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Druckluftzahnradmotor Es sind Druckluftzahnradmotoren bekannt, bei
welchen zwei Vorausströraöffnungen und eine Endausströmöffnung des Arbeitsraumes
für die Rotoren über einen den Arbeitsraum unischließenden Mantelraum an die Außenluft
angeschlossen sind, wobei an das Motorgehäuse ein besonderes Steuergeräuse angesetzt
ist. Bei dieser bekannten Bauart tritt die vorausströmende Luft aus dem Rotorgehäuse
über sichelförmige Ausnehmungen in eine das Rotorgehäuse ringförmig umschließende
Entspannungskammer aus, wobei die vorausströmende Luft der endausströmenden Luft
zugemischt wird. Diese bekannten Motoren entwickeln während des Betriebes ein verhältnismäßig
starkes Geräusch, das für das in der Nähe tätige Personal eine erhebliche Störung
bedeutet und gesundheitsschädigend ist.
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Es ist ferner bekannt, das Steuergehäuse bei Druckluft-Zahnradmotoren
an einer Stirnseite des Motorgehäuses in dessen axialer Verlängerung zu befestigen.
Hierbei umschließt ein Doppelmantelgehäuse den Arbeitsraum und enthält Räume, durch
die die Ausströnlöffnungen an die Außenluft angeschlossen sind. Auch bei diesem
Motor tritt eine verhältnismäßig erhebliche Lärmentwicklung während des Betriebes
auf.
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Die Erfindung sieht unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile eine
Verbesserung dadurch vor, daß das in bekannter Weise an einer Stirnseite des Motorgehäuses
in dessen axialer Verlängerung befestigte Steuergehäuse wie das Motorgehäuse als
ein Doppelmantelgehäuse ausgebildet ist, dessen Mantelraum einen den Mantelraum
des Motorgehäuses verlängernden Kanal für die Abluft bildet.
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Dadurch, daß bei koaxialer Anordnung des Steuer-und des Motorgehäuses
beide Gehäuse als Doppelmantelgehäuse ausgebildet sind, kann in Erkenntnis dessen,
den Mantelraum des Motorgehäuses als Abluftkanal verlängern zu können, eine wesentlich
verbesserte Schalldämpfung unter Heranziehung sowohl der Absorptionsmethode mit
im Abströmkanal vorgesehenen Öffnungen als auch der Ausgleichsmethode durch wechselnde
Querschnittsabmessungen des Abströmkanals zwecks Aufhebung der sich überlagernden
Amplitaden der Luftschwingungen erreicht werden. Einerseits ist der sich über das
Steuergehäuse und das Motorgehäuse erstreckende Expansions- und Abströmkanal mit
unterschiedlichen Querschnitten versehen. Andererseits wird dem annähernd völlig
expandierten Abluftstroin durch Vorausströmschlitze (einerseits zum Steuergehäuse,
andererseits zum Motorgehäuse) höher gespannte Abluft beigemischt, wobei einerseits
die bekannte Wirkung der Absorptionsmethode eintritt, zusätzlich aber eine verstärkte
Verwirbelung des Gesamtabluftstromes auftritt, die zur Folge hat, daß die sich im
Wirbel überlagemden Schwingungen der Luft sich gegenseitig ausgleichen. Die im Abströmkanal
des Steuergehäuses befindliche Luft ist noch höher gespannt als die im Motorgehäuse
befindliche Luft, so daß der Druckunterschied zwischen der in das Steuergehäuse
einströmenden Vorausströmung geringer als zwischen der Vorausströmung im Motorgehäuse
und der in dessen Abströmkanal befindlichen Luft ist, weil die Abluft zuerst das
Steuergehäuse durchströmt und die Querschnitte im Steuergehäuse geringer sind als
im Motorgehäuse.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, die beiden
voneinander getrennten Vorausströmöffnungen des Arbeitsraumes für die Rotoren in
der Nähe von deren Stimseiten anzuordnen und die aus ihnen vorabströmende Abluft
einerseits in den Mantelraum des Motorgehäuses und andererseits in den Mantelraum
des Steuergehäuses eintreten zu lassen. Auf diese Weise wird eine Trennung der aus
den Vorausströmöffnungen austretenden Abluft erzielt, deren entgegengesetzte Strömungsrichtungen
einerseits eine gleichmäßige Erwärmung des den Arbeitsraum für die Rotoren umgebenden
Mantelraumes, andererseits einen Ausgleich der durch die Abluftströme bewirkten
Drehmomente auf das Gehäuse gewährleisten.
