DE2823667C2

DE2823667C2 - Druckluftmotor

Info

Publication number: DE2823667C2
Application number: DE2823667A
Authority: DE
Inventors: Erich 7990 Friedrichshafen Roser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1985-11-28
Also published as: US4325285A; AU5322979A; DE2823667A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem in einem Zylinder axial beweglichen Kolben, einer Kolbenstange, einem parallel neben dem Zylinder angeordneten, die Antriebsdruckluft umsteuernden Kolbenschieberventil, welches mittels einer Schaltstange und einer Schnappvorrichtung mit dem Kolben in Betätigungsverbindung steht, wobei die Schaltstange parallel zur Kolbenstange längs verschiebbar gelagert ist, die Zylinderstirnfläche durchsetzt und vom Kolben angestoßen wird.

Ein Fluidmotor dieser Art ist aus der US-PS 26 38 877 bekannt. Die Schaltstange ist hierbei ein C-förmiges Gebilde, bestehend aus einer sich neben dem Zylinder erstreckenden längeren Schubstange, zwei an deren Enden befestigten Traversen und zwei an den Traversen befestigten, durch die Zylinderstirnwände greifenden Stiften. Als Schnappvorrichtung dient ein teleskopierbares Rohrgehäuse, das eine Druckfeder enthält und sich im wesentlichen radial an der Schubstange und an dem Kolbenschieber gelenkig abstützt.

Diese bekannte Schaltstangenanordnung unterliegt einer beträchtlichen Reibung, weil an der Schubstange wegen der Traversen Biegekräfte auftreten. Außerdem drückt die Schnappfeder in Querrichtung sowohl gegen die Schubstange als auch gegen den Kolbenschieber und belastet damit deren Führungslager. Es muß daher eine entsprechend kräftige Feder vorgesehen werden, wodurch sich die Reibungskräfte und damit die nötigen Antriebskräfte weiter erhöhen. Die bekannte Konstruktion ist auch sehr platzaufwendig, da nicht nur der Kolbenschieber, sondern auch die Schaltstange parallel neben dem Zylinder verlaufen und das Rohrgehäuse der Schnappvorrichtung tangential zum Zylinder angeordnet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckluftmotor mit einer raumsparenden Betätigungsvorrichtung für das Kolbenschieberventil aus einfachen,

ίο rationell zu fertigenden Einzelteilen vorzuschlagen, bei der die an der Schaltstange wirksamen Reibungskräfte besonders klein sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Druckluftmotor der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die Schaltstange mittels eines außei halb des Zyüinders an der Kolbenstange befestigten Anschlages zurückgestoßen wird und daß die Schnappvorrichtung aus zwei in gehäusefesten Drehpunkten gelagerten, voneinander abgewandten cinarmigen Hebeln besteht, wobei das freie Ende des einen Hebels an dem Kolbenschieber und das freie Ende des anderen Hebels an der Schaltstange mit Spiel in Längsrichtung angreift und daß die Hebelenden mittels wenigstens einer Zugfeder miteinander verbunden sind.

Eine solche Anordnung hat den Vorteil, besonders geringe Betätigungskräfte zu erfordern. Dazu trägt auch bei, daß die Schaltstange als einfache gerade Stange und verhältnismäßig dünn und leicht ausgebildet sein kann, weil sie nicht auf Biegung beansprucht ist. Die freien Enden der Hebel brauchen nur an Radialflächen des Kolbenschiebers und der Schaltstange anzuliegen, so daß diese beiden bewegten Teile überhaupt nicht radial belastet werden und dadurch leichtgängig sind. Das Spiel in Längsrichtung zwischen den Hebelenden und den jeweiligen radialen Anlageflächen hat den Vorteil, daß die Hebel sich beim Umschalten unter der Wirkung der Zugfedern beschleunigen können, bevor sie auf die gegenüberliegende Anlagefläche aufschlagen. Dies erlaubt die Verwendung besonders schwacher Fedem.

Die verwendete Schnappvorrichtung an sich ist zwar aus AWF-VDMA-VDI-Getriebeheft »Sperrgetriebe. Heft 5, Nr. 1957, Bild 6.521-8, bekannt. Ferner ist in der DE-OS 19 26 861 eine druckmittelbetriebene Vorrichtung zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung beschrieben, bei der außerhalb des Zylinders an der Kolbenstange ein Anschlag vorgesehen ist, der im Wechsel mit dem Kolben einen in der Zylinderstirnwand gelagerten Tellerventilkörper anstößt. Nach der Erfindung werden diese Betätigungsart einer Schaltstange und die bekannte Schnappvorrichtung mit einem Kolbenschieberventil in einer besonders raumsparenden Bauweise kombiniert, nämlich dadurch, daß die Schnappvorrichtung in die radiale Distanz zwischen Schaltstange und Kolbenschieber gelegt ist. Die Hebel samt ihren Lagern und Zugfedern sind zweckmäßigerweise in einer stirnseitigen Partie des Zylindergehäuses untergebracht.
Bei der Verwendung von Druckluftmotoren zum Antrieb von doppelt wirkenden Kolbenpumpen für Hochdruck-Farbspritzanlagen hat der geringe Kraftaufwand für die Betätigung der Schnappvorrichtung und des Kolbenschieberventils die weitere vorteilhafte Folge, daß sich der Kolben vor der Umschaltung kaum vcrlangsamt und somit an der Pumpe kein merklicher Druckabfall auftritt, mithin also der Farbsprilzslrahl nicht pulsiert und das Spritzbild gleichmäßig ist.
Während bei der bekannten Schaltstange die vcrwcn-

