圆周呈放射状等分设有圆弧形的叶槽，叶槽的凹面方向与导流器的定向导流叶21的导流迎角方向相同，涡轮齿轮轴31的齿轮位置位于反冲涡轮的下面，为圆柱斜齿轮，涡轮齿轮轴31的上下部位均设有配合轴承的柱面台阶；所述的主轴大齿轮4为中心设有主轴41的圆柱形合金圆柱斜齿轮；主轴大齿轮的轮径与齿数大于所述反冲涡轮3涡轮齿轮轴31的圆柱斜齿轮且与其配套啮合；主轴41位于主轴大齿轮4的上部设有配合轴承的台阶，顶端面中心设有与气流调节器021连接的盲螺孔；主轴41位于主轴大齿轮4的下部设有配合轴承的柱面台阶和锥面，且底端面中心设有与磨头夹持器06连接的盲螺孔。

所述的各部件相互位置及连接关系为，导流蜗壳1固定于上机壳02的上面，顶壳01罩在导流蜗壳1之上且固定于上机壳02的上面，衬套22固定于上机壳02的上部安置腔中，反冲涡轮3的涡轮齿轮轴31下部装轴承固定于上机壳02的上部安置腔中，反冲涡轮处在衬套22内，反冲涡轮3的涡轮齿轮轴31上部装轴承固定于导流蜗壳1的安置盲孔中；主轴大齿轮4位于上机壳02的下部安置腔中，主轴大齿轮4与涡轮齿轮轴31的齿轮部啮合，主轴41的上部装轴承固定于上机壳02的下部安置腔中，主轴41的顶端装气流调节器021，气流调节器021位于上机壳02的上面的导流蜗壳1的进气孔12内，主轴41的下部装轴承固定于下机壳03的上部安置腔中，其锥面与下机壳03的锥套滑动配合，下机壳03固定于上机壳02的下面，磨头夹持器06固定连接在主轴41的底端面下，磨头护罩07固定在下机壳03的下面，手柄气阀总成04固定在上机壳02的后侧面且与上机壳02的进气口022相通，辅助手柄05固定在上机壳02的左侧；其中，顶壳01、上机壳02、下机壳03、手柄气阀总成04的有关连接结合处均加有密封。

工作原理

部件组合后，由顶壳01的下部、导流蜗壳1的上面、上机壳02的上面围成的腔室构成了高压气流通道；由反冲涡轮3的下面至下机壳03的气室和室壁上的排气孔031构成了常压气流通道；

工作时，压缩空气经手柄气阀总成04进入高压气流通道，通过导流蜗壳1的进气孔12与气流调节器021之间的间隙，沿导流蜗壳1的气道11经导流器2的定向导流叶21导向后经反冲涡轮3的圆弧叶槽向常压气流通道喷射，驱动反冲涡轮3旋转，再通过常压气流通道的排气孔031排入大气；

压缩空气进入高压气流通道时处于高压状态，高压气流在射出反冲涡轮3的圆弧叶槽时压力迅速释放，反冲涡轮3的圆弧叶槽在迅速释放的高速气流的反作用力的作用下，带动反冲涡轮3沿着气流射出相反的方向旋转，从而带动涡轮齿轮轴31的高速旋转，经与涡轮齿轮轴31齿轮部啮合的主轴大齿轮4的减速，使主轴41获得较大的载荷扭矩；在反冲涡轮3叶槽喷射口处，高压气体的压力势能直接转换为反冲涡轮3的旋转动能，若忽略排气孔031产生的一点压力阻尼，几乎所有气体压力势能都可以转换为射流动能，由牛顿力学定律可知，作用力与反作用力的大小相等方向相反，空载时，若忽略反冲涡轮3及减速、传动机构的机械摩擦损耗，理论上反冲涡轮3圆周旋转的线速度可以等于叶槽喷射口的气体射流速度，这就是反冲式涡轮的能量转换优于冲击式叶轮的能量转换的原理；同时，在输出功率相同的前提下，反冲式涡轮机的形体与重量小于冲击式叶轮机；由于反冲涡轮3与壳壁无机械摩擦，除了减速齿轮需要少量稠厚的不会产生油雾的润滑脂膏外，无需液态机油润滑，避免了油雾污染，同时还减轻了工作噪音。