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On connaît des machines à piston-rotatif qui forment des chambres de travail à volume variable entre un rotor et un corps enveloppant fixe ou tournant, le rotor glissant constamment contre l'enveloppe par des bords d'application fixes essentiellement parallèles à l'axe et avec interposition de pièces d'étanchéi- té de forme appropriée,- tandis qu'il glisse constamment par des pièces d'étanchéi- té frontale contre les parois latérales du corps enveloppant.
Les machines de ce genre sont utilisées par exemple comme moteurs à com- bustion interne ou comme compresseurs dans lesquels il est indispensable que les chambres à volume variable soient délimitées de façon hermétique, en raison des pressions et des températures élevées qu'atteignent les milieux gazeux. Pour cela, il faut prévoir au moins sur une face frontale du rotor des pièces d'étanchéité minces et élastiques qui sont mobiles en direction axiale, tandi que sur les arêtes de dents il faut prévoir des bandes d'étanchéité minces et élastiques qui sont mobiles en direction radiale.
Ces deux pièces d'étanchéité disposées dans des plans perpendiculaires entre eux doivent, elles aussi, être reliées entre elles de façon hermétique, ce qui en- traîne une difficulté particulière en ce sens que ces deux pièces d'étanchéité doivent exécuter des mouvements dans des directions différentes pour jouer leur rôle d'étanchéité.
Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que les bandes d'étanchéité disposées sur les arêtes de dents du rotor dans des rainures paral- lèles à l'axe ont une longueur variable, c'est-à-dire qu'elles sont composées d'au moins deux parties et que par leurs deux surfaces frontales elles butent de façon étanche contre les parois latérales du corps enveloppant, et que dans les dents du rotor, à proximité des arêtes de dents, sont disposées des pièces de liaison de forme géométrique simple avec ajustement de mouvement en direction ap- proximativement parallèle à l'axe, qui se raccordent bout à bout ou avec chevau- chement avec les éléments d'étanchéité frontaux et les bandes d'étanchéité paral- lèles à l'axe.
On a prévu pour les pièces de liaison des formes qui permettent d' amener la limite d'étanchéité jusqu'à proximité du contour extérieur du rotor, ce qui permet de diminuer largement la pression, d'application.exercée par le gaz sur le joint frontal, par exemple une plaque à bord étanche.
En plaçant les pièces de liaison à proximité des angles, on obtient un autre avantage, à savoir que des canaux de changement de gaz prévus dans les parois latérales du corps enveloppant peuvent être amenés tout près de la péri- phérie sans que les pièces de liaison puissent tomber dans les ouvertures de dis- tribution.
Lorsqu'on utilise des liens métalliques pour les joints frontaux ou pour leur liaison avec le rotor, ces liens, par une structure correspondante de la pièce de liaison, peuvent buter perpendiculairement sur la surface d'enveloppe de cette pièce de liaison, à proximité de l'angle du rotor ou bien s'appliquer tangentiellement à la pièce de liaison. On obtient des conditions particulièrement avantageuses à cet effet lorsque la pièce de liaison présente, en coupe transver- sale une forme de base telle que ses surfaces extérieures soient parallèles aux flancs des dents de l'angle du rotor et que les surfaces adjacentes leur soient approximativement perpendiculaires. La section transversale d'ensemble peut alors présenter par exemple la forme d'un pentagone régulier.
Une autre possibilité dans le cadre de l'invention consiste à donner 9-la pièce de liaison la forme d'une étoile à trois branches. L'une de ces bran- ches est dirigée vers l'arête de dent tandis que les autres sont situées dans la direction des liens métalliques, ou approximativement parallèles aux flanps de dent. Pour améliorer l'effet d'étanchéité, le raccordement entre l'étoile à trois branches servant de pièce de liaison et les éléments d'étanchéité voisins peut être un raccordement en gradin, dans un ou plusieurs plans, Dans ce mode de
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construction, la bande d'étanchéité parallèle à l'axe se réunit,de préférence par un assemblage à rainure, au bras de l'étoile qui est dirigé vers l'arête de dent.
Au lieu de l'étoile à trois branches, on peut aussi utiliser des pièces de liai- son qui présentent également une forme de bande et qui sont assemblées par rainure aux bandes d'étanchéité parallèles à l'axe . Les liens métalliques des joints la- téraux butent sous un angle aussi obtus que possible contre ces pièces de liaison en forme de bandes dirigées radialement qui peuvent être divisées pour pouvoir s'appliquer contre les deux parois latérales du corps enveloppant.
