DE102007050972A1 - Gasbetriebener Lamellenmotor - Google Patents

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Abstract

Es wird ein gasbetriebener Lamellenmotor (1) vorgeschlagen, dessen exzentrisch in einer Arbeitskammer (3) angeordneter Rotor (8) radial bewegliche Antriebslamellen (18) aufweist. Während der Startphase werden die Antriebslamellen (18) durch das Antriebsgas gegen die Mantelfläche (4) der Arbeitskammer (3) gedrückt. Damit sich der hierfür erforderliche Gasdruck aufbauen kann, ist dem Auslass (29) ein bewegliches Absperrglied (36) zugeordnet, das vom Ventilglied (36a) eines Steuerventils (28) gebildet ist.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lamellenmotor zu schaffen, der auch ohne Federbeaufschlagung der Antriebslamellen mehrmalige Start- und Stopvorgänge ermöglicht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das zeitgesteuerte Öffnungsverhalten in der Startphase des Lamellenmotors ist dadurch uneingeschränkt gewährleistet.
  • 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.
  • 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.
  • Ist eine Rückstellfedereinrichtung vorhanden, befindet sich diese zweckmäßigerweise in der Luftkammer. Sie ist insbesondere als Schraubendruckfeder ausgebildet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Lamellenmotor ist vorzugsweise als Druckluftmotor ausgebildet und wird mit Druckluft als Antriebsgas betrieben, das über einen Einlass kontinuierlich eingespeist werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
  • 1 eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Lamellenmotors in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus 2,
  • 2 einen Querschnitt durch den Lamellenmotor aus 1 gemäß Schnittlinie II-II,
  • 3 einen Querschnitt durch den Lamellenmotor aus 1 gemäß Schnittlinie III-III, und
  • 4 bis 6 den in 1 umrahmten Ausschnitt IV in einer vergrößerten Darstellung zur Verdeutlichung verschiedener Betriebszustände des Steuerventils.
  • 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.
  • 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.
  • Der Rohrabschnitt 5 ist außen zweckmäßigerweise kreiszylindrisch konturiert. Die Arbeitskammer 3 ist hierbei vorzugsweise exzentrisch in dem Rohrabschnitt 5 angeordnet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch kontinuierlich Einspeisung eines Antriebsgases kann auf diese Weise eine kontinuierliche unidirektionale Drehbewegung 23 des Rotors 8 und mithin des Abtriebsabschnittes 14 hervorgerufen werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Luftkammer 39 steht über einen ebenfalls zu einer Außenfläche des Motorgehäuses 2 ausmündenden Drosselkanal 44 ständig mit der Atmosphäre in Verbindung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4421758 A1 [0002, 0007]
    • - DE 1223615 [0004]
    • - DE 2454243 A1 [0004]
    • - DE 4029144 A1 [0004]

Claims (16)

