一种空气启动马达双涡轮驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种空气启动马达双涡轮驱动装置，包括设有进气管连接口和排气口的壳体、设在壳体中的一级涡轮、导向轮、二级涡轮、端盖以及主轴，端盖、一级涡轮、导向轮以及二级涡轮依次连接在主轴上；端盖外侧通过密封圈与壳体连接，端盖内侧开设有进气口和与进气口相导通的喷射口，进气口与进气管连接口相连接，喷射口开设在端盖圆周面上；一级涡轮圆周面上开设有呈“V”型的第一沟槽并沿圆周方向排布；导向轮圆周面上开设有呈倒“V”型的换向槽并沿圆周方向排布，导向轮固定连接于壳体中；二级涡轮圆周面上开设有呈“V”型的第二沟槽并沿圆周方向排布。本发明具有输出功率大、耗气量低、效率高、扭矩大、压降低、启动压力小的优点。
【专利说明】—种空气启动马达双涡轮驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气启动马达领域，特别涉及一种空气启动马达双涡轮驱动装置。
【背景技术】
[0002]现阶段广泛使用的空气启动马达按结构形式主要分为叶片式及涡轮式两种。叶片式空气启动马达是通过压缩空气推动叶片旋转来带动启动马达齿轮和发动机飞轮转动。叶片式空气启动马达主要用于风动工具、高速旋转机械及矿山机械等，它具有防爆、较高的起动转矩、过载保护、温升较小、可长期满载工作等优点。但是，与涡轮式空气启动马达相比，在相同负载能力的情况下，叶片式空气启动马达比较笨重、耗气量大、效率低。而且叶片式空气启动马达噪声较大、需气路润滑。涡轮式空气启动马达是利用压缩空气驱动涡轮旋转来带动启动马达齿轮和发动机飞轮转动。涡轮式空气启动马达主要用于船舶、矿山、油气田、汽轮机等设备。涡轮式空气启动马达无需润滑气路，质轻，具有较低的工作压力和较高的功率。
[0003]目前国内使用的涡轮式空气启动马达普遍是单涡轮驱动方式，虽然单涡轮式空气启动马达相比叶片式空气启动马达具有优势，但是传统的单涡轮式空气启动马达仍有输出功率小、耗气量大、效率低、扭矩小、压降高、启动压力大,涡轮迟滞等缺点。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是:提供一种质轻、无需润滑气路、输出功率大、耗气量低、效率高、扭矩大、压降低且启动压力小的空气启动马达双涡轮驱动装置。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种空气启动马达双涡轮驱动装置，包括设有进气管连接口和排气口的壳体、设在壳体中的一级涡轮、导向轮、二级涡轮、端盖以及主轴，所述端盖、一级涡轮、导向轮以及二级涡轮依次连接在主轴上，端盖和导向轮通过轴承连接于主轴上，一级涡轮和二级涡轮通过键连接于主轴上；端盖外侧通过密封圈与壳体连接，端盖内侧开设有进气口和与进气口相导通的喷射口，所述进气口与进气管连接口相连接，喷射口开设在端盖圆周面上；所述一级涡轮圆周面上开设有呈“V”型的第一沟槽并沿圆周方向排布；导向轮圆周面上开设有呈倒“V”型的换向槽并沿圆周方向排布，导向轮固定连接于壳体中；所述二级涡轮圆周面上开设有呈“V”型的第二沟槽并沿圆周方向排布。
[0006]进一步的，所述喷射口和进气口分别相对的设置在端盖径向两端。
[0007]进一步的，相邻两第一沟槽之间形成凸台，凸台上开设有沉孔。
[0008]进一步的，所述一级涡轮和二级涡轮与壳体间隙配合。
[0009]进一步的，所述一级涡轮和二级涡轮的端面上轴向开设有多个均匀分布的通孔。
[0010]进一步的，所述端盖与一级涡轮间距离为1-2.5mm，一级涡轮与导向轮间距离为1-2.5mm，导向轮与二级涡轮间距离为1-2.5mm。[0011 ] 进一步的，所述第一沟槽槽深为3-5mm,最大处槽宽9.5-11.5mm,最小处槽宽3-4.5mm ;所述第二沟槽槽深为3.5_5mm,最大处槽宽7_8.5mm,最小处槽宽4.5-6mm ;换向槽槽深为3.5_5mm,最大处槽宽ll-13mm,最小处槽宽6-7.5mm。
[0012]进一步的，所述导向轮圆周表面上具有与壳体固定连接的加压凸台。
[0013]进一步的，所述主轴与导向轮连接处连接有第一轴承套、第一滚动轴承以及第一唇形密封圈，导向轮套接于所述第一轴承套、第一滚动轴承以及第一唇形密封圈上；所述主轴与端盖连接处连接有第二轴套、第二滚动轴承以及第二唇形密封圈，端盖套接于所述第二轴套、第二滚动轴承以及第二唇形密封圈上。
[0014]进一步的，所述第二滚动轴承露出端盖的一侧与压板连接，压板固定连接于端盖上。
[0015]本发明的工作原理:本发明设置有一级涡轮和二级涡轮可同时驱动主轴旋转。当壳体上的进气管连接口通有压缩气体时，压缩气体通过端盖上的进气口进入喷射口，压缩气体沿喷射口进入一级涡轮的第一沟槽内从而带动一级涡轮做功使主轴旋转，当压缩气体从一级涡轮的第一沟槽喷出时，气体的喷射方向与进入第一沟槽时发生改变，此时，气体进入导向轮上的换向槽，通过换向槽可使压缩气体的喷射方向改变使之与初始喷射方向相同，压缩气体从换向槽中喷出进入二级涡轮的第二沟槽内从而带动二级涡轮做功进一步推动主轴旋转，气体通过第二沟槽后由壳体上的排气口排出。
