DE3804338A1 - Pneumatische fluegelzellenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Flügelzellenmaschi­ ne mit einem hohlzylindrischen Gehäuse und einem walzen­ förmigen Rotor, der in sich axial erstreckenden Schlitzen eine Anzahl Flügelblätter zum dichtenden Zusammenwirken mit dem Gehäuse trägt.

Ein bei den bekannten Maschinen der vorgenannten Art auf­ tretendes Problem besteht darin, daß Schmieröl der zuge­ führten Antriebsdruckluft zugesetzt werden muß, um einen hohen Reibungswiderstand zwischen den Flügelblättern und dem Zylinder und dadurch einen schnellen Verschleiß der Flügelblätter zu vermeiden. Solches Schmieröl passiert die Maschine und wird als Nebel in die Atmosphäre entlüftet, woraus ein Umweltproblem entsteht, weil es eine Gefahr für die Atemluft darstellt, die Öltröpfchen enthält.

Dieses Verschmutzungsproblem für die Umgebungsluft resul­ tiert hauptsächllich aus Anwendungen der vorerwähnten Flü­ gelzellenmaschine als Motor. Dieser Maschinentyp ist jedoch in gleicher Weise als Verdichter für Luft und andere gas­ förmige Fluide verwendbar, und bei Verwendung in der Nah­ rungsmittelindustrie ist Schmieröl strengstens verboten.

Gemäß dem in den Ansprüchen wiedergegebenen Grundgedanken der Erfindung wird das vorstehende Problem durch eine ver­ besserte Flügelzellenmaschine gelöst, in welcher ein jedes Flügelblatt aus einem selbstschmierenden Material mit einem Gefüge aus Polyamid besteht, das durch Aramidfasern ver­ stärkt ist.

Gemäß früheren Versuchen zur Lösung dieses Problems wurden kohlefaserverstärkte Polymere mit hoher Temperaturfestig­ keit vorgeschlagen. Die Ergebnisse waren nicht befriedigend. Die Lebensdauer der Flügelblätter im ölfreien Betrieb war zu kurz.

Die erfindungsgemäße Auswahl von Polyamid als Gefügemate­ rial ist an sich nicht einleuchtend. Aufgrund seiner hygro­ skopischen Eigenschaften, die einen negativen Einfluß auf die Maßhaltigkeit bei verschiedenen Graden der Feuchtig­ keitsabsorption ebenso wie auf die Erweichungstemperatur ausüben, ist Polyamid als äußerst ungeeignet für diesen Zweck betrachtet worden.

Auf der anderen Seite hat Polyamid sehr gute Gleiteigen­ schaften gegenüber Stahl, und es wird bei Verstärkung mit Aramidfasern, die gleichfalls gute Reibungseigenschaften besitzen, ein Flügelmaterial mit selbstschmierenden Eigen­ schaften erhalten, das in erster Linie für kleinere Luft­ motoren geeignet ist, bei denen die Beanspruchung der Flü­ gel nicht zu groß ist.

Für Anwendungsfälle mit höherer Leistung werden in vorteil­ hafter Ausgestaltung der Erfindung Fasern mit einem hohen Elastizitätsmodul wie Glasfasern oder Kohlefasern hinzuge­ fügt und ergeben zusammen mit den Aramidfasern eine hohe Biegesteifigkeit der Flügelblätter.

Die Aramidfasern können in zerhackter Form dem Polyamidge­ füge beigefügt sein oder in durchlaufender Form unter Bil­ dung von Schichten z. B. durch Weben und Warmpressen zusam­ men mit dem Polyamidgefüge vorhanden sein, das schmilzt und die Fasern imprägniert. Bei Verwendung in kurzgehackter Form sind die Aramidfasern in dem Material mit einem Anteil von 5 bis 30%, vorzugsweise etwa 15% enthalten, und in langgehackter Form beträgt der Faseranteil 10 bis 60%. Die Aramidfasern können auch in durchgehender Form enthal­ ten sein und bilden dann einen Anteil von 30 bis 80%, vor­ zugsweise 70 bis 80% oder sind in einem größtmöglichen Ausmaß enthalten, ohne eine Schwächung der Bindung zwischen Gefüge und Fasern hervorzurufen.

