Druckluftlamellenmotor

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein schmierungsfreier Druckluftlamellenmotor, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet. Der Druckluftlamellenmotor weist einen umlaufenden, außenmittig im Zylinder angeordneten Rotor mit Lamellen auf, die in am Rotor angeordneten Schlitzen gleiten. Die Lamellen stützen sich beim Drehen des Rotors auf Laufringen ab, die innerhalb des Zylinders in seinen Stirnseitenbereichen vorgesehen sind. Der Innendurchmesser der Lamellen ergibt sich jeweils etwa aus dem Rotordurchmesser, vergrößert um einen dem maximalen Lamellenhub entsprechenden radialen Betrag. In den beiden Endbereichen des Zylinders ist jeweils eine innere Umfangsnut eingedreht, die den Laufring aufnimmt. Der Außendurchmesser des Laufringes 3 in der Umfangsnut 12 ist radial frei beweglich und am Rotor 2 im Bereich des kleinsten Spieles zwischen Rotor 2 und Zylinder 5 (unterer Totpunkt) unmittelbar abgestützt. Die Lamellen 1 stützen sich am Umlaufring 3 direkt ab.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Druckluftlamellenmotor mit einem umlaufenden, außenmittig im Zylinder angeordneten Rotor mit in Schlitzen gleitenden Lamellen, die sich bei Betrieb des Motors auf innerhalb des Zylinders in seinen Stirnseitenbereichen vorgesehenen Laufringen abstützen, deren Innendurchmesser sich jeweils etwa aus dem Rotordurchmesser, vergrößert um einen dem maximalen Lamellenhub entsprechenden radialen Betrag ergibt, wobei in den beiden Endbereichen des Zylinders jeweils eine innere Umfangsnut eingedreht ist, die den Laufring aufnimmt.

[0002] Bekannt sind Flügelzellenmaschinen, die sowohl stationär als auch in handgeführten Werkzeugen Verwendung finden.

[0003] Diese Motoren weisen einen hohen Lamellenverschleiß auf und müssen, um eine noch erträgliche Standzeit der Lamellen zu erreichen, mit einem Schmieröl, das der zugeführten Druckluft mit entsprechenden Mitteln dosiert beigefügt wird, geschmiert werden. Da ein großer Teil des Schmieröls mit der Auspuffluft ins Freie gelangt, ist eine Umweltverschmutzung durch ölnebel unvermeidbar.

[0004] Auf dem Gebiet des Verdichterbaues sind Drehkolbenkompressoren bekannt (Dr. H. Hoffmann: Lehrbuch der Bergwerksmaschinen, 4. Auflage, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1950, Seite 275), bei denen Laufringe angewendet sind. Diese Laufringe werden von Flügeln des Drehkolbens getragen, die gegen die Gehäusewandung anlaufen. Indem die Flügel des Drehkolbens nur so weit auseinanderstreben, wie es die Laufringe zulassen, ist der Druck, mit dem die Fliehkraft die Flügel gegen die Gehäusewand preßt, begrenzt. Der Laufring besteht aus einem Ring, an dessen Außenumfang radial bewegliche Schieberchen angeordnet sind, die bei Betrieb des Kompressors an der Gehäusewand anliegen. Durch diese Schieberchen ist der geringe Spielraum zwischen dem Ring und der Gehäusewand in eine Anzahl Zellen aufgeteilt. Zwischen der Gehäusewand und dem Laufring ist lediglich ein geringfügiges Spiel vorhanden, das so bemessen ist, daß ein ölkeileffekt eintritt.

[0005] Bei anderen bekannten Drehkolbenmaschinen (DE-PS 686 452) ist das Spiel zwischen den Laufringen und dem Gehäuse nach DIN-Normen Laufsitz bemessen (D_E-PS 686 452, Seite 1, Zeilen 47 bis 50). An der Gleitfläche muß eine zusammenhängende ölschicht aufrechterhalten werden.

[0006] Um die Schmierungsverhältnisse zu verbessern, sind die Flügel mit gelenkig angebrachten Gleitschuhen versehen, die an den Laufringen gleiten. Damit sind die Flügel nicht unmittelbar auf den Laufringen abgestützt.

