DE69612221T2 - Pressluftmotor - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Pressluftmotoren oder Druckluftmotoren und insbesondere auf einen Pressluftmotor mit einem in einem Kolbenzylinder beweglichen Kolben und mindestens zwei 3-Wege-Ventilen, die jeweils in einer Ventilkammer angeordnet sind, und wobei jedes Ventil eine Spule hat, die in einer Ventilkammer beweglich ist, um wechselweise unter Druck stehendes Versorgungsfluid zu entgegengesetzten Enden des Kolbenzylinders zuzuführen und das unter Druck stehende Fluid von diesen abzugeben.
• Pressluftmotoren werden dazu verwendet, einen Kolben durch einen Zylinder in einer sich hin- und herbewegenden Weise zu treiben, um ein Fluid, wie beispielsweise ein Fett oder ein Öl, aus einem Speichertank oder einer Trommel zu einem betreffenden Gegenstand, wie beispielsweise einem Auto, einem Lastwagen oder dergleichen, zu pumpen.
• Um die gewünschte hin- und hergehende Bewegung des Kolbens zu erzielen, wird ein unter Druck stehendes Fluid, wie beispielsweise Luft, wechselweise zu entgegengesetzten Enden einer Kolben-Zylinder-Kammer zugeführt. Wenn das Druckfluid zu einem Ende der Zylinderkammer zugeführt wird, wird Fluid in dem entgegengesetzten Kammerende aus der Zylinderkammer abgegeben. Beispielsweise drückt die Zufuhr von Versorgungsluft zu dem ersten Ende der Kolbenkammer den Kolben zu dem zweiten Kammerende, und ein Ablassen der Luft aus dem ersten Zylinder-Kammer-Ende und eine Zufuhr von Versorgungsluft zu dem zweiten Kammerende drückt den Kolben zu dem ersten Ende der Zylinder-Kammer. Dieses wechselnde Zufuhr-/Abgabe-Verhalten wird solange wiederholt, wie Druckfluid zu dem Motor zugeführt wird.
• Typischerweise wird das wechselnde Zufuhr-/Abgabe-Verhalten durch eine Umkehrung der Richtung eines 4-Wege-Ventilelements erreicht. Durch eine Umkehrung des 4-Wege-Ventilelements werden entgegengesetzte Enden des Zylinders wechselweise mit dem Versorgungsdruck oder dem Auslaß verbunden. Die Bewegungsrichtung des 4-Wege-Ventils kann durch einen Mechanismus verstellt werden, der pneumatisch, mechanisch oder durch eine Kombination von Pneumatik und Mechanik betätigt wird.
• Diese bekannten Verstellmechanismen sind jedoch relativ kompliziert und können beispielsweise Schaltstangen, Schaltstifte, Ventilelemente und Federvorrichtungen verwenden, um das 4-Wege-Ventil zu verstellen. Selbst wenn die Verstellmechanismen pneumatisch betätigt werden, benötigen die Verstellmechanismen ein Signal, um das Ventil zurückzusetzen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Pressluftmotor oder Druckluftmotor vorgesehen, der folgende Merkmale aufweist:
• a) einen Motorkörper, der eine Kolbenkammer mit sich gegenüberliegenden Kammerenden hat, mindestens zwei Ventilkammern, Einlaßeinrichtungen zum Zuführen eines Druckfluids in die Kolbenkammer und jede der Ventilkammern, sowie Auslaßeinrichtungen zum Abgeben des Druckfluids aus der Kolbenkammer und jeder der Ventilkammern;
• b) ein Hülsenelement in jeder der Ventilkammern, wobei jedes der Hülsenelemente mindestens ein offenes Ende und mindestens eine Öffnung hat, die entlang des Hülsenkörpers ausgebildet ist, wodurch eine Fluidverbindung zwischen der jeweiligen Ventilkammer und der Kolbenkammer gebildet wird;
• c) ein Spulenelement, das in jeder der Ventilkammern angeordnet ist, wobei die Spulenelemente jeder Ventilkammer in sich gegenüberliegender Beziehung zueinander stehen, wobei jedes Spulenelement ein kleines Druck aufnehmendes Ende hat, das in dem offenen Ende des betreffenden Hülsenelements angeordnet ist, ein großes Druck aufnehmendes Ende, das in Fluidverbindung mit einer Spulenkammer in der Ventilkammer steht, einen ringförmigen Spulenauslaßhohlraum, der in Fluidverbindung mit den Auslaßeinrichtungen steht, sowie einen Spuleneinlaßhohlraum, der in Fluidverbindung mit den Einlaßeinrichtungen steht, wobei der Spuleneinlaßhohlraum in Fluidverbindung mit dem kleinen Druck aufnehmenden Ende steht;
