JP4970441B2 - 回転具 - Google Patents

Description

本発明は概して、回転具に関する。特に、本発明は手持ち式、または機械に装着された、与圧流体で駆動される回転具に関する。

一態様において本発明は、装置を与圧流体源へ接続するインレットアダプタと、タービンロータと、インプット通路とを有する回転具に関する。上記インプット通路は、インプット通路と、タービンロータとの間の流体伝達を提供し、インレットアダプタに隣接する第一端部と、上記第一端部から下流に開口とを有し、上記第一端部と、上記開口との間に概して一定の断面積を有する。

図１を参照し、本発明にかかる典型的な回転具を、概して１０で示す。ここで記載される典型的な装置は、オイルフリーの高圧空気で駆動されるタービンロータを有する空気動力装置であるが、当然のことながら本発明のコンセプトはベーンモータなどの任意の種類の流体駆動モータを有し、任意の種類の圧縮流体で駆動される任意の回転具の使用に利用または採用することができる。

回転具１０は一般的に、前方セクション１２および後方セクション１４から形成されるハウジング１３と、ロータ１６と、回転シャフト１８と、マフラーハウジング４６とを有する。

上記ハウジング１３の前方セクション１２は、長い円筒形の前方部２４と、短く、拡張された円筒形の後方部２８とを有する。上記後方部２８は、後方セクション１４上の内部ネジ山にかみ合い、より詳細に後述するように、前方セクション１２を後方セクション１４へ接続する、外部ネジ山を有する。前方部２４は、より詳細に後述するように、外部ネジ山を取り付けナット３０へかみ合わせる、内部ネジ山を有する。

上記ハウジング１３の後方セクション１４は、流体インレット部３２と、流体インレット部３２の一端から外側に伸張する第一フランジ３４と、上記第一フランジ３４の外側端部から前方へ伸張する第二フランジ３６とを有する。上記第二フランジ３６の内側表面は、前方セクション１２の後方部２８上の外部ネジ山とかみ合う内部ネジ山により形成され、そこにモータチャンバ１５を形成する。流体インレット部３２は、そこを通る穴３８を有し、上記穴３８は、上記穴３８の一端にインレットアダプタ４０の外部ネジ山とかみ合う内部ネジ山と、上記穴３８の他端に拡大された対向穴とを有する。上記第一フランジ３４は、モータチャンバ１５からの排出流体を第一フランジ３４を通って、マフラーハウジング４６へと流れることを許容する一連の孔４５を有する。シーリングリング４２は、上記対向穴内へ固定されており、また、後方セクション１４の流体インレット部３２内の穴３８と一列に並んでおり、流体の伝達をする穴４４をその内部に有する。また、シーリングリング４２は、ハウジング１３の後方セクション１４の一体化された部分として形成されることもできる。

上記マフラーハウジング４６は、後壁４７と、上記後壁４７から外側へ伸張することによってその内部に空洞を形成する側壁４８とを有する。後壁４７は、マフラーハウジング４６内からの排出流体を大気へ排出されることを許容する直径である、所定の直径をそれぞれが有する一以上の孔４９と、中心部を通り、インレットアダプタ４０を受け入れるための穴５１とを有する。インレットアダプタ４０は、後壁４７およびネジ山を通り、マフラーハウジング４６を適切な位置に、後方セクション１４に対して保持するために、後方セクション１４の流体インレット部３２へと伸張する。マフラーハウジング４６の内に形成された空洞の中には、フェルト状物質から成っていてもよく、排出された流体に起因する騒音を消音するために適応された消音物質２６がある。

インレットアダプタ４０は、高圧空気源からホースを受け入れるように適応されており、その内部の流体の流れを許容する穴４１を有する。また、インレットアダプタ４０は、後方セクション１４の流体インレット部３２の部分として一体形成されてもよく、上記マフラーハウジング４６は、ハウジング１３の後方セクション１４へ直接マフラーハウジング４６をねじ込むこと等の他の手段によって後方セクションへ固定されてもよい。