Les liens métalliques qui burent contre les pièces de liaison ou qui sont insérés dans celles-ci sont de préférence élargie à leurs surfaces extrêmes d'application, pour diminuer la charge spécifique due aux forces centrifuges.
Les bandes d'étanchéité parallèles à l'axe qui sont disposées dans des rainures des arêtes de dents du rotor doivent être composées de plusieurs par- ties afin de permettre une variation de longueur, pour que leurs deux surfaces frontales butenttoujours de façon étanche contre les parois latérales du corps enveloppant. Les bandes d'étanchéité peuvent être divisées de différentes façons.
Elles peuvent par exemple être partagées par un plan qui passe par l'arête de dent. Une division oblique par rapport à l'arête de dent est aussi possible.
D'autre part, à une extrémité ou aux deux extrémités des bandes d'étanchéité, on peut couper des morceaux triangulaires, la séparation rejoignant obliquement 1' angle extérieur d'arête. Dans cette construction, on peut en outre obtenir une étanchéité améliorée aux angles au moyen d'une garniture ajustée dans des rainures des deux portions de bander
Il rentre encore dans le cadre de l'invention de disposer dans les rai- nures de la pièce de liaison les bandes d'étanchéité parallèles à l'axe grâce à des couvre-joints interposés sur la face intérieure et qui peuvent faire corps avec les bandes d'étanchéité et présentent de préférence la même largeur que cel- les-ci.Ces couvre-joints ont pour rôle de recouvrir les interstices qui apparaisr sent en cas de déplacement longitudinal relatif des deux parties de bande d'étan-
chéité.
Dans les systèmes d'étanchéité du type décrit, il est apparu nécessaire de prévoir, entre le rotor et le joint frontal qui est de préférence une plaque à bord d'étanchéité, un entraînement tel que les pièces d'étanchéité elles-mêmes ne subissent pas le couple de frottement contre la paroi latérale. Suivant l'in- vention l'entraînement doit se faire par un accouplement à griffes, les surfaces de contact étant situées autant que possible dans des plans passant par l'axe du rotor. Il peut y avoir une ou plusieurs griffes. Au lieu des griffes on peut aussi utiliser une denture à dents axiales ou radiales.
En tous cas, le jeu entre les éléments d'entraînement situés dans le joint frôntal et dans le rotor doit être plus petit qu'entre le joint frontal et la pièce de liaison du système d'étanchéi- té afin d'exclure avec certitude le blocage de la pièce de liaison.
Les joints latéraux sont appliqués contre la paroi frontale qu'ils balaient par la pression des gaz qui règne dans la chambre de travail. La pres- sion des gaz agit ici sur la surface marginale entre le contour extérieur de la surface d'étanchéité et la paroi extérieure des bandes métalliques enrobées dans le rotor.
Sur la-surface balayée se crée une contre-pression qui joue un rôle de décharge et qui prend une grandeur différente suivant l'exactitude de l'application et suivant l'état de graissage ces surfaces de frottements. Des surfaces de frotte- ment relativement petites par rapport aux surfaces subissant la pression donnent une étanchéité sure, mais de fortes compressions spécifiques et par suite le ris- que d'une usure prématurée. Il est apparu avantageux de donner au rapport entre la surface qui subit la pression une valeur comprise entre 2 et 1, afin de combin une étanchéité parfaite avec une faible usure.
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Au lieu des plaques à bord étanche, on peut utiliser pour l'étanchéité, du côté frontal, des bandes individuelles qui suivant d'un angle à l'autre les faces frontales du rotor sous une forme rectiligne ou courbe, sont encastrées dans des rainures et sont éventuellement reliées au rotor par l'intermédiaire de bandes métalliques de la même façon que les plaques à bord étanche. Ces bandes peuvent avoir une section transversale rectangulaire, en L ou en T. Contrairement aux plaques à bord étanche, les bandes peuvent changer de paroi d'application dans leur rainure contre le rotor, car les pressions de gaz et les forces centrifuges sont normalement dirigées en sens opposé entre elles. Pour assurer en tous cas l'application frontale des bandes d'étanchéité contre la paroi balayée, il faut prévoir une construction à profil en L ou en T.
