DE2816617A1

DE2816617A1 - Druckluftmotor mit kolbenschieberventil

Info

Publication number: DE2816617A1
Application number: DE19782816617
Authority: DE
Inventors: Erich Roser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1979-10-18
Also published as: DE2816617C2

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. EBERHARD EISELE

798 Ravensburg . Goetheplatz? ■ Telefon (0751) 214 00

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem Hubkolben, einer Kolbenstange und einem parallel dazu angeordneten Kolbenschieberventil, dessen Schieber gegen Ende jedes Hubes des Hubkolbens von der Kolbenstange mittels einer Schnappvorrichtung umgestellt wird. Derartige Druckluftmotoren werden beispielsweise zum Antrieb von doppelt wirkenden Kolbenpumpen bei Hochdruck-Spritzanlagen verwendet.

Die bekannten Druckluftmotoren sind infolge ihres komplizierten Aufbaus jedoch recht teuer. Ein typischer Druckluftmotor für den erwähnten Anwendungszweck hat eine hohle Kolbenstange und eine in dieser koaxial verschiebbare Steuerstange, von der ein verhältnismäßig langer, den Schieber betätigender Mitnehmer rechtwinklig absteht. Der Schnappeffekt wird mit Hilfe zweier federbelasteter Schnappschieber erzielt, unter denen sich am Mitnehmer gelagerte Rollen hindurchbewegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, billigen und zuverlässigen Druckluftmotor vorzuschlagen, der sich insbesondere für die kleineren Baugrößen bis 60 mm Kolbendurchmesser eignet.

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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Druckluftmotor der einleitend näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schnapphebel um eine gehäusefeste Achse drehbar ist, welche quer zu der durch die Mittelachsen des Schiebers und der Kolbenstange definierten Ebene steht, daß das freie Ende des Schnapphebels zwischen zwei mit einem Längsabstand am Schieber angeordneten Anschlägen hin- und herbewegbar ist und daß zwischen diesem Hebelende und einem an der Kolbenstange befestigten Anschlußorgan wenigstens eine Zugfeder ausgespannt ist, welche bei jedem Kolbenhub die Achse des Schnapphebels schneidet. Der Schnapphebel arbeitet in der Weise, daß er jeweils so lange in seiner stabilen Endlage verbleibt, bis die Feder infolge der Bewegung der Kolbenstange den Schnittpunkt mit der Hebelachse gerade überwunden hat. In diesem Moment schwenkt der Schnapphebel mit zunehmendem Drehmoment in seine andere Endlage. Er schlägt auf dem betreffenden Anschlag des Schiebers auf und stellt damit das Kolbenschieberventil so um, daß sich an der anderen Seite des Kolbens ein Druck aufbaut, der den Rückhub einleitet.

Diese Konstruktion ist einfach, da eine massive, ungeteilte Kolbenstange verwendet werden kann und der Schnappmechanismus sich auf die Anschläge, den Schnapphebel und die Zugfedern

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beschränkt. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß nur geringe Massen bewegt werden und die dazu notwendigen Kräfte gering sind. Daraus folgt eine geringe Geräuschentwicklung des Umsteuermechanismus und ein geringer Verschleiß. Vor allem aber geht die Umsteuerung so schnell vor sich, daß die Druckeinbrüche der angekoppelten Kolbenpumpe in den Umsteuerpunkten vernachlässigbar sind. Bei Farbspritzvorrichtungen ergibt sich daher ohne Druckausgleichsvorrichtungen ein gleichmäßiges Spritzbild.

Die anfängliche Justierung oder spätere Nachjustierung der Motorsteuerung läßt sich wesentlich erleichtern, wenn die Anschläge, und zwar insbesondere die einzelnen Anschläge längs des Schiebers verstellbar und feststellbar sind.

