PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69103700T2 04.05.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0465450
Titel Hydraulischer Dreh-Impuls-Erzeuger.
Anmelder Atlas Copco Tools AB, Stockholm, SE
Erfinder Schoeps, Knut Christian, S-135 47 Tyresö, SE
Vertreter Jochem, B., Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 60323 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69103700
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 28.06.1991
EP-Aktenzeichen 918501826
EP-Offenlegungsdatum 08.01.1992
EP date of grant 31.08.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.1995
IPC-Hauptklasse B25B 21/02

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit einem hydraulischen Drehimpulserzeuger der Gattung mit einem Antriebsteil, der mit einem Drehmotor verbunden ist und eine zylindrische Flüssigkeitskammer einschließt, die durch eine umlaufende Wand und zwei Stirnwände begrenzt ist, einer Abtriebswelle, die drehbar und koaxial in Bezug zu dem Antriebsteil gehalten ist und einen sich in die Flüssigkeitskammer erstreckenden hinteren Teil aufweist, der wenigstens einen radialen Schlitz besitzt, der jeweils ein radial bewegliches Dichtelement zum abdichtenden Zusammenwirken mit Dichtleisten an der umlaufenden Wand der Flüssigkeitskammer hält, und am hinteren Wellenteil angebrachten ersten Dichtstegen zum abdichtenden Zusammenwirken mit zweiten Dichtstegen an der umlaufenden Wand der Flüssigkeitskammer, wodurch die Flüssigkeitskammer während kurzer Intervalle der Relativdrehung zwischen dem Antriebsteil und der Abtriebswelle in wenigstens einen Hochdruckraum und wenigstens einen Niederdruckraum unterteilt ist (siehe z. B. EP-A-290 411).

Bei hydraulischen Drehmimpulserzeugern der obigen Art besteht ein Problem darin, sowohl eine gute Dichtwirkung zwischen dem hinteren Teil der Abtriebswelle, einschließlich der Dichtelemente, und den Stirnwänden der Flüssigkeitskammer während der Impulserzeugung und andererseits eine Relativdrehung mit niedriger Reibung zwischen dem Antriebsteil und dem hinteren Wellenteil zwischen jeder Phase der Impulserzeugung zu erhalten. Wenn sehr kleine Spalte zwischen den Enden des hinteren Wellenteils und den Stirnwänden der Flüssigkeitskammer verwendet werden, erzielt man eine gute Dichtheit, die zu hohen Spitzendrücken führen würde. Unglücklicherweise bedeuten die kleinen Spalte auch einen sehr dünnen Flüssigkeitsfilm zwischen den beweglichen Teilen, was zu einer hochviskosen Reibung und einer langsamen Beschleunigung des Antriebsteils relativ zur Abtriebswelle vor jeder Phase der Impulserzeugung führt. Das Ergebnis ist keine gesteigerte Leisungsabgabe des Impulserzeugers, da die Energie jedes Drehimpulses nicht nur von der Dichtigkeit der Zellen der Flüssigkeitskammer, sondern auch von der Relativgeschwindigkeit des Antriebsteils zur Abtriebswelle abhängt. Eine langsame Beschleunigung des Antriebsteils bedeutet auch eine niedrige Impulsrate.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Leistungsabgabe eines Drehimpulserzeugers der oben be schriebenen Art durch Kombinieren einer guten Dichtigkeit der Zellen der Flüssigkeitskammer während der Phase der Impulserzeugung und einer Beschleunigungsphase mit niedriger Reibung zu verwirklichen.

Erreicht wird dies durch die in den Ansprüchen definierte Erfindung

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nachstehend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Maschinenschraubers mit einem erfindungsgemäßen Drehimpulserzeuger;

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Ausbruch der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 1. Der geschnittene Teil von Fig. 1 stellt einen Schnitt entlang der Linie I- I in Fig. 4 dar.

