DE2823667A1

DE2823667A1 - Druckluftmotor

Info

Publication number: DE2823667A1
Application number: DE19782823667
Authority: DE
Inventors: Erich Roser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: AU5322979A; DE2823667C2; US4325285A

Description

PATENTANWALT 'DIPPING, EBERHARD EISELE

798 Ravensburg . Goetheplatz? · Telefon (0751) 21400

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem Zylinder, einem axial beweglichen Kolben, einer Kolbenstange und einem parallel zum Zylinder angeordneten, die Antriebsdruckluft umsteuernden Kolbenschieberventil, welches mittels einer Schnappvorrichtung mit dem Kolben in Betätigungsverbindung steht.

Ein bekannter Druckluftmotor dieser Art ist zum Antrieb einer doppelt wirkenden Kolbenpumpe im Rahmen einer Hochdruck-Farbspritzanlage vorgesehen. Hierbei umfaßt die Schnappvorrichtung eine den Kolben durchsetzende und in die hohle Kolbenstange hineinragende Steuerstange mit einem rechtwinklig abstehenden, den Kolbenschieber betätigenden Mitnehmerarm. Der Schnappeffekt wird mit Hilfe zweier radialer federbelasteter Schnappschieber erzielt, unter denen sich am Mitnehmer gelagerte Rollen hindurch bewegen.

Der Nachteil dieser komplizierten Konstruktion besteht unter anderem darin, daß bei Druckluftmotoren unterschiedlichen Hubvolumens einer Typenreihe fast durchweg besondere, auf die betreffende Motortype abgestimmte Einzelteile erforderlich sind. Außei

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dem ist der Mitnehmerarm bei größeren Kolbendurchmessern besonders ungünstig, da die durch Biegeverformungen verursachten Reibungsverluste mit seiner Ausladung, d.h. mit dem Kolbendurchmesser, überproportional anwachsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässig arbeitenden Druckluftmotor vorzuschlagen, der sich auf rationelle Weise in verschiedenen Hubvolumenvarianten fertigen läßt und insbesondere für größere Kolbendurchmesser ab etwa 70 mm geeignet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Druckluftmotor der einleitend näher bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine parallel zur Kolbenstange längs verschiebbar gelagerte, die Schnappvorrichtung betätigende Aktionsstange vorgesehen ist, welche die Zylinderstirnfläche durchsetzt und abwechselnd vom Kolben und einem außerhalb des Zylinders an der Kolbenstange befestigten Anschlag hin- und hergestoßen wird.

Diese Aktionsstange, die jeweils kurz vor der Umkehr des Kolbens einen kleinen Hub ausführt, braucht bei einem längeren Zylinder und einem Kolben mit entsprechend längerem Hub nicht verändert zu werden. Wird außerdem die Aktionsstange zwischen der Kolbenstange und dem Kolbenschieber angeordnet, so verringert sich dadurch die radiale Distanz, welche von der Schnappvorrichtung überbrückt werden muß. Grundsätzlich kann

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somit bei Druckluftmotoren mit unterschiedlichen Kolbendurchmessern und unterschiedlichen Hublängen die gleiche Umsteuervorrichtung verwendet werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schnappvorrichtung aus zwei voneinander abgewandten einarmigen Hebeln besteht, deren Enden an dem Kolbenschieber und der Aktionsstange angreifen und mittels wenigstens einer Zugfeder miteinander verbunden sind. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, besonders geringe Eetätigungskräfte zu erfordern. Dazu kann auch durch eine verhältnismäßig dünne und leichte Ausführung der Aktionsstange beigetragen werden. Die Hebelendeh brauchen nur an Radialflächen des Kolbenschiebers und der Aktionsstange anzuliegen, so daß diese beiden bewegten Teile überhaupt nicht axial belastet werden und dadurch leichtgängig sind.

