EP1819482A1 - Str\mungsmittelgetriebene handwerkzeugmaschine - Google Patents

Str\mungsmittelgetriebene handwerkzeugmaschine

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Publication number
EP1819482A1
EP1819482A1 EP05803355A EP05803355A EP1819482A1 EP 1819482 A1 EP1819482 A1 EP 1819482A1 EP 05803355 A EP05803355 A EP 05803355A EP 05803355 A EP05803355 A EP 05803355A EP 1819482 A1 EP1819482 A1 EP 1819482A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine wheel
hand tool
turbine
tool according
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05803355A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Fuchs
Cristian-Aurelian Coclici
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1819482A1 publication Critical patent/EP1819482A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/06—Dust extraction equipment on grinding or polishing machines
    • B24B55/10—Dust extraction equipment on grinding or polishing machines specially designed for portable grinding machines, e.g. hand-guided
    • B24B55/102—Dust extraction equipment on grinding or polishing machines specially designed for portable grinding machines, e.g. hand-guided with rotating tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B23/00—Portable grinding machines, e.g. hand-guided; Accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to a fluid-powered hand tool according to the preamble of claim 1.
  • the invention with the features of claim 1 has the advantage that operated without own electric motor, only with the suction of a vacuum cleaner designed as a grinding machine hand tool for your applications has such a high efficiency that particularly much flow energy of the suction or blowing air into mechanical Performance is feasible and a virtually dust-free grinding, drilling or the like. With constant removal of dust particles forming during the grinding process is secured, so that high chip removal is combined with highly effective extraction of the grinding dust, in short, it is created a particularly advantageous variety of a turbine - Almost as a hybrid between classically flowed through radial turbine and axial turbine - which is configured as a diagonal radial turbine.
  • the hand tool is particularly light and handy.
  • the housing of the power tool consists of tube-like parts that can be connected to one another via flanges, it is particularly dimensionally stable and robust at a low dead weight.
  • FIG. 3 shows a side view of the turbine according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows a side view of the turbine wheel of the turbine according to FIG. 2
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of the turbine wheel according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a side view of the turbine according to FIG. 2
  • Figure 7 is a bottom view of the turbine wheel
  • Figure 8 is a plan view of the Vorleitgitters
  • FIG. 9 a side view of the turbine wheel with inserted axle shaft
  • FIG. 10 a spatial side view of the turbine wheel obliquely from below
  • FIG. 11 a spatial side view of the turbine wheel obliquely from above.
  • Figure 1 shows a hand tool 10, which is designed as an orbital sander with a view of the viewer with its inside facing housing shell
  • the housing 12 is assembled from the two housing shells with screws, which pass through the outer, not shown housing shell from the outside, are rotatable in ringdome 35 and thereby hold together the two housing shells on a butt joint .
  • Das Housing 12 goes on its upper side 20 in a transversely projecting from the vertical axis 13, hollow cylindrical handle 16, which serves as Saugluftaustritt 18.
  • the housing 12 On its upper side 20, the housing 12 carries a louver 22, which releases or closes an opening 24 to the flow channel 26 in the interior of the housing 12 for the purpose of air inlet regulation as needed.
  • a region 86 of a channel wall 28 is perforated closely adjacent to the opening 24, so that the suction air in the hose-like flow channel 26 can communicate with the outside air.
  • the channel wall 28 is supported by support ribs 30 on the housing shells 14.
  • the support ribs 30 are connected to reinforcing ribs 32 in the interior of the housing shell 14 and via this with the housing outer wall or the housing shell 14.
  • the housing 12 terminates in a straight peripheral bottom edge 34 which, in its vertical downward projection, forms a triangle with outwardly arched sides.
  • a grinding plate 70 is arranged, which is connected via elastic oscillating body 75 to the housing 12 elastically movable.
  • the sanding pad 70 protrudes with its ironing base on the outside beyond the triangular, vertically downwardly projected contour of the lower edge 34 and has on - A -
  • each point of the sanding disc and thus each individual abrasive grain of the sanding sheet describes small circles, the typical microsection of an orbital orbital sander.
  • the axle shaft 72 is driven in rotation by a turbine wheel 38 of an air-driven turbine 36 and is rotatably mounted in the housing 12 or in the guide grille 74 via an upper and a lower roller bearing 64, 66 and engages with its lower end in a third roller bearing 68, with its outer ring rotatably seated in the sanding pad 70. Between the lower and the third roller bearings 66, 68, the axle shaft 72 is rotatably connected to a balancing mass 78, which serves as an unbalance compensation, to keep vibrations of the eccentrically moving sanding pad 70 from the housing 12.
