DE202014010346U1

DE202014010346U1 - Device for controlling the media change in expansion machines

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Publication number: DE202014010346U1
Application number: DE202014010346.1U
Authority: DE
Original assignee: EN3 GmbH
Current assignee: EN3 GmbH
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2024-04-29

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung des Medienwechsels in parallel arbeitenden Expansionsmaschinen, insbesondere Rotationskolbenmaschinen mit einem Exzenter, welcher mit einer Leistungswelle verbunden ist, unter Verwendung von mehreren, entsprechend der Anzahl der Expansionsmaschinen angeordneten Walzendrehschiebern (5; 51; 52) mit axialem Medieneinlass (6), wobei die Walzendrehschieber (5; 51; 52) achsparallel zu einer Drehachse eines Rotationskolbens (2) der jeweiligen Rotationskolbenmaschine angeordnet und miteinander über Kupplungsrohre (18) und mit einem Druckerzeuger verbunden sind, so dass die Walzendrehschieber (5; 51; 52) permanent mit dem Druck des Arbeitsmediums beaufschlagt sind, und einem, auf einer Achse (15) der Walzendrehschieber (5; 51; 52) mit der Leistungswelle der jeweiligen Rotationskolbenmaschine über ein Getriebe verbundenen Drehantrieb. Apparatus for controlling the change of media in parallel expansion machines, in particular rotary piston machines with an eccentric, which is connected to a power shaft, using a plurality of roller rotary valves (5; 51; 52) arranged according to the number of expansion machines with axial media inlet (6) the roller rotary valves (5; 51; 52) are arranged axially parallel to an axis of rotation of a rotary piston (2) of the respective rotary piston machine and are connected to each other via coupling tubes (18) and to a pressure generator, so that the roller rotary valves (5; 51; Pressure of the working medium are applied, and one, on an axis (15) of the roller rotary valve (5; 51; 52) connected to the power shaft of the respective rotary piston machine via a gear rotary drive.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Medienwechsels in Rotationskolben-Expansionsmaschinen. The invention relates to a device for controlling the media change in rotary piston expansion machines.

Gegenwärtig sind Rotationskolben-Expansionsmaschinen hauptsächlich in den Typenformen Schraubenexpander und Scrollexpander bekannt geworden. Beide Expander-Typen arbeiten mit einer kontinuierlichen Medienzufuhr und Expansion. Das unter Druck stehende Medium liegt an der Einlassöffnung des Expanders an und durchströmt ihn kontinuierlich. Besondere Einlass-Steuerorgane sind nicht bekannt, diese Expander arbeiten als sogenannte Volldruckmaschinen. At present, rotary piston expansion machines have become known mainly in the screw screw and scroll expanders. Both expander types work with a continuous media supply and expansion. The pressurized medium is present at the inlet opening of the expander and flows through it continuously. Special inlet control organs are not known, these expander work as so-called full-pressure machines.

Bekannt ist, dass Rotationskolbenmaschinen vom Typ Wankel ebenfalls als Expander eingesetzt werden, beispielsweise als Gurtstraffer in Fahrzeugen. Hierbei arbeitet der Expander ebenfalls als Volldruckmaschine ohne Einlass-Steuerorgan. It is known that rotary piston machines of the Wankel type are also used as expander, for example as belt tensioners in vehicles. Here, the expander also works as a full-press without inlet control.

Bekannt sind auch Rotationskolbenmaschinen der Kreiskolbenbauart mit einer Trochoiden-Kontur und einem Zweieck-Kolben. Für eine möglichst effiziente Expansion nach dem Clausius-Rankine-Prozess ist hier eine Einlasssteuerung mittels besonderer Einlassorgane zweckmäßig. Rotary piston engines of the rotary piston type with a trochoidal contour and a double-sided piston are also known. For an efficient expansion according to the Rankine process, an inlet control by means of special inlet organs is expedient here.

Ein weiterer Rotationskolben-Expandertyp sind Flügelzellenmaschinen. Ihre Besonderheit besteht unter anderem darin, dass das Medium an der Einlassöffnung der Maschine stetig anliegt, so dass die jeweils an der Einlassöffnung vorbeidrehende Zelle im Volldruckmodus arbeitet und in den Expansionsmodus wechselt, wenn sie die Einlassöffnung vollständig passiert hat. Besondere Einlassorgane sind nicht erforderlich. Another rotary piston expander type are vane machines. Its special feature is, among other things, that the medium at the inlet opening of the machine is constantly applied, so that each rotating past the inlet opening cell operates in full pressure mode and goes into the expansion mode, if it has completely passed through the inlet opening. Special inlet organs are not required.

Die verschiedenen Einlassorgane kann man nach den Grundfunktionen „Einstellen eines kontinuierlichen Medienstroms in eine Maschine“ und „Dosieren/Zuteilen von Paketen des Arbeitsmediums in eine Maschine“, einteilen. Für die vorliegende Erfindung kommen nur die als letztes genannten Einlassorgane in Betracht. Eine weitere Eingrenzung kann dahingehend vorgenommen werden, dass nur solche Mechanismen betrachtet werden, die eine Dosierung/Zuteilung infolge kontinuierlich arbeitender Bauelemente durchführen, die also keine diskontinuierlich arbeitenden Hub- oder Wegeventile sind. The various inlet members can be classified according to the basic functions of "setting a continuous medium flow into a machine" and "dosing / allocating packages of the working medium into a machine". For the present invention, only the last-mentioned inlet organs come into consideration. A further limitation can be made to the effect that only those mechanisms are considered that perform a metering / allocation as a result of continuously operating components, which are therefore not discontinuously operating lifting or directional control valves.