Der in Fig. 1 gezeigte Maschinenschrauber ist pneumatisch angetrieben und besitzt ein Gehäuse 10, einen Griff 11, einen Druckluft-Zufuhranschluß 12 und einen Auslaßschalldämpfer 13, der am unteren Ende des Griffes 11 angeordnet ist, sowie ein durch einen Auslöser 14 betätigtes Drosselventil.

Im hinteren Teil des Gehäuses 10 ist ein Pneumatischer Fliigelzellenmotor 16 angeordnet, welcher über einen hydraulischen Drehimpulserzeuger 17 treibend mit einer Abtriebswelle 18 verbunden ist. Letztere ist zur Verbindung mit einer Stecknuß mit einem Vierkantende 19 ausgebildet.

Der Impulserzeuger, der allgemein von der beispielsweise in der EP-Anmeldung Nr. 0 290 411 vorbeschriebenen Art ist, weist ein mit dem Motor 16 drehmomentübertragend gekoppeltes Antriebsteil 21 und einen hinteren Teil 22 der Abtriebswelle 18 auf.

Das Antriebsteil 21 besitzt einen röhrenförmigen Teil 23, der mit einer umlaufenden Wand 20 und Stirnwänden 25, 28 eine zylindrische Flüssigkeitskammer 24 umschließt. Die hintere Stirnwand 25 ist mit dem röhrenförmigen Teil 23 mittels einer Ringmutter 26 verbunden. Die hintere Stirnwand 25 ist mit einem nach hinten hervorstehenden Wellenzapfen 27 ausgebildet, welcher über eine Keilverbindung drehmomentübertragend mit dem Motor 16 verbunden ist. Die vordere Stirnwand 28 der Flüssigkeitskammer 24 besteht aus einem Stück mit dem röhrenförmigen Teil 23.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die hintere Stirnwand 25 durch die Ringmutter 26 gegen einen ersten Absatz 29 in dem Antriebsteil 23 verspannt. An diesem ist ein zweiter Absatz 30 ausgebildet, um mit einem ringförmigen Kontaktelement 37, das inwendig der Stirnwand 25 angeordnet ist, abdichtend zusammenzuwirken. Das Kontaktelement 37 ist axial zwischen dem Absatz 30 und der Stirnwand 25 verschieblich.

Der hintere Teil 22 der Abtriebswelle 18 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden, radialen Schlitzen 31, 32 ausgebildet, in welchen zwei Gleitflügel 33, 34 gehalten sind. Die Flügel 33, 34 sind dazu vorgesehen, mit zwei axial hervorstehenden Dichtleisten 35, 36 an der Wand 20 der Flüssigkeitskammer 24 abdichtend zusammenzuwirken. Der Wellenteil 22 ist, von den Flügelschlitzen 31, 32 um 90º umfangsversetzt, mit einem ersten Satz von zwei diametral gegenüberliegenden Dichtstegen 40, 41 zum abdichtenden Zusammenwirken mit einem zweiten Satz von zwei entsprechenden Dichtstegen 40, 41 an der Wand 20 der Flüssigkeitskammer ausgebildet. Letztere sind um 90º umfangsversetzt zu den Dichtleisten 35, 36 angeordnet.

Durch das gleichzeitige, abdichtende Zusammenwirken sowohl zwischen den Flügeln 33, 34 und den Leisten 35, 36 als auch zwischen dem ersten Satz von Dichtstegen 38, 39 und dem zweiten Satz von Dichtstegen 40, 41 wird die Flüssigkeitskammer 24 in zwei Hochdruckräume H.P. und zwei Niederdruckräume L.P. unterteilt. Dies geschieht während kurzer Abschnitte der relativen Drehung zwischen dem Antriebsteil 21 und der Abtriebswelle 18.

Vorzugsweise sind Ventilmittel vorgesehen, um über Bypass-Verbindungen zu verhindern, daß Drehimpulse öfter als einmal pro relativer Umdrehung zwischen dem Antriebsteil 21 und der Abtriebswelle 18 erzeugt werden. Solche Ventilmittel können von jeglicher bekannter Art sein und werden nicht im Detail beschrieben.

