DE29810408U1 - Druckluftmotor - Google Patents

Description

A 54 442 c Anmelder:

c-261 Strohm GmbH & Co. KG

27. Mai 1998 Produktion und Vertrieb von

Mannesmann-Demag Druckluftindustriewerkzeugen und Motoren Weissacher Straße 1 70499 Stuttgart

Druckluftmotor

Vorliegende Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem Gehäuse, das einen in einem Motorzylinder drehbar gelagerten und mittels Druckluft in Drehung versetzbaren Rotor aufnimmt und aus dem eine mit dem Rotor gekoppelte Abtriebswelle hervorsteht, sowie mit einem Drucklufteinlaß, an den eine Druckluftzuleitung anschließbar ist, und einem Druckluftauslaß zum Ausgeben der Druckluft, wobei der Drucklufteinlaß und der Druckluftauslaß jeweils mit dem Motorzylinder in Strömungsverbindung stehen.

Derartige Druckluftmotoren sind bekannt und werden vielfältig eingesetzt, beispielsweise zum Antrieb von Werkzeugen und Aggregaten vielfältigster Art. Aus rostfreiem Stahl gefertigt eignen sie sich insbesondere zum Einsatz in der Nahrungsmittel- und chemischen Industrie, da sie auch unter harten und aggressiven Einsatzbedingungen zuverlässig arbeiten und bei ölfreier Ausführung auch sehr hohen hygienischen Ansprüchen genügen. Der Einsatz derartiger Druckluftmotoren ist allerdings mit einer nicht unwesentlichen Geräuschentwicklung verbunden. So liegt der Schalldruckpegel derartiger Druckluftmotoren üblicherweise bei etwa 75 bis 80 dB(A).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Druckluftmotor derart auszugestalten, daß er eine geringere Geräuschentwicklung aufweist.

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Diese Aufgabe wird bei einem Druckluftmotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckluftauslaß seitlich am Gehäuse angeordnet ist, wobei die Druckluft beim Ausgeben innerhalb des Gehäuses um mindestens etwa 90° umlenkbar ist, und daß zwischen dem Motorzylinder und dem Druckluftauslaß mehrere Umlenk- und Entspannungselemente zum Umlenken und Entspannen der Druckluft angeordnet sind.

Beim erfindungsgemäßen Druckluftmotor erfährt die über den Drucklufteinlaß dem Rotor zugeführte Druckluft bei ihrer anschließenden Ausgabe eine Umlenkung um mindestens etwa 90° und zusätzlich durchläuft die auszugebende Druckluft zwischen dem Motorzylinder und dem Druckluftauslaß mehrere Umlenk- und Entspannungselemente. Dies hat zur Folge, daß sich der erfindungsgemäße Druckluftmotor durch eine beträchtliche geringere Geräuschentwicklung auszeichnet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Gehäuse zylindrisch ausgestaltet ist und daß der Druckluftauslaß mehrere, über den Umfang des Zylindermantels verteilte Auslaßbohrungen umfaßt. Ein derartiger Druckluftmotor läßt sich besonders schlank, d. h. mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser, ausgestalten, und aufgrund der dadurch erzielten schmalen Baugröße bei gleichzeitiger verhältnismäßig geringer Geräuschentwicklung ist er besonders vielfältig einsetzbar. Sämtliche zur Geräuschdämmung vorgesehenen Umlenk- und Entspannungselemente sind in-

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nerhalb des zylinderförmigen Gehäuses angeordnet, so daß zusätzliches, die Baugröße des Druckluftmotors vergrößerndes Dämmaterial auf der Außenseite des Gehäuses entfallen kann.

