DD228610A1

DD228610A1 - SCHWENKFLUEGELMOTOR

Info

Publication number: DD228610A1
Application number: DD26946284A
Authority: DD
Inventors: Michael Opitz
Original assignee: Elsterberg Waermegeraete
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1985-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwenkfluegelmotor, der im Maschinenbau zur Erzeugung einer begrenzten Drehbewegung, unter Verwendung von Druckluft oder -fluessigkeit als Arbeitsmedium, Anwendung findet. Es ist das Ziel der Erfindung, einen geringverschleissenden Schwenkfluegelmotor zu entwickeln, der einen hohen Wirkungsgrad bei niedrigem Materialeinsatz gewaehrleistet. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Schwenkfluegelmotor so auszubilden, dass eine symmetrische Druckbelastung gegeben ist und ein beliebig grosser Schwenkwinkel erreicht werden kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass zwischen Gehaeuse und Rotor des Motors ein oder mehrere Fluegelringe ineinander angeordnet werden. Fig. 1The invention relates to a swivel vane motor, which is used in mechanical engineering for producing a limited rotational movement, using compressed air or liquid as a working medium, application. It is the object of the invention to develop a low-wear rotary vane motor, which ensures high efficiency with low material usage. The object of the invention is to form the swivel vane motor so that a symmetrical pressure load is given and an arbitrarily large swivel angle can be achieved. According to the invention, the object is achieved by arranging one or more wing rings into one another between the housing and the rotor of the motor. Fig. 1

Description

Schwenkflügelmotor Anwendungsgebiet der ErfindungSwing-wing motor Field of application of the invention

' -, 5 Die Erfindung betrifft einen Schwenkflügelmotor, der im Maschinenbau zur Erzeugung einer begrenzten Drehbewegung, unter Verwendung von Druckluft oder -flüssigkeit als Arbeitsmedium, Anwendung findet·The invention relates to a swing-wing motor which is used in mechanical engineering for producing a limited rotational movement, using compressed air or liquid as the working medium.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Schwenkflügelmotoren sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen bekannt· Im allgemeinen bestehen sie aus zylindrischem Gehäuse mit einem oder mehreren fest verbundenen Innenflügeln und dem Rotor, der sich mit zentralangeordneter Welle im Gehäuse befindet· Mit Rotor oder Welle sind ein oder mehrere (_O Schwenkflügel fest verbunden, wobei die Schwenkbewegung über die Welle nach außen abgegeben wird· Bei Schwenkflügelmotoren mit einem Schwenkflügel treten die Nachteile auf, daß diese Geräte einseitig druckbelastet sind und in ausgeschwenkter Stellung große hydraulische Radialkräfte auf Welle und Lagerung wirken. Dies führt zu erheblichen Reibungsmomenten und damit zur Reduzierung des Y/irkungs grades. Gleichzeitig erfordern diese Kräfte eine große Dimensionierung der Welle und Radiallager, was einen hohen Materialeinsatz bedeutet. Die unsymmetrische Druckbelastung wirkt sich auch ungünstig auf die Abdichtung des einflügeligen Motors aus.Swing-vane motors are known from the prior art in various designs. Generally, they consist of a cylindrical housing with one or more fixed inner wings and the rotor which is located in the housing with a centrally arranged shaft. With rotor or shaft, one or more (_0 swing vanes firmly connected, wherein the pivoting movement is discharged via the shaft to the outside · With swing-wing motors with a swing-wing, the disadvantages arise that these devices are pressure-loaded on one side and in the swung-out position, large hydraulic radial forces act on the shaft and bearing, resulting in considerable frictional moments and thus At the same time, these forces require a large dimensioning of the shaft and radial bearings, which means a high material usage.The asymmetrical pressure load also has an unfavorable effect on the sealing of the single-leaf motor.

Der Schwenkflügelmotor mit zwei angeordneten Schwenkflügeln ermöglicht swar durch symmetrische Druckbelastung eine Reduzierung der Radialkräfte auf Welle und Lagerung, beinhaltet aber den Nachteil, daß durch die konstruktive Gestaltung nur ein geringer Schwenkwinkel erreicht wird, was die Einsatzmöglichkeit des Motors stark einengt. Entsprechend einer weiteren bekannten Lösung wird der Rotor eines Flügelmotors in drei Etagen ausgebildet. Drei in Achsrichtung übereinander liegende RingnutenThe swing-wing motor with two arranged swivel wings allows swar by symmetrical pressure load reducing the radial forces on shaft and bearing, but includes the disadvantage that only a small swing angle is achieved by the structural design, which greatly limits the possible use of the engine. According to another known solution, the rotor of a vane motor is formed in three levels. Three annular grooves lying one above the other in the axial direction

