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Drehkolben-Preßluftmotor Die Erfindung bezieht sich auf Preßluftmotoren
mit umlaufenden Kolben und damit zusammenwirkenden, den Druckmittelraum zwischen
Kolben und Gehäusewand dichtenden Schiebern.
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Bei den bisher bekannten Druckmittelmotoren mit umlaufenden Kolben
wurde,der Kolben exzentrisch im Gehäuse (Zylinder) angeordnet und radial verstellbare
Schieber vorgesehen. Diese radial beweglichen Trennschieber werden beim Betrieb
durch die Zentrifugalkraft mit .beträchtlicher Kraft gegen die Zylinderwand gepreßt,
wodurch in vielen Fällen ein nicht unerheblicher Verschleiß an den Berührungsflächen
von Zylindern und Schiebern eintritt.
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Es sind auch Pumpen mit umlaufenden Kolben unddamit zusammenwirkenden,
-den Zwischenraum zwischen Kolben und Zylindern, dichtenden Schiebern bekannt, bei
denen Kolben und Zylinder zentrisch angeordnet sind. Auch hierbei sind aber die
Trennschieber Zentrifugalkräften ausgesetzt, durch die sie gegen die Wanddes feststehenden
Zylinders gedrückt werden. Diese Anpressung der Schieber an die Zylinderwand durch
Zentrifugalkr!äifte verursacht nicht nur einen sehr starken. Verschleiß, sondern
auch durch .die entstehende Reibung einen hohen Leistungsverlust, der von einer
gewissen Drehzahl ab so steigt, daß die Nutzleistung der Maschine mehr und mehr
vermindert wird.
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Die Erfindung beseitigt diese Mängel von Preßluftmotoren u. dgl. mit
umlaufenden Kolben im Prinzip dadurch, -daß Kolben und Zylinder zentrisch angeordnet,
die den Druckmittelraum unterteilenden axial beweglichen Schieber aber in der feststehenden
Zylinderwand angeordnet sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Schieber von jeglicher
Zentrifugalwirkung entlastet. Die beim Erfindungsgegenstand auftretenden
Reibungsverluste
vergrößern -sich dadurch nur linear mit der Drehzahl, während bei :der bisher üblichen
Anordnung der Schieber die Reibungsverluste infolge der Zentrifugalwirkung quadratisch
mit der Drehzahl ansteigen. Der erfindungsgemäße Preßluftmotor ad. dgl. kann daher
finit hohen Drehzahlen arbeiten, die bisher bei Preßluftmotoren oder -pumpen..mit
uxnlawfenden Kolben nicht erreichbar. gewesen sind.
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Vorzugsweise wendet die Erfindung eine Anordnung an, welche durch
eine feststehende,. mit Sehlitzen `versehene Zylinderwand (Stator) mit senkrecht
zur Drehachse der umlaufenden Kolben verlaufender Arbeitsfläche gekennzeichnet ist
und ,durch zwei spiegedbildartig angeordnete, als Taumelscheiben ausgebildete Drehkolben,
gegen deren geneigt zum Rotor verlaufende Arbeitsfläche die Schieber anliegen. -Diese
Anordnung hat den Vorteil einer besonders einfachenAusgestaltungder Druckmittelzufuhr
und der Ableitung der Luft.
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Es ist erfindungsgemäß auch möglich, mehr als zwei Rotoren, z. B.
vier bzw. sechs Rotoren, nebeneinander :auf einer gemeinsamen Welle anzuordnen.
Diese Anordnung gestattet, auf engstem Raum sehr große Motorleistungen zu erzielen.
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Da vorteilhaft die Rückseite der Kolben mit dem gleichen Kurvenverlauf
wie -die Vorderseite ausgeführt wird, folgt jeweils auf einen Kolben, (Rotor) ein
Stator, so daß :der Motor bei zwei Kolben einen Stator, :bei vier Kolben drei Statoren
u. dgl. besitzt. Dabei muß idann allerdings die Abluft< mittels. besonderer öffnungen
im Kolben .durch die iäußere Zylinderwand ins Freie abgeleitet werden.
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-Erfindungsgemäß wird die Druckmittelzufuhr durch ringförmige, zur
Drehachse der Rotoren konzentrische Nuten :an einer inneren n.abenarti@gen beiderseitigen
Erweiterung des Stators vorgesehen, wobei im Bereich dieser Ringnuten an den als
Taumelscheiben ausgeführten Rotoren Kanäle vorgesehen sind; welche dem Druckmittel
den Eintritt in den Arbeitsraum zwischen Rotor -und Stator ermöglichen.
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Die Zufuhr des Druckmittels kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
vorteilhaft -auch 'durch - eine hängshölhlung 'der.- Kolbenwelle erfolgen.
