EP2153027A1 - Vane machine - Google Patents

Vane machine

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Publication number
EP2153027A1
EP2153027A1 EP07805031A EP07805031A EP2153027A1 EP 2153027 A1 EP2153027 A1 EP 2153027A1 EP 07805031 A EP07805031 A EP 07805031A EP 07805031 A EP07805031 A EP 07805031A EP 2153027 A1 EP2153027 A1 EP 2153027A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circular
vane
housing
vane machine
slider
Prior art date
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EP07805031A
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German (de)
French (fr)
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EP2153027B1 (en
Inventor
Michael Stegmair
Daniel Stegmair
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP2153027A1 publication Critical patent/EP2153027A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2153027B1 publication Critical patent/EP2153027B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/40—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
    • F01C1/44—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member with vanes hinged to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders

Definitions

  • the invention relates to a vane machine for expansion or compression of gaseous media, such as air, exhaust gases of an internal combustion engine, vaporous media or a mixture thereof.
  • the invention is based on the object to provide a reliable and efficient vane machine.
  • the vane machine according to the invention is used for expansion or compression of gaseous media, such as in particular air, exhaust gases of an internal combustion engine with a temperature of up to 500 ° C, vaporous media or a mixture thereof.
  • the housing has a cylindrical space and a Inlet opening and an outlet opening in the cylindrical space and with respect to the center axis of the housing in parallel or eccentrically arranged shaft.
  • the vane machine has at least a first and a second on the shaft parallel offset disk and guided by the circular disks and slidable towards the inner wall of the housing slider, wherein each involving two adjacent slides, the adjacent region of the inner wall the housing is formed a wing cell and the
  • each of the circular disks has a plurality of circular arc-shaped slots.
  • Each of the slides is at least on its the housing of the vane machine end facing circular arc designed.
  • the circular-arc-shaped part of each slide moves in at least one arcuate slot of a first circular disc and in a circular arc-shaped slot of a second circular disc.
  • each slider is guided in each case by at least two retaining arms on a portion of a circular path and in at least two of the circular arc-shaped slots.
  • the measures according to the invention make it possible to realize a vane cell machine which has a large number of slides and thus a large number of chambers in the smallest space. Nevertheless, it ensures a reliable guidance without tilting the slider in the slots.
  • the vane machine has a compensating device, each of the slides in the direction of the inner wall of the Housing deflects. This happens in such a way that the end of the slide facing the inner wall of the housing, in spite of its rotation about the eccentric axis of rotation of the shaft, describes a circular path around the center axis of the vane machine.
  • the compensating device is dimensioned such that the inner wall of the housing facing the end of the slide tightly but non-contact slides past the inner wall of the housing of the vane machine.
  • each of the slides is provided with a guide arm and the guide arm has a guide pin.
  • the guide pin is aligned with the end of the slider, which faces the inner wall of the housing.
  • the guide pin rests at its end facing away from the guide arm in the single connecting rod bore of a connecting rod.
  • the connecting rod is provided with a connecting rod, which is guided between the outermost and the innermost surface of a circular ring.
  • the compensation device has a circular disk mounted on the eccentric shaft and the circular ring.
  • the circular ring is mechanically connected to the circular disk such that the center of the circular ring lies on the center axis of the vane machine.
  • the circular disc and the circular ring via one or more stepped connecting elements are mechanically interconnected.
  • the retaining arms of a first slider are respectively rotatably mounted on the first side of the circular discs and the holding arms of the second slider immediately adjacent the first slider on the second side of the circular discs.
  • the slides can be brought closer together, so that the dimensions of the vane machine can be further reduced.
  • Figure 1 is a first partial view of the invention
  • Figure 2 shows the back of one of the circular disks shown in Figure 1 in a schematic representation
  • Figure 3 is a slider device with a circular arc-shaped slide of Figure 1 in a schematic, detailed representation;
  • Figure 4 is a schematic longitudinal section in the area between the two slides shown in Figure 1;
  • FIG. 5 shows a schematic section through a vane cell machine according to the invention in the region of a circular disk
  • FIG. 6 shows a schematic section through the vane cell machine according to the invention in the region of a centrally arranged circular ring
  • Figure 7 shows a balancing device according to the invention with the centrally arranged annulus.
  • the partial view 100 of the vane cell machine 500 shown in FIG. 1 in perspective and schematic form shows a shaft 101 eccentrically arranged in the vane cell machine shown below, a first circular disc 102 and a second circular disc 103.
  • the first and second circular discs 102 and 103 are identical and are "strung" on the shaft 101 in a spaced manner, each being fixed against rotation on the shaft 101 (not shown) .
  • Figure 1 shows by way of example only two slides 104 and 105 of twelve identical slides.
  • FIG. 2 shows the rear side 200 of the second circular disk 103 shown in FIG. 1.
  • the circular disk 103 has slots 201 to 212, which are respectively closed towards the center of the circular disk and open towards the edge of the circular disk.
  • the slots are each circular arc and have the same dimensions.
  • the twelve slots 201 to 212 are uniformly distributed on the circular disc 103, ie every 30 degrees is a slot in the circular disc 103 for receiving one each identical, also circular arc-shaped slide or a slide with a circular arc-shaped cross section 104, 105, etc. provided.
  • the circular disk 103 has at its center a bore 220 for receiving the shaft 101.
  • a bore 231 to 242 is provided for fastening in each case a holding arm 110 which can be rotated about the respective bore.
  • the bores 231 to 242 each have the same diameter and parallel to the bore 220th
  • FIG. 3 shows the circular-arc-shaped slide 104 or the slide device 300 of FIG. 1 in a schematic, more detailed representation. All the other slides or slide devices (not shown in FIG. 1), which are guided in the circular-arc-shaped slots 202 to 212, correspond to the slide 104 and the slide device 300, respectively. all slides or slide devices are identical.
  • the slider 104 or the slider device 300 is guided between two adjacent arcuate slots 212 of the circular disks 102 and 103 shown in FIG.
  • Three hook-shaped or bent holding arms 110, 310 and 320 are articulated on the circular-arc-shaped slide 104 at the first end.
  • the holding arms 110, 310 and 320 each have a through hole 301 running parallel to the slide 104, which is penetrated by a round guide rod 330b in each case.
  • the center of each of the bores 301 and the end of the slider 104 facing away from the holding arms 110, 310 and 320 are such that a center axis 501 of the
  • Vane machine 500 outgoing, imaginary radius vector r ends exactly at the end of the slider 104, which is the holding arms 110, 310 and 320 facing away.
  • a single retaining arm 110 is shown, which has a hook-shaped or cranked shape and is fastened to the slider 104 at its first end.
  • the second end of the support arm 110 has a bore 301 which has the same diameter as the bores 231 to 242. Through the holes 240 and 301 engages the guide rod 330 b, which has a circular cross-section.
  • the slider 104 moves during operation of the vane machine 500 about the guide rod 330 b and on a portion of a circular path whose center in the
  • Center point axis of the guide rod 330b is located.
  • the slider 104 is guided by the holding arms 110, 310, 320, etc. (see Fig. 3) on the portion of the circular path and moves due to the support arms without tilting in the circular arc-shaped slots 212, etc. (see Figures 1 and 2 ). The same applies analogously to the other slide.
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section 400 parallel to the longitudinal axis of the shaft 101 in the region between the two slides 104 and 105 shown in FIG.
  • the slide 104 moves due to the support arms without jamming in the circular arc slits 212 of the circular discs 102, 103 and other circular disks 401 and 402, not shown in Figure 1.
  • the circular discs 401 and 402 are identical to the circular discs 102 and 103.
  • the holding arms 110, 310 and 320 shown in Figure 3 are provided. At their end facing away from the slider 104, the retaining arms 110, 310 and 320 each have the in
  • FIG 4 not shown bore 301.
  • the holes 301 of the holding arms 110, 310, 320 are penetrated by the guide rod 330b.
  • the guide rod 330b receives the forces of the slider and also extends through the bore 240 of the Circular disc 103 and the corresponding holes in the circular discs 102, 401, and 402th
  • the slider 105 moves due to the corresponding holding arms (not shown) without jamming in the circular arc-shaped slots 211 of the circular discs 102, 103 and the circular discs 401 and 402.
  • the slider 104 corresponding holding arms 110a, 310a and 320a are provided.
  • the holding arms 110a, 310a and 320a each have the bore 301, not shown in FIG.
  • the holes 301, not shown in FIG. 4, of the holding arms 110a, 310a, 320a are penetrated by the guide rod 330c.
  • the guide rod 330c also extends through the bore 239 of the circular disk 103 and the corresponding bores in the circular disks 102, 401, and 402.
