DE1239887B - Druckluftmotor, insbesondere fuer zahnaerztliche Zwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND] DEUTSCHES 4Ä27¥W PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche KL·.

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

FOIb

- 5/03

1239 887
R 35499 I a/46 d
25. Juni 1963
3. Mai 1967

Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor, insbesondere auf einen schnellaufenden Druckluftmotor für zahnärztliche Zwecke.

Von einem derartigen Motor wird gefordert, daß er bei Absperrung der Luftzufuhr sehr rasch zum Stillstand kommt. Aber auch bei anderen Anwendungsgebieten, beispielsweise in der Industrie, ist ein schnelles Anhalten wichtig, um beispielsweise Werkzeuge, wie Bohrer u. dgl., ohne größere Stillstandszeiten auswechseln zu können.

Bekannte Druckluftmotoren sind mit mechanischen Bremsen versehen, die beim Abschalten der Druckluft betätigt werden. Derartige Bremsen werden jedoch leicht beschädigt und erfordern eine laufende Überwachung. Zudem können Schleifpartikeln, die sich beim Bremsen gebildet haben, in Lagerstellen eindringen und zu deren vorzeitiger Abnutzung führen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß mechanische Bremsen verhältnismäßig viel Platz beanspruchen, wodurch der gesamte Aufbau größer und schwerer wird.

Es ist auch bekannt, ein mit einem Druckluftmotor angetriebenes Werkzeug mit einem Fliehkraftregler zu versehen, der bei Zunahme der Motordrehzahl den Auslaß drosselt, um ein Durchgehen des Motors bei aussetzender Arbeitsbelastung zu verhindern, während noch der volle Luftdruck auf den Einlaß einwirkt. Wird jedoch der Einlaß gedrosselt und hierdurch die Drehzahl verringert, so gibt der Fliehkraftregler den Auslaß in zunehmendem Ausmaß wieder frei. Ein rasches Stillsetzen des Motors bewirkt der Fliehkraftregler nicht, sondern sorgt lediglich dafür, daß die Motordrehzahl im Leerlauf und unter Belastung im wesentlichen gleichbleibt.

Mit einem Fliehkraftregler ist auch ein anderer bekannter Druckluftmotor ausgerüstet, der dem Antrieb von Transportbändern, Paternosteraufzügen od. dgl. dient und als Bremse wirkt, wenn er von der Anlage, mit der er gekuppelt ist, mitgeschleppt wird. Ein dem Motor nachgeschaltetes Hydrauliksystem hat hierbei eine regelnde Funktion und bewirkt bei Sperrung der Antriebsluft kein rasches Stillsetzen des Motors.

Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckluftmotor, insbesondere einen Druckluftmotor für zahnärztliche Zwecke so auszubilden, daß er rasch zum Stillstand kommt, sobald die Antriebsluft abgestellt wird.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß im Luftauslaß des Motors ein veränderbares Drosselventil angeordnet, das beim Aussetzen der Druckluftzufuhr automatisch schließt.

Druckluftmotor, insbesondere für zahnärztliche
Zwecke

Anmelder:

Rederi AB Soya, Hagersten (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,
Düsseldorf-Oberkassel, Dominikanerstr. 37

Als Erfinder benannt:

Gunna Lennart Gransten, Lännersta (Schweden)

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 6. Juli 1962 (7594)

Hierdurch wird erreicht, daß der Motor, sobald die Druckluftzufuhr aussetzt, bei geschlossenem Auslaß als Kompressor arbeiten muß und daher sehr rasch zum Stillstand kommt.

Erfindungsgemäß können zum Schließen des veränderbaren Drosselventils Rückstellfedern vorgesehen sein.

Gemäß weiterer Erfindung kann die Einlaßseite mit einem Durchlaufventil mit veränderbarem öffnungsquerscrmitt versehen sein, welches zur Regelung der Luftzufuhr zum Motor nachgiebig, beispielsweise durch eine geeichte Feder, unter der Gegenkraft des Auslaßdruckes in Öffnungsrichtung verstellbar ist. Hierdurch ist ein Durchgehen des Motors unmöglich gemacht.