  • the balancing mass 78 carries on its upper, the Vorleitgitter 74 side facing upwardly projecting annular profile 80. This is embraced above by an annular groove 82 with a small distance, which is arranged in the closely adjacent bottom of the Vorleitgitters 74 and 80 together with the Ringprofll a lower, labyrinth-shaped seal seal forms. This prevents dust and chips from being moved into the gap or to the lower bearing 66 as a result of the negative pressure in the cavities in the interior of the handheld power tool 10, in particular between the leveling compound 78 and the precut grid 74, so that this remains unimpaired in the long term.
  • the axle shaft 72 is circumferentially surrounded by the turbine wheel 38 rotatably, wherein an intimate positive connection between the two parts by knurling 73 in a defined peripheral region is made approximately in the middle of the axle shaft 72, in the wells of the casting process liquid plastic enters and thus the Connection causes.
  • the turbine wheel 38 has a bell-shaped outer contour, wherein the lower edge
  • Vorleitgitter 74 with grid blades 75 connects.
  • the grate blades 75 are like the paddles 42 of the turbine wheel 38 configured as standing on its narrow side plastic strip.
  • Vorleitgitter 74 is at least partially overlapped by the also in the housing 12 rotatably fixed turbine housing 60 at a distance from the height of the grate blades 75, so that thus a lower continuation of the annular flow channel 49 of the turbine wheel 38 is formed through which the suction air is drawn or passed , Via the grate blades 75, the suction air flowing in from below to drive the turbine wheel 38 in the flow direction or the flow channel 49 and the vanes 42 of the turbine 38 is directed and Entwirbelt, thereby significantly improved, in particular the input side, efficiency of the turbine 36 becomes.
  • the Vorleitgitter 74 forms with a central recess 76 on its underside a bearing seat for a bearing 66 of the lower portion of
  • Axle shaft 72 which defines this in the housing 12 and leads.
  • Figure 2 shows a longitudinal section of the turbine wheel 38 with the axially downwardly following, fixed in the housing 12 Vorleitgitter 74 as a detail, which are shown assembled in Figure 1. It is - similar to the compact one
  • Citrus squeezer - a frustoconical outwardly arched cone 48 recognizable, the outside carries a plurality of paddles 42, which have the shape with its narrow side on the support cone 48 standing arranged, flat plastic strips and their height gradually increases toward the - virtual - cone point.
  • an annular cross-section flow channel 49 is formed between the support and the deck cone 48, 44. This is divided by the paddles 42 into a plurality of twisted individual channels, in which the suction air can flow to drive the turbine 36 with a particularly low flow resistance.
  • the lower edge of the support cone 48 is approximately below 45 °
  • the inflow angle of the blade is 40 ° and its outflow angle is 30 °.
  • a movement arrow 62 shows that the air flowing along the paddle wheel 42 is deflected by 45 °, measured to the axis 40, wherein the
  • the deck cone 44 adjoins the top of the virtual cone tip 46 with a minimum distance to the channel wall 28 of the air channel 26, through which the suction air is streamlined out to the vacuum source or the vacuum cleaner.
  • the support cone 48 or truncated cone of the turbine wheel 38 is of a central
  • Hollow cylinder 54 penetrated to receive the axle bolt 72.
  • the hollow cylinder 54 forms a projecting, annular collar 52 at the top in the region of a virtual cone tip.
  • the hollow cylinder 54 reaches such a length that the axle shaft 72, with a defined axial projection and defined area of its knurling 73, secured to the turbine wheel with this knurling 73 in the interior of the Hollow cylinder 54 is positioned and is encompassed by this, so that a secure rotational lock between the turbine wheel 38 and the axle shaft 72 is achieved.
  • the truncated cone cone 44 which becomes increasingly concave in the direction of the virtual tip, bears on its in the lower third of its height
  • annular sealing bead 56 This is provided for axial engagement in a cross-ring groove 57 which is disposed on the turbine wheel 38 facing inside of the shell-like turbine housing 60 by engaging the sealing bead 56 acts as an upper labyrinth seal 51, and pressure losses in the interior of the turbine 36th prevented and thus significantly increases their efficiency.
  • the contact of the radial turbine wheel 38 and the abrasive grate 74 with abrasive dust-laden air may result in a grinding and dusting effect which may affect the performance of the drive and its life.
  • the surfaces in contact with the intake air are structured, in particular, by small, regular golf ball-like recesses, so that they have a small flow resistance with increased surface strength.
  • the side view of the turbine 36 shown in Figure 3 of Figure 2 can be particularly clear as a detail the turbine housing 60, the rotatably supported in the housing 12 and locked to support ribs 30 and clamped the Vorleitgitter 74 and the turbine 38 tightly engages over, in particular already above explained, upper labyrinth seal 51 forms.
