FI12466U1 - Paineilmasuutin - Google Patents

Description

Paineilmasuutin

Keksinnön kohteena on paineilmasuutin paineilmasuihkun ohjaamiseksi. Keksintö kohdistuu erityisesti paineilmasuuttimeen, jolla aikaansaadaan pyörteilevä ja lakaiseva paineilmasuihku.

Paineilmasuihkua käytetään yleisesti esimerkiksi puhdistukseen, materiaalin siirtoon ja prosessitoimintojen suorittamiseen. Suihkua ohjataan erilaisilla suuttimilla, joiden muotoiluilla pyritään aikaansaamaan jokaiseen tilanteeseen sopiva suihkun muoto. Tavanomaiset suuttimet ovat kiinteitä ja rakenteeltaan yksinkertaisia, jolloin ei saavuteta riittävän hyvää suihkun muotoa. Tällöin on usein pakko lisätä ilmavirtauksen kestoa, määrää ja/tai painetta halutun vaikutuksen aikaansaamiseksi, joka on omiaan nostamaan paineilman käytön jo lähtökohtaisesti suuria kustannuksia.

Paineilmavirtaus pienten poikkipintojen läpi, kuten pienikokoisista suuttimista on fysikaaliselta luonteeltaan laminaarista ts. tasaista suurillakin ilmavirran nopeuksilla, mikä johtuu osaltaan ilman pienestä kinemaattisesta viskositeetista. Sen vuoksi tavanomaisilla kiinteillä suuttimilla ei saavuteta kovin helposti turbulenttista ts. pyörteilevää ilmavirtausta. Mikäli kiinteä suutin muotoillaan tuottamaan enemmän pyörteilyä esimerkiksi kuristamalla tai lisäämällä ilmavirtaa, on seurauksena suuremmat painehäviöt, jotka lisäävät paineilman kustannuksia. Käytettäessä kädessä pidettävää paineilmapistoolia esimerkiksi pintojen puhdistukseen, pyritään lakaisevilla liikkeillä siirtämään materiaali pois puhdistettavista kohdista. Tällöin suuttimesta tulevan laminaarisen suihkun tehoa pyritään lisäämään käden pyörittävillä ja edestakaisilla liikkeillä, joka lisää työn aiheuttamaa rasitusta.

Keksinnön mukaisella paineilmasuuttimella saadaan aikaan pyörteilevä ilmavirtaus jo pienillä ilmavirran nopeuksilla. Tällöin paineilman kulutus pienenee ja suuttimen osat rasittuvat ja kuluvat vähemmän, jolloin myös paineilman tuotannon kustannukset alenevat. Keksintö mahdollistaa ilmavirralle halutun muodon ja turbulenttisuuden suuttimen osien muotoilun avulla.

Keksinnön mukainen paineilmasuutin muodostuu rungosta, kiinteästä suuttimesta, pyörivästä suuttimesta, turpiiniosasta ja laakerista. Runkoon kuuluu paineilmaliitäntä ja paineilmaliitännästä rungon läpi kulkevat ilmakanavat. Kiinteä suutin on sovitettu runkoon liitoselimellä, kuten kierteellä tai muulla mekaanisella liitoksella. Kiinteän suuttimen läpi on sovitettu kulkemaan kanavia, joiden kautta paineilma johdetaan. Pyörivä suutin on sovitettu pyörimään kiinteän suuttimen sisälle laakerin avulla. Pyörivä suutin on toisesta päästään sovitettu kiinteän suuttimeen liukusovitteella ja on tuettu keskivaiheiltaan mainitun laakerin avulla kiinteään suuttimeen. Pyörivän suuttimen ensimmäiseen päähän on järjestetty turpiiniosa, joka pyörii ilmavirran voimasta. Pyörivän suuttimen toisessa päässä on uria, joiden kautta ilmavirta poistuu suuttimesta. Keksinnön mukainen paineilmasuutin toimii siten, että paineilmaliitännästä tuleva ilmavirta ohjautuu pyörittämään pyörivän suuttimen yhteydessä olevaa turpiiniosaa ja sen yhteydessä olevaa pyörivää suutinta. Ilmavirta ohjautuu kiinteän suuttimen kanavia pitkin pois paineilmasuuttimesta. Ulos tullessaan ilmavirta kulkee pyörivän suuttimen toisessa päässä olevien urien kautta, jolloin ilmavirran turbulenttisuus lisääntyy. Samalla ulostuleva ilmavirta lisää pyörivään suuttimeen kohdistuvaa vääntömomenttia. Turbulenttinen ilmavirta muodostuu suuttimesta vapauduttuaan kartiomaiseen muotoon. Tällöin paineilmapistooliin liitetyn suuttimen ilmavirralla voidaan lakaista pintoja puhtaaksi tekemättä kädellä juurikaan ylimääräisiä pyörittäviä tai edestakaisia liikkeitä.

