CN1330851C - 无油工作的气动发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无油工作的气动发动机，具有一个带有导孔(5、15)的机壳(1、21)和一个旋转设置在机壳内的转子(2、22)，其中转子(2)具有向外伸展的槽(7、27)，板状的叶片(8、28)通过离心力可向外移动地设置在所述槽(7、27)内和在转子(2)的外侧与机壳(1)导孔(5、15)之间的叶片(8、28)范围内设置有一个环围叶片(8、28)外侧的可自由旋转的旋转套筒(9、29)，所述旋转套筒(9、29)在其壳体上具有多个压缩空气的穿通孔(10、11、30)，所述旋转套筒(9、19)和/或叶片(8、28)由塑料构成和穿通孔(10、11、30)在旋转套筒(9、19)的圆周上和/或长度上非均匀地分布设置。

Description

无油工作的气动发动机
技术领域
本发明涉及一种无油工作的气动发动机。
背景技术
根据已有技术，有各种用压缩空气工作的叶片发动机(叶轮发动机)。在EP-B1-394651中披露了一种具有转子和通过离心力可移动的叶片，其中转子设置在旋转套筒内，所述旋转套筒设置在机壳的孔内。
这种旋转套筒旨在避免叶片摩擦机壳的内壁。因此在工作时转子和旋转套筒一起旋转。
在这种已知的结构中，孔并不是圆柱状的，而是在一侧上被下凹变成非圆柱状。之所以采用这种结构是因为人们通常认为，需要将压缩空气送入旋转套筒与外缸壁之间的空间内。另外一个原因是通过压力加载轴向上流入转子和旋转套筒之间的空间内的压缩空气还会促使旋转套筒的侧移动，所述侧移动可以被在下凹内的附加的径向间隙补偿，所以非圆柱的变形内认为是必要的。
由于机壳内孔的偏心设计，因而不仅会提高制造费用，而且在工作时会造成空气损耗，从而造成效率下降。
波音公司在US-A-4197061中披露了一种气动发动机，所述气动发动机在机壳孔内不设有偏心的下凹足以满足要求，但为此在机壳的内壁上设有自己的空气导流管路，利用压缩空气供给所述空气导流通路并从而使旋转套筒与机壳之间的空间被充满压缩空气。但加工制造这种附加的管路非常昂贵并且中断了机壳孔的圆柱结构，此点同样会导致功率的损耗。
在另一篇作为已有技术的US-A-4648819中披露了一种泵，所述泵同样具有旋转套筒。所述旋转套筒的外侧具有不同的槽，所述槽用于输送有待泵送的介质。在其本身仅由较薄的材料构成的浮筒套筒上加工制造-在套筒的外圆上部分延伸的-槽是较为昂贵的。但这种结构并未给出制作气动发动机的教导。
在US4616985中披露了一种空气压缩机，所述空气压缩机具有在转子上径向可移动的叶片和一个环围叶片的带有孔的套筒。所述套筒由轻金属合金构成。所述的空气压缩机运转较慢并因此磨损问题不太严重。
在现有技术中给出的具有旋转套筒的气动发动机如上所述特别是可以减少在其它的气动发动机中叶片与外机壳之间出现的摩擦并随之实现无油的工作。
由于绝不允许润滑油接触到人体，所以特别是在外科领域采用的医疗器具中特别重要的是提供无润滑油的气动发动机。在外科手术中采用的气动发动机中由于其转速很高(约达80000转/分钟)，所以密封不是太好，因而会出现少量的泄露气体损耗和随之造成的从气动发动机中油的泄露。
发明内容
本发明的目的在于提出一种无油-工作的气动发动机，所述发动机改善了其工作效率，并且其制造不太困难。
实现本发明的目的在于：
