DE2921456A1

DE2921456A1 - Pneumatischer rotationsmotor mit zahnradgetriebe und einer verform- und einstellbaren dichtungskammer

Info

Publication number: DE2921456A1
Application number: DE19792921456
Authority: DE
Inventors: Alain De Gaillard
Original assignee: UNICUM SA
Current assignee: UNICUM SA
Priority date: 1978-05-30
Filing date: 1979-05-26
Publication date: 1979-12-13
Also published as: IT1120918B; FR2427467B1; IT7923071A0; GB2025529A; US4278410A; FR2427467A1; GB2025529B; ES481017A1

Description

PATENTANWÄUTE ZIPSE + HABERSACK Baden-Baden München

T*i«fon (o7a si) 22487

Telegramm· ATOMPATENT Lesslngstre-Qe 12

D-7570 BADEN-BADEN

DlPU-INa. H.-J. HABERSACK OIPL.-PHYS. E. ZIPSE

Anmelderin: UNICUM S.A. (societe anonyme), 22, rue Tiblier Verne,
SAINT-ETIENNE (Loire), Frankreich

Pneumatischer Rotationsmotor mit Zahnradgetriebe und einer verform- und einstellbaren Dichtungskammer

Priorität: 30.5.1978, Frankreich Nr. 78 16949

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotationsmotor für gasförmige Medien, insbesondere einen durch Druckluft betrie

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benen Motor. -■

Es sind mit Druckluft betriebene Motoren bekanntgeworden, welche aus einem den Körper bildenden Gehäuse bestehen, der mindestens durch einen dicht angeordneten Deckel verschlossen ist und in welchem Gehäuse wenigstens zwei zylindrische Getrieberäder mit parallelen Achsen in Umdrehung versetzt werden, von denen eine eine Ausgangswelle zur Kraftübertragung trägt, welche gegebenenfalls mit einem in dem genannten Körper eingebauten Untersetzungsgetriebe zusammenarbeitet. An dem Deckel sind beiderseits der gemeinsamen Achse der genannten Zahnräder ein Einlaß und ein Ausgang für das Medium vorgesehen, während im Innern des Gehäuses gelagerte, halbkreisförmige, angesetzte, bewegliche Schuhe oder Klötze mit Gelenkdichtungen versehen sind, um auf dem äußeren Umfange der genannten Zahnräder im Hinblick auf die Begrenzung der Arbeitskammer und die Vermeidung des Entrinnens des nutzbaren Mediums im Hinblick auf eine gute Funktion ancjelegt zu werden.

Diese bekannte Ausführungsform des pneumatischen Motors weist jedoch folgende wesentliche Nachteile auf:

- Die Notwendigkeit der genauen Herstellung der Kurvenfläche jedes Schuhes, die genau dem äußeren Durchmesser des Zahnrades entsprechen muß.

- Die zwingende Anordnung einer zwischen das Zahnrad und den Schuh und in gleicher Weise zwischen die äußeren Enden des kurvenförmigen Teils und den Teilen des Gehäuses angeordneten Dichtung, welche ihnen in der Weise benachbart ist, um die vollständige Dichtung an den Rändern zu gewährleisten.

- Die Notwendigkeit der vollständigen Abdichtung des Gehäuses einschließlich der Lagerung der Schuhe in bezug auf den

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Deckel und seine Befestigungseinrichtungen.

- Die zwingende Benutzung einer Dichtung, der-en äußere Enden gegen die angrenzenden Seiten des Gehäuses unter Zwischenlage einer elastischen Unterlage umgebogen sind.

- Die Benutzung einer fließenden Dichtung aus Kunststoff, wie z. B. Tetrafluoräthylen, welche leicht Rillen bekommt bei Berührung der in der Luft enthaltenen Unreinheiten.

- Die Notwendigkeit des Einschleifens vor der Indienststellung des Motors.

- Die Unmöglichkeit des Wechsels der Schuhe durch den Benutzer.

