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Die Erfindung betrifft einen Motor zur Erzeugung einer Bewegung durch flüssiges oder gasförmiges
Druckmittel, bei dem zwischen zwei auf zueinander geneigten Achsen gelagerten Stützflächen an der einen
Stützfläche befestigte Expansionszellen befestigt sind.
Bei einem bekannten Motor dieser Art (s. deutsche Offenlegungsschrift 1453668) sind die Expansionszellen an ihren Rändern mit den Stützflächen verbunden und sie sind dadurch nur wenig verformbar, so dass ein solcher
Motor praktisch nicht betriebsfähig ist.
Es sind ferner Schlauchpumpen bekannt, bei denen ein Schlauch durch umlaufende Wälzkörper zusammengepresst und dabei eine Pumpwirkung erzielt wird (franz. Patentschrift Nr. 61. 048, Zusatz zu
Nr. 1. 068. 605 und Nr. 1. 380. 460). Auch Axialschlauchpumpen sind bekannt (deutsche Patentschrift Nr. 644944, franz. Patentschrift Nr. 2. 079. 955), die einen spiralförmig mit einem Stützkörper verbundenen Schlauch aufweisen, der durch einen schräg angeordneten Taumelkörper zusammengepresst wird. Diese Schlauchpumpen könnten nicht oder nur schlecht als Motoren betrieben werden.
Andere bekannte hydraulisch oder pneumatisch betriebene Motoren, die durch Axial-, Radial- oder
Drehkolben die durch das Druckmittel zugeführte statische Energie in Drehbewegung umwandeln, weisen gleitende Elemente zur Betätigung von Expansionszellen auf, wodurch eine Schmierfähigkeit des Druckmittels oder eine gesonderte Schmierung erforderlich ist.
Der technische Aufwand bei der Herstellung der bekannten Antriebe ist verhältnismässig hoch. Die grosse
Mehrzahl der bekannten Systeme ist für Pressluft und allgemein für Niederdruckspeisung aus konstruktiven sowie
Kostengründen nicht anwendbar. Bei den für Pressluftantrieb allgemein verwendeten Drehkolben- (Flügelzellen-)
Motoren ist der Wirkungsgrad wegen hoher Reibungs- und beträchtlicher Leckverluste gering. Sie sind für niedrige Drehzahlen direkt nicht anwendbar.
Es sind auch Motoren vorgeschlagen, aber nicht marktgängig ausgeführt worden, deren Expansionszellen auf Stützflächen geführt sind und bei denen, bedingt durch ihre Bauart, im Betrieb infolge der Relativbewegung von Zellenteilen, insbesondere von Randteilen, nicht nur wesentliche Reibungsverluste auftreten, sondern auch starke Zugspannungen mit Spannungsspitzen in den Randbereichen der Zellen, was eine wesentlich verkürzte
Lebensdauer solcher Expansionszellen zur Folge hat.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen und einen Motor zu schaffen, der einen einfachen Aufbau aufweist, mit geringen Drücken und einem Druckmittel ohne Schmiermittelzusätze betrieben werden kann, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und auch kleine Drehzahlen zulässt.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht bei einem Motor der eingangs geschilderten Art darin, dass die Expansionszellen im Bereich ihrer Ein/Austrittsöffnung für das Druckmittel frei verformbar mit der einen Stützfläche verbunden sind und zusammen eine rosettenartige, radiale Einschnitte aufweisende Form aufweisen, wobei ein Steuersystem vorgesehen ist, das den Expansionszellen ihrer Funktions-Reihenfolge entsprechend Druckmittel zuführt und nach Erreichen ihres grössten Volumens wieder abführt.
Ein solcher Motor kann mit geringem Aufwand hergestellt werden. Der volumetrische Wirkungsgrad liegt sehr hoch und die Reibungsverluste sind äusserst gering. Der Wegfall einer Schmierung gestattet die Verwendung des erfindungsgemässen Motors in der Lebensmittelindustrie. Auch kann der Motor durch Zufuhr des Druckmittels mit einer bestimmten Frequenz als Schrittschaltmotor betrieben werden. Schliesslich ist der erfindungsgemässe Motor auch als volumetrischer Zähler verwendbar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, die einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulichen. Es zeigt : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Motor mit Expansionszellen zwischen einer feststehenden und einer taumelnden Stützscheibe, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Motor mit Expansionszellen zwischen zwei zueinander geneigten, rotierenden Stützscheiben, Fig. 3 mehrere Expansionszellen, die zu einem rosettenartigen Körper vereinigt sind, Fig. 4 eine rein schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Motor mit neigbaren Stützscheiben und Fig. 5 eine rein schematische Darstellung eines Längsschnittes durch einen Motor mit einer lastabhängigen und selbsttätigen Steuerung der relativen Stützscheibenneigung bei rotierenden Stützscheiben.
Fig. 1 zeigt einen Motor mit Gehäuseteilen--26 und 27--, einer Abtriebswelle --28-- und einem Schräglager--29--. Mit der Abtriebswelle --28-- ist ein Steuerschieber -30-- verbunden. Ferner sind
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dem Steuerschieber--30--verbunden sind. Die Steuerung erfolgt dabei so, dass die Expansionszellen --31, 32--sich je nach Stellung einer taumelnden Stützscheibe --34a-- durch Zufuhr von Druckmittel aufblasen oder durch Verbindung mit einem Auslass zusammendrücken lassen. Das Gehäuse--26, 27--und die
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erzeugt. Die Abtriebswelle --28-- steuert über den sich mitdrehenden Steuerschieber--30--den Zu-und Abfluss des Druckmittels zu und von den Expansionszellen--31, 32--.
