TWI283199B - A turbine motor of an air tool - Google Patents

Description

1283199 捌、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種氡動工具之渦輪馬達，尤指一 種以渦輪轉子作為能量轉換與動力傳遞機制之空氣渦輪馬 5 15 達，其係將高壓空氣之壓力能輸入，經一渦輪轉子轉換為 轉轴動能輸出，俾達到氣動工具之高輸出功率、高能量轉 換效率及結構簡單且緊緻（compact design)之要长 者。 〆 【先前技術】 將高壓空氣壓力能轉換為轉軸動力之空氣馬逹目前 廣泛應用於氣動工具，例如空氣扳手之應用等。 冲 曰用空亂扳手之空氣馬達結構，如圖6所示為中華 ，國專利公告第482〇75號之氣動工具之動力調整結構改 二’其主要係為-氣動工具本體3及_調整紐b，其中該 乱動工具^體a包括：—工具外殼體c、—進氣控制 α、一氧動驅動裝置e及一馬達缸 置 =成空心，並設有與容置雜體出a U動用以固設馬達缸本體f，並藉由外接 缸本體f内之氣動= 動空形3動推力而推動該馬達 置e所固設之二=教置/，，益利用氣動驅動裝 該馬達叙本體f包技：h 具之轉動加工；又 且該馬遠k太伊/---體成型之穿空的活動閥體i， & ,如體係容設於工具外殼體a之容置空門σ & _糊體1設有順、逆通槽，且活動閥體 20 側設有一進氣孔j。如此設計並藉由一調整鈕b穿入活動 闕體i内，且同時因為調整鈕b的控制，而可以調整由 進氣官進入活動閥體i内之氣動介質，使其受控制而進入 不同順、逆通槽，達到藉由推動調整鈕b變換不同的對應 位置而達到變換氣動工具之順逆轉動之功能。 如圖7所示為us 2003/0121^80 A1之習用空氣 扳手之剖視圖，該圖中虛線框園部份之空氣馬達結構亦見 於前述中華民國專利公告第82075號中，兩者均為同型 式之空氣馬達’顯知該種型式之空氣馬達被廣泛地運用於 氣動工具上。 由上述習用氣動工具之空氣馬達可發現其轉子或氣 動驅動裝置關於正、逆轉向之控制，均係以改變氣體流道 方向來達成，其用以改變氣體流道方向之機構設計甚為複 雜，且其轉子之驅動方式係將高壓空氣以垂直向輸入並衝 擊轉子葉片帶轉轉軸，受固於轉子葉片角度設計及材料結 構對氣壓力承受度限制，連帶影響輸出功率及空氣動力特 性，因此不適於高負荷及高速旋轉之應用。 有鑑於習用設計之缺點，本發明人從角動量守银及 氣體動力學考量，發現利用徑向式渦輪轉子的特性比慣用 之空軋馬達可獲得較大的功率輸出及較佳的空氣動力效 率，且可簡化空氣流道。 【發明内容】 本發明之目的係在於提供一種氣動工具之渦輪馬達， 其主要係以徑向式渦輪轉子而設計馬達，辅以滿輪 1283199 靜子之設置，俾達到氣動工具之高輸出功率、高能量轉換 效率及結構簡單且緊敏（compact design)之要求者。 本發明為達成上述及其他目的，其所採用之技術手 段、元件及其功效兹採-較佳實施例配合相關蹰式詳細說 $ 明如下。 ^ 【實施方式】 士如圖1所示，本發明之氣動工具渦輪馬達包括··一 外殼體10，為一具有貫穿軸孔之中空胴體，其内部設有 「谷置空間11及高壓空氣進氣口 12與排氣口 13 ;及一 J0 徑向式渦輪轉子20，設於該外殼體10内之容置空間工工 内二其軸體上設有複數葉片21，可受來自外殼體1Q之 進氣口 12之咼壓空氣驅轉；及一轉軸3Q，係穿設於該 渴輪轉子20令心，其一端固定於外殼體1〇後部，另二 端則伸出外殼體10前部以為動力輸出端。 I5 本發明的工作原理為：高壓空氣由外殼體1Q之進氣 =12引入，其空氣流向則順著渦輪轉子2Q之軸體弧面 ，轉成軸流方向以高速衝擊渦輪轉子2〇之葉片21而帶 ^轉軸30，俾將空氣壓力轉換為轉軸3〇動能進而輸出 動f，因其高壓空氣以轴流方向衝擊渦輪轉子20葉片21 20 ^早位作用時間及慣性矩力量均遠較習用空氣馬達之轉子 ，片長士大，因此其所產生之動力及轉速亦較高，而特別 通用於向轉速、高負荷之動力性能要求。 