Les bandes d'étanchéité frontales sont de préférence insérées dans les dents du rotor tangentiellement à la pièce de liaison.
L'invention vise également, à titre de produits industriels nouveaux, les machines à pistons rotatifs, moteurs, compresseurs ou autres munis de disposi- tifs d'étanchéité du type précité.
D'autres détails et caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui va suivre, faite parallèlement aux dessins qui montrent quel- ques exemples de réalisation de l'invention dans une machine à piston rotatif con- stituée par un rotor extérieur tournant, en forme d'épitrochoïde à deux arcs, et un rotor intérieur dont la forme est celle de la courbe intérieure enveloppe du rotor extérieur. Le rotor intérieur est toujours appliqué par trôis arêtes de dents parallèles à l'axe contre la surface intérieure enveloppe du rotor exté- rieur, et on a prévu des éléments d'étanchéité appropriés pour assurer l'étanchéi- té vis-à-vis des parois latérales du rotor extérieur.
Dans ces dessins : - , - la figure 1 montre un coin des rotors intérieur et extérieur en coupe transversale suivant la ligne I-I de la figure 3 ; - la figure 2 montre en élévation de rotor intérieur suivant la ligne Il-Il de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan du rotor intérieur en direction d' une arête; - la figure 4 montre un détail en coupe transversale suivant le ligne IV-IV de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue en perspective du rotor intérieur ; - la figure 6 est une coupe transversale des rotors intérieur et ex- térieur suivant la ligne VI-VI de la figure 8, avec une bande d'étanchéité de structure différente parallèle à l'axe; - la figure 7 est une vue en élévation du rotor intérieur suivant la ligne VII-VII de la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue en plan du rotor intérieur en direction d'une arête; - la figure 9 est une vue en perspective d'un angle du rotor intérieur avec des éléments d'étanchéité de structure différente; - la figure 10 montre en élévation frontale un corps de rotor à 3 dents; - les figures 11, 12,13 et 14 montrent des possibilités différentes de construction de la pièce de liaison et des raccordements avec les bandes d' étanchéité parallèles à l'axe ; - la figure 15 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 14; - la figure 16 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 14 ;
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- la figure 17 est une vue en perspective de la forme suivant les fi- gures 14,15 et 16;
- les figures 18 et 19 montrent les surfaces de frottement et les sur- faces qui subissent la pression sur une plaque à bord étanche; - les figures 20 et 21 montrent des formes de réalisation de bands d'é- tanchéité frontales à profil en L; - la figure 22 montre une forme de réalisation de bande d'étanchéité , frontale à profil en T; - la figure 23 montre une forme de réalisation de bande d'étanchéité sous forme de baguette; - la-figure 24 montre une dent de rotor en élévation avec bande d'étan- chéité frontale en L; - la figure 25 est une coupe suivant la ligne C-C de la figure 24; et - la figure 26 est une coupe suivant la ligne D-D de la figure 24.
Sur toutes les figures, on a désigné par 19 le corps enveloppant fixe ou tournant qui se compose d'une enveloppe 20 et de parois latérales 21, 22.
Dans le corps 19, le rotor intérieur 1 est disposé de manière à pouvoir tourner et présente sur ses arêtes parallèles à l'axe, des rainures longitudinales 2 dans lesquelles sont encastrées des bandes d'étanchéité qui sont mobiles en direction radiale par rapport à la surface intérieure de l'enveloppe 20.
' Sur les figures 1 à 3, la séparation entre les parties 3 et 4 de la bande d'étanchéité est dirigée obliquement. Ces deux parties peuvent donc coulisse l'une par rapport à l'autre'et leurs surfaces frontales sont appliquées contre les joues 21, 22 du corps 19. Lorsque les deux parties 3, 4 de la bande d'étan- chéité s'écartent l'une de l'autre, il se forme en 5,6 des interstices qui sont fermés par les couvre-joints 7,8 placés dessous. Ces couvre-joints possèdent la même largeur que les deux parties de bande 3, 4 ensemble.
Ils sont guidés dans des pièces de liaison 9, 10 munis de rainures appropriées.
