专利名称：流体介质驱动的手持式工具机的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1前序部分的流体介质驱动的手持式工具机。
背景技术：
由专利说明书US 6347985 B1公开了一种手持式工具机，它仅通过一个吸尘器的抽吸空气流来驱动。该公知的手持式工具机的核心部件是传统的水斗式透平(Pelton-Turbine)，它利用吸尘器的抽吸空气来使输出主轴转动及由此驱动刀具。
该公知的、具有轴流式及水斗式透平——也被称为高电阻笼型转子，它仅基于空气冲量将机械功率输送给轴——的手持式工具机的效率仅可有条件地满足对该可由市场上流行的吸尘器驱动的手持式工具机的工作能力及吸出功率的高要求。
发明内容
具有权利要求1的特征的本发明具有其优点，即不需要自己电动机的、仅用吸尘器的抽吸空气驱动的、构造成磨削机的手持式工具机对于它的应用可具有高效率，以致吸入或鼓出空气的特别多的流动能量可转换成机械功率及通过持续输出在轴磨削过程中形成的尘屑颗粒保证了几乎无尘屑的磨削、钻孔等，由此可使高的切屑切除量与磨屑的高效吸出相统一，简言之，得到一种特别有利的透平的变型——近似为在传统通流的径流式透平与轴流式透平之间的中间形式——，它被构成为对角通流的径流式透平。它将压力损失小的优点与空气流能量产出高的优点相结合及由此对于通过空气流的电动工具构成了一个高效的驱动装置。
设置了一个安装在涡轮前面的固定的进口导向栅，该进口导向栅用作用于涡轮的轴的枢轴承的轴承座，则它承担了手持式工具机壳体结构的支承功能，其中这些部分的制造成本由此可保持特别低。
驱动装置仅由轻的塑料部件组成，该手持式工具机可特别轻及使用便捷。
涡轮借助迷宫式密封相对透平壳体密封，该透平可无摩擦损失地被密封及由此防止压力损失地被保护，由此其效率特别高。
进口导向栅被用作用于透平的轴的轴承的轴承座，则装备了该透平的手持式工具机可特别平坦地构成。
它设有一个平衡质量，该平衡质量与进口导向栅的结构一起构成一个迷宫式密封，则轴的轴承可特别可靠地防止尘屑的侵入及聚集地被保护。
进口导向栅被这样装入壳体的结构中，以致该进口导向栅使该壳体加强，则该壳体可特别轻地构成。
用于驱动涡轮的空气在径向外部导入到该涡轮上及然后由涡轮的外边缘径向倾斜地向内被吸入，则可形成特别小的流动损失及该透平具有相应高的效率。
手持式工具机设有一个无线开关，借助该无线开关可接通及关断吸尘器，则可舒适及简单地操作手持式工具机或吸尘器。
借助可不同地调节的空气阀来进行手持式工具机的转速调节，则可用简单的措施既简单又成本有利地使工具机的转速适配于当前的加工条件。
以下借助实施例与附图来详细描述本发明。
附图表示
图1一个超精磨削机的纵截面，图2用于驱动超精磨削机的、具有进口导向栅的透平的纵截面，图3具有平衡质量的透平的侧视图，图4图3中一个放大的部分，图5平衡质量的一个空间俯视图，图6进口导向栅的一个空间仰视图。
具体实施例方式
图1示出一个手持式工具机10，它被构造成超精磨削机，在该图上可看到其内侧向着观察者的壳体壳14。该壳体壳与第二个未示出的基本上对称的壳体壳构成一个具有垂直轴线40的钟状壳体12。该壳体12由两个壳体壳用螺钉接合起来，这些螺钉从外部穿过未示出的外壳体壳，可被旋入到左壳体壳14的螺母座35中及由此使两个壳体壳在一个接缝处固定在一起。
