Das Kornkreisbild ´Dreifacher Halbmond´ erweckt zunächst den Eindruck von in sich drehenden Rädern. Wenn man alle Elemente als Zahnräder bzw. Innenzahnkränze interpretiert, ergibt sich erstaunlicherweise eine Untersetzung von ziemlich genau 1 zu 2. Aber für diesen Zweck wäre die Konstruktion unnötig kompliziert.
Wenn man andrerseits nur gleitende Flächen zwischen allen Teilen unterstellt, so können diverse Kombinationen von Teilen ohne Relativbewegung sich in anderen Teilen drehen. Damit wären einige Unterteilungen ohne Sinn.
Wenn zum Dritten nur die ringförmigen Teile in Relation ihrer Radien umeinander kreisen würden oder gar frei schwingen könnten, so würden sie sich gegenseitig alle zu überholen haben. Es könnten dann chaotische Bewegungen entstehen bzw. alle massige Bereiche würden sich außen ansammeln - und dann an die äußere Umrandung des Bildes anstoßen.
Insofern war die Analyse dieses Bildes keinesfalls einfach und ich beschränkte mich lange Zeit auf nur einige Komponenten, untersuchte meist nur die äußeren Elemente.
Auch die beiden konzentrischen Kreise innen sind problematisch. Wenn eine Maschine dargestellt sein soll, dann würde das wohl den Antrieb und Abtrieb als zwei Wellen anzeigen. Sinnvoller Weise kämen als An- und Abtrieb nur die innersten und äußersten Element in Frage.
Entwirrung
In allen vorigen Ausarbeitungen wurden diverse Begriffen eingeführt, deren Sinngehalt sich im Laufe der Zeit änderte und auch die farbliche Darstellung wurde nicht immer gleich gehalten. Das ergab sich so, weil diese Arbeiten die Entwicklung dieser Vorstellungen aufzeigen und nicht nur das Ergebnis. Insofern habe ich diese Artikel zu früh ins Web gestellt - in (vergeblicher) Erwartung von Mitarbeit. Wenn man nun diese Begriffe auf den Kornkreis anwendet, z.B. analog zur Exzenter-Ring-Maschine, so zeigt sich folgendes Bild:
Mittig ist die Systemachse (SA), in Form einer Welle (SW). Auf dieser ist exzentrisch der Rotorträger (RT) befestigt, beide zusammen stellen praktisch eine Kurbelwelle dar. Um dieses Bauelement ist der Rotor angelegt, hier bestehend aus zwei Teilen: einerseits dem Rotorring (RR) und andrerseits der Rotorsichel (RS). Wiederum außerhalb dieser Baugruppe wurde der Exzenterträger angeordnet, wobei auch dieser hier aus zwei Teilen besteht: dem Exzenterring (ER) und der Exzentersichel (ES). Der Exzenterträger sollte sich innerhalb des Gehäuses (GE) drehen.
Wenn sich nun die Kurbelwelle dreht, der Rotorträger (RT) z.B. in die andere Richtung (nach links) weist, ergibt sich zwischen Rotorträger und Gehäuse (GE) ein Engpass. Es passen dort keine zwei ´dicke´ Teile mehr dazwischen, es könnte beispielsweise nurmehr die Exzentersichel (ES) diesen Raum einnehmen, wie unten in EVSK 01 dargestellt.
Es wurde verschiedentlich erkannt, daß auch die Exzenterachse (EA) um die Systemachse (SA) drehbar sein sollte. Der bislang als feststehendes Gehäuse bezeichnete äußerste Ring sollte darum ebenfalls als drehend betrachtet werden. Solche Baulelmente wurden bislang als Zylinder (ZY) bezeichnet.
Aber auch dann bleibt diese Engpaß-Situation zwischen Zylinder und Rotorträger. Diese ist durchaus vorteilhaft, beispielsweise in der Schwenkhebelmaschine eine wesentliches Kriterium. Die Konsequenz daraus ist jedoch, daß dann Exzenterträger und -ring (oder analog dazu auch Rotorträger und -ring) nicht beide um das Zentrum drehend sein können, sondern nur ein ´Platztausch´ stattfinden kann, indem ein Teil die frühere Position des andern einnimmt.
Drehen und Schwingen
Wenn nun also die Exzentersichel (ES) von ihrer Position rechts nach links gedreht sein soll, wird dabei der Exzenterring (ER) um die Stärke der Exzentersichel nach rechts verschoben (sofern zunächst die Position des Zylinders unverändert sein soll und auch die Konstellation innerhalb des Exzenterrings unbeachtet bleiben soll).
Der Exzenterring kann diese Bewegung nicht linear ausführen. Wenn die Exzentersichel nach oben (gegen den Uhrzeigersinn) sich dreht, muß der Exzenterring etwas nach unten-rechts ausweichen. Wenn die Exzentersichel sich von oben nach rechts dreht, muß der Exzenterring weiter nach rechts und wieder nach oben auf die Ebene der Systemachse.
