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Die
Erfindung geht von einem Taumelscheibengetriebe aus, wie es aus
der deutschen Offenlegungsschrift 2713179 bekannt ist. Der vorliegenden Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Taumelscheibengetriebe zu schaffen,
das imstande ist, beispielsweise höheren als atmosphärischen
Druck bei Umwandlung in mechanische Arbeit zu nutzen. Diese Erfindung
bezieht sich auf ein Taumelscheibengetriebe mit einer kugelbeweglich,
jedoch drehfest gelagerten Taumelscheibe, von der die Abtriebsbewegung
abgenommen wird und die von einem Gehäuse umfasst ist, das von einem
Außendruck
beaufschlagt wird, der höher
als der Druck innerhalb dieses Gehäuses ist. Die Steuerung dieses
bekannten Taumelscheibengetriebes ist verhältnismäßig schwerfällig. Mit Hebel 13,
Seil 14 und Ausgleichsnocke 15 wird bisher im
Bereich der Arbeitsfläche 12/2 keine
100 %ige Volumenkonstanz zwischen dem statischen Speicherkreis (0)
und dem Steuerkreis (01) erreicht. Der Druck auf die Arbeitsfläche 12/2 wird
mit dem Hebel 13 zu wenig auf die Arbeitsfläche 12 übertragen,
die Abdichtungen mit Rollmembranen (2) 6 und 7 lassen
so keinen hohen Umgebungsdruck zu, so dass die Ausgangsleistung
(Kreis II) und der hohe Konstruktionsaufwand insbesondere bei der
Tandemausführung
(1) einer wirtschaftlichen
Verwendung im Wege steht.
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Es
ist daher die Aufgabe, die Steuerung leichtgängiger, präziser, wirtschaftlicher und
leistungsfähiger
auszubilden.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe werden die Aufhängung
auf dem Trägerschaft
mit einem Inversor, die Abdichtung unterhalb des Trägerkopfes
und die Vereinfachung der Eingangsdrehbewegung gemäß den Kennzeichen
der Ansprüche
1-4 ausgebildet.
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Weitere
Verbesserungen der Steuerung und der Abdichtung bei höherem Druck
sind in den Unteransprüchen
angegeben. Ein Ausführungsbeispiel wird
nachstehend anhand der Zeichnung 1 beschrieben,
die einen Schnitt einer einfacheren Getriebeanordnung darstellt.
Durch diese Neuanordnung entfällt
die bisher unpräzise
Seil- und Hebelanordnung 13 und 14 sowie die untere
Abdichtung mittels Membranen, die bei der bisherigen Ausführung mit höchstens
4 bar belastbar wären
und mit Anspruch 2 jetzt eine wesentliche Verbesserung bei höherem Druck
voraussichtlich bis 100 bar erfahren.
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Das
Taumelscheibengetriebe erhält
eine präzisere
Steuerung durch einen neuen Trägerschaft und
Kopf (1). Die Taumelscheibe 16 wird taumelfähig bis
im Bereich von höchstens
30° drehfest
in einer Kugelgelenkwelle, z. B. aus dem Automobilbau übernommen
(2). Dieses Kugelgelenk wird bis im Bereich der
Verankerung mit dem Schaft hohl gedreht, so dass der Inversor (3)
auf einem Kugelgelenk (3) frei nach allen Richtungen
zentriert werden kann. Als dritte Aufhängung an der Spitze des Trägerschaftes
wird die Welle (23) kugelbeweglich zentriert, so dass Taumelscheibe 16,
Kugelgelenk (5) und Steuerungswelle (23) – alle voneinander entkoppelt – zentriert über den
Mittelpunkt ihren Dienst aufnehmen.
