DE8235176U1

DE8235176U1 - Fluegelzellenpumpe

Info

Publication number: DE8235176U1
Application number: DE19828235176
Authority: DE
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1984-05-17

Description

Flügel zellenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit mindestens zwei in einem Pumpengehäuse auf dem Umfang eines gemeinsamen Flügelträgers angeordneten Flügeln.

Flügelzellenpumpen weisen in der Regel Flügel auf, die paarweise einander gegenüberliegend auf einem Durchmesser des Rotors oder Flügelhalters angeordnet sind. Sie laufen in Schlitzen, die so bemessen sind, daß sich die Flügel entsprechend dem sich während des Umlaufs ständig ändernden Abstand zwischen Gehäuse und Rotor in den Schlitzen möglichst leicht radial bewegen können. Hinderlich ist bei diesen Konstruktionen das gelegentlich auftretende Klemmen und Blockieren der Flügel in ihren Führungen.

Diesem Nachteil soll die Erfindung abhelfen. Die ihr zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das störende Klemmen und Blockieren zu verhindern und insbesondere eine sichere Führung der Pumpenflügel entlang der Gehäuseinnenvjand zu gewährleisten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Flügelzellenpumpe der eingangs beschriebenen Art die Flügel mit dem Flügelträger mittels zueinander und zur Flügelträgerachse paralleler, zur Flügelträgerachse gleichen Abstand aufweisender Scharniere verbunden und in die Oberfläche des Flügelträgers in Ausnehmungen, die den Flügelkonturen angepaßt sind, versenkbar sind.

Eine Reihe verschiedener Ausgestaltungsformen der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen. Sie werden an Hand der beigegebenen Zeichnungen näher erläutert. 30

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Es zeigen:

Fig. 1 Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe ;

Fig. 2 Detail einer Vorrichtung nach Fig. 1 mit Zwangsführung;

Fig. 3 Ausführungsform mit Pleueln als Flügelführung; Fig. 4 Längsschnitt zu Fig. 3;

Fig. 5 abgeänderte Pleuellagerung zu Figuren 3 und 4; Fig. 6 Längsschnitt zu Fig. 5;
Fig. 7 Ausführungsform mit innen liegender Führungskurve

und
Fig. 8 Flügel gemäß Fig. 7.

In einer in Fig. 1 dargestellten einfachen Ausführun-aSform besteht die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe aus einem Gehäuse 1, dessen Innenraum 13 kreisförmigen Querschnitt aufweist, sowie einem die Flügel 3 tragenden Rotor oder Flügelträger 2. Letzterer ist im Gehäuse 1 mit seiner Achse 9 parallel zur Gehäuseachse 12 exzentrisch gelagert.

Am Flügelträger 2 sind die Flügel 3 mit Hilfe von Flügelscharnieren so angelenkt, daß sie in Umlaufrichtung (Richtungspfeil 18) schwenkbar sind. Ausnehmungen 7 in der Oberfläche des Flügelträgers 2 ermöglichen das Versenken der Flügel 3 in die Oberfläche bzw. die Ausnehmungen 7 des Flügelträgers 2 bei Erreichen der Stellung 4 der Flügel 3. Zur Sicherstellung einer störungsfreien Funktion der Flügel 3 soll dabei deren Länge, gemessen zwischen Scharnierachse und Flügelende 15, deutlich größer sein als der doppelte Abstand 8 zwischen den Achsen 9 und 12 bzw. als der maximale radiale Abstand zwischen Flügelscharnierachse und Gehäuseinnenwand 13.

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Zur Vermeidung von Leckverlusten und zur Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades sind die Flügel 3 in ihrer eingeklappten Stellung 4 gegenüber dem Flügelträger 2 abgedichtet. Zur Sicherstellung der Auswärtsbewegung der Flügel 3 aus der vollständig eingeklappten Stellung 4 ist dabei vorteilhaft dafür Sorge zu tragen, daß die Ausnehmungen 7 im Bereich der angeklappten Lage 4 der Flügel 3 über einen Entlastungskanal 5 mit dem Auslaß 11 in Verbindung stehen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung bewegen sich die Flügel 3 ohne Zwangsführung durch die Wirkung der Fliehkraft nach außen. Durch besondere Maßnahmen wie die Anordnung von radial abstützenden Führungsrollen 14 an den Flügelenden 14, Ausbildung der FD.ügelenden 15 als dynamisch wirkende Tragflügel oder dergleichen kann hierbei erreicht werden, daß die Flügel mit ihren Enden 15 im wesentlichen berührungsfrei entlang der Innenwand 13 des Gehäuses 1 geführt werden.