• d) mindestens eine Spulenkammeröffnung, die eine Fluidverbindung zwischen der betreffenden Spulenkammer und der Kolbenkammer bildet;
• e) einen Kolben, der in einer sich hin- und herbewegenden Weise in der Kolbenkammer bewegbar ist, in Reaktion auf eine Bewegung durch die Spulenelemente relativ zu den Hülsenelementen, wobei der Kolben eine ringförmige Kolbeneinlaßkammer in Fluidverbindung mit den Einlaßeinrichtungen hat;
• f) wodurch eine Hin- und Herbewegung jedes Spulenelements wechselweise die Hülsenöffnung mit dem ringförmigen Spulenauslaßhohlraum oder mit dem Spuleneinlaßhohlraum verbindet, und wobei die resultierende Bewegung des Kolbens wechselweise die Spulenkammeröffnung mit den gegenüberliegenden Kammerenden oder mit der ringförmigen Kolbeneinlaßkammer verbindet, wodurch ein Druckungleichgewicht zwischen dem kleinen Druck aufnehmenden Ende und dem großen Druck aufnehmenden Ende der Spule erzeugt wird, das die Hin- und Herbewegung der Spulenelemente bewirkt.
• Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann, wird jetzt beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht entlang der Längsachse eines Pressluftmotors ist, die 3-Wege-Ventile in einer ersten Betriebsstellung zeigt;
• Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Längsachse des Motors ist, die einen Motorkolben in einer ersten Betriebsstellung zeigt;
• Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines der in Fig. 1 gezeigten 3-Wege-Ventile ist;
• Fig. 4 eine Schnittansicht des Motorkörpers im allgemeinen entlang der Linie 4-4 aus Fig. 2 ist;
• Fig. 5 eine Schnittansicht des Motorkörpers im allgemeinen entlang der Linie 5-5 aus Fig. 1 ist;
• Fig. 6 eine Schnittansicht des Motorkörpers im allgemeinen entlang der Linie 6-6 aus Fig. 1 ist;
• Fig. 7 eine Seitenansicht einer Ventilhülse ist, die an einem Ende jedes Ventils angeordnet ist;
• Figur
• 8A u. 8B Schnittansichten der Fig. 1 bzw. 2 sind, die den Kolben und die 3-Wege- Ventile in einer zweiten Betriebsstellung zeigen; und
• Figur
• 9A u. 9B Schnittansichten der Fig. 1 bzw. 2 sind, die den Kolben und die 3-Wege- Ventile in einer dritten Betriebsstellung zeigen.
• Die Zeichnungen zeigen einen Druckluft- oder Pressluftmotor 10, der einen Hauptkörper 12 aufweist, der durch jedes geeignete bekannte Verfahren gebildet sein kann, einschließlich einem Extrudierverfahren, einem maschinellen Bearbeitungsverfahren oder einem Gießverfahren. Der Hauptkörper weist eine Kolbenbohrung 14 auf, die eine zylindrische Wand hat, die einen Kolbenzylinder 16 festlegt, der sich durch den Körper 12 erstreckt.
• Entlang des Körpers 12 sind desweiteren vier Rippen 18, 20, 22 und 24 gebildet, die einstückig mit dem Hauptkörper ausgebildet sind und sich in Längsrichtung entlang des Körpers 12 erstrecken. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind die Rippen unter gleichen Abständen voneinander um die Kolbenbohrung herum angeordnet, so daß jede Rippe von der nächsten benachbarten Rippe um ungefähr 90º getrennt ist. Jede Rippe enthält einen Durchgang 25, der sich durch die Rippe erstreckt und dafür ausgelegt ist, ein herkömmliches Zugstangenelement 26 aufzunehmen.
• Der Körper 12 umfaßt einen Ventilabschnitt 28, der zwischen den Rippen 22 und 24 einstückig mit dem Körper ausgebildet ist. Der Ventilabschnitt 28 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen den Rippen und umfaßt desweiteren erste und zweite zylindrische Bohrungen 30 bzw. 32, die zylindrische Wände haben, die erste und zweite Ventilkammern 34 und 36 definieren. Die Ventilkammern erstrecken sich durch den Ventilabschnitt 28 und sind Seite an Seite angeordnet. Alternativ kann eine Ventilkammer zwischen den Rippen 22 und 24 angeordnet sein, und eine Ventilkammer kann zwischen den Rippen 18 und 20 angeordnet sein.
