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Die
Erfindung betrifft einen gasbetriebenen Lamellenmotor, mit einem
exzentrisch in einer Arbeitskammer eines Motorgehäuses
angeordneten drehangetriebenen Rotor, der mehrere zum Hervorrufen
seiner Drehbewegung mit einem Antriebsgas beaufschlagbare Antriebslamellen
aufweist, wobei diese Antriebslamellen durch das Antriebsgas auch nach
radial außen gegen die Mantelfläche der Arbeitskammer
drückbar sind, und mit einem Auslass für das Antriebsgas,
dem ein Absperrglied zugeordnet ist, das in der Startphase des Lamellenmotors das Öffnen
des Auslasses derart steuert, dass sich in der Arbeitskammer ein
das Andrücken der Antriebslamellen an die Mantelfläche
der Arbeitskammer gewährleistender Gasdruck aufbauen kann.
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Ein
aus der
DE 44 21 758
A1 bekannter Lamellenmotor dieser Art wird als Antriebsvorrichtung für
einen Gurtstraffer eingesetzt. Das Antriebsgas wird durch einen
pyrotechnischen Gasgenerator erzeugt und wirkt auf die Flanken der
Antriebslamellen ein, um den Rotor in eine Drehbewegung zu versetzen.
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Damit
die Antriebslamellen ungeachtet der exzentrischen Anordnung des
Rotors ständig an der Mantelfläche der Arbeitskammer
anliegen können, sind sie in Führungsschlitzen
des Rotorkerns radial verschiebbar gelagert. Für das anfängliche
Andrücken gegen die Mantelfläche während
der Startphase ist das unter die Antriebslamellen geleitete Antriebsgas
verantwortlich, sodass auf mechanische Federmittel verzichtet werden
kann. Damit sich ein ausreichend hoher Gasdruck aufbauen kann, ist
in den Auslass des Lamellenmotors eine als Absperrglied fungierende
Berstscheibe eingesetzt, die erst dann zerbricht und den Auslass
freigibt, wenn sich in der Arbeitskammer der erforderliche Gasdruck
aufgebaut hat. Allerdings kann der Lamellenmotor wegen des Zerstörens
der Berstscheibe nur einmalig gestartet werden. Er eignet sich daher
nicht für Anwendungen, die wiederkehrende Start- und Stopvorgänge
erforderlich machen.
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Aus
der
DE-AS 1223615 ist
eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine bekannt, deren Rotor über
lamellenförmige Dichtleisten verfügt, die durch den
Gasdruck der Arbeitskammer nach außen gedrückt
werden. Allerdings werden diese Dichtleisten zusätzlich
auch durch Federn beaufschlagt. Entsprechendes gilt für
die aus der
DE 24 54
243 A1 und der
DE
40 29 144 A1 bekannten Rotationskolbenmotoren. Ein Nachteil
der Federn besteht darin, dass sie eine Verringerung der Rotordurchmesser behindern. Ihre
meist unzureichende Führung und ein zu großer Federhub
in Relation zur Federlänge begünstigt überdies
unerwünschte Federbrüche im Dauerbetrieb.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lamellenmotor
zu schaffen, der auch ohne Federbeaufschlagung der Antriebslamellen mehrmalige
Start- und Stopvorgänge ermöglicht.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass das Absperrglied
vom Ventilglied eines den Ausströmquerschnitt des Auslasses
vorgebenden Steuerventils gebildet ist, wobei es durch den sich
in der Startphase aufbauenden Gasdruck entgegen einer von Gegenkraft-Erzeugungsmitteln
des Steuerventils hervorgerufenen Gegenkraft in eine den maximalen
Ausströmquerschnitt definierende Offenstellung bewegbar
ist.
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Wie
im Falle der
DE 44
21 758 A1 ist hier für den anfänglichen
Aufbau eines ausreichend hohen Gasdruckes innerhalb der Arbeitskammer
ein dem Auslass zugeordnetes Absperrglied verantwortlich. In Abkehr
von dem Stand der Technik handelt es sich hierbei allerdings nicht
um eine Berstscheibe, sondern um ein bewegliches Ventilglied eines
Steuerventils, das zur Freigabe des maximalen Ausströmquerschnittes
in eine Offenstellung bewegbar ist. Für den Aufbau des
ausreichend hohen internen Gasdruckes sind Gegenkraft-Erzeugungsmittel
des Steuerventils verantwortlich, die erst dann eine Verlagerung des
Absperrgliedes in die Offenstellung zulassen, wenn der sich in der
Arbeitskammer aufbauende Gasdruck ausreichend hoch ist, um die Antriebslamellen
mit der notwendigen Kraft gegen die Mantelfläche der Arbeitskammer
zu drücken und so den Start des Motors zu ermöglichen.
