CN103476547B - 用于调整气动动力工具速度的速度控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于限制由空气涡轮（20）驱动的气动动力工具的怠速和运行速度的速度控制装置，包括：用于供应为压力（P1）的加压空气的入口通道（16）；一个或多个喷嘴（25），所述一个或多个喷嘴（25）用于将供应的促动加压空气引导至所述空气涡轮（20）的涡轮叶轮（22）之上；以及速度调整器（21），其具有被响应于涡轮速度的控制压力（P3）偏置的可移动的阀元件（43），所述速度调整器（21）布置成控制从所述加压空气入口通道（16）到所述喷嘴（25）的供应的加压空气流，其中通过加压空气供给压力（P1）而控制的压力调节器（60）布置成响应于实际的加压空气供给压力（P1）通过调节与大气连通的排放通道（66）的尺寸而调节控制压力（P3），从而降低的加压空气供给压力（P1）导致排放通道（66）的面积减小，并随之导致控制压力增加，增加的控制压力导致到达涡轮喷嘴（25）的加压空气流增加，并导致对加压空气供给压力（P1）发生的变化进行补偿。

Description

用于调整气动动力工具速度的速度控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于调整气动动力工具的怠速的速度控制装置，特别涉及一种包括空气涡轮的气动动力工具。

背景技术

在通常用于研磨应用的上述类型的动力工具中，将旋转速度降低到预定的安全水平是非常重要的，从而避免对人员和装备造成严重的损害。特别在研磨应用中如果旋转速度达到在砂轮中的材料不能承受离心力的水平，则砂轮爆炸的风险会很大。

在现有技术的涡轮研磨机中(其在US5,314,299中公开)，使用了一种包括阀元件的速度调整器，其位于加压空气入口通道中并被经由空转喷嘴而获得的控制压力激活。所述控制压力经由压力感测开口(位于与空转喷嘴相对的布置)而获得并与速度调整器阀元件连通，并连通至速度调整器阀元件，用以在控制压力与在加压空气入口通道中的压力之间获得速度调整器阀元件的平衡，从而当涡轮的旋转速度下降时，阀元件沿着其打开方向移动，相反，在旋转速度增加时，阀沿着其关闭方向移动。这是由于如下因素：从在涡轮叶轮处的压力感测开口发出的控制压力随着旋转速度的增加而降低。

与该已知的速度调整器有关的问题涉及到了其与加压空气供给压力的依赖关系，这意味着更高的空气供给压力导致更高的涡轮怠速，而更低的空气供给压力造成更低的怠速。为了安全起见，调整器将被首先调整为使涡轮在正常空气供给压力下以一定的安全怠速水平运行，例如7巴。该安全怠速大体与在正常工作期间的运行速度相同，考虑到研磨效率以及附接至研磨机的砂轮的机械磨损该安全怠速是有利的。减小的空气压力以及随之下降的怠速和运行速度不会造成任何砂轮爆炸的风险，但是不利之处在于砂轮在运行期间易导致过度磨损。过低的怠速和运行速度也造成不期望的较低的研磨效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于调整包括有空气涡轮的气动工具的怠速的速度控制装置，其中提供了一种装置用于避免涡轮怠速依赖于加压空气供给压力发生的变化。

本发明的另一个目的在于提供一种用于调整包含空气涡轮的气动动力工具的怠速的速度控制装置，其包括具有阀元件的速度调整器，该速度调整器在促动加压空气的供给压力与和速度相关的控制压力之间保持平衡，该和速度相关的控制压力在邻近涡轮叶轮的压力感测开口中产生，其中提供了一种装置用以调节控制压力，从而避免涡轮怠速依赖于加压空气供给压力发生的变化。

本发明的其他目的和优点将从随后的说明书和权利要求显现出来。

附图说明

本发明的优选实施方案将参考附图在下文中进行描述。

图1示出了根据本发明的包括速度控制装置的空气涡轮驱动动力工具的部分剖面的侧视图。

图2示出了根据本发明的示意性速度控制装置，其包括通过涡轮喷嘴和调整器阀的加压空气流动路径的视图。

图3为示出了根据本发明的概括性速度控制装置。

图4示出了根据本发明的穿过控制压力管理器的截面。

图5示出了对作为加压空气供给压力的函数的怠速进行描述的图表。

具体实施方式

在图1中，示出了气动角磨机，其包括外壳10，输出轴(未显示)，和砂轮防护装置14，外壳10设有两个把手11、12，输出轴承载砂轮13。

把手中的一个11包括加压空气入口通道16，经由杆17控制的节流阀15，以及用于加压空气供气导管的导管连接件18。

研磨机进一步包括马达，其为空气涡轮20致动类型的形式，空气涡轮20具有涡轮叶轮22；速度调整器阀单元21；以及减速齿轮(未显示)，减速齿轮将涡轮叶轮22联接至输出轴。

