DE2939765A1

DE2939765A1 - Druckluftmotor

Info

Publication number: DE2939765A1
Application number: DE19792939765
Authority: DE
Inventors: Erich 7990 Friedrichshafen Roser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1981-04-16
Also published as: IT1132885B; FR2466640A1; IT8025008A0

Description

Druck! uftmotor

Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor mit einem Zylindergehäuse und einem Hubkolben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kurzhubigen und kleinen Druckluftmotor dieser Art vorzuschlagen, der samt dem erforderlichen Umsteuerventil einfach und kompakt konstruiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Druckluftmotor der eingangs genannten Art ein mit dem Kolben achsgleiches Drehscheibenventil vorgesehen ist, dessen drehbare Ventilscheibe mit einem Flügel drehelastisch verbunden ist, der mit der undrehbar geführten Kolbenstange eine Stoßschraubanordnung bildet. Unter einer Stoßschraubanordnung im weitesten Sinne ist ein nicht selbsthemmendes Gewinde zu verstehen, welches die Hubbewegung der Kolbenstange in eine Drehbewegung des Flügels umwandelt, von der wiederum mit Hilfe der erwähnten drehelastischen Verbindung, die als Drehmomentspeicher wirkt, eine ruckartige Drehbewegung der Ventilscheibe abgeleitet wird. Eine vorteilhafte StoßSchraubanordnung besteht zum Beispiel darin, daß in dem Steuerabschnit der Kolbenstange schraubenförmige Nuten eingefräst sind und der Flügel radiale Führungsstifte enthält, deren innere Enden in die Nuten eingreifen.

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In Weiterbjldung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Kolbenstange mit der Membran einer Membranpumpe fest verbunden und allein dadurch undrehbar geführt ist. Diese Lösung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die Membran einen wesentlich größeren Durchmesser als der Kolben hat, weil bei diesen Größenverhältnissen die Membran steif genug ist, um der bei der Betätigung des Drehscheibenventils über die Kolbenstange ausgeübten Drehbeanspruchung standhalten zu können.

Zweckmäßigerweise wird das Drehscheibenventil in einer das Zylindergehäuse rückseitig verlängernden, mit einem Druckluftanschluß verbundenen Druckkammer angeordnet, in welche ein rückseitiger Steuerabschnitt der Kolbenstange hineinragt.

Das Drehscheibenventil kann aus einer an einer Stirnwand der Druckkammer befestigten Ventilscheibe und einer zwischen zwei Winkelanschlägen drehbaren und in den Endstellungen einrastbaren Ventilscheibe bestehen. Dabei wird die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß die Verbindungskanäle zu den abwechselnd mit Druckluft zu beaufschlagenden Zylinderkammern und der Abluftkanal die feststehende Ventilscheibe durchsetzend in die Druckkammer münden. Die drehbare Ventilscheibe weist mit diesen Mündungen zusammenwirkende Aussparungen und Durchlässe auf. Sie wird von dem in der Druckkammer herrschenden Speiseluftdruck auf die feststehende Ventilscheibe gedrückt.

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Eine besonders platzsparende, einfache und zuverlässige drehelastische Verbindung läßt sich nach einem weiteren Vorschlag dadurch erreichen, daß die drehbare Ventilscheibe einen zylindermantelförmigen Rand hat und innerhalb dieses Randes Wendelfedern vorgesehen sind, die sich in Umfangsrichtung dem Rand anschmiegen und sich einenends an dem Flügel und anderenends an von dem Rand nach innen vorstehenden Mitnehmern abstützen. Schließlich ist es vorteilhaft, als Rastanordnung für die drehbare Ventilscheibe an der Außenfläche des Randes kleine Vertiefungen anzubringen und Kugeln über Federn radial von außen aufzudrücken. Dabei kann der Federdruck leicht von außen mittels einer Justierschraube eingestellt werden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Tm einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt I-I eines Druckluftmotors und einer

angebauten und von diesem angetriebenen Membranpumpe, Fig. 2 einen Querschnit II-II der Baueinheit nach Fig. 1 und Fig. 3 einen abgewinkelten Axialschnitt III-III dieser Baueinheit.

In den Zeichnungen, welche die Baueinheit etwa in doppelter natürlicher Größe wiedergeben, ist das Oberteil der Membranpumpe mit 1 und ihr Unterteil mit 2 bezeichnet. Mit Hilfe von Schrauben 3 ist eine Membran 4 zwischen diesen Teilen eingeklemmt. Der Raum über der Membran 4 weist zwei Belüftungsöffnungen 1a auf. Zwischen dem Unterteil 2 und einem von unten an dieses angeschraubten Ansaugstutzen 5 ist eine biegeelastische Folie 6 eingeklemmt. Diese hat zwei bogenförmige Ausschnitte und auf diese Weise freigelegte Zungen, welche sich von innen auf Bohrungen 7 in dem Ansaugstutzen auflegen und als Klappen-Ansaugventile wirken. Ferner ist in das Unterteil 2 ein Auslaßstutzen 8 radial eingeschraubt, der ein Kugelventil enthält.