Ί0 stellen drei fest miteinander verbundene einflügelige Schwenkflügelmotoren dar, wobei die Schwenkflügel zueinander versetzt sind. Diese Lösung hat den Nachteil, daß der Rotor einer Biegebeansprungung unterliegt, da die gegeneinander gerichteten radialen Druckbelastungen nicht in einer Ebene liegen. Weitere Nachteile bestehen darin, daß die innere Leckage die Druckverhältnisse in den Ring— kammern der einzelnen Ringnuten gegenseitig beeinflußt. Die axiale Ausdehnung dieses Motors ist sehr groß, das vorgeschlagene Prinzip ermöglicht nur einen begrenzten Schwenkwinkel»Ί0 represent three fixedly connected single-wing swing-wing motors, wherein the pivot vanes are offset from each other. This solution has the disadvantage that the rotor is subject to a bending spring, since the oppositely directed radial pressure loads are not in one plane. Further disadvantages are that the inner leakage influences the pressure conditions in the annular chambers of the individual annular grooves. The axial extent of this engine is very large, the proposed principle allows only a limited swing angle »

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das 2iel der Erfindung, einen geringverschleißen— den Schwenkflügelmotor zu entwickeln, der einen hohen Wirkungsgrad bei niedrigem Materialeinsatz gewährleistet.It is the 2iel of the invention to develop a low-wear the swing-wing motor, which ensures high efficiency with low material usage.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den .Schwenkflügelmotor so auszubilden, daß eine symmetrische Druckbelastung gegeben ist, wobei die sich ausgleichenden radialen Belastungen in einer Ebene liegen, und ein beliebig großer Schwenkwinkel erreicht werden kann· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Gehäuse und Rotor ein oder mehrere Flügelringe drehbar gelagert und ineinander liegend angeordnet sind an deren Außenseiten sich je zwei FlügeIringschwenkflüge1The object of the invention is to design the .Schwenkflügelmotor so that a symmetrical pressure load is given, with the balancing radial loads lie in a plane, and an arbitrarily large tilt angle can be achieved According to the invention the object is achieved in that between housing and rotor one or more wings are rotatably mounted and arranged one inside the other two flights are on the outer sides of each pivoting flights1

und gegenüberliegend an den Innenseiten je zwei Flügelringinnenflügel befinden, wobei die-Flügelringe jev/eils vier Flügelringkanäle aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie zwischen den äußeren Ringkammern und den inneren Ringkammern eine Verbindung darstellen.and opposite to the inner sides of each two wing-ring inner wings are located, wherein the-wing rings jev / eils have four wing-ring channels, which are arranged so that they constitute a connection between the outer annular chambers and the inner annular chambers.

Die Flügelringkanäle sind weiterhin so angeordnet, daß sich jeweils zwei Flügelringkanäle kreuzen aber nicht berühren, wobei sie jede beliebige Form aufweisen können. Die Anzahl der Flügelringe wird durch die Anzahl der Motorstufen und die Größe des Schwenkwinkels bestimmt. Zwischen Gehäuse und Flügelringen, zwischen Rotor und Flügelringen und zwischen den einzelnen Flügelringen sind dichte äußere Ringkammern und innere Ringkammern angeordnet, welche durch die Gehauseinnenflügel und Flügelringinnenflügel sowie die FlügeIringschwenkflügel und Rotorschwenkflügel seitlich begrenzt werden. Die Querschnitte der äußeren und inneren Ringkammern können jede beliebige Form und Größe aufweisen,.The wing-ring channels are further arranged so that each two wing-ring channels intersect but not touch, wherein they can have any desired shape. The number of blades is determined by the number of engine stages and the size of the swing angle. Between the housing and wing rings, between the rotor and wing rings and between the individual wing rings dense outer annular chambers and inner annular chambers are arranged, which are bounded by the Gehauseinnenflügel and Flügelringinnenflügel and the flightsIringschwenkflügel and rotor pivot wing laterally. The cross sections of the outer and inner annular chambers can have any shape and size.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung solLiiach^st.ehend_an einem Ausführungsbeispiel eines zweistufigen Schwenkflügelmotors näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment of a two-stage swing-wing motor.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Schnitt B-B der Fig. 2 Fig. 2: Schnitt A-A der Fig. 1In the accompanying drawings: FIG. 1: Section B-B of FIG. 2 FIG. 2: Section A-A of FIG. 1

Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 erkennbar, besteht der Schwenkflügelmotor aus einem zylindrischen Gehäuse 2, an dessen Innenseite die Gehäuseinnenflügel 3 und 4 angebracht sind. Diese Innenflügel weisen die Gehäusekanäle 11 bis 14 auf. Im Gehäuse 2 ist der Flügelring 1 drehbar gelagert, welcher an seiner Außenseite die Flügelringschwenkflügel 7 und 8 und an seiner Innenseite die Flügelringinnenflügel 5 und 6 trägt. Im Flügelring 1 befinden sich Kanäle 15 bis 18, die sich kreuzen aber nicht berühren, da sie in verschiedenen Ebenen liegen. Im Gehäuse 2 und im FlügelringAs can be seen from Fig. 1 and Fig. 2, the swing-wing motor consists of a cylindrical housing 2, on the inside of the housing inner wings 3 and 4 are mounted. These inner wings have the housing channels 11 to 14. In the housing 2, the wing ring 1 is rotatably mounted, which carries on its outer side the Flügelringschwenkflügel 7 and 8 and on its inside the Flügelringinnenflügel 5 and 6. In the wing ring 1 there are channels 15 to 18, which intersect but do not touch, since they lie in different planes. In the housing 2 and in the wing ring

ist der Rotor 27 drehbar gelagert. Er trägt an seiner Außenseite die Rotorschwenkflügel 9 und 10 und in seinem Zentrum eine Bohrung mit Paßfedernut zur Aufnahme der Welle 28.the rotor 27 is rotatably mounted. He carries on its outside the rotor pivot wings 9 and 10 and in its center a bore with keyway for receiving the shaft 28th

Die Gehäuseinnenflügel 3,4 und die FlügeIringinnenflügel 5,6 teilen mit den Flügelringschwenkflügeln 7,8 und den RotorschwenkflügeIn 9,10 die Räume des Motors in innere Ringkammern 19 Ms 22 und äußere Ringkammern 23 "bis 26. Die Toleranzen sind dabei so gering, daß. die inneren und äußeren Ringkammern gut abgedichtet sind. Die inneren Ringkammern 19 bis 22 sind mit den äußeren Ringkammern 23 bis 26 durch die Flügelringkanäle 15 bis 18 verbunden, die Verbindung mit der Oberfläche des Gehäuses 2 erfolgt durch die Gehäusekanäle 11 bis 14.The inner housing wings 3,4 and the inner wings 5,6, with the wing ring wings 7,8 and the rotor wings 9,10, divide the engine's spaces into inner annular chambers 19 Ms 22 and outer annular chambers 23 "through 26. The tolerances are so low that The inner annular chambers 19 to 22 are connected to the outer annular chambers 23 to 26 by the winged annular channels 15 to 18, the connection to the surface of the housing 2 is made through the housing channels 11 to 14.

Wird der Motor über die Gehäusekanäle 11,13 druckbeaufschlagt, so pflanzt sich dieser Druck in die äußeren Ringkammern 25,26 und von dort über- die Flügelringkanäle 16,18 in die inneren Ringkammern 19,20 fort. Übersteigt das so entstehende Moment das Lastmoment, welches über die Welle 28 am Rotor 27 angreift, beginnen sich Flügelring 1 und Rotor 27 zu drehen, wobei sie ineinander angeschlagen bleiben.If the motor is pressurized via the housing channels 11, 13, this pressure is propagated into the outer annular chambers 25, 26 and from there via the wing-ring channels 16, 18 into the inner annular chambers 19, 20. If the resulting torque exceeds the load torque which acts on the rotor 27 via the shaft 28, the vane ring 1 and the rotor 27 begin to rotate, whereby they remain hinged together.

Das in den äußeren Ringkammern 23,24 befindliche Medium wird über die Gehäusekanäle 12,14 ausgestoßen.The medium contained in the outer annular chambers 23,24 is ejected via the housing channels 12,14.