涡轮叶轮22安装在轴23上，并且包括周围的一排叶片24，若干喷嘴25设置在外壳10中，用于将促动加压空气导向至涡轮叶轮叶片24之上用以使涡轮叶轮22围绕轴线26旋转。空气供给通道27在速度调整器阀单元21与喷嘴25之间延伸，单独的空转喷嘴28经由通道29与入口通道16直接连通，所述入口通道16位于速度调整器阀单元21的上游。参见图2。排气通道30从涡轮叶轮22延伸至出口和消声室31，所述消声室31通过若干个孔32与大气连通。

与空转喷嘴28相对并位于涡轮叶轮22的下游，布置有压力感测开口34，该压力感测开口34经由控制压力通道35而与速度调整器阀单元21连通。

速度调整器阀单元21包括安装在外壳10中的壳体36；设有入口开口38的端盖37，以及线网屏39。壳体36形成有具有不同直径的两个孔41和42，所述两个孔41和42分别引导地支撑阀元件43和激活活塞44。阀元件43具有后套管形部分50，其具有侧开口51，侧开口51在阀元件43的打开位置中与在阀壳体36中的出口开口52重合，并打开在入口通道16与空气供给通道27之间的连通。阀元件43在位于一侧的入口压力P1和压缩弹簧45的负载与位于另一侧的通道35中的控制压力之间保持平衡。

研磨器进一步包括压力调节器60(图1和图2中未示出)，用于响应于在加压空气入口通道16中的实际压力而调节通道35中的控制压力。压力调节器60将在下文中进一步详细描述。通道47布置成提供控制压力通道35与压力调节器60之间的连通。

如在图3中示意性的描述，在入口通道16中的空气压力指定为P1，并经由通道29直接连通至空转喷嘴28。这意味着一旦节流阀15打开，空转喷嘴28就以较低功率的怠速主动驱动涡轮。在涡轮叶轮22的下游侧处，压力感测开口34将被来自空转喷嘴28的在涡轮叶轮22下游的出口流冲击并产生控制压力P2。该控制压力P2依赖于该出口流的流动方向，该出口流依赖于涡轮叶轮22的实际旋转速度，这是因为只有在一定的预定速度水平上，该出口流才将精确冲击感测开口34。这是由压力感测开口34布置成以期望的怠速水平给出最高的控制压力而实现的。因此，在涡轮启动时，控制压力较低，并且速度调整器阀元件43关闭。当怠速达到所需水平时，控制压力P2足够高以朝着打开位置促动阀元件43，其中侧开口51与出口开口52重合，从而使得空气流通过而到达主喷嘴25。在该点处，涡轮得到全部动力，但是速度增加到预定怠速之上将导致来自涡轮叶轮下游的空转喷嘴28的出口流不会冲击压力感测开口34，这意味着通道35中的控制压力P2将实质性的降低。在激活活塞44上的所述降低的控制压力负载将使得入口压力P1和弹簧45的负载朝着关闭位置移动阀元件43，从而实现将怠速限制到所需的水平。

在砂轮13上施加工作负载时，涡轮21的旋转速度趋向从其所需的怠速降低，这意味着控制压力P2稍微降低，并且作用在激活活塞44和阀元件43上的控制压力也降低。这使得阀元件43通过入口压力P1的作用和弹簧45的负载而沿着打开方向移动，从而增加流动至喷嘴25的空气流，并且将旋转速度保持在所需水平。

为了避免入口压力P1发生的变化而影响涡轮21的怠速，采用了压力调节器60用以调整作用在激活活塞44上的控制压力。压力调节器60布置成选择性地将一定数量的空气从控制压力通道35排出到大气，该一定数量的空气与加压空气供给压力P1在经由通道59而连通时的实际水平相关。参见图3。为此，压力调节器60设有出口开口70，其与大气持续连通。当前的趋势是在入口通道16中的加压空气供给压力P1越高，怠速将越高，相反，降低的供给压力P1导致不期望的降低的怠速。这在图5中得到显示，这里曲线A表示在现有技术的没有任何控制压力调节器的涡轮研磨机中，随着加压空气供给压力P1变化的怠速的变化，而曲线B表示当使用根据本发明的控制压力调节器时怠速的变化。通过曲线B很明显地显示出控制压力调节器的使用防止了涡轮的怠速依赖于实际加压空气供给压力。

如在图4中所示，控制压力调节器60包括阀筒61和阀杆62，阀杆62在筒61中被可移动地引导，并具有锥形端部63。阀杆62在入口压力P1与弹簧69之间保持平衡，弹簧69作用在阀筒61中的阀杆62与台肩71之间。阀杆62的锥形端部63延伸到阀套64中，并布置成与阀套64的环形台肩65一起配合，用以形成可调节的环形空气排放通道66，压力降低的空气流能够穿过该空气排放通道66而到达大气。

阀筒61具有侧向开口68和在阀套64上的孔67，所述侧向开口68经由通道47与控制压力通道35连通。因此，控制压力P2能够经由开口68和孔67到达阀套64的内部，而可调节的空气流出流动可以通过排放通道66建立，排放通道66形成在阀杆62的锥形端部63与在阀套64中的台肩65之间。在阀套64与阀筒61之间的空间经由出口开口70而持续连接至大气。