DD 225744 A1 beschreibt einen Drehschieber zur Leistungsregelung einer Expansionsmaschine. Die beschriebene Maschine verfügt über einen Drehschieber mit einem kontinuierlich arbeitenden Walzendrehschieber. Als konstruktiver Defekt des Drehschiebers ist die Anordnung der Ein- und Auslassschlitze zu bezeichnen, die zu Drosselverlusten führt. DD 225744 A1 describes a rotary valve for power control of an expansion machine. The machine described has a rotary valve with a continuously operating roller rotary valve. As a constructive defect of the rotary valve is to designate the arrangement of the inlet and outlet slots, which leads to throttling losses.

In DE 6919370 U wird eine außenachsige Drehkolbenmaschine offenbart, welche über zwei rotierende Bauelemente verfügt, wobei eines davon gleichzeitig als Drehschieber ausgebildet ist, der kontinuierlich arbeitet. In DE 6919370 U discloses an external-axis rotary piston machine, which has two rotating components, one of which is simultaneously designed as a rotary valve, which operates continuously.

DE 3803028 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Komprimieren von gasförmigem Fördermedium. Die Vorrichtung zum Steuern der Medienzufuhr zu einem Rootsgebläse verfügt über einen Walzendrehschieber mit kontinuierlichem Antrieb. Die Anzahl der Steueröffnungen ist übereinstimmend mit der Anzahl der Flügel der Rotoren des Gebläses. Diese Vorrichtung ist offenkundig für eine Einzelmaschine gedacht. DE 3803028 C2 describes a method and apparatus for compressing gaseous fluid. The device for controlling the media supply to a Roots blower has a roller rotary valve with continuous drive. The number of control ports is consistent with the number of blades of the rotors of the fan. This device is obviously intended for a single machine.

In DE 1426066 A sind ein Antriebsdrehkolben und ein Freikolben in einer Kammer gelagert. Mehrere getrennte Kammern sind axial hintereinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. In jedem Zylinder sind je zwei sich gegenüberliegende durch Walzendrehschieber gesteuerte Einlasskanäle und je zwei gegenüberliegende freie Auslasskanäle angeordnet. In DE 1426066 A are a drive rotary piston and a free piston stored in a chamber. Several separate chambers are arranged axially one behind the other in a common housing. In each cylinder, two opposing inlet valves controlled by roller rotary valves and two opposite free outlet channels are arranged in each case.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, für die Einlasssteuerung bei Rotationskolbenmaschinen der Kreiskolbenbauart mit einem Zweieck-Kolben ein dosierendes Einlassorgan zu schaffen, das in dem für den Einlass konstruktiv vorgegebenen Zeitfenster eine möglichst große Füllung des Druckmediums zuführt und dabei Drosselverluste vermeidet beziehungsweise minimiert, die vorzeitig einen Druckabbau bewirken würden. Ein weiteres Erfindungsziel besteht darin, dem Einlassorgan eine Kinematik zu geben, die keine umkehrende Bewegung aufweist, wie sie bei Hubventilen auftritt. The object of the invention is to provide a metering inlet member for the intake control in rotary piston engines of the rotary piston type with a delta-piston, which supplies as large a filling of the pressure medium in the constructively predetermined time for the inlet while throttle losses avoided or minimized, the prematurely Would cause pressure reduction. Another object of the invention is to provide kinematics to the inlet member which does not have a reversing motion such as occurs with globe valves.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass das dosierende Einlassorgan außerhalb des konstruktiv vorgegebenen Steuer-Zeitfensters die Medienzufuhr zur Expansionsmaschine sicher schließt, dabei zugleich mechanische Reibung aufeinander bewegter dichtender Bauteile weitgehend vermeidet. Another object is that the metering inlet member outside the constructively specified control time window safely closes the media supply to the expansion machine, while at the same time largely avoids mechanical friction of moving sealing components.

Die erfinderische Lösung besteht darin, dass ein hohler Walzendrehschieber als Zwischenspeicher für das Arbeitsmedium zwischen dem Druckerzeuger und der Rotationskolben-Expansionsmaschine derart dient, dass der Walzendrehschieber kontinuierlich mit dem unter Druck stehenden Medium gefüllt wird, so dass durch eine radiale Öffnung der Medieneinlass in eine ebenfalls radiale Öffnung der Expansionsmaschine erfolgt. The inventive solution is that a hollow roller rotary valve serves as a buffer for the working medium between the pressure generator and the rotary piston expansion machine such that the roller rotary valve is continuously filled with the pressurized medium, so that through a radial opening of the media inlet into a likewise radial opening of the expansion machine takes place.

Zu den Erfindungsmerkmalen gehört, dass der Walzendrehschieber sich nicht direkt in dem umgebenden Gehäuse dreht, sondern durch ein ausreichendes Spiel von diesem getrennt ist und dieses Spiel durch die Anordnung federnder Dichtelemente geschlossen wird mit dem Zweck der Abdichtung der Walze gegen das Gehäuse und der Minimierung der Reibung zwischen beiden Bauteilen. Among the features of the invention is that the roller rotary valve does not rotate directly in the surrounding housing, but is separated by a sufficient clearance from this and this game is closed by the arrangement of resilient sealing elements with the purpose of sealing the roller against the housing and minimizing the Friction between both components.

Merkmal der Erfindung ist auch die Anordnung mehrerer Walzendrehschieber axial hintereinander, so dass ein Rail-System gebildet werden kann, mit dem über den axialen Medieneinlass mehrere parallel in gleicher Hauptachse arbeitende Expansionsmaschinen mit Arbeitsmedium versorgt werden können. A feature of the invention is also the arrangement of several roller rotary valves axially one behind the other, so that a rail system can be formed with which can be supplied via the axial media inlet several parallel working in the same main axis expansion machines with working fluid.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des Medienwechsels in parallel arbeitenden Expansionsmaschinen, insbesondere Rotationskolbenmaschinen mit einem Exzenter, welcher mit einer Leistungswelle verbunden ist, unter Verwendung von mehreren, entsprechend der Anzahl der Expansionsmaschinen angeordneten Walzendrehschiebern mit axialem Medieneinlass, wobei die Walzendrehschieber achsparallel zu einer Drehachse eines Rotationskolbens der jeweiligen Rotationskolbenmaschine angeordnet und miteinander über Kupplungsrohre und mit einem Druckerzeuger verbunden sind, so dass die Walzendrehschieber permanent mit dem Druck des Arbeitsmediums beaufschlagt sind, und einem, auf einer Achse der Walzendrehschieber mit der Leistungswelle der jeweiligen Rotationskolbenmaschine über ein Getriebe verbundenen Drehantrieb. The device according to the invention for controlling the media change in parallel expansion machines, in particular rotary piston machines with an eccentric, which is connected to a power shaft, using a plurality, according to the number of expansion machines arranged roller rotary valves with axial media inlet, wherein the roller rotary valve axially parallel to a rotational axis of a rotary piston the respective rotary piston machine are arranged and connected to each other via coupling tubes and with a pressure generator, so that the roller rotary valves are permanently subjected to the pressure of the working medium, and one, on an axis of the roller rotary valve with the power shaft of the respective rotary piston machine via a gearbox connected rotary drive.