• Eine Hauptzufuhröffnung 38 ist in dem Ventilabschnitt 28 ausgebildet und erstreckt sich seitlich durch die Wände der Ventilkammern 34 und 36. Wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Zufuhreinlaß ungefähr auf dem halben Weg entlang der längsgerichteten Länge des Ventilabschnitts angeordnet. Ein unter Druck stehendes Fluid, wie beispielsweise Druckluft, wird von einem Kompressor durch die Einlaßöffnung 38 zu den Ventilkammern zugeführt. Die Wände der Hauptzufuhröffnung 38 sind teilweise mit einem Gewinde versehen, so daß ein Zufuhrschlauch oder andere herkömmliche Zufuhreinrichtungen lösbar an den Zufuhreinlaß angeschlossen sein können. Die Zufuhröffnung 40 verbindet die Hauptzufuhröffnung 38 strömungsmäßig mit der Kolbenkammer 16. Wie es beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Zufuhröffnung 40 nicht so breit wie die Hauptzufuhröffnung 38.
• Weitere Öffnungen 42 und 44 (Fig. 4) sind in der Wand der Kammer 16 ausgebildet und verbinden die Kammern 16 und 34. Die Öffnung 42 ist entlang des oberen Abschnitts der Kammerwand oberhalb der Öffnung 38 in der Nähe einer Kopfkappe 58 ausgebildet, und die Öffnung 44 ist entlang dem Boden der Kammerwand unterhalb der Öffnung 38 und in der Nähe einer Bodenkappe 60 angeordnet. Die Öffnung 44 ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, und die Öffnung 42 ist in Fig. 8B dargestellt.
• Eine andere Öffnung 46 erstreckt sich durch die Rippe 22 und verbindet die Kammer 34 strömungsmäßig mit dem äußeren Teil des Hauptkörpers 12, wobei die Öffnung 46 eine Auslaßöffnung zum Ablassen von Druckfluid aus der Kammer 16 ist. Die Öffnungen 42 und 44 fungieren sowohl als Zufuhröffnungen zum Zuführen von Druckfluid zu der Ventilkammer und der Kolbenkammer sowie außerdem als Auslaßöffnungen.
• Weitere Öffnungen 48, 50 und 52, die ähnlich den Öffnungen 42, 44 und 46 sind, sind in dem Hauptkörper 12 ausgebildet. Die Öffnung 48 ist, wie die Öffnung 44, entlang dem unteren Abschnitt der Wand der Kammer 16 in der Nähe der Bodenkappe 60 ausgebildet, und die Öffnung 50 ist, wie die Öffnung 42, entlang dem oberen Abschnitt der Kammerwand in der Nähe der Kopfkappe 58 ausgebildet. Wie die Öffnung 46 erstreckt sich die Öffnung 52 durch die Rippe 24. Auf diese Weise verbinden die Öffnungen 48 und 50 die Kammer 16 mit der Ventilkammer 36, und die Öffnung 52 verbindet die Ventilkammer 36 und die Außenseite des Hauptkörpers 12. Wie die Öffnungen 42, 44 und 46 fungieren die Öffnungen 48 und 50 als Zufuhr- und Auslaßöffnungen, und die Öffnung 52 fungiert in erster Linie als eine Auslaßöffnung.
• Das obere Ende des Körpers 12 ist durch die Kopfkappe 58 verschlossen, und das untere Ende des Körpers ist im wesentlichen durch die Bodenkappe 60 verschlossen. Sowohl die Kopfkappe als auch die Bodenkappe ist mit vier Öffnungen versehen, die dazu ausgelegt sind, die entsprechenden Enden der Zugstangen 26 aufzunehmen, wenn die Zugstangen durch die Rippendurchgänge 25 eingeschoben werden. Herkömmliche Muttern sind verschraubbar an den freien Zugstangenenden befestigt, um die Kappen an Ort und Stelle zu halten. Die Kappen 58 und 60 sind jeweils einstückig mit einem Vorsprung 62 versehen, der außerhalb der Mitte der Kappe in der erforderlichen Position so angeordnet ist, daß, wenn die Kopfkappe 58 auf dem oberen Motorende angeordnet ist, der zugehörige Vorsprung 62 in der Kammer 34 an dem oberen Ende der Kammer angeordnet ist, und wenn die Bodenkappe 60 an dem unteren Motorende angeordnet ist, der zugehörige Vorsprung 62 in dem unteren Ende der Kammer 36 angeordnet ist. Die Vorsprünge verhindern es, daß sich Spulenelemente in den Kammern 34 und 36 während des Betriebs des Motors festsetzen. Herkömmliche Dichtungen (nicht gezeigt) sind schichtweise zwischen jeder Endkappe und dem Hauptkörper 12 angeordnet, um jedes Motorende abzudichten.