Der Hebel wird vorzugsweise als zweiseitig gelagerte Kurbel ausgebildet, an deren Mittelabschnitt zwei zu beiden Seiten des Schiebers und/oder der Kolbenstange angeordnete Zugfedern angreifen. Eine solche symmetrische Anordnung wirft keinerlei Lagerprobleme auf. Die Kurbel kann außergewöhnlich billig hergestellt werden, indem man sie aus einem Draht biegt, dessen Enden nach entgegengesetzten Seiten weisende Lagerzapfen bilden.

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Damit die Federn beide gleich beansprucht werden, darf sich die Kolbenstange nicht drehen. Sie sollte daher mittels einer Führungsstange in Hubrichtung geführt sein. Um angesichts des Abstandes zwischen dem Schieber und der Kolbenstange Federn von möglichst großer Länge verwenden zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kurbel den Schieber umschließt und das Anschlußorgan nach der von dem Schieber abgewandten Seite der Kolbenstange weist, so daß die Zugfedern den Abstand zwischen Schieber und Kolbenstange nach beiden Seiten überragen.

Schließlich ist es zweckmäßig, die Zugfedern mit Kunststoff-Schläuchen zu überziehen, um einen sonst auftretenden unangenehmen Summton zu vermeiden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Druckluftmotors und Fig. 2 einen Querschnitt II-II.

Das dargestellte Gehäuse 1 des Druckluftmotors weist im linken Teil eine Zylinderbohrung zur Aufnahme eines Kolbens 2 auf. Eine mit diesem fest verbundene Kolbenstange 3 ist mit der Kolbenstange 4 einer nicht weiter dargestellten Hoch-

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druckpumpe verbunden. An das Gehäuse 1 ist ein Ventilgehäuse 5 und an dieses wiederum ein Deckel 6 angesetzt. Zwischen das Gehäuse 1 und den linken Teil des Ventilgehäuses 5, welcher das nachstehend beschriebene Kolbenschieberventil aufnimmt, ist eine nicht gezeigte Flachdichtung eingelegt, welche neben der Abdichtung dieses Bereiches bewirkt, daß zwischen den rechten Teilen dieser Gehäuse 1 und 5 ringsum ein schmaler Spalt 5a verbleibt. Ein viereckiger Zylinderdeckel 7, der auch das Ventilgehäuse überdeckt und einen in den Zylinder eingreifenden runden Ansatz hat, ist stirnseitig mit dem Gehäuse 1 verbunden.

Das Ventilgehäuse 5 hat eine durchgehende Bohrung, in die drei Ventilhülsen 8, 9 und 10 dicht eingesetzt und mit Hilfe je einer radialen Klemmschraube 11 einstellbar befestigt sind. In der linken Ventilhülse 8 sowie in einer ganz rechts auf gleiche Weise im Ventilgehäuse 5 befestigten Lagerhülse 12 ist eine Schieberstange 13 gelagert. Auf dieser sind zwei Ventilkörper 14 und 15 mit Hilfe von beiderseitigen Sicherungsringen 16 befestigt. Die Ventilkörper greifen mit zwei sie umspannenden O-Ringen 17 abwechselnd in die Ventilhülsen 8 bis 10 ein und sperren damit den Luftdurchgang ab.

In der von dem rechten Teil des Gehäuses 1 gebildeten Kammer, die durch eine entsprechende viereckige Öffnung des Ventilge-

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häuses 5 erweitert wird, befindet sich der Antriebsmechanismus für die Schieberstange 13 des Umsteuerventils. Der rechte Teil dieser Schieberstange hat ein Gewinde, auf das zwei Anschlagflansche 18 und 19 aufgeschraubt sind. Diese bestehen je aus einer Nabe, von der eine ringscheibenförmige Partie radial absteht. Die Anschlagflansche sind je mittels einer Kontermutter 20 gesichert.