Der Walzendrehschieber besteht aus einem zylindrisch hohlen Walzenkörper mit einem Innenraum, welcher an seinen axialen Enden über eine Achse und/oder eine Hohlachse, durch welche der axiale Medieneinlass erfolgt, gelagert ist. Auf dem Walzenkörper ist ein Medienauslass angeordnet und über den Umfang des Walzenkörpers gleichmäßig verteilt sind mindestens zwei Nuten für die Aufnahme von Dichtungen in Form von Dichtleisten oder Dichtringen angeordnet. The roller rotary valve consists of a cylindrical hollow roller body with an interior, which is mounted at its axial ends via an axis and / or a hollow axis through which the axial media inlet takes place. On the roll body, a media outlet is arranged and distributed uniformly over the circumference of the roll body are arranged at least two grooves for receiving seals in the form of sealing strips or sealing rings.

Die Dichtleisten in den Nuten sind beweglich angeordnet und werden durch Federn oder durch Fliehkräfte bei der Rotation des Drehschiebers gegen den inneren Durchmesser des Gehäuses oder des Rail-Rohrs gedrückt. The sealing strips in the grooves are arranged to be movable and are pressed by springs or by centrifugal forces during rotation of the rotary valve against the inner diameter of the housing or the rail tube.

Die parallel arbeitenden Rotationskolbenmaschinen sind in Reihe durch axiale Aneinanderkopplung als Rail-System angeordnet, wobei jeder Rotationskolbenmaschine eine eigene Einlasssteuerung durch einen Walzendrehschieber zugeordnet ist, und alle Walzendrehschieber über die Hohlachsen miteinander verbunden sind und unabhängig voneinander angesteuert werden. The parallel-working rotary piston machines are arranged in series by axial juxtaposition as a rail system, each rotary piston machine is assigned its own inlet control by a roller rotary valve, and all roller rotary valves are connected to each other via the hollow axes and are controlled independently.

In einer weiteren Ausführungsform sind die parallel arbeitenden Rotationskolbenmaschinen in Reihe durch axiale Aneinanderkopplung als Rail-System angeordnet, wobei jeder Rotationskolbenmaschine eine eigene Einlasssteuerung durch einen Walzendrehschieber zugeordnet ist, und alle Walzendrehschieber über die Hohlachsen miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Drehantrieb haben. In another embodiment, the parallel-working rotary piston machines are arranged in series by axial interlocking as a rail system, each rotary piston machine is assigned its own inlet control by a roller rotary valve, and all roller rotary valves are connected to each other via the hollow axes and have a common rotary drive.

Jeweils ein Kupplungsrohr ist fest und druckdicht mit den Hohlachsen zwischen den Walzendrehschiebern verbunden und mit einem Abstandsrohr umhüllt, in welchem sich das Kupplungsrohr frei dreht. In each case, a coupling tube is fixedly and pressure-tightly connected to the hollow axes between the roller rotary vane and covered with a spacer tube, in which the coupling tube rotates freely.

Die Walzendrehschieber sind in einem Rail-Rohr mit einem Spiel angeordnet, wobei die Dichtleisten eine Umflutung der Walzendrehschieber mit dem Arbeitsmedium verhindern. The roller rotary valves are arranged in a rail tube with a game, the sealing strips prevent flooding of the roller rotary valve with the working fluid.

Für ein weiteres Ausführungsbeispiel ist der Walzendrehschieber mit zwei sich auf dem Umfang gegenüberliegenden Einlassöffnungen und zwei daneben angeordneten Auslassöffnungen für das Arbeitsmedium versehen. Im Außenmantel des Walzendrehschiebers sind mindestens zwei radial umlaufende Ringnuten für die Dichtringe angeordnet. For a further embodiment of the roller rotary valve is provided with two circumferentially opposed inlet openings and two adjacently arranged outlet openings for the working medium. In the outer jacket of the roller rotary valve at least two radially encircling annular grooves are arranged for the sealing rings.

Ausführung der Erfindung Embodiment of the invention

Die Erfindung wird Anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierzu zeigen The invention will be explained in more detail with reference to drawings. Show this

1a eine räumliche Ansicht des Walzendrehschiebers, 1a a spatial view of the roller rotary valve,

1b eine räumliche Schnittansicht des Walzendrehschiebers gemäß 1a, 1b a spatial sectional view of the roller rotary valve according to 1a .