• Die Bodenkappe 60 weist desweiteren eine einstückig damit ausgebildete Nabe 68 auf, die in dem unteren Teil des Kammer 16 angeordnet ist, wenn die Bodenkappe auf dem unteren Ende des Körpers 12 aufsitzt. Eine gestufte Öffnung 70 erstreckt sich durch die Nabe 68, und eine herkömmliche O-Ring-Dichtung 72 sitzt auf einer der Stufen der Öffnung und ist schichtartig zwischen einer Buchse 74 und der Nabe angeordnet.
• Ein Kolben 76 ist dafür ausgelegt, in der Kammer 16 entlang einer durch eine Achse 77 definierten Bahn bewegbar zu sein. Der Kolben unterteilt die Kammer 16 in eine obere Kammer 17 und eine untere Kammer 19. Der Kolben hat einen zylindrischen Körper, wobei ringförmige Nuten 78 auf der Außenseite des Kolbenkörpers in der Nähe jedes Kolbenkörperendes ausgebildet sind. Dichtungen 80 und 81 vom Typ eines O-Rings sitzen in jeder Nut und greifen in abdichtender Weise an der Wand der Kammer 16 an. Eine ringförmige Kolbennut 82 ist entlang der Außenseite des Kolbenkörpers zwischen den Nuten 78 ausgebildet. Die Kolbennut 82 ist im wesentlichen U-förmig und bildet in Kombination mit der Wand der Kammer 16 eine ringförmige Kammer 84, die kontinuierlich in Fluid-aufnehmender Verbindung mit der Zufuhröffnung 40 steht, wenn sich der Kolben während des Betriebs des Motors 10 durch die Kammer bewegt. Der Kolben umfaßt eine zentrale Bohrung 86, die dafür ausgelegt ist, ein Ende einer gestuften Kolbenstange 88 aufzunehmen. Das schmalere Ende der Kolbenstange 88 wird durch die Bohrung 86 hindurchgeführt und wird durch einen herkömmlichen Schnappring 90 an Ort und Stelle gehalten, und eine Schulter der gestuften Verbindungsstange wird so gehalten, daß sie an den Kolben anstößt. Der breitere Teil der Stange tritt durch die Öffnung 70 in die Kappe 60 hindurch, und die Dichtung 72 ergreift die Stange in abdichtender Weise. Die Stange ist im Betrieb mit einer Pumpe (nicht dargestellt) oder einer anderen Einrichtung verbunden, so daß die von dem Motor 10 erzeugte Hin- und Herbewegung dazu verwendet werden kann, ein Fluid zu einem betroffenen Gegenstand zu pumpen.
• Zwei Nuten sind entlang des schmaleren Abschnitts der Stange 88 gebildet, und eine Dichtung 92 sitzt in jeder Nut. Die Dichtungen ergreifen die Wand der Bohrung 86 in abdichtender Weise und dichten damit die oberen und unteren Kammern 17 und 19 ab.
• Langgestreckte, im wesentlichen zylindrische erste und zweite Spulenelement 96 und 98 sind in den Ventilkammern 34 und 36 angeordnet, um entlang Achsen 97 bzw. 99 bewegbar zu sein. Mindestens zwei Spulen müssen verwendet werden, wobei jedoch jede geeignete Anzahl von Spulen verwendet werden kann. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Spulen identisch und um 180º entgegengesetzt zueinander ausgerichtet, so daß entsprechende Enden der Spulenelemente in der Nähe entgegengesetzter Kappen angeordnet sind. Da die Spulen identisch sind, wird im weiteren Verlauf der Beschreibung nur eine Spule beschrieben. Wenn unten jedoch der Betrieb des Motors 10 beschrieben wird, wird die relative Bewegung beider Spulen diskutiert.
• Die Spule 98 hat ein erstes geschlossenes Ende 91 und ein zweites, im wesentlichen geschlossenes Ende 93. Ein erster Strömungsdurchgang 100 (Fig. 3) ist in der Nähe des zweiten Endes 93 angeordnet und ist entlang des Durchmessers der Spule ausgerichtet und erstreckt sich durch den Spulenkörper. Ein zweiter Strömungsdurchgang 102 ist entlang der Längsachse 99 ausgerichtet und ist im wesentlichen senkrecht zu dem ersten Strömungsdurchgang 100 angeordnet. Dieser interne Kanal hält warme Zufuhrluft in dem Auslaßbereich, um die Bildung von Eis während des Motorbetriebs zu verringern. Der Strömungsdurchgang 102 bildet eine Öffnung an dem zweiten Ende 93 und verbindet den ersten Durchgang 100 strömungsmäßig mit der Außenseite der Spule.