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- Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine solche Ausführung des
- Preßluftmotors, die eine Umsteuerung, gestattet und im - wesentlichen dadurch
gekennzeichnet ist, daß die rotorentragende Arbeitswelle hohl zur Aufnahme eines
von außen verstellbaren Drehschiebers ausgebildet ist, ;der die Luftzuführung beherrscht
und- das. Druckmittel je nach seiner Stellung in verschiedener Weise den Einl@aßkanälen
der Zylindergehäuse zuführt: Der erfindungsgemäße - Preßluftmotor zeichnet sich
durch große Einfachheit in :der Herstellung und große Betriebssicherheit, i -insbesondere
wegen des geringen Verschleißes, aus.
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In der Zeichnung ist in Fig. i ein Längsschnitt durch einen-'erfindungsgerriäben
Preßluftmotor ;dargestellt; -Fig. 2 gibt einen Querschnitt ;durch den Stator des
Motors nach Fig. i wieder; Fig. 3 und 4 zeigen in vergrößertem Maßstabe Schnitte
durch Teile von verschiedenen Ausführungsformen der Trennschieber; Fig. 5 :schließlich
gibt schematisch eine Abwicklung des Umfangs von Rotor und Stator mit den dazugehörigen
Trennschiebern wieder; Fig. 6 gibt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes wieder. Der in Fig. -t dargestellte Preßluftmotor besitzt
ein im wesentlichen rohrartiges Gehäuse r, in welchen, :durch eine oder mehrere
Sicherungsschrauben 2 uridrehbar gehalten, eine mittlere Trennwand 3 angeordnet
ist.
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An beiden Enden des Gehäuses i sind Abschlußdeckel 4 mittels Schrauben
5 befestigt. In :den Abschlußdeckeln 4 sind Lager 6 für die Triebwelle 7 angeordnet.
Auf -der' Triebwelle sind zwei als Taumelscheiben umlaufende Kolben 8, 9 :durch
Keile io oder in sonst geeigneter Weise befestigt, die einerseits von- dem Bund
i i :der Welle und anderseits von einer Mutter,i2 und Sicherungsmutter
13 axial gehalten werden.
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Die mittlere Gehäusewand 3 (StatOr) ist in der Mitte beiderseits mit
einer rabenartigen Erweiterung 14 versehen, welche in entsprechende Ausneh mungen
oder Rotoren 8, g9 :dicht eingreift.
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Das Druckmittel (Preßluft) wird durch einen Schlauch 15 ad. dgl. zugeführt,
ider mittels Überwurfmutter 16 an dem Stutzen 17 :des Motorgehäuses i befestigt
ist. Vom Rohrstutzen :i7 führt ein im Stator 3 ausgesparter Kanal r8 über zwei Abzweigungen
19 zu ringförmigen Nuten 2o, welche in den Stirnflächen der Ansätze 14 ausgespart
sind.
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In den Rotoren; 8, 9 sind entsprechende Ringnuten 2i vorgesehen, von
denen je ein Kanal 22 bzw. 23 zu einer in,der schrägen Stirnwand des Rotors vorgesehenen
Druckmitteleintrittsöffnung 24 bzw. 25 führt.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind indem Stator 3 mehrere, bei dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel sechs Sehlitze 26 vorgesehen, in welchen die Trennschieber 27
beweglich angeordnet sind.
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Die als Taumedscheiben ausgebildeten Rotoren 8, 9 gind;- wie die sc'hematiacheAbwicklung
der Fig. 5 erkennen l;äßt; spiegelbildartig zueinander auf, der Triebwelle 7 befestigt,
so daß. ihr Abstand voneinander in allen Punkten ihrer Stirnfläche gleich ist.
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Infolgedessen ist es möglich, die Bewegung. der Trennschieber 27 ;durch
die geneigten Arbeitsflächen der Rotoren zu steuern.
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Um jedoch ungeachtet der praktisch in gewissen Fällen nicht vermeidbaren
Ungenauigkeiten in der Bearbeitung (der Arbeitsflächen der Rotoren und zum: Ausgleich
eines etwaigen Verschleißes beim Betrieb ein einwandfreies Anliegen der Schieber
27 und eine entsprechend: gute Abdichtung zu erreichen, werden die- Schieber 27
vorteilhaft Unterteilt ausgeführt, wie z. B. in Fig. 3 bei 30, 31 dargestellt,
wobei die Schieberteile durch eine Feder 32 miteinander verbunden werden, die zwar
:die @Ouerbewe-gung .des einen Schieberteils auf das-andere
überträgt,
aber 'doch eine gewisse Relativbewegung zwischen beiden zum Ausgleich von Bearbeitungsungenauigkeiten
zuläßt: Man kann, wie Fig. 4 zeigt, die Schieb-erteile 33, 34 auch so ausführen,
daß sie einander überlappen bzw. übergreifen, wobei dann eine Feder 35 verdeckt
vorgesehen wird.
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Die Arbeitsweise der dargestellten Maschine ergibt sich aus folgendem:
Wie im vorstehenden bereits erwähnt, ist in den Arbeitsflächen der Taumelsrhebenkolben
je eine öffnung 24 bzw. 25 für den Zutritt des Druckmittels vorgesehen.
