DE931553C

DE931553C - Pneumatic gear motor

Info

Publication number: DE931553C
Application number: DED12314A
Authority: DE
Inventors: Alfred Heinz
Original assignee: G Duesterloh GmbH; G Duesterloh Fabrik fuer Bergwerksbedarf GmbH
Current assignee: G Duesterloh GmbH; G Duesterloh Fabrik fuer Bergwerksbedarf GmbH
Priority date: 1952-05-20
Filing date: 1952-05-20
Publication date: 1955-08-11

Description

AUSGEGEBEN AM 11. AUGUST 1955ISSUED AUGUST 11, 1955

D 12314 Ia/46aD 12314 Ia / 46a

Druckluft-ZahnradmotorPneumatic gear motor

Die bekannten Geradzahn- und Schrägzahn-Druckluftmotoren arbeiten als Volldruckmaschinen, indem der volle Betriebsdruck die Rotation der Rotoren dadurch veranlaßt, daß im Bereich des Lufteintritts abwechselnd jeweils eine Zahnflanke beider Rotoren aus der Differenz aller beaufschlagten rechten und linken bzw. positiven und negativen Zahnflanken als Kolbenfläche im Drehsinne wirksam wird.The well-known straight-tooth and helical-tooth air motors work as full-pressure machines, by the full operating pressure causing the rotation of the rotors in that in the area of the Air inlet alternately one tooth flank of both rotors from the difference of all acted upon right and left or positive and negative tooth flanks effective as a piston surface in the direction of rotation will.

Nach Überlaufen des Lufteintritts sind alle Zahnlücken noch mit Volldrück gefüllt, der sich lediglich durch den geringen Spalt zwischen den Gehäusebohrungen und den Zahnköpfen der Rotorverzahnungen, also durch eine gewisse Undichtigkeit etwas verringern kann. Am Auspuff dieser Motoren tritt dann die Druckluft mit sehr hoher, und zwar der sogenannten kritischen Geschwindigkeit ins Freie, wodurch eine starke Abkühlung der Luft stattfindet. Weil sich der Auspuffvorgang so schnell abspielt, daß kaum Wärme zugeführt oder entzogen werden kann, vollzieht sich in den Motoren eine angenähert adiabatisclhe Zustandsänderung.After overflowing the air inlet, all tooth gaps are still filled with full pressure, which is only through the small gap between the housing bores and the tooth tips of the rotor toothing, thus can reduce something through a certain leakage. The compressed air then enters the exhaust of these engines with a very high, and although the so-called critical speed to the open air, causing a strong cooling of the air takes place. Because the exhaust process happens so quickly that hardly any heat is added or withdrawn an approximately adiabatic change of state takes place in the motors.

Diese Abkühlung geht bis weit unter den Gefrierpunkt und hängt hauptsächlich von der Eintrittstemperatur der Betriebsluft ab. Der Feuchtigkeits- gehalt der Luft verursacht dabei eine mehr oder weniger starke Vereisung der Motoren, wodurch, vor allen Dingen bei Dauerbetrieb, eine verschiedenartige, aber starke Schrumpfung der Gehäuse, der Rotoren und der Lager hervorgerufen wird. Diese allmähliche Vereisung führt sogar zu einer Abkühlung der eintretenden Betriebsluft, wodurch ein weiterer Druckverlust in Kauf genommen werden muß. Man muß mit Rücksicht auf die Ver-This cooling goes well below freezing point and depends mainly on the inlet temperature of the operating air. The moisture content of the air causes a more or less severe icing of the engines, whereby, especially with continuous operation, a different but strong shrinkage of the housing, the rotors and the bearings. This gradual icing even leads to one Cooling of the incoming operating air, as a result of which a further loss of pressure is accepted got to. One has to take into account the