回転シャフト１８は、後方ベアリングアセンブリ２０および前方ベアリングアセンブリ２１によって、ハウジング１３の前方セクション１２内に回転可能に装着されている。各ベアリングアセンブリ２０、２１の各アウターレースは、前方セクション１２の前方部２４の各端における環状対向穴内に配置され、インナーレースは上記シャフト１８上に配置されている。シャフト１８は、モータチャンバ１５内へ突出する後方端と、そこに添付されたカプラ７０とを有する。上記カプラ７０の前方端は、それを適切な位置に保持するために、後方ベアリングアセンブリ２０のインナーレースの端部に接触する。取付けナット３０は、前方セクション１２の前方部２４の内部ネジ山内へねじ込まれ、それを適切な位置に保持するために、前方ベアリングアセンブリ２１のアウターレースに接触する。シャフト１８は、取付けナット３０の前方へ突出する前方端を有し、研削型装置(grinding-type tool)などの装置（図示せず）を保持するために用いられるコレット２２へ接続される。所望により、この技術において公知のたくさんの他の装置保持手段も用いることができる。

上記カプラ７０は、カプラ７０の前方端内の第一穴と、カプラの後方端内の第二穴７４とを有する、円筒形の部材として形成される。第一穴は、シャフト１８の後方端に適合し、受け入れるように適応される。第二穴はシーリングリング４２内の穴４４と一列に並んでおり、流体の伝達をする。第二穴は、カプラ７０の外部へと、その内部を通る、正反対の半径方向開口７２を有する。カプラ７０の後方は、シーリングリング４２で密閉するために、第二穴の周りに、外部に伸張する環状シーリングフランジを有する。この密閉配置は、流体インレット部３２およびシーリングリング４２を通り、カプラ７０内へ、半径方向開口７２へと流れる与圧流体の流れを提供する。カプラ７０は、その後方端から、環状ショルダー７６が形成されている、その前方端に隣接する位置まで、外部からネジ山がつけられている。

ロータ１６は、カプラ７０の外部ネジ山上へねじ込むことにより、ロータ１６がその内部で回転できるように、モータチャンバ１５内に装着されている。ここで述べるようにロータ１６は、その開示をここに参照する、本発明と共通の出願人を有する、デイビス(Davis)へ特許された米国特許第４、７７６、７５２号に述べられているような反動タービン型ロータである。しかしながら本発明はこれに限定されるものではなく、他のタイプのモータを有する回転装置へ適用することもできる。

作動において与圧空気は、インレットアダプタ４０を介して回転具へ入り、後方セクションの流体インレット部３２およびシーリングリング４２を通り、カプラ７０内の第二穴７４へと流れ、半径方向開口７２を通り、ロータ１６へと流れる。空気がロータ１６に入ると、空気は第一環状チャンバ５０へ入り、弾性弁リング５２の周りを、環状壁６０内の半径方向孔５４を通り、ノズル５８を通るように方向付けられる場所である第二環状チャンバ５６内へと流れ、これによりロータ１６、その結果シャフト１８に回転を与える。与圧流体は、ノズル５８を通ってロータ１６から放出され、モータチャンバ１５を通過し、ハウジング１３の後方セクション１４内の孔４５を通り、消音物質２６を通り、マフラーハウジング４６内の孔４９を通って回転具１０から大気へ出る。