Statt innerhalb des von den Flügelenden 15 bestrichenen Bereichs radial nach außen zu wirken, können die Führungsrollen als Rollen 20 auch so angeordnet werden (Fig. 2) , daß sie in Führungsnuten 17 der inneren GehäuseStirnwände 16 laufen, wodurch Zwangsführung der Flügel 3 erzielt wird.

Die in die Stirnwand 16 eingebrachte Führungsnut 17 kann aus der Stirnwand 16 herausgearbeitet oder - wie in der Zeichnung dargestellt - durch eine entsprechende Ausfütterung 47 erzeugt werden. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß die Flügelenden 15 über die gesamte Wirkbreite der Flügel 3 reichen, da die Führung außerhalb liegt. In der dargestellten Ausführungsform werden die Führungsrollen 20 von den Enden der Führungsachsen 19 getragen, die in Querbohrungen in den Flügelenden 15 eingesetzt sind. Ob solche Führungsrollen 20 zu beiden Seiten der Flügel 3 oder nur

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an einer Seite angeordnet werden, hängt wesentlich von der Breite der Flügel 3 ab. Statt der Führungsrollen 20 können gegebenenfalls auch Gleitbolzen in den Führungsnuten 17 laufen.
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Eine andere Lösung für die Zwangsführung der Flügelenden 15 ist in den Figuren 3 void 4 dargestellt, zu der die Figuren 5 und 6 eine leicht modifizierte Form zeigen. Im Gehäuse 1 ist (Fig. 3 und 4) mit seiner Achse exzentrisch zur Gehäuseachse 12 in einer derStirnwände 16 mittels des Flügelträgerlagers 26 der Flügelträger 2 gelagert, der auf der dem Lager 26 abgewandten Seite einen zylindrischen koaxialen Hohlraum 38 aufweist. In einem Lagerauge 27 in der Gehäuseachse 12 angeordnet ist ein Lagerzapfen 28, auf dem unabhängig voneinander beweglich eine der Zahl der Flügel 3 entsprechende Anzahl Pleuel 22 mittels der Pleullager 24 gelagert ist.

In der Wand des Flügelträgers 2 sind für die Pleuel 22 Durchbrechungen 48 vorgesehen, der2n axiale Breite zwar die freie Beweglichkeit der Pleuel 22 in Umfangsricht^ng sicherstellt, Bewegungen in axialer Richtung jedoch praktisch nicht zuläßt. Die Bewegungsm?~lichkeit in Umfangsrichtung ist erforderlich, weil die Pleuel 22 infolge der jeweils unterschiedlich stark eingeklappten momentanen Stellung der Flügel 3 ihre Lage zueinander ständig innerhalb eines im wesentlichen durch die Abmessungen der Pleuel 22 und Flügel 3 festgelegten Bereichs verändern. Die erforderliche Breite der Durchbrechungen in Umfangsrichtung ergibt sich aus dieser Relativbewegung. Mit Hilfe der Pleuel 22 läßt sich eine genaue Führung der Flügelenden 15 entlang der Gehäuseinnenwand 13 erreichen. Eine gute Führung der Flügelenden 15 ist aber auch mit der modifzierten Form der Figuren 5 und 6 möglich.

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Diese Aus führung s form ist mit einer gegenüber der vorhergehend beschriebenen leicht abgewandelten Pleuellcgerung ausgeführt. Der im Lagerauge 30 fest eingesetzte Achsbolzen 31 reicht über die gesamte Pumpenlänge, während der Flügelträger 2 die gleiche Form haben und praktisch die gleiche Lagerung aufweisen kann wie bei der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform. Er ist mittels der Lager 26 auf dem Achsbolzen 31 gelagert und durch nicht besonders dargestellte bekannte Mittel gegen axiale Verschiebung gesichert. Unmittelbar neben dem nach innen zeigenden Ende der Flügelträgernabe 49 weist der Achsbolzen 31 einen verjüngten Abschnitt 32 auf, dessen Länge von der Anzahl der Pleuel 22 abhängt. In dieser ist ein Pleuelring 29 geführt, dessen Innendurchmesser nicht kleiner sein darf und auch nicht wesentlich größer sein soll als der doppelte Betrag des Abstandes 8 zwischen den beiden Achsen 9 und 12, vergrößert um den Durchmesser des verjüngten Abschnitts Auf der Außenseite des Pleuelrings 29 sind mit ihren Pleuellagerringen 37 die Pleuel 22 unabhängig voneinander gelagert.