  • Figure 6 shows a side view of the turbine wheel 38 with Vorleitgitter 74, wherein the grating blades 75 in their oblique course on the curved support ring 77, outside supported by the support ring 79, can be seen.
  • Figure 7 shows a bottom view of the turbine wheel 38, with the support ring 88, the inner support ribs 92 and outer support ribs 90 being visible and their wall thickness progressively decreasing when viewed radially from the inside out - for casting benefits.
  • Figure 8 shows a plan view of the Vorleitgitters 74 with a view of the inner support ring 77, the grate blades 75 with an entrance angle of 78 ° and the outer support ring 79th
  • Figure 9 shows a side view of the turbine wheel 38 with inserted axle shaft 72, wherein the knurling 73 is highlighted.
  • Figure 10 shows a spatial side view of the turbine wheel 38 without deck cone 44 obliquely from below, the course of the paddles 42 on the support cone 48 and below the support ring 88, the inner outer support ribs 90, 92 and their different wall thickness can be seen.
  • Figure 11 shows a spatial side view of the turbine wheel 38 obliquely from above without deck cone 44 obliquely from above, the course of the paddles 42 are particularly clearly visible on the support cone 48 .
  • the hand tool - similar to the previous embodiments - carries their housing a wireless switch that communicates with a vacuum cleaner associated counter switch and with the switching on and off of the vacuum cleaner and thus the hand tool is conveniently and inexpensively.
  • the air that flows through the power tool 10 does not flow radially inwardly as in a conventional radial turbine before it is axially deflected again in the turbine 36, but flows in both the pilot and in the radial turbine at about 45 degrees to the axis of rotation (see Pictures 3 and 4).
  • This skew flow has the advantage that the efficiency of the turbine is significantly increased since the pressure loss within the turbine 36 and the pilot grate 74 is minimized.
  • the inflow angle of the blade is 60 ° and the outflow angle is 30 ° to keep the outflow losses as low as possible.
  • Inlet areas can vary between 0 ° and 70 ° and the angles in the outlet area can vary between 10 and 60 °.
  • the choice of angles depends on both the amount of air and the expected speed.
  • the Vorleitgitter 74 has the task of imparting the largest possible Vordrall the air flow, and for this reason has grids 75 with an exit angle of 78 ° ( Figure 8).
  • the paddles 42 of the turbine wheel 38 on the support cone 48 are slightly forward and in contrast to the grid blades 75 pulled slightly backwards ( Figure 4 and 6). This whistling between the wheel and the grating blades 42, 75 are prevented, as they sweep past each other with a distance of only 0.5 mm and effectively 'smeared'.
  • the small distance between Vorleitgitter 74 and turbine 36 is necessary so that the turbine 36 can be ideally flowed.
  • An additional support ring 88 between the support ribs 90 at the bottom of the support cone 48 prevents a highly fluctuating and uncontrolled idling speed of the turbine, which can assume very high values (> 20 000 U / min), as a fan effect by purely radially arranged ribs do not occur with it can.
  • Support ring 88 and the support ribs 90 are dimensioned increasingly thin from radially inside to outside, so that during injection molding, the material quickly and with little resistance from the inside out flow and can fill all the cavities of the mold.
  • the additional collar 52 on the inner ring of the turbine wheel 38 is necessary so that the inserted or overmoulded axle shaft 72 can be knurled in the middle. For knurled shafts, it must be ensured during manufacture that they remain as symmetrical as possible, so that incorrect insertion can not occur (FIGS. 1, 9, 10, 11). The lower
  • Bearing 66 is integrated for reasons of space directly into the guide rail 74 and allows a flat design of the power tool 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nozzles For Electric Vacuum Cleaners (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse (12) und einem daran drehend und/oder schwingend antreibbar angeordneten Werkzeug (70), das mittels eines Saugluftstromes, insbesondere mit einem Staubsauger, bestimmungsgemäß betreibbar ist, wird dadurch besonders effektiv, dass als Antrieb eine Turbine (36) mit Turbinenrad (38) dient, die mit Mitteln zum Beruhigen der ein- bzw. ausströmenden Luft, inbesondere mit Vorleitgitter (74) - und/oder Nachleitgitter, versehen ist, wobei der das Turbinenrad (38) anströmende Luftstrom in einem spitzen Winkel zur Hochachse (40) des Turbinenrads (38), insbesondere unter 50° weitergeführt bzw. umgelenkt wird.

Description

Strömungsmittelgetriebene Handwerkzeugmaschine
Die Erfindung geht aus von einer strömungsmittelgetriebenen Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Patentschrift US 6347985 B 1 ist eine Handwerkzeugmaschine bekannt, die allein über den Saugluftstrom eines Staubsaugers angetrieben wird. Kernstück der bekannten Handwerkzeugmaschine ist eine herkömmliche Pelton-Turbine, die die Saugluft des Staubsaugers zum Drehen der Abtriebsspindel und damit zum Antrieb des
Werkzeugs nutzt.