eisungen und Schrumpfungen die Rotoren mit einem gewissen Untermaß herstellen, was wiederum Lässigkeitsverlust zur Folge hat. Die auftretende starke Vereisung bei. adiabatischer oder polytropischer Zusitandänderung wirkt sich selbst bei Kolben-Druckluftmotoren, die mit einer gewissen Expansion arbeiten, so ungünstig aus, daß sie sich in der Praxis nicht durchsetzen konnten.icings and shrinkages produce the rotors with a certain undersize, which in turn Leads to a loss of coolness. The heavy icing that occurs at. more adiabatic or polytropic Change of state affects itself in piston air motors, which have some expansion work out so unfavorably that they could not prevail in practice.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Druckluft-Zahnradmotoren ist der, daß nicht allein die in den Zahnlücken eingeschlossene Energie beim Erreichen der Auspufföffnung nutzlos verlorengeht, sondern daß außerdem noch ein unangenehmes lautes Auspuffgerättsch entstellt, das* man durch besondere schalldämpfende Mittel zu bekämpfen, versucht.Another disadvantage of the known pneumatic gear motors is that not only in the In the process of reaching the exhaust port, energy trapped in gaps between the teeth is wasted but useless that also an uncomfortable loud exhaust device disfigured, which one tries to fight with special sound-absorbing means.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung auf ein Mindestmaß beschränkt. Zu dem Zweck geht die Erfindung von dem an sich bekannten Gedanken aus, die Druckluft nach Arbeitsleistung vor dem Entweichen in die Umgebung in besonderen Kammern expandieren zu lassen, wie es zur Dämpfung von Auepuffgeräuschen bei Druckluftmotoren Torgeschlagen wurde. So werden bei einem bekannten Preßluftmotor in dem Auspuffraum mehrere Kammern gebildet, so daß die Auspuffluft beim Durchströmen dieser Kammern in mehreren Stufen zu expandieren gezwungen wird. Hiermit wird aber nicht mehr erreicht, als wenn man ein Auspuffrohr mit Drosseln anordnen würde, wobei die Druckluft nach der Arbeitsleistung nach ein- oder mehrmaliger Drosselung frei in die Atmosphäre gelangen kann.These disadvantages are kept to a minimum by the invention. Goes to the end the invention from the per se known idea, the compressed air before work performance to let the escape into the environment expand in special chambers, as it is for Damping of puffing noises in air motors has been beaten. So be at a known compressed air motor in the exhaust chamber formed several chambers, so that the exhaust air flowing through these chambers in is forced to expand in several stages. With this, however, no more is achieved than if one would arrange an exhaust pipe with throttles, with the compressed air according to the work performance one or more throttling can get freely into the atmosphere.

Das Wesentliche der Erfindung besteht nun darin, daß die in dem Motorgehäuse vorgesehenen Expansionsräume wechselweise mit den die Druckluft enthaltenden Zahnlücken und einem Auspuffraum in Verbindimg gesetzt werden, so daß jeweils die Expansionsräume im Moment des Einströmens der Druckluft gegenüber dem Auspuffraum abgesperrt sind. So kann die mit Vordruckspannung in den Expansionsraum überströmende Druckluft auf einen niedrigen Druck expandieren, bevor der Übergang von hier in den Auspuffraum freigegeben wird. Konstruktiv wird diese Wirkung in der Weise ermöglicht, daß der Expansions raum und der Auspuffraum das Rotorengehäuse umhüllen und daß der Expansionsraum von dem Auspuff- . raum durch eine Trennwand abgeteilt ist, deren Innenkante in der Innenfläche des Rotorengehäuses liegt. Bei dieser Trennwand ist eine Öffnung zur Verbindung der Zahnlücken mit dem Expansionsrautn vorgesehen. Die an der Innenfläche des Rotorengehäuses entlang laufenden Zähne übernehmen somit die Steuerung der jeweiligen Verbindung des Expansionsraumes mit den Zahnlücken bzw. dem Auspuffraum. Dabei sind die in der Rotorgehäusewand vorgesehene Verbindungsöffnung zum Expansionsraum und die Breite der Steuerkante der Trennwand so aufeinander abgestimmt, daß in dem Zeitpunkt, in dem ein Zahn die Verbindung zwischen der nachfolgenden Zahnlücke und dem Expansionscaum freigibt, die Verbindung des Expansionsraumes mit dem' Auspuff raum unterbrochen bleibt, solange der vorherlaufende Zahn mit der Innenkante der Trennwand Fühlung hat. Dieses Spiel wiederholt sich dann von Zahnlücke zu Zahnlücke.The essence of the invention is that the expansion spaces provided in the motor housing alternately with the tooth gaps containing the compressed air and an exhaust chamber in Connections are set so that in each case the expansion spaces at the moment of inflow of the Compressed air are shut off from the exhaust chamber. So the with pre-compression tension in the Expansion chamber overflowing compressed air to a low pressure before the Transition from here into the exhaust chamber is released. This effect becomes constructive in the Way allows the expansion space and the exhaust space envelop the rotor housing and that the expansion space of the exhaust. space is separated by a partition, the inner edge of which is in the inner surface of the rotor housing lies. This partition wall has an opening to connect the tooth gaps with the expansion duct intended. Take over the teeth running along the inner surface of the rotor housing thus the control of the respective connection of the expansion space with the tooth gaps or the Exhaust chamber. The connection opening to the expansion space provided in the rotor housing wall is here and the width of the control edge of the partition wall matched so that in the Point in time at which a tooth forms the connection between the following tooth gap and the Expansionscaum releases, the connection of the expansion space with the 'exhaust space interrupted remains as long as the preceding tooth is in contact with the inner edge of the partition. This game is then repeated from tooth gap to tooth gap.