壳体12在其上侧20上过渡到一个从垂直轴线40横向伸出的空心圆柱形手把16，它被用作抽吸空气出口18及用于与一个未示出的抽吸软管相连接。壳体12在其上侧20上带有一个空气阀22，该空气阀使通到壳体12内部的流体通道26的开口24根据需要进行释放或关闭以调节进入空气。为此，一个通道壁28的一个区域86在开口24的邻近处被穿孔，使得在软管式的流体通道26中的抽吸空气可与外部空气连通。通道壁28通过支承肋30被保持在壳体壳14上。这些支承肋30与壳体壳14内部的加强肋32连接及通过这些加强肋与壳体外壁或壳体壳14相连接。由此，空气通道26或通道壁28被加强及壳体12以轻结构方式尤其可抗由流过的抽吸空气激励的振动或谐振地被稳定。
壳体12在下部终止在一个直的环形的下边缘34上，该下边缘在其向下的垂直投影中构成具有向外弯拱的边的一个三角形。与下边缘34平行地设有一个磨削盘70，该磨削盘通过弹性振动体75与壳体12形成可弹性运动的连接。磨削盘70用其烙铁形的基面向外超过下边缘34的三角形的、垂直向下投影的轮廓及在其底侧上具有保持装置，用于接收一个未详细示出的磨削片。磨削盘通过一个轴72及一个未详细示出的、无相对转动地配合在其端部上的偏心轮可沿轨道被驱动，以致磨削盘的每个点及由此磨削片的每个磨削颗粒都描绘出小的圈，即一个轨道-超精磨削机的典型的磨削图。
轴72通过一个可被空气驱动的透平36的涡轮38驱动转动及通过一个上及一个下滚动轴承64，66可转动地支承在壳体12或进口导向栅74中，并且用其下端配合在第三滚动轴承68中，后者用其外环无相对转动地配合在磨削盘70中。在下滚动轴承与第三滚动轴承66，68之间，轴72无相对转动地与一个平衡质量78相连接，该平衡质量用于补偿不平衡，以便使偏心运动的磨削盘70的振动与壳体12隔离。
平衡质量78在其上面的、向着进口导向栅74的一侧上带有一个向上伸的环形轮廓80。该环形轮廓在上面被一个环形槽82以一个小距离包围，该环形槽被设置在进口导向栅74的紧邻的底面中及与环形轮廓80共同构成一个下面的曲折形迷宫式密封84。该密封可防止通过手持式工具机10内部中的、尤其是平衡质量78与进口导向栅74之间的空腔中的负压使灰尘及磨屑运动到该间隙中或达到下轴承66，由此使它长期地受不利的影响。
轴72在中间被涡轮38无相对转动地包围，其中借助大致在轴72中间在一个确定的圆周区域中的压花73在这两个部件之间产生紧密的形锁合的连接，在浇注时流动的塑料进入压花的凹部中及由此形成连接。
涡轮38具有钟形的外部轮廓，其中轴向向下地与下边缘34连接着一个无相对转动地固定在壳体12中或可夹紧在壳体壳14之间的带有栅叶片75的进口导向栅74。栅叶片75如涡轮38的涡轮叶片42那样被构型为在其窄侧面上立起的塑料条。被构造成短截锥的进口导向栅74其外部被一个也被无相对转动地置于壳体12中的透平壳60在栅叶片75高度大小的距离上至少部分地搭接，以致由此构成涡轮38的环形流体通道49的一个下部的延续部分，通过该流体通道抽吸或引导抽吸空气。由下面流入的用于驱动涡轮38的抽吸空气通过栅叶片75偏转到其流动方向上或流体通道49的或涡轮38的涡轮叶片42的方向上及去涡流，以致由此显著改善透平36的、尤其是输入侧的效率。进口导向栅74用其底侧上的一个中心槽76构成用于轴72下区域的一个轴承66的轴承座，该轴承在壳体12中固定及引导及该轴。