• Eine erste Spulendichtung 104 ist entlang des Spulenkörpers in der Nähe des ersten Spulenendes 91 angeordnet. Die erste Spulendichtung bildet eine Dichtung mit der Wand der Ventilkammer 36 und ist an einer Position entlang der Spule so angeordnet, daß während des Betriebs die erste Ventildichtung immer zwischen der Öffnung 40 und der vierten Öffnung 48 angeordnet ist. Die Dichtung 104, die Bodenkappe 60 und die Kammer 36 bilden eine erste Spulenkammer 105. Die entsprechende, der Spule 96 zugeordnete Kammer ist durch die Dichtung 104, die Kopfkappe 58 und die Kammer 34 definiert. Während des Betriebs wirkt unter Druck stehendes Fluid, das in der Spulenkammer vorhanden ist, als eine Feder, um die entsprechende Spule zu unterstützen. Das Volumen der Kammer 105 verändert sich während des Motorbetriebs.
• Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 3 weist die Spule 98 außerdem eine integrale ringförmige Schulter 106 auf, die in der Nähe des ersten Strömungsdurchgangs 100 angeordnet ist, sowie eine ringförmige Nut, die dafür ausgelegt ist, eine zweite Spulendichtung 108 aufzunehmen, die eine Dichtung mit der Ventilkammerwand bildet. Eine ringförmige Spulennut 109 ist entlang der Außenseite der Spule zwischen der Schulter 106 und der ersten Spulendichtung 104 ausgebildet. Die erste Spulendichtung 104, die Ventilkammerwand und die Schulter 106 sowie die Spulennut 109 bilden eine ringförmige Kammer 110, die in Fluid-aufnehmender Verbindung mit der Öffnung 38 steht. Auf diese Weise wird unter Druck stehendes Fluid an der ringförmigen Kammer 110 in die Ventilkammer eingeführt.
• Ein zweites integrales ringförmiges Element 112 ist entlang der Länge der Spule an dem zweiten Ende 93 vorgesehen und weist eine Nut auf, die dafür ausgelegt ist, ein drittes Spulendichtungselement 114 aufzunehmen. Die zwei Schultern und der Teil der Spule zwischen den Schultern bilden einen ringförmigen Spulenauslaßhohlraum 116. Die Spulenhohlräume stehen über die Öffnungen 46 (Fig. 1, 8B, 9B) und 52 in Fluidverbindung mit der Atmosphäre.
• Ein hohles, im wesentlichen zylindrisches Hülsenelement 120, das offene Enden hat, ist in den Fig. 1 und 7 dargestellt und sitzt in dem Ende der Ventilkammer 34, wobei das zweite Ende 93 des Spulenelements 98 in der hohlen Hülse angeordnet ist. Die Dichtung 114 ergreift die Hülse während des Betriebs des Motors. Die Hülse hat einen im wesentlichen zylindrischen Körper, wobei ringförmige Nuten 122 und 124 in der Hülse in der Nähe der Hülsenenden ausgebildet sind. Erste und zweite Hülsendichtungen 126 und 128 sind in den Nuten 122 und 124 angeordnet, um eine Dichtung mit der Ventilkammerwand zu bilden.
• Eine dritte ringförmige Nut 129 ist entlang der Hülse zwischen den Nuten 122 und 124 vorgesehen, und mehrere gesonderte Öffnungen 130 sind in einem ringförmigen Muster entlang der Hülse in der dritten Nut 129 gebildet. In der bevorgzugten Ausführungsform sind zwölf gesonderte Öffnungen vorgesehen, wobei jedoch jede geeignete Anzahl von Öffnungen 130 vorgesehen sein kann. Wenn die Hülse in der betreffenden Kammer angeordnet ist, sind die Öffnungen 130 mit den zweiten und fünften Öffnungen 44 und 50 ausgerichtet; siehe Darstellung der Öffnung 50 in Fig. 3. Dritte und sechste Öffnungen 46 und 52 sind benachbart zu dem offenen Ende der Hülse angeordnet, das von der betreffenden Kappe wegweisend angeordnet ist. Während des Betriebs des Motors 10 bewegt sich die dritte Spulendichtung 114 wiederholt über die Öffnungen 130. Wenn die Dichtung 114 auf einer Seite der Öffnungen 130 von der Kappe 58 wegweisend angeordnet ist, sind die Öffnungen strömungsmäßig mit der Spulenkammer 105 verbunden (Fig. 9B), und wenn sich die Dichtung auf der anderen Seite der Öffnungen benachbart zu der Kappe 58 befindet, sind die Öffnungen 130 strömungsmäßig mit dem Auslaßhohlraum 116 verbunden. Auf diese Weise wirkt die Hülse als ein Drei-Wege-Ventil.