Ein Federbügel 21 ist in den beiden Seitenwänden des Gehäuses 1 um eine Achse 22 (Fig. 2) schwenkbar gelagert. Der Federbügel ist aua Draht gebogen und besteht aus einem Mittelteil 23, zwei parallelen Schenkeln 24 und zwei rechtwinklig abgebogenen, voneinander weg weisenden Lagerzapfen 25. Diese stecken in mit der Gehäuseseitenwand verschraubten Lagerbüchsen 26. Der Federbügel 21, dessen Achse 22 zwischen der Schieberstange 13 und der Kolbenstange 4 hindurch verläuft, umschließt' die Schieberstange 13 zwischen den beiden Anschlagflanschen 18 und 19.

Eine T-förmige Platte 27 ist mit ihrem breiten Mittelsteg am rechten Ende der Kolbenstange 3 angeschraubt. Die Kolbenstange hat hierzu einen Ansatz, an den die Platte 27 von einer Schraubenmutter angedrückt wird, so daß sie radial zur Kolbenstange absteht. Eine halbrunde Ausnehmung der Platte 27 übergreift eine in unteren Teil des Gehäuses 1 parallel zur Kolbenstange 3 angeordnete Führungsstange 28, so daß sich die Platte 27

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nur axial bewegen, aber nicht drehen kann. Zwei Zugfedern 29, über die je ein nicht dargestellter Kunststoffschlauch gesteckt ist, sind zwischen dem Mittelteil 23 des Federbügels und der Platte 27 ausgespannt. Die Anordnung ist so getroffen, daß diese Zugfedern 29 links und rechts der Schieberstange 13 sowie der Kolbenstange 4 verlaufen, in Bohrungen an den Enden des Querschenkels der Platte 28 eingehängt und mit Hilfe von kleinen Kröpfungen oder Kerben am Federbügel 21 gegen seitliches Verschieben gesichert sind.

Der Druckluftmotor arbeitet wie folgt: In der gezeigten Stellung ist der Federbügel 21 gerade nach links geschnappt, so daß die durch eine Bohrung 30 in den Mittalbaschnitt des Ventilinnenraums mündende Druckluftzuleitung über einen Verbindungskanal 31 mit der linken Zylinderkammer verbunden ist. Der Kolben 2 bewegt sich nun nach rechts und stößt die in der rechten Zylinderkammer enthaltene Luft· über einen Verbindungskanal 32 und durch die Ventilhülse 10 in die rechte Gehäusekammer. Von dort entweicht die Abluft teils durch den Spalt 5a, teils streicht sie unter dem Deckel 6 nach links und verläßt das Gehäuse durch einen Spalt 33, den dieser Deckel mit dem Zylinderdeckel 7 bildet.

Mit dem Kolben bewegt sich die Platte 27 nach rechts und nimmt die unteren Enden der -Zugfedern 29 mit. Dabei ändert

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die auf den Mittelteil 23 des Federbügels 21 wirkende Zugkraft ihre Richtung bis diese Zugkraft schließlich genau auf die Achse 22 des Federbügels zielt. Jetzt befindet sich der Federbügel in einer labilen Stellung, so daß er bei der geringsten Weiterbewegung des Kolbens 2 in einer Schnappbewegung nach rechts schwenkt. Schnappbewegung deshalb, weil das von den Zugfedern 29 auf den Federbügel 21 ausgeübte Drehmoment bei der Schwenkbewegung des Federbügels nach rechts ständig zunimmt. Der Federbügel schlägt dann mit seinem Mittelteil am Anschlagflansch 29 an und nimmt die Schieberstange ruckartig nach rechts so weit mit, bis ein am linken Ventilkörper 14 angeordneter Anschlagring 34 an der linken Stirnfläche der mittleren Ventilhülse 9 anschlägt. Damit ist die Umstellung des Kolbenschieberventils vollzogen. Die Druckluft tritt jetzt durch den Verbxndungskanal 32 in die rechte Zylinderkammer ein, während die linke Zylinderkammer über den Kanal 31, eine Radialbohrung 35 der linken Ventilhülse 8 und einen aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Längskanal mit der erwähnten Kammer im rechten Teil des Gehäuses verbunden ist.