Durch die Erfindung wird bewirkt, daß die auf niedrigen Druck expandierte Luft mit geringer Geschwindigkeit in die Außenluft entweichen kann. Das hat zur Folge, daß neben der Verminderung des Auspuffgeräusches die Vereisungsgefahr auf ein solches Maß herabgesetzt wird, daß es möglich ist, die Motoren mit engeren Toleranzen herzustellen und dadurch ihre Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. The invention causes the air to expand to low pressure at low speed can escape into the outside air. As a result, in addition to reducing the exhaust noise, there is also a risk of icing is reduced to such an extent that it is possible to manufacture the motors with closer tolerances and thereby to increase their profitability.

In der Zeichnung ist ein Zahnradimotor im Schnitt dargestellt, der im wesentlichen aus dem Gehäuse 1 und den Rotoren 2 und 3 besteht. Die Druckluft tritt je nach der Drehrichtung des Motors durch die Öffnungen 4 bzw. 5 in das Gehäuse ein und setzt die Rotoren in Bewegung. Tritt z. B. die Druckluft durch die öffnung 4 ein, so drehen sich die Rotoren in der Richtung, wie sie durch die eingetragenen Pfeile in der Zeichnung angedeutet ist. Wenn die Zahnköpfe der Rotorverzahnungen die Gehäusekanten 6 überlaufen haben, so hört die Arbeitsleistung auf, während die Zahnlücken noch mit Betriebsdruck gefüllt sind. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung sei zunächst ein Rotor, und zwar der Rotor 2 betrachtet:In the drawing, a gear motor is shown in section, which essentially consists of the housing 1 and the rotors 2 and 3 consists. The compressed air passes through depending on the direction of rotation of the motor the openings 4 and 5 in the housing and sets the rotors in motion. Occurs z. B. the Compressed air through the opening 4, so the rotors rotate in the direction in which they entered through the Arrows in the drawing is indicated. If the tooth tips of the rotor teeth the Housing edges 6 have overflowed, the work stops while the tooth gaps are still are filled with operating pressure. To explain the mode of operation of the invention, let us begin with a Rotor, namely rotor 2 considered:

Beim Weiterlaufen wandert der Zahn 7 des Rotors 2 über die Gehäusekante 8, so daß nunmehr die in der nachfolgenden Zahnlücke befindliche Druckluft in den Raum 9 übertreten kann. Hierbei findet eine Expansion der Druckluft statt, während der Raum 9 durch den Steg 10 und den Zahnkopf des Zahnes 11 abgeschlossen wird. Durch die Größe des Raumes 9 wird die Höhe des Df uckes nach der Expansion bestimmt, und dieser Druck soll mögliehst niedrig sein. Dreht sjch der Rotor 2 in der angegebenen Pfeilrichtung weiter, so wird nach dem Vorbeiwandern des Zahnkopfes des Zahnes 11 die nächstfolgende, also zwischen Zahn 7 und 11 befindliche Zahnlücke eine Verbindung zwischen dem Raum 9 und dem Auspuff raum 12 herstellen, so daß nunmehr der Raum 9 vorübergehend mit der Außenluft in Verbindung tritt. Die in dem Raum 9 befindliche Luft kann also nun so lange ins Freie entweichen, bis der Zahnkopf des nächstfolgenden Zahnes 7 in Verbindung mit dem Gehäusesteg 10 den Raum 9 wieder abschließt. Im Augenblick des Abschlusses des Raumes 9 wird dieser wiederum mit der Druckluft der nächsten Zahnlücke gespeist und so· fort.When you continue to run, the tooth 7 of the rotor 2 migrates over the housing edge 8, so that now the Compressed air located in the subsequent tooth gap can pass into space 9. Here finds an expansion of the compressed air takes place, while the space 9 through the web 10 and the tooth tip of the Tooth 11 is completed. Because of the size of the space 9 the height of the pressure is determined after the expansion, and this pressure should be possible be low. If the rotor 2 continues to rotate in the indicated direction of the arrow, then becomes after the next following, i.e. between tooth 7 and 11, as the tooth tip of tooth 11 wanders past Tooth gap establish a connection between the space 9 and the exhaust space 12, so that now the room 9 is temporarily connected to the outside air. The one in room 9 Any air that is present can now escape into the open until the tooth tip of the next Tooth 7 in connection with the housing web 10 closes the space 9 again. At the moment of At the end of the space 9, this is in turn fed with the compressed air of the next tooth gap and so on.