Die weitere Folge eines geringen Kraftaufwandes für die Schnappbetätigung des Kolbenschieberventils besteht darin, daß sich dei Kolben vor der Umschaltung kaum verlangsamt und somit an der Pumpe kein merklicher Druckabfall auftritt, mithin also der Farbspritzstrahl gleichmäßig ist und nicht pulsiert.

Falls das Führungslager der Aktionsstange in der Zylinderstirnwand aus luftdurchlässiger Sinterbronze besteht oder Spiel hat,

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könnte durch dieses Lager Druckluft aus der betreffen Zylinderkanuner abblasen. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die einzelne Aktionsstange zum Abdichten ihrer Führungsbohrung eine innenseitig anlegbare Axialdichtung aufweist. Hierbei ist die Anordnung so zu treffen, daß die Aktionsstange sich in der dichtungswirksamen Endstellung befindet, solange die zugehörige Zylinderkammer unter Druck ist.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kolbenstange an beiden Stirnseiten aus dem Zylinder herausragt und eine spiegelbildliche Anordnung von zwei gleichwirkenden Aktionsstangen und Schnappvorrichtungen vorgesehen ist, nämlich je eine Aktionsstange und Schnappvorrichtung an jedem Zylinderstirnende. Eine solche Doppelanordnung ist besonders rationell, da gleiche Teile verwendet werden können. Außerdem lassen sich damit die in den beiden Bewegungsrichtungen auf den Kolben wirkenden Druckkräfte einander exakt angleichen, so daß sich der Kolben nach beiden Seiten gleich schrie11 bewegt. Dies bewirkt eine weitere Verbesserung des Spritzbildes. Die beiden Schnappvorrichtungen brauchen nur grob justiert zu werden, da sie über den Kolbenschieber miteinander wirkungsmäßig verbunden sind. Wenn also der eine Doppelhebel kurz vor dem anderen umschnappt, reißt er jenen mit, so daß also immer alle Zugfedern gleichzeitig zur Wirkung kommen.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Axialschnitt eines Druckluftmotors darstellt.

Der dargestellte Druckluftmotor besteht aus einem Zylinderrohr 1 und zwei untereinander gleichen, symmetrisch angeordneten Zylinderköpfen 2 und 3. In dem Zylinderrohr bewegt sich ein Kolben 4, dessen Kolbenstange 5 nach rechts herausragt und an ihrem Ende eine Kupplung 6 trägt, mit deren Hilfe die Kolbenstange einer doppelt wirkenden Hochdruck-Farbspritzpumpe angeschlossen werden kann. Eine querschnittsgleiche Verlängerung 7 der Kolbenstange durchsetzt den linken Zylinderkopf 2. Das herausragende Ende ist mittels einer Haube 8 abgedeckt, die einen ausreichenden BewegungsSpielraum bietet.

Die Zylinderköpfe 2 und 3 bestehen je aus einem Innenteil 9 und einem Außenteil 10, die zusammengeschraubt sind und Vorkammern 11 und 12 bilden, welche durch öffnungen 13 bzw. 14 mit den betreffenden Zylinderkammern in Verbindung stehen. Außerhalb des Zyiinderrohres 1 ist zwischen die Innenteile noch ein Verbindungsstück 15 eingesetzt, welches eine zentrale Längsbohrung und einen mittleren Lufteintrittsstutzen 16 aufweist.

In das Zwischenstück 15 und die Zylinderköpfe 2 und 3 ist ein ebenfalls symmetrisch ausgebildetes Kolbenschieberventil einge-

