NL192395C - Reciprocerende zuigermotor werkend op drukmedium. - Google Patents

Description

Reciprocerende zulgermotor werkend op drukmedium

De uitvinding heeft betrekking op een reciprocerende zuigermotor omvattende ten minste één cilinder met ten minste één cilinderafsluiteinde, een in de cilinder verschuifbare zuiger die met het cilinderafsluiteinde 5 een dmkkamer vormt, een met de zuiger gekoppeld en zich tot buiten de cilinder uitstrekkend krachtover-brengingsorgaan zoals een zuigerstang, een in de zuiger opgenomen eerste kleporgaan dat in zijn open stand de cilinderruimtes aan weerszijden van de zuiger met elkaar verbindt, een in de zuiger opgenomen tweede kleporgaan dat in zijn open stand een in de zuiger gevormd drukmediumkanaal verbindt met een cilinderruimte aan één zijde van de zuiger, middelen voor het aan de drukkamer toevoeren van medium 10 onder druk en het aan de zijde van de zuiger tegenover de drukkamer afvoeren van dit medium, met de kleporganen verbonden bedieningsorganen die zodanig zijn uitgevoerd dat bij contact met een aanslag in de drukkamer het eerste kleporgaan wordt gesloten en het tweede wordt geopend en bij contact met een aanslag aan het tegenoverliggende einde van de cilinder omgekeerd.

Een dergelijke zuigermotor is bekend uit het Blitse octrooischrift 1.144.268. Deze bekende zuigermotor 15 heeft een relatief klein effectief zuigeroppervlak, zodat voor het opwekken van een bepaalde kracht, een relatief grote diameter van de zuiger en cilinder is vereist. Daarbij moeten de klepmiddelen een voorbelasting hebben, zodat in de rusttoestand van de motor deze in één bepaalde stand worden gebracht, teneinde te voorkomen dat de motor bij het toevoeren van medium onder druk niet direct start. Deze voorbelastingsmiddelen beïnvloeden de voor een goede weiking van de motor noodzakelijke vrije bewege-20 lijkheid van de kleporganen en beïnvloedt aldus de bedrijfszekerheid.

De uitvinding beoogt een reciprocerende zuigermotor van de in de aanhef omschreven soort zodanig te verbeteren dat deze bezwaren zijn weggenomen.

Bij de zuigermotor volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat een de zuiger in de richting naar het cilinderafsluiteinde dwingend verend orgaan is aangebracht en dat het krachtoveibrengingsorgaan zich 25 aan de zijde van de zuiger tegenover de drukkamer bevindt. Hierdoor werkt de werkzame druk van het drukmedium over het gehele oppervlak van de zuiger, zodat een zo groot mogelijk effectief zuigeroppervlak wordt benut. Het verende orgaan verschaft de terugstelkracht voor de zuiger en verzekert eveneens dat in de niet'werkzame toestand van de motor de zuiger ten alle tijdje in één eindstand wordt gedrukt, waardoor de kleporganen eveneens op betrouwbare wijze in één bepaalde stand worden gedwongen, zodat bij het 30 toevoeren van medium onder druk de motor ten alle tijde onmiddellijk start.

Opgemerkt wordt dat uit de Franse octrooiaanvrage 2.050.379 een door een veer bekrachtigde zuiger op zichzelf bekend is, waarbij de veer de zuiger in de richting van het tegenover het krachtoverbrengings-orgaan gelegen cilinderafsluiteinde dwingt. Aan deze zijde van de cilinder bevindt zich tevens een op druk te brengen kamer, zodat het krachtoverbrengingsorgaan zich aan de zijde van de zuiger tegenover de zo 35 gevormde drukkamer bevindt. Door het genoemde cilinderafsluiteinde aan de zijde van de drukkamer steekt een stang, welke verbonden is met een handbediende bekrachtigingshefboom. Het gaat bij deze bekende inrichting om een bekrachtigde handpomp, welke echter zowel geheel automatisch of slechts alleen handbediend kan werken. Bij deze bekende inrichting doen zich echter reeds wegens de aanwezigheid van de handbedieningshefboom geen startproblemen voor.

40 Een geschikte uitvoering van de zuigermotor volgens de uitvinding, die in het bijzonder geschikt is voor het aandrijven van een hoge-druk plunjerpomp is gekenmerkt doordat de lengte van de zuiger groter is dan de slaglengte en de zuiger een middendeel met een kleinere diameter dan de cilinder en aan weerszijden van het middendeel ten opzichte van de cilinder afdichtende uiterste delen omvat, en dat ter plaatse van het middendeel halverwege de slag in de cilinderwand een met het drukmediumkanaal in de zuiger verbonden 45 aansluiting voor het medium is aangebracht. De verbindingen worden hierdoor zeer kort en veroorzaken geen afdichtingsproblemen.