  • slides 410 and 420 and their retaining arms are shown completely or partially. These correspond to the slides and retaining arms already described.
  • the vane-cell machine 500 can be extended very flexibly in the longitudinal direction with a correspondingly long shaft 101 and can thus be adapted in a simple manner to the mechanical performance to be performed. This is achieved by the juxtaposition of a corresponding number of spaced circular discs on the shaft 101 and the choice of correspondingly long slide.
  • the mechanical power to be provided by the vane cell machine according to the invention can be flexibly adapted to the specific needs by increasing or decreasing the diameter of the circular disks and / or increasing or reducing the number of slides on the circular disks.
  • the slides are exposed due to the used holding arms no flank loading. This, in conjunction with the recess of the slider in the circular arc slots reduces wear and thus increases the life and efficiency.
  • FIG. 5 shows a schematic section through a vane cell machine 500 according to the invention transverse to the shaft 101 in the region of the circular disc 103 shown in FIGS. 1 and.
  • the vane cell machine 500, the circular disc 103, arcuate slides 104 to 115 are shown in FIG 201 to 212 (partially shown), the holding arms 310, 320a, etc. of the circular arc sliders 104, 105, etc.
  • the shaft 101 eccentrically arranged in the vane machine, the rotation axis 106 of the shaft 101, the center axis 501 the vane machine 500, the guide rods 330b to 330m, the outer wall 505 and the inner wall 506 of the vane machine 500 with channels for oil lubrication and sealing for the arcuate slides 104, 105 etc.
  • the twelve retaining arms 310, 320a, etc. of the twelve slides 104 to 115 shown in FIG. 5 are located alternately above and below the circular disk 103. This also applies correspondingly to the retaining arms of the slides 104 to 115 in the area of the circular disk 102 and further circular disks 401 and 402, as indicated in Figure 4 (the guide rods 330d, 330c, 330b and 330m shown in Figure 4 are actually not in the same sectional plane, but lie in different planes, as shown in Figure 2 directly apparent).
  • This achieves in an advantageous manner that also immediately adjacent slide and their support arms do not interfere with the movement of the associated slide and therefore a large Number of slides on the circular discs can be provided. This allows a small-sized vane cell machine with compact dimensions with a still large number of expansion or compression chambers, each between two immediately adjacent slides, the adjacent outer wall 505 and the adjacent inner wall 506 of the vane machine 500 are formed.
  • a gas or gas mixture flowing into the inlet opening 510 of the vane machine 500 rotates the circular disks and the arcuate slides guided by them, the concave side of which faces in the direction of the inflowing gas or gas mixture, thereby driving the shaft 101 to perform mechanical work or to produce electrical work (not shown).
  • Due to the eccentric arrangement of the shaft 101 relative to the midpoint axis 501 of the vane machine 500 the distance between the inner wall 506 and the outer wall 505 of the vane machine 500 increases.
  • the volume trapped between two adjacent sliders increases on the way from the inlet port 510 to the outlet port 520 and the gas or gas mixture is relaxed on its way.
  • the slides and their holding arms in this case each pivot along a portion of a circular path around the guide rod assigned to them and lie against the inside of the outer wall 505.
  • a tight but non-contact guidance of the slider to the inside of the outer wall 506 is important to undisturbed, frictionless rotation of the circular discs at low pressure drops across the gap between the inside of the outer wall 506 and the respective slide towards the in To allow the direction of rotation next pressure chamber.
  • a pressure chamber is located between each two adjacent slides.
  • Slider devices 300 further include a guide arm 340 which is attached to the cranked portion of the support arm 320 and whose second end 350 is in alignment with the end of the slider 104. Between the slider 105 and the guide arm is shown in Figure 6
  • FIG. 6 shows a schematic section 600 through the vane machine 500 according to the invention in the region of a centrically arranged circular ring 701. Furthermore, a further separating plate is provided at the other end of the slide 104 or at the other ends of the other slides (not shown).
  • the slide 104 like the other slides according to the invention, has an arc-shaped rounded end 360.
  • the guide arm 340 has at its second end 350 a bore (not shown) in which the first end of a guide pin 365 is located.
  • the other end of the guide pin 365 of circular cross-section is located in a bore of a connecting rod 370 located at the second end of the connecting rod 370.
  • a compensation device 700 is provided according to the invention.
  • the compensating device 700 shown in FIG. 7 has four compensating arms 710, 720, 730 and 740. Each of the balance arms has at its two ends a bore (not shown). In the first bore of the support arm 710 is a retaining pin 750, which mechanically connects the support arm 710 with the circular disk 103.
  • the circular disc 103 has a first bore (not shown) for receiving the other end of the retaining pin 750.
  • the center of the first bore from the center axis of the eccentric shaft 101 has a distance ri.
  • the support arm 710 In the second bore of the support arm 710 is the first end of another retaining pin 760, the other end in a first hole (not shown) of a circular ring 701 inserted.
  • the center of the first bore of the annulus 701 is at a distance r 2 from the center of the annulus.
  • the support arms 720, 730, and 740 interconnect associated retention pins 770, 780; 790, 795; 796, 797, the circular disk 103 with the annulus 701, so that the
  • Circular ring 701 rotates at the same rotational angle with the circular disc 103, wherein the circular disc 103 rotates about the eccentric axis of rotation 106 of the shaft 101 and the annulus 701 about the center axis 501 of the vane machine 500.
  • the foot 390 of the connecting rod 370 is supported on the ring surface of the annulus 701, the
  • FIG. 400 shows a schematic longitudinal section parallel to the longitudinal axis of the shaft 101 in the region between the two slides 104 and 105 illustrated in FIG
  • 600 shows a schematic section through the vane cell machine according to the invention in the region of a centrically arranged circular ring 701

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to a vane machine (500) for the expansion or compression of gaseous media, for example, air, exhaust gases of an internal combustion engine, vaporous media, or a mixture thereof, comprising a housing (505) with a cylindrical space and an inlet opening (510) and an outlet opening (520) into the cylindrical space, with a parallel offset or eccentrically disposed shaft (101) relative to the center axis (501) of the housing, at least one first and one second circular disc (102, 103; 401, 402) disposed on the shaft (101) offset in a parallel fashion relative to each other. The invention further comprises sliders (104 to 115) that are guided by the circular discs and can be displaced in the direction of the inner wall of the housing (505), wherein a vane is formed by two neighboring sliders (108, 109/109, 110;...) of the adjoining region of the inner wall of the housing (505), and the volume of the vanes in the region of the inlet opening (510) differs from the volume of the vanes in the region of the outlet opening (520). In order to obtain a reliable and efficient vane machine, the invention proposes that each of the circular discs comprise a plurality of circular arc-shaped slits (201 to 212), that each slider be designed in the shape of a circular arc on at least the end facing the housing of the vane machine, and that the circular arc-shaped part of each slider (104) move into at least one circular arc-shaped slit of a first circular disc (102) and into a circular arc-shaped slit of a second circular disc (103).

Description

Flügelzellenmaschine Vane machine
Michael und Dipl.-Ing. Daniel StegmairMichael and Dipl.-Ing. Daniel Stegmair
Hirschtränk 13Deer drink 13
86551 Aichach-Untermauerbach86551 Aichach-Untermauerbach
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine zur Expansion oder Kompression von gasförmigen Medien, wie Luft, Abgasen einer Verbrennungsmaschine, dampfförmigen Medien oder einer Mischung hieraus.The invention relates to a vane machine for expansion or compression of gaseous media, such as air, exhaust gases of an internal combustion engine, vaporous media or a mixture thereof.