Der Wirkungsgrad der bekannten Handwerkzeugmaschinen mit Axial- und Peltonturbi- nen, auch als Widerstandsläufer bezeichnet, die ausschließlich aufgrund des Luftimpulses eine mechanische Leistung an eine Welle abgeben, kann hohe Ansprüche an die Arbeitsund Absaugleistung dieser mit handelsüblichen Staubsaugern betreibbaren Handwerkzeugmaschinen nur bedingt befriedigen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die ohne eigenen Elektromotor, nur mit der Saugluft eines Staubsaugers betriebene als Schleifmaschine ausgestaltete Handwerkzeugmaschine für Ihre Einsatzzwecke einen so hohen Wirkungsgrad hat, dass besonders viel Strömungsenergie der Saug- bzw. Blasluft in mechanische Leistung umsetzbar ist und ein nahezu staubfreies Schleifen, Bohren oder dergl. mit ständigem Abtransport der sich während des Schleifvorgangs bildenden Staubpartikel gesichert ist, so dass hoher Spanabtrag mit hochwirksamer Absaugung des Schleifstaubs vereint ist, kurz, es ist eine besonders vorteilhafte Abart einer Turbine geschaffen, - quasi als Zwitter zwischen klassisch durchströmter Radialturbine und Axialturbine - die als diagonal durchströmte Radialturbine ausgestaltet ist. Sie vereinigt den Vorteil geringen Druckverlustes mit dem Vorteil erhöhter Energieausbeute aus den Luftstrom und bildet deshalb für luftdurchströmte Elektrowerkzeuge einen hocheffektiven Antrieb. Dadurch, dass ein dem Turbinenrad vorgeschaltetes, feststehendes Vorleitgitter angeordnet ist, das als Lagersitz für ein Drehlager der Achswelle des Turbinenrades dient, übernimmt er eine tragende Funktion der Gehäusestruktur der Handwerkzeugmaschine, wobei damit deren Herstellungskosten besonders niedrig gehalten werden können.
Dadurch, dass der Antrieb nur aus leichten Kunststoffteilen besteht, ist die Handwerkzeugmaschine besonders leicht und handlich.
Dadurch, dass die Handwerkzeugmaschine mit einem Funkschalter versehen ist, mit dem der Staubsauger ein- und ausschaltbar ist, ist eine bequeme und einfache Bedienung der
Handwerkzeugmaschine bzw. des Staubsaugers möglich.
Dadurch, dass die Drehzahlregelung für die Handwerkzeugmaschine mittels einer unterschiedlich einstellbaren Luftklappe vorgenommen wird, ist mit einfachen Mitteln eine Anpassung der Maschinendrehzahl an jeweils vorliegende Arbeitsbedingungen einfach und kostengünstig möglich.
Dadurch, dass das Gehäuse der Handwerkzeugmaschine aus rohrartigen, miteinander über Flansche verbindbaren Teilen besteht, ist es bei geringem Eigengewicht besonders formsteif und robust.
Zeichnung
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit zugehöriger Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt eines Schwingschleifers
Figur 2 einen Längsschnitt der Turbine mit Vorleitgitter zum Antrieb des Schwingschleifers
Figur 3 eine Seitenansicht der Turbine gemäß Figur 2
Figur 4 eine Seitenansicht des Turbinenrads der Turbine gemäß Figur 2
Figur 5 einen Längsschnitt des Turbinenrads gemäß Figur 4
Figur 6 eine Seitenansicht der Turbine gemäß Figur 2 Figur 7 eine Unteransicht des Turbinenrads Figur 8 eine Draufsicht des Vorleitgitters
Figur 9 eine Seitenansicht des Turbinenrads mit eingesetzter Achswelle Figur 10 eine räumliche Seitenansicht des Turbinenrads schräg von unten und Figur 11 eine räumliche Seitenansicht des Turbinenrads schräg von oben.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt eine Handwerkzeugmaschine 10, die als Schwingschleifer ausgestaltet ist mit Blick auf eine dem Betrachter mit seiner Innenseite zugewandte Gehäuselängsschale
14. Diese bildet mit einer zweiten nicht dargestellten, i.w. symmetrischen Gehäuseschale ein glockenförmiges Gehäuse 12 mit einer Hochachse 13. Das Gehäuses 12 wird aus den beiden Gehäuseschalen mit Schrauben zusammengefügt, die die äußere, nichtdargestellte Gehäuseschale von außen durchtreten, in Schraubdome 35 drehbar sind und dadurch die beiden Gehäuseschalen an einer Stoßfuge zusammenhalten.. Das Gehäuse 12 geht auf seiner Oberseite 20 in einen quer von der Hochachse 13 abstehenden, hohlzylindrischen Handgriff 16 über, der als Saugluftaustritt 18 dient. Auf seiner Oberseite 20 trägt das Gehäuse 12 ein Luftklappe 22, die eine Öffnung 24 zum Strömungskanal 26 im Inneren des Gehäuses 12 zwecks Lufteintrittsregulierung nach Bedarf freigibt oder verschließt. Dazu ist ein Bereich 86 einer Kanalwand 28 nah benachbart zur Öffnung 24 perforiert, so dass die Saugluft im schlauchartigen Strömungskanal 26 mit der Außenluft kommunizieren kann. Die Kanalwand 28 ist durch Tragrippen 30 an den Gehäuseschalen 14 gehaltert. Die Tragrippen 30 sind mit Verstärkungsrippen 32 im Inneren der Gehäuseschale 14 und über diese mit der Gehäuseaußenwand bzw. der Gehäuseschale 14 verbunden, Dadurch wird der Luftkanal 26 bzw. die Kanalwand 28 versteift und, insbesondere gegen Schwingungen bzw. Resonanzen mit der durchströmenden Saugluft, stabilisiert.