Zwischen den, beiden Rotoren 2 und 3 wiederholt sich dieses Spiel in gleicher Weise, nur zeitlich um eine halbe Zahnteilung versetzt, so daß die Zeiten für das- Auffüllen des Expansionsraumes und für die Verbindung dieses Raumes mit dem Auspuffraum auf beiden Rotorenseiten sich überschneiden. This game is repeated in the same way between the two rotors 2 and 3, only in terms of time half a tooth pitch offset so that the times for filling up the expansion space and for the connection of this space with the exhaust space on both sides of the rotor overlap.

Durch die Lage der Gehäusestege und ihre Dimensionierung hat man es also in der Hand, wie in der Zeichnung gestrichelt dargestellt, sowohl den Beginn und das Ende, also die Dauer der Entlüf-Due to the position of the housing bars and their dimensioning, it is up to you how shown in dashed lines in the drawing, both the beginning and the end, i.e. the duration of the vent

tung, als auch die Menge und Geschwindigkeit der austretenden Luft zu variieren. Eine solche Variation ist auch durch die Verlegung der Gehäusekanten 8 und 20 in bezug auf die Auffüllung der Expansions räume möglich.tion, as well as to vary the amount and speed of the exiting air. Such Variation is also due to the relocation of the housing edges 8 and 20 with respect to the filling expansion rooms possible.

In der gezeichneten Stellung des Rotors 3 erfolgt keine Auffüllung des Expansionsraumes 13 durch die Druckluft der Zahnlücke 14, da die Zahnlücke 15 bereits die Verbindung des Expansionsraumes 13 mit dem Auspuff raum 16 hergestellt hat. Ein Wiederauffüllen des Expansionsraumes 13 geschieht also erst nach Abdichtung des Steges 17 durch den Zahn 18, weil anschließend der Zahnkopf des Zahnes 19 die Gehäusekante 20 freigibt. Infolge der Expansion in den Räumen 9 und 13 tritt die darin befindliche Luft mit relativ kleiner Geschwindigkeit in die Auspuffräume 12 und 16 über, wodurch auch das Auspuffgeräusch stark herabgemindert wird. Im Hinblick auf die zeitlicheIn the illustrated position of the rotor 3, the expansion space 13 is not filled the compressed air of the tooth gap 14, since the tooth gap 15 already connects the expansion space 13 made with the exhaust chamber 16. The expansion space 13 is refilled so only after the web 17 has been sealed by the tooth 18, because then the tooth head of the tooth 19, the housing edge 20 releases. As a result of the expansion in rooms 9 and 13 the air contained therein enters the exhaust chambers 12 and 16 at a relatively low speed over, which also greatly reduces the exhaust noise. In terms of temporal

ao Verschiebung des Lufteintritts und Luftaustritts der Räume 9 und 13 besteht auch die Möglichkeit, diese beiden Räume evtl. noch durch eine Bohrung 21 zu verbinden, um hierdurch ein Überfließen der Luft von dem einen zum anderen Raum zu ermögliehen, also die Größe der Expansionsräume zu erweitern. ao displacement of the air inlet and outlet of rooms 9 and 13 there is also the possibility of possibly to connect these two spaces by a hole 21 to thereby overflow the To allow air from one room to the other, i.e. to expand the size of the expansion rooms.