1c eine räumliche Ansicht des Walzendrehschiebers mit Dichtleisten, 1c a spatial view of the roller rotary valve with sealing strips,

2 eine Verbindung zweier Walzendrehschieber, 2 a connection of two roller rotary valves,

3 ein Rail-Rohr mit Anschlussflanschen, 3 a rail pipe with connecting flanges,

4 ein Ausführungsbeispiel für Aufbau eines Rail-Systems, 4 an embodiment for construction of a rail system,

5a die Frontalansicht der Rotationskolbenmaschine mit der Kolbenstellung bei Einlass-Beginn, 5a the frontal view of the rotary piston machine with the piston position at the inlet beginning,

5b die Frontalansicht der Rotationskolbenmaschine mit der Kolbenstellung bei Einlass-Ende, 5b the frontal view of the rotary piston machine with the piston position at the inlet end,

5c die Rückansicht der Rotationskolbenmaschine mit Antrieb, 5c the rear view of the rotary piston machine with drive,

6 eine räumliche Ansicht der geöffneten Rotationskolbenmaschine, 6 a spatial view of the open rotary piston machine,

7 eine räumliche Ansicht des Gehäuses der Rotationskolbenmaschine, 7 a spatial view of the housing of the rotary piston machine,

8 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gehäuses für den Anschluss eines Flansches, 8th Another embodiment of the housing for the connection of a flange,

9 die Verbindung eines Rail-Systems mit zwei parallel angeordneten Gehäusen, 9 the connection of a rail system with two parallel housings,

10 eine räumliche Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, 10 a spatial view of a further embodiment,

11a ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Walzendrehschiebers, 11a Another embodiment of a roller rotary valve,

11b einen Längsschnitt durch den Walzendrehschieber nach 11a und 11b a longitudinal section through the roller rotary valve after 11a and

12 eine Darstellung des Walzendrehschiebers nach 11a im Gehäuse. 12 a representation of the roll rotary valve after 11a in the case.

Für die Einlasssteuerung bei Expansionsmaschinen werden Walzendrehschieber verwendet. For the inlet control in expansion machines roller rotary valves are used.

Die 1a, 1b und 1c zeigen die räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Walzendrehschiebers 5. Der Walzendrehschieber 5 ist ein zylindrisch hohler Walzenkörper mit einem Innenraum 503 und ist an seinem ersten axialen Enden 501 geschlossen und an seinem zweiten axialen Ende 502 teilweise geschlossen. An dem ersten axialen Ende 501 ist mittig zum Durchmesser eine Achse 15 zur Lagerung des Walzendrehschiebers 5 angeordnet. An dem entgegengesetztem geschlossenen axialen Ende 502 ist mittig zum Durchmesser eine Hohlachse 14 mit einem axialen Medieneinlass 6 angeordnet. Über den axialen Medieneinlass 6 ist der Walzendrehschieber 5 mit dem Druckerzeuger des Systems verbunden, in dem die Rotationskolbenmaschine arbeitet. Der Innenraum 503 wird kontinuierlich mit dem unter Druck stehenden Arbeitsmedium gefüllt. Dadurch ist der Innenraum 503 ein Zwischenspeicher für das Arbeitsmedium. Radial ist der Walzendrehschieber 5 mit einem Medienauslass 7 versehen. Der Medienauslass 7 ist in axialer Richtung als langgestreckte Nut mit abgerundeten Ecken ausgearbeitet. Im Gehäuse 1 der Rotationskolbenmaschine (siehe 5a) ist eine korrespondierende Öffnung 8 für den Medieneinlass vorgesehen. Bei Überdeckung des Medienauslass 7 mit der Öffnung 8 wird ein entsprechendes Quantum des Arbeitsmediums für die Expansion in der Rotationskolbenmaschine entnommen, so dass Drosselverluste beim Füllvorgang nur dann und dort entstehen. Bereits während dieser Entnahme erfolgt das Nachfüllen über den axialen Medieneinlass 6 der Hohlachse 14. Das Nachfüllen ist energetisch mit nur sehr geringen Drosselverlusten verbunden. Drosselverluste entstehen an den Kanten des Medienauslass 7 und der Öffnung 8. Sie können durch das Abrunden der Kanten minimiert werden. Insgesamt sind jedoch die Drosselverluste geringer als bei jeder anderen kinematischen konstruktiven Lösung, insbesondere bei solchen mit linearen umkehrenden Bewegungen. The 1a . 1b and 1c show the spatial view of a first embodiment of a roller rotary valve according to the invention 5 , The roller rotary valve 5 is a cylindrical hollow roll body with an interior 503 and is at its first axial ends 501 closed and at its second axial end 502 partially closed. At the first axial end 501 is centered to the diameter of an axis 15 for storage of the roller rotary valve 5 arranged. At the opposite closed axial end 502 is centered to the diameter of a hollow shaft 14 with an axial media inlet 6 arranged. Via the axial media inlet 6 is the roller rotary valve 5 connected to the pressure generator of the system in which the rotary piston machine works. The interior 503 is continuously filled with the pressurized working fluid. This is the interior 503 a buffer for the working medium. Radial is the roller rotary valve 5 with a media outlet 7 Mistake. The media outlet 7 is designed in the axial direction as an elongated groove with rounded corners. In the case 1 the rotary piston machine (see 5a ) is a corresponding opening 8th intended for the media intake. For coverage of the media outlet 7 with the opening 8th a corresponding quantum of the working medium for the expansion in the rotary piston machine is removed, so that throttling losses only occur during the filling process and there. Already during this removal, refilling takes place via the axial media inlet 6 the hollow axle 14 , Refilling is energetically associated with very little throttle losses. Throttling losses occur at the edges of the media outlet 7 and the opening 8th , They can be minimized by rounding the edges. Overall, however, the throttle losses are lower than in any other kinematic constructive solution, especially in those with linear reversing movements.

