DE3939096C2 - Lamellenläufer zur Verwendung als Motor oder Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lamellenläufer zur Verwendung als Motor oder Pumpe, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Innen­ kontur, aus einem zylindrischen Rotor mit Längsschlitzen, der einen zu den Längsschlitzen hin offenen Hohlraum aufweist, aus Lamellen, die radial beweglich in den Längsschlitzen gehalten und geführt sowie von Federn gestützt sind, von denen jede Feder mit zwei benachbarten Lamellen in Berührung steht und aus seitlichen Gehäusedeckeln, wobei die Gehäusedeckel oder das Gehäuse Öffnungen für den Eintritt und den Austritt eines Betriebs- oder Fördermediums tragen und die Innenkontur so gewählt ist, daß sich bei einer Drehung des Rotors ein Anwach­ sen bzw. Abnehmen des Volumens zwischen der Innenkontur, dem Rotor und einer Lamelle ergibt.

Aus der GB-PS 1,078,351 ist eine Rotationskraftmaschine mit innerer Verbrennung bekannt, die zwei Kammern umfaßt, in die Lamellen eingreifen, die durch auf einer Rotationsscheibe dreh­ bar gelagerten Spiralfedern zur Innenwand der Rotationskraft­ maschine bewegt werden.

Unabhängig von der Verwendung als Motor oder als Pumpe leidet jeder Lamellenläufer an der Schwäche, daß bei langsamem Lauf kein zuverlässiges Drehmoment bzw. keine zuverlässige Förder­ leistung erreicht wird, da die Lamellen in ihren Längsschlit­ zen kleben können und einer gewissen Drehzahl bedürfen, um durch die Zentrifugalkräfte zur dichtenden Anlage mit der Innenkontur des Gehäuses zu kommen. Um diesem Mangel abzuhel­ fen, ist schon versucht worden, beispielsweise bei Druckluft­ motoren die Zuluft unter die Lamellen zu leiten, so daß die einströmende Druckluft die Lamellen bis an die Gehäusekontur vorschiebt. Abweichend davon werden Federn oder Stützringe eingesetzt, die die Lamellen mechanisch nach außen spreizen. Schließlich gibt es bei einer geraden Anzahl von Lamellen, die sich jeweils paarweise gegenüberliegen, mechanische Verbindun­ gen, die bis auf ein geringes Spiel die Lamellen eines Paares nahe der Innenkontur des Gehäuses halten. Die genannten Hilfs­ mittel zur Sicherstellung des Kontaktes der Lamellen mit der Innenkontur des Gehäuses unterliegen entweder starkem Ver­ schleiß, sind bruchanfällig oder sind in ihrer Wirkung nur unzureichend, so daß der Lamellenläufer von Hause aus anhaf­ tende Mängel eines schlechten Langsamlaufverhaltens nicht beseitigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Federabstützung eines Lamel­ lenläufers der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß trotz großer Bewegung der Feder ein Abnutzen infolge von Verschleiß bei der Reibung mit übrigen Maschinenteilen verhin­ dert wird.

Infolge der radialen Anordnung der Lamellen innerhalb des Rotors schließen zwei benachbarte Lamellen zwischen sich einen Winkel ein, der bei vier Lamellen 90° und bei fünf Lamellen 72° beträgt. Die erfindungsgemäß beanspruchte Blattfeder hat nun die Tendenz, diesen Winkel auf 180° zu vergrößern, was jedoch wegen der Führung in den Längsschlitzen unmöglich ist. Als Folge dieser vorgegebenen Gleitbewegung versucht die Feder die Lamellen in die maximale Spreizlage zu bewegen, also einen möglichst großen Abstand zwischen zwei Lamellen herzustellen. Diese Tendenz ist gleichbedeutend mit einer radial nach außen gerichteten Kraft aus der Blattfeder heraus. Wichtig dabei ist, daß während eines Umlaufes die zwischen zwei Lamellen frei gespannte Blattfeder nur äußerst geringe Verformungen erfährt, also die bei einer bevorzugten Ausbildung in einer Längsnut am Grund der Lamellen liegenden Blattfederkanten nur minimal gespreizt und wieder zusammengedrückt werden. Dieser Bewegung ist eine radial gerichtete Ein- und Auswärtsbewegung überlagert, die zur Verformung der Blattfeder nichts beiträgt. Als Folge dieser Verhältnisse wird eine wirksame Federwirkung mit äußerster Federschonung verwirklicht.

