Machine tool i.e. hand-held machine tool, has turbine unit for driving insert tool and comprising guiding unit that guides fluid in axial direction and in circumferential direction of turbine unit

04-02-2010 дата публикации
Номер:
DE102008040776A1
Принадлежит: ROBERT BOSCH GMBH
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Номер заявки: 04-08-10200776
Дата заявки: 28-07-2008

Stand der Technik

[1]

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[2]

Es ist bereits eine Werkzeugmaschine mit einer Turbineneinheit bekannt. Die Turbineneinheit ist dabei zu einem Antreiben eines Werkzeugs vorgesehen.

Vorteile der Erfindung

[3]

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Handwerkzeugmaschine, mit einer Turbineneinheit, insbesondere einer Axialturbineneinheit, die zu einem Antreiben eines Einsatzwerkzeugs vorgesehen ist.

[4]

Es wird vorgeschlagen, dass die Turbineneinheit zumindest eine Führungseinheit aufweist, die zu einer Führung eines Fluids nahezu vollständig in eine axiale Richtung und in eine Umfangsrichtung der Turbineneinheit vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang soll unter „vorgesehen” insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Des Weiteren soll unter einer „axialen Richtung der Turbineneinheit” insbesondere eine Richtung verstanden werden, die im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse der Turbineneinheit ausgerichtet ist. Ferner soll unter „nahezu vollständig in eine axiale Richtung und in eine Umfangsrichtung” insbesondere verstanden werden, dass eine Bewegung bzw. eine Strömungsrichtung, insbesondere eine Hauptströmungsrichtung, des Fluids eine Bewegungskomponente in radialer Richtung von im Wesentlichen gleich null aufweist und ausschließlich Bewegungskomponenten in axialer Richtung und in Umfangsichtung aufweist. Vorzugsweise ist das Fluid von Luft gebildet. Grundsätzlich könnte das Fluid je nach Einsatzgebiet der Werkzeugmaschine bzw. der Turbineneinheit auch von weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden gasförmigen und/oder flüssigen Stoffen, wie beispielsweise Wasser, gebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine hohe Leistung zum Antreiben von insbesondere leistungsstarken Werkzeugmaschinen vorteilhaft umgesetzt werden. Es kann zudem eine Ablagerung von Staub reduziert und/oder verhindert werden, indem eine Umlenkung eines durch die Turbineneinheit strömenden Fluids, insbesondere Luft, in eine radiale Richtung vorteilhaft entfällt. Ferner kann eine kompakte, insbesondere eine schmale Bauweise der Turbineneinheit und damit der Werkzeugmaschine erreicht werden.

[5]

Vorzugsweise wird die Werkzeugmaschine mittels eines Saugluftstroms angetrieben, wobei die Turbineneinheit zu einer Umsetzung eines Drucks in eine Arbeitsenergie in einem Unterdruckniveau vorgesehen ist. Dabei soll unter einem „Unterdruckniveau” insbesondere ein Druckpotential einer Strömung des Fluids verstanden werden, das vorzugsweise einen Wert von kleiner 1 bar und maximal 1 bar beträgt. Es kann hierbei zusätzlich ein effizientes Absaugen von Staub und Bearbeitungsresten durch das Unterdruckniveau bzw. durch den Saugluftstrom zeitgleich mit einem Betrieb der Turbineneinheit erfolgen.

[6]

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Führungseinheit zumindest ein radial inneres Führungselement und zumindest ein radial äußeres Führungselement aufweist, zwischen denen eine Führung des Fluids vorgesehen ist, wodurch ein Entweichen des Fluids bzw. ein Schleudern von Staub im Betrieb der Turbineneinheit in einen Raum zwischen insbesondere einem Laufrad der Turbineneinheit und einem Gehäuse der Werkzeugmaschine verhindert werden kann und damit auf zusätzliche Führungskanäle zwischen Laufrad und Gehäuse und/oder einem Leitrad verzichtet werden kann. Es kann zudem ein Verschleiß der Werkzeugmaschine reduziert werden und eine kompakte Bauweise der Werkzeugmaschine mit geringen Kosten erreicht werden. Vorzugsweise sind die Führungselemente entlang der axialen Richtung parallel zueinander angeordnet, wobei das äußere Führungselement in radialer Richtung um das innere Führungselement angeordnet ist.