Aus der DE 201 17 224 Ul ist eine Flügelzellenmaschine bekannt. Um den Expansionsverlauf thermischen Anforderungen besser anpassen zu können und um ein Flügelzellenmaschine mit niedrigen Herstellungskosten herstellen zu können, wird eine Flügelzellenmaschine mit Flügelzelleneinheiten vorgeschlagen, die in Drehrichtung sich vergrößernde und verkleinernde Zellvolumina aufweist.From DE 201 17 224 Ul a vane cell machine is known. In order to be able to better adapt the expansion process to thermal requirements and to be able to produce a vane-type machine with low production costs, a vane-cell machine with vane-cell units is proposed that has cell volumes that increase and decrease in the direction of rotation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine zuverlässige und effiziente Flügelzellenmaschine anzugeben.The invention is based on the object to provide a reliable and efficient vane machine.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claim. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine dient der Expansion oder Kompression von gasförmigen Medien, wie insbesondere Luft, Abgasen einer Verbrennungsmaschine mit einer Temperatur von bis zu 500° C, dampfförmigen Medien oder einer Mischung hieraus. Das Gehäuse weist einen zylindrischen Raum sowie eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung in dem zylindrischen Raum und eine in Bezug auf die Mittelpunktsachse des Gehäuses parallelverschoben bzw. exzentrisch angeordnete Welle auf. Ferner weist die Flügelzellenmaschine mindestens eine erste und eine zweite auf der Welle parallelversetzt zueinander angeordnete Kreisscheibe und von den Kreisscheiben geführte und in Richtung auf die innere Wand des Gehäuses verschiebbare Schieber auf, wobei jeweils unter Beteiligung von zwei benachbarten Schiebern, des angrenzenden Bereichs der inneren Wand des Gehäuses eine Flügelzelle gebildet ist und sich dasThe vane machine according to the invention is used for expansion or compression of gaseous media, such as in particular air, exhaust gases of an internal combustion engine with a temperature of up to 500 ° C, vaporous media or a mixture thereof. The housing has a cylindrical space and a Inlet opening and an outlet opening in the cylindrical space and with respect to the center axis of the housing in parallel or eccentrically arranged shaft. Further, the vane machine has at least a first and a second on the shaft parallel offset disk and guided by the circular disks and slidable towards the inner wall of the housing slider, wherein each involving two adjacent slides, the adjacent region of the inner wall the housing is formed a wing cell and the
Volumen der Flügelzellen im Bereich der Einlassöffnung von dem Volumen der Flügelzellen im Bereich der Auslassöffnung unterscheidet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jede der Kreisscheiben eine Mehrzahl kreisbogenförmiger Schlitze aufweist. Jeder der Schieber ist zumindest an seinem dem Gehäuse der Flügelzellenmaschine zugewandten Ende kreisbogenförmig gestaltet. Der kreisbogenförmige Teil jedes Schiebers bewegt sich in mindestens einem kreisbogenförmigen Schlitz einer ersten Kreisscheibe und in einem kreisbogenförmigen Schlitz einer zweiten Kreisscheibe.Volume of the vane in the region of the inlet differs from the volume of the vane in the region of the outlet. According to the invention, it is provided that each of the circular disks has a plurality of circular arc-shaped slots. Each of the slides is at least on its the housing of the vane machine end facing circular arc designed. The circular-arc-shaped part of each slide moves in at least one arcuate slot of a first circular disc and in a circular arc-shaped slot of a second circular disc.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jeder Schieber jeweils von mindestens zwei Haltearmen auf einem Teilstück einer Kreisbahn und in mindestens zwei der kreisbogenförmigen Schlitze geführt.In a particularly preferred embodiment of the invention, each slider is guided in each case by at least two retaining arms on a portion of a circular path and in at least two of the circular arc-shaped slots.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen die Realisierung einer Flügelzellenmaschine, die eine Vielzahl von Schiebern und damit einer Vielzahl von Kammern auf engstem Raum aufweist. Dennoch eine zuverlässige Führung ohne ein Verkanten der Schieber in den Schlitzen gewährleistet.The measures according to the invention make it possible to realize a vane cell machine which has a large number of slides and thus a large number of chambers in the smallest space. Nevertheless, it ensures a reliable guidance without tilting the slider in the slots.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flügelzellenmaschine eine Ausgleichsvorrichtung aufweist, die jeden der Schieber in Richtung auf die innere Wand des Gehäuses auslenkt . Dies geschieht derart, dass das der inneren Wand des Gehäuses zugewandte Ende des Schiebers trotz seiner Drehung um die exzentrische Drehachse der Welle eine Kreisbahn um die Mittelpunktsachse der Flügelzellenmaschine beschreibt.In one embodiment of the invention, it is provided that the vane machine has a compensating device, each of the slides in the direction of the inner wall of the Housing deflects. This happens in such a way that the end of the slide facing the inner wall of the housing, in spite of its rotation about the eccentric axis of rotation of the shaft, describes a circular path around the center axis of the vane machine.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Flügelzellenmaschine ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung derart bemessen ist, dass das der inneren Wand des Gehäuses zugewandte Ende des Schiebers dicht aber berührungsfrei an der inneren Wand des Gehäuses der Flügelzellenmaschine vorbeigleitet .In a further development of the vane machine according to the invention it is provided that the compensating device is dimensioned such that the inner wall of the housing facing the end of the slide tightly but non-contact slides past the inner wall of the housing of the vane machine.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder der Schieber mit einem Führungsarm versehen ist und der Führungsarm einen Führungsbolzen aufweist. Der Führungsbolzen fluchtet mit dem Ende des Schiebers, das der inneren Wand des Gehäuses zugewandt ist. Der Führungsbolzen ruht an seinem dem Führungsarm abgewandten Ende in der einzigen Pleuelbohrung einer Pleuelstange.In one embodiment of the invention, it is provided that each of the slides is provided with a guide arm and the guide arm has a guide pin. The guide pin is aligned with the end of the slider, which faces the inner wall of the housing. The guide pin rests at its end facing away from the guide arm in the single connecting rod bore of a connecting rod.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pleuelstange mit einem Pleuelfuß versehen ist, der zwischen der äußersten und der innersten Fläche eines Kreisrings geführt wird.In a further development of the invention it is provided that the connecting rod is provided with a connecting rod, which is guided between the outermost and the innermost surface of a circular ring.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgleichsvorrichtung eine auf der exzentrischen Welle befestigte Kreisscheibe und den Kreisring aufweist. Der Kreisring ist derart mit der Kreisscheibe mechanisch verbunden, dass der Mittelpunkt des Kreisrings auf der Mittelpunktsachse der Flügelzellenmaschine liegt.In one embodiment of the invention, it is provided that the compensation device has a circular disk mounted on the eccentric shaft and the circular ring. The circular ring is mechanically connected to the circular disk such that the center of the circular ring lies on the center axis of the vane machine.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kreisscheibe und der Kreisring über eine oder mehrere stufenförmige Verbindungselemente mechanisch miteinander verbunden sind.In one embodiment of the invention it is provided that the circular disc and the circular ring via one or more stepped connecting elements are mechanically interconnected.
In technisch einfacher Weise kann durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht werden, dass die Schieber in einem vorbestimmten Abstand von der Innenseite der Außenwand des Gehäuses der Flügelzellenmaschine an dieser berührungsfrei vorbeigleiten. Der Abstand ist bevorzugt derart bemessen, dass es nur zu einem geringen Druckausgleich über den Spalt zwischen Schieber und Außenwand kommt.In a technically simple manner can be achieved by these measures according to the invention, that slide the slide in a predetermined distance from the inside of the outer wall of the housing of the vane machine at this contact. The distance is preferably dimensioned such that there is only a slight pressure equalization across the gap between the slide and the outer wall.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltearme eines ersten Schiebers jeweils auf der ersten Seite der Kreisscheiben und die Haltearme des unmittelbar dem ersten Schieber benachbarten zweiten Schiebers jeweils auf der zweiten Seite der Kreisscheiben drehbar befestigt sind.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the retaining arms of a first slider are respectively rotatably mounted on the first side of the circular discs and the holding arms of the second slider immediately adjacent the first slider on the second side of the circular discs.
Hierdurch können die Schieber dichter zusammengebracht werden, so dass die Abmessungen der Flügelzellenmaschine weiter verringert werden können.As a result, the slides can be brought closer together, so that the dimensions of the vane machine can be further reduced.
Die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung von nicht notwendigerweise maßstäblichen Zeichnungen näher beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente. Es zeigen:The vane machine according to the invention will be described in more detail below with reference to an embodiment using not necessarily to scale drawings. Like reference numerals designate like or equivalent elements. Show it:
Figur 1 eine erste Teilansicht der erfindungsgemäßenFigure 1 is a first partial view of the invention
Flügelzellenmaschine in schematischer Darstellung;Vane machine in a schematic representation;
Figur 2 die Rückseite einer der in Figur 1 dargestellten Kreisscheiben in schematischer Darstellung;Figure 2 shows the back of one of the circular disks shown in Figure 1 in a schematic representation;
Figur 3 eine Schiebervorrichtung mit einem kreisbogenförmigen Schieber der Figur 1 in schematischer, detaillierterer Darstellung; Figur 4 einen schematischen Längsschnitt im Bereich zwischen den zwei in Figur 1 dargestellten Schiebern;Figure 3 is a slider device with a circular arc-shaped slide of Figure 1 in a schematic, detailed representation; Figure 4 is a schematic longitudinal section in the area between the two slides shown in Figure 1;
Figur 5 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine im Bereich einer Kreisscheibe;FIG. 5 shows a schematic section through a vane cell machine according to the invention in the region of a circular disk;
Figur 6 einen schematischen Schnitt durch die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine im Bereich eines zentrisch angeordneten Kreisrings; undFIG. 6 shows a schematic section through the vane cell machine according to the invention in the region of a centrally arranged circular ring; and
Figur 7 eine erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung mit dem zentrisch angeordneten Kreisring.Figure 7 shows a balancing device according to the invention with the centrally arranged annulus.