In der beigefügten Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen pneuma­ tischen Flügelzellenmotor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II/II in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch ein Flügelblatt gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Flügelzellenmotor weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 10 und einen walzenför­ migen Rotor 11 auf. In axial gerichteten Schlitzen 12 des Rotors 11 sind Flügelblätter 13 zum dichten Zusammenwirken mit den Zylinder 10 aufgenommen. Durch alternativ verwend­ bare Einlässe 14 und 15 wird Antriebsdruckluft in das Ge­ häuse 10 eingeleitet, und durch einen Auslaß 16 strömt Ab­ luft in die umgebende Atmosphäre.

Ein Motor dieser Art ist zur Verwendung in pneumatisch betriebenen Maschinenwerkzeugen wie Schleif- und Schmirgel­ maschinen, Bohrmaschinen, Schraubendrehern und Muttern­ schraubern geeignet. In solchen Anwendungsfällen bedeutet es einen wesentlichen Schritt nach vorn, das für gewöhnlich der Antriebsluft beigemischte Schmieröl fortlassen zu kön­ nen, wodurch eine Verschmutzung der Atmosphäre vermieden wird. Durch Weglassung der Ölbeimischung ist es möglich, die Handgriffe des Maschinenwerkzeugs frei von Öl zu hal­ ten, wodurch die Griffsicherheit verbessert und auch al­ lergische Reaktionen von Bedienungskräften, die ölempfind­ lich sind, vermieden werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Flügelblatt für hohe Beanspruchung gebildet von einem Kern aus Schichten durchlaufender Aramidfasern in sich kreuzender Struktur die mit einem Polyamidgefüge imprä­ gniert sind, dem ein festes Schmiermittel beigefügt ist wie beispielsweise ein fluorinierter Kohlenwasserstoff, sowie zwei Deckschichten, die aus durchlaufenden Fasern mit einem hohen Elastizitätsmodul bestehen, beispielsweise Kohle oder Glas, und die in sich kreuzender Struktur ange­ ordnet und mit Polyamid getränkt sind. Ein solches Flügel­ blatt ist in Fig. 3 im Schnitt dargestellt, wo der Kern mit 20 und die beiden Deckschichten zum Einschließen des Kerns mit 21 und 22 bezeichnet sind.

Claims (11)

1. Pneumatische Flügelzellenmaschine mit einem hohlzylindri­ schen Gehäuse und einem walzenförmigen Rotor, der in sich axial erstreckenden Schlitzen eine Anzahl Flügel­ blätter zum dichtenden Zusammenwirken mit dem Gehäuse trägt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Flügelblatt (13) aus einem selbstschmierenden Material mit einem Gefüge aus Polyamid besteht, das durch Aramidfasern verstärkt ist.

2. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelmaterial einen festen Schmierstoff umfaßt.

3. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ara­ midfasern in durchgehender Form enthalten sind und einen Anteil von 30 bis 80% bilden.

4. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern in einer Anzahl von Schichten enthalten sind, die zusam­ men mit dem Polyamidgefüge das Flügelblatt bilden.

5. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern zur Bildung der Schichten in Gewebeform angeordnet sind.

6. Flügelzellenmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelmaterial ferner Fasern mit hohem Elastizitäts­ modul in einem Anteil von 5 bis 20% zur weiteren Ver­ stärkung des Flügelblatts enthält.

7. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern in einer Anzahl von Schichten enthalten sind, die zusam­ men mit dem Polyamidgefüge einen Kern (20) des Flügel­ blatts (13) bilden, und daß die Fasern mit dem hohen Elastizitätsmodul in Schichten (21, 22) enthalten sind, die zusammen mit dem Polyamidgefüge Oberflächenschichten bilden, zwischen denen der Kern (20) eingeschlossen ist.

8. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern in Gewebeform zur Schaffung der kernbildenden Schichten angeordnet sind und daß die Fasern mit dem hohen Elasti­ zitätsmodul in Gewebeform zur Bildung der Oberflächen­ schichten angeordnet sind.

9. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern aus kurzgehackten Fasern bestehen und in dem Flügelmaterial mit einem Anteil von 5 bis 30% ent­ halten sind.

10. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ara­ midfasern aus langgehackten Fasern bestehen und in dem Flügelmaterial mit einem Anteil von 10 bis 60% enthal­ ten sind.

11. Flügelzellenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Schmiermittel aus fluoriniertem Kohlen­ wasserstoffen besteht.