[0007] Außerdem sind Druckluft-Drehkolbenmotoren bekannt (DDR-Patent 9860), bei denen zur Führung der Schieber radial und tangential verstellbare, auf Kugellagern laufende, seitlich angeordnete Fangringe vorgesehen sind. Der Aufbau dieser Motoren ist ziemlich kompliziert; außerdem müssen die die Fangringe tragenden, innen liegenden Kugellager geschmiert werden, so daß auch hier die Auspuffluft sehr ölhaltig ist. Eine Übertragung dieser bekannten Anordnung auf Druckluftlamellenmotoren wäre nicht zweckmäßig, denn man würde immer eine sehr ölhaltige Auspuffluft erhalten. Außerdem ist die Konstruktion mit Gleitschuhen sehr aufwendig.

[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten, schmierungsfreien Druckluftlamellenmotor zu finden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 enthalten.

[0009] Nach der vorliegenden Erfindung laufen die Ringe berührungslos im Zylinder um. An dem'Ring-Innendurchmesser tritt nur ein vernachlässigbarer Verschleiß auf, weil der Ring mit der Rotordrehzahl mitläuft und lediglich geringfügigen, aus der Exzentrizität herrührenden Schwankungen der Umfangsgeschwindigkeit unterliegt. Zwischen den Ringen und der Eindrehung im Zylinder sind Spalte vorhanden, die eine seitliche Berührung des Ringes am Zylinder verhindern. Weil zwischen den umlaufenden und stehenden Teilen praktisch keine Berührung stattfindet, entfällt jegliche Schmierung.

[0010] Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der beigefügten Zeichnungen von beispielhaften Ausführungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckluftlamellenmotor im Axialschnitt und

Fig. 2 eine Abwandlung des Motors gemäß Fig. 1, ebenfalls im Axialschnitt dargestellt.

[0011] Wie Fig. 1 zeigt, ist in einem Zylinder 5 ein Rotor 2 außenmittig angeordnet. Die Rotorwelle 2a ist in Kugellagern 11 gelagert, deren Außenringe jeweils in einem Lagerschild 8 fest angeordnet sind. Die Lagerschilder 8 bilden gleichzeitig die Deckel des Zylinders 5.

[0012] Am Rotor 2 sind radial verlaufende Führungsschlitze vorgesehen, in denen Lamellen 1 angeordnet sind. Die Lamellen werden bei der Rotation des Rotors durch die Zentrifugalkraft nach außen verschoben.

[0013] In jedem Stirnbereich des Rotors 2 ist ein Laufring 3 vorgesehen, der von einer in der Zylinderwand eingedrehten Umfangsnut 12 mindestens teilweise aufgenommen wird und sich während des Betriebes des Motors auf dem Rotor 2 abstützt.

[0014] Beim Drehen des Rotors 2 wird der Ring 3 von den Lamellen 1 bzw. den ihn berührenden Rotorteilen mitgenommen und läuft nach Uberwindung des Anlaufschlupfes im wesentlichen mit der Rotordrehzahl mit, abgesehen von geringfügigen Abweichungen der beiden-Umlaufgeschwindigkeiten, die sich aus der exzentrischen Lagerung des Rotors 2 im Zylinder 5 ergeben. Dadurch ist der Verscheiß vernachlässigbar klein.

[0015] Die im Zylinder 5 eingedrehte Nut 12 ist so groß, daß der Außendurchmesser des Ringes 3 im Zylinder 5 berührungslos umläuft.

[0016] Die Breite der Nut 12 ist so gewählt, daß zwischen dem Ring 3 und dem Zylinder 5 und Lagerschild 8 ein minimales Axialspiel 6, 7 vorhanden ist, welches als Spaltdichtung wirkt.

[0017] Bei Betrieb des Motors werden die Lamellen 1 nach außen verschoben, bis sie an der Innenfläche der Ringe 3 anliegen. Hierbei wird durch die der Fliehkraft am stärkten ausgesetzte Lamelle der in senkrecht zur Rotorachse verlaufender Ebene bewegliche Ring 3 in Richtung der Lamellenbewegung verschoben. Der auf der gegenüberliegenden Seite befindliche Schieber, der mit seiner Lauffläche ebenfalls an der Innenfläche des Ringes 3 anliegt, wird völlig in den Lamellenschlitz eingeschoben. Die zwischen diesen Grenzlagen liegenden Lamellen werden so weit aus den Schlitzen radial hinausgeschoben, wie es ihnen der Ring 3 erlaubt.