Auf das Oberteil 1 ist ein Zylindergehäuse 9 aufgesetzt und samt einem Deckel 10 mittels zweier Schrauben 11 fest-

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geschraubt. Das Zylindergehäuse 9 weist eine Querwand auf und bildet zwischen dieser und dem Oberteil 1 einen Raum, in dem sich ein Kolben 12 auf und ab bewegen kann. Die Kolbenstange ist zweiseitig. Ein unterer Abschnitt 13 greift durch das Oberteil 1 und ist mit der Membran 4 fest verbunden. Der obere sogenannte Steuerabschnitt 14 durchsetzt die Querwand und ragt in die anschließende, durch den Deckel 10 abgeschlossene Druckkammer 15 hinein. Der Deckel enthält einen Druckluftanschluß 16.

In der Kammer 15 befindet sich eine Ventilscheibe 17 die den Steuerabschnitt 14 der Kolbenstange konzentrisch umgibt und mittels einer Senkschraube 18 an der Querwand des Zylindergehäuses 9 befestigt ist. Auf der Ventilscheibe 17 liegt eine Ventilscheibe in Form einer Ringscheibe mit L-förmigem Querschnitt. Sie ist in das Ventilgehäuse 9 leicht drehbar eingepaßt und hat zum Deckel hin Spiel. Die aufeinanderliegenden ebenen Flächen der Ventilscheiben 17 und 19 sind geschliffen. Ein Anschlagstift 20 (Fig. D/ der in die feststehende Ventilscheibe 17 eingesteckt ist und diese nach oben überragt, greift in eine unterseitige Aussparung 21 der Ventilscheibe 19 ein und begrenzt deren Drehwinkel auf etwa 20°.

Aus Fig.2 ist die Rastvorrichtung für diese drehbare Ventilscheibe 19 erkennbar. Das im äußeren Umriß quadratische Zylindergehäuse 9 weist an zwei gegenüberliegenden Ecken in Höhe der Kammer 15 zwei Gehäuseansätze 22 auf. In diese Ge-

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häuseansätze 22 sind mit je einem Schraubenzieherschlitz versehene und mit einer Mutter 23 gekonterte Stellschrauben 24 eingeschraubt. An diesen stützen sich Druckfedern 25 ab, die je eine Rastkugel 26 gegen die Außenfläche des zylindrischen Randes der Ventilscheibe 19 drücken. Kleine Rastvertiefungen 27 in der genannten Außenfläche nehmen die Rastkugeln 26 auf.

Die drehbare Ventilscheibe 19 wird angetrieben mittels eines Doppelflügels 28, der auf dem Steuerabschnitt 14 drehbar gelagert ist und zwei radiale Führungsstifte 29 enthält, die mit ihren inneren Enden in je eine schraubenförmige Nut 30 des Steuerabschnitts 14 hineinragen. Zu dieser insbesondere aus Fig.2 ersichtlichen Anordnung gehören ferner zwei keilförmig gestaltete Mitnehmer 31, die mittels zylindrischer Ansätze an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen von innen in den Rand der Ventilscheibe 19 eingesteckt sind. Zwischen diesen Mitnehmern 31 und den in Umfangsrichtung benachbarten Armen des Doppelflügels 28 sind je zwei Wendelfedern 32 und 33 eingespannt, die sich der Krümmung des zylindrischen Randes der Ventilscheibe 19 anschmiegen und gegen Abrutschen von dem Doppelflügel 28 und den Mitnehmern durch je eine halbkugelige Warze 34 an diesen Teilen gesichert sind. Alle vier erwähnten Wendelfedern 32 und 33 sind gleich.

Zum Verständnis der Wirkungsweise des Drehscheibenventils ist anzumerken, daß in dem Zylindergehäuse 9 drei Kanäle enthalten sind, die durch Bohrungen in der feststehenden Ventilscheibe 17

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fortgesetzt sind und in die Kammer 15 münden, wobei diese Bohrungen auf dem gleichen Kreisbogen liegen. Ungeachtet der genauen Winkelstellung dieser Kanäle und Mündungen, die nicht eigens dargestellt ist, sind in der Zeichnung angedeutet ein Auslaßkanal 35, ein von der unteren Zylinderkammer ausgehender* Verbindungskanal 36 (Fig.1) sowie ein von der oberen Zylinderkammer ausgehender Verbindungskanal 37. Der ebene Teil der Ventilscheibe 19 weist an der Unterseite eine zwei Mündungen verbindende Aussparung 38 und zwei nicht dargestellte Durchlaßöffnungen auf.