Ces pièces de liaison 9,' 10 ont une forme cylindrique et sont montées avec ajus- tement de mouvement dans un orifice 11 du rotor 1 et sont poussées vers l'extériet à travers les plaques à bord étanche 12, 13 contre les joues 21, 22 du corps en- veloppant 19, par exemple sous l'action de la pression de gaz et/ou par une tensic de ressort. De chaque côté du rotor 1 est disposée une plaque à bord étanche 12, 13, et celles-ci sont par exemple poussées par la pression des gaz contre les pa- rois latérales 21, 22 du corps enveloppant 19 et assurent l'étanchéité frontale.
Les plaques à bord étanche 12, 13 sont reliées de façon hermétique au rotor 1 par l'intermédiaire de bandes d'étanchéité 14, 15, 16, 17. Ces bandes d'étanchéité sont encastrées dans des rainures aussi bien du rotor intérieur 1 que' des plaques à bord étanche 12, 13. Le raccordement d'une bande d'étanchéité 14 à une plaque de liaison 9 est représenté en détail sur la figure 4.
Dans ces exemples de réalisation, la pièce de liaison 9 présente un évidement 18 dans lequel pénètre l'extrémité de la bande d'étanchéité 14.
La figure 5 montre en perspective l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 4 ; lecorps enveloppant 19 étant omis.
Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 6, 7 et 8, à la place de la bande d'étanchéité parallèle à l'axe et divisée obliquement, on a pré. vu une bande d'étanchéité divisée en direction radiale par la ligne de faite. Les deux parties sont désignées par 3' et 4'. Dans cet exemple de réalisation, les couvre-joints 7' et 8' prévus pour fermer les interstices 5' et 6' qui apparais- sent lorsque les parties 3' et 4' de la bande d'étanchéité se déplacent, font corps avec les parties de bande d'étanchéité correspondantes. Par ailleurs, la disposition est la même que sur les figures 1 à 4.
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La figure 9 montre l'exemple de réalisation suivant les figures 6 à 8 en perspective, le corps enveloppant étant omis.
Sur la figure 10, on voit l'élévation frontale complète du rotor 1, des bandes d'étanchéité 48 parallèles à l'axe étant disposées dans chaque arête de dent. La plaque frontale à bord étanche 12 est placée contre la paroi latérale 21 du corps enveloppant 19 par sa surface 23. Les détails de la zone encerclée 24 sont décrits plus précisément sur les figures suivantes.
Sur la figure 11, une bande d'étanchéité 48 est placée dans une rai- nure correspondante 2 de l'angle du rotor 1. Cette bande d'étanchéité, comme dans les exemples précédents est appliquée par son arête de sommet' contre la surface intérieure de l'enveloppe 20 du corps enveloppant 19. En dessous de la bande d' étanchéité 48 est disposée dans le rotor 1, la pièce de liaison 25 à laquelle sont réunies tangentiellement les bandes métalliques 14,15 qui servent à 1' étanchéité du côté frontal.
Pour empêcher la bande d'étanchéité 48 d'être bloquée par les bandes métalliques 14, 15 il faut que celles-ci soient assujetties dans les rainures prévues dans le rotor 1 et la plaque à bord étanche 12 de façon telle qu'elles ne puissent pas arriver jusqu'à la bande d'étanchéité 48 mais qu'il reste un interstice 26 dans le bout des rainures.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 12, on a prévu dans le rotor 1, comme pièce de liaison, une cheville 27 à section pentagonale dans laquelle est enrobée la bande d'étanchéité 48. A cet effet, la cheville 27 possède une rainure 28 qui correspond à la rainure 2-du rotor 1. Le raccordement de la ban- de métallique 14 à la cheville 27 est représenté bout à bout sous un angle approxi- mativement droit, tandis que la bande métallique 15 est représentée encastrée dans une rainure appropriée 18 de la cheville 27,
La figure 13 montre la pièce de liaison sous la forme d'une étoile à trois branches 29. Pour raccorder la bande d'étanchéité 48 au bras 30 de cette étoile 29, la bande possède une rainuré correspondante 31.
En 32, on a représenté des chevauchements en gradin pour le raccordement des bandes métalliques 14,15 aux bras 33,34 de la pièce des liaison en forme d'étoile 29.
La liaison représentée sur la figure 14, entre les bandes d'étanchéité 48 parallèles à l'axe et les bandes métalliques 14,15 se fait avec interposition d'une pièce de liaison en forme de bande 35, qui est montée de façon mobile axia- lement dans une rainure 36 du rotor 1. Les liens métalliques 14, 15 rejoignent bout à bout cette bande 35. Pour relier la bande d'étanchéité 48, celle-ci est munie d'une rainure appropriée 37. Pour transmettre au rotor 1 le couple de frot- tement qui agit sur la plaque à bord étanche 12, on a prévu des accouplements à griffes 38 dont les surfaces d'entraînement 39 et 40 sont situées dans des plans qui passent approximativement par l'axe de rotation du rotor.
