DE1937402C3 - Fluidmuskel - Google Patents

Description

S^S^jSäc^nur i g

zur Radialrichtung verlagern, was em relatives f,,l„ _der Teile zueinander zur Folge hat. ^Gegebene" alls kann das druckaufnehmende Volumen in an sich bekannter We.se zwischen zwei Süenförmigen Membranen liegen Auf diese Weise wrmit entsprechend weniger Dn-ckmed.um eine gewünschte Druckänderung und gegebenenfalls

d.dürc gekennzeichnet sein, daß d.c Membran em eiwäToroidförm.ges. druckaufnehmendes Volumen bl.renzt daß die Versteifungselemente schräg zur Radia"richtung verlaufen und daß d.e Membran etwa im Äußenränd nvt einem festgelegten oder antre.bnaren starren Teil und entsprechend etwa am Innenrand mit einem antreibbaren oder festgelegten starren Tel verbunden ist. Bei erhöhtem Druck .m Inneren ,o der Membran dreht sich dabei der antreibbare Ieil der ¹Y¹-""' _f ,„electenTeil um einen bestimm-

nrän oder unter der Wirkung eines Soges wieder m se7ne Ruhestellung zurück, wenn kern Druck mehr

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Fliissigkeits-, Dampf- oder Gasdrukkes in eine Drehbewegung mit einem veränderbaren, druckaufnehmend-n Volumen, welches mindestens teilweise durch wenigstens eine mittels Versteifungselementen nur in einer Richtung dehnbare Membran begrenzt ist, die mit mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen in Verbindung steht.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Druckmitteldruckes in eine Antriebsbewegung mit einem veränderbaren, druckaufnehmenden Volumen bekannt, welches mindestens teilweise durch wenigstens eine mittels Vci'Stcifungselcmcnten nur in einer Richtung dehnbare Membran begrenzt ist, welche mit mindestens zwei starren, relativ zueinander bewegbaren Teilen in Verbindung steht. Mit dieser Vorrichtung kann jedoch eine Drehbewegung nicht unmittelbar erzeugt werden.

Vielmehr muß in aufwendiger Weise eine geradlinige Bewegung mit Hilfe eines Schwenkhebels in die gewünschte Drehbewegung umgewandelt werden. Diese verhältnismäßig aufwendige, leistungs- und plalzraubcnde Konstruktion erscheint daher nicht zur Erzeugung von Drehbewegungen geeignet, wie sie insbesondere unter beengten Platzverhältnissen, z. H. für die Hciiitigung ferngesteuerter künstlicher Arme erwünscht sind.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch Beaufschlagung einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art mittels Druck ohne ""vorteilhaft, wenn auf die Membran auf mindestens einer Seite dichtendes, elastisches Material aufgebracht ist. D.e Membran selbst kann dann im wesentlichen aus einem als Versteifungselemcnt wir-

,o kenden Material hergestellt scm .

Die oben beschriebenen Vorrichtungen zeichnen sich durch einfachen Aufhau und geringes I.cistungsecwicht aus, auch sind Reibungsverluste geringer als bei bekannten Vorrichtungen. Ferner ist damit die

Möglichkeit der direkten Umwandlung von Voliimenexpansion in Torsionsarbe.t ohne gleitende Abdichtung geschaffen.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung in zwei Ausfuhrungsbeispielen naher erläutert.

c₀ Es zeigt in etwas schematisierter Darstellung

' Fi β 1 eine Ausführung einer Vorrichtung zur Erzeugungeiner Drehbewegung in perspektivischer An-

^S'Vi'u ^? eine abgewandelte Ausführung einer Vor-„ richtung mit Torsionswirkung im Querschnitt und

F i g. 3 die Vorrichtung mit Torsionswirkung gemäß FiK 2 in einer IVildraufsieht.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 /.ur unmittelbaren Umwandlung eines Flüssigkeit*- Dampf- ndcrOas-_6o druckes in eine Drehbewegung, d.c hier als Fluidmuskel bezeichnet wird, weist zwei gegeneinander bewegliche starre Teile A und I) auf, die den Kolben und Zylindern bei Maschinen oder den aufcinandergronzenden Gelenkknochen entsprechen. Zwischen den 6, starren Teilen A und Ii sind im Ausfühningsbcispicl zwei Membranen Caufgespannt,die an denTeilen A und B befestigt sind.

Die Teile A und I) bilden zusammen mit den Mem-

pranen C mindestens ein Volumen P, das zur Aufnahme des druckausübenden Mediums dient. Im Beispiel nach Fig. 1 liegt dieses Volumen D zwischen den beiden Membranen C.

Die Membranen haben anisotrope Elastizitätsmoduln, siesindineinerbestimmten Richtung I praktisch undehnbar (£,-»">) und in der dazu senkrechten Richtung II leicht dehnbar (E₁, -*oo). Diese Verhältnisse sind in der Fig. 1 dargestellt. Die elastische Anisotropie einer Membran C erreicht man dadurch, daß man in eine dehnbare Membran eine parallele Schar biegsamer aber undehnbarer Versteifungselemente 20 einbettet.