图2示出涡轮38与连接在其轴向下方并且固定在壳体12中的进口导向栅74的细节的一个纵截面，它们的组装状态被表示在图1中。在此可看到——与一个榨柠檬机的压体类似地——一个截锥形向外弯拱的支承锥48，它的外部带有多个涡轮叶片42，这些叶片具有其窄侧面立在支承锥48上地设置的扁平塑料条的构型及其高度在向着——虚拟的——锥顶的方向上逐渐地增大。在涡轮叶片42上连接着一个相对支承锥48或涡轮叶片42的上边缘大致平行地延伸的盖锥44。由此在支承锥与盖锥48，44之间形成了一个横截面为环形的流体通道49。该流体通道被涡轮叶片42划分成多个迂回曲折的单通道，在这些单通道中用于驱动透平36的抽吸空气基于涡轮叶片42的小曲率半径或偏转角能够以特别小的流动阻力流动。支承锥48的下边缘相对垂直轴线40约倾斜45°角及不象传统的径流式透平那样相对锥轴线横向地约弯角90°。在透平36的一个特别有利的实施例中，叶片的入流角为40°及出流角为30°。运动箭头62表示沿着涡轮叶片42流动的空气相对轴线40偏转45°，其中未考虑横向于绘图平面的偏转。
盖锥44在上部虚拟锥顶46的区域中以一个最小的距离与空气通道26的通道壁28相邻，抽吸空气通过该空气通道有利于流动地被导向负压源或吸尘器。
支承锥48或涡轮38的截锥由一个用于接收轴杆72的中心空心圆柱体54穿过。该空心圆柱体54在上面虚拟锥顶的区域中构成一个高地向上突出的、相对高的环形的凸缘52。由此，空心圆柱体54实现这样的长度，使得轴72在确定的轴向超长度上及在其压花73的确定区域上用其压花73在空心圆柱体54的内部固定地相对涡轮定位及由该空心圆柱体围作用，由此在涡轮38与轴72之间达到可靠的、无相对转动的固定。
在向着虚拟锥顶46的方向上愈来愈凹地弯曲的截锥形盖锥44在其高度的下部三分之一处在其外侧面上带有一个环形的密封凸缘56。它被设置用于轴向配合到一个搭接的环形槽57中，该环形槽被设置在壳状透平壳体60的向着涡轮48的内侧上，通过对密封凸缘56的搭接起到上迷宫式密封51的作用，及可防止透平36内部的压力损失及由此显著地提高其效率。
为了驱动手持式工具机10，空气在抽吸空气出口18上被吸出并通过磨削盘70中的吸孔71及磨削盘70的上侧面与壳体下边缘34之间由外部补充地流入。由外部吸入的空气到达进口导向栅74的环形通道49中及继续进入到涡轮38的通道中。
涡轮38及进口导向栅74与磨蚀性的、含灰尘的空气的接触可在那里导致磨损及灰尘积聚效应，它可对驱动装置的功率及其寿命产生不利的影响。为了对此作出应付，与抽吸空气接触的面尤其通过小的、规则的高尔夫球形式的凹部这样地结构化，以致这些面在提高表面强度的情况下具有小的流动阻力。
图3示出具有进口导向栅74、安装好的轴72及下轴承66、平衡质量78以及盘轴承68的透平36的纵截面。其中可清楚地看到下迷宫式密封84，及该密封的在图4中放大地示出的部件，即平衡质量78上侧上的环形轮廓80及进口导向栅74底侧中通过在用于稳定支承环77的加强肋96中开出的单个的凹部形成的环形槽82。
图5示出平衡质量78的一个空间俯视图，其中可清楚地看到构成迷宫式密封84的环形轮廓80。
图6示出进口导向栅74的一个空间仰视图，其中可看到底侧中的或作为加强肋96中的单个凹部的环形槽82。
流过手持式工具机10的空气不是象在传统的径流式透平中那样在其进入透平36以前纯径向地向内再偏转到轴向，而是不仅在进口导向栅74中而且在透平36中相对垂直轴线40约45°角地流动(见图3及4)。该斜向入流具有其优点，即明显地提高了透平36的效率，因为透平36及进口导向栅74中的压力损失被减至最小。叶片的入流角度为60°及出流角度为30°，也为了使出流损失保持尽可能地小。用于入流区域的角度可在0°与70°之间变化及出流区域的角度可在10°至60°之间变化。角度的选择既与空气流量也与期望的转速相关。进口导向栅74具有的任务是，对空气流施加上尽可能大的预旋转，及出于此原因它具有排出角度为78o的栅叶片75(图8)。为了减小空气噪音，在支承锥48上涡轮38的涡轮叶片42被向前拉一些及与此相反地栅叶片75被向后拉一些(图4及6)。