Die in Figur 1 dargestellte Teilansicht 100 der erfindungsgemäßen Flügelzellenmaschine 500 in perspektivischer Darstellung und schematischer Form zeigt eine in der nachfolgend dargestellten Flügelzellenmaschine exzentrisch angeordnete Welle 101, eine erste Kreisscheibe 102 und eine zweite Kreisscheibe 103. Die erste und die zweite Kreisscheibe 102 und 103 sind identisch und auf der Welle 101 in beabstandeter Weise „aufgereiht". Sie sind jeweils drehfest auf der Welle 101 befestigt (nicht dargestellt). In Figur 1 sind beispielhaft lediglich zwei Schieber 104 und 105 von zwölf identischen Schiebern dargestellt.The partial view 100 of the vane cell machine 500 shown in FIG. 1 in perspective and schematic form shows a shaft 101 eccentrically arranged in the vane cell machine shown below, a first circular disc 102 and a second circular disc 103. The first and second circular discs 102 and 103 are identical and are "strung" on the shaft 101 in a spaced manner, each being fixed against rotation on the shaft 101 (not shown) .Figure 1 shows by way of example only two slides 104 and 105 of twelve identical slides.
Figur 2 zeigt die Rückseite 200 der in Figur 1 dargestellten zweiten Kreisscheibe 103. Die Kreisscheibe 103 weist Schlitze 201 bis 212 auf, die jeweils zum Mittelpunkt der Kreisscheibe hin geschlossen und zum Rand der Kreisscheibe hin offen sind. Die Schlitze sind jeweils kreisbogenförmig und haben dieselben Abmessungen. Die zwölf Schlitze 201 bis 212 sind gleichmäßig auf der Kreisscheibe 103 verteilt, d.h. alle 30 Grad ist ein Schlitz in der Kreisscheibe 103 zur Aufnahme jeweils eines identischen, ebenfalls kreisbogenförmigen Schiebers bzw. eines Schiebers mit kreisbogenförmigem Querschnitt 104, 105 usw. vorgesehen. Die Kreisscheibe 103 weist in ihrem Mittelpunkt eine Bohrung 220 zur Aufnahme der Welle 101 auf. Zwischen zwei kreisbogenförmigen Schlitzen 201, 202 usw. ist jeweils eine Bohrung 231 bis 242 zur Befestigung jeweils eines um die betreffende Bohrung drehbaren Haltearms 110 usw. vorgesehen. Die Bohrungen 231 bis 242 haben jeweils denselben Durchmesser und verlaufen parallel zur Bohrung 220.FIG. 2 shows the rear side 200 of the second circular disk 103 shown in FIG. 1. The circular disk 103 has slots 201 to 212, which are respectively closed towards the center of the circular disk and open towards the edge of the circular disk. The slots are each circular arc and have the same dimensions. The twelve slots 201 to 212 are uniformly distributed on the circular disc 103, ie every 30 degrees is a slot in the circular disc 103 for receiving one each identical, also circular arc-shaped slide or a slide with a circular arc-shaped cross section 104, 105, etc. provided. The circular disk 103 has at its center a bore 220 for receiving the shaft 101. Between two circular-arc-shaped slots 201, 202, etc., in each case a bore 231 to 242 is provided for fastening in each case a holding arm 110 which can be rotated about the respective bore. The bores 231 to 242 each have the same diameter and parallel to the bore 220th
Figur 3 zeigt den kreisbogenförmigen Schieber 104 bzw. die Schiebervorrichtung 300 der Figur 1 in schematischer, detaillierterer Darstellung. Alle anderen in Figur 1 nicht dargestellten Schieber bzw. Schiebervorrichtungen, die in den kreisbogenförmigen Schlitzen 202 bis 212 geführt sind, entsprechen dem Schieber 104 bzw. der Schiebervorrichtung 300, d.h. alle Schieber bzw. Schiebervorrichtungen sind identisch. Der Schieber 104 bzw. die Schiebervorrichtung 300 ist zwischen zwei benachbarten, auf gleicher Höhe befindlichen kreisbogenförmigen Schlitzen 212 der in Figur 1 dargestellten Kreisscheiben 102 und 103 geführt. An dem kreisbogenförmigen Schieber 104 sind an dem ersten Ende drei hakenförmige bzw. gekröpfte Haltearme 110, 310 und 320 angelenkt. An dem dem kreisbogenförmigen Schieber 104 abgewandten Ende weisen die Haltearme 110, 310 und 320 jeweils eine parallel zum Schieber 104 verlaufende Durchgangsbohrung 301 auf, die jeweils von einem runden Führungsstab 330b durchstoßen wird. Der Mittelpunkt jeder der Bohrungen 301 und das den Haltearmen 110, 310 und 320 abgewandte Ende des Schiebers 104 sind dergestalt, dass ein von der Mittelpunktsachse 501 derFIG. 3 shows the circular-arc-shaped slide 104 or the slide device 300 of FIG. 1 in a schematic, more detailed representation. All the other slides or slide devices (not shown in FIG. 1), which are guided in the circular-arc-shaped slots 202 to 212, correspond to the slide 104 and the slide device 300, respectively. all slides or slide devices are identical. The slider 104 or the slider device 300 is guided between two adjacent arcuate slots 212 of the circular disks 102 and 103 shown in FIG. Three hook-shaped or bent holding arms 110, 310 and 320 are articulated on the circular-arc-shaped slide 104 at the first end. At the end facing away from the circular-arc-shaped slide 104, the holding arms 110, 310 and 320 each have a through hole 301 running parallel to the slide 104, which is penetrated by a round guide rod 330b in each case. The center of each of the bores 301 and the end of the slider 104 facing away from the holding arms 110, 310 and 320 are such that a center axis 501 of the
Flügelzellenmaschine 500 ausgehender, gedachter Radius-Vektor r genau an dem Ende des Schiebers 104 endet, das den Haltearmen 110, 310 und 320 abgewandt ist. In Figur 1 ist beispielhaft ein einziger Haltearm 110 dargestellt, der eine hakenförmige bzw. gekröpfte Form aufweist und an seinem ersten Ende an dem Schieber 104 befestigt ist. Das zweite Ende des Haltearms 110 weist eine Bohrung 301 auf, die denselben Durchmesser wie die Bohrungen 231 bis 242 hat. Durch die Bohrungen 240 und 301 greift der Führungsstab 330b, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der Schieber 104 bewegt sich während des Betriebs der Flügelzellenmaschine 500 um den Führungsstab 330b und auf einem Teilstück einer Kreisbahn, deren Mittelpunkt in derVane machine 500 outgoing, imaginary radius vector r ends exactly at the end of the slider 104, which is the holding arms 110, 310 and 320 facing away. In FIG. 1, by way of example, a single retaining arm 110 is shown, which has a hook-shaped or cranked shape and is fastened to the slider 104 at its first end. The second end of the support arm 110 has a bore 301 which has the same diameter as the bores 231 to 242. Through the holes 240 and 301 engages the guide rod 330 b, which has a circular cross-section. The slider 104 moves during operation of the vane machine 500 about the guide rod 330 b and on a portion of a circular path whose center in the
Mittelpunktsachse des Führungsstabs 330b liegt. Der Schieber 104 wird durch die Haltearme 110, 310, 320 usw. (vgl. Fig. 3) auf dem Teilstück der Kreisbahn geführt und bewegt sich aufgrund der Haltearme ohne zu verkanten in den kreisbogenförmigen Schlitzen 212 usw. (vgl. Figuren 1 und 2) . Entsprechendes gilt in analoger Weise auch für die anderen Schieber .Center point axis of the guide rod 330b is located. The slider 104 is guided by the holding arms 110, 310, 320, etc. (see Fig. 3) on the portion of the circular path and moves due to the support arms without tilting in the circular arc-shaped slots 212, etc. (see Figures 1 and 2 ). The same applies analogously to the other slide.
Figur 4 zeigt einen schematischen Längsschnitt 400 parallel zur Längsachse der Welle 101 im Bereich zwischen den zwei in Figur 1 dargestellten Schiebern 104 und 105.FIG. 4 shows a schematic longitudinal section 400 parallel to the longitudinal axis of the shaft 101 in the region between the two slides 104 and 105 shown in FIG.