  1. Gasbetriebener Lamellenmotor, mit einem exzentrisch in einer Arbeitskammer (3) eines Motorgehäuses (2) angeordneten drehangetriebenen Rotor (8), der mehrere zum Hervorrufen seiner Drehbewegung (23) mit einem Antriebsgas beaufschlagbare Antriebslamellen (18) aufweist, wobei diese Antriebslamellen (18) durch das Antriebsgas auch nach radial außen gegen die Mantelfläche (4) der Arbeitskammer (3) drückbar sind, und mit einem Auslass (29) für das Antriebsgas, dem ein Absperrglied (36) zugeordnet ist, 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrglied (36) vom Ventilglied (36a) eines den Ausströmquerschnitt des Auslasses (29) vorgebenden Steuerventils (28) gebildet ist, wobei es durch den sich in der Startphase aufbauenden Gasdruck entgegen einer von Gegenkraft-Erzeugungsmitteln (47) des Steuerventils (28) hervorgerufenen Gegenkraft in eine den maximalen Ausströmquerschnitt definierende Offenstellung bewegbar ist.
  2. Lamellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrglied (36) bei seinem Bewegen in die Offenstellung eine allmähliche Vergrößerung des Ausströmquerschnittes des Auslasses (29) hervorruft.
  3. Lamellenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft-Erzeugungsmittel (47) derart ausgebildet sind, dass sie ein zeitgesteuertes Bewegen des Absperrgliedes (36) in die Offenstellung hervorrufen.
  4. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft-Erzeugungsmittel (47) eine über einen Drosselkanal (44) mit der Atmosphäre verbundene Luftkammer (39) enthalten, aus der bei der Öffnungsbewegung des Absperrgliedes (36) gegen den vom Drosselkanal (44) hervorgerufenen Widerstand Luft verdrängt wird.
  5. Lamellenmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Absperrglied (36) eine bewegliche Begrenzungswand der Luftkammer (39) bildet, sodass es bei seiner Öffnungsbewegung unmittelbar selbst Luft aus der Luftkammer (39) verdrängt.
  6. Lamellenmotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrglied (36) kolbenartig ausgebildet ist und axial verschiebbar in einem Ventilinnenraum (37) des Steuerventils (28) aufgenommen ist, wobei es diesen Ventilin nenraum (37) axial in zum einen die Luftkammer (39) und zum anderen eine mit der Arbeitskammer (3) verbundene Ausströmkammer (42) unterteilt und wobei seitlich von dem Ventilinnenraum (37) der Auslass (29) abgeht, der so platziert ist, dass er in Abhängigkeit von der Stellung des Absperrgliedes (36) entweder von der Ausströmkammer (42) abgetrennt ist oder über einen mehr oder weniger großen Ausströmquerschnitt mit der Ausströmkammer (42) verbunden ist.
  7. Lamellenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmkammer (42) über eine dem Absperrglied (36) axial gegenüberliegende stirnseitige Zuströmöffnung (43) ständig mit der Arbeitskammer (3) verbunden ist.
  8. Lamellenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrglied (36) im drucklosen Zustand der Arbeitskammer (3) an der die Zuströmöffnung (43) aufweisenden Stirnwand (46) des Ventilinnenraumes (37) anliegt.
  9. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Rückstellfedereinrichtung (45), die das Absperrglied (36) entgegen der Richtung seiner Öffnungsbewegung beaufschlagt und beim Abschalten des Lamellenmotors auf Grund des dann in der Arbeitskammer absinkenden Gasdruckes in eine den anschließenden neuerlichen Aufbau eines Gasdruckes in der Arbeitskammer (3) ermöglichende Ausgangsstellung zurückstellt.
  10. Lamellenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstellung eine die Arbeitskammer vom Auslass (29) komplett abtrennende Absperrstellung ist.
  11. Lamellenmotor nach Anspruch 9 oder 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedereinrichtung (45) in der Luftkammer (39) angeordnet ist.
  12. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedereinrichtung (45) als Schraubendruckfeder ausgebildet ist.
  13. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse des Steuerventils (28) vom Motorgehäuse (2) des Lamellenmotors (1) gebildet ist.
  14. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) einen bezüglich dem Motorgehäuse (2) drehbar gelagerten Rotorkern (15) aufweist, in dem radiale Führungsschlitze (16) ausgebildet sind, in denen die Antriebslamellen (18) radial verschiebbar gelagert sind, wobei die zwischen der inneren Grundfläche des Führungsschlitzes (16) und der Innenfläche der darin gelagerten An triebslamelle (18) befindlichen inneren Schlitzabschnitte (32) sämtlicher Führungsschlitze (16) mit einem Einlass (25) für das Antriebsgas verbunden sind, der außerdem mit der Arbeitskammer (3) in Verbindung steht.
  15. Lamellenmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig im Rotorkern (15) eine zur Drehachse des Rotors (8) konzentrische Ringnut (35) ausgebildet ist, die die inneren Schlitzabschnitte (32) sämtlicher Führungsschlitze (16) anschneidet und in die eine gegenüberliegend am Motorgehäuse (2) ausgebildete Zuströmöffnung (34) mündet, die mit dem Einlass (25) verbunden ist.
  16. Lamellenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Motorgehäuse (2) ein Einlass (25) vorhanden ist über den das Antriebsgas, insbesondere Druckluft, zuführbar ist.
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