Nach einem Stop des Lamellenmotors kann das Absperrglied wieder
in die Ausgangsstellung zurückkehren, sodass ein neuerlicher
Startvorgang möglich ist. Das Startventil ermöglicht
also ohne weiteres mehrere Start- und Stopvorgänge ohne
Notwendigkeit des Austausches des Absperrgliedes.
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Durch
die erfindungsgemäße Maßnahme kann auf
mechanische Federn zur nach radial außen gerichteten Beaufschlagung
der Antriebslamellen verzichtet werden. Folglich kann der Lamellenmotor bei
Bedarf mit sehr geringen Motordurchmessern realisiert werden. Es
scheiden überdies Funktionsstörungen basierend
auf Federbrüchen aus. Auch ohne mechanische Federmittel
werden die Antriebslamellen beim Startvorgang ausreichend stark
an die Mantelfläche der Arbeitskammer angedrückt,
um ein unerwünschtes Vorbeiströmen des Antriebsgases zwischen
der Außenseite der Antriebslamellen und der Mantelfläche
der Antriebskammer zu verhindern. Ein jederzeit zuverlässiger
Startvorgang kann folglich auch ohne Einsatz mechanischer Federmittel
gewährleistet werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Prinzipiell
wäre es möglich, das Steuerventil mit einem digitalen
Umschaltverhalten auszulegen, sodass es schlagartig in die Offenstellung
umschaltet, wenn sich ein gewünschter Gasdruck in der Arbeitskammer
aufgebaut hat. Als zweckmäßiger wird allerdings
eine allmähliche Vergrößerung des Ausströmquerschnittes
während der Startphase des Lamellenmotors angesehen, wobei
das Absperrglied den Auslass allmählich und insbesondere
kontinuierlich mehr und mehr bis zum Erreichen des maximalen Ausströmquerschnittes
freigibt.
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Man
könnte die Gegenkraft-Erzeugungsmittel als reine Federmittel
auslegen, was eine Funktionalität vergleichbar einem Überdruckventil
zur Folge hätte. Da hier das ausströmende Gas
jedoch ständig eine die Gegenkraft überwindende
große Öffnungskraft ausüben müsste,
würde der Wirkungsgrad des Lamellenmotors leiden. Es wird
daher eine Bauform bevorzugt, bei der das Antriebsgas beim Ausströmen durch
den Auslass keinen nennenswerten Gegendruck aufbaut. Hierzu bietet
es sich insbesondere an, die Gegenkraft-Erzeugungsmittel so auszubilden, dass
sie ein zeitgesteuertes Bewegen des Absperrgliedes in die Offenstellung
hervorrufen. Nach einer von der Auslegung der Gegenkraft-Erzeugungsmittel vorgegebenen
Startzeit nimmt das Absperrglied die Offenstellung ein und behält
diese mit von da ab zumindest größtenteils abgeschalteter
Wirkung der Gegenkraft-Erzeugungsmittel bei.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung erhalten die Gegenkraft-Erzeugungsmittel
eine über einen Drosselkanal mit der Atmosphäre
verbundene Luftkammer, aus der bei der Öffnungsbewegung
des Absperrgliedes gegen den vom Drosselkanal hervorgerufenen Widerstand
Luft verdrängt wird. Die Luftverdrängung geschieht
hier zweckmäßigerweise unmittelbar durch das Absperrglied
selbst, indem dieses als bewegliche Begrenzungswand der Luftkammer ausgebildet
ist. Ist das Absperrglied in die Offenstellung verdrängt,
herrscht in der Luftkammer nurmehr atmosphärischer Druck,
der keine Gegenkraft mehr ausübt.
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Um
das Absperrglied beim Abschalten des Lamellenmotors wieder in die
Ausgangsstellung zurückzubewegen, ist zweckmäßigerweise
eine das Absperrglied in Richtung seiner Ausgangsstellung beaufschlagende
Rückstellfedereinrichtung vorhanden. In Kombination mit
den zeitgesteuert arbeitenden Gegenkraft-Erzeugungsmitteln kann
sie allerdings sehr schwach ausgebildet werden, sodass sie keinen
nennenswerten Anteil der Gegenkraft liefert und lediglich stark
genug ist, um den Rückstellvorgang zu gewährleisten.