Mit ihren außerhalb des Flügelträgers 2 liegenden Pleuelaugen 33 sind die Pleuel 22 durch die in den Flügelaugen 34 sitzenden Pleuelbolzen 25 an den Enden 15 der Flügel 3 angelenkt. Zwar findet hier der Pleuelring 2 9 auf der Verjüngung 32 keine feste Führung, es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Ausführungsform ebenfalls zuriedenstellend arbeitet.

Bei beiden vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Durchbrechungen 48 so abzudichten, daß Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Pumpenzellen vermieden werden. Eine geeignete Abdichtung ist den Fig. 3 und 5 zu entnehmen. Jeder Pleuel 22 ist von einer an die Innenwand des Flügelträgers 2 angepaßten verschiebbaren Abdichtung 35 umschlossen, die die Relativbewegung der Pleuel 22 mitvollziehen

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und dabei die Durchbrechungen 48 ständig abdecken. Sie ||

werden von Abdichtfedern 36 während ihrer Hin- und Herbewegung dichtend an die Flügelträgerinnenwand angepreßt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. und 8 dargestellt. Hier sind die Flügel ebenfalls über Scharniere mit dem Flügelträger verbunden, zeigen jedoch eine erheblich abweichende Form» In ihrer Querschnittsprojektion zeigen sie die Form eines zweiarmigen Hebels, dessen Arme 39 und 40 durch Scharnieraugen 46, welche zusammen isit den zugehörigen Scharnieraugen im Flügelträger 2 die Scharniere 41 bilden, verbunden sind. Die Hebelarme 40 reichen in den Hohlraum 38. Sie haben üblicherweise die Breite eines Scharnierauges 46 und können daher durch die zum jeweiligen Scharnierauge 46 gehörende Aussparung in den Hohlraum 49 eingeführt werden, üblicherweise sitzt der Hebelarm 40 an einem der beiden äußeren Scharnieraugen 46, da eiii Hebelarm 40 im allgemeinen zur Führung der Flügelenden 15 ausreicht; gelegentlich können auch zwei Hebelarme zweckmäßig sein.

Die Hebelarme enden vorteilhaft in einem Gleitstück 43, das auf einer mit einer der Stirnseiten 16 verbundenen Führungskurve 42 läuft und mittels einer Druckfeder 44 oder einer Spiralfeder beispielsweise sicher geführt ist. Statt des Gleitstücks 43 kann auch eine Führungsrolle 20 (Fig. 2) mit Führung in einer Führungsnut entsprechend Nut 17 Verwendung finden.

Wie aus den beiden Fig. 7 und 8 ersichtlich, bilden die beiden Hebelarme 39, 40 auf der in Umlaufrichtung zeigenden Seite des Flügels 39 - 41 zwischen sich einen stumpfen Winkel 50. Seine Größe ist so bemessen, daß bei in die Position 4 (Fig. 1) geklapptem Hebelarm 39 das Gleitstück bzw. die Führungsrolle 20 von der Innenwand des Hohlraumes

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noch für sichere Funktion ausreichenden Abstand hat.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Gehäuseinnenraum 13 anderen als kreisförmigen Querschnitt haben. Er kann beispielsweise elliptisch oder als gleichseitiges Bogendreieck mit ausgerundeten Ecken gestaltet sein. In beiden Fällen wird der Flügelträger 2 vorteilhaft so im Gehäuse 1 angeordnet, daß seine Achse 9 mit der Gehäuseachse 12 zusammenfällt. Als Zwangsführungen für die Flügel 3 haben sich die in den Fig. 2 und 7 dargestellten und im Zusammenhang mit diesen beschriebenen Ausführungsformen bewährt.

Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe kann auf unterschiedliehe Weise betrieben werden. So kann der Flügelträger 2 allein, das Gehäuse 1 allein, es können aber auch Gehäuse und Flügelträger 2 gleichzeitig umlaufen. Letzteres wird zwar in der Regel so geschehen, daß beide entgegengesetzt rotieren, es ist jedoch auch gleichsinnige Rotation mit unterschiedlichen Drehzahlen möglich. Für das Betreiben mit umlaufendem Gehäuse - ob allein oder zusammen mit dem Flügelträger - ist zu beachten, daß Ein- und Auslaß der Pumpe in der jeweiligen Rotationsachse des Gehäuses liegen und außerdem, daß Zwangsführungen für die Flügel vorzusehen sind.

Eine besonders einfache Möglichkeit zum Betreiben der Pumpe mit rotierendem Gehäuse 1 ergibt die Ausführungsform nach Fig. 1 mit Führung der Flügel 3 entsprechend Fig. 2 bei Anordnung des Einlasses 10 und des Auslasses 11 in der Flügelträgerachse 9. Das um die Achse 9 rotierende Gehäuse ist durch Gegengewichte leicht so auszuwuchten, daß durch die Exzentrizität 8 an sich bedingte Unwuchten nicht in Erscheinung treten.

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Die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe geben die Möglichkeit, für jeden Anwendungsfall eine besonders geeignete Konstruktion zu finden, wobei die Anpassung an die jeweiligen Bedingungen mit Hilfe des Durchschnittsfachwissens jederzeit möglich ist.

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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1 Gehäuse

2 Flügelträger; Rotor

3 Flügel

4 Flügel eingeklappt

5 Entlastungskanal; Druckentlastung

6 Flügelscharnier

7 Ausnehmung

8 Achsabstand; Exzentrizität

9 Flügelträgerachse

10 Einlaß

11 Auslaß

12 Gehäuseachse

13 Gehäuseinnenwand Φ 14 Führungsrolle

15 Flügelende

16 Innenseite Stirnwand; Stirnwand

17 Führungsnut

18 Richtungspfeil

19 Zwangsführungsachse

20 Führungsrolle

21 Gehäuseinnenraum

22 Pleuel

23 Pleuelschale 2-i Pleuellager

25 Pleuelbolzen

26 Flügelträgerlager

27 Lagerauge

28 Lagerzapfen

29 Pleuelring

30 Lagerauge

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31 Achsbolzen

32 Achsverjüngung; verjüngterAchsabschnitt 33 Pleuelauge

34 Flügelauge

35 verschiebbare Abdichtung

36 Abdichtfeder

37 Pleuellagerring

38 axialer Hohlraum

39 Flügel, äußerer Hebelarm

40 Flügel, innerer Hebelarm

41 Scharnier

42 Führungskurve

43 Gleitstück; Schenkelende

44 Druckfeder

45 Spiralfeder

46 Scharnierauge

47 Ausfütterung

48 Durchbrechung

49 Flügelträgernabe

50 stumpfer Winkel

Claims

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Ansprüche

1. Flügelzellenpumpe mit mindestens zwei in einem Pumpengehäuse auf dem Umfang eines gemeinsamen Flügelträgers angeordneten F lüge In,-dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (3) mit dem Flügelträger (2) mittels zueinander und zur Flügelträgerachse (9) paralleler, zur Flügelträgerachse (9) gleichen Abstand aufweisender Scharniere (6; 41) verbunden und in die Oberfläche des Flügelträgers (2) in Ausnehmungen (7), die den Flügelkonturen angepaßt sind, versenkbar sind und sich im versenkten Zustand dem Hüllkreis des Flügelträgers anschmiegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegenüber dem feststehenden Gehäuse (1) rotierendem Flügelträger (2) die schwenkbaren Flügel (3) durch Fliehkraftwirkung entlang der Gehäuseinnenwand (13) geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Flügel (3) durch Stütz- und Führungsmittel (14; 19, 20; 22; 39 - 42) im wesentlichen

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reibungsfrei entlang der Gehäuseinnenwand (13) geführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Flügelende (15) eine oder mehrere Führungsrollen (14) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet_f daß die freien Enden (15) der Flügel (3) parallel zur Innenwand (13) des Gehäuses (1) und als dynamische Tragflügelenden ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Stirnseite (16) des Gehäuses (1) im Bereich des Druckkanals (11) eine unter den in diesem Bereich vollständig eingeklappten Flügel (4) wirkende Druckentlastung (5) vorgesehen sowie der Flügel (3) in der eingeklappten Stellung (4) gegenüber dem Flügelträger (2) abgedichtet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (19, 20; 22; 39 - 42) zur Zwangsführung der schwenkbaren Flügel (3) entlang der Gehäuseinnenwand (13) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß

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das Gehäuse (1) um den feststehenden Flügelträger (2) |. in Rotation versetzbar ist und die Eintritts- (10) I-

und die Austrittsöffnung (11) in der Rotationsachse ΐ

(9; 12) des Gehäuses (1) angeordnet ist. I

3i Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß

Flügelträger (2) und Gehäuse (Ί) in entgegengesetzter Richtung rotieren und daß Einlaß (10) und Auslaß (11) an den entgegengesetzten Stirnseiten (16) des Gehäuses ι (1) in der Achse (9; 12) angeordnet sind, um welche das Gehäuse rotiert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7,

gegebenenfalls in Verbindung mit den Ansprüchen 8 oder 9_f dadurch gekennzeichnet, daß

der Gehäuseinnenrauin (21) kreisförmigen Querschnitt aufweist, Gehäuseachse (12) und Flügelträgerachse (9) einen Abstand voneinander aufweisen, welcher im wesentlichen der Differenz (8) zwischen dem Radius des Gehäusequerschnitts und demjenigen des Querschnitts eines den Flügelträger (2) mit angelegten Flügeln (4) umschließenden Zylinders entspricht, und daß Gehäuse (1) und/oder Flügelträger (2) um die Flügelträgerachse (9) in Rotation versetzbar sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Querschnitt des Gehäuses (1) die Form einer Ellipse aufweist, die durch den Schnittpunkt zwischen kleiner und großer Ellipsenachse gehende Gehäuseachse (12) mit der Achse (9) des Flügelträgers (2) zusammenfällt und Gehäuse (1) und/oder Flügelträger (2) um die gemeinsame Achse (9, 12) in Rotation versetzbar sind.

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12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusequerschnitt die Form eines gleichseitigen Bogendreiecks mit ausgerundeten Ecken aufweist, die durch den Schwerpunkt des Querschnittsdreiecks gehende Gehäuseachse (12) mit der Plügelträgerachse (9) zusammenfällt und Gehäuse (1) und/oder Flügelträger (2) um die gemeinsame Achse (9, 12) in Rotation versetzbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse (1) und Flügelträger (2) in entgegengesetztem Drehsinn in Rotation versetzbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7 und einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der Stirnseiten (16) des Gehäuseinnenraumes (21) Nuten (17) für die Zwangsführung (19, 20) der Flügel (3) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführungen Gleitbolzen oder -stifte sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführungen auf Stiften (19) laufende Rollen (20) sind.

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17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 7 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß

im Inneren des einen axial verlaufenden Hohlraum (38) aufweisenden Flügelträgers (2) auf einem mit seiner Achse in der Gehäuseachse (12) liegenden Lagerzapfen (28) unabhängig voneinander auf dem Lagerzapfen (28) schwenkbar mit ihren freien Enden (33) mit den Enden (15) der jeweils zugehörigen Flügel (3) verbundene, untereinander gleich lange Pleuel (22) angeordnet und die freien Enden (15) der Flügel (3) durch diese (22) gleitend oder mit minimalem Spiel entlang der Gehäuseinnenwand (13) geführt sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 10 bis 12, gegebenenfalls in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

der Flügelträger (2) einen axialen,zylindrischen Hohlraum (38) aufweist, die Querschnittsprojektion der Flügel (3) die Form eines zweiarmigen Hebels, dessen Hebelarme (39, 40) durch Scharnieraugen (46) miteinander verbunden sind und miteinander einen in Umlaufrichtung des Flügelträgers (2) zeigenden stumpfen Winkel bilden, aufweist, die Flügel (39 - 41) mittels ihrer Scharnieräugen (46) in der Viand des Flügelträgers (2) mit den einander zugekehrten Hebelarmen (40) diese durchstoßend, parallel zur Rotationsachse (9; 12) gelagert und die Gleit-Enden (43) der innen liegenden Hebelarme (4O) durch eine oder zwei mit den Gehäusestirnseiten (16) verbundene Führungskurven (42) oder Führungsnuten (17) geführt sind, so daß die durch die äußeren Hebelarme (39) geführten Flügelenden (15) mit minimalem Spiel oder gleitend der Gehäuseinnenwand (13) folgen.