DE1241196B - Pneumatisch betriebener Radialkolbenmotor - Google Patents
Pneumatisch betriebener RadialkolbenmotorInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
.nt. α.:
F02g
Deutsche Kl.: 46-a - 5/01
Nummer: 1 241196
Aktenzeichen: R 346991 a/46 d
Anrneldetag: 16. März 1963
Auslegetag: 24. Mai 1967
Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatisch betriebenen Radialkolbenmotor, dessen die Arbeitszylinder
und Kolben enthaltender Läufer um einen Schieber drehbar ist, der mit zwei verschieden großen
Kammern versehen ist, die den Einlaß und Auslaß der Arbeitszylinder bilden, und von denen jede stets
mit mindestens einem Arbeitszylinder in Verbindung steht, wobei sich die Kolben an einem äußeren, im
Betrieb exzentrisch zum Schieber angeordneten Führungsring abstützen, demgegenüber der Läufer
zwecks Änderung des Kolbenhubes und Umkehrung der Drehrichtung mit dem Schieber vermöge einer
Führung radial verstellbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Motoren in jeweils zwei der Größe nach
gleichen, jedoch entgegengesetzten radialen Verstellungen und damit sowohl bei Rechtslauf wie bei
Linkslauf gleiche Verhältnisse zu schaffen.
Sind die beiden den Einlaß und Auslaß der Arbeitszylinder bildenden Kammern gleich groß, wie ao
dies bei bekannten Radialkolbenmotoren der Fall ist, dann ergeben sich ohne weiteres gleiche Verhältnisse
bei Rechtslauf und Linkslauf, so daß die genannte Aufgabe nicht gestellt ist. Dafür sind diese Motoren
aber auch nur für hydraulischen Betrieb geeignet, as
weil sie auf die Expansion eines gasförmigen Druckmittels keine Rücksicht nehmen.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Führung so geformt ist, daß
die Verbindungslinie der jeweiligen Schnittpunkte der Drehachse des Führungsringes mit einer gedachten,
mit dem Schieber festen und auf der Drehachse senkrecht stehenden Ebene mit der die Totpunkte
der exzentrischen Führung enthaltenden und durch den Drehpunkt des Läufers gehenden Geraden in
den beiden Endstellungen der Verstellung den gleichen Winkel einschließt. Daß diese Maßnahme
eine Lösung der Aufgabe darstellt, wird an Hand eines gezeichneten Ausführungsbeispiels weiter unten
gezeigt werden.
Im Gegensatz zu dieser Maßnahme fallen bei den erwähnten bekannten Motoren Totpunktlinie und
Verstellrichtung zusammen. Es ist zwar ein Radialkolbenmotor bekannt, bei dem die beiden den Einlaß
und Auslaß bildenden Kammern verschieden groß sind. Bei diesem Motor liegen jedoch insofern andere
Verhältnisse vor, weil die Verstellung durch Drehen des als Exzenter ausgebildeten Schiebers bewirkt
wird. Im Gegensatz zu einem erfindungsgemäß gebauten Motor entstehen hier besonders ungünstige
Bedingungen, weil der Schließwinkel des Schiebers unzureichend klein wird. Die abdeckende Umfangs-Pneumatisch
betriebener Radialkolbenmotor
Anmelder:
Reden A/B Soya, Hagersten (Schweden)
Vertreter:
Dr.-Ing. G. Eichenberg
und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,
Düsseldorf, Cecilienallee 76
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Gustav Erik Björklund, Stockhohn
Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 4. April 1962 (3763)
fläche des Schiebers ist bei diesem Motor nur unbedeutend größer als die Weite der Zylinderöffnung.
Zwar ergibt sich eine bauliche Vereinfachung durch die Verwendung des Schiebers als Verstellexzenter.