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baut. Es besteht aus zwei Innenhülsen 17 und zwei Außenhülsen 18. Die Innenhülsen 17 weisen eine mehrfach durchbohrte radiale Wand auf, in der eine Ventilstange 19 gelagert ist. Die Außenhülsen 18 zeigen radiale Bohrungen 20 bzw. 21, welche über aus der Figur nicht erkennbare Kanäle mit der Außenluft verbunden sind. An beiden Enden der Ventilstange 19 ist je ein Ventilkolben 22 befestigt. Jeder dieser Ventilkolben zeigt einen im Längssdhnitt H-förmigen Mittelabschnitt.'Auf den Endabschnitten ist je ein O-Ring 23 und 24 aufgesetzt. Diese O-Ringe passen mit ihrem Außenumfang in die Innenhülse 17 bzw. Außenhülse 18 und dichten diese abwechselnd. Außerdem tragen die Ventilkolben an der zur Ventilmitte gewendeten Seite je einen Anschlagring 25 aus einem elastischen Werkstoff, welche an der betreffenden Stirnfläche der Innenhülse 17 zur Anlage kommen und damit den Hub des aus der Ventilstange 19 und den Ventilkolben 22 bestehenden Kolbenschiebers beidseitig begrenzen.

Der Schnappmechanismus zur Betätigung des Kolbenschiebers besteht aus zwei ebenfalls spxegelbildlichen Anordnungen, die in den Vorkammern 11 und 12 untergebracht sind. Sie bestehen je aus einer Aktionsstange 26 und einer Doppelhebelanordnung, diese wiederum bestehend aus zwei Schnapphebeln 27 und 28. Diese Schnapphebel haben, was aus der Figur nicht erkennbar ist, eine rechteckige U-Form mit rechtwinklig nach außen

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abgekanteten Schenkelenden. Die Schenkelenden sind als Lagerzapfen in den Schenkeln eines U-förmig gebogenen Lagerblechs 29 drehbar gelagert. Dieses ist an dem betreffenden Innenteil 9 angeschraubt. Die somit frei drehbaren gegenständigen Schnapphebel 27 und 28 sind durch zwei strichpunktiert angedeutete Zugfedern 30 an ihren Enden miteinander verbunden.

Die Aktionsstange 26 ist parallel zur Kolbenstange 5 in Sinterbronzelagern 31 und 32 gelagert, welche in das Innenteil 9 bzw. das Außenteil 10 eingesetzt sind. Auf der Aktionsstange 26 ist in der Mitte ein im Längsschnitt H-förmiges Röllchen 33 angeordnet und zusammen mit je einer Dichtscheibe 34 zu beiden Seiten mittels zweier Sicherungsrxnge befestigt. Die Dichtscheiben bestehen aus einem elastischen Werkstoff und dienen auch zur elastischen Hubbegrenzung der Aktionsstange 26. Betätigt werden die Aktionsstangen einerseits unmittelbar vom Kolben 3 und andererseits von zwei Anschlagscheiben 35 und 36, die am linken Ende der Verlängerung 7 bzw. an der Kupplung 6, d.h. am rechten Ende der Kolbenstange 5 befestigt sind.

Die Mittelstege der kurbelartigen Schnapphebel 27 und 28 greifen tangential in die Einstiche des Ventilkolbens 22 bzw. des Röllchens 33 an der Aktionsstange 26 ein. Es sei noch bemerkt, daß diese Mittelstege so lang sind, daß die an ihnen angreifenden Zugfedern 30 zu beiden Seiten des Ventilkolbens 22 und

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und des Röllchens 33 ausreichend Platz haben.

Der beschriebene Druckluftmotor wirkt wie folgt: Ausgehend von der gezeichneten Stellung gelangt die am Lüfteintrittsstutzen 16 eintretende Preßluft durch die zentrale Bohrung des Zwischenstücks 15 und die geöffnete rechte Innenhülse 17 in die rechte Vorkammer 12 und durch die öffnung 14 in die rechte Zylinderkammer, so daß der Kolben nach links getrieben wird. Der rechte O-Ring 24 an dem rechten Ventilkolben 22 verschließt die Außenhülse 18. Da die Dichtscheibe 34 rechts des Röllchens 33 an der Aktionsstange 26 auf dem Außenteil 10 aufliegt, kann auch durch das Sinterbronzelager 32 keine Luft entweichen. Am linken Zylinderkopf 2 dagegen ist die Verbindung zwischen dem Lufteintrittsstutzen 16 und der Vorkammer 11 gesperrt. Die Luft in der linken Zylinderkammer entweicht durch die öffnung 13, die Vorkammer 11 und die Bohrungen 20 der hier geöffneten Außenhülse 18.

