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Die Erfindung betrifft einen Lamellenmotor und ein Verfahren zum Betrieb eines Lamellenmotors.
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Die
WO 2008/077561 A1 beschreibt einen Lamellenmotor mit radial verschiebbaren, federbelasteten Lamellen, der innerhalb einer Motorbuchse angeordnet ist. Am Umfang weist die Motorbuchse einen ersten und zweiten Drucklufteinlass sowie einen Auspuff auf. Beim Betrieb in der Vorzugsrichtung wird Druckluft durch den ersten Drucklufteinsatz zugeführt, expandiert in den während der Rotation größer werdenden Lamellenzwischenräumen und wird am Auspuff abgegeben. Ein an den Motor angeschlossenes Steuerventil weist ein Drosselelement auf, mit dem bei Druckluftzufluss zum zweiten Drucklufteinlass der Fluidstrom begrenzt wird. So kann bei Verwendung des Motors in einem Hebezeug in der Betriebsart Senken eine Bremswirkung erzielt werden, die zu einem gebremsten Absenken der Last führt.
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Die
DE 1 798 507 offenbart einen Drehkolben-Druckluftmotor mit einer Vorrichtung zur Regelung der Leistung und Begrenzung der Leerlaufdrehzahl durch einen von Hand veränderbaren Gegendruck in der Auspuffseite. Durch eine Schiebeeinrichtung oder eine andere mechanische Drosseleinrichtung wird der Querschnitt verändert. In einer Ausführung ist an einer Einstellvorrichtung ein drehbar gelagerter Zylinder mit einer exzentrischen Bohrung gegenüber einer feststehenden Blende angeordnet, so dass ein veränderbarer Querschnitt durch veränderliche Überdeckung der beiden Löcher ermöglicht wird.
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Es kann als Aufgabe angesehen werden, einen Lamellenmotor und ein Betriebsverfahren hierfür vorzuschlagen, bei denen eine Einstellbarkeit gegeben ist, wobei negative Rückwirkungen auf den Betrieb im Übrigen weitgehend vermieden werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Lamellenmotor gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Der erfindungsgemäße Lamellenmotor weist einen in einer Motobuchse drehbaren Lamellenläufer mit radial beweglichen Lamellen auf. Zwischen dem Läufer und der Motorbuchse sind durch die Lamellen begrenzte Lamellenzwischenräume gebildet. Zum Zuführen eines Druckfluids, bevorzugt Druckluft, in die Lamellenzwischenräume ist zumindest eine Zuführöffnung vorgesehen. Zur Ansteuerung des Betriebs des Lamellenmotors in beide entgegengesetzte Laufrichtungen sind bevorzugt zwei Zuführöffnungen vorgesehen. Zum Abführen des Druckfluids ist mindestens eine Abführöffnung vorgesehen, die am Umfang der Motorbuchse bevorzugt zumindest im Wesentlichen gegenüber einer Zuführöffnung angeordnet, d. h. gegenüber der Zuführöffnung um einen Drehwinkel von mehr als 100° versetzt angeordnet ist.
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Die Abführöffnung - und bevorzugt auch die Zuführöffnung - ist bevorzugt als radiale Öffnung in der Motobuchse ausgebildet. Dabei können Zu- und Abführöffnung verschiedene Formen aufweisen, bspw. als Schlitze, Rundlöcher, Gruppe von Rundlöchern oder auch mit beliebiger anderer Form ausgebildet sein. Bevorzugt handelt es sich bei der Abführöffnung um mindestens eine in radialer Richtung ausgerichtete Bohrung in der Motorbuchse. Die Bohrung weist bevorzugt zumindest im Wesentlichen runden Querschnitt auf.
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Erfindungsgemäß ist ein verstellbares Drosselelement an der Abführöffnung so angeordnet, dass ein Durchströmungsquerschnitt an der Abführöffnung einstellbar ist. Durch verschiedene Stellungen eines verschiebbaren, drehbaren oder sonst beweglichen bzw. veränderlichen Drosselelements an, d.h. bspw. in oder direkt vor der Abführöffnung kann so der für die Durchströmung mit dem abgeführten Fluid relevante Durchströmungsquerschnitt geändert werden.
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Hierdurch wird der Betrieb des Lamellenmotors eingestellt, nämlich insbesondere dessen maximale Laufgeschwindigkeit. Bei schnellerem Lauf kommt es bei verringertem Durchströmungsquerschnitt an der Abführöffnung zu einem Rückstau des abzuführenden Fluids, so dass der Motor gebremst wird.