Dafür müssen aber ungünstige Betriebsverhältnisse in Kauf genommen werden.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die den Einlaß und Auslaß bildenden Kammern
von Aussparungen gebildet, die durch vorzugsweise ebene parallele Flächen auf entgegengesetzten
Seiten des Schiebers begrenzt sind, wobei die dem Einlaß zugeordnete Fläche in größerem Abstand von
der Mitte des Schiebers liegt als die dem Auslaß zugeordnete Fläche. Dadurch wird der Aufbau des
Motors erheblich vereinfacht.
Ferner entspricht es der bevorzugten Ausführung der Erfindung, daß der Schieber zwecks Umkehr der
Drehrichtung des Läufers in seiner Querrichtung geradlinig zum Laufring verschiebbar ist und die den
Einlaß und Auslaß bildenden Kammern sowie die mit den Zyünderöffnungen des Läufers zusammenwirkenden
Flächen des Schiebers so ausgebildet werden, daß der Schieberwinkel bei gleichen Kolbenhüben
in beiden Richtungen gleichbleibt. Dabei wird unter dem Schieberwinkel der Winkel verstanden,
um den der Schieber relativ zu einer Lage des Läufers gedreht ist, in welcher die Eintrittsöffnung
zu einem Zylinder sich gerade zu öffnen beginnt und der zugeordnete Kolben sich in seiner inneren Totlage
befindet.
Zweckmäßigerweise ist der Schieber geradlinig von einer Lage, in der die Exzentrizität einen positiven
Höchstwert hat, in eine Lage, in der die Exzentrizität Null ist, und von dieser letzteren Lage geradlinig in
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eine Lage verschiebbar, in der die Exzentrizität einen negativen Höchstwert hat. Es ist statt dessen jedoch
auch möglich, den Schieber längs einer gekrümmten Kurve verschiebbar zu machen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung. Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten Motors,
F i g. 2 ein dem Schnitt nach F i g. 1 entsprechendes Diagramm zur Veranschaulichung der geometrisehen
Verhältnisse bei Umkehr der Drehrichtung,
F i g. 3 einen in anderer Ebene als in F i g. 1 geführten Querschnitt durch einen erfindungsgemäß
gestalteten Motor mit auf vollständig geradliniger Bahn verstellbarem Läufer,
Fig. 4 eine der pig. 2 ähnliche Darstellung für
den Fall, daß der Läufer auf zwei gegeneinander gewinkelten geradlinigen Bahnen verstellt wird,
F i g. 4 a ein zur weiteren Erläuterung der F i g. 4 dienendes Diagramm,
F i g. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Falles, daß die Verstellung längs einer gekrümmten
Bahn erfolgt, und
Fig. 6 einen der jFig. 3 entsprechenden Querschnitt
für den in Fig. S veranschaulichten Fall.
In der Zeichnung bezeichnet 1 einen Schieber und 2 einen darauf drehbar gelagerten Läufer mit
Zylinderräumen 3 und darin radial im Verhältnis zur Drehachse ο des Läufers beweglichen Kolben 4. In
der Zeichnung sind sechs als Kugeln ausgebildete Kolben dargestellt, die in Aussparungen 5 einer Laufbahn
eingreifen, die von der Innenseite eines umgebenden Führungsringes 6 gebildet wird. Der Ring 6
ist ebenso wie der Läufer 2 im nicht gezeichneten Gehäuse des Motors gelagert, ist aber um eine
Achse o' drehbar, die exzentrisch im Verhältnis zum Schieber 1 liegt. Der Schieber 1 bildet mit dem Läufer
2 zwei in Längsrichtung sich erstreckende Kammern, von denen die Kammer 7 den Einlaß und die
Kammer 8 den Auslaß für ein gasförmiges Druckmittel,
vorzugsweise Druckluft, bildet. Bei der Drehung des Läufers wird der Ring 6 durch die im Eingriff
mit den Aussparungen 5 auf der Innenseite des Läufers stehenden Kugeln 4 mitgenommen, die als
Kolben und Sperrkörper wirksam sind. Infolge der Exzentrizität des Ringes 6 im Verhältnis zum Schieber
8 und Läufer 2 bewegen sich die Kugeln während jeder Umdrehung von einer inneren Totpunktlage,
in der sich die Kugel 4 a befindet, nach außen in den Zylinderräumen bis zu einer äußeren Totpunktlage,
in der sich die Kugel 4 b befindet. Öffnungen 9 führen zu den Zylinderräumen. Während einer vollen
Umdrehung läuft jede öffnung der Reihe nach an der Einlaßkammer 1, an der einen Zylindersegmentfläche
10 des Schiebers, an der Auslaßkammer 8 und an der anderen Zylindersegmentfläche 11 des Schiebers
vorbei. Der Kolbenhub ist gleich der doppelten Exzentrizität, die dem Abstand zwischen ο und o'
entspricht.