Bei der nach links gerichteten Hubbewegung stößt schließlich der Kolben 4 an der linken Aktionsstange und die Anschlagscheibe 36 an der rechten Aktionsstange 26 an. Von da ab werden beide Aktionsstangen nach links mitgenommen, wodurch die beiden unteren Schnapphebel 28 nach links schwenken. Dabei spannen sich die Zugfedern 30. Die Zugkräfte auf die oberen Schnapphebel 27 ändern ihre Richtung, bis schließlich die

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Schnapphebel jedes Paares in einer Linie liegen, d.h. die Mittelachsen der Zugfedern 30 die Lagerachsen der oberen Schnapphebel 27 schneiden. Wenn sich jetzt die Aktionsstangen nur ein klein wenig weiterbewegen, setzt die Schnappbewegung ein. Einer der beiden oberen Schnapphebel 27 klappt nach links und wenn der andere obere Schnapphebel 27 diese Bewegung nicht im selben Augenblick ausführt, so genügt der leichte Schlag, den der voreilende obere Schnapphebel auf den Kolbenschieber ausübt, dazu, den anderen oberen Schnapphebel sofort folgen zu lassen.

Damit wird der Kolbenschieber durch Federkraft in seine* linke Stellung verschoben, welche durch die Anlage des Anschlagringes 25 des rechten Ventilkolbens an der Stirnfläche der rechten Innenhülse 17 definiert wird. Außerdem werden beide Aktionsstangen 26 von den unteren Schnapphebeln 28 bis in ihre linken Endstellungen mitgenommen, wobei die Dichtscheibe 34 an der linken Aktionsstange das zugehörige äußere Sinterbronzelager 32 abdichtet. Die Preßluft strömt nun durch die linke Vorkammer 11 in die linke Zylinderkammer und treibt den Kolben nach rechts. Die Luft in der rechten Zylinderkammer entweicht durch die rechte Vorkammer 12 und die Bohrungen 21.

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Claims

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798 Ravensburg . Goetheplatz? ■ Telefon (0751) 21400

Anmelder: Ing. Erich Roser

Untere Mühlbachstr. 15 7990 Friedrichshafen

Bezeichnung: Druckluftmotor

Ansprüche

1J Druckluftmotor mit einem Zylinder, einem axial beweglichen Kolben, einer Kolbenstange und einem parallel zum Zylinder angeordneten, die Antriebsdruckluft umsteuernden Kolbenschieberventil, welches mittels einer Schnappvorrichtung mit dem Kolben in Betätigungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine parallel zur Kolbenstange (5) längsverschiebbar gelagerte, die Schnappvorrichtung betätigende Aktions stange (26) vorgesehen ist, welche die Zylinderstirnfläche durchsetzt und abwechselnd vom Kolben (4) und einem außerhalb des Zylinders (1) an der Kolbenstange befestigten Anschlag (36) hin- und hergestoßen wird.

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2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappvorrichtung aus zwei voneinander abgewandten einarmigen Hebeln (27, 28) besteht, deren Enden an dem Kolbenschieber (19, 22) und der Aktionsstange (26) angreifen und mittels wenigstens einer Zugfeder (30) miteinander verbunden sind.
3. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktionsstange zum Abdichten ihrer Führungsbohrung in der ZyIinderstirnwand (10) eine innenseitig anlegbare Axialdichtung (34) aufweist.
4. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange an beiden Stirnseiten aus dem Zylinder (1, 2, 3) herausragt und eine spiegelbildliche Anordnung von zwei gleich wirkenden Aktionsstangen (26) und Schnappvorrichtungen (27 bis 30) vorgesehen ist.

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