Bei einem Motor, bei dem der Einlaß und der Auslaß durch ein mittleres Lagerrohr hindurchgeleitet sind, ergibt sich erfindungsgemäß ein zweckmäßiger und raumsparender Aufbau dadurch, daß das Drosselventil durch einen Ringkolben gebildet ist, welcher auf dem Lagerrohr durch den von einer Seite einwirkenden Luftdruck verschiebbar ist, wobei der Ringkolben von einem Zylinder mit zur Auslaßseite hin offenem Ende umschlossen ist, mit welchem ein auf dem Lagerrohr unter Wirkung des Ringkolbens verschiebbares Dichtungsteil zusammenwirkt, das unter der Gegenkraft des Druckes vom Ringkolben nachgiebig in Richtung des offenen Endes des Zylinders gedrückt wird.

Erfindungsgemäß kann das Dichtungsteil eine ringförmige Ventilscheibe sein, deren innerer Rand

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dichtend mit einer auf dem Lagerrohr verschiebbaren Buchse zusammengreift, deren Verschiebebewegung durch den Ringkolben erfolgt. Der Spalt zwischen dem Ringkolben und der runden' Ventilscheibe ist hierbei mit dem Auslaß verbunden.

Zur Einstellung des Motors auf eine bestimmte Drehzahl kann erfindungsgemäß der Zylinder in Richtung des Lagerrohres verstellbar und in eingestellter Lage feststellbar sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung, teilweise geschnitten, einen Druckluftmotor mit kugelförmigen Kolben, die unter Betätigung durch einen Exzenter in radialen Zylindern arbeiten,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ende eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druckluftmotors mit der Vorrichtung zum Bremsen und zur Verringerung der Drehzahl und

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 die Ausgangswelle bezeichnet, deren äußeres Ende zur Befestigung eines Bohrfutters oder eines anderen, nicht dargestellten Werkzeuges vorgesehen ist. Auf der Ausgangswelle 1 sitzt innerhalb des hülsenförmigen Mantels, der sich im wesentlichen aus dem vorderen Mantelabschnitt 2 und dem über das Gewinde 3 mit diesem verschraubten hinteren Mantelabschnitt 4 zusammensetzt, das topfförmige Teil 6, welches mittels des Halses 5 befestigt und dessen Innenmantelfläche mit den Ausnehmungen 7 versehen ist. Der Hals 5 und die Ausgangswelle 1 sind in einem normalen Radialkugellager 8 gelagert, welches dem Verwendungszweck entsprechend im Motorgehäuse befestigt ist. Aus den F i g. 1 und 2 ist außerdem ersichtlich, daß sich ein mittleres und unbewegliches Lagerrohr 9 längs durch den luftgetriebenen Motor erstreckt, wobei zu bemerken ist, daß die Ausgangswelle 1 und das mittlere Lagerrohr 9 exzentrisch zueinander angeordnet sind.

Auf dem mittleren Lagerrohr 9 befindet sich der hülsenförmige Zylinderblock 10, welcher drehbar auf diesem gelagert und mit einer Anzahl radialer Anschlußstücke 11 versehen ist, welche die Zylinder

12 darstellen, an den äußeren Enden vollständig offen und an den inneren Enden kugelförmig ausgebildet sind. Die Zylinder sind außerdem mit den auf die Mittellinie des Lagerrohres 9 zu gerichteten Öffnungen 13 versehen. Die kugelförmigen Kolben 14, von denen aus Gründen der Deutlichkeit nur einer dargestellt ist, sind in den Zylindern 12 eingeschlossen.

Das mittlere Lagerrohr 9 weist außerdem die Durchgangslöcher 15 auf, welche mit den Öffnungen

13 in den Zylindern zusammenwirken, wie es weiter unten erläutert ist.

Ein luftgetriebenef Motor dieser Art ist an sich bekannt. Um dieErfindung in ihrer Gesamtheit deutlich zu machen, wird auf F i g. 2 Bezug genommen, aus welcher ersichtlich ist, daß das mittlere Lagerrohr 9 mit der sich in Längsrichtung erstreckenden diametralen Trennwandung 16 versehen ist, welche das Lagerrohr in den Einlaßkanal 17 und den Auslaßkanal 18 unterteilt. Wie die F i g. 2 zeigt, weist die Trennwandung 16 am rückwärtigen Ende des Lagerrohres 9 den nach aufwärts gebogenen Abschnitt 19 auf, welcher die Abtrennung der beiden Kanäle vervollständigt. Die in F i g. 1 dargestellten

Öffnungen 15 dienen der Verbindung zwischen den betreffenden Kanälen, d. h. zwischen dem Einlaßkanal 17 und dem Auslaßkanal 18 in dem mittleren Lagerrohr 9 über die Zylinder 12.