[7]

Besonders vorteilhaft ist das zumindest eine radial innere Führungselement von einem Zylindermantel und das zumindest eine radial äußere Führungselement von einem Zylindermantel gebildet, wodurch Einlass- und/oder Auslassflächen der Turbineneinheit einen Flächennormalenvektor aufweisen, der parallel zur Drehachse der Turbineneinheit ausgerichtet ist, so dass vorteilhaft das Fluid, insbesondere Luft, entlang der axialen Richtung in die Turbineneinheit eingeleitet und entlang der axialen Richtung aus der Turbineneinheit ausgeführt werden kann.

[8]

Eine effiziente Umsetzung des Drucks der Fluidströmung in eine mechanische Leistung, insbesondere eine hohe mechanische Leistung, die beispielsweise zu einem Betrieb eines Exzenterschleifers genügt, innerhalb der Turbineneinheit kann vorteilhaft erreicht werden, wenn ein Radius des zumindest einen radial inneren Führungselements um maximal 30% kleiner ist als ein Radius des zumindest einen radial äußeren Führungselements. Besonders vorteilhaft ist der Radius des zumindest einen radial inneren Führungselements um maximal 20% kleiner als ein Radius des zumindest einen radial äußeren Führungselements. Eine besonders hohe Leistungseffizienz der Turbineneinheit kann erreicht werden, wenn der Radius des zumindest einen radial inneren Führungselements um ca. 15% und besonders bevorzugt um ca. 10% bis 15% kleiner ist als der Radius des zumindest einen radial äußeren Führungselements.

[9]

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Führungseinheit zumindest ein Führungsmittel mit einer kreisringförmigen Querschnittsfläche aufweist, wodurch vorteilhaft eine Vollbeaufschlagung und eine hohe Leistungsabgabe der Turbineneinheit durch die Führungseinheit erreicht werden kann. Vorzugsweise ist das Führungsmittel zwischen dem inneren und dem äußeren Führungselement angeordnet und zudem von mehreren Führungskanälen gebildet, die in ihrer Gesamtheit die kreisringförmige Querschnittsfläche aufweisen, wobei die kreisringförmige Querschnittsfläche entlang der axialen Richtung der Turbineneinheit im Wesentlichen konstant verläuft.

[10]

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Turbineneinheit zumindest ein Leitrad mit zumindest einem entlang einer Strömungsrichtung sich verengenden Führungskanal aufweist, wodurch vorteilhaft eine Beschleunigung des Fluids, insbesondere eine Umsetzung einer Druckenergie des Fluids in eine Bewegungsenergie des Fluids, in axialer Richtung und in Umfangsrichtung erzielt werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Umsetzung einer potentiellen Energie, insbesondere des Drucks, der Luft in eine kinetische Energie nahezu vollständig innerhalb des Leitrads. Das Leitrad ist vorteilhafterweise von einem feststehenden Leitrad, insbesondere einem Stator, gebildet.

[11]

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Turbineneinheit ein Leitrad mit zumindest einem gebogenen Schaufelelement aufweist, wodurch konstruktiv einfach eine Beschleunigung des Fluids erreicht werden kann. Zudem kann eine Umlenkung des Fluids, insbesondere nahezu verlustfrei, in eine Strömungsrichtung für ein effizientes Einströmen in ein Laufrad erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist das Schaufelelement zwischen dem inneren und dem äußeren Führungselement an diesen angeordnet.

[12]

Besonders vorteilhaft weist hierbei das zumindest eine Schaufelelement eine Schaufelfläche mit einer Tangente im Bereich einer Einlasskante auf und die Tangente weist einen Winkel bezüglich der Einlasskante zumindest eines Führungselements in eine Rotationsrichtung der Turbineneinheit zwischen 10° und 90° auf, wodurch eine Einströmung des Fluids, insbesondere von Luft, nahezu verlustfrei in das Leitrad erreicht werden kann. In diesem Zusammenhang soll unter einer „Einlasskante” insbesondere eine Kante und/oder ein Rand eines der Führungselemente verstanden werden, die bzw. der vorzugsweise senkrecht zur axialen Richtung und in Umfangsrichtung um das Führungselement ausgerichtet ist und an der vorbei das Fluid in das Leitrad im Betrieb einströmt. Vorzugsweise ist die Tangente von einer Ableitung in axialer Richtung von einem in radialer Richtung mittleren Kurvenverlauf der Schaufelfläche gebildet. Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Tangente und der Einlasskante des Führungsmittels zwischen 60° und 90° und besonders bevorzugt beträgt der Winkel ca. 80°. Zudem kann eine Führungskante des Schaufelelements abgerundet ausgeführt sein, so dass eine vorteilhafte, nahezu verlustfreie Strömung des Fluids an dem Schaufelelement bei einem Einströmen in das Leitrad erreicht werden kann, wobei die Schaufelfläche hierbei an die abgerundete Führungskante in axialer Richtung anschließt. Vorzugsweise ist das Leitrad mit mehreren, in eine Umfangsrichtung nacheinander angeordneten Schaufelelementen versehen.