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Durch
das Taumelscheibengetriebe wird erreicht, dass eine Taumelscheibe
(16) mit einem vorbestimmten, festen und nicht verstellbaren
Anschlagswinkel als Trennungs- und Arbeitsglied zwischen zwei Kammern
unterschiedlichen Drucks sukzessiv eingesetzt wird. Im mit höherem Druck
beaufschlagten Arbeitsbereich (12 + 12/1) werden
die unterschiedlichen Druckverhältnisse
ständig
fortschreitend an anderem Ort und zeitlich in Relation zueinander
gesteuert, wobei der höhere
und einmalig gespeicherte Druck, von der Steuerung und etwaigen
Verlustquellen abgesehen, ohne Raumveränderung die mit Druck beaufschlagte
Sektion der Taumelscheibe zum Anschlag bringt. Da die entkoppelte
Steuerung lediglich die Aufgabe hat, die mit höherem Druck beaufschlagte Arbeitsfläche durch
dissipative Energiezufuhr ohne Übergang
auf den Arbeitskreis parallel zur Elevation der Taumelscheibe mit
weit weniger Kraftaufwand als der auf der Arbeitsfläche lastende höhere Druck
auch gegen die Erdschwere zu verschieben, wandert die Taumelscheibe
zu einem kontinuierlichen und ebenso fortschreitenden Anschlag. Es
entsteht ein Dauertaumeln, das zur Drehbewegung in einem Leistungsverstärker genutzt
wird. Prinzipiell wie bei der Wärmepumpe
wird hier die Energie mittels eines vom Arbeitskreis II völlig entkoppelten Steuerkreises
(I) aus der Umgebung (Speicherkreis 0) durch Transport gewonnen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird die Taumelscheibe auf ein moderneres Kugelgelenk 3 2 drehfest
zentriert, wobei dieses Gelenk in seiner Mitte kugelförmig bis
etwas unterhalb des Mittelpunktes ausgedreht wird, um Platz für einen
Inversor (3) zu lassen, gemäß dem Kennzeichen
das Anspruchs 1 ausgebildet. Weitere Verbesserungen der Steuerung
und der Konstruktion sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachstehend anhand der Zeichnung (1) beschrieben,
die einen Schnitt einer einfacher ausgebildeten Getriebeanordnung
darstellt.
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Der
Inversor besteht aus 4 seitlich am Kugelgelenk (5)
entkoppelt im Mittelpunkt angebrachten pendelnden Zahnrädern rechts
und links der Steuerwelle 23. Der lastende Druck auf die
Arbeitsfläche 12/1 wird
durch den Inversor, abgesehen von der Dissipation, voll auf die
Arbeitsfläche 12 durch
den Hebel 6 innerhalb des Arbeitskreises 2 übertragen. Durch
diese Anordnung über
dem Mittelpunkt eines völlig
entkoppelten Inversors in Verbindung mit den Arbeitsflächen 12 + 12/1 ist
ein Gleichgewicht, eine Leichtigkeit und Konstanz der Steuerung
(Kreis I) im Druckbad von Kreis 0 bei einer höheren Arbeitsleistung des Kreises
II zu erwarten. Die flügelartige
Taumelscheibe gibt dem Kronenrad 15 Platz so nahe wie möglich am
Mittelpunkt, so dass das Gehäuse 32 um 30° versetzt
ebenso kugelförmig
so nahe am Mittelpunkt entkoppelt (siehe gestrichelt) bis zur Achse vom
Kronenrad 15 pendeln kann. Die gestrichelte Aussparung
ist rund und wird mit einer Halbschale 14 abgedichtet.
Die Halbschale greift über
die Achse 15 (2). Die Abdichtung dieser kann
mit einer Kunststofflippe oder mit einer beliebigen Anpressdichtung erfolgen.
Durch den Überdruck
aus dem Druckspeicherkreis 0 wird die Halbschale an das Gehäuse 32 angepresst.
Die Halbschale gestaltet eine bessere und höhere Abdichtung mit neutralerem
Verhalten als Rollmembranen. Die Halbschale 14 dreht sich
mit Gehäuse 32 auf
seiner Verankerung am Schaft von 15 und bekommt in diesem
Bereich eine entsprechende spezielle Anpressdichtung von Busak & Luyken mit Höhenausgleich
zur Anpressung an die kugelförmige
Ausbildung vom Gehäuse 32 ohne
nennenswerte kraftverzehrende Gleitreibung.
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Die
mit 31 dargestellte Manschette ist nicht Bestandteil der
Konstruktion, denn die Schmierung und insbesondere die Abdichtung
der Halbschale 14 der zentralen Rundung von 32 wäre durch ein Ölbad in
diesem Bereich sehr begünstigt.
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Die
mit 17 dargestellte untere Achsenführung der Steuerwelle 23,
die auf eine Kugel durch Überstülpen einer
Verschraubung 34 (2) im Mittelpunkt
am oberen Ende von Schaft 2 fixiert ist, stabilisiert die
Pendelung von Gehäuse 32 und
greift, falls erforderlich, im Gleichschritt an der Welle von 14 teleskopisch.
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Der
Arbeitskreis II erhält
seine Drehrichtung nach links über
den Kranz 15, in den die Verzahnung an der Unterseite der
Taumelscheibe beim Taumeln bis zum Tiefstpunkt hineingreift. Dieser
Kranz 15, der drehbar am Trägerschaft 2 (2)
hinuntergeführt wird,
bildet den Abtrieb und bekommt eine Übersetzung mit 21.