• Jetzt wird der Betrieb des Motors 10 beschrieben. Ein komprimiertes Fluid, wie beispielsweise Luft, wird durch den Haupteinlaß 38 in die ringförmigen Kammern 110 zugeführt, die den Spulen 96 und 98 zugeordnet sind, und durch die Öffnung 40 in die ringförmige Kolbenkammer 84. Die Luft in der Kammer 110 strömt durch den ersten Strömungsdurchgang 100, den zweiten Strömungsdurchgang 102 und in die Nähe des zweiten Endes 93 jeder Spule. Die Luft strömt in die Kammer jenseits des zweiten Spulenendes 93, durch die Öffnungen 130, zweite und fünfte Öffnungen 44 und 50 und in die Kolbenkammer 16. Als ein Ergebnis wird die Spule 96 nach oben gedrückt, so daß das Ende 91 gegen den Vorsprung 62 der Kappe 58 stößt, und die Spule 98 wird nach unten gedrückt, so daß das erste Ende 91 gegen den Vorsprung 62 der Kappe 60 stößt. Das Kolbenelement 76 wird so bewegt, daß es in der Kammer 16 näher an der Bodenkappe 60 als an der Kopfkappe 58 angeordnet ist.
• Die Luft strömt dann durch die zweite Öffnung 44 in die Kolbenkammer 19. Luft tritt durch die fünfte Öffnung 50 oberhalb des Kolbens in die Kammer 16 ein. Während sich die untere Kammer mit Luft füllt, strömt die Luft aus der vierten Öffnung 48 hinaus in die Kammer 105 unterhalb des ersten Endes 91 der Spule 98, wodurch die Spule 98 nach oben zu der Kappe 58 hin gedrückt wird. Das zweite Ende 93 der Spule 98 stößt an die Kappe 58 an, und die Luft in der Kammer oberhalb des Kolbens wird durch die fünfte Öffnung 50, durch Hülsenöffnungen 130 und den Hohlraum 116 aus dem Motor und durch die sechste Öffnung 52 aus dem Körper 12 ausgestoßen. Nachdem die Luft ausgestoßen worden ist, wird der Kolben durch die komprimierte Luft in der Kolbenkammer 19 nach oben zu der Kopfkappe 58 hin gedrückt.
• Während sich der Kolben nach oben bewegt, bewegt sich die Kolbendichtung 80 an der ersten Öffnung 42 vorbei, und die Luft in der Kolbenkammer 84 wird dann an die Kammer 105 zugeführt und die Spule wird nach unten zu der Bodenkappe 60 hin gedrückt. Luft in der unteren Kolbenkammer wird aus der Kammer durch die zweite Öffnung 44, durch Hülsenöffnungen 130 und die Hülse 120 sowie durch den Hohlraum 116 und aus dem Hauptkörper 12 durch die dritte Körperöffnung 46 ausgestoßen. Die Spulen und der Kolben befinden sich jetzt in den in den Fig. 8A und 8B gezeigten Positionen. Luft tritt durch die dritte Öffnung 46 aus der vierten Öffnung 48 aus, wie es oben beschrieben wurde, und während die Luft nach außen strömt, wird die Spule 98 nach unten verschoben, bis das Ende an dem Vorsprung der Bodenkappe 60 anstößt. Luft strömt dann in die Kolbenkammer 16 oberhalb des Kolbens durch die Durchgänge 100 und 102 in der hier zuvor beschriebenen Art und Weise.
• Während Luft oberhalb des Kolbens strömt und aus der unteren Kolbenkammer ausgestoßen wird, wird der Kolben nach unten zu der Endkappe 60 hin gedrückt, und wenn die Kolbendichtung 81 die vierte Öffnung 48 passiert, strömt Luft durch die vierte Öffnung 48 und drückt die Spule 98 nach oben zu der Endkappe 58 hin, wodurch es ermöglicht wird, daß Luft oberhalb des Kolbens aus der fünften Öffnung 50 und der sechsten Öffnung 52 in der zuvor beschriebenen Art und Weise austritt. Luft tritt außerdem durch die erste Öffnung 42 aus. Während die Luft aus der Öffnung 42 austritt, drückt die Luft in der ringförmigen Kammer 110 die Spule 96 nach oben zu dem Vorsprung 62 hin.
• Einlaßluft strömt durch die Durchgänge 100 und 102 in die Kammer unterhalb des Kolbens, und der Prozeß wird wiederholt. Der Kolben bewegt sich in einer schnellen hin- und hergehenden Art und Weise, bis die Zufuhr von Luft beendet wird.