De uitvinding wordt verder toegelicht in de volgende beschrijving aan de hand van de figuren.

Figuur 1 toont schematisch een éón-cilinder zuigermotor volgens het onderhavige voorstel tijdens de 50 arbeidsslag.

Figuur 2 toont de zuigermotor van figuur 1 tijdens de teruggaande slag.

Figuur 3 is een gedeeltelijk doorgesneden perspectivisch aanzicht van een zuigermotor volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van het onderhavige voorstel.

Figuren 4 en 5 tonen de klep van de motor van figuur 3 in twee respectieve werkzame standen.

De in figuur 1 getoonde motor omvat een cilinder 2 die aan het ondereinde 4 gesloten is. In de cilinder 2 is een zuiger 3 verschuifbaar. Tussen de zuiger 3 en het gesloten einde 4 wordt een drukkamer 5 bepaald, 55 waarin op nog nader te beschrijven wijze drukmedium toegevoerd kan worden teneinde de zuiger 3 in een arbeidsslag omhoog te drukken. Met de zuiger 3 is een zuigerstang 6 verbonden, die zich tot buiten de cilinder 2 uitstrekt, en met behulp waarvan de gewenste arbeid geleverd kan worden.

In de zuiger 3 is opgenomen een eerste kleporgaan 10 dat in de schematische weergave van figuren 1 5 en 2 uitgevoerd is als een cilindervormig element dat axiaal verschuifbaar is in een cilindrische boring in de zuiger 3. Het cilindrische element heeft in het midden een groef 20. De door deze groef 20 gevormde kamer staat vla een dwarsboring 21 en een langsboring 22 in verbinding met de drukkamer 5. Het eerste kleporgaan is in figuur 1 getekend in de gesloten stand en in figuur 2 in de geopende stand. In de open stand van figuur 2 verbindt een omloopleiding 11 via de boringen 21 en 22 in het kleplichaam de dlinder-10 ruimtes aan weerszijden van de zuiger 3.

Het tweede kleporgaan 12 is identiek uitgevoerd aan het eerste kleporgaan 10. Kt tweede kleporgaan 12 kan in de in figuur 1 getekende open stand een drukmediumkanaal 13 dat in de zuiger 3 is gevormd, via de boringen in het betreffende kleplichaam verbinden met de drukkamer 5. Het drukmediumkanaal 13 staat via een axiaal kanaal in de zuigerstang in verbinding met een aansluiting 14 voor drukmedium, zoals perslucht. 15 De motor 1 omvat verder een veer 15 die om de zuigerstang 6 aangebracht is en enerzijds tegen de zuiger 3 steunt en anderzijds tegen een vast met de cilinder 2 verbonden deel van de motor. De veer 15 dwingt de zuiger 3 aldus in de richting naar het gesloten cilindereinde 4.

Zoals uit een vergelijking van figuren 1 en 2 blijkt, zijn de eerste tweede kleporganen 10 en 12 verschuifbaar in de cilinder 3 opgenomen. De uitstekende einden van de kleplichamen vormen bedieningsorganen 20 die samen kunnen werken met respectievelijk aanslagen 16 in de drukkamer 5 en aanslagen 17 aan het tegenoverliggende einde van de cilinder 2.

De werking van de motor 1 is als volgt.

In de in figuur 1 getoonde stand van de eerste en tweede kleporganen 10 en 12, stroomt drukmedium via de aansluiting 14 en de drukmediumkanaal 13 in de zuiger 3 en via het tweede kleporgaan 12 naar de 25 drukkamer 5. Het drukmedium in de drukkamer 5 drukt de zuiger 3 omhoog tegen de kracht van de veer 15 en een eventueel met de zuigerstang 6 verbonden aangedreven inrichting.

Zodra de zuiger 3 zover in de cilinder 2 omhoog bewogen is dat de uitstekende gedeelten van de kleporganen 10,12, die de bedieningsorganen daarvoor vormen in aanraking komen met de aanslagen 17, worden de kleporganen 10,12 vanuit de in figuur 1 getoonde stand naar de in figuur 2 getoonde stand 30 bewogen. Hierbij wordt dus het eerste kleporgaan 10 geopend en het tweede kleporgaan 12 gesloten.