[13]

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Schaufelelement eine Schaufelfläche mit einer Tangente im Bereich einer Auslasskante aufweist und die Tangente einen Winkel bezüglich der Auslasskante zumindest eines Führungselements entgegen einer Rotationsrichtung der Turbineneinheit zwischen 0° und 60° aufweist. In diesem Zusammenhang soll unter einer „Auslasskante” insbesondere eine Kante und/oder ein Rand eines der Führungselemente verstanden werden, die bzw. der vorzugsweise senkrecht zur axialen Richtung und in Umfangsrichtung um das Führungselement ausgerichtet ist und an der vorbei das Fluid aus dem Leitrad ausströmt. Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Tangente und der Auslasskante des Führungsmittels zwischen 0° und 30° und besonders bevorzugt beträgt der Winkel ca. 10°. Es kann hierbei eine vorteilhafte Strömungsrichtung des Fluids bei einem Verlassen des Leitrads für ein Einströmen in das Laufrad erreicht werden. Zudem kann eine Ausströmkante des Schaufelelements spitz auslaufend ausgeführt sein, so dass eine lokale Strömungsverzögerung und damit einhergehend ein lokaler Druckanstieg des Fluids im Bereich der Auslasskante reduziert werden kann.

[14]

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Turbineneinheit ein Laufrad mit zumindest einem Schaufelelement aufweist, das entgegen einer Rotationsrichtung der Turbineneinheit gebogen ist. Unter „entgegen einer Rotationsrichtung gebogen” soll insbesondere eine Biegung und/oder Krümmung des Schaufelelements verstanden werden, die vorzugsweise entlang einer Strömungsrichtung des Fluids entgegen der Rotationsrichtung verläuft und zu einer Umlenkung des Fluids vorgesehen ist. Hierdurch kann eine effektive Impulsübertragung von dem Fluid auf die Turbineneinheit, insbesondere auf das Laufrad, erreicht werden. Besonders vorteilhaft weist das Laufrad mehrere, in Umfangsrichtung nacheinander angeordnete Schaufelelemente auf, wobei jeweils zwei benachbarte Schaufelelemente einen Führungskanal in Umfangsrichtung begrenzen, der vorteilhafterweise eine konstante bzw. in Strömungsrichtung gleich bleibende Querschnittsfläche aufweist, wodurch eine hohe Impulsübertragung, insbesondere aufgrund der gleich bleibenden großen Querschnittsfläche, und ein nahezu konstanter Druck des Fluids in dem Laufrad erhalten und damit ein hoher Wirkungsgrad der Turbine erreicht werden kann. Das Schaufelelement kann zusätzlich eine Profilierung aufweisen, die eine verbesserte Impulsabgabe des durchströmenden Fluids an das Laufrad herbeiführen kann.

[15]

Besonders vorteilhaft weist das zumindest eine Schaufelelement eine Schaufelfläche mit einer Tangente im Bereich einer Einlasskante auf und die Tangente weist einen Winkel bezüglich der Einlasskante zumindest eines Führungselements entgegen einer Rotationsrichtung der Turbineneinheit zwischen 90° und 180° auf. Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Tangente und der Einlasskante des Führungsmittels zwischen 120° und 170° und besonders bevorzugt beträgt der Winkel ca. 150°. Es kann hierbei ein effizientes Einströmen des Fluids in das Laufrad, insbesondere von dem Leitrad in das Laufrad, erreicht werden.