Es ist ohne weiteres möglich und sogar für einen symmetrischen Kraftangriff wünschenswert, daß jede Lamelle von zwei, jeweils den beiden benachbarten Lamellen zugeordneten Blattfeder ge­ stützt ist. Die einzelnen Blattfedern können sogar zu einem einzigen Blattfederkörper miteinander verbunden werden, wobei benachbarte Blattfedern durch eine Faltung, Punktschweißung, Steckverbindung oder in sonstiger Weise miteinander verbunden sein können.

Zur Verwirklichung des Hohlraumes innerhalb des Rotors kann der Rotor dreiteilig ausgebildet sein, wobei zwischen zwei Deckeln jeweils Kreissektoren angebracht sind, zwischen denen sich die Längsschlitze für die Lamellen befinden. Abweichend davon kann der Rotor aus einem korbähnlichen Gebilde und einem Deckel bestehen, wobei das korbähnliche Gebilde einen Deckel und die Kreissektoren in sich vereinigt. Im übrigen wird der Rotor in üblicher Weise mit Hilfe einer Welle angetrieben bzw. die abgegebene Leistung über eine Welle einem Abnehmer zuge­ führt. Diesbezüglich geht die Erfindung bekannte Wege.

Das von einer Pumpe bekannte Prinzip einer ovalen Innenkontur des Gehäuses zur Bildung zweier Arbeitsräume kann auch bei dem erfindungsgemäßen Lamellenläufer verwirklicht werden. Bei der Verwendung eines derartigen Lamellenläufers als Motor ergeben sich hervorragende Langsamlaufeigenschaften, so daß ein in dieser Weise gestalteter Druckluftmotor ohne weiteres für Stellenaufgaben im Langsamlauf eingesetzt werden kann. Außer­ dem eignet sich diese Bauform für Dosierpumpen, da exakt defi­ nierte Volumina pro Umdrehung gefördert werden.

Zur vollen Ausnutzung einer Bauweise mit zwei Arbeitsräumen müssen zwei Eintritte und zwei Austritte für das Betriebsmedi­ um angesteuert werden, wobei zweckmäßigerweise ein einziger Anschluß pro Eintritt und Austritt vorhanden ist. Eine Umsteu­ erbarkeit kann beispielsweise durch Anordnung eines entspre­ chenden Ventils und entsprechender Kanäle in dem einen Gehäu­ sedeckel vorgesehen sein. Einzelheiten zu einer derartigen Konstruktion sind der Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen, die weiter unten noch beschrieben werden.

Eine besonders zweckmäßige Bauweise ergibt sich, wenn bei zwei Arbeitsräumen fünf Lamellen gleichmäßig um den Umfang verteilt sind. Der jeweilige Eintritt des einen Arbeitsraums hat dann von dem Austritt des anderen Arbeitsraums und umgekehrt einen Abstand, der im wesentlichen dem Abstand benachbarter Lamellen entspricht. In dieser Weise gibt es so gut wie keine Leckluft zwischen den beiden Arbeitsräumen, da stets eine Trennung durch eine Lamelle erfolgt. Die Toleranzen zwischen dem Rotor und den engsten Stellen der Innenkontur des Gehäuses können daher relativ großzügig gewählt werden, ohne nennenswert an Leistung zu verlieren.

Ein in dieser Weise gestalteter Lamellenläufer zur Verwendung als Motor erreicht bei baugleichen Abmessungen im Vergleich zu einem herkömmlichen umsteuerbaren Druckluftmotor mit vier Lamellen ein annähernd viermal so hohes Drehmoment bei der halben Drehzahl. Damit ist die Eignung für langsame, drehmo­ mentstarke Stellmotoren unter Beweis gestellt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch ei­ nen Lamellenläufer gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch den Lamellenläu­ fer gemäß der Fig. 10.

In der Fig. 1 ist ein Lamellenläufer gemäß der Erfindung wie­ dergegeben, der herkömmlich aufgebaut ist. Innerhalb eines Gehäuses 1 befindet sich ein Rotor 2, dessen Drehbewegung mit Hilfe einer Welle 3 nach außen geführt ist bzw. von außen bewirkbar ist. In üblicher Weise ist ein Wellendichtring 4 und sind Wälzlager 5 zur Lagerung des Rotors 2 vorhanden. Das Gehäuse 1 ist auf jeder Seite mit Hilfe von Deckeln 6 und 7 verschlossen, wobei sich in dem Deckel 7 Anschlüsse 16 befin­ den, beispielsweise zum Anschluß von Druckluftleitungen oder bei Verwendung einer Pumpe von Öldruckleitungen.