Comme le montre la coupe A-A représentée sur la figure 15, la bande métallique 15 possède une extrémité élargie 41 qui s'applique contre la pièce de liaison en forme de bande 35 et va jusqu'à la face extérieure de la plaque à bord étanche 12. Par cet élargissement, on obtient une diminution de la compres- sion spécifique de surface de la bande 15 contre la pièce de liaison 35 et en outre, on franchit l'interstice 42 prévu dans la plaque à bord étanche 12 pour laisser passer la pièce de liaison 35. La pièce de liaison en forme de bande 35 est divisée en 43, de sorte que sa face frontale 44 peut s'appliquer contre la paroi latérale 21 du corps enveloppant.
Les deux parties de la pièce de liaison 35 en forme de bande sont reliées entre elles, comme le montre la figure 16, par une plaque de fermeture 45 qui se trouve dans des rainures correspondantes 46 de la pièce de liaison 35, de sorte que les gaz comprimés sont empêchés d'atteindre le fond 47 de la rainure 36.
La bande d'étanchéité 48 est divisée obliquement à l'angle extérieur 49, ce qui donne une portion triangulaire 50. Dans l'interstice, les parties 48 et 50 sont rainurées et une garniture 51 dirigée obliquement vers l'angle extérieur
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49 de la bande d'étanchéité y est ajustée.
Sur la figure 17, l'exemple de réalisation suivant les figures 14 à 16 est représenté en perspective.
Sur les figures 18 et 19,la surface d'application de la plaque à bord étanche 12 vis-à-vis de la paroi latérale 21 du corps enveloppant 19 est désignée par F. P désigne la région de la zone marginale qui subit la pression, entre le contour extérieur de la plaque à bord étanche et le bord des bandes métalliques 14, qui sont encastrées dans des rainures de la plaque à bord étanche 12. Dans cet exemple de réalisation, le rapport entre la surface F et la surface P est à peu près de 2:1. La figure 19 est une coupe suivant la ligne E-E de la figure 18.
A la place des plaques à bord étanche utilisées dans les exemples pré- cédents pour l'étanchéité frontale du rotor 1 vis-à-vis des parois latérales du corps enveloppant, on a prévu sur les figures 20 et 21 une bande d'étanchéité en L 52,53 qui sont disposées de façon mobile axialement dans des rainures corres- pondantes 54, 55 du rotor 1. Cette bande d'étanchéité 52 ou 53 va d'un angle du rotor à l'autre suivant une forme rectiligne ou courbe. La transmission du couple de frottement dans la disposition suivant la figure 20 est assurée par une denture 56 du pourtour; dans la forme de réalisation suivant la figure 21, par une denture frontale 57 de la bande d'étanchéité 53 qui coopère avec une crémaillère 57a en- castrée dans la rainure 55.
Comme exemple de bande d'étanchéité 58 à profil en T, on a représenté la forme de réalisation de la figure 22. La bande d'étanchéité 58 est à nouveau disposée de façon mobile axialement par une aile dans une rainure 59 du rotor 1 et elle est entraînée par une denture 60 du pourtour.
Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 23, une bande d'étanche té simple 61, à section rectangulaire, est disposée dans une rainure 62 du rotor 1. Une bande métallique 63 établit la liaison hermétique entre le rotor 1 et la bande d'étanchéité 61.
En 0,.sur les figures 20 à 23, la pression des gaz peut agir entre le rotor 1 et la paroi latérale 21 du corps enveloppant, de sorte que les pièces d' étanchéité viennent s'appliquer de la façon représentée.
Le raccordement d'une bande d'étanchéité en Le 52, suivant la figure 20, à une pièce de liaison cylindrique 64, est représenté sur la figure 24. On peut voir la denture 56 qui coopère avec la denture 56a du rotor 1 et assure 1' entraînement de la bande d'étanchéité 52. La pièce de liaison 64 est munie d'en- tailles tangentielles 65 pour recevoir la bande d'étanchéité 52. Sur la figure 25, on peut voir en coupe, suivant la ligne C-C de la figure 24, l'application de la bande d'étanchéité en Le 52 sur la cheville d'étanchéité 64 d'une part et sur la paroi latérale du corps enveloppant d'autre part. La coupe suivant la ligne D-D de la figure 24 est représentée sur la figure 26.