Wenn der Motor angelassen werden soll, so wird dem Einlaßkanal 17 aus einer Versorgungsleitung Druckluft zugeführt. Die Luft strömt gemäß F i g. 1 über die untere Öffnung 15 durch die Öffnung 13 in den unteren Zylinder 12. Der kugelförmige,

ίο 14 wird in die Ausnehmung 7 gedrückt, j
die exzentrische Anordnung des topfförmig|
zum Zylinderblock 10 ein Drehmoment
welches sowohl den Zylinderblock 10 als au
Teil 6 zusammen mit der Ausgangswelle 1 in Drehung versetzt, wobei die Kolben 14 infolge der exzentrischen Lagerung bei der Rotation eine hin- und hergehende Bewegung ausführen. Wenn sich der Zylinder 12 aus der unteren Stellung in die obere Stellung verdreht hat, kommt die öffnung 13 über die obere Öffnung 15 mit dem Auslaßkanal in dem mittleren Lagerrohr in Verbindung, wobei sich der kugelförmige Kolben 14 in seine radial äußere Stellung bewegt hat. Der Vorgang wiederholt sich danach zyklisch; der Kolben wird nach dem Mittelas punkt zu gedrückt, um sich nach Herstellung der Verbindung mit dem Einlaßkanal 17 wieder nach außen zu bewegen.

In dem rückwärtigen Teil 4 des Mantels ist der mit 20 bezeichnete Stützring eingesetzt, an welchem sich der zweite Stützring 21 abstützt. Der Stützring 21 bildet eine Auflage für die ringförmige Membran 22, welche mit ihrem äußeren Rand mittels der stufenförmig abgesetzten Hülse 23 am Stützring 21 befestigt ist. Der innere Rand der Membran 22 ist dagegen fest mit der auf dem mittleren Lagerrohr 9 gleitend geführten Hülse 24 verbunden. Zwischen dem Stützring 21 und der Membran 22 befindet sich der Luftspalt 25, welcher über das in dem mittleren Lagerrohr 9 vorgesehene Luftloch 26 (s. Fig. 2) ständig mit dem Auslaßkanal 18 in dem mittleren Lagerrohr verbunden ist. Die Hülse 24 wird normalerweise durch die Schraubenfeder 27 nachgiebig gegen den Stützring 21 gedrückt. Die Feder 27 ist so geeicht, daß der Auslaßdruck im Luftspalt 25 durch die Kraft der Feder 27 in einer Stellung ausgeglichen werden kann, welche zur Konstanthaltung der Drehzahl des Motors vorgesehen ist, so daß in keinem Fall ein Überdrehen eintreten kann.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Hülse 24 am Innenmantel die ringförmige Ausnehmung 28 aufweist, die zusammen mit den beiden Kanälen 29 und 30, welche die Wandung des mittleren Lagerrohres 9 nach dem Einlaßkanal 17 zu durchbrechen, und der stehengelassenen Rippe 31 des mittleren Lagerrohres 9 einen automatisch arbeitenden Stabilisierungsschieber bilden, wobei der Einlaßkanal 17 in diesem Bereich durch die im wesentlichen halbkreisförmige Trennwandung 32 (F i g. 2) verschlossen wird, welche die Einlaßluft im Kanal 17 zwingt, in Pfeilrichtung gemäß F i g. 2 um die Rippe 31 herumzuströmen.

Wenn demzufolge der Auslaßdruck im Auslaßkanal 18 steigt, so drückt die Membran 22 die Hülse 24 in Richtung des rückseitigen Endes des Motors.