Die Membranen C sind an den beiden starren Teider Natur nicht vorkommender Torsionsmuskel bezeichnet werden kann. Wird das eine starre Teil, z, 0. Teil A, festgehalten, so dreht sich das Teil B hin und her je nachdem, welche Druckverhältnisse im VoIu-

s men O herrschen, da die Membranen C rr.it ihren Versteifungselementen ZO bestrebt sind, elastisch in ihre Ruhelage zurückzukehren, wenn der Druck abnimmt, in an sich bekannter Weise kann die Bewegung des Teils B als Antriebsbewegung nutzbar gemacht werden.

Ein in der Natur ebenfalls nicht vorkommender Torsionsmuskel ist durch das Beispiel nach Fi g. 2 und 3 realisiert. Die Membran C hat hier im aufgedehnten Zustand, der in F i g. 2 sichtbar ist, etwa die Form eines

len A und B befestigt, wobei in den Teilen bei dieser 15 Ringwulstes oder Toroids, die man auch vom aufge-

Ausführungsform nicht dargestellte Öffnungen vorgesehen sind, durch welche das Druckmedium in das Volumen D zwischen den Membranen C zu- und abgeleitet werden kann. Beide Membranen C haben im ungespannten Zustand etwa die Form koaxialer Schläuche; sie sind mit Versleifungseiemenien 20 etwa in Form wendelförmig parallel nebeneinanderliegender Drähte versehen, die ebenfalls an den Teilen A und B befestigt sind. Wird durch die Öffnungen hindurch Druckmedium zwischen die Membranen C geleitet, so werden diese in radialer Richtung verformt.

Die Durchbiegung der Membranen C bewirkt, daLi die von den Versteifungselementen 20 durchlaufenen Strecken bei gleichbleibender Lage dieser Elemente länger werden müßten, was durch diese Versteifungselemente aber verhindert wird. Eine Ausweichmöglichkeit für die wendelförmig angeordneten Versteifungselemente besteht jedoch darin, sich mehr der Axialrichtung der Vorrichtung anzupassen, was eine relative DrehbewegungderTeile A und Ii zueinander zur Folge hat. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn gleichzeitig eine Relativbewegung der Teile A und H in Längsrichtung verhindert wird.

blasenen Autoreifen her kennt. Das starre Teil A sei festgelegt und ringförmig ausgebildet. Es ist mit einer öffnung 10 versehen, die der Zu- und Ableitung des Druckmediums dient. Die Membran C ist mit im Profil U-förmigen Ringen 11 und 12 sowohl am festgelegten Teil A als auch am bewegbaren Teil B befestigt, wobei letzteres als Welle ausgebildet ist.

In Fig. 3 erkennt man die Anordnung der fadenförmigen Versteifungselemente 20, die schräg gegenüber der vom Teil B zum Teil A führenden Radialrichtung verlaufend angeordnet sind. Die Versteifunuselemente 20 sind mit den Ringen 11 und 12 und über diese Ringe 11 und 12 auch mit den Teilen A und B verbunden.

Wenn das Volumen D mi'. Druckmedium gefüllt w'ird, dehnen sich die vorher etwa parallelen Teile der Membran C voneinander weg und die Versteifungselemente 20 werden verbogen, so daß die Entfernung ihrer Enden abnimmt. Aus Fig. 2 und 3 wird dabei deutlich, daß in diesem Fall bei festgehaltenem Ring 11 bzw. Teil A der Ring 12 mit dem Wellenteil B eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils φ ausführt. Läßt der Druck nach, nehmen dl·· Membran C und die Versteifungselemente 20 wieder ihre gestreckte

Die Druckerhöhung im Volumen D bewirk« damit 40 Ruhelage ein. wobei sich der Wellenteil B in entge eine Torsion der Vorrichtung, die deshalb als ein in gengeser/ter Richtung dreht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. I 937

   Kurbeln, Hebeln od. dgl, un-

   Patentansprüche:

   1, Vorrichtung zur Umwandlung eines Flüssigkeits-, Dampf- oder Gasdruckes in eine Drehbewegung mit einem veränderbaren, druckaufnehmenden Volumen, welches mindestens teilweise durch wenigstens eine mittels Versteifungselementen nur in einer Richtung dehnbare Membran begrenzt ist, die mit mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (C) schlauchförmig, ausgebildet und zwischen denTeilen (A, B) angeordnet ist und daß die Versteifungselemente (20) an der Membran (C) etwa gleichgerichtet wendelförmig angebracht sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckaufnehmende Volumen in an sich bekannter Weise zwischen zwei schlauchfürmigen Membranen (C) liegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (C) ein etwa toroidförmiges, druckaufnehmendes Volumen ( V) begrenzt, daß die Versteifungselemente (20) schräg zur Radialrichtung vewaufen und daß die Membran (C) etwa am Außenrand mit einem festgelegten oder antreibbaren, starren Teil (A) und entsprechend etwa am Innenrand mit einem antreibbaren oder festgelegten starren Teil (R) verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nac'ii den iinsprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeiehnei, daß auf die Membran (C) auf mindestens einer Seite dichtendes, elastisches Material aufgebracht ist.

   ^da? h „ SSSn angeordnet ist und daß die Ver-S ^Ti änⁿd⁸er Membran etwa g.eichge-