Motor de aire comprimido, con un rotor de árbol (2) accionado por aire comprimido y que trabaja como pistón giratorio,

con una carcasa (1) que recibe el rotor de árbol (2) y que delimita con él un espacio de trabajo del motor (6), con una conexión de entrada (18) y un canal de salida (19) del espacio de trabajo del motor (6) para el aire comprimido o bien el aire de salida expandido, en el que el rotor de árbol (2) está acoplado con el árbol de accionamiento de un agregado mecánico que genera energía giratoria, en el que el rotor de árbol (2) presenta un dentado trocoide hacia el espacio de trabajo del motor (6) y colabora con un contra rotor (3) que se acopla en este dentado y está dentado de manera correspondiente y que es accionado por él, en el que en virtud de un ángulo diferente de 180º entre los ejes de giro de los rotores (2, 3), se lleva a cabo durante la rotación un aumento y una disminución correspondientes del volumen del espacio de trabajo del motor (6) con descarga correspondiente de la presión del aire y en el que al menos uno de los rotores está dispuesto sobre un rodamiento, caracterizado porque el montaje del rotor de árbol (2) se realiza sobre un rodamiento (13), y el contra rotor está alojado sobre un rodamiento (10), de manera que los rodamientos (10, 13) están apoyados en la carcasa del motor y en el que un rodamiento (10, 13) es regulable axialmente, incluyendo el rotor, en la carcasa en la dirección del eje de giro (I, II)

Estado de la técnica

La invención parte de un motor neumático accionado con aire comprimido del tipo de la reivindicación 1. El documento US 3 817 666 se considera como el estado más próximo de la técnica.

Se conoce un motor de aire comprimido con accionamiento giratorio accionable con fluido, en el que la energía de aire comprimido es transformada en energía giratoria mecánica, en el que un pistón giratorio impulsado con aire comprimido convierte un movimiento articulado de vaivén en un movimiento giratorio de un árbol de accionamiento de salida, empleando un acoplamiento de marcha libre entre el pistón de articulación y el árbol de accionamiento de salida, en el que las ventajas de un motor neumático sobresalen frente a un motor eléctrico (DE G 93 20 601). Sin embargo, de manera desfavorable el movimiento rotativo generado en este motor de aire comprimido por medio de aire comprimido no es continuo, sino que es irregular de acuerdo con el movimiento del pistón de articulación y el empleo del acoplamiento de marcha libre en función de la resistencia de giro. Otro inconveniente de este motor neumático de pistón de articulación conocido consiste en la estructura complicada costosa y en el acoplamiento de marcha libre, además, necesario, o bien en el desgaste relativamente grande implicado con ello de las partes individuales del motor. Además, la fabricación de un motor de aire comprimido de este tipo es extraordinariamente costosa, con lo que se encarece también de forma correspondiente.

Otro motor de accionamiento accionado con aire comprimido conocido (motor de aire comprimido), pero con un rotor giratorio, que acciona un árbol de accionamiento de salida, presenta a modo de un agregado de células de aletas, unas células de aletas presionadas por medio de muelle o fuerza centrífuga radialmente en la pared, como se conoce también en compresores de aire de múltiples maneras (DE OS 31 17 412 A1). El inconveniente de este tipo de accionamiento consiste en que las aletas herméticas presentan en la dirección del rotor de árbol rotatorio un contacto superficial en ángulo recto con la pared de la carcasa, a lo largo de la cual se deslizan, con el inconveniente de que es extraordinariamente difícil conseguir aquí una fricción reducida y una hermeticidad correspondiente, aparte de los inconvenientes de los costes de fabricación extraordinariamente altos y los problemas relacionados con el desgaste en virtud de la obturación y lubricación, lo que repercute, naturalmente, directamente sobre la duración de vida útil, o bien sobre el rendimiento decreciente del motor de aire comprimido con una duración correspondiente de la utilización. El motor de accionamiento accionado con aire comprimido debe encontrar aplicación, además, para herramientas de aire comprimido, por ejemplo rectificadoras, en las que, como se conoce, se presta menos atención a la calidad real del accionamiento, sino en su lugar a la duración de vida útil.

En otro motor de aire comprimido de nuevo conocido (DE OS 196 13 262 A1), el accionamiento rotatorio del árbol de accionamiento de salida se realiza a través de uno de dos árboles acoplados a través de un engranaje de ruedas, que llevan dos pistones giratorio, que son desplazados en un movimiento giratorio en sentido opuesto en la carcasa a través de impulsión con aire comprimido, de manera similar a la inversión de un soplante Roots en un motor de aire comprimido. También aquí existe el problema sobre todo de la obturación o bien del desgaste 7 y de la falta de hermeticidad existente con ello después de un determinado periodo de funcionamiento, puesto que los dos pistones giratorios marchan en sentido radial, respectivamente, sobre paredes de taladros del cilindro o bien del rotor opuesto y en dirección axial marchan de nuevo con sus superficies frontales sobre superficies frontales lisas correspondientes de la carcasa, no siendo posible una corrección posterior para la obturación después del desgaste

o en el caso de modificaciones del intersticio a través de modificaciones de la temperatura. En efecto, la pared de la carcasa y el recubrimiento del pistón giratorio deben ser elásticos, para compensar estos inconvenientes conocidos, lo que implica, sin embargo, un gasto correspondiente. También aquí con tal motor de marcha concéntrica de pistón giratorio se puede pensar en accionar una máquina herramienta, o bien un husillo perforador. En cualquier caso, se plantean límites considerables a la configuración elástica de tales pistones giratorios, puesto que los pistones giratorios rozan sobre la pared de la carcasa y no rueda, lo que conduce, con una zona intermedia elástica, a un efecto de frenado fuerte o bien a una pérdida considerable de las fuerzas giratorias o bien del par motor en el árbol de accionamiento de salida del motor de aire comprimido.