如圖2所示，為加強其高壓空氣對渦輪轉子2〇之驅 力力可叹一渴輪靜子於該渦輪轉子2 0外環與外^ 1283199 體ι〇内壁之間’該渦輪靜子4〇 λ 於渦輪轉子20之葉片21外· "^有複數葉片衣圍 於外殼體10之進氣π 12 _ 設置係徑向對合 之進氣口 12引入後，即^過置空氣自外殼趙10 方向:，，其係於渴輪靜子4、〇之環體二成葉可片改j 2 =軸節點a連接葉片靜子41，靜子葉片41可以 ==LT作3及轉向，進而以達到控制高壓空氣 對渦輪轉子2Q之葉片21衝擊方向，俾達到正逆轉向 之目的’以此方法，可大觸化制氣 流道方向讀雜構。 15 如圖4所示’為了再更進—步加強高壓空氣對渦輪 轉子2〇之驅動力量，可於渴輪靜子4〇外圍再設一導氣 滿卷7Q，以更進-步控制高壓空氣之流向，減少奮流， ，且更可於外殼體10内之容置空間u，針對於渴輪轉 子20之氣流方向，設一外罩60及渦輪排氣遒61俾將其 過程之氣動力損失降至最低程度。 又，轉軸30叮結合複數軸承5Q，俾使該轉軸3〇及 满輪轉子20架空在渦輪轉子2〇及外罩gQ内，以避免轉 軸30與外罩60產生接觸摩擦力，而造成動力傳輸之損 耗0 20 1283199 如圖5A、5B所示，係為本發明之另一實施例，其主 要係將上項實施例中原來之外罩6〇以更切合於渦輪轉子 20葉片21輪廓外形之後殼蓋80取代，及省略渦輪靜子 及其靜子葉片41之設置，並且增設一風道開關9〇可 5 控制空氣進入或關閉狀態，並增設一風道切換紐91，用 以控制渦輪轉子20之正、逆轉向，該風道切換紐91可 以利用轴動或撥轉方式控制及變更來自於高壓空氣進氣口 12對滿輪轉子乙〇葉片21之高壓空氣吹向，來達成其正、 逆轉之目的。 10 綜上所述，本發明與習用者的功能、手段及效果差 異如下： 1.本發明係將高壓空氣由外殼體之進氣口引入，並順著 渴輪轉子之轴體藏面轉成轴流方向以高逮衝擊渦輪轉 子之葉片，其高壓空氣以轴流方向衝擊渦輪轉子葉片 】5 之單位作用時間及慣性矩力量較長。習用空氣馬^之 高壓空氣係與轉子葉片呈垂直向衝擊，高壓空氣對其 葉片之單位作用時間及慣性矩力量較短，相二地所產 生之動力及轉速均遠甚低於本發明。 2 ·本發明係以渦輪靜子之可變角度葉片達到改變高壓空 2〇 氣氣流方向，進而以控制渦輪轉子之正、逆轉向，達 到簡化機構之目的。習用者則必須透過一連串之複雜 機構方能改變其氣流方向。 3 ·本發明的高壓空氣係可透過渦輪靜子、導氣渦卷達到 引流高壓空氣並能同時衝擊徑向式渴輪轉子上的所有 1283199 葉片，如此可大幅增加轴功輸出。習用者的高壓空氣 於單位時間内僅撞擊其空氣渦輪的一>1葉片，其轴功 輸出當然小於本發明。 4 ·由於空氣動力性能佳、軸功輸出提昇，故可有高轉速、 5 尚負荷之特性。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之氣動工具之渦輪馬達之剖視圖。 圖2係本發明之氣動工具之渦輪馬達之使用渦輪靜子之實 10 施例圖。 圖3係本發明之氣動工具之渦輪馬達之渦輪靜子剖視結構 放大圖。 圖4係本發明之氣動工具之渦輪馬達之使用導氣渦卷、渦 1 輪外罩及渦輪排氣道之實施例圖。 15 圖5A、5B係本發明之另一實施例圖。 · 圖6係習用之氣動工具之動力調整結構改良之剖視圖^ 圖7係習用之空氣扳手之空氣馬達結構之剖視圖。 20 9 1283199 圖號說明： 〔習用〕 A…轉轴室 B…轉轴 C…葉片 D…空氣流道板 5 a…氣動工具本體 b…調整鈕 c…工具外殼體 cl···進氣控制裝置 e…進氣驅動裝置 f…馬達缸本體 g…容置空間 h…轉動頭部 i…活動閥體 j…進氣孔 10 〔本發明〕 10…外殼體 11···容置空間 12…進氣口 13···排氣口 20…渦輪轉子 21…葉片 30…轉軸 40···渦輪靜子 15 41···靜子葉片 42…軸節點 50…軸承 6 0…外罩 70···導氣渦卷 80…後殼蓋 90…風道開關 91…風道切換鈕