Es genügt also eine Federstärke der Rückstellfedereinrichtung,
die gerade so groß ist, dass die Reibung des Absperrgliedes überwunden
werden kann.
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Das
zeitgesteuerte Öffnungsverhalten in der Startphase des
Lamellenmotors ist dadurch uneingeschränkt gewährleistet.
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Als
Absperrglied empfiehlt sich die Ausgestaltung nach Art eines Kolbens,
der axial verschiebbar in einem Ventilinnenraum des Steuerventils
aufgenommen ist. Das Absperrglied unterteilt dann den Ventilinnenraum
axial in die schon erwähnte, über einen Drosselkanal
mit der Atmosphäre kommunizierende Luftkammer und eine
entgegengesetzte, mit der Arbeitskammer verbundene Ausströmkammer. Seitlich
von dem Ventilinnenraum geht der Auslass ab, der hier so platziert
ist, dass er in der Ausgangsstellung des Absperrgliedes von der
Ausströmkammer abgetrennt ist und mit dieser über
einen allmählich zunehmenden Ausströmquerschnitt
verbunden wird, wenn sich das Absperrglied in die Offenstellung verlagert.
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Die
Arbeitskammer kommuniziert mit der Ausströmkammer zweckmäßigerweise über
eine dem Absperrglied axial gegenüberliegende stirnseitige
Zuströmöffnung des Ventilgehäuses. Die
Zuströmöffnung ist dann insbesondere in einer
den Ventilinnenraum begrenzenden Stirnwand ausgebildet, an der das
Absperrglied im drucklosen Zustand der Arbeitskammer unter Einnahme
seiner Ausgangsstellung anliegen kann.
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Ist
eine Rückstellfedereinrichtung vorhanden, befindet sich
diese zweckmäßigerweise in der Luftkammer. Sie
ist insbesondere als Schraubendruckfeder ausgebildet.
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Obgleich
es prinzipiell möglich wäre, das Steuerventil
als eigenständige Baueinheit am Motorgehäuse anzubringen,
wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Motorgehäuse
auch die Funktion des Ventilgehäuses übernimmt.
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Der
Rotor verfügt zweckmäßigerweise über einen
relativ zum Motorgehäuse drehbaren Rotorkern mit radialen
Führungsschlitzen, in denen die Antriebslamellen radial
verschiebbar gelagert sind. Die zwischen der inneren Grundfläche
eines jeweiligen Führungsschlitzes und der zugewandten
Innenfläche der darin geführten Antriebslamelle
befindlichen inneren Schlitzabschnitte sämtlicher Führungsschlitze sind
mit einem am Motorgehäuse vorgesehenen Einlass verbunden, über
den das Antriebsgas eingespeist wird. So kann das eingespeiste Antriebsgas die
Antriebslamellen sowohl seitlich zum Aufbringen des Drehmomentes
als auch von unten her zum Vorspannen gegen die Mantelfläche
der Arbeitskammer beaufschlagen.
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Für
die Einspeisung des Antriebsgases in die inneren Schlitzabschnitte
der Führungsschlitze kann stirnseitig im Rotorkern eine
zur Drehachse des Rotors konzentrische Ringnut ausgebildet sein,
die sämtliche Führungsschlitze anschneidet und
der eine ortsfest am Motorgehäuse ausgebildete Zuströmöffnung
axial gegenüberliegt, die mit dem Einlass verbunden ist.
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Der
Lamellenmotor ist vorzugsweise als Druckluftmotor ausgebildet und
wird mit Druckluft als Antriebsgas betrieben, das über
einen Einlass kontinuierlich eingespeist werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Lamellenmotors
in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt gemäß Schnittlinie
I-I aus 2,
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2 einen
Querschnitt durch den Lamellenmotor aus 1 gemäß Schnittlinie
II-II,
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3 einen
Querschnitt durch den Lamellenmotor aus 1 gemäß Schnittlinie
III-III, und
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4 bis 6 den
in 1 umrahmten Ausschnitt IV in einer vergrößerten
Darstellung zur Verdeutlichung verschiedener Betriebszustände
des Steuerventils.