Aus der Fig. 2 ist die Gestaltung des Rotors 2 genauer zu erkennen. Entlang seines Umfangs sind in radialer Richtung Schlitze 10 vorhanden, die über die gesamte Länge des Rotors 2 reichen und Lamellen 9 aus einem kunststoffgetränkten Faser­ werkstoff aufnehmen. Im Inneren des Rotors 2 befindet sich ein Hohlraum 8, der zu den Längsschlitzen 10 hin offen ist.

Am Grund jeder Lamelle 9 ist eine Längsnut 12 vorgesehen, in die die Kanten von Blattfedern 11 eingesteckt sind, die paar­ weise zwei benachbarte Lamellen 9 in der Weise stützen, daß sie gegen die Innenkontur des Gehäuses 1 gedrückt werden. Dies ist vorangehend im einzelnen beschrieben worden. Die Blatt­ federn 11 reichen annähernd über die gesamte Länge des Rotors 2, lediglich die äußeren Randbereiche sind freigelassen, weil sich hier der Boden eines korbartigen Gebildes zur Bildung des Rotors und ein Deckel befinden, die den Rotor 2 jeweils stirn­ seitig abschließen.

Die Blattfedern 11 sind einfache gehärtete Stahlblätter, die bei unter Kontrolle gehaltenen Lamellen 9 bei abgenommenem Deckel des Rotors 2 in die Längsnut hineingeschoben werden können. Da jeweils zwei Blattfedern in der Längsnut 12 einer Lamelle 9 enden, ist die resultierende Kraft radial nach außen gerichtet, es kommt also zu keiner bevorzugten Anlage der Lamelle 9 innerhalb des jeweiligen Längsschlitzes 10.

Das in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel umfaßt ein Gehäuse 1, das eine ovale Innenkontur zur Schaffung zweier Arbeitsräume aufweist. Für jeden Arbeitsraum sind zwei Leitungen 14 vorgesehen, von denen die eine den Eintritt und die anderen den Austritt des Fördermediums bzw. des Betriebs­ mediums darstellt. Es versteht sich von selbst, daß die Ein­ tritte und Austritte sich jeweils diametral gegenüberliegen, damit es zu einheitlichen Dreh- bzw. Förderrichtungen kommt. Zur Schaffung weicher Übergänge beim Eintritt und beim Aus­ tritt des jeweiligen Mediums sind in dem Gehäuse Taschen 15 angeordnet, die mit den Leitungen 4 Verbindung haben. Ihre Kanten bilden letztendlich den Beginn der jeweiligen Arbeits­ räume.

Claims (6)

1. Lamellenläufer zur Verwendung als Motor oder Pumpe, be­ stehend aus einem Gehäuse mit einer Innenkontur, aus einem zylindrischen Rotor mit Längsschlitzen, der einen zu den Längsschlitzen hin offenen Hohlraum aufweist, aus Lamellen, die radial beweglich in den Längsschlitzen gehalten und geführt sowie von Federn gestützt sind, von denen jede Feder mit zwei benachbarten Lamellen in Berüh­ rung steht, und aus seitlichen Gehäusedeckeln, wobei die Gehäusedeckel oder das Gehäuse Öffnungen für den Eintritt und den Austritt eines Betriebs- oder Fördermediums tra­ gen und die Innenkontur so gewählt ist, daß sich bei einer Drehung des Rotors ein Anwachsen bzw. Abnehmen des Volumens zwischen der Innenkontur, dem Rotor und einer Lamelle ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) an seinen beiden Stirnseiten durch je einen Deckel oder durch einen integrierten Deckel und einen lösbaren Deckel gebildet ist und daß jede Feder eine Blattfeder (11) ist, die ohne Berührung des Rotors (2) zwischen zwei benach­ barten Lamellen (9) frei gespannt ist.

2. Lamellenläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (9) von zwei, jeweils den beiden benach­ barten Lamellen (9) zugeordneten Blattfedern (11) ge­ stützt ist.

3. Lamellenläufer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Blattfedern (11) zugeordneten Stirnseiten der Lamellen (9) jeweils mit einer Längsnut zur Aufnahme der Blattfederkanten versehen sind.

4. Lamellenläufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) aus einem Korb und einem Deckel besteht.

5. Lamellenläufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Lamellen (9) vorhanden sind.

6. Lamellenläufer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Blattfedern (11) einen einzigen Federkörper bilden, wobei benachbarte Blattfedern (11) durch eine Faltung, Punktschweißung, Steckverbindung oder dergleichen miteinander verbunden sind.