Der Neigungswinkel der Taumelachse zur Wellenachse beträgt So und der massgebende Neigungswinkel des Kraftvektors 2 eu.
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Die Expansionszellen-31, 32--, die durch die Art der Befestigung freie Randbereiche aufweisen, arbeiten derart frei mit den Stützflächen des Gehäuseteiles --26-- und der Stützscheibe --34a-- zusammen, dass im Betrieb nur eine Walkbewegung mit geringster Beanspruchung der Expansionszellen eintritt.
Fig. 2 stellt einen Motor mit frei verformbaren Expansionzellen--38--analog der Ausführung nach Fig. l dar. Der Motor weist zwei Gehäuseteile--35 und 36--sowie eine rotierende Stützscheibe --37-- auf. Die Achse der Stützscheibe --37-- schneidet die Achse einer mit einer Abtriebswelle--40--verbundenen konischen Stützscheibe --41-- im Punkt --39-- unter dem Winkel'P. Die Steuerung erfolgt wieder mittels eines im Gehäuseteil --35-- drehbar befestigten Steuerschiebers --42-- auf analoge Art wie bei der Ausführung gemäss Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen rosettenförmigen Mehrfach-Expansionskörper, bestehend aus fünf einzelnen Expansionszellen--43 bis 47--. Die Zellenwände sind durch Strichlinien"a"angedeutet. Es handelt sich hier um die Zusammenfassung von Expansionszellen analog der Expansionszellen--31, 32--in Fig. l. Der rosettenförmige Expansionskörper ist aus zwei Kunststoffolien hergestellt. In der Mitte ist eine Öffnung für den Durchtritt der Abtriebswelle vorgesehen, während die Einpressnippel--33-- (analog Fig. l) ebenfalls angedeutet sind.
Es ist sehr wesentlich, dass die Expansionszellen trotz ihres gemeinsamen Mittelteiles in den wichtigen Randteilen durch Radialschlitze--b--unterteilt sind, damit sich auch diese Teile praktisch ohne zusätzliche Zugbeanspruchung und Reibung im Betrieb abwalken können.
Fig. 4 stellt schematisch die Stützscheiben eines Motors nach der Bauart gemäss Fig. 2 dar. Eine Stützscheibe --48-- ist in einem Lager --49-- gelagert und um einen Punkt --50-- schwenkbar. Es ist ferner eine
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Stützscheibe--52--vorgesehen.Druck- und Rücklaufanschlusses des Druckmittels mit Veränderung der Neigungsrichtung der Drehsinn der Abtriebswelle--51--und ferner mit der Grösse des Neigungswinkels bei konstanter Zuspeisungsenergie deren
Drehzahl abnehmend und das Drehmoment zunehmend verändert werden, wobei die Möglichkeit der Regelung der Zuflussmenge und des Betriebsdruckes zusätzlich besteht.
Der Motor nach Art von Fig. l kann als Kopier-Stellmotor verwendet werden, indem der Steuerschieber von einem externen Steuerorgan gedreht wird, wobei die Abtriebswelle dieselbe Drehzahl ausführt, jedoch ein vielfach grösseres Drehmoment entwickelt.
Fig. 5 zeigt einen Motor ähnlich demjenigen nach Fig. 4 mit rotierenden Stützscheiben--55 und 58--in schematischer Darstellung. Hier wird jedoch eine schwenkbare Stützscheibe --55-- durch eine Druckfeder --56-- belastet, welche eine konstante oder einstellbare Kraft ausübt und im Sinne einer Verminderung der Stützscheibenneigung wirkt. Auf diese Art kann eine automatische und lastabhängige Regelung der Drehmomentgrösse erreicht werden.
Die Darstellungen nach Fig. 1 und 2 zeigen Motoren mit Drehschieber-Steuerung, wodurch die Funktionsteile und der Aufbau der Expansionszellen und Stützscheiben übersichtlich wird. Selbstverständlich gibt es aber mehrere Möglichkeiten, diese Motoren zu steuern, z. B. durch einen Flachschieber, exzentrisch bewegten Schieberring, durch Ventile mit Kurvensteuerung od. dgl.
Ferner ist es möglich, Motoren mit mehrfachen Expansionszellenebenen zu bauen und diese von einem oder mehreren Steuersystemen zu steuern.
Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Motoren sind vielseitig und der Anwendungsbereich wird dadurch noch wesentlich erweitert, dass die Herstellungskosten, z. B. eines vergleichbaren Elektromotors, nicht überschritten werden und eine Drehzahl ab "0" ohne Untersetzungsgetriebe erreichbar ist und ferner, dass bei jeder Drehzahl das Grösstdrehmoment erzielt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Motor zu Erzeugung einer Bewegung durch flüssiges oder gasförmiges Druckmittel, bei dem zwischen zwei auf zueinander geneigten Achsen gelagerten Stützflächen an der einen Stützfläche befestigte
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43 bis 47) im Bereich ihrer Ein/Austrittsöffnung für das Druckmittel frei verformbar mit der einen Stützfläche (26,37, 48,55) verbunden sind und zusammen eine rosettenartige, radiale Einschnitte (b) aufweisende Form aufweisen, wobei ein Steuersystem vorgesehen ist, das den Expansionszellen ihrer Funktions-Reihenfolge entsprechend Druckmittel zuführt und nach Erreichen ihres grössten Volumens wieder abführt.
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