Von Vorteil ist es, wenn der Drucklufteinlaß eine parallel zur Rotordrehachse ausgerichtete Axialbohrung umfaßt und wenn der Druckluftauslaß mindestens eine der Axialbohrung benachbart angeordnete, quer zur Axialbohrung ausgerichtete Querbohrung aufweist. In die Axialbohrung kann zur Zuführung von Druckluft in üblicher Weise mittels eines Kupplungselementes eine Druckluftzuleitung eingeschraubt werden. Bevorzugt weist der Druckluftmotor ein zylinderförmiges Gehäuse auf, wobei aus seiner vorderen Stirnseite die Abtriebswelle hervorsteht, an die beispielsweise ein anzutreibendes Werkzeug geschlossen werden kann, und die Axialbohrung zur Zuführung der Druckluft ist auf der der Abtriebswelle abgewandten hinteren Stirnseite des Gehäusezylinders angeordnet. Der hinteren Stirnseite benachbart können dann auf der Mantelfläche des Gehäusezylinders in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Auslaßbohrungen in Form von Querbohrungen vorgesehen sein, so daß die Druckluft quer zur Längsachse des Gehäusezylinders ausgegeben wird. Da die Strömungsverbindung zwischen Motorzylinder und seitlich angeordneten Auslaßbohrungen im wesentlichen in Längsrichtung des Gehäusezylinders erfolgt, erfährt die Druckluft beim Ausgeben aus den Auslaßbohrungen innerhalb des Gehäuses des Druckluftmotors eine Umlenkung um etwa 90°.

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Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Umlenk- und Entspannungselemente ein Strömungslabyrinth ausbilden und einen Expansionsraum zur Entspannung der Druckluft umfassen. Hierbei ist die Strömungsverbindung zwischen Motorzylinder und Druckluftauslaß labyrinthartig gebildet, so daß die auszugebende Druckluft mehrere Umlenkungen erfährt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft verringert und damit der Schalldruckpegel erniedrigt wird. Zusätzlich ist ein Expansionsraum vorgesehen, mit dessen Hilfe die Druckluft auf ihrem Weg vom Motorzylinder zum Druckluftauslaß entspannt werden kann, was eine weitere Reduzierung des Schalldruckpegels zur Folge hat.

Die Umlenk- und Entspannungselemente können beispielsweise mindestens zwei im wesentlichen identisch ausgestaltete Entspannungsstufen ausbilden, die innerhalb des Druckluftmotorgehäuses im Bereich zwischen dem Motorzylinder und dem Druckluftauslaß angeordnet sind.

Als Entspannungsstufen können vorzugsweise in Strömungsrichtung der Druckluft hintereinander angeordnete Filtermatten oder Sinterscheiben zum Einsatz kommen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede Entspannungsstufe sowohl eine Filtermatte als auch eine Sinterscheibe umfaßt, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der auszugebenden Druckluft beträchlich verringert und damit der Schalldruckpegel beim Ausgeben der Druckluft erniedrigt wird.

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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Strömungslabyrinth in Strömungsrichtung der auszugebenden Druckluft hintereinander und versetzt zueinander angeordnete Durchgangskanäle umfaßt. Insbesondere bei einem zylindrisch ausgebildeten Druckluftmotorgehäuse können beispielsweise parallel zur Längsachse des Zylinders ausgerichtete Durchgangsbohrungen vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Zylinders und/oder in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Dies hat zur Folge, daß die durch die axial ausgerichteten Durchgangskanäle hindurchströmende Druckluft beim Übergang von einem ersten Durchgangskanal zu dem in Strömungsrichtung hinter diesem angeordneten zweiten Durchgangskanal eine zusätzliche Umlenkung erfährt. Dies hat eine weitere Geräuschdämmung zur Folge.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1: einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckluftmotor;

Figur 2: eine vergrößerte Darstellung des hinteren Endbereiches des Druckluftmotors aus Figur 1 und

Figur 3: eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A aus Figur 2.

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In Figur 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegter Druckluftmotor dargestellt, der an ein nur andeutungsweise und strichpunktiert dargestelltes anzutreibendes Aggregat 12, beispielweise ein Werkzeug, angeschlossen ist. Der Druckluftmotor 10 umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 14 mit einem dem anzutreibenden Aggregat 12 zugewandten vorderen Gehäuseblocks 16 und einem dem anzutreibenden Aggregat 12 abgewandten hinteren Gehäuseblock 18, die miteinander verschraubt werden können zur Herstellung einer luftdichten, lösbaren Verbindung .

Zur Befestigung des Druckluftmotors 10 an dem anzutreibenden Aggregat 12 ist auf den vorderen Gehäuseblock 16 eine Abdeckkappe 20 aufgeschraubt, die mit dem anzutreibenden Aggregat 12 über an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellte Befestigungsmittel befestigt werden kann.