Paineilmasuuttimen sisäosien muotoiluilla voidaan vaikuttaa ulostulevan ilmavirran turbulenttisuuteen ja suihkun muotoon. Esimerkiksi pyörivän suuttimen toisessa päässä olevien urien nousukulmaa tai muuta geometriaa muuttamalla saadaan aikaan muodoltaan ja turbulenttisuudeltaan erilaisia suihkuja.

Esillä olevalla keksinnöllä poistetaan tunnettujen ratkaisujen puutteita sekä aikaansaadaan paineilmasuutin, joka tuottaa halutun turbulenttisuuden omaavan ja halutun muotoisen paineilmasuihkun. Keksintö mahdollistaa paineilmasuuttimen Ha saadaan aikaan pyörteilevä ilmavirtaus jo pienillä ilmavirran nopeuksilla. Tällöin paineilman kulutus pienenee ja suuttimen osat rasittuvat ja kuluvat vähemmän, jolloin myös paineilman tuotannon kustannukset alenevat.

Mainitut edut saavutetaan keksinnön mukaisella paineilmasuuttimella, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty suojavaatimuksissa.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti eräiden edullisten suoritusesimerkkien avulla ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen rakennetta leikattuna ja sivulta katsottuna

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen rungon rakennetta leikattuna ja sivulta katsottuna.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen kiinteän suuttimen rakennetta leikattuna ja sivulta katsottuna.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen rakennetta leikattuna linjaa A-A pitkin ja sivulta katsottuna.

Kuvio 4a esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen rakennetta sivulta katsottuna.

Kuvio 4b esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen rakennetta ylhäältä viistosti katsottuna.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen yhteydessä olevan turpiiniosan rakennetta sivulta katsottuna.

Kuvio 5a esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen yhteydessä olevan turpiiniosan rakennetta leikattuna linjaa A-A pitkin ja sivulta katsottuna.

Kuvio 5b esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen yhteydessä olevan turpiiniosan rakennetta käännettynä 90 astetta oikealle kuvion 5 asennosta.

Kuvio 5c esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen pyörivän suuttimen yhteydessä olevan turpiiniosan rakennetta ylhäältä viistosti katsottuna.

Kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen laakerin rakennetta leikattuna ja sivulta katsottuna.

Kuvio 6a esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen laakerin rakennetta ylhäältä viistosti katsottuna.

Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen paineilmasuuttimen kokoonpanoa räjäytyskuvana.

Kuvioissa 1 - 7 on esitetty paineilmasuutin, johon kuuluu runko 1, kiinteä suutin 2, pyörivä suutin 3, turpiiniosa 4 ja laakeri 5.