Der Schieber 104 bewegt sich aufgrund der Haltearme ohne zu verkanten in den kreisbogenförmigen Schlitzen 212 der Kreisscheiben 102, 103 und weiteren in Figur 1 nicht dargestellten Kreisscheiben 401 und 402. Die Kreisscheiben 401 und 402 sind identisch mit den Kreisscheiben 102 und 103. Am Schieber 104 sind die in Figur 3 dargestellten Haltearme 110, 310 und 320 vorgesehen. An ihren dem Schieber 104 abgewandten Ende weisen die Haltearme 110, 310 und 320 jeweils die inThe slide 104 moves due to the support arms without jamming in the circular arc slits 212 of the circular discs 102, 103 and other circular disks 401 and 402, not shown in Figure 1. The circular discs 401 and 402 are identical to the circular discs 102 and 103. On slide 104th the holding arms 110, 310 and 320 shown in Figure 3 are provided. At their end facing away from the slider 104, the retaining arms 110, 310 and 320 each have the in
Figur 4 nicht dargestellte Bohrung 301 auf. Die Bohrungen 301 der Haltearme 110, 310, 320 sind von dem Führungsstab 330b durchgriffen. Der Führungsstab 330b nimmt die Kräfte des Schiebers auf und durchgreift ferner die Bohrung 240 der Kreisscheibe 103 und die entsprechenden Bohrungen in den Kreisscheiben 102, 401, und 402.Figure 4, not shown bore 301. The holes 301 of the holding arms 110, 310, 320 are penetrated by the guide rod 330b. The guide rod 330b receives the forces of the slider and also extends through the bore 240 of the Circular disc 103 and the corresponding holes in the circular discs 102, 401, and 402th
Der Schieber 105 bewegt sich aufgrund der entsprechenden Haltearme (nicht dargestellt) ohne zu verkanten in den kreisbogenförmigen Schlitzen 211 der Kreisscheiben 102, 103 und den Kreisscheiben 401 und 402. Am Schieber 105 sind dem Schieber 104 entsprechende Haltearme 110a, 310a und 320a vorgesehen. An ihren dem Schieber 105 abgewandten Ende weisen die Haltearme 110a, 310a und 320a jeweils die in Figur 4 nicht dargestellte Bohrung 301 auf. Die in Figur 4 nicht dargestellten Bohrungen 301 der Haltearme 110a, 310a, 320a sind von dem Führungsstab 330c durchgriffen. Der Führungsstab 330c durchgreift ferner die Bohrung 239 der Kreisscheibe 103 und die entsprechenden Bohrungen in den Kreisscheiben 102, 401, und 402.The slider 105 moves due to the corresponding holding arms (not shown) without jamming in the circular arc-shaped slots 211 of the circular discs 102, 103 and the circular discs 401 and 402. On slide 105, the slider 104 corresponding holding arms 110a, 310a and 320a are provided. At their end facing away from the slide 105, the holding arms 110a, 310a and 320a each have the bore 301, not shown in FIG. The holes 301, not shown in FIG. 4, of the holding arms 110a, 310a, 320a are penetrated by the guide rod 330c. The guide rod 330c also extends through the bore 239 of the circular disk 103 and the corresponding bores in the circular disks 102, 401, and 402.
Ferner sind in Figur 4 noch Schieber 410 und 420 und deren Haltearme vollständig oder teilweise dargestellt. Diese entsprechen den bereits beschriebenen Schiebern und Haltearmen .Furthermore, in FIG. 4, slides 410 and 420 and their retaining arms are shown completely or partially. These correspond to the slides and retaining arms already described.
Aus Figur 4 ist insbesondere ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine 500 bei entsprechend langer Welle 101 sehr flexibel auch in Längsrichtung verlängerbar ist und damit in einfacher Weise an die konkret zu erbringende mechanische Leistung angepasst werden kann. Dies wird erreicht durch die Aneinanderreihung einer entsprechenden Anzahl von beabstandeten Kreisscheiben auf der Welle 101 und durch die Wahl entsprechend langer Schieber.It can be seen in particular from FIG. 4 that the vane-cell machine 500 according to the invention can be extended very flexibly in the longitudinal direction with a correspondingly long shaft 101 and can thus be adapted in a simple manner to the mechanical performance to be performed. This is achieved by the juxtaposition of a corresponding number of spaced circular discs on the shaft 101 and the choice of correspondingly long slide.
Ferner kann die von der erfindungsgemäßen Flügelzellenmaschine zu erbringende mechanische Leistung flexibel an die konkreten Bedürfnisse angepasst werden, indem der Durchmesser der Kreisscheiben vergrößert oder verkleinert und/oder die Anzahl der Schieber auf den Kreisscheiben erhöht oder reduziert wird. Die Schieber sind aufgrund der verwendeten Haltearme keiner Flankenbelastung ausgesetzt. Dies verringert in Verbindung mit der Aussparung der Schieber in den kreisbogenförmigen Schlitzen den Verschleiß und erhöht damit die Lebensdauer und den Wirkungsgrad.Furthermore, the mechanical power to be provided by the vane cell machine according to the invention can be flexibly adapted to the specific needs by increasing or decreasing the diameter of the circular disks and / or increasing or reducing the number of slides on the circular disks. The slides are exposed due to the used holding arms no flank loading. This, in conjunction with the recess of the slider in the circular arc slots reduces wear and thus increases the life and efficiency.
Figur 5 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine 500 quer zur Welle 101 im Bereich der in den Figuren 1 und dargestellten Kreisscheibe 103. Dargestellt ist in Figur 5 die Flügelzellenmaschine 500, die Kreisscheibe 103, kreisbogenförmige Schieber 104 bis 115, die in kreisbogenförmigen Schlitzen 201 bis 212 (teilweise dargestellt) ausgespart sind, die Haltearme 310, 320a etc. der kreisbogenförmigen Schieber 104, 105 etc. im Bereich der Kreisscheibe 103, die exzentrisch in der Flügelzellenmaschine angeordnete Welle 101, die Drehachse 106 der Welle 101, die Mittelpunktsachse 501 der Flügelzellenmaschine 500, die Führungsstäbe 330b bis 330m, die Außenwand 505 und die Innenwand 506 der Flügelzellenmaschine 500 mit Kanälen zur Ölschmierung und Abdichtung für die kreisbogenförmigen Schieber 104, 105 etc.FIG. 5 shows a schematic section through a vane cell machine 500 according to the invention transverse to the shaft 101 in the region of the circular disc 103 shown in FIGS. 1 and. The vane cell machine 500, the circular disc 103, arcuate slides 104 to 115 are shown in FIG 201 to 212 (partially shown), the holding arms 310, 320a, etc. of the circular arc sliders 104, 105, etc. in the area of the circular disc 103, the shaft 101 eccentrically arranged in the vane machine, the rotation axis 106 of the shaft 101, the center axis 501 the vane machine 500, the guide rods 330b to 330m, the outer wall 505 and the inner wall 506 of the vane machine 500 with channels for oil lubrication and sealing for the arcuate slides 104, 105 etc.
Die zwölf in Figur 5 dargestellten Haltearme 310, 320a, usw. der zwölf Schieber 104 bis 115 befinden sich abwechselnd oberhalb und unterhalb der Kreisscheibe 103. Dies gilt in entsprechender Weise auch für die Haltearme der Schieber 104 bis 115 im Bereich der Kreisscheibe 102 und den weiteren Kreisscheiben 401 und 402, wie in Figur 4 angedeutet (die in Figur 4 dargestellten Führungsstäbe 330d, 330c, 330b und 330m befinden sich tatsächlich nicht in derselben Schnittebene, sondern liegen in unterschiedlichen Ebenen, wie insbesondere aus Figur 2 unmittelbar ersichtlich) . Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich auch unmittelbar benachbarte Schieber und deren Haltearme bei der Bewegung der zugeordneten Schieber nicht behindern und daher eine große Anzahl an Schiebern auf den Kreisscheiben vorgesehen werden kann. Dies ermöglicht eine kleinbauende Flügelzellenmaschine mit kompakten Abmessungen bei einer dennoch großen Zahl von Entspannungs- oder Kompressionskammern, die jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schiebern, der angrenzenden Außenwand 505 und der angrenzenden Innenwand 506 der Flügelzellenmaschine 500 gebildet werden.The twelve retaining arms 310, 320a, etc. of the twelve slides 104 to 115 shown in FIG. 5 are located alternately above and below the circular disk 103. This also applies correspondingly to the retaining arms of the slides 104 to 115 in the area of the circular disk 102 and further circular disks 401 and 402, as indicated in Figure 4 (the guide rods 330d, 330c, 330b and 330m shown in Figure 4 are actually not in the same sectional plane, but lie in different planes, as shown in Figure 2 directly apparent). This achieves in an advantageous manner that also immediately adjacent slide and their support arms do not interfere with the movement of the associated slide and therefore a large Number of slides on the circular discs can be provided. This allows a small-sized vane cell machine with compact dimensions with a still large number of expansion or compression chambers, each between two immediately adjacent slides, the adjacent outer wall 505 and the adjacent inner wall 506 of the vane machine 500 are formed.