Claims (1)

1. ^283199

   93100481無割線修正本95. 10.14 玖、申請專利範圍： 1· 一種氣動工具之渦輪馬達，包括： 一外殼體，内設一容置空間及進、排氣口 ；及 5 一渦輪轉子，設於該外殼體之容置空間内，可受來自 進氣ϋ之高壓空氣驅轉；及 一轉轴，係穿設於該渦輪轉子中心，其一端固設於外 殼艘後部’另一端則凸伸出外般體前部以為輸出端；及 一滿輪靜子，設於渦輪轉子外環與外殼體内壁之間， 10 並·徑向對合於外殼體之進氣口位置。 2·如申請專利範圍第1項所述之氣動工具之渦輪馬達， 其中該渦輪靜子外圍設有一導氣渦卷。 3·如申請專利範圍第1項所述之氣動工具之渦輪馬達， 其中該外殼體之容置空間針對徑向式渦輪轉子之氣流 15 方向，設一外罩及排氣道。 4·如申請專利範圍第1或3項所述之氣動工具之渦輪馬 達’其中該轉轴上結合複數轴承，俾使該轉轴及渦輪 轉子架空在渴輪轉子之外罩内。 5·—種氣動工具之涡輪馬達，包括·· 20 一外毅體r内設一容置空間及進、排氣口；及 一满輪轉子，設於該外殼體之容置空間内，可受來自 進氣口之南壓空氣驅轉；及 一轉轴，係穿設於該渦輪轉子中心，其一端固設於外 殼體後部，另一端則凸伸出外殼體前部以為輸出端；及 25 一後殼蓋，係一設有相切合於渦輪轉子及其葉片外形 ^283199 輪廓之殼蓋體，裝置於外殼體後部，用以將上述元件封 閉於内，·及 一風道切換紐，設於外殼體之進氣口位置，可以利用 軸動或撥轉方式控制來自於進氣口對渦輪轉子葉片之高 5 麈空氣吹向，來達成其正、逆轉向。 6、 如申請專利範圍第5項所述之氣動工具之渦輪馬達， 其中在外縠體之進氣口設置一風道開關，可控制空氣 進入或關閉狀態。 7、 如申請專利範圍第1項所述之氣動工具之渦輪馬達， 其中渦輪靜子具有複數葉片，並設計成可改變方向性 10 的機構。 8、 如申喷專利範圍第1項或第7項所述之氣動工具之渦 輪馬達，其中渦輪靜子之複數葉片以輛節點連接葉 片’葉片可以該軸節點作擺動及轉向。 、 15 12