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Dabei hat sich die erfindungsgemäße Anordnung des Drosselelements direkt an der AbführÖffnung als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch Anordnung eines Drosselelements direkt an der Motorbuchse, bspw. in der Abführöffnung oder in nur geringem Abstand davor, wird direkt am Motor ein Drosseleffekt erzielt, ohne dass zwischen dem Motorraum, nämlich dem Inneren der Motorbuchse und der Drosselstelle ein großes Zwischenvolumen angeordnet ist, bspw. als Hohlraum, Leitungsvolumen etc. Wird hingegen das Drosselelement erst in einigem Abstand hinter einer an die Abführöffnung angeschlossene Leitung oder in einer entfernt angeordneten Ventilanordnung platziert, so muss sich ein Staudruck erst in dem Zwischenvolumen aufbauen, bis die Drosselwirkung am Motor wirksam wird. Bei nachfolgend langsamerem Lauf des Motors ist dann auch erst ein Abbau des zuvor im Zwischenvolumen aufgebauten Drucks erforderlich.
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Das Drosselelement kann auf verschiedene Weisen verstellbar sein, bspw. in mindestens zwei oder mehr Stufen oder bevorzugt stufenlos. Die Verstellung kann erreicht werden durch jede Form einer geeigneten Bewegung, bspw. Verschiebung und/oder Drehung eines Drosselelements in oder vor der Abführöffnung der Motorbuchse, so dass sich abhängig von der Bewegung unterschiedliche freie Querschnitte für das durch die Abführöffnung strömende Fluid ergeben. Hierunter wird nicht nur der Querschnitt des Inneren der Abführöffnung verstanden, sondern auch der Querschnitt des Bereiches unmittelbar dahinter, also bspw. auch ein Schlitz, Ringspalt oder anders geformte Öffnung, die zwischen dem äußeren Rand der Abführöffnung und einem dahinter angeordneten Drosselelement frei bleibt. Besonders bevorzugt kann das verstellbare Drosselelement an der Außenseite der Motorbuchse angeordnet sein, weiter bevorzugt unmittelbar vor der Abführöffnung. Durch die Verstellbarkeit kann dann die Abführöffnung in unterschiedlichem Grad verdeckt werden, um so unterschiedliche effektive Querschnitte für die Durchströmung zu erreichen.
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Wenn die Motorbuchse innerhalb eines umgebenden Gehäuses angeordnet ist, kann zwischen einer äußeren Gehäusewand und der Motorbuchse ein Zwischenraum gebildet sein. Bevorzugt kann das Drosselelement mindestens zum Teil innerhalb des Zwischenraums angeordnet sein.
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Das Drosselelement kann von außerhalb verstellbar sein, bspw. von außerhalb eines um die Motorbuchse herum angeordneten Gehäuses. Bspw. kann außen an einem Gehäuse ein Bedienhebel oder ein drehbares Element angeordnet sein, mit dem im Inneren das Drosselelement verstellbar ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann das Drosselelement zur Einstellung drehbar und/oder verschiebbar angeordnet sein, mindestens zwischen einer ersten und einer zweiten Lage, wobei das Drosselelement in der ersten Lage bspw. die Abführöffnung zumindest teilweise so abdeckt, sodass der Durchströmungsquerschnitt kleiner ist als in der zweiten Lage, in der das Drosselelement die Abführöffnung freigibt oder in geringerem Grad abdeckt als in der ersten Lage. In einer bevorzugten Ausführung kann das Drosselelement zwischen der ersten und zweiten Lage in einer Führung verschiebbar angeordnet werden, z.B. verschiebbar in einer Richtung parallel zur Längsachse (Drehachse) des Motors.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Drosselelement einen nicht-runden Querschnitt aufweisen mit einem Durchlassbereich und einem Sperrbereich. Das Drosselelement kann zwischen der ersten und zweiten Lage drehbar angeordnet sein, bspw. um eine parallel zur Längsachse des Motors angeordnete Drehachse. Je nach Drehposition des Drosselelements können verschiedene Bereiche vor der Abführöffnung angeordnet sein, beispielsweise in einer ersten Lage der Sperrbereich und in einer zweiten Lage der Durchlassbereich. Dabei kann beispielsweise das Drosselelement insgesamt zylindrisch ausgebildet sein, wobei der Durchlassbereich als Ausschnitt zumindest eines Teilbereichs der zylindrischen Form ausgebildet ist.