- Die erhöhten Gestehungskosten infolge des Verschleißes und der großen Anzahl der Teile.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und einen pneumatischen Rotationsmotor zu schaffen, der wesentliche Vorteile aufweist.

Gemäß einem ersten Kennzeichen der Erfindung ist der Motor im wesentlichen mit einem einstückigen, durch Elastizität verformbaren Ring, vorzugsweise zylindrisch, versehen, der innen außerhalb seiner Bohrung zwei genau halbkreisförmige und diametral entgegengesetzte Hohlräume aufweist, um das partielle Eingreifen und Ineinanderfügen des äuiSeren Umfanges der Zahnung der zwei sich umdrehenden Zahnräder zu ermöglichen, die durch ihre Achsen einesteils in einem Gehäuse und andernteils in der Dickenabmessunq eines :injesetzten Deckels zentriert sind, Ein äußerer, eine Verstr ebuiujobuchst; bildender Ring ist zwischen den Deckel und das Gehäuiio e ι n.jedtt ^r,t und fest angezogen, wobei die Sparmeinrichtungen qu=r i;a Hütolick auf Jie Auf rechter haltung der den Ring ver-:lüni_:cf:;läri H:..hlräamc- '„ er lautun. ■„■;'_> oe α ;ii? ;=rfc.-n;iu;;j iiu^

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Einziehen- zur genauen Einstellung der dauernden Abstützung und ohne Spiel der genannten Hohlräume auf der Zahnung in Berührung der Zahnräder erfolgt.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen läßt die Bohrung des verformbaren Ringes an jeder Seite Zahnräder im Eingriff in zwei symmetrische und geschlossene Kammern ohne irgendeine Verbindung mit dem äußeren Ring übrig, welcher nur als mechanischer Träger dient, wobei die genannten dichten Arbeitskammern die Aufnahme und den Austritt des Mediums durch im Deckel vorgesehene Öffnungen ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist der verformbare Ring frei zwischen den Deckel und das Gehäuse eingesetzt und zentriert, wobei er oben Öffnungen trägt, um den freien Durchgang von Verbindungs- und Spannschrauben für das Deckelgehäuse zu gewährleisten, um mittels des Verstrebungsringes die unabhängige Befestigung des genannten verformbaren Ringes zu gewährleisten. Die genannten Öffnungen ermöglichen durch ihr Spiel in bezug auf die Schraubverbindung die elastische Verformung des inneren Ringes rechtwinklig zu seinen Hohlräumen in Abstützung auf die Zahnung der Zahnräder.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen sind elastische, nicht fließende Unterlagscheiben aus einem Elastomer, wie z. B. Kautschuk, zwischen die äußere Fläche des Ringes, die Flansche der Zahnräder und den Deckel und die entgegengesetzte Seite zwischen dem verformbaren Ring, die entgegengesetzten Flansche und den Deckel derart eingesetzt, um die elastische dichte Berührung der bewegten Teile unabhängig von der Befestigung, welche durch die äußere Spannung rechtwinklig zum äußeren Ring erfolgt, der mit geringem Spiel in bezug auf den äußeren Umfang des verformbaren Ringes angebracht ist, zu ermöglichen.