Doordat het tweede kleporgaan 12 wordt gesloten, wordt geen nieuw drukmedium meer naar de drukkamer 5 toegevoerd. Doordat het eerste kleporgaan 10 geopend is, kan drukmedium uit de drukkamer 5 via de omloopopleiding 11 naar de ruimte boven de zuiger 3 stromen, zodat een drukvereffening tussen de cilinderruimtes aan weerszijde van de zuiger 3 kan optreden. Ten gevolge van de door de veer 15 op de 35 zuiger 3 uitgeoefende kracht, beweegt de zuiger naar beneden.

Zodra de zuiger 3 zover naar beneden bewogen is dat de beneden de zuiger 3 uitstekende delen van de eerste en tweede kleporganen 10 en 12, die de bedieningsorganen daarvoor vormen, in contact komen met de aanslagen 16, worden de kleppen 10,12 weer teruggezet in de in figuur 1 getoonde stand. Hierdoor wordt de omloopleiding 11 gesloten en het drukmediumkanaal 13 geopend, zodat opnieuw drukmedium uit 40 de drukkamer 5 kan stromen en de zuiger weer omhoog kan bewegen.

Aldus beweegt de zuiger 3 met de zuigerstang 6 continu heen en weer, waarbij een met de zuigerstang 6 verbonden inrichting aangedreven kan worden.

De in figuur 3 getoonde motor 30 is een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm. De motor 30 is eveneens een één-cilinder motor, waarvan de cilinder 31 gesloten is met respectievelijk een onderdeksel 32 en een 45 bovendeksel 33. De deksels 32, 33 zijn op op zichzelf bekende wijze door middel van vier spanbouten 34 naar elkaar toe gespannen, onder inklemming van de ciiinderbus 31.

In de cilinder 31 is een zuiger 35 verschuifbaar opgenomen. De dikte van de zuiger 35 is groter dan de slag die de zuiger 35 in de cilinder 31 kan afleggen.

De zuiger is nabij zijn tegenoverliggende einden door middel van afdichtingen 36 en 37 in de cilinder 50 afgedicht, waarbij de zuiger 35 tussen deze afdichtingen 36, 37 in een enigszins kleinere buitendiameter heeft gekregen. Halverwege de hoogte van de cilinder 31 is een drukmediumuitlaatopening 40 in de wand van de cilinder 31 aangebracht. Door de beschreven dikte van de zuiger 35 blijft deze uitlaatopening 40 in de uiterste standen van de zuiger 35 nog juist binnen de afdichtingen 36, 37 en in verbinding met de door de kleinere diameter gevormde ringvormige kamer.

55 De met de eerste en tweede kleporganen 10,12 van de motor 1 corresponderende kleppen zijn bij de motor 30 tot één geheel 38 met elkaar verbonden. Het onderste deel 51 vormt het eerste kleporgaan dat in zijn open stand de cilinderruimtes aan weerszijden van de zuiger 35 met elkaar verbindt en het boveneinde

U I

van hot kleplichaam 38 vormt het tweede kleporgaan 52 dat in zijn open stand een drukmediumkanaa! 49 met de cilindenuimte boven de zuiger 35 verbindt. Ook bij de motor 30 wordt de drukkamer aan de onderzijde van de cilinder 35 gevormd.

In het onderdeksel 32 is een drukmediumaansluiting 39, in het bijzonder een persluchtaansluiting 39 5 aangebracht, die uitmondt in de drukkamer onder de zuiger 35. In de met figuur 4 overeenkomende getekende stand van de klep 38, waarvan de werking overigens aan de hand van die figuren 4 en 5 nog nader toegelicht zal worden, is de omloopverbinding tussen de tegenoverliggende kanten van de zuiger 35 gesloten, zodat door het via de aansluiting 39 toegevoerde drukmedium, de zuiger 35 omhoog wordt gedrukt. Tegelijkertijd wordt drukmedium uit de cilindenuimte boven de zuiger 35 afgevoerd via het 10 drukmediumkanaal en de uitlaat 40. Aangezien het bij deze uitvoeringsvorm perslucht betreft, kan de uitlaat 40 direct uitmonden in de omgeving, zij het via een uitlaatgeluiddemper 41.

Bij het omhoog bewegen van de zuiger 35 wordt een plunjer 43 omhoog gedrukt. Deze plunjer 43 is een plunjer van een hoge-drukpomp 44. De hoge-drukpomp 44 heeft een inlaat 47 met een zuigklep 48 en daar tegenover een uitlaat 45 met een persklep 46. Bij het omlaagbewegen van de plunjer 43 wordt medium, 15 zoals een vloeistof, in de plunjerruimte gezogen en bij de omhooggaande slag wordt dit medium door de uitlaat 45 naar buiten geperst.