Dreht der Motor sich soweit, daß die Flügelringschwenkflügel 7,8 an den Gehäuseinnenflügeln 3,4 anschlagen, setzt nach einer Druckerhöhung, die dem Verhältnis der Gesamtflügelfläche zur Rotorflügelfläche entspricht, der Rotor 27 die Drehbewegung allein fort, wobei das in den inneren Ringkammern 21,22 befindliche Medium durch die Flügelringkanäle 15,17 in die äußeren Ringkammern 23,24 gedruckt und von dort durch die Gehäusekanäle 12,14 ausgestoßen wird· Die Umsteuerung des Motors kann durch ein an der Welle angreifendes Moment oder durch gegengerichtete Druckbeaufschlagung erfolgen. Bei gegengerichteter Druckbeaufschlagung pflanzt sich der Druck durch die Gehäusekanäle 12,14 in die äußeren Ringkammern 23,24 fort,If the motor turns so far that the wing-ring pivot wings 7, 8 strike the housing inner wings 3,4, after an increase in pressure, which corresponds to the ratio of the total wing area to the rotor blade area, the rotor 27 continues the rotary motion alone, whereby the in the inner annular chambers 21, 22 located medium is printed by the wing ring channels 15,17 in the outer annular chambers 23,24 and ejected from there through the housing channels 12,14 · The reversal of the motor can be done by acting on the shaft torque or by opposing pressurization. In the opposite direction pressurization, the pressure propagates through the housing channels 12,14 in the outer annular chambers 23,24,

Dabei dreht sich zunächst der Flügelring 1 "bis die Flügelringschwenkflügel 7,8 , je nach Stellung des Motors, an den GehäuseinnenflügeIn 3,4 oder die Flügel— ringinnenflügel 5,6 an den Rotorschwenkflügeln 9,10 anschlagen·At first the wing ring 1 "rotates until the wing-ring pivot wings 7, 8, depending on the position of the engine, strike the housing inner flights 3, 4 or the wing-ring inner wings 5, 6 on the rotor pivot wings 9, 10.

Danach dreht sich der Rotor 27 j oder er ist in der Lage, ein an der Welle angreifendes Moment statisch auszugleichen.Thereafter, the rotor 27 j rotates or it is capable of statically balancing a torque acting on the shaft.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß der Schwenkflügelmotor symmetrisch druckbelastet wird, wodurch der Motor einen liohen Wirkungsgrad und gutes Laufverhalten gewährleistetThe solution according to the invention has the advantage that the swing-wing motor is symmetrically pressure-loaded, whereby the engine ensures a liohen efficiency and good running behavior

Die symmetrische Drucktelastung bewirkt, daß die Welle· 28 keiner Biegebeansprungung ausgesetzt ist und Welle sowie deren Radiallagerung relativ gering dimensioniert werden können« Die radialen Dichtprobleme werden ebenfalls wesentlich verbessert The symmetrical compression load causes the shaft · 28 is exposed to no bending spring and shaft and their radial bearing can be dimensioned relatively small «The radial sealing problems are also significantly improved

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Lösung besteht darin, daß durch Anordnung weiterer Flügelringe 1 zwischen Rotor 27 und Gehäuse 2 eine beliebige Erweiterung des Schwenkwinkels möglich ist. Another advantage of the solution described is that by arranging further wing rings 1 between the rotor 27 and housing 2, any extension of the pivot angle is possible.

Claims

invention claim

1 swing-wing motor for producing a "limited rotational movement, consisting of a housing with inner wings and a rotor with pivoting wings, which is arranged centrally on a shaft in the housing, characterized in that between the housing (2) and rotor (27) one or more wing rings (1) are rotatably mounted and arranged one inside the other, on the outer sides of each of which are wing-ring pivot wings (7: 8) and opposite the inner sides of each wing (1) (5: 6), the wing-rings ( 1) each have four wing-ring channels (15 to 18) arranged to constitute a joint between the outer annular chambers (23 to 26) and the inner annular chambers (14 to 22).

2. Swing-wing engine according to item 1, characterized in that the wing-ring channels (15 to 18) are arranged so that each of the two wing-ring channels (15; 16) and the two wing-ring channels (17; 18) intersect but do not touch and any shape can have.

Swing vane motor according to item 1, characterized in that the number of vanes (1) is determined by the number of engine stages and the size of the swivel angle *

-T--T-

Swing vane motor according to item 1, characterized in that between the housing (2) and wing rings (1) between the rotor (27) and wing rings (1) and between the individual wing rings (1) dense outer annular chambers (23 to 26) and inner Ringkaramern (19 22), which are bounded laterally by the housing inner wings (3; 4) and flights inside flights 1 (5; 6) and the wing ring pivot wings (7; 8) and rotor pivot wings (9:10), the cross sections of the outer and inner annular chambers (5; 19 to 26) may have any shape and size.

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