Ein in die Einlassöffnung 510 der Flügelzellenmaschine 500 einströmendes Gas oder Gasgemisch dreht die Kreisscheiben und die von ihnen geführten kreisbogenförmigen Schieber, deren konkave Seite jeweils in die Richtung des einströmenden Gases oder Gasgemischs weist, und treibt hierbei die Welle 101 zur Verrichtung mechanischer Arbeit oder zur Erzeugung elektrischer Arbeit an (nicht dargestellt) . Aufgrund der exzentrischen Anordnung der Welle 101 relativ zur Mittelpunktsachse 501 der Flügelzellenmaschine 500, vergrößert sich der Abstand zwischen der Innenwand 506 und der Außenwand 505 der Flügelzellenmaschine 500. Damit vergrößert sich das zwischen zwei benachbarten Schiebern eingeschlossene Volumen auf dem Weg von der Einlassöffnung 510 zur Auslassöffnung 520 und das Gas oder Gasgemisch wird auf seinem Weg entspannt. Die Schieber und deren Haltearme verschwenken hierbei jeweils entlang eines Teilstücks einer Kreisbahn um den ihnen zugeordneten Führungsstab und legen sich an die Innenseite der Außenwand 505 an.A gas or gas mixture flowing into the inlet opening 510 of the vane machine 500 rotates the circular disks and the arcuate slides guided by them, the concave side of which faces in the direction of the inflowing gas or gas mixture, thereby driving the shaft 101 to perform mechanical work or to produce electrical work (not shown). Due to the eccentric arrangement of the shaft 101 relative to the midpoint axis 501 of the vane machine 500, the distance between the inner wall 506 and the outer wall 505 of the vane machine 500 increases. Thus, the volume trapped between two adjacent sliders increases on the way from the inlet port 510 to the outlet port 520 and the gas or gas mixture is relaxed on its way. The slides and their holding arms in this case each pivot along a portion of a circular path around the guide rod assigned to them and lie against the inside of the outer wall 505.
Wie die Schieber 104 bis 115 dicht an die Innenseite der Außenwand 506 gebracht werden, ohne sie jedoch zu berühren, wird nachfolgend anhand der Figuren 3, 6 und 7 beschrieben. Eine dichte aber berührungsfreie Führung der Schieber an die Innenseite der Außenwand 506 ist wichtig, um eine ungestörte, reibungsfreie Drehung der Kreisscheiben bei geringen Druckverlusten über den Spalt zwischen der Innenseite der Außenwand 506 und die betreffenden Schieber hin zur in Drehrichtung nächsten Druckkammer zu ermöglichen. Eine Druckkammer befindet sich jeweils zwischen zwei benachbarten Schiebern .How the slides 104 to 115 are brought close to the inside of the outer wall 506, but without touching it, will be described below with reference to Figures 3, 6 and 7. A tight but non-contact guidance of the slider to the inside of the outer wall 506 is important to undisturbed, frictionless rotation of the circular discs at low pressure drops across the gap between the inside of the outer wall 506 and the respective slide towards the in To allow the direction of rotation next pressure chamber. A pressure chamber is located between each two adjacent slides.
Wie in Figur 3 dargestellt, weisen die erfindungsgemäßenAs shown in Figure 3, the inventive
Schiebervorrichtungen 300 ferner einen Führungsarm 340 auf, der an dem gekröpften Teil des Haltearms 320 angebracht ist und dessen zweite.- Ende 350 in einer Flucht mit dem Ende des Schiebers 104 liegt. Zwischen dem Schieber 105 und dem Führungsarm befindet sich die in Figur 6 dargestellteSlider devices 300 further include a guide arm 340 which is attached to the cranked portion of the support arm 320 and whose second end 350 is in alignment with the end of the slider 104. Between the slider 105 and the guide arm is shown in Figure 6
Abtrennplatte 601, die die Flügelzellenmaschine 500 zum einen Ende hin verschließt. Figur 6 zeigt einen schematischen Schnitt 600 durch die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine 500 im Bereich eines zentrisch angeordneten Kreisrings 701. Ferner ist am anderen Ende des Schiebers 104 bzw. auch an den anderen Enden der anderen Schieber eine weitere Abtrennplatte vorgesehen (nicht dargestellt) . Der Schieber 104 weist, wie die anderen erfindungsgemäßen Schieber, ein kreisbogenförmig abgerundetes Ende 360 auf. Der Führungsarm 340 weist an seinem zweiten Ende 350 eine Bohrung (nicht dargestellt) auf, in der sich das erste Ende eines Führungsbolzens 365 befindet. Das andere Ende des Führungsbolzens 365 mit kreisförmigem Querschnitt befindet sich in einer Bohrung einer Pleuelstange 370, die sich am zweiten Ende der Pleuelstange 370 befindet. Die Mittelpunktsachse des Führungsbolzens 365 weist denselben Abstand r von der Mittelpunktsachse 501 derSeparation plate 601, which closes the vane machine 500 to one end. FIG. 6 shows a schematic section 600 through the vane machine 500 according to the invention in the region of a centrically arranged circular ring 701. Furthermore, a further separating plate is provided at the other end of the slide 104 or at the other ends of the other slides (not shown). The slide 104, like the other slides according to the invention, has an arc-shaped rounded end 360. The guide arm 340 has at its second end 350 a bore (not shown) in which the first end of a guide pin 365 is located. The other end of the guide pin 365 of circular cross-section is located in a bore of a connecting rod 370 located at the second end of the connecting rod 370. The center axis of the guide pin 365 has the same distance r from the center axis 501 of FIG
Flügelzellenmaschine 500 bzw. vom Mittelpunkt des Gehäuses MGehause auf, wie die Mittelpunktsachse des kreisbogenförmig abgerundeten Endes 360 des Schiebers 104, wobei die Mittelpunktsachse des kreisbogenförmig abgerundeten Endes 360 und die Mittelpunktsachse des Führungsbolzens 365 miteinander fluchten, d.h. auf gleicher Höhe liegen.Vane machine 500 and from the center of the housing M G eh a use on, as the center axis of the circular arc rounded end 360 of the slider 104, wherein the center axis of the circular arc-rounded end 360 and the center axis of the guide pin 365 are aligned, ie at the same height.
Um dem Schieber 104 bzw. seinem abgerundeten Ende 360 und entsprechend den weiteren erfindungsgemäßen Schiebern eine zentrische Bewegung entlang der Innenseite der Außenwand 505 der Flügelzellenmaschine 500 aufzuprägen, obwohl die Schieber 104 etc. auf exzentrisch in der Flügelzellenmaschine 500 angeordneten Kreisscheiben 102, 103, 401 und 402 etc. laufen, ist erfindungsgemäß eine Ausgleichsvorrichtung 700 vorgesehen.To the slider 104 and its rounded end 360 and according to the other slides according to the invention a centric movement along the inside of the outer wall 505 of the vane machine 500 to impose, although the slider 104, etc. run on eccentrically arranged in the vane machine 500 circular disks 102, 103, 401 and 402, etc., a compensation device 700 is provided according to the invention.
Die in Figur 7 dargestellte Ausgleichsvorrichtung 700 weist vier Ausgleichsarme 710, 720, 730 und 740 auf. Jeder der Ausgleichsarme weist an seinen beiden Enden eine Bohrung auf (nicht dargestellt). In der ersten Bohrung des Haltearms 710 befindet sich ein Haltestift 750, der den Haltearm 710 mit der Kreisscheibe 103 mechanisch verbindet. Die Kreisscheibe 103 weist eine erste Bohrung (nicht dargestellt) zur Aufnahme des anderen Endes des Haltestifts 750 auf. Der Mittelpunkt der ersten Bohrung von der Mittelpunktsachse der exzentrischen Welle 101 hat einen Abstand ri.The compensating device 700 shown in FIG. 7 has four compensating arms 710, 720, 730 and 740. Each of the balance arms has at its two ends a bore (not shown). In the first bore of the support arm 710 is a retaining pin 750, which mechanically connects the support arm 710 with the circular disk 103. The circular disc 103 has a first bore (not shown) for receiving the other end of the retaining pin 750. The center of the first bore from the center axis of the eccentric shaft 101 has a distance ri.