[16]

Des Weiteren kann hierbei das zumindest eine Schaufelelement eine Schaufelfläche mit einer Tangente im Bereich einer Auslasskante aufweisen und die Tangente kann einen Winkel bezüglich einer Auslasskante zumindest eines Führungselements in eine Rotationsrichtung der Turbineneinheit zwischen 0° und 90° aufweisen. Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Tangente und der Auslasskante des Führungsmittels zwischen 10° und 60° und besonders bevorzugt beträgt der Winkel ca. 30°. Es kann hierbei im Zusammenspiel mit einer Anordnung der Schaufelfläche an der Einlasskante des Führungselements eine optimierte Impulsabgabe des Fluids an das Laufrad bei einem Durchströmen des Laufrads erreicht werden.

Zeichnung

[17]

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[18]

Es zeigen:

[19]

1 einen Schnitt durch eine Werkzeugmaschine mit einer Turbineneinheit,

[20]

2 die Turbineneinheit aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,

[21]

3 einen Teilschnitt durch die Turbineneinheit,

[22]

4 eine zweidimensionale Projektion der Turbineneinheit senkrecht zu einer Drehachse und

[23]

5 eine perspektivische Ansicht eines Leitrads der Turbineneinheit, integriert in einer Schwingplatte der Werkzeugmaschine.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[24]

In 1 ist ein Teilschnitt einer von einer Handwerkzeugmaschine 12 gebildeten Werkzeugmaschine 10 dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine 12 umfasst ein Gehäuse 84 mit einem Aufnahmebereich 86 für eine Antriebseinheit 88 und für eine nicht näher dargestellte Getriebeeinheit und/oder eine Kupplung und/oder eine Welle-Nabe-Verbindung. Die Antriebseinheit 88 weist eine Turbineneinheit 14 und eine Antriebswelle 94 auf und ist im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 zum Antreiben eines Einsatzwerkzeugs 18 vorgesehen. Die Turbineneinheit 14 treibt hierbei die Antriebswelle 94 an, die ein Antriebsmoment auf die Getriebeeinheit und/oder die Kupplung und/oder die Welle-Nabe-Verbindung überträgt. Die Antriebswelle 94 ist an einem der Turbineneinheit 14 zugewandten Ende 96 über ein separates Lagerbauteil 98 gelagert und entlang einer axialen Richtung 22 der Turbineneinheit 14 in einem mittleren Bereich 140 drehfest mit der Turbineneinheit 14 bzw. einem Laufrad 70 der Turbineneinheit 14 verbunden. Die von einer Axialturbineneinheit 16 gebildete Turbineneinheit 14 wird im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 durch einen Saugluftstrom 100 angetrieben. Des Weiteren schließt sich an den Aufnahmebereich 86 für die Turbineneinheit 14 ein Luftabsaugkanal 104 an, der sich im Wesentlichen quer zu einer Rotationsachse 106 der Turbineneinheit 14 und der Antriebswelle 94 erstreckt. Zu einer Erzeugung des Saugluftstroms 100 ist an den Luftabsaugkanal 104 der Handwerkzeugmaschine 12 ein Staubsauger anschließbar. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass sich der Luftabsaugkanal 104 auch entlang der Rotationsachse 106 oder in einer weiteren Richtung erstreckt.

[25]

In den 2 und 3 ist die Turbineneinheit 14 näher dargestellt. Die Turbineneinheit 14 weist eine Führungseinheit 20 auf, die zu einer Führung eines von Luft gebildeten Fluids nahezu vollständig in eine axiale Richtung 22 und in eine Umfangsrichtung 24 der Turbineneinheit 14 vorgesehen ist. Die Turbineneinheit 14 ist dabei zu einer Umsetzung der Energie eines strömenden Mediums in eine mechanische Arbeit zur der Erzeugung einer mechanischen Leistung in einem Unterdruckniveau ausgelegt. Das Unterdruckniveau wird durch den Saugluftstrom 100 erzeugt, wobei ein Luftdruck in dem Unterdruckniveau einen Druck von kleiner 1 bar aufweist. Zudem weist die Turbineneinheit 14 ein von einem Stator gebildetes Leitrad 50 und das von einem Rotor gebildete Laufrad 70 auf. Das Leitrad 50 ist feststehend innerhalb der Turbineneinheit 14 angeordnet und hat die Aufgabe, die einströmende Luft zu entspannen bzw. einen Druck der einströmenden Luft abzubauen und die Druckenergie in eine Bewegungsenergie der Luft umzuwandeln, wobei nahezu eine gesamte kinetische Energiezunahme der Luft in dem Leitrad 50 erfolgt. Zudem ist das Leitrad 50 entlang einer Strömungsrichtung 52 der Luft vor dem Laufrad 70 angeordnet. In dem Laufrad 70 erfolgt im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 12 durch eine Impulsübertragung von der Luft auf das Laufrad 70 eine Umsetzung eines Drucks bzw. einer Bewegungsenergie der Luft in eine Rotationsbewegung der Turbineneinheit 14.