Der beschriebene Druckluftmotor wirkt wie folgt. In der gezeichneten Stellung befindet sich der Kolben in seiner oberen Endstellung und die Ventilstellung ist so, daß über den Druckluftanschluß 16, die Kammer 15, eines der Löcher in der drehbaren Ventilscheibe 19 und den Verbindungskanal 37 der Kolben an seiner Oberseite mit Druckluft beaufschlagt wird, während die Kammer an seiner Unterseite über den Verbindungskanal 36, die Aussparung 38 und den Auslaßkanal 35 mit der Außenatmosphäre verbunden ist. Der Kolben 12 bewegt sich also nach unten. Dabei folgt der Doppelflügel 28 dem Drall der Nut 30 im Steuerabschnitt 14 der Kolbenstange und dreht sich gemäß Fig. 2 nach rechts. (In Fig. 1 sollte die Nut 30 nur sichtbar gemacht werden. Ihr Verlauf entspricht nicht der Wirklichkeit). Somit entspannen sich die Wendelfedern 33 und die Wendelfedern 32 werden zusammen-

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gedrückt.. Kurz bevor der Kolben \2 seine untere Endstellung erreicht wird das rechtsdrehende Moment auf die drehbare Ventilscheibe 19 so stark, daß sie sich aus ihrer Verrastung löst und sich schlagartig in ihre andere Stellung dreht, wodurch die Steuerkanäle umgeschaltet werden, so daß der Kolben 12 sich wieder nach oben bewegt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei der beschriebenen Baueinheit die Membranpumpe für die Funktion des Druckluftmotors insofern von wesentlicher Bedeutung ist, als die Membran 4 ein Verdrehen der Kolbenstange verhindert. Dies ist gewährleistet, weil die Membran im vorliegenden Falle bezogen auf die wirksamen Federkräfte stabil genug ist. Bei anderen Anwendungen des Druckluftmotors muß eine besondere, das Drehen der Kolbenstange verhindernde Längsführung vorgesehen sein.

Die gezeigte Baueinheit findet bevorzugte Anwendung zum Fördern von flüssigen Medien aus einem Transportbehälter in ein Leitungssystem, aus dem es unregelmäßig entnommen wird. Beispielsweise für den Einsatz bei betrieblichen Farbspritzanlagen kann an dem Ansaugstutzen 5 ein Standrohr angesetzt sein, welches in ein Farbfaß eingesteckt wird. Die Membranpumpe beliefert dann ein Ringleitungssystem für mehrere Farbspritzpistolen mit je eigenen Hochdruckpumpen. Sind die Spritz-

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pistolen außer Betrieb, so bleibt die Membranpumpe stehen. Sobald eine Spritzpistole betätigt und Farbe aus der Ringleitung entnommen wird, wodurch tieren Druck sinkt, läuft die Pumpe selbsttätig an und fördert die entsprechende Menge nach.

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Claims

PATENTANWALT DlFL-ING, EBERHARD EISELE 798 Ravensburg · GoetheplaU 7 ■ Tülofon (0751) 21400 Anm: Ing. Erich Roscr Ansprüche

1. Druckluftmotor mit einem Zylindergehäuse und einem Hubkolben, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Kolben (12) achsgleiches Drehscheibenventil (17,19) vorgesehen ist, dessen drehbare Ventil scheibe (19) mit einem Flügel (28) drehelastisch verbunden ist, der mit der undrehbar geführten Kolbenstange eine StoßSchraubanordnung bildet.

2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehscheibenventil (17,19) in einer das Zylindergehäuse (9) rückseitig verlängernden, mit einem Druckluftanschluß (16) verbundenen Druckkammer (15) angeordnet ist, in welche ein rückseitiger Steuerabschnitt (14) der Kolbenstange hineinragt.

3. Druckluftmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Drehscheibenventil aus einer an einer Stirnwand der Druckkanuner befestigten Ventilscheibe (17) und einer zwischen zwei Winkelanschlägen (20) drehbaren und in den Endstellungen einrastbaren Ventilscheibe (19) besteht, wobei die Verbindungskanäle (36,37) zu den Zylinderkammern und der Abluftkanal (35) die feststehende Ventilscheibe (17) durchsetzend in die Druckkammer (15) münden und die drehbare Ventilscheibe mit diesen Mündungen zusammenwirkende Aussparungen (38) und Durchlässe aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Druckluftmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Ventilscheibe (19) einen zylindermantelförmigen Rand hat und die drehelastische Verbindung aus in Umfangsrichtung diesem Rand angeschmiegten Wendelfedern (32,33) besteht, die sich einenends an dem Flügel (28) und anderenends an von dem Rand nach innen vorstehenden Mitnehmern (31) abstützen.

5. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Stoßschraubanordnung schraubenförmige Nuten (30) in dem Steuerabschnitt (14) der Kolbenstange und in den Flügel

(28) eingebrachte, mit den inneren Enden in die Nuten eingreifende radiale Führungsstifte (29) umfaßt.

6. Druckluftmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine hinsichtlich des Federdrucks einstellbare (24) Rastanordnung mit radial von außen auf den Rand der drehbaren Ventilscheibe drückenden Kugeln (26) vorgesehen ist.

7. Druckluftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daß die Kolbenstange (13,14) mit der Membran (4) einer Membranpumpe fest verbunden und allein dadurch undrehbar geführt ist.

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