Unten endet das Gehäuse 12 in einer geraden, umlaufenden Unterkante 34, die in ihrer senkrechten Projektion nach unten ein Dreieck mit nach außen gewölbten Seiten bildet.
Parallel zur Unterkante 34 ist ein Schleifteller 70 angeordnet, der über elastische Schwingkörper 75 mit dem Gehäuse 12 elastisch beweglich verbunden ist. Der Schleifteller 70 steht mit seiner bügeleisenförmigen Grundfläche außen über die dreieckige, senkrecht nach unten projizierte Kontur der Unterkante 34 hinaus und hat auf - A -
seiner Unterseite Haltemittel zur Aufiiahme eines nichtdargestellten Schleifblatts. Er ist über eine Achswelle 72 und einen an dessen Ende drehfest sitzenden nicht näher bezeichneten Exzenter orbital antreibbar, so dass jeder Punkt des Schleiftellers und damit jedes einzelne Schleifkorn des Schleifblatts kleine Kreise beschreibt, das typische Schliffbild eines Orbital-Schwingschleifers.
Die Achswelle 72 wird über ein Turbinenrad 38 einer lufttreibbaren Turbine 36 drehend mitgenommen und ist im Gehäuse 12 bzw. im Vorleitgitter 74 über ein oberes und ein unteres Wälzlager 64, 66 drehbar gelagert und greift mit ihrem unteren Ende in ein drittes Wälzlager 68, das mit seinem Außenring drehfest im Schleifteller 70 sitzt. Zwischen dem unteren und dem dritten Wälzlager 66, 68 ist die Achswelle 72 drehfest mit einer Ausgleichsmasse 78 verbunden, die als Unwuchtausgleich dient, um Schwingungen des exzentrisch bewegten Schleiftellers 70 vom Gehäuse 12 fernzuhalten.
Die Ausgleichsmasse 78 trägt auf ihrer oberen, dem Vorleitgitter 74 zugewandten Seite ein nach oben hervorstehendes Ringprofil 80. Dieses wird oben von einer Ringnut 82 mit einem geringem Abstand umgriffen, die in der eng benachbarten Unterseite des Vorleitgitters 74 angeordnet ist und mit dem Ringprofll 80 gemeinsam eine untere, mänderförmige Labyrinthdichtung 84 bildet. Diese verhindert, dass durch den Unterdruck in den Hohlräumen im Inneren der Handwerkzeugmaschine 10, insbesondere zwischen der Ausgleichsmasse 78 und dem Vorleitgitter 74, Staub und Späne in den Spalt bzw. zum unteren Lager 66 bewegt werden so dass dieses langfristig unbeeinträchtigt bleibt.
Der Achswelle 72 wird vom Turbinenrad 38 mittig drehfest umgriffen, wobei eine innige formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen mittels einer Rändelung 73 in einem definierten Umfangsbereich etwa in der Mitte der Achswelle 72 hergestellt ist, in deren Vertiefungen der beim Gießprozeß flüssige Kunststoff eintritt und damit die Verbindung bewirkt.