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Der
in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Lamellenmotor
verfügt über ein Motorgehäuse 2,
in dem eine Ar beitskammer 3 mit einer kreiszylindrischen
Mantelfläche 4 ausgebildet ist.
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Bevorzugt
setzt sich das Motorgehäuse 2 aus einem mit seiner
Innenumfangsfläche die Mantelfläche 4 definierenden
Rohrabschnitt 5 sowie zwei an die entgegengesetzten Stirnseiten
des Rohrabschnittes 5 angesetzten ersten und zweiten Gehäusedeckeln 6, 7 zusammen.
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Der
Rohrabschnitt 5 ist außen zweckmäßigerweise
kreiszylindrisch konturiert. Die Arbeitskammer 3 ist hierbei
vorzugsweise exzentrisch in dem Rohrabschnitt 5 angeordnet.
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In
der Arbeitskammer 3 befindet sich ein bezüglich
dem Motorgehäuse 2 drehbar gelagerter Rotor 8.
Die Längsachse 9 des Rotors 8 verläuft
parallel zur Längsachse des Motorgehäuses 2,
ist allerdings parallel versetzt zur Längsachse 12 der
Arbeitskammer 3 angeordnet, sodass der Rotor 8 exzentrisch
in der Arbeitskammer 3 zu liegen kommt. Von den beiden
Stirnseiten des Rotors 8 wegragende Lagerachse 13 sind
in den beiden Gehäusedeckeln 6, 7 drehbar
gelagert, um die Rotationsfähigkeit des Rotors 8 zu
gewährleisten.
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Mindestens
eine der Lagerachsen 13 ragt mit einem Abtriebsabschnitt 14 aus
dem Motorgehäuse 2 heraus, an dem sich eine Drehbewegung
bzw. ein Drehmoment abgreifen lässt.
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Die
Lagerachsen 13 stehen von einem in der Arbeitskammer 3 angeordneten
Rotorkern 15 ab, der mit einer Mehrzahl von in seiner Umfangsrichtung verteilten
radialen Führungsschlitzen 16 versehen ist. Jeder
Führungsschlitz 16 erstreckt sich in einer sich
axial und radial erstreckenden, mit der Längsachse 9 zusammenfallenden
Ebene und mündet an der Außenumfangsfläche 17 des
Rotorkerns 15 aus.
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In
jedem Führungsschlitz 16 sitzt, bezüglich dem
Rotorkern 15 radial verschieblich, eine bevorzugt im Wesentlichen
plattenförmige Antriebslamelle 18. Die radiale
Verschiebbarkeit der Antriebslamellen 18 ist bei 19 durch
einen Doppelpfeil angedeutet.
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Auf
Grund ihrer radialen Verschiebbarkeit 19 sind die Antriebslamellen 18 in
der Lage, ungeachtet der exzentrischen Anordnung des Rotors 8 mit
ihrer nach radial außen weisenden Außenfläche 22 gleitend
an der Mantelfläche 4 der Arbeitskammer 3 anzuliegen,
wenn der Rotor 8 gemäß Pfeil 23 um
seine Längsachse 9 rotiert.
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Durch
ihren Kontakt mit der Mantelfläche 4 unterteilen
die Antriebslamellen 18 die Arbeitskammer 3 in
dem zwischen der Mantelfläche 4 und dem Rotorkern 15 liegenden
Bereich in einzelne, bei der Drehbewegung 23 mitrotierende
Betätigungskam mern 24. Diese sind mit einem Antriebsgas
beaufschlagbar, um die Drehbewegung 23 des Rotors 8 hervorzurufen.
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Das
Antriebsgas – vorzugsweise Druckluft – wird über
einen am Motorgehäuse 2 angeordneten Einlass 25 eingespeist.
Ein von dem Einlass 25 ausgehender Einlasskanal 26 mündet
derart an einer Stelle des Umfanges der Mantelfläche 4,
dass die dort gerade befindliche Betätigungskammer 24 mit dem
eingespeisten Antriebsgas beaufschlagt wird. Auf Grund der exzentrischen
Anordnung des Rotors 8 fallen die diese Betätigungskammer 24 begrenzenden
Seitenflächen der zugeordneten Antriebslamellen 18 unterschiedlich
groß aus, sodass sich eine resultierende Antriebskraft
ergibt, die ein Drehmoment und mithin die Drehbewegung 23 hervorruft.