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Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann das Drosselelement so verstellbar sein, dass sein Abstand von der Abführöffnung einstellbar ist. Bspw. kann das Drosselelement zylindrisch ausgebildet sein und einen Endbereich aufweisen, der vor der Abführöffnung angeordnet ist. Dabei kann die Position des Drosselelements in radialer Richtung gegenüber der Motorbuchse verstellbar sein, so dass der Endbereich sich abhängig von der Verstellung in unterschiedlicher Distanz zur Abführöffnung befindet.
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Für die Verstellbarkeit des Drosselelements kann besonders bevorzugt ein Gewinde genutzt werden, so dass das Drosselelement durch Drehung eines Bedienelementes verstellbar ist. Beispielsweise kann ein Schraubelement so angeordnet sein, sodass ein damit gekoppeltes Gewindeelement durch Drehung des Schraubelements in Längsrichtung der Schraubachse verschiebbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Schraubelement in Längsrichtung des Motors ausgerichtet sein. In einer alternativen Ausführung kann das Drosselelement als radial vor der Abführöffnung angeordnetes Schraubelement ausgebildet sein, das durch Drehung gegenüber einem bspw. am Gehäuse angebrachten Gewinde in radialer Richtung verstellbar ist.
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In der bevorzugten Ausführung kann mittels des Drosselements die Drosselung, d.h. die maximale Drehgeschwindigkeit, für längere Betriebsabschnitte fest eingestellt werden. Die Einstellung bleibt dann im nachfolgenden Betrieb bestehen und wird z.B. nur im Fall einer Wartung geändert. Ebenso ist es aber auch möglich, dass die Einstellung im Betrieb häufiger geändert wird, bspw. vor speziellen Hebe- oder Senkvorgängen. Um die Einstellung zu erleichtern, kann in manchen Ausführungen bspw. eine Verstellbarkeit des Drosselelements auch aus einiger Distanz erfolgen. So kann bspw. ein Handbedienelement für den Motor vorgesehen sein zur Steuerung des Zuflusses des Fluidmediums zur Zuführöffnung. An dem Handbedienelement kann zudem eine Drossel-Einstellvorrichtung vorgesehen sein, die so mit dem Drosselelement gekoppelt ist, dass das Drosselelement mittels der Drossel-Einstellvorrichtung verstellbar ist. Dabei kann das Handbedienelement in einiger Entfernung vom Motor angeordnet werden, bspw. in einer Distanz, die mindestens dem dreifachen des Durchmessers der Motorbuchse entspricht, bevorzugt erheblich größer ist. Das Handbedienelement kann beispielsweise über eine Leitung mit der Motorbuchse gekoppelt sein, insbesondere mit einer Leitung für das Druckfluid.
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Zur Fernsteuerung des Drosselelements kann auch ein mit Druckfluid betriebener Aktor vorgesehen sein, so dass das Drosselelement durch Zuführung von Druckfluid verstellbar ist, bspw. durch Beaufschlagung eines Druckkolbens. Alternativ ist auch eine mechanische Kopplung zur Verstellung des Drosselelements möglich, bspw. ein Zug oder Hebel.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Hebezeugs;
- 2 einen Druckluftmotor des Hebezeugs aus 1 in perspektivischer Ansicht;
- 3 ein Querschnitt durch das Hebezeug aus 1 und den Motor aus 2 entlang der Linie A..A in 1;
- 4a, 4b Seitenansichten, teilweise im Längsschnitt entlang der Linie B..B, eines Teils des Hebezeugs aus 1 mit verschiedenen Positionen eines Drosselelements;
- 5 in perspektivischer Ansicht eine zweite Ausführungsform eines Hebezeugs;
- 6 eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie C..C des Hebezeugs aus 5;
- 7, 8a, 8b Ansichten des entlang der Linie C..C geschnittenen Hebezeugs aus 5 in Draufsicht und perspektivischer Ansicht mit verschiedenen Verstellpositionen eines Drosselelements;
- 9 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Hebezeugs;
- 10 eine Ansicht eines Schnitt entlang der Linie D..D des Hebezeugs aus 9;
- 11, 12a, 12b Ansichten des entlang der Linie D..D geschnittenen Hebezeugs aus 9 in Draufsicht und perspektivischer Ansicht mit verschiedenen Verstellpositionen eines Drosselelements.