Das Turbinenrad 38 hat eine glockenförmige Außenkontur, wobei sich an die Unterkante
34 axial nach unten ein im Gehäuse 12 drehfestgehaltenes bzw. zwischen den Gehäuseschalen 14 einklemmbares Vorleitgitter 74 mit Gitterschaufeln 75 anschließt. Die Gitterschaufeln 75 sind wie die Radschaufeln 42 des Turbinenrads 38 als auf ihrer Schmalseite stehende Kunststoffstreifen ausgestaltet. Das als kurzer Kegelstumpf ausgestaltete Vorleitgitter 74 wird außen durch das ebenfalls im Gehäuses 12 drehfestgelegte Turbinengehäuse 60 im Abstand der Höhe der Gitterschaufeln 75 zumindest teilweise übergriffen, so dass damit eine untere Fortsetzung des ringförmiger Strömungskanals 49 des Turbinenrads 38 gebildet wird, durch den die Saugluft gezogen bzw. geleitet wird. Über die Gitterschaufeln 75 wird die von unten einströmende Saugluft zum Antrieb des Turbinenrades 38 in dessen Strömungsrichtung bzw. die des Strömungskanals 49 bzw. der Radschaufeln 42 des Turbinenrads 38 gelenkt und entwirbelt, so dass dadurch der, insbesondere eingangsseitige, Wirkungsgrad der Turbine 36 erheblich verbessert wird. Das Vorleitgitter 74 bildet mit einer zentralen Ausnehmung 76 auf seiner Unterseite einen Lagersitz für ein Lager 66 des unteren Bereichs der
Achswelle 72, das diese im Gehäuse 12 festgelegt und führt.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt des Turbinenrads 38 mit dem sich axial unten anschließenden, im Gehäuse 12 feststehenden Vorleitgitter 74 als Einzelheit, die zusammengebaut in Figur 1 gezeigt sind. Dabei ist - ähnlich wie der Preßkörper einer
Zitronenpresse - ein kegelstumpfartiger nach außen gewölbter Tragkegel 48 erkennbar, der außen eine Vielzahl von Radschaufeln 42 trägt, die die Gestalt mit ihrer Schmalseite auf dem Tragkegel 48 stehend angeordneter, flacher Kunststoffsstreifen haben und deren Höhe graduell in Richtung zur - virtuellen - Kegelspitze zunimmt. Über die Radschaufeln 42 ist ein zum Tragkegel 48 bzw. den Oberkanten der Radschaufeln 42 etwa parallel verlaufender Deckkegel 44 gefügt. Dadurch wird zwischen dem Trag- und dem Deckkegel 48, 44 ein im Querschnitt ringförmiger Strömungskanal 49 gebildet. Dieser wird durch die Radschaufeln 42 in eine Vielzahl gewundener Einzelkanäle aufgeteilt, in denen die Saugluft zum Antrieb der Turbine 36 mit besonders geringem Strömungswiderstand fließen kann. Der untere Rand des Tragkegels 48 ist etwa unter 45°
Winkel zur Kegelachse geneigt und verläuft nicht wie bei herkömmlichen Radialturbinen um etwa 90° quer zur Kegelachse abgewinkelt. Bei einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel der Turbine 36 beträgt der Einströmwinkel der Schaufel 40° und ihr Ausströmwinkel 30°. Ein Bewegungspfeil 62 zeigt, dass die an der Radschaufel 42 entlangfließende Luft um 45° umgelenkt ist, gemessen zur Achse 40, wobei die
Umlenkung quer zur Zeichenebene noch nicht berücksichtigt ist. Der Deckkegel 44 grenzt oben im Bereich der virtuellen Kegelspitze 46 mit einem minimalen Abstand an die Kanalwand 28 des Luftkanals 26, durch den die Saugluft strömungsgünstig zur Unterdruckquelle bzw. zum Staubsauger hin geführt wird.
Der Tragkegel 48 bzw. Kegelstumpf des Turbinenrads 38 wird von einem zentralen
Hohlzylinder 54 zur Aufnahme des Achsbolzens 72 durchdrungen. Der Hohlzylinder 54 bildet oben im Bereich einer virtuellen Kegelspitze einen überstehenden, ringartigen Kragen 52. Dadurch erreicht der Hohlzylinder 54 eine derartige Länge, dass der Achswelle 72bei definiertem axialem Überstand und definiertem Bereich seiner Rändelung 73 gegenüber dem Turbinenrad gesichert mit dieser Rändelung 73 im Inneren des Hohlzylinders 54 positioniert ist und von diesem umgriffen wird, so dass eine sichere Drehfestlegung zwischen dem Turbinenrad 38 und dem Achswelle 72erreicht wird.
Der sich in Richtung virtueller Spitze hin zunehmend konkav wölbende, kegelstumpfartige Deckkegel 44 trägt im unteren Drittel seiner Höhe auf seiner
Außenseite einen ringförmigen Dichtwulst 56. Dieser ist zum axialen Eingriff in eine übergreifende Ringut 57 vorgesehen, die auf der dem Turbinenrad 38 zugewandten Innenseite des schalenartigen Turbinengehäuses 60 angeordnet ist durch Übergriff des Dichtwulstes 56 als obere Labyrinthdichtung 51 fungiert, und Druckverluste im Inneren der Turbine 36 verhindert und damit deren Wirkungsgrad erheblich steigert.