In der zweiten Bohrung des Haltearms 710 befindet sich das erste Ende eines weiteren Haltestifts 760, dessen anderes Ende in einer ersten Bohrung (nicht dargestellt) eines Kreisrings 701 steckt. Der Mittelpunkt der ersten Bohrung des Kreisrings 701 hat einen Abstand r2 vom Mittelpunkt des Rings. In entsprechender Weise verbinden die Haltearme 720, 730 und 740 über ihnen zugeordnete Haltestifte 770, 780; 790, 795; 796, 797 die Kreisscheibe 103 mit dem Kreisring 701, so dass derIn the second bore of the support arm 710 is the first end of another retaining pin 760, the other end in a first hole (not shown) of a circular ring 701 inserted. The center of the first bore of the annulus 701 is at a distance r 2 from the center of the annulus. Similarly, the support arms 720, 730, and 740 interconnect associated retention pins 770, 780; 790, 795; 796, 797, the circular disk 103 with the annulus 701, so that the
Kreisring 701 mit gleichem Drehwinkel mit der Kreisscheibe 103 umläuft, wobei die Kreisscheibe 103 sich um die exzentrische Drehachse 106 der Welle 101 und der Kreisring 701 sich um die Mittelpunktsachse 501 der Flügelzellenmaschine 500 dreht.Circular ring 701 rotates at the same rotational angle with the circular disc 103, wherein the circular disc 103 rotates about the eccentric axis of rotation 106 of the shaft 101 and the annulus 701 about the center axis 501 of the vane machine 500.
Der Fuß 390 der Pleuelstange 370 stützt sich auf der Ringoberfläche des Kreisrings 701 ab, wobei dieThe foot 390 of the connecting rod 370 is supported on the ring surface of the annulus 701, the
Längsaussparung (nicht dargestellt) eine begrenzte tangentiale Bewegung des Fußes 390 auf der Oberfläche des Kreisrings 701 ermöglicht und der Fuß 390 ansonsten der Oberfläche des Kreisrings 701 folgt, auf der sich der Fuß 390 sowohl nach Außen als auch nach Innen abstützt. Damit prägt die Pleuelstange 370 dem abgerundeten Ende 360 des Schiebers 104 eine Bewegung um die Mittelpunktsachse 501 der Flügelzellenmaschine 500 auf, und das abgerundete Ende 360 des Schiebers 104 verbleibt mit einem vorbestimmten Abstand an der Innenseite der Außenwand 505. Entsprechendes gilt für die anderen Schieber aufgrund der gleich wirkenden anderen Pleuelstangen, die in Figur 6 dargestellt aber der Übersichtlichkeit halber nicht mit Bezugszeichen versehen worden sind. Aufgrund der gleich wirkenden anderen Pleuelstangen wirken die einzelnen Fliehkräfte der Schieber gegeneinander und heben sich damit größtenteils auf. Longitudinal recess (not shown) allows a limited tangential movement of the foot 390 on the surface of the annulus 701 and the foot 390 otherwise the surface of the Annular ring 701 follows, on which the foot 390 is supported both outwardly and inwardly. Thus, the connecting rod 370 impresses the rounded end 360 of the slider 104 to move about the center axis 501 of the vane machine 500, and the rounded end 360 of the slider 104 remains at a predetermined distance on the inside of the outer wall 505. The same applies to the other slide due the same acting other connecting rods, which have been shown in Figure 6 but for the sake of clarity, not provided with reference numerals. Due to the same acting other connecting rods act the individual centrifugal forces of the slide against each other and thus cancel most of it.
Bezugszeichenliste :List of reference numbers:
100 Teilansicht der erfindungsgemäßen Flügelzellenmaschine100 partial view of the vane cell machine according to the invention
101 bezüglich der Mittelpunktsachse der Flügelzellenmaschine exzentrisch angeordnete Welle101 with respect to the center axis of the vane machine eccentrically arranged shaft
102 Kreisscheibe102 circular disk
103 Kreisscheibe103 circular disk
104 bis 115 Schieber mit kreisbogenförmigem Querschnitt 106 Drehachse der Welle 101 110 einer von mehreren gekröpften Haltearmen des Schiebers 104104 to 115 slide with a circular arc-shaped cross-section 106 axis of rotation of the shaft 101 110 one of several cranked holding arms of the slider 104th
200 die Rückseite der in Figur 1 dargestellten zweiten Kreisscheibe 103200, the rear side of the second circular disk 103 shown in FIG
201 bis 212 kreisbogenförmige Schlitze zur vollständigen oder teilweisen Aufnahme jeweils eines der201 to 212 circular arc-shaped slots for full or partial recording each one of
Schieber 220 Bohrung der Kreisscheibe zur drehfesten Aufnahme der Welle 101Slide 220 bore of the circular disk for rotationally fixed receiving the shaft 101st
231 bis 242 Bohrung zur Befestigung jeweils eines um die betreffende Bohrung drehbaren Haltearms 110231 to 242 bore for fastening in each case one of the bore in question rotatable support arm 110th
300 Schiebervorrichtung300 slider device
301 parallel zum Schieber 104 durch die Haltearme des Schiebers verlaufende Durchgangsbohrungen 310 gekröpfter Haltearm301 parallel to the slider 104 through the retaining arms of the slide extending through holes 310 cranked arm
320 gekröpfter Haltearm320 cranked holding arm
330b bis 330m Führungsstäbe der Schieber330b to 330m guide rods of the slide
340 Führungsarm340 guide arm
350 zweites Ende des Führungsarms 360 kreisbogenförmig abgerundetes Ende jedes Schiebers350 second end of the guide arm 360 arcuate rounded end of each slider
365 Führungsbolzen r der radiale Abstand zwischen der zentrischen365 guide pin r the radial distance between the centric
Mittelpunktsachse 501 der Flügelzellenmaschine bzw. des Gehäuses der Flügelzellenmaschine und der Mittelpunktsachse des kreisbogenförmig abgerundeten EndesMidpoint axis 501 of the vane machine or the housing of the vane machine and the Midpoint axis of the circular arc rounded end
360 des Schiebers 370 Pleuelstange 390 Fuß der Pleuelstange r' der radiale Abstand zwischen dem Mittelpunkt des360 of the slider 370 connecting rod 390 feet of the connecting rod r 'the radial distance between the center of the
Kreisrings 701 und der Oberfläche des Kreisrings auf dem der Fuß der Pleuelstange aufliegtAnnular ring 701 and the surface of the annulus on which rests the base of the connecting rod
400 schematischer Längsschnitt parallel zur Längsachse der Welle 101 im Bereich zwischen den zwei in Figur 1 dargestellten Schiebern 104 und 105400 shows a schematic longitudinal section parallel to the longitudinal axis of the shaft 101 in the region between the two slides 104 and 105 illustrated in FIG
401 Kreisscheibe401 circular disk
402 Kreisscheibe 410 Schieber 420 Schieber402 circular disk 410 slider 420 slide
500 Flügelzellenmaschine500 vane machine
501 Mittelpunktsachse der Flügelzellenmaschine 505 Außenwand der Flügelzellenmaschine 506 Innenwand der Flügelzellenmaschine501 center axis of the vane machine 505 outer wall of the vane machine 506 inner wall of the vane machine
510 Einlassöffnung der Flügelzellenmaschine 520 Auslassöffnung der Flügelzellenmaschine510 Inlet opening of vane machine 520 Vane machine outlet opening
600 schematischer Schnitt durch die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine im Bereich eines zentrisch angeordneten Kreisrings 701600 shows a schematic section through the vane cell machine according to the invention in the region of a centrically arranged circular ring 701
601 Abtrennplatte601 separation plate
700 Ausgleichsvorrichtung 701 Kreisring ri der radiale Abstand zwischen der Mittelpunktsachse der exzentrisch angeordneten Welle 101 und dem Mittelpunkt der Bohrung in der Kreisscheibe 103 zur Aufnahme des Haltestifts 750 r2 der radiale Abstand zwischen der Mittelpunktsachse des zentrisch angeordneten Kreisrings 701 und dem Mittelpunkt der Bohrung in dem Kreisring 701 zur Aufnahme des Haltestifts 760 710 Ausgleichsarm700 Compensation device 701 annulus ri the radial distance between the center axis of the eccentrically arranged shaft 101 and the center of the bore in the circular disc 103 for receiving the retaining pin 750th r 2 is the radial distance between the center axis of the centrally arranged annulus 701 and the center of the bore in the annulus 701 for receiving the retaining pin 760 710 Ausgleichsarm
720 Ausgleichsarm720 balance arm
730 Ausgleichsarm730 Compensating arm
740 Ausgleichsarm740 Compensation arm
750 Haltestift 760 Haltestift750 retaining pin 760 retaining pin
770 Haltestift770 retaining pin
780 Haltestift780 retaining pin
790 Haltestift790 retaining pin
795 Haltestift 796 Haltestift795 Holding pin 796 Holding pin