Weiterhin sind in den Walzendrehschieber 5 in axialer Richtung über den Umfang gleichmäßig verteilt mindestens zwei Nuten 16 für die Aufnahme von Dichtleisten 17 eingearbeitet. Die Dichtleisten 17 werden in 1c gezeigt. Diese sind aus einem gleitenden Material und dienen zur Minderung der Reibung der rotierenden Walze im Gehäuse 111 oder im Rail-Rohr 20. Der Walzendrehschieber 5 ist funktionsmäßig mit einem ausreichenden Spiel zwischen dem Durchmesser der Walze und dem inneren Durchmesser des Gehäuses 111 bzw. des Rail-Rohrs 20 versehen. Um eine unerwünschte Umströmung (Bypass-Strömung) des Walzendrehschiebers durch das Arbeitsmedium in die Öffnung 8 zu verhindern, sind die Dichtleisten 17 in den Längsnuten 16 im Außenmantel des Walzendrehschiebers beweglich angeordnet. Die Dichtleisten 17 können durch Federn gegen den inneren Durchmesser des Gehäuses 111 bzw. des Rail-Rohrs 20 oder im einfachen Fall durch die Fliehkräfte bei Rotation des Drehschiebers gedrückt werden. Die Dichtleisten 17 schließen mit den Stirnflächen der Walze bündig ab. Geringe Leckagen, die dieses Dichtsystem umgehen, sind keine energetischen Verluste für die Expansionsmaschine, sie gelangen letztlich über die Öffnung 8 des Gehäuses 1 in den Expansionsraum der Maschine. Furthermore, in the roller rotary valve 5 in the axial direction over the circumference evenly distributed at least two grooves 16 for receiving sealing strips 17 incorporated. The sealing strips 17 be in 1c shown. These are made of a sliding material and serve to reduce the friction of the rotating roller in the housing 111 or in the rail tube 20 , The roller rotary valve 5 is functionally with a sufficient clearance between the diameter of the roller and the inner diameter of the housing 111 or the rail pipe 20 Mistake. To an undesirable flow (bypass flow) of the roller rotary valve through the working fluid in the opening 8th To prevent, are the sealing strips 17 in the longitudinal grooves 16 movably arranged in the outer jacket of the roller rotary valve. The sealing strips 17 can by springs against the inner diameter of the housing 111 or the rail pipe 20 or be pressed in the simple case by the centrifugal forces during rotation of the rotary valve. The sealing strips 17 flush with the faces of the roll. Minor leaks that bypass this sealing system are not energetic losses for the expander, they ultimately pass through the port 8th of the housing 1 in the expansion area of the machine.

Es ist möglich, mehrere Dampf- bzw. Expansionsmaschinen in Reihe an das Rail-System zu schalten. Da für jede Expansionsmaschine eine eigene Einlasssteuerung erforderlich ist, muss auch jeweils ein Walzendrehschieber 5 angeordnet werden. 2 zeigt die Verbindung von Walzendrehschieber 5 der ersten Expansionsmaschine mit dem Walzendrehschieber 51 der zweiten Expansionsmaschine entsprechend 1a bis c. Dabei erfolgt die Lagerung durch die Achse 15 nur an dem Walzendrehschieber 5. Der Walzendrehschieber 51 dagegen ist beidseitig mit einer Hohlachse 140 für den axialen Medieneinlass 6 versehen. Die Verbindung erfolgt mittels eines Kupplungsrohres 18, welches mit den Hohlachsen 14 und 140 zwischen den Walzendrehschiebern 5 und 51 fest und druckdicht verbunden ist, so dass sowohl ein mechanischer Antrieb erfolgen kann als auch das über die axiale Einlassöffnung 6 strömende Arbeitsmedium die parallel angeordneten Expansionsmaschinen zyklisch befüllen kann. Das Kupplungsrohr 18 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem Abstandsrohr 19 umhüllt, in welchem sich das Kupplungsrohr 18 frei drehen kann. Das Abstandsrohr 19 sitzt mit seinem Außendurchmesser fest in einem äußeren Rail-Rohr 20. Zugleich gewährleisten der Außen- und der Innendurchmesser des Abstandsrohrs 19, dass an den Stirnseiten des Abstandsrohres 19 die Dichtleisten 17 der Walzendrehschieber 5 und 51 einen dichtenden Anschluss haben. It is possible to connect several steam or expansion machines in series to the rail system. Since a separate inlet control is required for each expansion machine, also has a roller rotary valve 5 to be ordered. 2 shows the connection of roller rotary valve 5 the first expansion machine with the roller rotary valve 51 the second expansion machine accordingly 1a to c. The storage takes place through the axle 15 only on the roller rotary valve 5 , The roller rotary valve 51 By contrast, there is a hollow axle on both sides 140 for the axial media inlet 6 Mistake. The connection is made by means of a coupling tube 18 , which with the hollow axles 14 and 140 between the roller turnstiles 5 and 51 is firmly and pressure-tight manner, so that both a mechanical drive can be done as well as the axial inlet port 6 flowing working fluid can fill the parallel expansion machines cyclically. The coupling tube 18 is in this embodiment of a spacer tube 19 wrapped in which the coupling tube 18 can rotate freely. The spacer tube 19 sits with its outer diameter firmly in an outer rail tube 20 , At the same time ensure the outer and inner diameter of the spacer tube 19 in that on the end faces of the spacer tube 19 the sealing strips 17 the roller rotary valve 5 and 51 have a sealing connection.

Die Walzendrehschieber 5 und 51 sind, wie in den 3 und 4 gezeigt, in dem Rail-Rohr 20 mit einem Spiel angeordnet, wobei durch die Dichtleisten 17 eine Umflutung der Walzendrehschieber 5 und 51 mit dem Arbeitsmedium unterbunden wird. Die Medienauslässe 7 korrespondieren nach dem Zusammenbau mit den Anschlussflanschen 21, welche ihrerseits mit den jeweiligen Gehäusen 1 der Expansionsmaschinen verbunden sind. 4 zeigt den Aufbau eines Rail-Systems mit seinen einzelnen Komponenten. The roller rotary valves 5 and 51 are like in the 3 and 4 shown in the rail tube 20 arranged with a game, passing through the sealing strips 17 a flooding of the roller rotary valve 5 and 51 is prevented with the working medium. The media outlets 7 correspond after assembly with the connection flanges 21 , which in turn with the respective housings 1 the expansion machines are connected. 4 shows the structure of a rail system with its individual components.