Zum Betreiben der Handwerkzeugmaschine 10 wird am Saugluftaustritt 18 Luft abgesaugt und strömt durch Absauglöcher 71 im Schleifteller 70 und zwischen der Oberseite des Schleiftellers 70 und der Gehäuseunterkante 34 von außen nach. Die von außen angesaugte Luft gelangt in den Ringkanal 49 des Vorleitgitters 74 und weiter in den des Turbinenrads 38.
Der Kontakt des Radialturbinenrads 38 und des Vorleitgitters 74 mit abrasiver, staubhaltiger Luft kann dort zu einem Abschleif- und Staubanlagerungseffekt führen, der die Leistung des Antriebs und dessen Lebensdauer beeinträchtigen kann. Um dem zu begegnen, sind die saugluftberührten Flächen insbesondere durch geringe, regelmäßige golfballartige Vertiefungen so strukturiert, dass sie einen kleinen Strömungswiderstand bei erhöhter Oberflächenfestigkeit haben. Die in Figur 3 gezeigte Seitenansicht der Turbine 36 gemäß Figur 2 läßt als Einzelheit besonders klar das Turbinengehäuse 60 erkennen, das drehfest im Gehäuses 12 gehaltert und an Stützrippen 30 arretiert bzw. geklemmt das Vorleitgitter 74 und das Turbinenrad 38 dicht übergreift, insbesondere die schon vorstehend erläuterte, obere Labyrinthdichtung 51 bildet.
Die in Figur 4 gezeigte Seitenansicht des Turbinenrads 38 als Einzelheit läßt unten die nach vorne gezogenen Vorderkanten der Radschaufeln 42 erkennen und der in Figur 5 gezeigte Längsschnitt des Turbinenrads 38 gemäß Figur 4 verdeutlicht nochmals die zur Figur 2 erläuterten Einzelheiten.
Figur 6 zeigt eine Seitenansicht des Turbinenrads 38 mit Vorleitgitter 74, wobei die Gitterschaufeln 75 in ihrem Schrägverlauf auf dem gewölbten Tragring 77, außen gehaltert vom Stützring 79, erkennbar sind.
Figur 7 zeigt eine Unteransicht des Turbinenrads 38, wobei der Stützring 88, die inneren Stützrippen 92 und äußeren Stützrippen 90 sichtbar sind und dass deren Wandstärke in Betrachtung radial von innen nach außen zunehmend geringer wird - für gießtechnische Vorteile.
Figur 8 zeigt eine Draufsicht des Vorleitgitters 74 mit Blick auf den inneren Tragring 77, die Gitterschaufeln 75 mit einem Eintrittswinkel von 78 °und den äußeren Stützring 79.
Figur 9 zeigt eine Seitenansicht des Turbinenrads 38 mit eingesetzter Achswelle 72, wobei die Rändelung 73 hervorgehoben ist.
Figur 10 zeigt eine räumliche Seitenansicht des Turbinenrads 38 ohne Deckkegel 44 schräg von unten, wobei der Verlauf der Radschaufeln 42 auf dem Tragkegel 48 und unten der Stützring 88, die inneren äußeren Stützrippen 90, 92 und deren unterschiedliche Wandstärke erkennbar sind.
Figur 11 zeigt eine räumliche Seitenansicht des Turbinenrads 38 schräg von oben ohne Deckkegel 44 schräg von oben, wobei der Verlauf der Radschaufeln 42 auf dem Tragkegel 48 besonders deutlich erkennbar sind.. Bei einem nichtdargestellten Ausführungsbeispiel der Handwerkzeugmaschine - ähnlich den vorhergehenden Ausführungsbeispielen - trägt deren Gehäuse einen Funkschalter, der mit einem dem Staubsauger zugeordneten Gegenschalter kommuniziert und mit dem das Ein-und Ausschalten des Staubsaugers und damit der Handwerkzeugmaschine bequem und kostengünstig gelöst ist.