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Gemäß einem weiteren Kennzeichen und in einer abgewandelten Ausführungsform sind die Reibungsflächen des Deckels auf den Flanken der Zahnräder ebenso wie diejenigen des Gehäuses auf den entgegengesetzten Flanken gegebenenfalls zur Bildung einer zusammengesetzten Schicht oberflächenbehandelt, um direkt eine Verminderung des Reibungskoeffizienten und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen zu gewährleisten. Diese Oberflächenbehandlung kann von der Art "ZINAL" im Falle der Verwendung von Aluminium oder seinen Legierungen oder von einem anderen Typ, wie z. B. "STANAL", im Falle der Verwendung einer Stahllegierung sein. Wenn die Flanken der Zahnräder sich unmittelbar auf den behandelten Oberflächen bei Abwesenheit von elastischen Dichtungen abstützen, wird die Spannwirkung durch die Höhe des verformbaren Ringes bestimmt.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen sind die Abstützhohlräume des verformbaren Ringes von einem elastischen, nicht fließbaren Band, wie z. B. Kautschuk, bedeckt, das aufgeklebt oder auf andere Weise befestigt ist, um die elastische einstellbare Berührung des äußeren Umfanges der Zahnung der Zahnräder zu ermöglichen.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen und in einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung sind die Hohlräume zur Abstützung und Reibung des verformbaren Ringes, gegebenenfalls zur Bildung einer zusammengesetzten Schicht, oberflächenbehandelt, um direkt eine Verminderung des Reibungskoeffizienten und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen zu ermöglichen. Diese Oberflächenbehandlung kann von der Art "ZINAL" im Falle der Verwendung von Aluminium oder seinen Legierungen sein oder von der Art "STANAL" bei Verwendung einer Stahllegierung. In diesem Fall stützen sich die äußeren Umfangsflächen der Zähne der Zahnräder unmittelbar auf den behandelten Oberflächen ohne elastische Dichtungen ab.

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Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung werden die entgegengesetzten Verformungen des Ringes rechtwinklig zu den Hohlräumen durch Blockierungsschrauben eingestellt, die in dem äußeren Ring entsprechend einem senkrechten Durchmesser zur gemeinsamen Achse der Zahnräder eingeschraubt sind·

Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt des pneumatischen Rotationsmotors gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht und einen Querschnitt entsprechend der Achse 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Profilansicht im Querschnitt gemäß der Achse 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht und einen Querschnitt entsprechend der Achse 4-4 von Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des verformbaren Ringes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der pneumatische Rotationsmotor im wesentlichen aus einem Körper oder Gehäuse 1, vorzugsweise aus Metall, welches an seinem äußeren Ende zum Eingriff eines äußeren zylindrischen Ringes 2, dessen äußeres entgegengesetztes Ende durch einen Deckel 3 verschlossen ist, ein abgesetztes Teil bildet.

Ein innerer verformbarer Ring 4, der frei in den äußeren Ring 2

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eingesetzt ist, ist mit einer axialen Bohrung 4 und zwei ent-

gegengesetzten Einprägungen 4 in Form von kreisförmigen Abschnitten versehen, die entsprechend einem gleichen Durchmesser und durch Bildung von lokalen verminderten Dickenabmessungen des genannten Ringes 4 angeordnet sind.

Zwei Zahnräder 5 und 6 von gleichem Durchmesser sind oben in der Bohrung 4 des Ringes 4 entsprechend der Achse der Einprägung 4 derart angeordnet, daß sie zwischeneinander eingreifen und sich außen zentrieren entsprechend ihrer Zahnung in den ge-

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nannten Einprägungen 4 , indem s

förmigen Abstützbogen festlegen.

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nannten Einprägungen 4 , indem sie so auf jeder Seite einen kreis-

Das Motorzahnrad 5 sitzt auf einer Rotationsachse 7, welche sich in Nadellagern 8 und 9, die in den Hohlräumen des Deckels 3 und des Gehäuses 1 angeordnet sind, umdreht, während das lose Zahnrad 6, das mit Nadellagern 10 und 11 versehen ist, die in ihrer axialen Öffnung angeordnet sind, sich frei auf einer festen Achse 12 umdreht, deren äußere Enden in den im genannten Deckel 3 und dem Gehäuse 1 vorgesehenen Bohrungen eingefügt sind.