Runkoon 1 kuuluu rungon ensimmäisessä päässä oleva paineilmaliitäntä 11 ja paineilmaliitännästä 11 rungon läpi kulkevat ilmakanavat 12. Paineilmaliitäntä 11 muodostuu kierteestä, johon voidaan kiinnittää esimerkiksi paineilmapistoolin varsiosa (ei esitetty kuvioissa). Ilmakanavia 12 voi olla useampia, esimerkiksi 3 kappaletta ja ne on sovitettu ohjaamaan ilmavirta turpiiniin 4 siivikon 41 ulkokehälle. Rungon toisessa päässä on kiinnityselimet 14 kiinteän suuttimen 2 kiinnittämiseksi. Rungon toisessa päässä on myös upotus 13, johon turpiini 4 voidaan sovittaa.

Runko 1 on ulkomuodoltaan parhaiten pyörähdyskappale, jonka halkaisija on luokkaa 15-20 mm. Paineilmaliitännän kierre on luokkaa M5 - M6.

Kiinteä suutin 2 on sovitettu ensimmäisestä päästään runkoon liitoselimellä 21, kuten kierteellä tai muulla mekaanisella liitoksella, joka sopii rungon kiinnityselimeen 14. Kiinteän suuttimen läpi on sovitettu kulkemaan ilmakanavia 22, joiden kautta paineilma johdetaan. Ilmakanavat 22, joita on esimerkiksi 5 kpl, johtavat turpiinilta tulevan ilmavirran pyörivän suuttimen 3 toiseen päähän ja samalla kiinteän suuttimen toiseen päähän. Pyörivä suutin 3 on sovitettu pyörimään kiinteän suuttimen sisälle laakerin 5 avulla, joka laakeri on sovitettu laakeripesään 23. Pyörivä suutin on toisesta päästään sovitettu kiinteän suuttimeen, jolloin kiinteän suuttimen sisäreiän 24 ja pyörivän suuttimen lieriöpinnan 31 välille muodostuu osien pyörimisen kannalta sopiva sovite, kuten liukusovite. Pyörivä suutin 3 ja on tuettu keskivaiheiltaan laakerin 5 avulla kiinteään suuttimeen. Laakeri 5 on sovitettu pyörivän suuttimen laakeripintaan 32.

Pyörivän suuttimen ensimmäiseen päähän on järjestetty turpiiniosa 4, joka pyörii ilmavirran voimasta. Turpiiniosa 4 on sovitettu sisäreiästään pyörivän osan lieriömäiseen päähän 33 momenttia välittävällä liitoksella, kuten puristus-, kutistusta! liimaliitoksella taikka muotosulkeisella liitoksella.

Pyörivän suuttimen toisessa päässä on uria 34, joiden kautta ilmavirta poistuu suuttimesta.

Turpiiniosaan 4 kuuluu napa 41, joka on sovitettu pyörivän osan akseliin 33. Turpiinissa on siivikko 42, jonka siivet ovat kulmassa B paineilmasuuttimen pituusakseliin nähden. Siivet voivat olla haluttaessa myös kaarevia.

Laakeri 5 on parhaiten vierintälaakeri, kuten urakuulalaakeri tai neulalaakeri. Laakerin on sisähalkaisija 51 on sovitettu pyörivän osan laakeripintaan 32 ja ulkohalkaisija 53 on sovitettu kiinteän suuttimen laakeripintaan 23.

Keksinnön mukainen paineilmasuutin toimii kahdessa vaiheessa siten, että ensimmäisessä vaiheessa paineilmaliitännästä 11 tuleva ilmavirta ohjautuu pyörittämään pyörivän suuttimen 3 yhteydessä olevaa turpiiniosaa 4 ja sen yhteydessä olevaa pyörivää suutinta. Sitten toisessa vaiheessa ilmavirta ohjautuu kiinteän suuttimen ilmakanavia 22 pitkin pois paineilmasuuttimesta. Tällöin ulos tullessaan ilmavirta kulkee pyörivän suuttimen toisessa päässä olevien urien 34 kautta, jolloin ilmavirran turbulenttisuus lisääntyy entisestään. Turbulenttinen ilmavirta muodostuu suuttimesta vapauduttuaan kartiomaiseen muotoon. Tällöin paineilmapistooliin liitetyn suuttimen ilmavirralla voidaan lakaista pintoja puhtaaksi tekemättä kädellä juurikaan ylimääräisiä pyörittäviä tai edestakaisia liikkeitä.