一种无油工作的气动发动机，具有一个带有导孔的机壳和一个旋转设置在机壳内的转子，其中转子具有向外伸展的槽，板状的叶片通过离心力可向外移动地设置在所述槽内和在转子的外侧与机壳导孔之间的叶片范围内设置有一个环围叶片外侧的可自由旋转的旋转套筒，所述旋转套筒在其壳体上具有多个压缩空气的穿通孔，所述旋转套筒和/或叶片由塑料构成和穿通孔在旋转套筒的圆周上和/或长度上非均匀地分布设置。
通过采用一个开孔的或具有对壁穿透的孔的旋转套筒无论是从静力的角度，还是从对应于转子叶片以及对应于外机壳内壁的低摩擦的考虑都可以实现对旋转套筒的预想不到的良好的设置。圆柱状的孔很容易加工制造。
在本发明的系统中，对空气入口和空气出口的连接管没有特殊的设计，其中对所述连接管优选进行去毛刺和喷沙处理，以便进一步改善流动效率。
转子具有外径向的叶片，优选叶片设置在径向的槽内并且不是压入配合的。叶片和/或旋转套筒的优选材料是塑料，特别是酚醛树脂-精纺棉织物。
在旋转套筒上的孔必要时是规律地分布的，但也可以根据需要和取决于旋转套筒的的结构长度进行不同的分布或不同的设计。
出于对旋转套筒的噪音最佳的特性的考虑，孔优选是统计或随机分布的，即在旋转套筒的圆周向上在孔之间尽可能不存在有规律的间隔。此点避免了在转速很高的情况下在空气介质中产生很大的声音。
根据一特别的设计方式，孔的分布应使孔有意识地产生互补的声音，从而产生“白噪声”(即观察者听不到的噪声)。
可以采用如下方式实现上述的改善噪音的技术效果，叶片非精确地对称分布在转子的外圆上。
有关孔的结构设计(有时可以是缝隙状的)的进一步情况也可以参见所引述的US-A-46418819中披露的泵，作为在该文件中示出的槽和槽的形状根据本发明也可以是连续的结构，以便实现本发明的技术效果。
另外叶片的纵向槽最好对应于径向平面平行错位设置。此点可实现比径向设置的叶片要大的受压缩空气加载的面积。
优选设有四个叶片，但本发明并不限于此，也可以根据对直径和材料的选择设置的叶片多于或少于四个。
附图说明
下面将举例对照附图对本发明做进一步的说明。所示的实施例是本发明一优选实施方式。
附图标记对照表和图1和图2与在权利要求中表述以及请求保护的主题一起构成本申请披露内容的整体的组成部分。对附图相互关联和综合地做了描述。相同的附图标记表示相同的构件，具有不同的下标的附图标记表示功能相同的构件。图中示出：
图1为本发明的气动发动机的纵剖面图；
图2为图1所示的气动发动机沿II-II面的横剖面图，和
图3为本发明的气动发动机的另一实施的与图2相符的横剖面图。
具体实施方式
图1和2所示的气动发动机主要由一个多元的、其整体用1表示的机壳。转子2利用轴承3、4可旋转地设置在机壳1内。机壳1的中间范围具有一个基本圆柱状的导孔5。一个工具卡具6位于转子2的前端。转子2具有四个基本在径向上伸展的纵向槽7。叶片8在纵向槽7内被径向可移动地导向。旋转套筒9环围叶片8的外端侧和可自由转动地设置在机壳1导孔5内。旋转套筒9与在机壳1内的转子2一起转动，其中通过叶片8与旋转套筒9之间的摩擦实现转子2与旋转套筒9之间的同步转动。旋转套筒9避免叶片8与导孔5接触和随之避免由此造成的叶片8和导孔5的磨损。通过一个在转子2后端侧接在导孔5上的输入管路12实现压缩空气的馈送。空气出口13位于大致在输入管路12的径向相对侧。
旋转套筒9具有穿通孔10、11。所述穿通孔10、11用于来自叶片8、转子2外侧和旋转套筒9内侧之间构成的腔室14压缩空气的穿流。一部分压缩空气在旋转套筒9外侧的穿流同样形成气垫。因此避免了旋转套筒9被内部压力单侧抵压在机壳1的孔上并因此造成在旋转套筒9与机壳1之间出现剧烈的磨损。穿通孔10、11例如是孔或缝隙结构。穿通孔10、11优选轴向和/或径向上相互错位设置。穿通孔的这种错位设置将促使对在所述设备中通常高转速(达约80000转/分钟)的情况下产生的声波施加有利的影响。