Die vom Schieber! mit dem Läufer2 gebildeten
Kammern 7 und 8, die den Einlaß und Auslaß bilden, sind durch ebene, parallele Flächen 12, 14 begrenzt,
die verschieden weit von der Drehachse ο entfernt
sind, und zwar derart, daß die Einlaßkammer einen kleineren Querschnitt hat als die Auslaßkammer.
Das Diagramm in Fig. 2 zeigt den Schieber 1, seine ebenen Flächen 12 und 14 sowie eine Zylinderöffnung
in verschiedenen Lagen 9 a, 9b, 9c und 9d.
Der Ring 6 ist durch strichpunktierte Kreise 6 a, 6 b
angedeutet, die zwei verschiedene Lagen des Ringes zeigen, und zwar eine Lage, in der er (zusammen mit
dem Läufer) sich in der Richtung des Pfeiles RA um eine Achse A dreht, und eine andere Lage, in der er
sich in der Pfeilrichtung RB um eine Achse B dreht. Die strichpunktierte Linie 15 bezeichnet eine Symmetrieebene
des Schiebers,_die. senkrecht zu den Schieberflächen 12, 14 lielr^iEfta Winkellage, in
welcher der Kolben bei dif öfi&rimtung RA sich in
seiner inneren Totpunktls&e Wnhdjp, ist mit VA und
die entsprechende Winkeül^^**'der Drehrichtung
RB mit FjB bezeichnet. In derLage 9 a soll die Öffnung gerade mit der Einlaßkammer 7 in Verbindung
gesetzt werden, und in der Lage 9 b ist sie gerade geschlossen worden. Der Winkel zwischen diesen
Lagen, also der Einlaßwinkel, ist mit α bezeichnet. In der Lage 9 c soll die Öffnung gerade mit der Auslaßkammer
8 in Verbindung gesetzt werden, und in der Lage 9d wurde sie eben geschlossen. Der Winkel
zwischen diesen Lagen, also der Auslaßwinkel, ist gleich α + 2δ + 2γ, wobei ö den Winkel bezeichnet,
um den sich der Mittelpunkt der Öffnung von der
inneren Totpunktlage VA bis zu der Lage bewegt, in welcher die Öffnung eben mit dem Einlaß in Verbindung
gesetzt werden soll, γ bezeichnet den Winkel,
um den sich der Mittelpunkt der öffnung von
dem Augenblick, wo die Öffnung sich mit dem Auslaßkanal 8 in Verbindung zu setzen beginnt, bis zur
äußeren Totpunktlage bewegt, also der Lage des Läufers, in welcher der betreffende Kolben sich in
seiner äußeren Endlage befindet. Mit β ist der Winkelbereich bezeichnet, in dem die Verdichtung bzw.
Ausdehnung des Arbeitsmittels im Zylinderraum stattfindet.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist der Schieber bei Drehung des Läufers im Uhrzeigersinn, gegen die
innere Totlage VA gerechnet, um einen Winkel von 90° — δ — α/2 entgegen der Drehrichtung gedreht.
Dieser Winkel ist eingangs als Schieberwinkel bezeichnet worden. Derselbe Winkel, von der Lage VB
aus gerechnet, ergibt sich bei Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Da die Einlaßkammer 7
dabei auf derselben Seite des Schiebers liegt, sind die Winkel α, β und
<x + 2 δ + 2 γ für beide Drehrichtungen unverändert. Alle charakteristischen Winkel
bleiben also unabhängig von der Drehrichtung gleich.