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In
Drehrichtung des Rotors 8 beabstandet zum Einmündungsbereich
des Einlasskanals 26 geht von der Arbeitskammer 3 ein
Auslasskanal 27 ab, über den das in die Betätigungskammern 24 eingespeiste
Antriebsgas wieder aus dem Motorgehäuse 2 abgeführt
wird, nachdem sich die Betätigungskammern 24 um
einen entsprechenden Drehwinkel verlagert haben. Der Einlassbereich
und der Auslassbereich für das Antriebsgas können
sich in der Arbeitskammer 3 beispielsweise im Wesentlichen
diametral gegenüber liegen.
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Durch
kontinuierlich Einspeisung eines Antriebsgases kann auf diese Weise
eine kontinuierliche unidirektionale Drehbewegung 23 des
Rotors 8 und mithin des Abtriebsabschnittes 14 hervorgerufen werden.
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Bei
der Rotation des Rotors 8 während des Normalbetriebes
des Lamellenmotors 1 werden die Antriebslamellen 18 durch
die Fliehkraft nach außen gedrückt und in Kontakt
mit der Mantelfläche 4 gehalten, an der sie hierbei
entlanggleiten. Wegen der exzentrischen Anordnung des Rotors 8 führen
die Antriebslamellen 18 hierbei eine überlagerte
Radialbewegung gemäß Doppelpfeil 19 aus,
wobei sie bezüglich den Führungsschlitzen 16 alternierend
aus- und einfahren.
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Während
der Startphase fehlt die Fliehkraftunterstützung. Es bedarf
daher zusätzlicher Mittel, um die Antriebslamellen 18 an
die Mantelfläche 4 anzudrücken, bis sich
eine ausreichend hohe Drehzahl und mithin eine ausreichend hohe
Fliehkraft aufgebaut hat. Dies geschieht erfindungsgemäß unter
Mitwirkung eines dem Auslasskanal 27 zugeordneten Steuerventils 28.
Durch das Steuerventil 28 ist der Ausströmquerschnitt
eines mit dem Auslasskanal 27 verbundenen, am Motorgehäuse 2 vorhandenen Auslasses 29 steuerbar,
um auf den sich in der Arbeitskammer 3 aufbauenden Gasdruck
Einfluss nehmen zu können.
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Relevant
ist dies, weil das Antriebsgas innerhalb der Arbeitskammer 3 nicht
nur zum Hervorrufen der Drehbewegung 23 herangezogen wird,
sondern auch, um die Antriebslamellen 18 zumindest während
der Startphase des Lamellenmotors 1 fluidisch nach radial
außen gegen die Mantelfläche 4 zu drücken.
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Um
dies zu gewährleisten, verfügt der Lamellenmotor 1 über
ein internes Kanalsystem, durch das der Einlass 25, bevorzugt
ständig, mit den inneren Schlitzabschnitten 32 sämtlicher
Führungsschlitze 16 verbunden ist. Jeder dieser
inneren Schlitzabschnitte 32 ist definiert von einer inneren
Grundfläche eines Führungsschlitzes 16 und
der diesem gegenüberliegenden, nach radial innen weisenden
Innenfläche der in dem Führungsschlitz 16 gelagerten
Antriebslamelle 18. Das über den Einlass 25 eingespeiste
Antriebsgas beaufschlagt also die nach radial innen orientierten
Innenflächen der Antriebslamellen 18 und drückt
diese mit Fluidkraft gegen die Mantelfläche 4.
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Das
erwähnte Kanalsystem besteht beim Ausführungsbeispiel
zum einen aus einem im Motorgehäuse 2 verlaufenden
Abzweigkanal 33, der vom Einlasskanal 26 abgeht
und mit einer Zuströmöffnung 34 an einer
dem Rotorkern 15 axial gegenüberliegenden Stelle
stirnseitig in die Arbeitskammer 3 einmündet.
Exemplarisch befindet sich die Zuströmöffnung 34 an
der inneren Stirnfläche des ersten Gehäusedeckels 6.
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Zum
anderen umfasst das erwähnte Kanalsystem eine konzentrisch
in die dem ersten Gehäusedeckel 6 gegenüberliegende
Stirnfläche des Rotorkerns 15 eingebrachte Ringnut 35,
die so angeordnet ist, dass sie mit der Zuströmöffnung 34 axial
fluchtet. Ihre axiale Tiefe ist ausreichend groß, um die
inneren Schlitzabschnitte 32 sämtlicher Führungsschlitze 16 anzuschneiden,
sodass sie mit sämtlichen inneren Schlitzabschnitten 32 verbunden
ist.