[26]

Die Führungseinheit 20 weist hierbei zwei radial innere Führungselemente 26, 28 und zwei radial äußere Führungselemente 30, 32 auf, zwischen denen eine Führung der Luft vorgesehen ist (3). Die inneren und die äußeren Führungselemente 26, 28, 30, 32 der Führungseinheit 20 sind jeweils von einem Zylindermantel 34, 36, 38, 40 gebildet. Hierbei umfassen jeweils das Leitrad 50 und das Laufrad 70 einen der von einem der inneren Führungselemente 26, 28 gebildeten Zylindermäntel 34, 36 und einen der von einem der äußeren Führungselemente 30, 32 gebildeten Zylindermäntel 38, 40. Die beiden inneren Führungselemente 26, 28 weisen jeweils einen gleichen Radius 42 auf und auch die beiden äußeren Führungselemente 30, 32 weisen jeweils einen gleichen Radius 44 auf, wobei der Radius 42 der inneren Führungselemente 26, 28 um ca. 15% kleiner ist als ein Radius 42 der äußeren Führungselemente 30, 32, was im Betrieb zu einer effizienten Umsetzung eines Luftdrucks in eine gewünschte Leistung der Handwerkzeugmaschine 12 führt.

[27]

Die beiden Zylindermäntel 34, 36, 38, 40 des Leitrads 50 und des Laufrads 70 weisen jeweils eine Einlasskante 64, 78 und eine Auslasskante 68, 82 auf, wobei die Einlasskante 64, 78 an jeweils einem entgegen der Strömungsrichtung 52 gerichteten, von einem Kantenbereich gebildeten Endbereich 108, 110 des Zylindermantels 34, 36, 38, 40 und die Auslasskante 68, 82 an einem in Strömungsrichtung 52 weisenden, von einem Kantenbereich gebildeten Endbereich 112, 114 gebildet ist. Die beiden Einlasskanten 64 des Leitrads 50 bzw. die beiden Auslasskanten 82 des Laufrads 70 umschließen eine sich quer zur Rotationsachse 106 erstreckende, kreisringförmige Einlassfläche 116 bzw. Auslassfläche 118. Die zylinderförmige Ausbildung der Führungsmittel 26, 28, 30, 32 zusammen mit der kreisringförmigen, sich quer zur Rotationsachse 106 erstreckenden Einlassfläche 116 des Leitrads 50 bzw. mit der kreisringförmigen, sich quer zur Rotationsachse 106 erstreckenden Auslassfläche 118 des Laufrads 70 bewirkt eine vorteilhafte, im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 106 verlaufende Einströmrichtung bzw. Ausströmrichtung von Luft in bzw. aus der Turbineneinheit 14 (3 und 4).

[28]

Die inneren Führungselemente 26, 28 und die äußeren Führungselemente 30, 32 sind in einer radialen Richtung 120 der Turbineneinheit 14 nacheinander angeordnet. Zudem ist zwischen den inneren Führungselementen 26, 28 und den äußeren Führungselementen 30, 32 ein Führungsmittel 46 mit einer kreisringförmigen Querschnittsfläche 48 angeordnet. Das Führungsmittel 46 ist von einer Vielzahl von in Umfangsrichtung 24 nacheinander angeordneten Führungskanälen 54, 122 gebildet (2, 3 und 5). Zudem ist die kreisringförmige Querschnittsfläche 48 des Führungsmittels 46 entlang der axialen Richtung 22 unverändert mit einer konstanten Breite 142 entlang der radialen Richtung 120 ausgebildet (4). Die Führungskanäle 54, 122 sind in einem radial äußeren Bereich 124 der Turbineneinheit 14 angeordnet und erstrecken sich entlang der axialen Richtung 22 parallel zu der Rotationsachse 106 der Turbineneinheit 14.