Der vordere Gehäuseblock 16 nimmt einen Motorzylinder 22 auf, in dem ein Rotor 24 drehbar gelagert ist. Hierzu ist der Rotor 24 mittels Kugellager 26 bzw. 28 an einem vorderen Lagerschild 30 sowie einem hinteren Lagerschild 32 gehalten.

Der Rotor ist über an sich bekannte und deshalb in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Planetengetriebe 34 und 36 mit einer die Abdeckkappe 20 durchgreifenden und aus der vorderen Stirnseite des zylinderförmigen Gehäuses 14 hervorstehenden Abtriebswelle 38 gekoppelt.

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Zum Antrieb des Rotors trägt dieser radial ausgerichtete Lamellen 40, die in an sich bekannter Weise in radialer Richtung verschiebbar in Längsschlitzen des Rotors gehalten sind.

Beim Betrieb des Druckluftmotors 10 werden die Lamellen 40 im wesentlichen in tangentialer Richtung von Druckluft angeblasen, die dem Druckluftmotor 10 über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckluftzuleitung zugeführt werden kann. Ein an der Druckluftzuleitung gehaltenes, an sich bekanntes Kupplungselement kann in eine an der dem anzutreibenden Aggregat 12 abgewandten hinteren Stirnseite des Gehäuses 14 vorgesehenen Axialbohrung 42 eingeschraubt werden. Die Axialbohrung 42 bildet somit ein Drucklufteinlaß, der über eine koaxial zur Längsachse des Gehäuses 14 ausgerichtete Zufuhrleitung 44 und einen im wesentlichen trichterförmig ausgebildeten Verteiler 46 mit dem Motorzylinder 22 in Strömungsverbxndung steht. Die über die Axialbohrung 42, die Zufuhrleitung 44 und den Verteiler 46 dem Motorzylinder 22 zugeführte Druckluft versetzt den Rotor 24 in Drehung, und diese Drehbewegung wird über die Planetengetriebe 34 und 36 auf die Abtriebswelle 38 übertragen. Die Druckluft wird anschließend innerhalb des vorderen Gehäuseblockes 16 radial nach außen geführt und strömt über eine axial ausgerichtete Rückfuhrleitung 48 in den hinteren Gehäuseblock 18. Dieser ist in Figur 2 vergrößert dargestellt, wobei zur Erzielung einer besseren Übersichtlichkeit der Verteiler 46 sowie das hintere Lagerschild 32 in Figur 2 nicht dargestellt sind.

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Wie insbesondere aus Figur 1 deutlich wird, wird die über die Rückfuhrleitung 48 vom Motorzylinder 22 in den hinteren Gehäuseblock 18 einströmende Druckluft von einem den Verteiler 46 in Umfangsrichtung umgebenden Expansionsraum 50 aufgenommen. An diesen schließen sich in Strömungsrichtung der austretenden Druckluft mehrere Entspannungs- und Umlenkelemente sowie ein Strömungslabyrinth an. Das Strömungslabyrinth wird gebildet von axial ausgerichteten, die Zufuhrleitung 44 bzw. die Axialbohrung 42 in Umfangsrichtung umgebenden ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 52 bzw. 54, wobei bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform jeweils 8 Durchgangsbohrungen vorgesehen sind, die über den Umfang der Zufuhrleitung 44 bzw. Axialbohrung 42 verteilt angeordnet sind. Stattdessen können allerdings auch eine unterschiedliche Anzahl von ersten und zweiten Durchgangsbohrungen vorgesehen sein, z. B. können acht erste Durchgangsbohrungen und zwölf zweite Durchgangsbohrungen zum Einsatz kommen. Die ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 52 bzw. 54 weisen unterschiedliche Durchmesser auf und sind in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet. Dies wird insbesondere aus Figur 3 deutlich. Eine derartige Anordnung hat zur Folge, daß die Druckluft beim Durchströmen der Durchgangsbohrungen eine Umlenkung erfährt. Dies hat eine Verringerung des Schalldruckpegels zur Folge.