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Das über
den Einlass 25 eingespeiste Antriebsgas gelangt also zum
einen über den Einlasskanal 26 in die Betätigungskammern 24 und
zum anderen gleichzeitig über den Abzweigkanal 33 und
die Ringnut 35 in die inneren Schlitzabschnitte 32.
Durch die Ringnut 35 ist die radiale Fluidbeaufschlagung der
Antriebslamellen 18 ungeachtet von der Drehposition des
Rotors 8 gewährleistet.
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Ohne
das Steuerventil 28 würde dem in der Arbeitskammer 3 befindlichen
Antriebsgas ständig der maximale Ausströmquerschnitt
zur Verfügung stehen. Somit könnte in der Startphase
das Antriebsgas direkt außen an den Antriebslamellen 18 vorbei zum
Auslass strömen, was im Bereich des Abzweigkanals 33 einen
starken statischen Druckabfall zur Folge hätte, sodass
sich unter den Antriebslamellen 18 kein ausreichender Gasdruck
aufbauen könnte, um den Kontakt zwischen den Antriebs lamellen 18 und
der Mantelfläche 4 herzustellen. Durch das Steuerventil 28 wird
diesem Umstand entgegengewirkt.
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Das
Steuerventil 28 enthält ein dem Auslass 29 zugeordnetes
Absperrglied 36, das in der Startphase des Lamellenmotors 1 das Öffnen
des Auslasses 29 derart steuert, dass sich in der Arbeitskammer 3 ein
das Andrücken der Antriebslamellen 18 an die Mantelfläche 4 der
Arbeitskammer 3 gewährleistender Gasdruck aufbauen
kann. Das Absperrglied 36 ist hierbei vom beweglichen Ventilglied 36a des
Steuerventils 28 gebildet.
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Das
Steuerventil 28 könnte als eigenständige
Komponente an das Motorgehäuse 2 angebaut sein.
Bevorzugt ist es jedoch wie beim Ausführungsbeispiel in
das Motorgehäuse 2 integriert. Erreicht wird dies
dadurch, dass kein gesondertes Ventilgehäuse vorgesehen
ist, sondern das Motorgehäuse 2 unmittelbar selbst
das Ventilgehäuse des Steuerventils 28 bildet.
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Wie
man insbesondere aus den vergrößerten Abbildungen
in 4 bis 6 ersehen kann, verfügt
das Steuerventil 28 zweckmäßigerweise über einen
länglichen Ventilinnenraum 37, in dem das Absperrglied 36 gemäß Doppelpfeil 38 axial
verschiebbar aufgenommen ist. Es ist hierbei insbesondere kolbenartig
ausgebildet.
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Durch
das Absperrglied 36 wird der Ventilinnenraum 37 axial
in zwei Kammern unterteilt, zum einen in eine Luftkammer 39 und
zum anderen in eine Ausströmkammer 42. Die Ausströmkammer 42 ist
in den Verlauf des Auslasskanals 27 eingeschaltet und kommuniziert über
eine dem Absperrglied 36 axial gegenüberliegende
stirnseitige Zuströmöffnung 43 ständig
mit der Arbeitskammer 3.
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Der
Auslass 29 seinerseits geht mit axialem Abstand zu der
Zuströmöffnung 43 seitlich vom Ventilinnenraum 37 ab
und führt zu einer Außenfläche des Motorgehäuses 2 und
mithin zur Atmosphäre.
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Die
Luftkammer 39 steht über einen ebenfalls zu einer
Außenfläche des Motorgehäuses 2 ausmündenden
Drosselkanal 44 ständig mit der Atmosphäre
in Verbindung.
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Eine
bevorzugt im Innern der Luftkammer 39 angeordnete, exemplarisch
von einer Schraubendruckfeder gebildete Rückstellfedereinrichtung 45 beaufschlagt
das Absperrglied 36 ständig mit einer sehr geringen
Rückstellkraft in Richtung der Zuströmöffnung 43.
Wird in den Lamellenmotor 1 kein Antriebsgas eingespeist,
hält die Rückstellfedereinrichtung 45 folglich
das Absperrglied 36 in der aus 4 ersichtlichen
Ausgangsstellung, in der es an der die Zuströmöffnung 43 aufweisenden
Stirnwand 46 des Ventilinnenraumes 37 anliegt.