[29]

Zu einer effizienten Umsetzung einer Druckenergie der Luft in eine Bewegungsenergie weist das Leitrad 50 sich entlang der Strömungsrichtung 52 verengende Führungskanäle 54 auf. Die Führungskanäle 54 werden in Umfangsrichtung 24 durch Schaufelelemente 56 begrenzt, wobei die Schaufelelemente 56 gebogen ausgebildet sind. Die Schaufelelemente 56 sind zwischen dem inneren Führungselement 26 und dem äußeren Führungselement 30 angeordnet, wobei die Schaufelelemente 56 mit in radialer Richtung 120 der Turbineneinheit 14 aufweisenden Seitenbereichen 126, 128 an den Führungselementen 26, 30 angeordnet sind. Entlang der axialen Richtung 22 erstrecken sich die Schaufelelemente 56 von der Einlasskante 64 bis zur Auslasskante 68 des Leitrads 50. Im Bereich der Einlasskante 64 weist die Schaufelfläche eine Tangente 60 auf, die einen Winkel α1 bezüglich der Einlasskante 64 eines der beiden Führungselemente 26, 30 in Rotationsrichtung 62 der Turbineneinheit 14 von ca. 80° aufweist (4). Des Weiteren weisen die Schaufelelemente 56 im Bereich der Einlasskante 64 einen Endbereich 108 mit einer abgerundeten, im Wesentlichen in radialer Richtung 120 freistehenden Führungskante 130 zu einer effizienten Einströmung von Luft auf.

[30]

Im Bereich der Auslasskante 68 weist die Schaufelfläche 58 des Leiterads 50 eine Tangente 66 auf, die einen Winkel α2 bezüglich der Auslasskante 68 zumindest eines der beiden Führungselemente 26, 30 entgegen der Rotationsrichtung 62 der Turbineneinheit 14 von ca. 10° aufweist. Die Schaufelelemente 56 weisen im Bereich der Auslasskante 68 einen Endbereich 110 mit einer spitz auslaufenden, im Wesentlichen in radialer Richtung 120 freistehenden Austrittskante 132 auf.

[31]

Das Laufrad 70 weist Schaufelelemente 72 auf, die entgegen der Rotationsrichtung 62 der Turbineneinheit 14 bzw. des Laufrads 70 gebogen sind. Zudem sind die Schaufelelemente 72 in einem mittleren Teilbereich 144 entlang der axialen Richtung 22 dicker ausgeführt als an ihren Endbereichen 146, 148. Die Führungskanäle 122 des Laufrads 70 weisen darüber hinaus entlang der Strömungsrichtung eine konstant gleich bleibende Querschnittsfläche 134 auf. Innerhalb des Laufrads 70 erfolgt eine Umlenkung der Luft. Dabei wird durch einen Impuls der die Turbineneinheit 14 durchströmenden Luft auf die Schaufelelemente 72 des Laufrads 70 übertragen und damit eine Rotationsbewegung der Turbineneinheit 14 um die Rotationsachse 106 bewirkt. Hierzu weisen die Schaufelelemente 72 jeweils eine Schaufelfläche 74 mit einer Tangente 76 im Bereich der Einlasskante 78 auf, wobei die Tangente 76 einen Winkel β1 bezüglich der Einlasskante 78 zumindest eines der Führungselemente 28, 32 entgegen einer Rotationsrichtung 62 der Turbineneinheit 14 von ca. 150° aufweist. Zudem weist die Schaufelfläche 74 eine Tangente 80 im Bereich der Auslasskante 82 mit einem Winkel β2 bezüglich der Auslasskante 82 eines der beiden Führungselemente 28, 32 in Rotationsrichtung 62 der Turbineneinheit 14 von ca. 30° auf. Aufgrund der zylinderförmigen Ausbildung des Laufrads 70 erfolgt eine Impulsübertragung auf die Schaufelelemente 72 des Laufrads 70 bzw. eine Umlenkung der die Turbineneinheit 14 durchströmenden Luft bei einem maximalen Durchmesser des Laufrads 70 und einem nahezu konstanten Druck zu einer Erzielung eines hohen Wirkungsgrads der Turbineneinheit 14.

[32]

In 5 ist ein von dem Leitrad 50 gebildeter Teilbereich der Turbineneinheit 14 mit einer Schwingplatte 136 der von einem Schwingschleifer gebildeten Handwerkzeugmaschine 12 und der aus einer Lagerung ragenden Antriebswelle 94 auf der das Laufrad 70 drehfest montiert werden soll dargestellt. An einer der Turbineneinheit 14 abgewandten Seite der Schwingplatte 136 ist eine Werkzeugaufnahme 138 zur Aufnahme des Einsatzwerkzeugs 18 angeordnet.