Damit wird die in der Hülse 24 vorgesehene Ausnehmung 28 ebenfalls in der Weise verstellt, daß im Einlaßkanal die um die Trennwandung 32 (F i g. 2) herumströmende Antriebsluft gedrosselt wird. In

Abhängigkeit von der Federcharakteristik winj die Luftzufuhr für den Motor automatisch stabilisiert. Auf dem mittleren Lagerrohr 9 ist außerdem die Buchse 32 a gleitend geführt, welche eine Auflage für die federnd ausgebildete ringförmige Ventilscheibe 33 bildet. Diese Ventilscheibe wird durch die axial wirkende Druckfeder 34 nachgiebig in Richtung des rückseitigen Endes des Motors gedrückt. Die Ventilscheibe 33 wirkt am Rand mit der Stirnkante des koaxial angeordneten Zylinders

36 zusammen, in welchem der Ringkolben 37 relativ zum mittleren Lagerrohr 9 und zur Innenwandung des Zylinders 36 gleitend geführt ist. Der Ringkolben

37 weist den Stützring 38 auf, der aus einem Teil mit dem Kolben gefertigt sein kann. Dieser ist im Zylinder 36 geführt und liegt an der Ventilscheibe S3 an. Der Ringkoiben ST wird durch den Einlaßdruck im Einlaßkanal 17 auf das vordere Ende des Motors zu gedrückt, während er sich an der Ventilscheibe 33 abstützt und unter der Kraft der Feder 34 steht. Zur Begrenzung der Bewegung der Buchse

32 a ist der Anschlag 39 vorgesehen, der aus einem Flansch besteht, welcher nach unten aus der Hülse 23 hervorsteht. Des weiteren sei erwähnt, daß der Raum zwischen der Ventilscheibe 33 und dem Ringkolben 37 über das in dem mittleren Lagerrohr vorgesehene Loch 40 mit dem Auslaßkanal 18 verbunden ist.

Die beschriebenen Einzelheiten bilden zusammen die Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei darauf hingewiesen sei, daß, wenn der volle Einlaßdruck auf den Ringkolben 37 wirkt, der Ringkolben die Ventilscheibe mit der Buchse 32 a zusammenhält, worauf die Buchse fest gegen den Anschlag 39 gedrückt wird. Dabei wird zwischen der Stirnkante 35 des Zylinders 36 und der Ventilscheibe ein durchgehender Strömungskanal gebildet, durch welchen die Auslaßluft ausströmen kann. Wenn im Gegensatz dazu der Einlaßdruck abgeschaltet wird, wird sich die Feder 34 ausdehnen und den Rand der Ventilscheibe 33 fest gegen die Stirnkante 35 des Zylinders zu drücken suchen, so daß dadurch die Verbindung mit der Außenluft vollständig unterbrochen wird.

Der Luftmotor hat nunmehr keinen Auslaß zur Außenluft; die Folge ist, daß der Motor statt dessen als Kompressor gegen einen ständig steigenden Gegendruck in der Auslaßleitung arbeitet. Wenn eine vollständige Abdichtung zwischen der Ventilscheibe

33 und der Stirnkante 35 des Zylinders 36 erreicht ist, hält der Motor sehr schnell an. Dies bildet die Lösung einer der erfindungsgemäßen Aufgaben. Des weiteren kann festgestellt werden, daß der Öffnungsgrad von der axialen Einstellung der Ventilscheibe 33 zur Stirnkante 35 abhängig wird, so daß eine Veränderung der Drehzahl des Luftniotors erzielt werden kann, welche von der Größe des Spaltes zwischen der Ventilscheibe 33 und dem Zylinder 36 abhängt, wobei die Anordnung durch die Einstellung des Arbeitsdruckes für die Membran 22 auch als Drehzahlregler dient.

Die A&nähgigkeit zwischen der Ventiiscneibfe 33 und der Stirnkante 35 des Zylinders ist in sich kritisch; aus diesem Grund ist der Zylinder mit dem Gewinde 41 versehen, mittels dessen er zu der Scheibe eingestellt werden kann. Die Feststellung der eingestellten Lage kann danach auf jede geeignete Weise erfolgen. Der Zylinder ist in die mit 42 bezeichnete äußere Buchse eingeschraubt, welche wiederum mit der Hülse 23 verschraubt ist. Diese äußere Buchse ist mit dem Schraubenflansch 43 versehen, welcher den schraubenförmigen, schalldämpfenden Auslaßkanal 44 für die Luft bildet, welche an der Ventilscheibe 33 vorbeiströmt. Der Auslaßkanal wird schließlich durch den ihn umgreifenden Mantel 45 abgeschlossen. Die Bauteile 36, 42 und 45 sollten aneinander zu befestigen sein, nachdem

ίο der Zylinder 36 in Stellung gebracht worden ist. Die Einstellung zueinander muß dabei die Bedingung erfüllen, daß man bei Drehung der Buchse und der daran befestigten Bauteile 36 und 42 um einen vorbestimmten Winkel die Möglichkeit einer Regelung zwischen der kleinsten und größten Drehzahl des Motors erhält, d. h. die genauen öffnungsweiten zwischen der Ventifscheibe 33 und der Stirnkante 35 des Zylinders.