Bei dieser Absperrstellung handelt es sich in Bezug auf den Auslass 29 zweckmäßigerweise
um eine Absperrstellung, da das Absperrglied 36 den Einmündungsbereich
des Auslasses 29 überdeckt und somit von der Ausströmkammer 42 und
auch der damit verbundenen Arbeitskammer 3 absperrt.
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Die
Luftkammer 39 und der Drosselkanal 44 gehören
zu Gegenkraft-Erzeugungsmitteln 47, die dem Absperrglied 36 in
der Startphase des Lamellenmotors 1 eine in Richtung der
Ausgangsstellung wirksame Gegenkraft FG auferlegen.
Sie gewährleisten, dass das Absperrglied 36 erst
dann in eine den maximalen Ausströmquerschnitt des Auslasses 29 freigebende
Offenstellung bewegt wird, wenn sich in der Arbeitskammer 3 ein
ausreichend hoher Gasdruck aufgebaut hat, um die Antriebslamellen 18 an
die Mantelfläche 4 anzudrücken und dadurch
den Start des Lamellenmotors zu ermöglichen.
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Das
in die Arbeitskammer 3 eingespeiste Antriebsgas wirkt über
die Zuströmöffnung 43 in einem Öffnungssinne
auf das Absperrglied 36 ein, wobei der aus dem Gasdruck
resultierenden Öffnungskraft FO die
Gegenkraft FG entgegenwirkt.
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Der Öffnungsvorgang
hat durch die besondere Ausgestaltung der Gegenkraft-Erzeugungsmittel 47 eine
zeitabhängige Komponente. Das Absperrglied 36 wird
durch die Öffnungskraft FO zurückgeschoben,
wobei sich das Volumen der Luftkammer 39 verringert und
die darin eingeschlossene Luft über den Drosselkanal 44 zur
Atmosphäre gedrosselt ausgeschoben wird. Aus einem Vergleich
der 4 bis 6 ist ersichtlich, dass das
Absperrglied 36 bei seinem Bewegen in die Offenstellung
eine allmähliche Vergrößerung des Ausströmquerschnittes
des Auslasses 29 hervorruft. Der maximale Ausströmquerschnitt
wird also nicht schlagartig freigegeben, sondern nur allmählich.
Indem als Verdrängungsglied zum Verdrängen der
in der Luftkammer 39 enthaltenen Luft unmittelbar das Absperrglied 36 herangezogen
wird, sind sehr kompakte Abmessungen möglich.
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Der
Zeitraum bis zum Erreichen der Offenstellung des Absperrgliedes 36 lässt
sich über das in der Ausgangsstellung des Absperrgliedes 36 vorhandene
Ausgangsvolumen der Luftkammer 39 und über den
für den entgegengesetzten Widerstand verantwortlichen Querschnitt
des Drosselkanals 44 vorgeben. Es wäre möglich,
dem Drosselkanal 44 einstellbare Drosselmittel zuzuordnen,
mit denen sich der Kanalquerschnitt variieren lässt, um
die Drosselungsintensität justieren zu können.
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Ist
das Absperrglied 36 erst einmal in die Offenstellung verlagert,
sind die aus Luftkammer 39 und Drosselkanal 44 bestehenden
Gegenkraft-Erzeugungsmittel 47 wirkungslos. Das über
den Auslasskanal 27 ausströmende Antriebsgas hat
dann nurmehr die von der Rückstellfedereinrichtung 45 aufgebrachte
Stellkraft aufzubringen, um den maximalen Ausströmquerschnitt
auf recht zu erhalten. Hierfür reicht aber in der Regel
der dynamische Druckanteil des ausströmenden Antriebsgases
aus, sodass der Wirkungsgrad des Lamellenmotors nicht beeinträchtigt
wird. Man wird die Rückstellfedereinrichtung 45 zweckmäßigerweise
so auslegen, dass ihre Stellkraft gerade ausreicht, bei druckloser
Arbeitskammer 3 die Ausgangsstellung des Absperrgliedes 36 hervorzurufen
und dadurch bei Bedarf einen neuerlichen Startvorgang zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4421758
A1 [0002, 0007]
- - DE 1223615 [0004]
- - DE 2454243 A1 [0004]
- - DE 4029144 A1 [0004]