Durch den Übertritt der in den Zahnlücken befindlichen Druckluft in die abgeschlossenen Expansionsräume 9 und 13 wird eine Expansion erreicht, die sich infolge der dauernd nachfolgenden Wiederauffüllung durch Frischluft der isothermischen Zustandsänderung weitgehend anpassen wird, so daß sich die Vereisungsgefahr auch bei Druckluft mit höherem Feuchtigkeitsgehalt vermeiden läßt. Hierdurch wird erreicht, daß die bisher gewählten Toleranzen für die Außendurchmasser der Rotoren und für die Bohrungen des Motorgehäuses bedeutend enger gehalten, d. h., daß die Lässigkeitsverluste auf ein Minimum verringert werden können, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Druckluft-Zahnradmotoren verbessert wird.By crossing over those in the gaps between the teeth Compressed air in the closed expansion spaces 9 and 13, an expansion is achieved, which isothermal as a result of the continually subsequent replenishment with fresh air Change of state will largely adapt, so that the risk of icing is also with Avoid using compressed air with a higher moisture content. This ensures that the previously selected tolerances for the outer diameter of the rotors and for the bores of the motor housing kept much closer, d. that is, that leakage losses are reduced to a minimum can be, thereby improving the economy of the air gear motor.

Wegen der Umsteuerbarkeit der Motoren werden zwei weitere symmetrisch zu den Rotorachsen liegende Expansionsräume 22 und 23 auf der linken Seite des Motorgehäuses untergebracht, und es besteht die Möglichkeit, den Expansionsraum 9 mit dem Expansionsraum 22 bzw. den Expansionsraum 13 mit dem Expansionsraum 23 über Kanäle, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, zu verbinden, um auch durch diese Verbindung die Größe des jeweiligen Expansionsraumes zu erweitern und dadurch den Enddruck herabzusetzen. Hierbei wird die expandierte Luft aus den Kammern 9 und 22 durch die entsprechenden Zahnlücken in den Auspuffraum 12 gelangen, während die Luft aus den Räumen 13 und 23 jeweils in den Auspuffraum 16 überfließen kann.Because the motors can be reversed, two more are symmetrical to the rotor axes Expansion spaces 22 and 23 housed on the left side of the motor housing, and there is the possibility of the expansion space 9 with the expansion space 22 or the expansion space 13 to connect to the expansion space 23 via channels that are not shown in the drawing, in order to expand the size of the respective expansion space also through this connection and thereby reduce the final pressure. Here, the expanded air is released from the chambers 9 and 22 get through the corresponding tooth gaps in the exhaust chamber 12, while the air from the Spaces 13 and 23 can each overflow into the exhaust chamber 16.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Compressed air gear motor, in which the compressed air after work before escaping can expand into the environment in special chambers, characterized in that the expansion spaces (9, 13) provided in the motor housing (1) alternate with the the compressed air containing tooth gaps and an exhaust chamber (12, 16) in connection be so that. the expansion spaces at the moment the compressed air flows in are closed off from the exhaust chamber.

2. Compressed air gear motor according to claim 1, characterized in that the or the expansion spaces (9, 13) via openings in the wall of the rotor housing with the tooth gaps Have connection and separated by a partition (10, 17) from the exhaust space (12, 16) are, the transition from the expansion space in the exhaust space through the. along the inside edge of the partition running teeth is controlled.

3. Compressed air gear motor according to claim 2, characterized by such dimensions the connection opening between the expansion space (9, 13) and tooth gap and the Control edge of the partition (10, 17) that the The transition from the expansion space to the exhaust space remains temporarily blocked while the connection between a tooth gap and the expansion space remains free.

4. Pneumatic gear motor according to claim 1 to 3, characterized in that, for the purpose of reversibility, each of the two rotors has two expansion spaces (9.22 and 13.23) are assigned to a common exhaust chamber (12 or 16) can be connected.

5. Druckl-uffr gear motor according to claim 4, characterized in that the expansion spaces belonging to a direction of rotation of the motor (9, 13 or 22, 23) are connected to one another by channels.

Referred publications: i ° 5

German patent specifications No. 733 265, 388 830.

1 sheet of drawings

S09532 8th SS