[0016]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0017]1、本发明设置有一级涡轮和二级涡轮可同时驱动主轴旋转，设计合理，结构简单，既保留了传统涡轮式空气启动马达无需润滑气路，质轻的优点，同时还具有输出功率大、耗气量低、效率高、扭矩大、压降低、启动压力小的优点，具有广阔的市场应用与推广前景。
[0018]2、本发明的导向轮圆周表面上具有与壳体相配合固定连接的加压凸台。加压凸台与壳体紧密配合，减少气体流动的范围以增加气压。同时加压凸台还与壳体通过螺钉固定连接。
[0019]3、本发明的相邻两第一沟槽之间形成凸台，凸台上开设有沉孔。以减轻一级涡轮的重量，还可以控制各沉孔的深度以调节一级涡轮平衡。
[0020]4、本发明的一级涡轮和二级涡轮上具有通孔进一步减轻一级涡轮和二级涡轮的重量。
[0021]5、本发明的主轴分别与导向轮和端盖之间设有密封圈防止产生漏气。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的装配示意图。
[0023]图2是本发明的剖视图。
[0024]图3是本发明换向轮的结构示意图。
[0025]图4是实施例二端盖内侧部分的剖视图。
[0026]图5是本发明端盖、一级涡轮、导向轮以及二级涡轮间距离的示意图。
[0027]图6是图5中D部的放大图。
[0028]图7是本发明一级涡轮的结构示意图。
[0029]图8是本发明二级涡轮的结构示意图。【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0031]实施例一:
[0032]如图1-3所示，一种空气启动马达双涡轮驱动装置，包括设有进气管连接口 11和排气口 12的壳体10、设在壳体10中的一级涡轮20、导向轮30、二级涡轮40、端盖50、主轴60以及轴垫片70，壳体10为轴向贯通的管状，所述进气管连接口 11与排气口 12前后设置，所述进气管连接口 12设置在壳体10的外壁上，排气口 12设置在壳体10轴向的一端处。
[0033]如图1-2所示，所述端盖50、一级涡轮20、导向轮30以及二级涡轮40依次连接在主轴60上，一级涡轮20和二级涡轮40通过键连接于主轴60上。壳体10与端盖50间隙配合，端盖50外侧通过密封圈51与壳体10连接，具体的，所述密封圈51为“O”型密封圈，端盖50外侧的外圆周面上设有凹槽，凹槽上装有“O”型密封圈，“O”型密封圈密封连接在壳体10与端盖50之间。
[0034]如图1、3和4所示，端盖50内侧开设有进气口 52和与进气口 52相导通的喷射口53，所述进气口 52与进气管连接口 12相连接，喷射口 53沿端盖50圆周方向开设；所述一级涡轮20外圆周面上开设有呈“V”型的第一沟槽21并沿圆周方向均匀排布，相邻两第一沟槽21之间形成凸台22，在凸台22上开设有沉孔23 ;导向轮30圆周面上开设有呈倒“V”型的换向槽31并沿圆周方向均匀排布，相邻两个换向槽31之间形成与壳体10相连接的凸块33，导向轮30固定连接于壳体10中，导向轮30圆周面上具有与壳体10相配合的加压凸台32，同时加压凸台32还与壳体10通过紧定螺钉(图中没示出)固定连接；所述二级涡轮40外圆周表面上开设有呈“V”型的第二沟槽41并沿圆周方向均匀排布。
[0035]如图2所示，所述主轴60与导向轮30连接处连接有第一轴承套61、第一滚动轴承62以及第一唇形密封圈63，导向轮30套接于所述第一轴承套61、第一滚动轴承62以及第一唇形密封圈63上；所述主轴60与端盖50连接处连接有第二轴套64、第二滚动轴承65以及第二唇形密封圈66，端盖50套接于所述第二轴套64、第二滚动轴承65以及第二唇形密封圈66上，第二滚动轴承65露出端盖50的一侧与压板68连接，压板68固定连接于端盖50上，以防第二滚动轴承65出现滑动。
[0036]如图2所示，所述一级涡轮20和二级涡轮40与主轴60间分别通过平键67连接，一级涡轮20和二级涡轮40的端面上轴向开设有多个均匀分布的通孔80，一级涡轮20和二级涡轮40具有相同的外径大小且外圆周表面与壳体10具有一定的间隙。
[0037]如图1和2所示，所述主轴60与轴垫片70通过内六角螺钉90连接，端盖50和导向轮30分别与主轴60通过滚动轴承连接。
[0038]如图5和6所示，所述端盖50与一级涡轮20间距离a为1_2.5mm, 一级涡轮20与导向轮30间距离b为1-2.5mm，导向轮30与二级涡轮40间距离c为1-2.5mm。优选的，所述端盖50与一级涡轮20间距离为1.1mm，一级涡轮20与导向轮30间距离为2mm，导向轮30与二级涡轮40间距离为1.2mm。