Die Luft, die die Handwerkzeugmaschine 10 durchströmt, strömt nicht wie bei einer klassischen Radialturbine rein radial nach innen bevor sie in der Turbine 36 wieder axial umgelenkt wird, sondern strömt sowohl im Vorleitgitter als auch in der Radialturbine unter etwa 45 Grad Winkel zur Rotationsachse (siehe Bild 3 und 4). Diese Schräganströmung hat den Vorteil, dass der Wirkungsgrad der Turbine deutlich gesteigert ist, da der Druckverlust innerhalb der Turbine 36 und des Vorleitgitters 74 minimiert wird. Der Einströmwinkel der Schaufel beträgt 60° und der Ausströmwinkel 30° um auch die Ausströmverluste so gering wie möglich zu halten. Die Winkel für den
Einströmbereich können zwischen 0° und 70° variieren und die Winkel im Auslassbereich können zwischen 10 und 60° variieren. Die Wahl der Winkel hängt sowohl von der Luftmenge als auch von der erwarteten Drehzahl ab. Das Vorleitgitter 74 hat die Aufgabe, der Luftströmung einen möglichst großen Vordrall aufzuprägen, und besitzt aus diesem Grund Gitterschaufeln 75 mit einem Austrittswinkel von 78° (Figur 8).
Um die Luftgeräusche zu minimieren sind die Radschaufeln 42 des Turbinenrads 38 am Tragkegel 48 etwas nach vorne und im Gegensatz dazu die Gitterschaufeln 75 etwas nach hinten gezogen (Figur 4 und 6). Damit werden Pfeifgeräusche zwischen den Rad- und den Gitterschaufeln 42, 75 unterbunden, da diese mit einem Abstand von nur 0.5 mm aneinander vorbei streichen und wirkungsvoll 'verschmiert'. Der geringe Abstand zwischen Vorleitgitter 74 und Turbine 36 ist notwendig, damit die Turbine 36 ideal angeströmt werden kann. Ein zusätzlicher Stützring 88 zwischen den Stützrippen 90 an der Unterseite des Tragkegels 48 verhindert eine stark schwankende und unkontrollierte Leerlaufdrehzahl der Turbine, die sehr hohen Werte (> 20 000 U/min) annehmen kann, da ein Lüftereffekt durch rein radial angeordnete Rippen damit nicht auftreten kann. Der
Stützring 88 und die Stützrippen 90 sind von radial innen nach außen zunehmend dünner dimensioniert, damit beim Spritzgießen der Werkstoff rasch und mit geringem Widerstand von innen nach außen fließen und alle Hohlräume der Gießform ausfüllen kann. Der zusätzliche Kragen 52 am Innenring des Turbinenrads 38 ist notwendig, damit die eingelegte bzw. umspritzte Achswelle 72 mittig gerändelt werden kann. Bei gerändelten Wellen ist bei der Fertigung darauf zu achten, dass diese möglichst symmetrisch bleiben und damit ein verkehrtes Einlegen nicht vorkommen kann (Fig. 1, 9, 10, 11). Das untere
Lager 66 wird aus Platzgründen direkt in das Vorleitgitter 74 integriert und erlaubt eine flache Bauweise der Handwerkzeugmaschine 10.
Den zuvor aufgeführten einzelnen Merkmalen wird eine erfinderische Qualität zugeordnet, da sie gemeinsam zu den besonderen Vorteilen der Lösung beitragen.

Claims

Ansprüche
1. Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse (12) und einem daran drehend und/oder schwingend antreibbar angeordneten Werkzeug (70), das mittels eines Saugluftstromes, insbesondere mit einem Staubsauger, bestimmungsgemäß betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb eine Turbine (36) mit Turbinenrad (38) dient, die mit Mitteln zum Beruhigen der ein- bzw. ausströmenden Luft, inbesondere mit Vorleitgitter (74) - und/oder Nachleitgitter, versehen ist, wobei der das Turbinenrad (38) anströmende Luftstrom in einem spitzen Winkel zur Hochachse (40) des Turbinenrads (38), insbesondere unter 50° weitergeführt bzw. umgelenkt wird.
2. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (38) durch eine Labyrinthdichtung (51) versehen ist, die die Turbine (36) vor Druckverlust schützt.
3. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorleitgitter (74) als Lagersitz (76) für ein Lager (66) der Achswelle (72) dient.
4. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ausgleichsmasse (78) aufweist, die gemeinsam mit Strukturen (80, 82) des Vorleitgitter (74) eine Labyrinthdichtung (84) bildet.
5. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorleitgitter (74) so in die Struktur des Gehäuses (12) eingebaut ist, dass es dieses versteift.
6. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft zum Antrieb des Turbinenrads (38) radial außen an dieses herangeführt wird und sodann radial schräg nach innen vom äußeren Rand des Turbinenrades (38) abgesaugt wird.
7. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) einen Funkschalter trägt, mit dem ein dem Staubsauger ein- bzw. ausschaltender Gegenschalter betätigbar ist und damit zugleich die Handwerkzeugmaschine ein- bzw. ausschaltbar ist.
8. Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Flächenschleifinaschine, inbesondere als Schwingschleifer, ausgestaltet ist.
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