Claims (11)

1. Pressluftmotor (10), der folgende Merkmale aufweist:

a) einen Motorkörper (12), der eine Kolbenkammer (16) mit sich gegenüberliegenden Kammerenden hat, mindestens zwei Ventilkammern (34, 36), Einlaßeinrichtungen (38) zum Zuführen eines Druckfluids in die Kolbenkammer und jede der Ventilkammern, sowie Auslaßeinrichtungen (116, 52) zum Abgeben des Druckfluids aus der Kolbenkammer und jeder der Ventilkammern;

b) ein Hülsenelement (120) in jeder der Ventilkammern, wobei jedes der Hülsenelemente mindestens ein offenes Ende und mindestens eine Öffnung (130) hat, die entlang des Hülsenkörpers ausgebildet ist, wodurch eine Fluidverbindung zwischen der jeweiligen Ventilkammer und der Kolbenkammer gebildet wird;

c) ein Spulenelement (96, 98), das in jeder der Ventilkammern (34, 36) angeordnet ist, wobei die Spulenelemente jeder Ventilkammer in sich gegenüberliegender Beziehung zueinander stehen, wobei jedes Spulenelement ein kleines Druck aufnehmendes Ende (93) hat, das in dem offenen Ende des betreffenden Hülsenelements angeordnet ist, ein großes Druck aufnehmendes Ende (91), das in Fluidverbindung mit einer Spulenkammer (105) in der Ventilkammer (36) steht, einen ringförmigen Spulenauslaßhohlraum (116), der in Fluidverbindung mit den Auslaßeinrichtungen steht, sowie einen Spuleneinlaßhohlraum (110), der in Fluidverbindung mit den Einlaßeinrichtungen (38) steht, wobei der Spuleneinlaßhohlraum in Fluidverbindung mit dem kleinen Druck aufnehmenden Ende steht;

d) mindestens eine Spulenkammeröffnung (44, 50), die eine Fluidverbindung zwischen der betreffenden Spulenkammer und der Kolbenkammer bildet;

e) einen Kolben (76), der in einer sich hin- und herbewegenden Weise in der Kolbenkammer (16) bewegbar ist, in Reaktion auf eine Bewegung durch die Spulenelemente relativ zu den Hülsenelementen, wobei der Kolben eine ringförmige Kolbeneinlaßkammer (84) in Fluidverbindung mit den Einlaßeinrichtungen hat;

f) wodurch eine Hin- und Herbewegung jedes Spulenelements (96, 98) wechselweise die Hülsenöffnung (130) mit dem ringförmigen Spulenauslaßhohlraum (116) oder mit dem Spuleneinlaßhohlraum (110) verbindet, und wobei die resultierende Bewegung des Kolbens wechselweise die Spulenkammeröffnung mit den gegenüberliegenden Kammerenden oder mit der ringförmigen Kolbeneinlaßkammer verbindet, wodurch ein Druckungleichgewicht zwischen dem kleinen Druck aufnehmenden Ende (93) und dem großen Druck aufnehmenden Ende (91) der Spule erzeugt wird, das die Hin- und Herbewegung der Spulenelemente bewirkt.