Un problema principal de motores de aire comprimido, para transformar la energía de circulación del aire comprimido en energía giratoria de un árbol, consiste en la calidad de esta transformación, a saber, en qué medida una energía se puede convertir en otra con las menores pérdidas posible. Aquí se han preferido por el técnico bombas de células de aletas, porque tanto la fricción como también la hermeticidad interior de los espacios de trabajo se pueden supervisar y sobre todo ya se conocían estas características principales decisivas para el rendimiento a través de bombas de este tipo.

Por lo tanto, en el mundo técnico existía una prevención frente al motor de aire comprimido de acuerdo con la invención con los rasgos característicos de la reivindicación 1.

Para el técnico no era concebible que una bomba de ruedas dentadas rectas pudiera servir como motor de aire comprimido, puesto que el aire comprimido actuaría con efecto de compensación en el modo de su ataque sobre las superficies de trabajo del motor, es decir, especialmente en los espacios de trabajo, siendo indicados, en efecto, como posibilidad en la práctica los motores neumáticos (DE 42 41 320 C2), pero no se construyeron en la práctica debido a la prevención mencionada. Además, existías razones por las que los motores de aire comprimido conocidos o bien presentabas oscilaciones durante el accionamiento giratorio o no parecían satisfacer los pares motor necesarios. También se describe un motor de pistón giratorio (US 3.856.440) con pistón giratorio que presenta dentado frontal, presentando los dientes un desarrollo cicloide de la superficie de rodadura, de manera que podría aparecer una acción de motor con cometido de salida. Pero no se piensa en una conversión de energía de aire comprimido en energía giratoria mecánica para determinados fines y tampoco se ha descrito anteriormente, y tampoco se sugiere en virtud de la presencia frecuente de energía de aire comprimido y sobre todo también con la necesidad existente en principio de energía giratoria mecánica. El técnico piensa en motores de aire comprimido que presentan una conversión en bombas y compresores, sobre todo en partes rotatorias, cuyas superficies impulsadas por el medio de accionamiento presentan, con respecto al eje de giro una acción de palanca en sentido de giro, como por ejemplo una instalación de células de aletas. En este caso, no se considera la mayoría de las veces que la aleta siguiente que sigue a la aleta de accionamiento y que cierra el espacio de trabajo genera una fuerza que se opone parcialmente al sentido de giro. Esta acción negativa con respecto al sentido de giro existe también en el primer motor neumático mencionado (DE G 93 20 601). Aunque solamente se trata allí de oscilaciones relativamente reducidas con la energía giratoria mecánica generad, estas oscilaciones son intolerables y desfavorables con los altos requerimientos planteados actualmente a la uniformidad de la calidad giratoria durante la conversión en energía giratoria mecánica, en particular en la zona de alto número de revoluciones, por ejemplo para aparatos de tratamiento dental.

En cualquier caso, en contra de la hipótesis de un técnico, de manera sorprendente, también en tal dentado frontal y libertad de configuración del orificio de salida de aire, se consigue un rendimiento extraordinariamente alto, es decir, que el número de revoluciones especialmente alto pretendido en muchos campos de aplicación, se consigue de manera sorprendente con la invención, pudiendo reducirse a un mínimo sobre todo las pérdidas del aire comprimido presentes la mayoría de las veces sólo en una medida limitada.

Este agregado puede servir para la conversión de la energía giratoria mecánica en un generador de alto número de revoluciones,... [Seguir leyendo]

1. Motor de aire comprimido, con un rotor de árbol (2) accionado por aire comprimido y que trabaja como pistón giratorio, con una carcasa (1) que recibe el rotor de árbol (2) y que delimita con él un espacio de trabajo del motor (6), con una conexión de entrada (18) y un canal de salida (19) del espacio de trabajo del motor (6) para el aire comprimido o bien el aire de salida expandido, en el que el rotor de árbol (2) está acoplado con el árbol de accionamiento de un agregado mecánico que genera energía giratoria, en el que el rotor de árbol (2) presenta un dentado trocoide hacia el espacio de trabajo del motor (6) y colabora con un contra rotor (3) que se acopla en este dentado y está dentado de manera correspondiente y que es accionado por él, en el que en virtud de un ángulo diferente de 180º entre los ejes de giro de los rotores (2, 3), se lleva a cabo durante la rotación un aumento y una disminución correspondientes del volumen del espacio de trabajo del motor (6) con descarga correspondiente de la presión del aire y en el que al menos uno de los rotores está dispuesto sobre un rodamiento, caracterizado porque el montaje del rotor de árbol (2) se realiza sobre un rodamiento (13), y el contra rotor está alojado sobre un rodamiento (10), de manera que los rodamientos (10, 13) están apoyados en la carcasa del motor y en el que un rodamiento (10, 13) es regulable axialmente, incluyendo el rotor, en la carcasa en la dirección del eje de giro (I, II),

2. Motor de aire comprimido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el rodamiento (1) del rotor de árbol (2) es soportado por una tuerca de apoyo (14), que está fijada e la carcasa (1).

3. Motor de aire comprimido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el rodamiento

(10) del contra rotor (2) está dispuesto en la carcasa (1) y está soportado por un tapón de apoyo (11) que cierra la carcasa.

4. Motor de aire comprimido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el canal de entrada está configurado de manera que se incrementa ligeramente en el sentido de giro y desemboca en un espacio de trabajo que presenta en este lado un volumen todavía reducido.

5. Motor de aire comprimido de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el espacio de trabajo (4) pasa a un orificio de salida (19) dispuesto en la carcasa (1), que presenta una sección transversal grande que posibilita la expansión completa del aire comprimido.