速度控制装置(包括有根据本发明的压力调节器布置)的操作顺序如下：

首先，压力调节器60用以补偿制造公差的基本设置是通过调整阀套64相对于阀筒61的轴向位置而实现。而这凭借阀套64的螺纹后端部74与阀筒61中的螺纹相互配合，通过将防松螺母75拧松并旋转阀套64实现。当建立阀套64与在正常加压空气供给压力下的所期望的涡轮怠速相对应的令人满意的轴向位置时，将防松螺母75拧紧。阀套64的轴向位置决定空气排放缝隙66，排放缝隙66在阀套64中的台肩65与阀杆端部63之间获得。

当启动涡轮时，节流阀15打开，而以入口压力P1的加压空气经由入口通道16而被供应。入口压力P1不仅传递到速度调整阀单元21，还直接传递至空转喷嘴28，用以开始旋转涡轮20，并且入口压力P1传递至控制压力调节器60。在控制压力调节器60中，入口压力P1将作用在阀杆62的后端上，阀杆62将依赖于入口压力P1的实际水平而打开到达大气的排放流。由于阀杆62的锥形端部63的形状，更高的加压空气供给压力P1将使得阀杆62在阀套64中抵抗弹簧69的力而移动的更远，从而用以打开排放缝隙66。来自控制压力通道35的空气流经由通道47、开口68以及孔67而进入到阀筒61中，并经由排放缝隙66和出口开口70而被排出至大气。这意味着通道35中的控制压力P2减小到P3用以作用在调整器单元21的激活活塞44上。这反过来导致调整器阀43趋向于朝着其关闭位置稍微移动，并因此允许降低的空气流通过而到达喷嘴25，从而将涡轮20的怠速和运行速度降低。

相反，更低的空气供给压力P1将不会促使阀杆62进入到阀套64中足够长，从而打开非常微小的排放缝隙或者一点排放缝隙都没有。这意味着控制压力P2基本上保持从压力感测开口34到速度调整器阀单元21的激活活塞44的所有通路，这表示P2将基本上与P3相等。在压力调节器阀杆62这个位置上和所保持的控制压力P2中，调整器阀元件43将使得更大的加压空气流通过而到达喷嘴25，用以增加涡轮20的运行速度。

最终结果是涡轮20将以基本相同的怠速和运行速度运行，而不管加压空气供给压力P1的实际水平。为了示出根据本发明的通过压力调节器布置而获得的优点，在图5中的图示出了两条曲线，其中曲线A示出了在没有任何控制压力调节的涡轮驱动动力工具中，涡轮20的怠速和运行速度在不同的空气供给压力水平下的变化。与之相比，曲线B示出了当采用了根据本发明的控制压力调节器布置时，涡轮20的怠速和工作速度如何保持基本恒定，而不管加压空气供给压力P1发生的变化。

因此，减小的加压空气供给压力P1将不会导致涡轮20的任何降低的怠速或运行速度，降低的怠速或运行速度会导致砂轮所不期望的较高机械磨损，以及受损的工作效率。

应理解本发明并不限于所示出和描述的实例，而是能够在权利要求书的范围内进行变化。

Claims (4)

1.一种用于控制气动动力工具速度的速度控制装置，包括：外壳(10)，所述外壳(10)具有加压空气入口通道(16)；空气涡轮(20)，所述空气涡轮(20)具有驱动地联接至输出轴的涡轮叶轮(22)以及一个或多个空气喷嘴(25)，所述一个或多个空气喷嘴(25)布置在所述外壳(10)中，用于将加压空气流引导至所述涡轮叶轮(22)之上；压力激活的速度调整器(21)，所述压力激活的速度调整器(21)包括阀元件(43)，所述阀元件(43)在所述加压空气入口通道(16)中的空气压力(P1)与响应于涡轮速度的控制压力(P3)之间保持平衡，所述控制压力(P3)经由控制压力通道(35)而供应至所述速度调整器(21)，其中控制压力调节器(60)布置成在一侧与所述控制压力通道(35)连通，而在另一侧与位于所述速度调整器(21)上游的所述加压空气入口通道(16)连通，并且所述控制压力调节器(60)布置成响应于在所述加压空气入口通道(16)中的实际压力水平而调节所述控制压力(P3)。

2.根据权利要求1所述的速度控制装置，其中所述控制压力调节器(60)包括能够调节的排放通道(66)，所述能够调节的排放通道(66)用于选择性地将所述控制压力通道(35)连接至大气，从而调节所述控制压力(P3)。

3.根据权利要求2所述的速度控制装置，其中所述控制压力调节器(60)包括能够移动的阀杆(62)，所述能够移动的阀杆(62)在所述加压空气入口通道(16)中的所述压力(P1)与弹簧(69)之间保持平衡。

4.根据权利要求3所述的速度控制装置，其中所述控制压力调节器(60)包括阀套(64)，所述阀套(64)具有环形台肩(65)，并且所述能够移动的阀杆(62)具有锥形端部(63)，该锥形端部(63)布置成与所述环形台肩(65)配合，从而形成所述能够调节的排放通道(66)。