Gewöhnlich ist der Ring 6 drehbar, aber unverschieblich im Motorgehäuse gelagert, während Schieber
und Läufer in ihrer Querrichtung im Gehäuse verschiebbar sind, so daß sich die Exzentrizität und
damit auch der Kolbenhub ändern läßt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bedingt eine Umkehrung der
Drehrichtung eine derartige Verstellung des Läufers und Schiebers im Verhältnis zum Ring, daß die
Drehachse des Ringes mit dem Punkt B statt mit dem Punkt A zusammenfällt, und umgekehrt. Am einfachsten
läßt sich somit die Umkehrung dadurch erreichen, daß Läufer und Schieber parallel zur Geraden
AB verschoben werden. Diese Gerade liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu den
ebenen Flächen 12 und 14. Beim größten Kolbenhub ist die Exzentrizität EA = EB = E. Das heißt, daß die
Exzentrizität in der Lage A gleich derjenigen in der Lage B ist. Der senkrechte Abstand zwischen der
Drehachse ο des Läufers und der Linie AB ist mit e bezeichnet und kann als Exzentrizität des Ringes
rechtwinklig zu den Schieberflächen 12 und 14 be-
zeichnet werden. Gemäß Fig. 2 besteht zwischen e
und B die Beziehung
e = Ecos(a/2 + d).
Die geradlinige Verschiebung ist gemäß F i g. 3 möglich. Dort sind mit 16 ein Lager für den Schieber
1 und mit 18 zwei mit dem Lager diametral verbundene radial angeordnete Zapfen bezeichnet, mittels
deren das Lager sich zum Motorgehäuse 17 verschieben läßt. Das Gehäuse hat Lagerbohrungen
19 für die Zapfen 18, die bei Verstellung des Schiebers längsverschoben werden. Die Drehachse ο des Schiebers
kann unter Einhaltung der Exzentrizität e aus der in Fig. 3 gezeigten rechten Endlage geradlinig
zu einem Punkt O2 verstellt werden, der ebensoweit
nach links gegen die Mitte versetzt ist.
Der Schieber braucht nicht längs einer einzigen Geraden verstellt zu werden. Falls unveränderte
Schieberwinkel für verschiedene Werte der Exzentrizität E erwünscht sind, läßt sich die Vorrichtung in so
der in Fig. 4 und 4a gezeigten Weise ausbilden. F i g. 4 zeigt ein der F i g. 2 ähnliches Schieberdiagramm.
F i g. 4 a läßt erkennen, daß der Führungsring nicht direkt von A nach B verschoben wird,
sondern geradlinig von A nach ο und dann geradlinig
von ο nach B. Aus Fig. 4 und 4a ist ersichtlich,
daß die Schieberwinkel bei der Verstellung unverändert bleiben, während E sich ändert.
In F i g. 5 ist schematisch die Verstellung längs einer gekrümmten Linie von A nach B dargestellt,
die symmetrisch zu einer zentrischen Ordinatenachse liegt. Bei einer solchen Verschiebung werden die
Winkel β und γ mit abnehmendem B kleiner, während d größer wird.
In F i g. 6 ist schematisch eine praktische Ausführung einer Verstellung nach F i g. 5 dargestellt. Im
Vergleich mit F i g. 3 sind hier die geraden Lagerbohrungen 19 für die Zapfen 18 durch gekrümmte
Bahnen 21 für Führungsrollen 22 ersetzt, die auf radialen Armen 23 des Schieberlagers drehbar gelagert
sind. Mit 24 ist die gekrümmte Linie bezeichnet, längs der die Schiebermitte ο sich bewegt.