ロータ１６へ与圧流体が導かれると、事前にセレクトされた最大まで回転が増加する。弾性弁リング５２に作用する遠心力は、弾性弁リング５２の半径方向の拡張をもたらす傾向にあるが、環状壁６０の内部表面が、半径方向孔５４以外の弾性弁リング５２を支持する。これは、弾性弁リング５２の半径方向拡張を上記孔５４内へと導くことを可能とし、弾性弁リング５２の制御された弾性変形をもたらす。弾性弁リング５２が変形すると、半径方向孔５４の端部に近づく。その距離が十分に近くなると、半径方向孔５４を通る流体の流れが制限され、回転力が減少する。上記システムに作用するけん引力と、回転力が平衡に達すると、弾性弁リング５２に作用する力も平衡になる。これは、一定の回転速度をもたらす。けん引力が増加すると、平衡が崩れ、弾性弁リング５２に作用する力は、弾性弁リング５２を、最近隣から半径方向孔５４へ退避させ、他の平衡に達するまで、追加的な流体の流れを許容する。何らかの理由でタービンが所望の律則された速度を超えた場合、十分な速度超過が全ての流れを止めるまで、弾性弁リング５２が与圧流体の流れをさらに制限するように動き、これにより、速度超過安全装置を立脚する。

ハウジング１３の後方セクション１４を通る穴３８は、シーリングリング４２を通る穴４４、およびカプラ７０を通る第二穴７４は、インレットアダプタ４０から半径方向開口７２を通り、ロータ１６への流体の流れを許容する、回転具１０を通るインプット通路を画定する。穴３８、４４、７４は、ほぼ等しい断面積を有し、これにより、回転具１０へ入る流体が、インプット通路のいかなる収縮または拡張もなく、回転具１０を安定して通り、半径方向開口７２へ流れることを許容する。これは、回転具１０の出力を増加する。本発明の好ましい態様においては、穴３８、４４、７４は円筒形であり、約．２８４インチの直径を有し、その結果約．０６３平方インチの断面積を有する。

本発明の好ましい態様についての以上の記載は、説明および解説の目的で提供されたものであり、網羅的ではなく、開示されたまさにその形式に本発明を限定するものではない。これらの記載は、本発明の本質およびそれらの用途を、意図する特定の用途に合うように当業者が本発明を様々な態様および様々な改良において利用することができるように、最もよく説明できるように選択されたものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に定義されるものを、明細書によって限定することを意図するものではない。

図１は、本発明にかかる回転具の断面図である。

Claims (8)

1. 回転装置を与圧流体源へ接続するためのインレットアダプタと；
   反動タービンロータと；
   前記インレットアダプタへ接続され、前記インレットアダプタと連通しており、流体が伝達される穴を有する後方ハウジングと；
   前記アダプタと反対側に前記後方ハウジングへ接続され、前記後方ハウジング内の穴と連通しており、流体が伝達される穴を有するシーリングリングと；
   前記タービンロータを回転シャフトへ接続するためのものであり、前記シーリングリングと接触しており、その上に前記タービンロータが装着されており、前記シーリングリング内の穴および前記タービンロータと連通しており、流体が伝達される穴を有するカプラと、
   前記インレットアダプタと、前記タービンロータとの間の流体伝達を提供し、前記インレットアダプタに隣接する第一端部と、前記タービンロータに隣接して位置する、前記第一端部より下流の、前記カプラに設けられた開口とを有する、インプット通路と、を有する回転装置であって、
   前記後方ハウジング、前記シーリングリング、および前記カプラ内の前記穴が、インプット通路を形成し、前記インプット通路が前記第一端部と、前記カプラに設けられた開口との間が一定の断面積を有することを特徴とする回転装置。
2. 前記後方ハウジングと、前記インレットアダプタとが一体化されていることを特徴とする請求項１の回転装置。
3. 前記インレットアダプタが、前記後方ハウジング内へねじ込まれていることを特徴とする請求項１の回転装置。
4. 前記後方ハウジングと、前記シーリングリングとが一体化されていることを特徴とする請求項１の回転装置。
5. 前記カプラと、前記回転シャフトとが一体化されていることを特徴とする請求項１の回転装置。
6. 前記タービンロータが、前記カプラ上にねじ込まれていることを特徴とする請求項１の回転装置。
7. 前記断面積が、０．００００４ｍ^２であることを特徴とする請求項１の回転装置。
8. 前記与圧流体が、空気であることを特徴とする請求項１の回転装置。

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