Es ist festzustellen, daß die Rotationsachse 7 das Gehäuse 1 zum unmittelbaren Antrieb eines Organes oder Werkzeuges oder zur Zusammenarbeit mit einem im genannten Gehäuse 1 angeordneten Untersetzungsgetriebe übersteht. Zu diesem Zweck bildet das äußere Ende der Achse 7 eine Zahnung 7 , welche mit einem Zahnrad 13 von größerem Durchmesser zusammenarbeitet, das auf einer Ausgangswelle 14 befestigt ist, die sich im in einer Aussparung des Gehäuses 1 vorgesehenen Lager frei dreht.

Die so aufgebaute Anordnung wird in der Stellung durch Spannschrauben 15 gehalten, welche sich durch ihre äußeren Köpfe 15 in Einsenkungen 3 des Deckels 3 abstützen und mit Spiel die

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Bohrungen 4 durchqueren, welche axial entsprechend der Höhe des verformbaren Ringes 4 außerhalb des durch die entgegengesetzten

Einprägungen 4 gebildeten Bereiches vorgesehen sind. Diese Schrauben 15 sind direkt am Ende in die im Gehäuse 1 vorgesehenen Blindbohrungen derart eingeschraubt, um den axialen Zusammenbau des Gehäuses 1 des äußeren Ringes 2 und des Deckels 3 zu gewährleisten.

Dadurch ist der innere verformbare Ring 4 einfach zwischen den Deckel 3 und das Gehäuse I eingespannt, während die Spannschrauben 15 außerhalb und ohne irgendeine Verbindung mit seiner Öffnung angeordnet sind, welche die Zahnräder 5 und 6 aufnimmt, und

wobei infolge der Einprägungen 4 entgegengesetzte und symmetrische Arbeitskammern 4 und 4 , die vollkommen dicht sind, gebildet werden, weil sie durch ein einstückiges Teil geformt sind.

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Die Kammern 4 und 4 sind mit den Öffnungen 3 und 3 verbunden, die in der Dickenabmessung des Deckels 3 zum Ein- und Auslaß des Mediums, wie z. B. Druckluft, vorgesehen sind.

Es ist sehr wesentlich, festzustellen, daß gemäß dieser Ausführungsform die Spannmittel, wie z. B„ die Schrauben 16, radial entsprechend der Dickenabmessung des äußeren Ringes 2 außen und

symmetrisch in bezug zu den Einprägungen 4 des verformbaren Ringes derart angeordnet sind, daß von jeder Seite durch elastische Verformung die Einstellung der Abstützung der genannten Ein-

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Prägungen 4 in bezug auf den Umfang der Zähne der Zahnräder 5 und 6 möglich wird, um ., so eine Dichtung durch Reibung zu ge-

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währleisten, um die Verbindung der Kammern 4 und 4 rechtwinklig zu den Teilen in Berührung der Zahnräder an den Einprägungen au vermeiden.

Diese elastische Verformung des Ringes 4 wird möglich infolge

3 des Spiels, das zwischen den Bohrungen 4 und den Stangen der

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Schrauben 15 gebildet wird. Es ist in gleicher Weide festzustellen, daß andere Schrauben 17, die in gleicher Weise in die Dickenabmessung des äußeren Ringes 2 und senkrecht in bezug auf die diametrale Achse der Zahnräder 5 und 6 eingeschraubt sind, sich auf dem Umfange des verformbaren Ringes derart abstützen, um nur seine Verformung entsprechend zwei halbkreisförmigen Abschnitten, die d(
zu lokalisieren.

schnitten, die der Einstellung der Einprägungen 4 entsprechen,

Gemäß der Erfindung sind direkte oder durch eine dazwischengelegte elastische Verbindung indirekte Reibungseinrichtungen vorgesehen, um die Abdichtung einesteils der Flanken der Zahnräder 5 und 6 in bezug auf den Boden des Deckels 3 und des Gehäuses 1 und andernteils zwischen dem Umfang der Zahnung der genannten Zahnräder 5 und 6 und der konk
ren Ringes 4 zu gewährleisten.