[33]

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann eine Höhe des Laufrads 70 entlang der axialen Richtung 22 verkleinert werden. Zu einer Beibehaltung einer hohen Effizienz der Turbineneinheit 14 kann dabei eine Variation einer Höhe des Leitrads 50 ausgeglichen werden.



The machine tool (10) i.e. hand-held machine tool (12), has a turbine unit (14) i.e. axial-turbine unit (16), for driving an insert tool. The turbine unit comprises a guiding unit that guides fluid e.g. water, in an axial direction (22) and in a circumferential direction of the turbine unit. The guiding unit comprises radially internal guiding elements and radially external guiding elements between which the fluid is guided. The turbine unit converts pressure energy into mechanical energy in low pressure level.



Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einer Turbineneinheit (14), insbesondere einer Axialturbineneinheit (16), die zu einem Antreiben eines Einsatzwerkzeugs (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbineneinheit (14) zumindest eine Führungseinheit (20) aufweist, die zu einer Führung eines Fluids nahezu vollständig in eine axiale Richtung (22) und in eine Umfangsrichtung (24) der Turbineneinheit (14) vorgesehen ist.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbineneinheit (14) zu einer Umsetzung einer Druckenergie in eine mechanische Arbeitsenergie in einem Unterdruckniveau vorgesehen ist.

Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (20) zumindest ein radial inneres Führungselement (26, 28) und zumindest ein radial äußeres Führungselement (30, 32) aufweist, zwischen denen eine Führung des Fluids vorgesehen ist.

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine radial innere Führungselement (26, 28) von einem Zylindermantel (34, 36) und das zumindest eine radial äußere Führungselement (30, 32) von einem Zylindermantel (38, 40) gebildet ist.

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (42) des zumindest einen radial inneren Führungselements (26, 28) um maximal 30% kleiner ist als ein Radius (44) des zumindest einen radial äußeren Führungselements (30, 32).

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (42) des zumindest einen radial inneren Führungselements (26, 28) um ca. 15% kleiner ist als der Radius (44) des zumindest einen radial äußeren Führungselements (30, 32).

Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (20) zumindest ein Führungsmittel (46) mit einer kreisringförmigen Querschnittsfläche (48) aufweist.

Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbineneinheit (14) ein Leitrad (50) mit zumindest einem entlang einer Strömungsrichtung (52) sich verengenden Führungskanal (54) aufweist.

Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbineneinheit (14) ein Leitrad (50) mit zumindest einem gebogenen Schaufelelement (56) aufweist.

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaufelelement (56) eine Schaufelfläche (58) mit einer Tangente (60) im Bereich einer Einlasskante (64) aufweist und die Tangente (60) einen Winkel (α1) bezüglich der Einlasskante (64) zumindest eines Führungselements (26, 30) in eine Rotationsrichtung (62) der Turbineneinheit (14) zwischen 10° und 90° aufweist.

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaufelelement (56) eine Schaufelfläche (58) mit einer Tangente (66) im Bereich einer Auslasskante (68) aufweist und die Tangente (66) einen Winkel (α2) bezüglich der Auslasskante (68) zumindest eines Führungselements (26, 30) entgegen einer Rotationsrichtung (62) der Turbineneinheit (14) zwischen 0° und 60° aufweist.

Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbineneinheit (14) ein Laufrad (70) mit zumindest einem Schaufelelement (72) aufweist, das entgegen einer Rotationsrichtung (62) der Turbineneinheit (14) gebogen ist.

Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (70) zumindest einen Führungskanal (122) aufweist mit einer konstanten Querschnittsfläche entlang einer Strömungsrichtung.

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaufelelement (72) eine Schaufelfläche (74) mit einer Tangente (76) im Bereich einer Einlasskante (78) aufweist und die Tangente (76) einen Winkel (β1) bezüglich der Einlasskante (78) zumindest eines Führungselements (28, 32) entgegen einer Rotationsrichtung (62) der Turbineneinheit (14) zwischen 90° und 180° aufweist.

Werkzeugmaschine zumindest nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaufelelement (72) eine Schaufelfläche (74) mit einer Tangente (80) im Bereich einer Auslasskante (82) aufweist und die Tangente (80) einen Winkel (β2) bezüglich der Auslasskante (82) zumindest eines Führungselements (28, 32) in einer Rotationsrichtung (62) der Turbineneinheit (14) zwischen 0° und 90° aufweist.