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deten Radialdichtungen, wie z.B. Stopfbuchsen, Schwergängigkeit verursachen, wird zur weiteren Verringerung der Reibungskräfte vorgeschlagen, daß die Schaltstange zum Abdichten ihrer Führungsbohrung im Zylinderkopf eine innenseitig anlegbare Axialdichtung aufweist Dadurch wird es möglich, luftdurchlässige Silberbronze als Werkstoff für die Führangslager zu verwenden oder der Schaltstange Bewegungsspiel zu geben. Hierbei ist die Anordnung so zu treffen, daß die Schaltstange sich in der dichtungswirksamen Endsiel-Iung befindet, solange die zugehörige Zylinderkammer unter Druck ist

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kolbenstange an beiden Stirnseiten aus dem Zylinder herausragt und in jedem Zylinderkopf je eine von zwei gleich wirkenden Schaltstangen und Schnappvorrichtungen vorgesehen ist

Eine solche Doppelanordnung zeichnet sich durch eine besonders hohe Lebensdauer aus. Jede der beiden Schnappvorrichtungen braucht nur die Half'.e der erforderlichen Antriebskräfte zu erbringen, so daß entsprechend schwächere Federn gewählt werden können. Diese Federn schneiden nicht in ihre Lagerzapfen ein und ihre Lebensdauer steigt fiberproportional. Auch die Hebel und Schaltstangen können schwächer ausgebildet sein, wobei im Vergleich zu einer einzigen, stabiler konzipierten Schaltvorrichtung ihre bewegte Masse insgesamt kleiner sein kann. Die Verdoppelung der Anzahl der verwendeten Bauteile wirkt sich demgegenüber nicht nachteilig aus, da es sich um einfache massengefertigte Teile handelt Die beiden Schnappvorrichtungen brauchen auch 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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand de^r 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 Zylinderrohres 1 ist zwischen die Innenteile 9 noch ein Verbindungsstück 15 eingesetzt, welches dne zentrale Längsbohrung und einen mittleren Lufteintrittsstutzen 16 aufweist.

In das Zwischenstück 15 und die Zylinderköpfe 2 und 3 ist ein ebenfalls symmetrisch ausgebildetes Kolbenschieberventil eingebaut. 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 Längsschnitt H-förmigen Mittelabschnitt Auf den Endabschnitten ist je ein O-Ring 23 und 24 aufgesetzt Diese G-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

ίο 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.

Die Schnappvorrichtung zur Betätigung des Kolbenschiebers umfaßt zwei gleiche Anordnungen, die in den Vorkammern 11 und 12 untergebracht sind. Sie bestehen je aus einer Schaltstange 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 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, voneinander abgewandten Schnapphebel 27 und 28 sind durch zwei strichpunktiert angedeutete Zugfedern 30 an ihren Enden miteinander verbunden.

Die Schaltstange 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 Schaltstange 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 Sicherungsringe befestigt. Die Dichtscheiben bestehen aus einem elastischen Werkstoff und dienen auch zur elastischen Hubbegrenzung der Schaltstange 26. Betätigt werden die Schaltstangen 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 Schaltstange 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 des Röllchens 33 ausreichend Platz haben.

Der beschriebene Druckluftmotor wirkt wie folgt: Ausgehend von der gezeichneten Stellung gelangt die am Lufteintrittsstutzen 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 Srhaltstange 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 Schaltstange und die Anschlagscheibe 36 an der rechten Schaltstange 26 an. Von da ab werden beide Schaltstangen 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 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 Schalt-Stangen 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 voreiiende obere Schnapphebei 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 AnIage des Anschlagringes 25 des rechten Ventilkolbens an der Stirnfläche der rechten Innenhülse 17 definiert wird. Außerdem werden beide Schaltstangen 26 von den unteren Schnapphebeln 28 bis in ihre linken Endstellungen mitgenommen, wobei die Dichtscheibe 34 an der linken Schaltstange 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Druckluftmotor mit einem in einem Zylinder axial beweglichen Kolben, einer Kolbenstange, einem parallel neben dem Zylinder angeordneten, die Antriebsdruckluft umsteuernden Kolbenschieberventil, welches mittels einer Schaltstange und einer Schnappvorrichtung mit dem Kolben in Betätigungsverbindung steht, wobei die Schaltstange parallel zur Kolbenstange längs verschiebbar gelagert ist, die Zylinderstirnfläche durchsetzt und vom Kolben angestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (26) mittels eines außerhalb des Zylinders (1) an der Kolbenstange (5, 7) befestigten Anschlages (36) zurückgestoßen wird und daß die Schnappvorrichtung aus zwei in gehäusefssten Drehpunkten gelagerten, voneinander abgewandten einarmigen Hebeln (27, 28) besteht, wobei das freie Ende des einen Hebels (27) an dem Kolbenschieber (19,22) und das freie Ende des anderen Hebels (28) an der Schaltstange (26) mit Spiel in Längsrichtung angreift und daß die Hebelenden mittels wenigstens einer Zugfeder (30) miteinander verbunden sind.

2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (26) zum Abdichten ihrer Führungsbohrung im Zylinderkopf (2, 3) eine innenseitig anlegbare Axialdichtung (34) aufweist.

3. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5,7) an beiden Stirnseiten aus dem Zylinder (1) herausragt und in jedem Zylinderkopf (2, 3) je eine von zwei gleich wirkenden Schaltstangen (26) und Schnappvorrichtungen (27 bis 30) vorgesehen ist.