An seinen Enden besitzt der Wellenteil 22 ringförmige Absätze 42, 43, die im wesentlichen fluchtend mit den Fanden der Flügel 33, 34 angeordnet sind. Das Kontaktelement 37 ist dazu vorgesehen, mit dem Absatz 43, den hinteren Enden der Flügel 33, 34 und auch mit dem Absatz 30 an der Wand 20 der Flüssigkeitskammer abdichtend zusammenzuwirken. Um einen Kontaktdruck zwischen dem Element 37 und den Absätzen 43 und 30 sowie den Flügeln 33, 34 zu erzeugen, ist zwischen dem Element 37 und der Stirnwand 25 eine Druckkammer 44 ausgebildet. Diese Druckkammer 44 steht mit den Hochdruckräumen H.P. der Flüssigkeitskammer 24 über axiale Nuten 45, 46 in Verbindung, welche sich von den Flügelschlitzen 31, 32 nach hinten erstrecken.

Das Kontaktelement 37 besteht aus einer flachen, ringförmigen Scheibe, die mit einer Anzahl von Durchgangsöffnungen 47 versehen ist, mit welchen beabsichtigt wird, den Flüssigkeitsaustausch zwischen dein Bereich zwischen dem Kontaktelement 37 selbst und dem Absatz 43 und der Druckkammer 44 zu erleichtern.

Einmal pro relativer Umdrehung zwischen dem Antriebsteil 21 und der Abtriebswelle 18 erzeugt das abdichtende Zusammenwirken zwischen den Flügeln 33, 34 und den Leisten 35, 36 bzw. zwischen den Dichtstegen 38, 39 und 40, 41 einen Druckaufbau in den Hochdruckräumen H.P., um dadurch einen Drehimpuls zu erzeugen. Gleichzeitig breitet sich der Hochdruck über die Flügelschlitze 31, 32 und die Nuten 45, 46 in die Druckkammer 44 aus, um das Kontaktelement 37 gegen die Absätze 30, 43 und die Enden der Flügel 33, 34 zu drücken. Dies bedeutet, daß der bestmögliche Dichtkontakt an den Endflächen des Impulserzeugers erreicht wird. Durch die von dem Kontaktelement 37 ausgeübte Kraft werden die Welle 18 und die Flügel 33, 34 auch nach vorne gedrückt, um einen guten Dichtkontakt zwischen dem Absatz 42 und der vorderen Stirnwand 28 der Flüssigkeitskammer 24 zu erzielen.

Bei vorbekannten Impulserzeugern ist der Abstand zwischen den Wellenabsätzen 30 und 42 etwas größer als die Länge der Flügel 33, 34, um sicherzustellen, daß die Flügel nicht verklemmt werden oder bei ihrem Kontakt mit den Stirnwänden Reibwiderstand verursachen. Dies führt unvermeidlich zu einer schlechten Abdichtung der Hochdruckräume. Da diese Probleme durch die erfindungsgemäße Anordnung des Kontaktelements wirksam vermieden werden, kann die Länge der Flügel exakt gleich dem Abstand zwischen den Absätzen 30 und 42 sein. Dies bedeutet, daß die Dichtheit der Hochdruckzellen H.P. während der Impulserzeugungsphase deutlich verbessert wird, da das Kontaktelement 37 sowohl mit den Enden der Flügel 33, 34, als auch den Absätzen 43 und 30 in guten Dichtkontakt kommt.

Weiterhin stellt das axial verschiebliche Kontaktelement 37 auch sicher, daß zwischen den Enden der Flügel 33, 34 und dem Wellenteil 22 auf der einen Seite und den Stirnwänden der Flüssigkeitskammer auf der anderen Seite während der Beschleunigungsphase des Antriebsteils 21 eine sehr niedrige, viskose Reibung herrscht. Sobald der Dichtkontakt zwischen den Flügeln 33, 34 und den Leisten 35, 36 bzw. zwischen dem ersten und zweiten Satz von Dichtstegen 38, 39 und 40, 41 unterbrochen wird und die Druckspitzen in den Hochdruckräumen H.P. nachgelassen haben, herrscht in der Kammer 44 kein Druck mehr, und das Kontaktelement 37 zieht sich automatisch von seiner aktiven Dichtstellung in eine hintere Ruhestellung zurück. Der Spalt zwischen dem Kontaktelement 37 und den nicht rotierenden Teilen, den Flügeln 33, 34 und dem Wellenteil 22, steigt nun auf eine Breite an, bei welcher praktisch keine viskose Reibung existiert. Dies erleichtert die Beschleunigung des Antriebsteils 21 und führt zu einer höheren Impulsrate, die von dem Werkzeug abgegeben wird.