Zwischen den ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 52 bzw. 54 sind zwei identisch ausgestaltete Entspannungsstufen 56 geschaltet. Diese umfassen jeweils Filtermat-

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ten 58 und eine luftdurchlässige Sinterscheibe 60. Zwei weitere Filtermatten 62 und 64 sind in Strömungsrichtung der austretenden Druckluft hinter den zweiten Durchgangsbohrungen 54 positioniert. An diese Filtermatten 62 und 64 schließt sich eine Prallscheibe 66 an, die auf der der Abdeckkappe 22 abgewandten Stirnseite den Abschluß des Gehäuses 14 bildet. Die Prallscheibe 66 bildet eine luftundurchlässige Barriere für die Druckluft.

Zum Ausgeben der Druckluft aus dem Gehäuse 14 sind der Prallscheibe 66 benachbart in der Mantelfläche des hinteren Gehäuseblockes 18 quer zur Axialbohrung 42 ausgerichtete Querbohrungen 68 über den Umfang des hinteren Gehäuseblockes 18 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Querbohrungen 68 bilden somit einen Druckluftauslaß, über den die Druckluft dem Gehäuse 14 entweichen kann.

Die Strömungsrichtung der Druckluft ist in den Figuren 1 und 2 durch Pfeile 70 dargestellt. Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, wird die durch die Durchgangsbohrungen 52 und 54 sowie durch die Entspannungsstufen 56 hindurchströmende Druckluft im Bereich der der Prallscheibe 66 benachbart angeordneten Filtermatten 62 und 64 um 90° umgelenkt und wird dann über die Querbohrungen 68 seitlich ausgegeben. Die seitliche Ausgabe der Druckluft im Bereich des hinteren, der Abtriebswelle 38 abgewandten Endes des zylinderförmigen Gehäuses 14 hat in Verbindung mit dem Einsatz der versetzt zueinander angeordneten Durchgangsbohrungen 52 und 54 so-

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wie der Entspannungsstufen 56 und der Filtermatten 62 und 64 eine beträchtliche Geräuschreduktion zur Folge.

Claims (7)

- li - A 54 442 c 27. Mai 1998 c-261 Schutzansprüche

1. Druckluftmotor mit einem Gehäuse, das einen in einem Motorzylinder drehbar gelagerten und mittels Druckluft in Drehung versetzbaren Rotor aufnimmt und aus dem eine mit dem Rotor gekoppelte Abtriebswelle hervorsteht, sowie mit einem Drucklufteinlaß, an den eine Druckluftzuleitung anschließbar ist, und einem Druckluftauslaß zum Ausgeben der Druckluft, wobei der Drucklufteinlaß und der Druckluftauslaß jeweils mit dem Motorzylinder in Strömungsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftauslaß (68) seitlich am Gehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Druckluft beim Ausgeben innerhalb des Gehäuses um mindestens etwa 90° umlenkbar ist, und daß zwischen dem Motorzylinder (22) und dem Druckluftauslaß (68) mehrere Umlenk- und Entspannungselemente (50, 52, 54, 58, 60, 62, 64) zum Umlenken bzw. Entspannen der Druckluft angeordnet sind.

2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) zylindrisch ausgestaltet ist und daß der Druckluftauslaß (68) mehrere, über den Umfang des Gehäuses verteilt angeordnete Auslaßbohrungen (68) umfaßt.

3. Druckluftmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucklufteinlaß eine parallel zur Rotordrehachse ausgerichtete Axialbohrung (42) umfaßt und daß der Druckluftauslaß mindestens eine

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der Axialbohrung (42) benachbart angeordnete, quer zur Axialbohrung (42) ausgerichtete Querbohrung (68) aufweist.

4. Druckluftmotor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk- und Entspannungselemente ein Strömungslabyrinth (52, 54) ausbilden und einen Expansionsraum (50) zur Entspannung der Druckluft umfassen.

5. Druckluftmotor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk- und Entspannungselemente mindestens zwei im wesentlichen identisch ausgestaltete Entspannungsstufen (56, 57) ausbilden.

6. Druckluftmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsstufen (56, 57) eine Filtermatte (58) und/oder eine Sinterscheibe (60) umfassen.

7. Druckluftmotor nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungslabyrinth in Strömungsrichtung (70) der Druckluft hintereinander und versetzt zueinander angeordnete Durchgangskanäle (52 bzw. 54) umfassen.