Daraus ergeben sich nun höchst interessante Bewegungen: jeder Massepunkt der Exzentersichel bewegt sich natürlich auf einer Kreisbahn um die Exzenterachse (EA) auf entsprechend großem Radius (entlang der Innenwandung des Zylinders). Der Exzenterring dagegen macht lediglich eine kleine Ausweichbewegung in Form einer Kreisbahn um die Exzenterachse. Der Mittelpunkt des Exzenterrings wurde früher als Rotorexzenter (RE) bezeichnet. Dieser Mittelpunkt bewegt sich also auf einer engen Kreisbahn um die Exzenterachse. Damit aber bewegen sich alle Massepunkte des Exzenterrings ebenfalls nur relativ wenig: jeder schwingt um seinen Drehpunkt nur mit diesem kleinen Radius (der System-Extremität).
Dieser Gesichtspunkt ist nun vollkommen neu bei der Analyse dieser Problematik. Bislang wurden alle Teile als drehend betrachtet um irgendwelche Achsen, damit auch alle Massepunkte um diese Achse rotierend. Nun ist eine Bewegung erforderlich, bei welcher ein Element immer in gleiche Richtung weist (hier z.B. das ´dicke Ende´ des Exzenterrings immer nach rechts). Alle Massepunkte dieses Elementes verbleiben dabei in ihrem lokalen Bereich, jeder Massepunkt bewegt sich auf einer Kreisbahn nur geringen Radius.
Zur Unterscheidung soll in Zukunft das Rotieren eines Elementes um eine Achse als ´Drehen´ bezeichnet werden, diese neue Bewegung auf relativ kleinem Radius dagegen als ´Schwingen´.
Einfache Kurbelwelle
Der Außenkreis des Exenterringes schwingt mit seinem Mittelpunkt (RE, Rotorexzenterpunkt) um die Exzenterachse (EA). Da nun alle Massepunkte des Exzenterringes in dieser Weise schwingen, schwingt so auch seine innere Fläche (bzw. der Innenkreis, hier als dicker blauer Kreis hervorgehoben). Der Mittelpunkt des Innenkreis des Exzenterrings wurde früher als Rotorachse (RA) bezeichnet.
Da der Exzenterring hier immer in gleiche Richtung weist, bleiben die Positionen beider Mittelpunkte relativ zueinander konstant. Die Rotorachse befindet sich hier immer links vom Rotorexzenterpunkt, um die Systemextremität versetzt. Die Rotorachse schwingt damit um die Systemachse.
Als Antrieb der äußeren Elemente (Zylinder, Exzentersichel, Exzenterring) ist also ein Körper erforderlich mit der Innenfläche des Exzenterrings. Dieser Körper muß um die Systemachse (SA) schwingen.
Im Kornkreisbild wird diese Fläche eingenommen von diversen Elementen (Rotorsichel, Rotorring, Rotorträger, Rotorwelle). Die erforderliche Antriebsfunktion würde zunächst auch durch eine einfache Kurbelwelle gegeben sein. Der Rotorträger (RT) müßte dabei auch die Fläche des Rotorrings und der Rotorsichel einnehmen.
Hier sind in einem schematische Längsschnitt nochmals die Bauelemente dargestellt. Die Systemwelle (RW) dreht um die Systemachse (SA) und ist fest verbunden mit dem Rotorträger (RT, oben nach links weisend). Dessen Mittelpunkt ist um die Systemexzentrität versetzt zur Systemachse, damit auch der Mittelpunkt des Exzenterrings (ER) innen. Die Extzentrität des Exzenterings außen wie die der Exzentersichel (ES) weisen hier nach recht.
Unten ist die entgegen gesetzte Situation dargestellt, bei welcher der Rotorträger nach rechts weist. Aber lediglich die Exzentersichel hat sich nun ebenfalls eine halbe Umdrehung um die Exzenterachse (EA) gedreht, während der Exzenterring nur etwas nach rechts versetzt ist.
Der Exzenterring und die Exzentersichel zusammen haben ihren gemeinsamen Mittelpunkt auf der Exzenterachse. Sie können diese Bewegungen also auch ausführen, wenn sich der Zylinder (ZY) um die Systemachse mitdreht.
Anhand dieser vereinfachten Konstellation sollen zunächst die Bewegungsabläufe und Kraftwirkungen untersucht werden.
Ergebnis
Die wesentliche Erkenntnis ist nun, daß im Kornkreisbild keinesfalls alle Teile drehen, sondern einige nur ´Ausweichbewegungen´ durchführen können. Die Massepunkte dieser Teile schwingen dabei auf relativ kleinen Kreisbahnen. Damit ergeben sich hinsichtlich der Trägheitskräfte aller Massen vollkommen neue Gesichtspunkte.
Diese Grund-Bewegungen werden überlagert durch die zusätzliche Drehung des Zylinders. Vielfältige Bewegungen werden auch im inneren Bereich gegeben sein. Zunächst sollten jedoch isoliert die Abläufe nur dieser äußeren Teile analysiert werden um zu prüfen, was es mit einer solchen Exzenter-Schwung-Maschine auf sich hat.
Evert / 14.03.2000