由此抑制了涡轮叶片与栅叶片42、75之间的啸声噪音，因为这些叶片以仅0.5mm的距离相互扫过及有效地“被涂抹(verschmiert)”。进口导向栅74与透平36之间的小距离是必需的，由此透平36可理想地迎流。在支承锥48内或在其底侧上的支撑肋90之间的一个附加支撑环88阻止了透平36的强波动的及不受控制的空载转速，该转速可取得很高的值(＞20 000转/分钟)，因为由此不会出现由纯径向布置的肋产生的风扇效应。支撑环88及支撑肋90由径向内部向外部尺寸定得愈来愈薄，以便在压力注射成型时材料可由内向外快速及以小阻力流动及可注满注射模具的所有空腔。
上面所述的所有的单个特征对应于创造性的劳动，因为它们单个及共同地有贡献于所述方案的特殊优点。
权利要求
1.手持式工具机，具有一个壳体(12)及一个可转动地和/或振动地被驱动地设置在壳体上的工具(70)，该工具可借助抽吸空气流、尤其是借助一个吸尘器、被根据规定来驱动，其特征在于一个具有涡轮(38)的透平(36)被用作驱动装置，该透平设有使入流或出流的空气稳定的装置，尤其设有进口导向栅(74)和/或出口导向栅，其中，该涡轮(38)被一个迷宫式密封(51)相对一个透平壳体(60)密封，该密封防止压力损失地保护该透平(36)。
2.根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于进口导向栅(74)被用作用于轴(72)的一个轴承(66)的轴承座(76)。
3.根据以上权利要求中一项的手持式工具机，其特征在于进口导向栅(74)以一个用于轴向上邻近的部件、尤其是平衡质量的一个凸起的或到一个凸起中的配合区域构成一个迷宫式密封。
4.手持式工具机，具有一个壳体(12)及一个可转动地和/或振动地被驱动地设置在该壳体上的工具(70)，该工具可借助抽吸空气流、尤其通过一个吸尘器、被根据规定来驱动，其特征在于一个具有涡轮(38)的透平(36)被用作驱动装置，该透平设有使入流或出流的空气稳定的装置，尤其设有进口导向栅(74)和/或出口导向栅，其中，该透平具有一个与轴(72)联接的平衡质量(78)，该平衡质量与一个轴向相邻的部件的结构、尤其是进口导向栅(74)的凸起及凹槽(80，82)共同地构成一个迷宫式密封(84)。
5.根据以上权利要求中一项的手持式工具机，其特征在于进口导向栅(74)被这样装入壳体(12)的结构中，使得该进口导向栅使该壳体加强。
6.根据权利要求1至5中一项的手持式工具机，其特征在于用于驱动涡轮(38)的空气在径向外部被导入到该涡轮上及然后由该涡轮(38)的外边缘被径向倾斜向内地吸出。
7.根据以上权利要求中一项的手持式工具机，其特征在于它被构造成平面磨削机，尤其是被构造为超精磨削机。
全文摘要
本发明涉及一种手持式工具机，具有一个壳体(12)及一个可转动地和/或振动地被驱动地设置在壳体上的工具(70)，该工具可借助抽吸空气流、尤其是借助一个吸尘器、被根据规定来驱动，通过以下措施能使其效率大大提高一个具有涡轮(38)的透平(36)被用作驱动装置，该透平设有使入流或出流的空气稳定的装置，尤其设有进口导向栅(74)和/或出口导向栅，其中，该涡轮(38)被一个迷宫式密封(51)相对一个透平壳体(60)密封，该密封防止压力损失地保护该透平(36)。
文档编号B23Q5/00GK101068659SQ200580041521
公开日2007年11月7日 申请日期2005年11月2日 优先权日2004年12月3日
发明者J·黑塞 申请人:罗伯特·博世有限公司