Es darf noch erwähnt werden, daß die (nicht ge-

ao zeigte) Druckluftversorgungsleitung an den rückwärtigen Teil des Motors über das vorgeformte Verbindungsstück 46, welches das Einlaßrohr 47 aufweist, angeschlossen ist.
Eine gegenüber der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform ist in F i g. 3 dargestellt.

Der Lufteinlaß zum mittleren Lagerrohr 49, welche dem zuvor beschriebenen Lagerrohr 9 entspricht, ist in F i g. 3 mit 48 bezeichnet. Das mittlere Lagerrohr 49 wird durch die Trennwandung 50 in Längsrichtung in den Einlaßkanal 51 und in den Auslaßkanal 52 unterteilt. Auf dem Lagerrohr 49 ist die Buchse 53, welche die Membran 54 trägt, gleitend geführt. Ein Spalt zwischen dem feststehenden Wandungsabschnitt 56 und der Membran 54 ist über die Bohrung 57 mit dem Einlaßkanal 51 verbunden. Die Wandung des Auslaßkanals ist durch die Bohrung 58 unterbrochen, welche in der dargestellten, der Bremsstellung entsprechenden Stellung durch die Buchse 53 abgedichtet ist; dies bedeutet, daß die Auslaßseite des Motors gegen den atmosphärischen Druck hin abgeschlossen ist und daß der Motor nunmehr als Kompressor arbeitet.

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, ist die zweite Membran 59 fest mit der Buchse 60 verbunden, welche auf dem Lagerrohr 49 unter Wirkung des Auslaßdruckes durch den Kanal 61 und der Kraft der Druckfeder 62 verschiebbar ist. Diese Anordnung entspricht vollständig der Membran 22 gemäß den F i g. 1 und 2. Die Anordnung des Reglers vor der Bremse gemäß F i g. 3 bewirkt, daß der gesteuerte Einlaßdruck zum Bremsen verwendet wird.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann innerhalb des Erfindungsgedankens in mannigfaltiger Weise abgewandelt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Druckluftmotor, insbesondere für zahnärztficne Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftauslaß des Motors ein veränderbares Drosselventil angeordnet ist, das beim Aussetzen der Druckluftzufuhr automatisch schließt.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schließen des veränderbaren Drosselventils Rückstellfedern vorgesehen sind.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßseite mit einem Durchlaufventil mit veränderbarem Öffnungsquerschnitt versehen ist, welches zur Regelung der Luftzufuhr zum Motor nachgiebig, beispielsweise durch eine geeichte Feder, unter der Gegenkraft des Auslaßdruckes in Öffnungsrichtung verstellbar ist.

4. Motor nach den Ansprüchen 2 und 3, bei welchem der Einlaß und der Auslaß durch ein mittleres Lagerrohr des Motors hindurchgeleitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil durch einen Ringkolben (37) gebildet ist, welcher auf dem Lagerrohr (9) durch den von einer Seite einwirkenden Luftdruck verschiebbar ist, wobei der Ringkolben (37) von einem Zylinder (36) mit zur Auslaßseite hin offenem Ende (35) umschlossen ist, mit welchem ein auf dem Lagerrohr (9) unter Wirkung des Ringkolbens (37) verschiebbares Dichtungsteil (33) zusam- ao menwirkt, das unter der Gegenkraft des Druckes

vom Ringkolben nachgiebig in Richtung des offenen Endes des Zylinders (36) gedrückt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil eine ringförmige Ventilscheibe (33) ist, deren innerer Rand dichtend mit einer auf dem Lagerrohr (9) verschiebbaren Buchse (32«) zusammengreift, deren Verschiebebewegung durch den Ringkolben (37) erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen dem Ringkolben (37) und der runden Ventilscheibe (33) mit dem Auslaß verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (36) in Richtung des Lagerrohres (9) verstellbar und in eingestellte! Lage feststellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 435 661;
französische Patentschrift Nr. 819 988.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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