2. Pressluftmotor nach Anspruch 1, wobei der Motorkörper (12) ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, und wobei zwei Ventilkammern (34, 36) und zwei Spulenelemente (96, 98) vorgesehen sind, wobei das kleine Druck aufnehmende Ende (93) eines Spulenelements (96) in der Nähe des ersten Körperendes angeordnet ist, wobei das große Druck aufnehmende Ende (91) des einen Spulenelements in der Nähe des zweiten Körperendes angeordnet ist, wobei das kleine Druck aufnehmende Ende (93) des anderen Spulenelements (98) in der Nähe des zweiten Körperendes angeordnet ist, und wobei das große Druck aufnehmende Ende (91) des anderen Spulenelements in der Nähe des ersten Körperendes angeordnet ist.

3. Pressluftmotor nach Anspruch 2, wobei jedes Spulenelement (96, 98) eine erste Spulendichtung (108) aufweist, die dem kleinen Druck aufnehmenden Ende (93) benachbart ist, eine zweite Spulendichtung (104), die dem großen Druck aufnehmenden Ende (91) benachbart ist, sowie eine ringförmige Spulennut (109) entlang des äußeren Umfangs des Spulenkörpers zwischen den ersten und zweiten Spulendichtungen, wobei die ringförmige Spulennut und die Ventilkammer den Einlaßhohlraum (110) definieren.

4. Pressluftmotor nach Anspruch 3, wobei jedes Spulenelement (96, 98) einen Strömungsdurchlaß aufweist, der sich zwischen der Spulenkammer (110) und dem kleinen Druck aufnehmenden Ende (93) des Spulenelements (98) erstreckt.

5. Pressluftmotor nach Anspruch 4, wobei der Strömungsdurchlaß einen sich im wesentlichen seitlich erstreckenden Abschnitt (100) und einen sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt (102) aufweist.

6. Pressluftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motorkörper (12) eine Vielzahl von Rippen (18, 20, 22, 24) entlang der Außenseite des Körpers aufweist, wobei die beiden Ventilkammern (34, 36) zwischen zwei der Rippen angeordnet sind.

7. Pressluftmotor nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6, die von Anspruch 2 abhängen, wobei die Hülsenelemente (120) in den Ventilkammern (34, 36) sitzen, benachbart zu dem großen Druck aufnehmenden Ende (91) der Spulen, wobei die Hülsenelemente jeweils eine erste Hülsendichtung (122), eine zweite Hülsendichtung (124) sowie eine Strömungsbahn zwischen den Hülsendichtungen und der mindestens einen Öffnung (130) haben.

8. Pressluftmotor nach Anspruch 7, wobei er weiterhin eine dritte Spulendichtung (114) an dem kleinen Druck aufnehmenden Ende (93) jeder Spule aufweist, wobei jede diese dritte Dichtung in abdichtender Weise an das entsprechende Hülsenelement (120) angreift.

9. Pressluftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (76) erste und zweite Dichtungseinrichtungen (80, 81) aufweist zum Bilden einer Dichtung zwischen dem Kolben und der Kammerwand, wobei der Kolben eine ringförmige Nut (82) entlang dem äußeren Umfang des Kolbenelements zwischen den ersten und zweiten Dichtungseinrichtungen aufweist, wobei die Kammerwand und die Nut (82) die Kolbeneinlaßkammer (84) definieren.

10. Pressluftmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (12) ein erstes Ende hat, das von einer ersten Endkappe (58) verschlossen ist, sowie ein zweites Ende, das von einer zweiten Endkappe (60) verschlossen ist.

11. Pressluftmotor nach Anspruch 10, wobei jede Endkappe (58, 60) einen Vorsprung (62) aufweist, der in einer entsprechenden Spulenkammer (105) angeordnet ist, wenn die Kappen auf den Körperenden sitzen.