叶片8和/或旋转套筒9最好由塑料，特别是由酚醛树脂-精纺棉织物制成。此点一方面导致重量很小和随之的惯性质量很小，从而使这种气动发动机可以非常动态地，即以大的转速变化工作。
图3的本发明的气动发动机的另一实施的横剖而图示出机壳21和转子22。
机壳21具有一个导孔25。转子22具有纵向槽27，但与图2所示的实施不同，所述槽不是径向伸展的，而是设置在一个对应于径向面错位平行的面上。叶片28同样被可移动地设置在纵向槽27内。旋转套筒29环围叶片28的外侧并设置在机壳1的导孔25内。旋转套筒29具有至少一个穿通孔30。通过所述穿通孔30压缩空气可以到达机壳21与旋转套筒29之间的环缝内。因而可以实现一种气垫，所述气垫促使旋转套筒29悬浮机壳21的导孔25内并从而避免磨损的出现。所述穿通孔30可以轴向和/或径向地设置在旋转套筒29的不同位置上。同样在旋转套筒的外圆上可以设有多个孔，其中穿通孔例如可以是孔眼或缝隙结构。旋转套筒29以及叶片28优选由塑料，例如由酚醛树脂-精纺棉织物构成。
附图标记对照表
1    机壳
2    转子
3    轴承
4    轴承
5    导孔
6    工具卡具
7    纵向槽
8    叶片
9    旋转套筒
10   穿通孔
11   穿通孔
12   输入管路
13   空气出口
21   机壳
22   转子
25   导孔
27   纵向槽
28   叶片
29   旋转套筒
30   穿通孔

Claims (9)

1.一种无油工作的气动发动机，具有一个带有导孔(5、15)的机壳(1、21)和一个旋转设置在机壳内的转子(2、22)，其中转子(2)具有向外伸展的槽(7、27)，板状的叶片(8、28)通过离心力可向外移动地设置在所述槽(7、27)内和在转子(2)的外侧与机壳(1)导孔(5、15)之间的叶片(8、28)范围内设置有一个环围叶片(8、28)外侧的可自由旋转的旋转套筒(9、29)，所述旋转套筒(9、29)在其壳体上具有多个压缩空气的穿通孔(10、11、30)，其特征在于，所述旋转套筒(9、19)和/或叶片(8、28)由塑料构成和穿通孔(10、11、30)在旋转套筒(9、19)的圆周上和/或长度上非均匀地分布设置。
2.按照权利要求1所述的无油工作的气动发动机，其特征在于，穿通孔为径向伸展的孔(10、11)结构。
3.按照权利要求1所述的无油工作的气动发动机，其特征在于，所述穿通孔为缝隙(30)结构。
4.按照权利要求3所述的无油工作的气动发动机，其特征在于，所述缝隙(30)在旋转套筒的纵向上伸展。
5.按照权利要求3所述的无油工作的气动发动机，其特征在于，所述缝隙(30)呈螺旋状伸展。
6.按照权利要求1所述无油工作的气动发动机，其特征在于，旋转套筒(9、29)和/或叶片(8、28)由酚醛树脂/精纺棉织物构成。
7.按照权利要求1所述无油工作的气动发动机，其特征在于，叶片(8、28)的纵向槽对应于径向平而平行错位地设置。
8.按照权利要求1所述无油工作的气动发动机，其特征在于，设置有两个至六个叶片(8、28)。
9.按照权利要求1所述无油工作的气动发动机，其特征在于，设置有四个叶片(8、28)。
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