[0039]如图7-8所示,所述第一沟槽槽深为3-5mm,最大处槽宽9.5-11.5mm,最小处槽宽3-4.5mm ;所述第二沟槽槽深为3.5_5mm,最大处槽宽7_8.5mm,最小处槽宽4.5-6mm ;换向槽槽深为3.5_5mm,最大处槽宽ll-13mm,最小处槽宽6-7.5mm。
[0040]优选的,所述第一沟槽槽深为4.3mm,最大处槽宽10.6mm,最小处槽宽3.7mm ;所述第二沟槽槽深为4.25mm,最大处槽宽7.6mm,最小处槽宽5.5mm ;换向槽槽深为4.17mm,最大处槽宽12mm,最小处槽宽6.9mm。
[0041]本发明的工作过程及工作原理:当壳体10上的进气管连接口 11通有压缩气体时，压缩气体通过端盖50上的进气口 52进入喷射口 53，压缩气体沿喷射口 53进入一级涡轮20的第一沟槽21内从而带动一级涡轮20做功使主轴60旋转，当压缩气体从一级涡轮20的第一沟槽21喷出时，气体的喷射方向与进入第一沟槽21时发生改变，此时，气体进入导向轮30上的换向槽31，通过换向槽31可使压缩气体的喷射方向改变使之与初始喷射方向相同，压缩气体从换向槽31中喷出进入二级涡轮40的第二沟槽41内从而带动二级涡轮40做功进一步推动主轴60旋转，气体通过第二沟槽41后由壳体10上的排气口 12排出。
[0042]实施例二:
[0043]本实施例与实施例一不同之处在于:如图4所不,所述喷射口 53和进气口 52分别正对的设置在端盖50径向两端；所述导向轮30过盈配合于壳体10中。
[0044]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:包括设有进气管连接口和排气口的壳体、设在壳体中的一级涡轮、导向轮、二级涡轮、端盖以及主轴，所述端盖、一级涡轮、导向轮以及二级涡轮依次连接在主轴上，端盖和导向轮通过轴承连接于主轴上，一级涡轮和二级涡轮通过键连接于主轴上；端盖外侧通过密封圈与壳体连接，端盖内侧开设有进气口和与进气口相导通的喷射口，所述进气口与进气管连接口相连接，喷射口开设在端盖圆周面上；所述一级涡轮圆周面上开设有呈“V”型的第一沟槽并沿圆周方向排布；导向轮圆周面上开设有呈倒“V”型的换向槽并沿圆周方向排布，导向轮固定连接于壳体中；所述二级涡轮圆周面上开设有呈“V”型的第二沟槽并沿圆周方向排布。
2.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述喷射口和进气口分别相对的设置在端盖径向两端。
3.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:相邻两第一沟槽之间形成凸台，凸台上开设有沉孔。
4.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述一级涡轮和二级涡轮与壳体间隙配合。
5.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述一级涡轮和二级涡轮的端面上轴向开设有多个均匀分布的通孔。
6.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述端盖与一级涡轮间距离为1-2.5mm，一级涡轮与导向轮间距离为1-2.5mm，导向轮与二级涡轮间距离为1-2.5mm。
7.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述第一沟槽槽深为3_5mm,最大处槽宽9.5-11.5mm,最小处槽宽3_4.5mm ;所述第二沟槽槽深为3.5_5mm,最大处槽宽7-8.5mm,最小处槽宽4.5-6mm ;换向槽槽深为3.5_5mm,最大处槽宽ll_13mm,最小处槽宽6_7.5mm。
8.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述导向轮圆周表面上具有与壳体固定连接的加压凸台。
9.根据权利要求1所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述主轴与导向轮连接处连接有第一轴承套、第一轴承以及第一密封圈，导向轮套接于所述第一轴承套、第一轴承以及第一密封圈上；所述主轴与端盖连接处连接有第二轴套、第二轴承以及第二密封圈，端盖套接于所述第二轴套、第二轴承以及第二密封圈上。
10.根据权利要求9所述空气启动马达双涡轮驱动装置，其特征在于:所述第二轴承露出端盖的一侧与压板连接，压板固定连接于端盖上。
【文档编号】F02N7/00GK103696891SQ201310714784
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】屈盛官, 尹鹏, 李小强, 胡欣钧, 张行斌 申请人:华南理工大学, 广州市海同机电设备有限公司