Paineilmasuuttimen sisäosien muotoiluilla voidaan vaikuttaa ulostulevan ilmavirran turbulenttisuuteen ja suihkun muotoon. Turpiinin 4 siivikon kulmaa B muuttamalla ja ilmakanavien 12 ja 22 geometriaa muuttamalla voidaan vaikuttaa lisäksi pyörivään suuttimeen kohdistuvaan vääntömomenttiin ja rasitukseen. Esimerkiksi pyörivän suuttimen toisessa päässä olevien urien 34 nousukulmaa tai muuta geometriaa muuttamalla saadaan aikaan muodoltaan ja turbulenttisuudeltaan erilaisia suihkuja. Esimerkiksi valitsemalla urien nousukulma välille 0-10 astetta, saadaan muodoltaan merkittävästi toisistaan poikkeavia suihkuja.

Paineilmasuuttimen ulkomitat ovat pieniä. Esimerkiksi halkaisija on luokkaa 15 -20 mm ja pituus luokkaa 25 - 30 mm. Koska osat ovat pienikokoisia ja geometrisilta muodoiltaan vaativia, osien valmistaminen vaatii kehittyneitä valmistusmenetelmiä. Valituista materiaaleista riippuen voidaan valmistuksessa soveltaa esimerkiksi ainetta lisäävää valmistusta, tarkkuusvalua ja muita valumenetelmiä. Prototyyppien valmistuksessa ja tuotekehityksessä on menestyksellisesti sovellettu 3D-tulostusta.

Osien kokoonpano tapahtuu seuraavasti. Ensin asennetaan laakeri 5 pyörivän suuttimen laakeripintaan 32, jonka jälkeen asennetaan turpiiniosa 4 pyörivän suuttimen akselille 33. Tämän jälkeen näiden osien 3, 5 ja 4 muodostama osakokoonpano asennetaan kiinteään suuttimeen 2 siten, että laakeri 5 asettuu laakeripesään 23. Lopuksi asennetaan runko 1 ja kiinteä suutin 2 yhteen kiinnityselimien 14 ja 21 välityksellä. Tällöin turpiiniosa 4 sovittuu tilaan, joka muodostuu rungon 1 upotuksesta 13 ja kiinteän suuttimen 2 ensimmäisessä päässä olevasta tilasta 25.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan keksinnön mukainen paineilmasuutin ja sen rakenne voi vaihdella oheisten suojavaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön mittasuhteet ja tekniset ratkaisut ja materiaalivalinnat voivat käyttötarkoituksesta johtuen vaihdella. Keksinnön sovellusmuoto voi vaihdella käyttöolosuhteiden, asiakastarpeiden ja tuotantomenetelmien puitteissa.

Claims (5)

Suoiavaatimukset

1. Tryckluftsmunstycke för att styra en trycklufts stråle, kännetecknat av att det består av en stomme (1), ett fast munstycke (2), ett roterande munstycke (3), en turbindel (4) och ett lager (5), och av att en luftström i ett första steg har anordnats att löpa genom en tryckluftsanslutning (11) och längs luftkanaler (12) till turbindelen (4) och i ett andra steg har luftströmmen anordnats att löpa längs luftkanalerna (22) i det fasta munstycket (2) ut ur tryckluftsmunstycket, och av att luftströmmen när den kommer ut löper genom spår (34) i ena ändan av det roterande munstycket (3), varvid luftströmmen är mer turbulent än innan det första steget.