Die Schaffung optimaler und gleicher Bedingungen für beide Drehrichtungen, wie sie die Erfindung ermöglicht,
ist vor allem bei schnellaufenden Motoren von großer Bedeutung, bei denen verlangt wird, den
Motor in beiden Drehrichtungen ohne Änderung der Eigenschaften betreiben zu können. Es wurde gefunden,
daß ohne Anwendung der Erfindung Drehzahlen in der Größenordnung von 75 000 U/min
oder mehr nicht erreichbar sind. Vor allem hat die Erfindung Bedeutung für Fälle, wo es erwünscht ist,
die Drehrichtung unter Beibehaltung gegebener Daten umzukehren.
Claims (5)
1. Pneumatisch betriebener Radialkolbenmotor, dessen die Arbeitszylinder und Kolben
enthaltender Läufer um einen Schieber drehbar ist, der mit zwei verschieden großen Kammern
versehen ist, die den Einlaß und Auslaß der Arbeitszylinder bilden und von denen jede stets
mit mindestens einem Arbeitszylinder in Verbindung steht, wobei sich die Kolben an einem
äußeren, im Betrieb exzentrisch zum Schieber angeordneten Führungsring abstützen, demgegenüber
der Läufer zwecks Änderung des Kolbenhubes und Umkehrung der Drehrichtung mit dem
Schieber vermöge einer Führung radial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Führung so geformt ist, daß die Verbindungslinie der jeweiligen Schnittpunkte (A und B) der
Drehachse des Führungsringes (6) mit einer gedachten, mit dem Schieber (1) festen und auf der
Drehachse senkrecht stehenden Ebene mit der die Totpunkte (z. B. VA) der exzentrischen Führung
enthaltenden und durch den Drehpunkt (o) des Läufers (2) gehenden Geraden in den beiden
Endstellungen der Verstellung den gleichen Winkel (90° -δ- a/2) einschließt.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einlaß und Auslaß bildenden
Kammern (7, 8) von Aussparungen gebildet werden, die durch vorzugsweise ebene parallele
Flächen (12, 14) auf entgegengesetzten Seiten des Schiebers (1) begrenzt sind, wobei die dem Einlaß
zugeordnete Fläche (12) in größerem Abstand von der Mitte (0) des Schiebers liegt als die
dem Auslaß zugeordnete Fläche (14).
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (1) zwecks
Umkehrung der Drehrichtung des Läufers (2) in seiner Querrichtung geradlinig zum Laufring (6)
verschiebbar ist und die den Einlaß und Auslaß bildenden Kammern (7, 8) sowie die mit den
Zylinderöffnungen (3) des Läufers (2) zusammenwirkenden Flächen (12, 14) des Schiebers (1)
so ausgebildet sind, daß der Schieberwinkel (90° — δ — dl) bei gleichen Kolbenhüben in beiden
Drehrichtungen gleichbleibt, wobei der Schieberwinkel gleich dem Winkel ist, um den der
Schieber (1) relativ zu einer Lage des Läufers (2) gedreht ist, in welcher die Eintrittsöffnung (z. B.
9 a) zu einem Zylinder (3) sich gerade zu öffnen beginnt und der zugeordnete Kolben (4) sich in
seiner inneren Totlage befindet.
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (1) geradlinig von
einer Lage, in der die Exzentrizität einen positiven Höchstwert hat, in eine Lage, in der die
Exzentrizität Null ist, und von dieser letzteren Lage geradlinig in eine Lage verschiebbar ist, in
der die Exzentrizität einen negativen Höchstwert hat.
5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber längs einer gekrümmten
Kurve verschiebbar ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 873 207, 826 396; schweizerische Patentschrift Nr. 245 783;
USA.-Patentschrift Nr. 2502546.
Deutsche Patentschriften Nr. 873 207, 826 396; schweizerische Patentschrift Nr. 245 783;
USA.-Patentschrift Nr. 2502546.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 587/35 5.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1241196X | 1962-04-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1241196B true DE1241196B (de) | 1967-05-24 |
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ID=20422631
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DER34699A Pending DE1241196B (de) | 1962-04-04 | 1963-03-16 | Pneumatisch betriebener Radialkolbenmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1241196B (de) |
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-
1963
- 1963-03-16 DE DER34699A patent/DE1241196B/de active Pending
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