797 Haltestift 797 retaining pin

Claims

FlügelzellenmaschineMichael und Dipl.-Ing. Daniel StegmairHirschtränk 1386551 Aichach-UntermauerbachPatentansprüche Vane MachineMichael and Dipl.-Ing. Daniel StegmairDeerfather 1386551 Aichach-UntermauerbachPatent claims
1. Flügelzellenmaschine (500) zur Expansion oder Kompression von gasförmigen Medien, wie Luft, Abgasen einer Verbrennungsmaschine, dampfförmigen Medien oder einer Mischung hieraus,A vane cell machine (500) for expanding or compressing gaseous media, such as air, exhaust gases of an internal combustion engine, vaporous media or a mixture thereof,
mit einem Gehäuse (505), das einen zylindrischen Raum sowie eine Einlassöffnung (510) und eine Auslassöffnung (520) in dem zylindrischen Raum aufweist,a housing (505) having a cylindrical space and an inlet opening (510) and an outlet opening (520) in the cylindrical space,
mit einer in Bezug auf die Mittelpunktsachse (501) deswith respect to the center axis (501) of the
Gehäuses parallelverschoben bzw. exzentrisch angeordneten Welle (101),Housing parallel displaced or eccentrically arranged shaft (101),
mindestens eine erste und eine zweite auf der Welle (101) parallelversetzt zueinander angeordnete Kreisscheibe (102, 103; 401, 402),at least a first and a second circular disk (102, 103, 401, 402) arranged parallel to one another on the shaft (101),
von den Kreisscheiben geführte und in Richtung auf die innere Wand des Gehäuses (505) verschiebbare Schieber (104 bis 115), wobei jeweils unter Beteiligung von zwei benachbarten Schiebern (108, 109; 109, 110; ...), des angrenzenden Bereichs der inneren Wand des Gehäuses (505) eine Flügelzelle gebildet ist und sich das Volumen der Flügelzellen im Bereich der Einlassöffnung (510) von dem Volumen der Flügelzellen im Bereich der Auslassöffnung (520) unterscheidet,slides (104 to 115) guided by the circular disks and displaceable in the direction of the inner wall of the housing (505), wherein in each case with the participation of two adjacent slides (108, 109; 109, 110; inner wall of the housing (505) is a vane cell is formed and the volume of the vane in the region of the inlet opening (510) of the The volume of the vane cells in the region of the outlet opening (520) differs,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
jede der Kreisscheiben (102, 103; 401, 402) eine Mehrzahl kreisbogenförmiger Schlitze (201 bis 212) aufweist,each of the circular disks (102, 103, 401, 402) has a plurality of circular-arc slits (201 to 212),
jeder der Schieber zumindest an seinem dem Gehäuse der Flügelzellenmaschine zugewandten Ende kreisbogenförmig gestaltet ist, undeach of the slides is designed circular arc-shaped, at least on its the housing of the vane machine end facing, and
sich der kreisbogenförmige Teil jedes Schiebers (104) mindestens in einem kreisbogenförmigen Schlitz einer ersten Kreisscheibe (102) und in einem kreisbogenförmigen Schlitz einer zweiten Kreisscheibe (103) bewegt.the arcuate portion of each slider (104) moves at least in an arcuate slot of a first circular disc (102) and in an arcuate slot of a second circular disc (103).
2. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schieber (104 bis 115) jeweils von mindestens zwei Haltearmen (110, 310, 320 usw.) auf einem Teilstück einer Kreisbahn und in mindestens zwei der kreisbogenförmigen Schlitze (212 ) geführt ist.2. vane machine according to claim 1, characterized in that each slide (104 to 115) is guided in each case by at least two retaining arms (110, 310, 320, etc.) on a portion of a circular path and in at least two of the circular arc-shaped slots (212).
3. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenmaschine eine3. vane machine according to claim 1 or 2, characterized in that the vane machine a
Ausgleichsvorrichtung (700) aufweist, die jeden der Schieber (104 bis 115) derart in Richtung auf die innere Wand des Gehäuses (505) auslenkt, dass das der inneren Wand des Gehäuses zugewandte Ende (360) des Schiebers (104) trotz seiner Drehung um die exzentrische Drehachse (106) der Welle (101) eine Kreisbahn um die Mittelpunktsachse (501) der Flügelzellenmaschine (500) beschreibt . Balancing device (700), which deflects each of the slides (104 to 115) in such a direction towards the inner wall of the housing (505) that the inner wall of the housing facing the end (360) of the slider (104) in spite of its rotation around the eccentric axis of rotation (106) of the shaft (101) describes a circular path about the center axis (501) of the vane machine (500).
4. Flügelzellenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsvorrichtung (700) derart bemessen ist, dass das der inneren Wand des Gehäuses zugewandte Ende (360) des Schiebers (104) dicht aber berührungsfrei an der inneren Wand des Gehäuses (505) der Flügelzellenmaschine vorbeigleitet .4. vane machine according to one of the preceding claims, characterized in that the compensating device (700) is dimensioned such that the inner wall of the housing facing the end (360) of the slide (104) sealingly but non-contact on the inner wall of the housing (505 ) glides past the vane machine.
5. Flügelzellenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Schieber (104 bis 115) mit einem Führungsarm (340) versehen ist, der Führungsarm (340) einen Führungsbolzen (365) aufweist, der mit dem das der inneren Wand des Gehäuses zugewandte Ende (360) des Schiebers (104) fluchtet, und der Führungsbolzen (365) an seinem dem Führungsarm abgewandten Ende in der einzigen Pleuelbohrung einer Pleuelstange (370) ruht.5. Vane machine according to one of the preceding claims, characterized in that each of the slides (104 to 115) is provided with a guide arm (340), the guide arm (340) has a guide pin (365) with that of the inner wall of the Housing-facing end (360) of the slide (104) is aligned, and the guide pin (365) at its end facing away from the guide arm in the single connecting rod bore of a connecting rod (370) rests.
6. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (370) einen6. vane machine according to claim 5, characterized in that the connecting rod (370) has a
Pleuelfuß (380) aufweist, der auf der äußersten Fläche eines Kreisrings (701) aufliegt.Conrod end (380) which rests on the outermost surface of a circular ring (701).
7. Flügelzellenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die7. vane machine according to one of the preceding claims, characterized in that the
Ausgleichsvorrichtung (700) eine auf der exzentrischen Welle (101) befestigte Kreisscheibe (103) und den Kreisring (701) aufweist, wobei der Kreisring (701) derart mit der Kreisscheibe mechanisch verbunden ist, dass der Mittelpunkt des Kreisrings (701) auf der Mittelpunktsachse (501) der Flügelzellenmaschine (500) liegt.Equalizer (700) has a circular disc (103) mounted on the eccentric shaft (101) and the annulus (701), the annulus (701) being mechanically connected to the disc such that the center of the annulus (701) is at the midpoint axis (501) of the vane machine (500) is located.
8. Flügelzellenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisscheibe (103) und der Kreisring (701) über eine oder mehrere stufenförmige Verbindungselemente (750, 710, 760; 790, 730, 795; 770, 720, 780; 796, 740, 797) mechanisch miteinander verbunden sind.8. vane machine according to claim 7, characterized in that the circular disc (103) and the circular ring (701) via one or more step-shaped connecting elements (750, 710, 760; 790, 730, 795; 770, 720, 780; 796, 740, 797) are mechanically interconnected.
9. Flügelzellenmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltearme (110, 310, 320 etc. eines ersten Schiebers (104) jeweils auf der ersten Seite der Kreisscheiben (102, 103, 401, 402) und die Haltearme (110a, 310a, 320a) des unmittelbar dem ersten Schieber benachbarten zweiten Schiebers (105) jeweils auf der zweiten Seite der Kreisscheiben drehbar befestigt sind. 9. vane machine according to one of the preceding claims, characterized in that the holding arms (110, 310, 320, etc. of a first slider (104) respectively on the first side of the circular discs (102, 103, 401, 402) and the retaining arms (110a , 310a, 320a) of the second slider (105) immediately adjacent to the first slider are rotatably mounted respectively on the second side of the circular disks.
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