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Die Führung der Abluft erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß erfindungsgemäß
die der einen Vorausströmöffnung an der dem Steuergehäuse abgekehrten Seite des
Rotorgehäuses entströmende Abluft mindestens
einmal das Rotorgehäuse
vollständig umströmt und danach durch die Auspufföffnung austritt, ,während die
aus der dem Steuergehäuse zugekehrten Vorausstromöffnung abgeführte Luft in den
Mantelraum des Steuergehäuses umgelenkt und nach annähernd vollständiger Umströmung
desselben in den Mantelraum des Motorgehäuses zurückgeführt und, in diesem um
180' umgelenkt, erneut bis zur Vereinigung mit der Abluft aus der ersten
Vorausströrnöffnung um den ganzen Umfang des Rotorgehäuses herumgeführt wird. Auf
Grund der Länge und Weite der Expansionskanäle für die aus den beiden getrennten
Vorauströrnöffnungen austretenden Abluft wird, unterstützt durch die damit verbundene
Umlenkung, eine weitgehende Verminderung des Druckes der Abluft etwa bis wenig oberhalb
des Atmosphärendruckes und gleichzeitig eine erhebliche Minderung der durch die
abströmende Luft erzeugten Geräusche erzielt.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung bezieht sich schließlich auf
die Führung des aus den Endaustrittsöffnungen entweichenden Abluftstromes, die erfindungsgemäß
in der Weise vorgesehen ist, daß die aus den Endaustrittsöffnungen des Rotorgehäuses
austretende Abluft zunächst achsparallel durch einen Sammel anal in den Mantelraum
des Steuergehäuses geführt und in diesem gemeinsam mit der aus der Vorausströraöffnung
ausgetretenen Luft mindestens um annähernd 360' herumgeleitet sowie anschließend
um etwa 180" in das Motorgehäuse umgelenkt wird und in dem Mantelraum des
Motorgehäuses zusammen mit der aus der ersten Vorausströrnöffnung entwichenen Abluft
dessen Mantelraum durchströmt und anschließend durch die Auspufföffnung austritt.
Es sind somit drei getrennte Abluftströme vorgesehen, von denen jeder mindestens
einmal dank des dem Steuergehäuse zugeordneten zusätzlichen Entspannungsraumes die,
Doppelmantelkanäle. um annähernd 3600 durchströmt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Druckluftzahnradmotors schaubildlich schematisch dargestellt, bei welchem zwei Vorausströraöffnungen
12, 16 und eine Endausströmöffnung 6 des Arbeitsraumes 3 für
die Rotoren über einen den Arbeitsraum umschließenden Mantelraum 13 an die
Außenluft angeschlossen sind, wobei an das Motorgehäuse 1 ein besonderes
Steuergehäuse 2 angesetzt ist. Gemäß der Erfindung ist das in bekannter Weise an
einer Stirnseite des Motorgehäuses 1 in dessen axialer Verlängerung befestigte
Steuergehäuse 2 wie das Motorgehäuse 1 als ein Doppelmantelgehäuse ausgebildet,
dessen Mantelraum 19 einen den Mantelraum 13 des Motorgehäuses verlängernden
Kanal für die Abluft bildet.