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In 1 ist ein Hebezeug 10 dargestellt mit einem Hebezeug-Gehäuse 12, in dem ein in 2 separat gezeigter Motor 14 sowie (nicht dargestellt) ein Getriebe und eine Kettennuss zum Heben und Senken einer Lastkette 16 angeordnet sind.
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In der gezeigten Ausführung wird das Hebezeug 12 mit Druckluft betrieben, die an einem Anschluss 18 zugeführt wird, wobei der Druck durch eine Handsteuerung (nicht dargestellt) vorgebbar ist, die über eine Druckleitung mit dem Hebezeug 12 verbunden ist. Im Inneren des Hebezeugs 12 wird die zugeführte Druckluft zum Motor 14 geleitet und mit diesem über das Getriebe und die Kettennuss der Hebe- /Senkbetrieb der Lastkette 16 bewirkt. In 1 ist das Hebezeug ohne eine stirnseitige Abdeckung 46 (s. 4a, 4b) dargestellt, so dass der Motor 14 sichtbar ist.
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In der Darstellung eines Querschnitts durch das Hebezeug 10 in 3 (sowie in der insoweit vergleichbaren Darstellung der zweiten Ausführungsform in 6) ist die Anordnung des Motors 14 innerhalb des Gehäuses 12 dargestellt. Wie dort ersichtlich ist eine zylindrische Motorbuchse 20 innerhalb des Gehäuses 12 so angeordnet, dass ein Zwischenraum 48 zwischen der Gehäusewandung und der Motorbuchse 20 verbleibt.
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In der Motorbuchs 20 ist - in für Lamellenmotoren an sich bekannter Weise - exzentrisch ein Lamellenläufer 22 angeordnet. Am Lamellenläufer 20 befinden sich in radial ausgerichteten Schlitzen 24 bewegliche Lamellen 26, die jeweils dichtend an der Innenseite der Motorbuchse 20 anliegen und so Lamellenzwischenräume 36 dichtend begrenzen.
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Am Umfang der Motorbuchse 20 befinden sich Öffnungen zum Ein- und Auslass der zum Betrieb verwendeten Druckluft, nämlich eine erste Zuführöffnung 30 zum Betrieb in einer ersten Drehrichtung (rechtsdrehend in 3, 6), eine zweite Zuführöffnung 32 zum Betrieb in entgegengesetzter Drehrichtung (linksdrehend in 3, 6) und eine Auslassöffnung 34 an der Oberseite der Motorbuchse 20.
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Die Zuführöffnungen 30, 32 sind als schlitzförmige Öffnungen im zylindrischen Mantel der Motorbuchse 20 ausgebildet. Die Auslassöffnung 34 ist als radiale, zylindrische Bohrung ausgebildet. Die Ein- und Auslassöffnung 30, 32, 34 sind am Umfang der Motorbuchse 20 einander im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet, jeweils unter einem Winkel von ca. 120°.
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Im Betrieb des Motors 14 wird Druckluft durch eine der Zuführöffnungen 30, 32 zugeführt und expandiert in den Lamellenzwischenräumen 36 bei Drehung des Lamellenläufers 22, bevor sie an der Auslassöffnung 34 abgegeben wird.
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Am Motor 14 ist zur Einstellung einer Maximalgeschwindigkeit ein verstellbares Drosselelement 40 an der Auslassöffnung 34 vorgesehen. In der in 1 bis 4b gezeigten ersten Ausführungsform ist das Drosselelement 40 außen an der Motorbuchse 20 verschiebbar angeordnet, so dass es je nach eingestellter Position die Auslassöffnung 34 stärker oder weniger stark verdeckt. So kann ein unterschiedlicher effektiver Querschnitt für die Strömung der Druckluft durch die Auslassöffnung 34 eingestellt und somit eine Drosselungswirkung erzielt werden.
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Bei der ersten Ausführungsform kann das Drosselelement 40 zur Einstellung linear in axialer Richtung verschoben werden. Hierfür weist das Drosselelement ein Innengewinde auf, in das eine Stellschraube 42 eingeschraubt ist. Die Stellschraube 42 erstreckt sich bis zu einem Schraubenkopf 44, der so angeordnet ist, dass er von der Außenseite des Gehäuses 12 bedienbar ist. In der gezeigten Ausführung weist der Schraubenkopf 44 ein Sechskantloch auf, das wie aus 4a, 4b ersichtlich durch eine Öffnung 56 in der Abdeckung 46 an der Seitenfläche des Gehäuses 12 mit einem Sechskant-Werkzeug erreichbar ist. Die Öffnung 56 kann wie dargestellt auch durch einen abnehmbaren Deckel verschlossen sein.