De teruggaande slag van de zuiger 35 met plunjer 43 geschiedt onder invloed van de schroefdrukveer 42.

Zoals opgemerkt is de klep 38 in figuur 4 weergegeven in de situatie zoals deze ook in figuur 3 is 20 getekend. De klep 38 omvat een kleplichaam 50, waarin het genoemde eerste kleporgaan 51 en het tweede kleporgaan 52 zijn gecombineerd. Het eerste kleporgaan 51 heeft een axiaal afdichtingsvlak 53. In het kleplichaam 50 is een axiale boring 55 aangebracht die via dwarsboringen 54 uitmonden nabij het afdichtingsvlak 53. In de gesloten stand van het eerste kleporgaan 51 is dus geen verbinding tussen de cilinderruimtes aan weerszijden van de zuiger 35 aanwezig.

25 In de geopende stand van het eerste kleporgaan 51, zoals getoond in figuur 5, is deze open verbinding er wel.

Het tweede kleporgaan 52 is in figuur 4 in de open stand. Dit tweede kleporgaan zorgt in deze open stand voor een verbinding van de cilindenuimte boven de zuiger 35 met het drukmediumkanaal 49 in de zuiger 35. Via dit drukmediumkanaal 49 kan drukmedium van de cilindenuimte boven de zuiger 35 naar de 30 uitlaat 40 stromen.

Bij de arbeidsslag, waarin de zuiger 35 omhoog wordt gedrukt, kan aldus het medium dat zich boven de zuiger 35 bevindt, via dit kanaal 49 en de uitlaat 40 worden verdrongen.

Tijdens deze arbeidsslag wordt het kleplichaam 50 in de in figuur 4 getekende stand gehouden, doordat de aan de onderzijde van de zuiger 35 werkende persluchtdruk op de grote diameter van het axiale 35 afdichtingsvlak 53 werkt en de lagere buitenluchtdruk op de kleinere diameter. Er is dus een bovenwaartse resultaatdruk, die het kleplichaam 50 gesloten houdt.

Zodra nu de zuiger 35 aan het einde van zijn arbeidsslag komt, komt een boven in het kleplichaam 50 opgenomen veer 56 in contact met de bovenwand van de cilinder. In de cilindenuimte is een schijf 58 van dempingsmateriaal aangebracht, dat de slag van de zuiger 35 tegen de bovenwand van de cilinder dempt, 40 ter beperking van het geluidsniveau en verlenging van de levensduur van de zuiger.

Bij de verdere omhooggaande beweging wordt de veer 56 gespannen, zodat een benedenwaartse voorbelasting op het kleplichaam 50 wordt gecreëerd. Zodra de zuiger 35 zover omhoog bewogen is dat de bovenrand van het kleplichaam 50 in contact komt met de schijf 58 wordt het kleplichaam 50 ten opzichte van de zuiger 35 naar beneden gedrukt, waardoor het contact per plaatse van het afdichtingsvlak 53 wordt 45 verbroken. Het boveneinde van het kleplichaam 50 dicht af tegen de schijf 58, zodat de onder de zuiger 35 heersende druk zich direct kan voortplanten tot in de boring 55. De eerdere bovenwaartse resultaatkracht ten gevolge van de drukverschillen valt weg, waarna het kleplichaam 50 ten gevolge van de in de veer 56 opgebouwde kracht slagsgewijze in de stand van figuur 5 beweegt.

In deze stand is het afdichtingsvlak 57 van het tweede kleporgaan 52 gesloten, waardoor de veibinding 50 tussen de bovenste cilindenuimte en de uitlaat is verbroken en is de verbinding tussen de cilindenuimte aan weerszijden van de zuiger 35 geopend via de boringen 54 en 55. Door deze laatstgenoemde verbinding kan drukmedium van onder de zuiger naar boven stromen, zodat zich een drukevenwicht kan instellen. De veer 42 drukt vervolgens de zuiger 35 naar beneden, waarbij dus drukmedium vanuit de drukkamer naar de cilindenuimte boven de zuiger 35 stroomt. Op de kleine diameter van het axiale afdichtingsvlak 57 werkt de 55 buitenluchtdruk via de uitlaat 40. Op de grote diameter werkt dus de druk van de via aansluiting 39 toegevoerde perslucht. Hierdoor wordt het kleplichaam 50 met een positieve neerwaartse kracht in de stand van figuur 5 gehouden.