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Die beiden voneinander getrennten Vorausströmöffnungen 12,
16 des Arbeitsraumes 3 für die Rotoren sind in der Nähe von
deren Stimseiten angeordnet. Die aus den Vorausströmöffnungen12, 16
des Arbeitsraumes
für die Rotoren vorabströmende Abluft tritt einerseits in den Mantelraum
13 des Motorgehäuses 1 und andererseits in den Mantelraum
19 des Steuergebäuses 2 ein- Die der einen Vorausströmöffnung 12 an der dem
Steuergehäuse 2 abgekehrten Seite des Rotorgehäuses 4 entströmende Abluft umströmt
mindestens einmal das Rotorgehäuse 4 und tritt danach durch die Auspufföffnung 24
aus. Dagegen wird die aus der dem Steuergehäuse zugekehrten Vorausströmöffnung
16 abgeführte Luft in den Mantelraum 19 des Steuergehäuses 2 umgelenkt
und nach annähernd vollständiger Umströmung desselben in den Mantelraum
13 des Motorgehäuses 1
zurückgeführt. In dem Mantelraum 13 des
Motorgehäuses 1 wird die aus der Vorausströraöffnung 16 abgeführte
Luft um 180' umgelenkt und erneut bis zur Vereinigung mit der Abluft aus
der ersten Vorausströraöffnung 12 um den ganzen Umfang des Rotorgehäuses herumgeführt.
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Die aus den Endaustrittsöffnungen 6 des Rotorgehäuses austretende
Abluft wird zunächst achsparaUel durch einen Sammelkanal 17 in den Mantelraum
19 des Steuergehäuses geführt und in diesem gemeinsam mit der aus der Vorausströmöffnung
16 ausgetretenen Luft mindestens um annähernd 3601 herumgeleitet sowie anschließend
um etwa 1801 in das Motorgehäuse umgelenkt. Danach wird die aus den Endaustrittsöffnungen
6 des Rotorgehäuses ausgetretene und mit der aus der Vorausströmöffnung
16
strömenden Luft vereinigte Luftmenge in den Mantelraum des Motorgehäuses
zusammen mit der aus der ersten Vorausströraöffnung 12 entwichenen Abluft in den
Mantekaum des Motorgehäuses geleitet und anschließend durch die Auspufföffnung 24
abgeführt Die Eintrittsöffnung 5 des Rotorgehäuses 4 liegt der Austrittsöffnung
6 gegenüber. Der Arbeitsraum 3
weist eine Erweiterung 7 auf,
die bei dem skizzierten Motor oben liegt. Eine entsprechende sichelförinige Erweiterung
ist auch noch unten vorgesehen, die aber in der Zeichnung nicht erkennbar ist. Die
Längskanten sowohl der Eintrittsöffnung 5 auf der einen Seite als auch die
der Austrittsöffnung 6 auf der gegenüberliegenden Seite divergieren zur einen
bzw. zur anderen Seite hin. Außerdem ist die Eintrittsöffnung 5
zum anderen
Ende des Rotorgehäuses 4 hingerückt, während die Austrittsöffnung zum gegenüberliegenden
Ende hin verlegt ist.
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Die Steuerung der Arbeitsluft erfolgt in dem Steuergehäuse 2 durch
ein Küken 8. Die Arbeitsluft wird axial bei 9 in das Steuergehäuse
2 eingeführt.
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Bei der skizzierten Stellung des Kükens 8 gelangt die Druckluft
durch einen Kanal 10 des Steuergehäuses 2 axial in einen Kanal
11 des Motorgehäuses 1. Von hier aus strömt sie durch die keilförmige
Eintrittsöffnung 5 in den Arbeitsraum 3 bzw. in die Zahnlücken der
in diesem Arbeitsraum 3 drehbaren Rotoren ein. Die beiden Rotoren drehen
sich unter der Einwirkung der Druckluft gegenläufig, der obere Rotor entgegen und
der untere Rotor im Uhrzeigersinn. Hat sich der obere Rotor so weit gedreht, bis
eine mit Druckluft gefüllte Zahnlücke eine sichelförnüge Erweiterung 7 erreicht,
so expandiert ein großer Teil der Luft in dieser Erweiterung. Ein Teil dieser Luft
tritt danach durch die erste Vorausströmöffnung 12 in den Mantelraum 13 des
Motorgehäuses ein, der das RotorgeUäuse 4 umgibt und nach außen hin durch einen
Mantel 14 begrenzt ist. Dieser Mantekaum 13 des Motorgehäuses 1 umgibt
das Gehäuse 4 auf seinem ganzen Umfang. Er ist von einer Querwand 15 durchsetzt,
hinter der die Vorausströmöffnungen 16 angeordnet sind, durch die ein Teilstrom
der Druckluft aus der sichelförrnigen Erweiterung 7 in den Mantelraum
13 des Motorgehäuses austritt. Aus der zweiten, nicht erkennbaren sichelförmigen
Erweiterung 7 des Arbeitsraumes 3 führen eine oder mehrere Reihen
von Vorausströmöffnungen 12 bzw. 16 nach unten in denselben Mantelraum
13
des Motorgehäuses.
