DE872134C - Drehkolben-Pressluftmotor - Google Patents

Drehkolben-Pressluftmotor

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DE872134C
DE872134C DES22066A DES0022066A DE872134C DE 872134 C DE872134 C DE 872134C DE S22066 A DES22066 A DE S22066A DE S0022066 A DES0022066 A DE S0022066A DE 872134 C DE872134 C DE 872134C
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DE
Germany
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piston
pressure medium
compressed air
air motor
cylinder
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Expired
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DES22066A
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English (en)
Inventor
Ferdinand Spitznas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FERDINAND SPITZNAS MASCHINENFA
Original Assignee
FERDINAND SPITZNAS MASCHINENFA
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C3/00Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F01C3/02Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees
    • F01C3/04Rotary-piston machines or engines with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees with axially sliding vanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Drehkolben-Preßluftmotor Die Erfindung bezieht sich auf Preßluftmotoren mit umlaufenden Kolben und damit zusammenwirkenden, den Druckmittelraum zwischen Kolben und Gehäusewand dichtenden Schiebern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • -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.
  • Die Zufuhr des Druckmittels kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft -auch 'durch - eine hängshölhlung 'der.- Kolbenwelle erfolgen.
  • - 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Infolgedessen ist es möglich, die Bewegung. der Trennschieber 27 ;durch die geneigten Arbeitsflächen der Rotoren zu steuern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im übrigen ist die Konstruktion der feststehenden Zylinderwand 8o und -der Drehkolben 8i bzw. 82 entsprechend der Ausführungsform nach Fig. i.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Preßluftmotor od.,dgl. mit umlaufendem Kolben und, damit zusammenwirkenden, den Zwischenraum zwischen Kolben und Gehäusewand (Zylinder) dichtenden Schiebern, dadurch gekennzeichnet, d!aß Kolben und Kolbengehäuse (Zylinder) zentrisch angeordnet und die den von den einander zugewandten, jedoch zueinander geneigten Stirnflächen des Kolbens bzw. Zylinders begrenzten Druckmittelraum unterteilenden, axial beweglichen Schieber in der feststehenden Zylinderwand angeordnet sind.
  2. 2. Preßluftmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Taumelscheibe ausgebildet und einer mit senkrecht zur Kolbenachse verlaufenden Zylinderwand zugeordnet ist.
  3. 3. Preßluftmotor nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei als Taumelscheiben ausgebildete Umlaufkolben (8, 9) einer feststehenden, zwischen ihnen liegenden Zylinderwand (3) mit parallelen, senkrecht zur Drehachse der Kolben verlaufenden Stirnflächen zugeordnet sind.
  4. 4. PreBluftmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, @daB :die feststehende Zylinderwand, (3) mit der Druckmittelzuleitun@g (r5, 17, 18) verbunden und .an ihrer nabenartigen mittleren Erweiterung (z4) Ringnuten (2o) besitzt, in welche sich der Druckmitteleintritt (z8) durch zwei Kanäle (r9) öffnet, wobei in der Arbeitsfläche der Druckmittelkol#ben (8, 9) Öffnungen (24, 25) vorgesehen sind, die durch Kanäle °(22 bzw. 23) mit je einer im Bereich der Ringnut (2o) der Zylinderwand (3) liegenden Ausnehmung (2r) verbunden sind.
  5. 5. Prefiluftmotor nach Anspruch i, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, @d@aß die Zufuhr .des Druckmittels durch eine Längshöhluna der Kolbenwelle erfolgt.
  6. 6. PreBluftmotor nach Anspruch r, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Arbeitswelle hohl ausgebildet und in ihrer Höhlung ein Drehschieber (62) angeordnet ist, der einerseits mit der Druckmittelzuführung (66) in Verbindung steht und anderseits durch Öffnungen (68, 69) mit :den Druckmittelkanälen der Drehkolben (8i, 82), während Ausnehmungen (7a, 71) die entgegengesetzt liegenden Druckmittelkanäle mit Abluftöffnungen verbinden.
DES22066A 1951-03-02 1951-03-02 Drehkolben-Pressluftmotor Expired DE872134C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3213759A (en) * 1963-03-29 1965-10-26 Arthur G Mellinger Inc Hydraulic power unit

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3213759A (en) * 1963-03-29 1965-10-26 Arthur G Mellinger Inc Hydraulic power unit

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