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Bei der in Fig. 5 Wiedergegebenen Stellung von Rotor und Stator füllt
das Druckmittel die Räume 5o und 5i, die von den Schiebern 27d und. 27b bzw. 27c
und 27d begrenzt werden. Durch,die Füllung der Zylinderräume 5o, 51 wird auf .die
Rotoren 8, 9 ein Drehmoment in Richtung der Pfeile 52 ausgeübt. Dies hat zur Folge,
daß die Druckmitteleintrittsöffnung 24 bzw. 25 -den nächsten Schieber 27b bZw. 27c
überfährt, während die Abluftöffnung 53 bzw. 5.a. in den Bereich des vom Druckmittel
gefüllten Raumes So bzw. 51 gelangt, so d:aß sich das Druckmittel entspannt und
in die Atmosphäre entweichen kann. Die weiteren Abluftöffnungen 55 und 56, die in
den Rotoren vorgesehen sind, sorgen dann für eine vollständige Entlüftung -der entsprechenden
Arbeitsräume und verhindern die Bildung von Restkompression.
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Bei der Bewegung der Rotoren werden die Schieber 27 entsprechend dem
Verlaufe der schrägen Arbeitsflächen der iMotoren hin und her geschoben, wobei jedoch
keine Zentri@fugalkräfte auf die empfindlichen Schieber wirken.
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Übrigens läßt Fig. 5 erkennen, daß unter Umständen auch die Schieber,
ohne #den Vorteil der Erfindung aufzugeben, in Schlitzen der Rotoren 8, 9 angeordnet
sein können oder daß man auch die Rotoren 8, 9 feststehend anordnen kann und den
Teil 3 als Umlaufkolben benutzen und mit der' Triebwelle in Verbindung setzen kann.
Im letzteren Fall sind dann in den Teilen 8, 9 entsprechende Druckmittelzuleitungen
unabhängig vom Teil 3 vorzusehen.
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Man kann das Druckmittel statt durch einen am Stator angeordneten
Nippel 17 und damit verbundene Kanäle auch durch eine Lä.'ngsbohrung der
Kolbenwelle zuführen. Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß man dabei
in einfacher Weise Mittel zum Umsteuerndes Motors, beispielsweise für Rechts- und
Linkslauf, vorsehen kann. Es geschieht dieses vorteilhaft durch einen in der hohlen
Welle ungeordneten Drehschieber, welcher mit entsprechenden Umsteuerkanälen zusammenwirkt.
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Der in Fig. i dargestellte Preßluftmotor kann auch umsteuerbar ausgeführt
werden. Zu diesem Zweck müßte dem Druckmittelzuführkanal ein Umstenerorgan zugeordnet
werden, in das nicht nur der Kanal 18, sondern auch die Kanäle 24, 25 münden.
Diese Kanäle würden durch das Steuerorgan je nach dessen Stellung in verschiedener
Weise mit der Druckmittelzufuhr bzw. mit der Atmosphäre in Verbindung zu bringen
sein. Die Erfindung wendet jedoch für die umsteuerbare Ausführung des Erfindungsgegenstandes
vorzugsweise die in Fig.6 dargestellte Anordnung an. Dieses ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswelle 6o innerhalb des Motorgehäuses als
Hohlwelle ausgeführt ist, wie bei 61 angedeutet. An der Hohlwelle ist ein Drehschieber
62 mit mittlerem Kanal 63 angeordnet. Der Drehschieber, ist außen mit einem Stellglied
64 verbunden. Der Kanal 63 steht durch die Öffnungen 65 mit dem Druckmittelzuführstutzen
66 in Verbindung, der hier seitlich am Motorgehäuse 67 angeordnet ist.
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Im Drehschieber 63 sind Öffnungen 68, 69 und Schlitze 70, 71 vorgesehen.
Die Öffnungen 68, 69 und die Ausn ehmungen 70, 71 liegen im Bereich der Kanäle 7z,
73, 74, 75 bzw. der Abluftkanäle 76, 77.
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Bei der dargestellten Stellung des Drehschiebers 62 gelangt,das Druckmittel
durch die Öffnungen 68, 69 und die Kanäle 72 bzw. 75 in den Zylinderraum, während
die Abluft durch die Kanäle 73, 74 über die Ausschnitte 70, 71 in die zugehörigen
Abluftkanäle 76 und 77 und von dort in die Atmosphäre entweichen kann.
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Wie ohne weiteres ersichtlich, kann man durch Drehen des Schiebers
62 um i8o° die Kanäle 74, 73 über die Öffnungen 68, 69 mit der Druckmittelzufuhr
verbinden und umgekehrt (die Kanäle 72, 75 mit den zugehörigen Abluftkanälen .78,
79. mit der Atmosphäre. In dieser Stellung des Drehschiebers läuft .der Motor entgegengesetzt
der Drehrichtung, die er bei der dargestellten Stellung des Drehschiebers hat.
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Im übrigen ist die Konstruktion der feststehenden Zylinderwand 8o
und -der Drehkolben 8i bzw. 82 entsprechend der Ausführungsform nach Fig. i.