Das Küken 8 in dem Steuergehüuse
steuert außer der Frischluft auch noch die Abluft, soweit sie nicht durch die Vorausströmöffnungen
12 bzw. 16 aus den sichelförmigen Räumen 7 abgeführt worden ist. Der
Hauptstrom der Abluft gelangt durch die Endaustrittsöffnung 6 des Rotorgehäuses
4 und den axialen Sammelkanal 17 in einen Kanal 18 des Steuergehäuses.
Dort wird der Hauptabluftstrom durch den Abluftkanal des Kükens 8 umgeleitet
in den Mantelraum 19 des Steuergehäuses 2. Der Mantelraum 19
wird in
Umfangsrichtung einmal durch eine Wand 20 begrenzt. Er umschließt das Gehäuse nahezu
über 3601' und reicht bis zur gegenüberliegenden Seite der Trennwand 20.
An dieser Stelle besteht eine Verbindung zwischen dem Mantelraum 19 des Steuergehäuses
2 und dem Mantelraum 13 des Motorgehäuses 1. Die Luft wird dabei in
Richtung der Pfeilreihe 21 axial aus dem Steuergehäuse 2 in das Motorgehäuse
1 übergeführt. In diesem Mantelraum 13 des Motorgehäuses erfolgt durch
die Vorausströmöffnungen 12 und 16 an zwei Stellen an der Oberseite des Gehäuses
und an zwei Stellen unterhalb der Rotoren die überleitung von Teilströmen der Druckluft
in den Mantelraum 13 des Motorgehäuses 1. Die Abluft durchströmt diesen
Mantelraum 13, beginnend an der Querwand 15 im Uhrzeigersinn bis zur
Rückseite der Wand 15, um dann durch eine in der Zeichnung nicht erkennbare
öffnung in Richtung der Pfeilreihe 22 in den Auspuff 23 zu gelangen und schließlich
aus der Auspufföffnung 24 ins Freie auszutreten.
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Der besseren Darstellung wegen sind die axialen Trennwände
15 und 20 des Motorgehäuses 1 und des Steuergehäuses 2 in Umfangsrichtung
etwas gegeneinander verdreht dargestellt; diese beiden Wände 15
und 20 können
auch in derselben Ebene hegen. Die Wirkungsweise wird dadurch nicht wesentlich verändert.
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Von Bedeutung ist, daß die Kanäle zur Führung der Abluft zwischen
der Endaustrittsöffnung 6 des Rotorgehäuses 4 einerseits und der Auspufföffnung
24 andererseits so ausgebildet sind, daß sie sich periodisch verengen und erweitern.
Insgesamt werden die Kanäle selbstverständlich der zunehmenden Entspannung der Druckluft
entsprechend bis zur Auspufföffnung 24 immer weiter. Tatsächlich wird hierdurch
erreicht, daß die Abluft nur mit ganz geringem Überdruck als ein nahezu kontinuierlicher
Strom durch die Auspufföffnung 24 ins Freie tritt.
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Wegen der symmetrischen Ausbildung kann auch der Motor gemäß der Erfindung
durch Verdrehung des Kükens 8 wahlweise in die eine oder andere Umlaufrichtung
gesteuert werden, wie das bei Druckluftmotoren üblich ist. Bei beiden Umlaufrichtungen
ergibt sich der gleiche Vorteil, daß das durch die austretende Abluft verursachte
Geräusch ganz erheblich gemildert wird, wobei vor allem die Geräuschspitzen abgebaut
werden. Es erfolgt eine Verschiebung der Schwingungen des Frequenzbandes derart,
daß vorwiegend niedrige Töne geringerer Intensität erzeugt werden, die kaum noch
als störend empfunden werden.