Ein Fühler 10 kann
elektronisch und/oder mechanisch realisiert werden. Die rein mechanische
Ausführung
sollte ein mit 10 gekennzeichneter Stift sein. Dieser Stift
soll in Verbindung mit dem Steuerungsbügel 22 bei einem Vorlauf
des Gehäuses 32 samt
Arbeitsflächen 12 + 12/1 bis
zu 90° dafür sorgen,
dass der Tiefstpunkt ohne Abhebung der Taumelscheibe eingehalten
wird. Der Steuerbügel 22 (1)
läuft der
Absenkung der Taumelscheibe nach. Da der Steuerungsbügel 22 im
Druckkreis 0 installiert ist, sollte das Fühlerelement 10 dem
Steuerungsbügel
entweder luftdicht mechanisch oder besser elektronisch den Steuerungsbefehl
zum Parallelitätsverlauf
geben.
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Die
Steuerung Kreis I (1) wird vorzugsweise durch einen
Elektromotor über
zwei magnetische, berührungsfreie
Kegelräder, 25 und 26,
in Drehbewegung gebracht. Das Kegelrad 25, das vom E-Motor
angetrieben wird, treibt das drehfest eingebaute Kegelrad 26 nicht
an, sondern läuft
um 26 herum und gibt dem Gehäuse 32 samt Arbeitsflächen den
fortschreitenden Vorlauf. Beim konstruktiven größten Vorlauf bei Nichtabsenken
der Taumelscheibe 16 greift der Vorlaufmechanismus in den
Steuerungsbügel,
der den Fühler 10 entlang
der Taumelscheibe 16 gegen die Schräge zieht und bremst, was sich
bei einer entsprechenden Dosierung der Kraftübertragung von 25 zu 26 magnetisch
reibungsfrei in Form einer Rutschkupplung auswirkt, bis die Überlastung
des Arbeitskreises II nachgibt (und so fort).
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Die
Arbeitsflächen 12 + 12/1 sind
hier der Einfachheit halber rund und mit einer Rollmembran abgedichtet.
Bei höherem
Arbeitsdruck, z. B. 100 bar, wäre
eine Flachmembran aus Tombak oder armiertem Gummi, auch als Sektion
geformt, möglich,
denn der Hubweg von 12 + 12/1 ist gering. Der
erforderliche Hubweg entsteht an der Taumelscheibe 16 und greift
in 15. Je nach Größe und Neigungsgrad
muss die Taumelscheibe etwa 5 Mal taumeln für eine ganze Umdrehung von
Kronenrad 15. Durch Vorlauf von 12 + 12/1 entsteht
eine Hebelwirkung zum Tiefstpunkt im Bereich von Fühler 10 (1)
bei Erhalt der Energie.
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Der
Inversor (3) besteht aus vier Zahnrädern, die
paarweise mit einer Verankerung der Hebel 6 und 7 die
Kraft von der Arbeitsfläche 12/1 auf 12 innerhalb
des abgedichteten Gehäuses 32 ohne Druckverlust überträgt. Die
Befestigung dieser Zahnräder
seitlich an einem Schwenklager verläuft ebenfalls entkoppelt über dem
Mittelpunkt von 3 (1) und schwenkt
nach allen Seiten. Diese beiden Hebel 6 und 7 werden
vom Vorlaufsystem parallel zur Taumelscheibe 16 gesteuert.
Eine Gabelung von Hebel 7 ist notwendig, um die höchstmögliche Naigung
der Steuerwelle 23 zu ermöglichen. Das Schwenklager 5 (1)
neigt beim Druck auf die Arbeitsfläche 12/1 dazu, sich
um das gegenüberliegende
Zahnradpaar zu drehen, bis das Schwenklager an der drehfesten Welle 2 zum
Anschlag kommt und die Inversion ohne weitere Verstellung (bestenfalls
geringer Ausgleich) in Position bleibt. Der Vorteil des Taumelscheibengetriebes
ist konstruktiv möglich
ohne viele Verschleißteile,
sehr leicht, leise, keine Abgase (nur eine Batterie zur Lieferung
der Steuerenergie). Durch die Zurückstellung des Vorlaufs von
den Arbeitsflächen
auf Position Null = Tiefstpunkt oder durch Abschalten des Stell-E-Motors
wird keine Kupplung erforderlich.