In einem wesentlichen Ausführungsbeispiel ist die Expansionsmaschine eine Rotationskolbenmaschine, wie sie in den 5a, 5b, 5c, 6 und 7 gezeigt wird. Die 5a bis 5c zeigen in einer Frontalansicht das Zusammenspiel des Walzendrehschiebers 5 mit der Rotationskolbenmaschine. In 5a ist eine Frontalansicht der Rotationskolbenmaschine mit einem Gehäuse 1, einem Rotationskolben 2, einer Abtriebswelle 4 und einem Exzenter 3 der Abtriebswelle 4 zu sehen. Die Kolbenstellung des Rotationskolbens 2 ist bei Einlass-Beginn dargestellt. In an essential embodiment, the expansion machine is a rotary piston machine as shown in FIGS 5a . 5b . 5c . 6 and 7 will be shown. The 5a to 5c show in a frontal view the interaction of the roller rotary valve 5 with the rotary piston machine. In 5a is a front view of the rotary piston machine with a housing 1 a rotary piston 2 , an output shaft 4 and an eccentric 3 the output shaft 4 to see. The piston position of the rotary piston 2 is shown at inlet start.

An das Gehäuse 1 der Rotationskolbenmaschine ist ein Gehäuse 111 zur Aufnahme des Walzendrehschiebers 5 direkt angeformt. Die Funktionsweise ist die Gleiche, wie bei dem unter 3 und 4 beschriebenen Rail-Rohr 20. Der Rotationskolben 2 mit der Abtriebswelle 4 und dem Exzenter 3 der Abtriebswelle 4 sind im Innern des Gehäuses 1 angeordnet. Im Gehäuse 1 ist die radiale Öffnung 8 in der Wand 130 zwischen dem Kompressionsraum 120 und dem Gehäuse 111 in Korrespondenz zu dem radialen Medienauslass 7 im Walzendrehschieber 5. Durch den Medienauslass 7 des Walzendrehschiebers 5 erfolgt der Beginn des Medieneinlass in die Öffnung 8 im Gehäuse 1. 5b zeigt die gleiche Frontalansicht der Rotationskolbenmaschine mit der Kolbenstellung bei Einlass-Ende. Der Medienauslass 7 des Walzendrehschiebers 5 beendet den Medieneinlass, der Medienauslass 7 und die Öffnung 8 überdecken sich nicht mehr. 5c zeigt die Rückansicht der Rotationskolbenmaschine. Der Drehantrieb des Walzendrehschiebers 5 erfolgt mechanisch über die Zahnräder 9, 10, 11. Das angetriebene Zahnrad 11 am Walzendrehschieber 5 ist mit dessen Achse 15 und das Antriebszahnrad 9 ist mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Zwischen diesen beiden Zahnrädern 9 und 11 ist ein Zwischenzahnrad 10 angeordnet. Es können aber auch andere übliche Antriebsformen gewählt werden. To the case 1 the rotary piston machine is a housing 111 for receiving the roller rotary valve 5 directly molded. The way it works is the same as the one below 3 and 4 described rail pipe 20 , The rotary piston 2 with the output shaft 4 and the eccentric 3 the output shaft 4 are inside the case 1 arranged. In the case 1 is the radial opening 8th in the wall 130 between the compression space 120 and the housing 111 in correspondence with the radial media outlet 7 in the roller rotary valve 5 , Through the media outlet 7 of the roller rotary valve 5 the beginning of the media inlet takes place in the opening 8th in the case 1 , 5b shows the same frontal view of the rotary piston machine with the piston position at the inlet end. The media outlet 7 of the roller rotary valve 5 terminates the media intake, the media outlet 7 and the opening 8th do not cover each other anymore. 5c shows the rear view of the rotary piston machine. The rotary drive of the roller rotary valve 5 takes place mechanically via the gears 9 . 10 . 11 , The driven gear 11 on the roller rotary valve 5 is with its axis 15 and the drive gear 9 is with the output shaft 4 connected. Between these two gears 9 and 11 is an intermediate gear 10 arranged. But it can also be selected other common forms of drive.

6 zeigt eine räumliche Ansicht der geöffneten Rotationskolbenmaschine mit dem im Gehäuse 111 befindlichen Walzendrehschieber 5. Der Rotationskolben 2 befindet sich in der Stellung bei Medieneinlass-Ende entsprechend 5c. 6 shows a three-dimensional view of the open rotary piston machine with that in the housing 111 located roller rotary valve 5 , The rotary piston 2 is in the position at the media inlet end accordingly 5c ,

7 zeigt eine räumliche Ansicht des Gehäuses 1 der Rotationskolbenmaschine. An das Gehäuse 1 ist das Gehäuse 111 angeformt. Das Gehäuse 111 ist mit einer Bohrung 12 zur Aufnahme des Walzendrehschiebers 5 versehen. In der Zwischenwand 130 zwischen dem angeformten Gehäuse 111 und dem Kompressionsraum 120 ist axial die radiale Öffnung 8 für den Medieneinlass eingearbeitet. Die Auslassöffnung 13 für das expandierte Medium ist im Gehäuse 1 um ca. 60 Grad versetzt zur Öffnung 8 für den Medieneinlass angeordnet. 7 shows a spatial view of the housing 1 the rotary piston machine. To the case 1 is the case 111 formed. The housing 111 is with a hole 12 for receiving the roller rotary valve 5 Mistake. In the partition 130 between the molded housing 111 and the compression room 120 is the radial opening axially 8th incorporated for the media inlet. The outlet opening 13 for the expanded medium is in the housing 1 about 60 degrees offset to the opening 8th arranged for the media inlet.

8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Gehäuse 101 mit einer Anschlussfläche 22 für den Anschluss des Rail-Rohrs 20 mittels eines Flansches 21 versehen ist. 8th shows a further embodiment in which the housing 101 with a connection surface 22 for connecting the rail pipe 20 by means of a flange 21 is provided.