Claims (3)

15 De reciprocerende zuigermotor volgens het onderhavige voorstel kan voor vele toepassingen worden gebruikt. Als drukmedium kan zoals beschreven perslucht worden gebruikt, maar ook andere gassen onder druk, zoals gassen uit perscilinders, kunnen als drukmedium worden gebruikt. De zuigermotor volgens de uitvinding kan ook gebruikt worden met een vloeistof onder druk als drukmedium, waarbij de dimensies van de kleporganen aangepast zullen worden aan de eigenschappen van de vloeistof, zoals in het bijzonder aan 20 de viscositeit daarvan. Behalve als aandrijfmotor voor een plunjerpomp, waarvoor de zuigermotor volgens het onderhavige voorstel in het bijzonder geschikt is, zijn veel andere toepassingen mogelijk. Zowel de reciprocerende beweging kan direct als aandrijvende beweging worden gebruikt, bijvoorbeeld in een schudzeef, een heimachine, een zaagmachine en detgelijke, als een door bijvoorbeeld een kruk-drijfstangmechanisme 25 omgezette roterende beweging. Door het beperkte tot zeer beperkte aantal onderdelen, waarvan een zuigermotor volgens het onderhavige voorstel vervaardigd kan worden, heeft deze een zeer uitgebreid toepassingsgebied. 30 Conclusies

1. Reciprocerende zuigermotor omvattende ten minste één cilinder met ten minste één cilinderafsluiteinde, een in de cilinder verschuifbare zuiger die met het cilinderafsluiteinde een drukkamer vormt, een met de zuiger gekoppeld en zich tot buiten de cilinder uitstrekkend krachtoverbrengingsorgaan zoals een zuiger-35 stang, een in de zuiger opgenomen eerste kleporgaan dat in zijn open stand de cilinderruimtes aan weerszijden van de zuiger met elkaar verbindt, een in de zuiger opgenomen tweede kleporgaan dat in zijn open stand een in de zuiger gevormd drukmediumkanaal verbindt met een cilinderruimte aan één zijde van de zuiger, middelen voor het aan de drukkamer toevoeren van medium onder druk en het aan de zijde van de zuiger tegenover de drukkamer afvoeren van dit medium, met de kleporganen verbonden bedienings-40 organen die zodanig zijn uitgevoerd dat bij contact met een aanslag in de drukkamer het eerste kleporgaan wordt gesloten en het tweede wordt geopend en bij contact met een aanslag aan het tegenoverliggende einde van de cilinder omgekeerd, met het kenmerk, dat een de zuiger (3, 35) in de richting naar het cilinderafsluiteinde (4, 32) dwingend verend orgaan (15, 42) is aangebracht en dat het krachtoverbrengingsorgaan (6, 43) zich aan de zijde van de zuiger tegenover de drukkamer (5) bevindt.

2. Zuigermotor volgens conclusie 1, waarbij de zuiger over een bepaalde slag heen en weer beweegbaar is, met het kenmerk, dat de lengte van de zuiger (35) groter is dan de slaglengte en de zuiger een middendeel met een kleinere diameter dan de cilinder (31) en aan weerszijden van het middendeel ten opzichte van de cilinder afdichtende uiterste delen omvat, en dat ter plaatse van het middendeel halverwege de slag in de cilinderwand (31) een met het diukmediumkanaal (55) in de zuiger verbonden aansluiting (40) voor het 50 medium is aangebracht.

3. Zuigermotor volgens conclusie 1 of 2, waarbij het eerste en het tweede kleporgaan door een verbindingsdeel zijn verbonden tot een haltervormig klepelement, dat zich door een doorgaande opening door de zuiger uitstrekt en hierin in axiale richting van de cilinder beweegbaar is, met het kenmerk, dat de opening in de zuiger (35) met de vorm van het klepelement overeenkomend haltervormig is, waarbij de einden van de 55 opening een grotere diameter omvatten dan de einden van het klepelement, dat het verbindingsdeel en een eerste einde (52) van het haltervormige klepelement (50) een aan het naar het verbindingsdeel gerichte s> ______ oppervlak van het tweede einde (51) uitmondende eerste doorgang omvatten, en dat de zuiger (35) een zich vanaf het middendeel langs het verbindingsdeel naar het eerste einde (52) van het klepelement uitstrekkende tweede doorgang (49) omvat. Hierbij 2 bladen tekening