Obwohl in dem oben beschriebenen Beispiel die Kontaktelement- Einrichtung an der hinteren Stirnwand der Flüssigkeitkammer angeordnet ist, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Kontaktelement-Einrichtung kann ebenso gut der vorderen Stirnwand der Flüssigkeitskammer zugeordnet sein.


Anspruch[de]

1. Hydraulischer Drehimpulserzeuger, mit einem Antriebsteil (21), der mit einem Drehmotor (16) verbunden ist und eine zylindrische Flüssigkeitskammer (24) einschließt, die durch eine umlaufende Wand (20) und zwei Stirnwände (25, 28) begrenzt ist, einer Abtriebswelle (18), die drehbar und koaxial in Bezug zu dem Antriebsteil (21) gehalten ist und einen sich in die Flüssigkeitskammer (24) erstreckenden hinteren Teil (22) aufweist, der wenigstens einen radialen Schlitz (31, 32) besitzt, der jeweils ein radial bewegliches Dichtelement (33, 34) zum abdichtenden Zusammenwirken mit Dichtleisten (35, 36) an der umlaufenden Wand (20) der Flüssigkeitskammer hält, und am hinteren Wellenteil (22) angebrachten ersten Dichtstegen (38, 39) zum abdichtenden Zusammenwirken mit zweiten Dichtstegen (40, 41) an der umlaufenden Wand (20) der Flüssigkeitskammer, wodurch die Flüssigkeitskammer (24) während kurzer Intervalle der Relativdrehung zwischen dem Antriebsteil (21) und der Abtriebswelle (18) in wenigstens einen Hochdruckraum (H.P.) und wenigstens einen Niederdruckraum (L.P.) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Stirnwände (25) der Flüssigkeitskammer ein ringförmiges, unelastisches Kontaktelement (37) zugeordnet ist, das axial frei zwischen einer Ruhe- und einer Wirkstellung verschiebbar ist, in welcher es abdichtend mit den Dichtelementen (33, 34) und dem hinteren Teil (22) der Abtriebswelle zusammenwirkt, um den Hochdruckraum (H.P.) vom Niederdruckraum (L.P.) abzudichten, zwischen dem Kontaktelement (37) und der zugeordneten Stirnwand eine Druckkammer (44) ausgebildet und eine Durchlaßöffnung (45, 46) vorhanden ist, welche die Druckkammer (44) während der erwähnten kurzen Drehintervalle verbindet mit dem Hochdruckraum (H.P.), um dadurch einen Vorlastdruck auf das Kontaktelement (37) in Richtung der Wirkstellung auszuüben.

2. Impulserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (37) eine flache Form besitzt.

3. Impulserzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abtriebswellenteil (22) einen ringförmigen Absatz (43) aufweist, welcher fluchtend zu einem der Enden des Dichtelements oder der Dichtelemente (33, 34) angeordnet ist, wobei das Kontaktelement (37) in seiner Wirkstellung sowohl mit dem ringförmigen Absatz (43) als auch mit dem Ende des Dichtelements bzw. den Enden der Dichtelemente in Dichtungskontakt steht.

4. Impulserzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungen (45, 46) aus einer oder mehreren axialen Nuten im hinteren Teil der Abtriebswelle (22) bestehen, welche die Druckkammer (44) mit dem Hochdruckraum (H.P.) verbinden.

5. Impulserzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Nuten (45, 46) Erweiterungen der radialen Schlitze (31, 32) sind.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com