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Wie im Vergleich von 4a, 4b dargestellt, kann durch Drehung der Schraube 42 das Drosselelement 40 linear verstellt werden, so dass bspw. in einer ersten Stellung die Auslassöffnung 34 vollständig freigegeben ist (4a) und die Luft aus dem Lamellenzwischenraum 36 ungehindert in den Zwischenraum 48 zwischen Gehäuse 12 und Motorbuchse 20 und von dort zu einem Auspuff strömen kann (siehe 3), und einer zweiten, stark gedrosselten Stellung (4b), bei der das Drosselelement 40 die Auslassöffnung 34 weitgehend verdeckt, so dass verglichen mit dem Querschnitt der Bohrung 34 nur eine relativ enge Öffnung zum Durchströmen der Luft verbleibt.
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5 bis 8b zeigen eine zweite Ausführungsform eines Hebezeugs 10 und 9 bis 12b eine dritte Ausführungsform eines Hebezeugs 10. Dabei stimmen die Hebezeuge 10 gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform weitgehend mit dem Hebezeug 10 gemäß der ersten Ausführungsform überein. Gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede näher beschrieben.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist das Drosselelement 40 als Schraube ausgebildet, die in ein Gewinde am Gehäuse 12 eingeschraubt ist und je nach Einschraubtiefe unterschiedlich tief in den Zwischenraum 48 zwischen Gehäuse 12 und Motorbuchse 20 hineinragt. Das Drosselelement 40 ist dabei im Wesentlichen radial ausgerichtet. Je nach Einschraubtiefe weist ein Ende 50 einen unterschiedlich großen Abstand zur Auslassöffnung 34 auf.
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In der in 8a dargestellten Stellung ist die Schraube 40 tief eingeschraubt, so dass das Ende 50 die Auslassöffnung 34 fast vollständig verdeckt, so dass nur ein relativ geringer Querschnitt verbleibt. In 8b ist die Schraube 40 weiter herausgeschraubt, so dass das Ende 50 einen großen Abstand von der Auslassöffnung 34 hat und zum Abführen der Druckluft der volle Öffnungsquerschnitt der Bohrung 34 zur Verfügung steht.
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Die Schraube 40 ragt in der gezeigten Ausführung aus dem Gehäuse 12 heraus und kann somit von außen direkt verstellt werden. In alternativen Ausführungsformen kann das obere Ende der Schraube 40 auch versenkt angeordnet sein, so dass die Schraube 40 nicht außen am Gehäuse 12 hervorsteht.
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Bei der dritten Ausführungsform ist das Drosselelement 40 gebildet durch einen zylindrischen Stab, der parallel zur Axialrichtung außen an der Motorbuchse 20 angeordnet ist. Im Bereich der Auslassöffnung 34 weist der Stab 40 einen freien Ausschnitt 54 innerhalb seines Querschnitts auf. Wie insbesondere in 10 dargestellt, ist bei dieser Ausführung der Ausschnitt 54 etwas größer als der Hälfte des Querschnitts des Stabs 40 entsprechen würde.
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Der Stab 40 ist zur Einstellung der Drosselung drehbar. Hierfür ist sein Schaft 52 wie in 9 gezeigt zur Außenseite des Gehäuses 12 herausgeführt.
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Durch Drehung des Stabes 40 in unterschiedliche Drehpositionen kann der effektive Querschnitt für die Durchströmung der Auslassöffnung 34 verändert werden. In 12a ist der Stab 40 so gedreht, dass sein massiver Sperrbereich die Öffnung 34 weitgehend verdeckt und den effektiven Querschnitt somit erheblich verringert. So wird eine starke Drosselungswirkung erzielt.
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In 12b nimmt der Stab 40 eine andere Drehposition ein, bei der der Ausschnitt 54 als Durchlassbereich vor der Auslassöffnung 34 angeordnet ist. Der Bereich vor der Öffnung 34 ist somit weitgehend frei und es steht ein großer Querschnitt für die Durchströmung zur Verfügung, so dass nur eine geringe Drosselungswirkung eintritt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/077561 A1 [0002]
- DE 1798507 [0003]