2 Zahnräder 5 und 6 und der konkaven Einprägungen 4 des verformba-

Zu diesem Zweck ist bei der direkten Reibung von Metall auf Metall vorgesehen, gegebenenfalls eine Oberflächenbehandlung der in Berührung mit dem Deckel 3, dem Gehäuse 1 und den Einprägun-

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gen 4 befindlichen Oberflächen durch einen dünnen Überzug oder auf andere Weise durchzuführen. Diese bekannte Behandlung führt zur Bildung einer zusammengesetzten Schicht durch galvanischen Niederschlag, Metalldiffusion, verbunden mit einer thermischen oder metallischen Behandlung, und gewährleistet einen guten Widerstand gegen das Festfressen und den Verschleiß, wobei eine Verminderung des Reibungskoeffizienten erzielt wird. Beispielsweise kann bei Verwendung von Aluminium oder seinen Legierungen die Behandlung nach Art "ZINAL" oder nach Art "STANAL" im Falle der Verwendung von Stahllegierungen durchgeführt werden. Es ist selbstverständlich, daß zum Erhalt einer vollkommenen Dichtung die Zahnräder 5 und 6 aus Metall oder einem anderen Material vollkommen bearbeitet und poliert sein müssen.

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Diese Behandlung der Oberflächen eliminiert so die Dichtungen

im Darstellen der Möglichkeit der Lagerung des Motqrs nach Einschleifen mit einer vollkommenen Funktion, sobald er in Dienst gestellt wird.

Im Falle der indirekten Reibung werden elastische Dichtungen 18, 19 zwischen einesteils dem Boden des Deckels 3, den Flanken der Zahnräder 5 und 6 und dem äußeren Ende des verformbaren Ringes 4 und anderenteils der entgegengesetzten Seite gegenüber der Abstützfläche des Gehäuses 1 angeordnet. Diese Dichtungen 18 und 19 können durch die Spannung der Schrauben 15 der Verbindung der Organe komprimiert und eingestellt werden.

Diese Dichtungen, die am Deckel 3 und dem Gehäuse 1 durch Gießen, Kleben oder auf andere Weise befestigt oder gegebenenfalls nicht befestigt sind, werden aus einem nicht fließbaren Material, wie beispielsweise Kautschuk, oder einem Polymer, ausgeführt, welches elastische Eigenschaften aufweist sowie das Einschleifen und das Festfressen infolge der Möglichkeit der Deformation ausschaltet.

In gleicher Weise sind kurvenförmige Dichtungen 20,ebenfalls aus einem nicht fließenden elastischen Material,durch Kleben oder auf

andere Weise an den Hohlräumen 4 des verformbaren Ringes 4 festgelegt, um die weiche und dichte Berührung des Umfangs der Zahnung der Zahnräder 5 und 6 zu gewährleisten. Die Dichtungen 18, 19 und 20 aus elastischem, nicht fLießbarem Material weisen den Vorteil auf, daß der Einschleifvorgang und das mögliche Festfressen unterdrückt werden und Vibrationen gedämpft werden.

Es ist selbstverständlich, daß,ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Spannschrauben 16 durch geeignete Federn ersetzt werden können, die mit oder ohne der Möglichkeit der Einstellung austariert sind und daß der äußere Ring 2 von beliebiger Form

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in einem Stück mit dem Gehäuse 1 oder dem Deckel 3 gebildet sein kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in ihren verschiedenen Teilen beliebige Abwund Ium jt; η erfahren.