Die Bewegung des Kolbens 2 nach links und der damit einhergehende Ümschnappvorgang verläuft entsprechend. Die Bewegung der Schieberstange wird dabei begrenzt durch einen Anschlagring 36 des rechten Ventilkörpers 15, der an der rechten Stirnseite der mittleren Ventilhülse 9 anschlägt.

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Der Druckluftmotor macht bis zu etwa 200 Hübe, d.h. Hin- und Hergänge, je Minute. Dabei kommen die Zugfedern 29 in saitenartige Schwingbewegungen, die jedoch durch die übergezogenen Kunststoffschläuche stark gedämpft werden. Der Druckluftmotor ist insgesamt außergewöhnlich geräuscharm, was besonders auch auf die schalldämpfende Wirkung der Gehäusekammer in Verbindung mit den langen aber schmalen Auslaßschlitzen 5a und 3 3 zurückzuführen ist. Bei entsprechend geringem Durchmesser des Kolbens einer angekoppelten Hochdruck-Kolbenpumpe können mit einem Antriebsluftdruck von 8 Bar Pumpdrücke bis zu 200 Bar erreicht werden, beispielsweise zum luftlosen Versprühen von Farbe oder Kunststoffen oder auch für hydraulische Zwecke.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. EBERHARD EISELE 798 Ravensbürg ■ Goetheplatz? ■ Telefon (0751) 214 00 Anmelder: Ing. Erich Roser Untere Mühlbachstr. 1 5 7990 Friedrichshafen Ansprüche

1.} Druckluftmotor mit einem Hubkolben, einer Kolbenstange und einem parallel dazu angeordneten Kolbenschieberventil, dessen Schieber gegen Ende jedes Hubes des Hubkolbens von der Kolbenstange mittels einer Schnappvorrichtung umgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schnapphebel (21) um eine gehäusefeste Achse (22) drehbar ist, welche quer zu der durch die Mittelachsen des Schiebers (13) und der Kolbenstange (3) definierten Ebene steht, daß das freie Ende (23) des Schnapphebels (21) zwischen zwei mit einem Längsabstand am Schieber angeordneten Anschlägen (18, 19) hin- und herbewegbar ist und daß zwischen diesem Hebelende und einem an der Kolbenstange befestigten Anschlußorgan (27) wenigstens eine Zugfeder (29) ausgespannt ist, welche bei jedem Kolbenhub die Achse (22) des Schnapphebels schneidet.

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2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (18, 19) längs des Schiebers (13) insbesondere einzeln verstellbar und arretierbar sind.

3. Druckluftmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (18, 19) auf den Schieber (13) aufschraubbare und durch Kontermuttern (20) gesicherte Scheiben sind.

4. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnapphebel eine zweiseitig gelagerte Kurbel (21) ist, an deren Mittelabschnitt (23) zwei zu beiden Seiten des Schiebers und/oder der Ko?Lbenstange angeordnete Zugfedern (29) angreifen.

5. Druckluftmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel" (21) aus Draht gebogen ist, dessen Enden nach entgegengesetzten Seiten weisende Lagerzapfen (25) bilden.

6. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußorgan (27) mittels einer Führungsstange (28) in Hubrichtung geführt und gegen Drehung um die Kolbenstangenachse gesichert ist.

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7. Druckluftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (21) den Schieber (13) umschließt und das Anschlußorgan (27) nach der von dem Schieber abgewandten Seite der Kolbenstange (3) weist, so daß die Zugfedern (29) den Abstand zwischen dem Schieber und der Kolbenstange nach beiden Seiten überragen.

8. Druckluftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfedern (29) mit
Kunststoffschläuchen überzogen sind.

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