[0018] In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung des Druckluftlamellenmotors ist der Innendurchmesser des Laufringes 3 etwa gleich dem Durchmesser der Bohrung des Zylinders 5. In diesem Falle laufen der Ring 3 und damit auch die Lamellen 1 im Zylinder 5 nahezu berührungsfrei, so daß ein ölfreier Betrieb möglich ist.

[0019] Der Innendurchmesser des Ringes 3 kann auch entsprechend einem gewünschten geringfügigen Spalt zwischen den Laufflächen der Lamellen 1 und dem Innendurchmesser des Zylinders 5 kleiner als die Bohrung des Zylinders 5 ausgeführt sein.

[0020] Durch diese Anordnung wird eine Reibung zwischen den Lamellen 1 und der Innenfläche des Zylinders 5 völlig verhindert, so daß praktisch kein Verschleiß an Lamellen 1 bzw. Zylinderwand eintritt.

[0021] Es ist auch möglich, die Lamellen 1 im Zylinder 5 einlaufen zu lassen. Dazu wird der Innendurchmesser des Laufringes 3 größer gewählt als der Innendurchmesser des Zylinders 5. Nach einer Einlaufzeit nutzen sich dann die Lamellen gerade so viel ab, bis der Laufring 3 eine weitere Berührung zwischen den Lamellen 1 und der Zylinderwand verhindert.

[0022] In der Abwandlung gemäß Fig. 2 ist am Rotor 2 eine zusätzliche Eindrehung 10 vorgesehen, die mit der Nut 12 zusammenwirkt. Entsprechend dem Profil der Eindrehung 10 sind die Lamellen 1 jeweils in ihrem oberen Bereich abgesetzt, so daß die Lamelle 1 auf dem Ring 3 mit der abgesetzten Fläche von innen abgestützt ist.

[0023] Der Innendurchmesser des Ringes 3 ergibt sich bei dieser Ausführung aus der Summe des Rotordurchmessers im Bereich des Ringes 3 und des radialen Betrages, um welchen die Lamelle 1 beim maximalen Hub das Rotorprofil im Bereich des Ringes 3 überragt, unter Berücksichtigung einer geringen Minustoleranz.

Ansprüche

1. Druckluftlamellenmotor mit einem umlaufenden, außermittig im Zylinder angeordneten Rotor mit in Schlitzen gleitenden Lamellen, die sich bei Betrieb des Motors auf innerhalb des Zylinders in seinen Stirnseitenbereichen vorgesehenen Laufringen abstützen, deren Innendurchmesser sich jeweils etwa aus dem Rotordurchmesser, vergrößert um einen dem maximalen Lamellenhub entsprechenden radialen Betrag ergibt, wobei in den beiden Endbereichen des Zylinders jeweils eine innere Umfangsnut eingedreht ist, die den Laufring aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser des Laufringes (3) in der Umfangsnut (12) radial frei beweglich und am Rotor (2) im Bereich des kleinsten Spieles zwischen Rotor (2) und Zylinder (5) (unterer Totpunkt) unmittelbar abgestützt ist, wobei die Lamellen (1) sich am Umlaufring (3) direkt abstützen.

2. Druckluftlamellenmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Breite der Umfangsnut (12) so bemessen ist, daß zwischen dem Laufring (3) und den Stirnseiten der Zylinderbohrung (5) ein minimales, als Spaltdichtung wirkendes Axialspiel vorhanden ist.

3. Druckluftlamellenmotor nach den Ansprüchen 1 und 2_;
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Endbereichen des Rotors (2) jeweils eine mit der Umlaufnut (12) zusammenwirkende Eindrehung (10) vorgesehen ist, wobei die Lamellen jeweils in ihrem der Rotorachse abgewandten Bereich um einen Betrag abgesetzt sind, welcher der Tiefe der Eindrehung (10) entspricht.

Zeichnung