9 zeigt die Verbindung des Rail-Rohrs 20 mit zwei parallel angeordneten Gehäusen 101. 9 shows the connection of the rail pipe 20 with two parallel housings 101 ,

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Vorrichtung. Es wird eine räumliche Ansicht eines Gehäuses 110 mit der Öffnung 12 für die Aufnahme des Walzendrehschiebers 52 gezeigt. Die Öffnung 23 dient dem radialen Medieneinlass in das Gehäuse 111. Radial ist eine Öffnung 81 für den Medieneinlass in die Maschine und im Gehäuse 110 eine Öffnung 13 für den Medienauslass angeordnet. 10 shows a further embodiment of the design of the device. It becomes a spatial view of a housing 110 with the opening 12 for receiving the roller rotary valve 52 shown. The opening 23 serves the radial media inlet into the housing 111 , Radial is an opening 81 for the media inlet into the machine and in the housing 110 an opening 13 arranged for the media outlet.

Andere Ausführungsformen für Walzendrehschieber werden in den 11a, 11b und 12 gezeigt. 11a einen Walzendrehschieber 52 mit zwei sich auf dem Umfang gegenüberliegenden Einlassöffnungen 24 und daneben angeordneten zwei Auslassöffnungen 71 für das Arbeitsmedium. Der Walzendrehschieber 52 ist im Außenmantel mit radial umlaufenden Ringnuten 161 für Dichtringe 25 versehen. Die Lagerung des Walzendrehschiebers 52 erfolgt über eine Achse 15 am ersten geschlossenen axialen Ende 501 und über eine Achse 150 an dem entgegengesetzten geschlossenen axialen Ende 502. 11b zeigt einen Längsschnitt durch den Walzendrehschieber 52. Other embodiments for roller rotary valve are in the 11a . 11b and 12 shown. 11a a roller rotary valve 52 with two intake openings opposite each other on the circumference 24 and next to it arranged two outlet openings 71 for the working medium. The roller rotary valve 52 is in the outer jacket with radially encircling annular grooves 161 for sealing rings 25 Mistake. The bearing of the roller rotary valve 52 takes place via an axis 15 at the first closed axial end 501 and about an axis 150 at the opposite closed axial end 502 , 11b shows a longitudinal section through the roller rotary valve 52 ,

In 12 wird der Walzendrehschieber 52 beim Einbringen in ein an das Gehäuse 110 angefügte Gehäuseteil 211 dargestellt. Der Walzendrehschieber 52 wird über die Öffnung 23 im Gehäuse 110 mit dem Arbeitsmedium gefüllt. Der Walzendrehschieber 52 dreht sich mit gleicher Drehzahl wie die Abtriebswelle der Rotationskolbenmaschine. Die Füllung der Rotationskolbenmaschine erfolgt, wenn sich die Öffnungen 71 des Walzendrehschiebers 52 und die Öffnungen 81 im Gehäuse 110 überdecken. Entsprechend der spezifischen Kinematik der Maschine dreht sich der Kolben 2 nur mit der halben Drehzahl der Welle, so dass nach jeweils 180 Grad Kolbendrehung eine Füllung des Expansionsraumes der Maschine erfolgt. In 12 becomes the roller rotary valve 52 when inserting in a on the housing 110 attached housing part 211 shown. The roller rotary valve 52 will be over the opening 23 in the case 110 filled with the working medium. The roller rotary valve 52 rotates at the same speed as the output shaft of the rotary piston machine. The filling of the rotary piston machine takes place when the openings 71 of the roller rotary valve 52 and the openings 81 in the case 110 cover. According to the specific kinematics of the machine, the piston rotates 2 only with half the speed of the shaft, so that after every 180 degrees piston rotation, a filling of the expansion space of the machine takes place.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 101, 110 1, 101, 110: Gehäuse der Rotationskolbenmaschine in unterschiedlichen AusführungsformenHousing of the rotary piston machine in different embodiments
111 111: an das Gehäuse 1 angefügte Gehäuse für den Walzendrehschieber 5 to the housing 1 attached housing for the roller rotary valve 5
120 120: Kompressionsraum der Rotationskolbenmaschine Compression space of the rotary piston machine
130 130: Wand zwischen dem Kompressionsraum 130 und dem Gehäuse 111 Wall between the compression room 130 and the housing 111
2 2: Rotationskolben rotary piston
3 3: Exzenter der Abtriebswelle Eccentric of the output shaft
4 4: Abtriebswelle, Welle Output shaft, shaft
5, 51, 52 5, 51, 52: Walzendrehschieber in unterschiedlichen Ausführungsformen Roller rotary valve in different embodiments
501 501: erstes axiales Ende mit Lager für Achse 15 first axial end with bearing for axle 15
502 502: zweites axiales Ende second axial end
503 503: Innenraum des Walzendrehschiebers 5, 51 Interior of the roller rotary valve 5 . 51
6 6: axiale Einlassöffnung im Walzendrehschieber 5, 51 axial inlet opening in the roller rotary valve 5 . 51
7 7: radiale Auslassöffnung im Walzendrehschieber 5, 51 (Medienauslass) radial outlet opening in the roller rotary valve 5 . 51 (Medium outlet)
71 71: radiale Auslassöffnung im Walzendrehschieber 52 (Medienauslass) radial outlet opening in the roller rotary valve 52 (Medium outlet)
8 8th: radiale Öffnung im Gehäuse 1 radial opening in the housing 1
81 81: radiale Öffnung im Gehäuse 110 radial opening in the housing 110
9 9: Antriebszahnrad auf der Welle 4 für den Antrieb des Walzendrehschiebers 5, 51 Drive gear on the shaft 4 for driving the roller rotary valve 5 . 51
10 10: Zwischenzahnrad intermediate gear
11 11: angetriebenes Zahnrad am Walzendrehschieber 5, 51 driven gear on roller rotary valve 5 . 51
12 12: Bohrung im Gehäuse 1, 110 zu Aufnahme des Walzendrehschiebers 5, 52 Bore in the housing 1 . 110 for receiving the roller rotary valve 5 . 52
13 13: Auslassöffnung für das expandierte Medium im Gehäuse 1, 110 Outlet opening for the expanded medium in the housing 1 . 110
14 14: Hohlachse des Walzendrehschiebers 5 mit dem Medieneinlass 6 Hollow axis of the roller rotary valve 5 with the media inlet 6
140 140: Hohlachse des Walzendrehschiebers 51 Hollow axis of the roller rotary valve 51
15 15: Achse des Walzendrehschiebers 5, 52 Axis of the roller rotary valve 5 . 52
150 150: Achse des Walzendrehschiebers 52 Axis of the roller rotary valve 52
16 16: Nuten im Außenmantel des Walzendrehschiebers 5, 51 zur Aufnahme der Dichtleisten 17 Grooves in the outer shell of the roller rotary valve 5 . 51 for receiving the sealing strips 17
161 161: Ringnuten im Außenmantel des Walzendrehschiebers 52 zur Aufnahme der Dichtringe 25 Ring grooves in the outer jacket of the roller rotary valve 52 for receiving the sealing rings 25
17 17: Dichtleisten in Längsanordnung auf dem Außenmantel des Walzendrehschiebers 5, 51 Sealing strips in longitudinal arrangement on the outer jacket of the roller rotary valve 5 . 51
18 18: Kupplungsrohr zur Verbindung der Walzendrehschieber 5 und 51 beziehungsweise zwischen zwei Walzendrehschiebern 51 Coupling tube for connecting the roller rotary valve 5 and 51 or between two roller turnstiles 51
19 19: Abstandsrohr zwischen zwei Walzendrehschiebern im Rail-Rohr 20 Spacer tube between two roller rotary valves in the rail tube 20
20 20: äußeres Rail-Rohr zur Aufnahme mehrerer Walzendrehschieber 5 und 51, Kupplungsrohren 18 und Abstandsrohren 19 outer rail tube for receiving several roller rotary valves 5 and 51 , Coupling pipes 18 and spacer tubes 19
21 21: Anschlussflansche am Rail-Rohr 20 zur Medienzufuhr in die Gehäuse 101 Connecting flanges on the rail pipe 20 for media supply into the housing 101
22 22: Anschlussfläche am Gehäuse 101 mit der Einlassöffnung 8 zur Befestigung des Flansches 21 Connection surface on the housing 101 with the inlet opening 8th for fixing the flange 21
211 211: an das Gehäuse 110 angefügtes Gehäuseteil für den Walzendrehschieber 52 to the housing 110 attached housing part for the roller rotary valve 52
23 23: Öffnung im Gehäuse 110 zur Medienzufuhr Opening in the housing 110 for media feed
24 24: radiale Öffnungen im Außenmantel des Walzendrehschiebers 52 für den Medieneinlass aus der Öffnung 23 im Gehäuse 110 Radial openings in the outer shell of the roller rotary valve 52 for the media inlet from the opening 23 in the case 110
25 25: Dichtring seal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DD 225744 A1 [0007]
DE 6919370 U [0008]
DE 3803028 C2 [0009]
DE 1426066 A [0010]