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Claims

P a tentansprüche

1.) Pneumatischer Rotationsmotor mit Zahnradgetriebe, bestehend aus einem Körper oder Gehäuse, das mit einer durch einen Deckel verschlossenen Ringverstrebung verbunden ist, einem Ring, der frei im Innern der Ringverstrebung gelagert und zwischen den Deckel und das Gehäuse mit in seiner Bohrung zwei entgegengesetzte, längsverlaufende, kreisförmige Hohlräume dazwischengelegt ist, um sich zu zentrieren und entsprechend kreisförmige Abschnitte des äußeren Umfanges der Zahnung von zwei im Eingriff zueinander stehenden drehbaren Zahnräder zu überdecken, deren Achsen von dem genannten Deckel und dem Gehäuse derart getragen werden, daß sie entgegengesetzte Arbeitskammern bilden, die beiderseits der Hohlräume und in Verbindung mit den Öffnungen angeordnet sind, die in der Dickenabmessung des Deckels für den Zu- und Abfluß des Mediums angeordnet sind, gekennzeichnet durch Einstelleinrichtungen, die mit der Ringverstrebung verbunden sind und in Abstützung auf den inneren Rincj zu seiner Verformung durch Einziehen senkrecht zu den Hohlräumen für ihre dichte Abstützung auf den genannten Zahnuncjen in Berührung einzuwirken, während feste Abstützeinrichtuncjen des inneren verformbaren Ringes in bezug auf die Ringverstrebung ermöglichen, seine Deformation rechtwinklig zu den genannten Hohlräumen zu begrenzen, durch eine

§09880/0602

Verbindungseinrichtung für die Anordnung des Deckels, der Ringverstrebung, des Gehäuses, durch Schrauben, welche in dem inneren Ring vorgesehene Bohrungen im Hinblick auf die Nichtbeeinträchtigung seiner Verformung durchqueren, durch Reibungseinrichtungen mit oder ohne elastische, nicht fließbare Dichtungen, die zwischen einesteils den Flanken der Zahnräder, den äußeren Enden des verformbaren Ringes und des Deckels oder Gehäuses und andernteils zwischen die kreisförmigen Hohlräume des genannten Ringes in Berührung an den Zähnen der genannten Zahnräder dazwischen gelegt sind.

2. Rotationsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Ring im Innern der Ringverstrebung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse mittels Schraubverbindung eingespannt ist, welche sich auf dem Deckel abstützt und mit den im Gehäuse vorgesehenen Öffnungen zusammenarbeitet, wobei die genannten Schrauben sich mit Spiel in die Öffnungen des genannten Ringes im Hinblick auf die Nichtbeeinträchtigung seiner Verformung senkrecht zu seinen Hohlräumen einfügen.

3. Rotationsmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringverstrebung außen und radial Einstellschrauben aufnimmt, welche auf den inneren Ring rechtwinklig zu seinem Abschnitt einwirken, der die Hohlräume bildet, um durch diametrales Einziehen seine Verformung für seine Abstützung ohne Spiel auf dem Umfang der Zahnung der drehbaren Zahnräder zu gewährleisten.

4. Rotationsmotor nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des inneren Ringes rechtwinklig zu seinen Hohlräumen durch Zwischenschaltung von Anschlagachrauben begrenzt wird, die in die Dickenabmessung der Ringverstrebung eincjeschraubt sind, um sich mit ihren äußeren Enden auf dem äußeren Umfang des verformbaren Ringes in der Achse

der Arbeitskammerη abzustützen.

5. Rotationsmotor nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung der Flanken der Zahnräder in bezug auf die Abstützflächen des Deckels und des Gehäuses durch Reibung und durch Zwischensetzen von nicht fließenden festen oder nicht festen elastischen Dichtungen erhalten wird, die in gleicher Weise die weiche Abstützung jedes äußeren Endes des inneren verformbaren Ringes ermöglichen, wobei diese Dichtungen durch Druck während der Spannung des Deckels in bezug zum Gehäuse einstellbar sind.

6. Rotationsmotor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung des Umfanges der Zahnung der Zahnräder in bezug auf die Hohlräume des verformbaren Ringes durch Zwischensetzen von kurvenförmigen Dichtungen aus nicht fließbaren elastischen Werkstoffen erhalten wird, die an den genannten Hohlräumen befestigt sind und durch weichen und dichten Druck auf die genannten Zahnungen einwirken.

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