1. Paineilmasuutin paineilmasuihkun ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että - siihen kuuluu runko (1), kiinteä suutin (2), pyörivä suutin (3), turpiiniosa (4) ja laakeri (5), ja että - ilmavirta on sovitettu kulkemaan ensimmäisessä vaiheessa paineilmaliitännän (11) kautta ilmakanavia (12) pitkin turpiiniosalle (4) ja toisessa vaiheessa ilmavirta on sovitettu kulkemaan kiinteän suuttimen (2) ilmakanavia (22) pitkin pois paineilmasuuttimesta, ja että - ulos tullessaan ilmavirta kulkee pyörivän suuttimen (3) toisessa päässä olevien urien (34) kautta, jolloin ilmavirta on turbulenttisempaa kuin ennen ensimmäistä vaihetta.

2. Tryckluftsmunstycke enligt skyddskrav 1, kännetecknat av att i stommen (1) tillhör en tryckluftsanslutning (11) och ur tryckluftsanslutningen genom stommen löpande luftkanaler (12), och av att det fasta munstycket (2) har anordnats i stommens förbindningsorgan (14) med ett passande förbindningsorgan (21), som en gänga eller annan mekanisk förbindning, och av att luftkanaler (22) har anordnats att löpa genom det fasta munstycket, genom vilka tryckluften har anordnats att löpa, och av att det roterande munstycket (3) har anordnats att rotera inom det fasta munstycket med hjälp av lagret, och av att det roterande munstycket i ena ändan har anordnats i det fasta munstycket med en glidpassning och är i mittpartiet stött med hjälp av lagret (5) mot det fasta munstycket, och av att det i första ändan av det roterande munstycket har anordnats en turbindel (4) som roterar genom kraften av luftströmmen, och av att det i andra ändan av det roterande munstycket finns spår (34), genom vilka luftströmmen lämnar munstycket.

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen paineilmasuutin, tunnettu siitä, että - runkoon (1) kuuluu paineilmaliitäntä (11) ja paineilmaliitännästä rungon läpi kulkevat ilmakanavat (12), ja että - kiinteä suutin on (2) sovitettu rungon liitoselimeen (14) sopivalla liitoselimellä (21), kuten kierteellä tai muulla mekaanisella liitoksella, ja että - kiinteän suuttimen läpi on sovitettu kulkemaan ilmakanavia (22), joiden kautta paineilma on sovitettu kulkemaan, ja että - pyörivä suutin (3) on sovitettu pyörimään kiinteän suuttimen sisälle laakerin avulla, ja että - pyörivä suutin on toisesta päästään sovitettu kiinteän suuttimeen liukusovitteella ja on tuettu keskivaiheiltaan laakerin (5) avulla kiinteään suuttimeen, ja että - pyörivän suuttimen ensimmäiseen päähän on järjestetty turpiiniosa (4), joka pyörii ilmavirran voimasta, ja että - pyörivän suuttimen toisessa päässä on uria (34), joiden kautta ilmavirta poistuu suuttimesta.

3. Suojavaatimusten 1 tai 2 mukainen paineilmasuutin, tunnettu siitä, että urien (34) nousukulma on luokkaa 0-10 astetta. 4. Jonkin suojavaatimuksen 1-3 mukainen paineilmasuutin, tunnettu siitä, että ilmakanavat (12) on sovitettu ohjaamaan ilmavirta turpiiniosan (4 ) siivikon (41) ulkokehälle, ja että ilmakanavat (22) on sovitettu ohjaamaan ilmavirta urien (34) kautta.

5. Jonkin suojavaatimuksen 1 - 4 mukainen paineilmasuutin, tunnettu siitä, että laakeri (5) on urakuulalaakeri. SKYDDSKRAV

3. Tryckluftsmunstycke enligt skyddskrav 1 eller 2, kännetecknat av att spårens (34) stigningsvinkel är av klass 0-10 grader.

4. Tryckluftsmunstycke enligt något av skyddskraven 1-3, kännetecknat av att luftkanalema (12) har anordnats att styra luftströmmen till den yttre periferin av turbindelens (4) skövlar (41), och av att luftkanalerna (22) har anordnats att styra luftströmmen genom spåren (34).

5. Tryckluftsmunstycke enligt något av skyddskraven 1-4, kännetecknat av att lagret (5) är ett spårkullager.