Claims

Apparatus for controlling the media change in parallel expansion machines, in particular rotary piston machines with an eccentric, which is connected to a power shaft, using a plurality, according to the number of expansion machines arranged roller vane ( 5 ; 51 ; 52 ) with axial media inlet ( 6 ), wherein the roller rotary valve ( 5 ; 51 ; 52 ) parallel to an axis of rotation of a rotary piston ( 2 ) of the respective rotary piston machine and with each other via coupling tubes ( 18 ) and connected to a pressure generator, so that the roller rotary valve ( 5 ; 51 ; 52 ) are permanently exposed to the pressure of the working medium, and one, on an axis ( 15 ) the roller rotary valve ( 5 ; 51 ; 52 ) With the power shaft of the respective rotary piston machine via a gear-connected rotary drive.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the roller rotary valve ( 5 ; 51 . 52 ) of a cylindrical hollow roller body with an interior ( 503 ), which at its axial ends ( 501 . 502 ) over an axis ( 15 ) and / or a hollow axle ( 14 . 140 ) through which the axial media inlet ( 6 ), is stored, and on the roll body a Medienauslass ( 7 . 71 ) is arranged, and over the circumference of the roller body uniformly distributed at least two grooves ( 16 . 161 ) for receiving seals in the form of sealing strips ( 17 ) or sealing rings ( 25 ) are arranged.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the sealing strips ( 17 ) in the grooves ( 16 ) are movably arranged and by springs or by centrifugal forces during rotation of the rotary valve against the inner diameter of the housing ( 111 ) or a rail pipe ( 20 ).

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the parallel-working rotary piston machines are arranged in series by axial interlocking as a rail system, each rotary piston machine own inlet control by a roller rotary valve ( 5 ; 51 ), and all roller rotary valves ( 5 ; 51 ) over the hollow axles ( 14 . 140 ) are connected to each other and are controlled independently of each other.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the parallel-working rotary piston machines are arranged in series by axial interlocking as a rail system, each rotary piston machine own inlet control by a roller rotary valve ( 5 ; 51 ), and all roller rotary valves ( 5 ; 51 ) over the hollow axles ( 14 . 140 ) are interconnected and have a common rotary drive.

Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that in each case a coupling tube ( 18 ) firmly and pressure-tight with the hollow axles ( 14 . 140 ) between the roller rotary valves ( 5 . 51 ) and with a spacer tube ( 19 ) is wrapped, in which the coupling tube ( 18 ) turns freely.

Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the roller rotary valve ( 5 . 51 ) in a rail tube ( 20 ) are arranged with a game, wherein the sealing strips ( 17 ) a flooding of the roller rotary valve ( 5 . 51 ) with the working medium.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the roller rotary valve ( 52 ) with two inlet openings ( 24 ) and two outlet openings ( 71 ) is provided for the working medium and that in the outer shell of the roll rotary valve ( 52 ) at least two radially circumferential annular grooves ( 161 ) for the sealing rings ( 25 ) are arranged.