Les considérations exposées à propos de la plaque à bord étanche, en ce qui concerne le rapport entre la surface d'application de la plaque à bord étanche contre la paroi latérale du corps enveloppant et la surface qui subit la pression, comme représenté sur les figures 18 et 19, sont aussi entièrement vala- bles pour les 'joints latéraux en forme de bandes représentées sur les figures 20 à 22.
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Rotary-piston machines are known which form variable-volume working chambers between a rotor and a fixed or rotating enveloping body, the rotor constantly sliding against the casing by fixed application edges essentially parallel to the axis and with the interposition of sealing pieces of suitable shape, - while it constantly slides by means of front sealing pieces against the side walls of the enveloping body.
Machines of this kind are used, for example, as internal combustion engines or as compressors in which it is essential that the variable-volume chambers are hermetically delimited, because of the high pressures and temperatures reached by gaseous media. . For this, it is necessary to provide at least on one front face of the rotor thin and elastic sealing parts which are movable in the axial direction, while on the tooth edges it is necessary to provide thin and elastic sealing bands which are movable. in a radial direction.
These two sealing pieces arranged in planes perpendicular to each other must also be hermetically connected to each other, which gives rise to a particular difficulty in that these two sealing pieces have to perform movements in different directions to play their sealing role.
According to the invention, this problem is solved by the fact that the sealing strips arranged on the tooth ridges of the rotor in grooves parallel to the axis have a variable length, that is to say that they are composed of at least two parts and that by their two end surfaces they abut in a sealed manner against the side walls of the enveloping body, and that in the teeth of the rotor, near the edges of the teeth, are arranged connecting pieces of simple geometrical shape with movement adjustment in direction approximately parallel to the axis, which mate end to end or overlap with the front sealing elements and sealing strips parallel to the axis .
Shapes have been provided for the connecting pieces which make it possible to bring the sealing limit to the vicinity of the outer contour of the rotor, which makes it possible to greatly reduce the application pressure exerted by the gas on the seal. front, for example a plate with a sealed edge.
By placing the connecting pieces close to the corners a further advantage is obtained, namely that gas change channels provided in the side walls of the enveloping body can be brought very close to the periphery without the connecting pieces. can fall into the distribution openings.
When metal links are used for the front seals or for their connection to the rotor, these links, by a corresponding structure of the connecting piece, can abut perpendicularly on the casing surface of this connecting piece, close to the angle of the rotor or be applied tangentially to the connecting piece. Particularly advantageous conditions for this are obtained when the connecting piece has, in cross-section a basic shape such that its outer surfaces are parallel to the flanks of the teeth of the angle of the rotor and the adjacent surfaces are approximately to them. perpendicular. The overall cross section can then have, for example, the shape of a regular pentagon.
Another possibility within the framework of the invention consists in giving 9-the connecting piece the shape of a star with three branches. One of these branches is directed towards the tooth edge while the others are located in the direction of the metal links, or approximately parallel to the tooth flanks. To improve the sealing effect, the connection between the three-pointed star serving as a connecting piece and the neighboring sealing elements can be a stepped connection, in one or more planes, In this method of
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In construction, the seal strip parallel to the axis meets, preferably by a groove joint, to the arm of the star which is directed towards the tooth edge.
Instead of the three-pointed star, it is also possible to use connecting pieces which also have the shape of a strip and which are joined by grooves to the sealing strips parallel to the axis. The metal links of the side joints abut at an angle as obtuse as possible against these connecting pieces in the form of radially directed strips which can be divided so as to be able to be applied against the two side walls of the enveloping body.
The metal links which burn against the connecting pieces or which are inserted into them are preferably widened at their end application surfaces, to reduce the specific load due to centrifugal forces.
The sealing strips parallel to the axis which are arranged in the grooves of the tooth ridges of the rotor must be composed of several parts in order to allow a variation in length, so that their two end surfaces always butt tightly against the edges. side walls of the enveloping body. The sealing strips can be divided in different ways.
They can for example be shared by a plane which passes through the tooth edge. An oblique division to the tooth edge is also possible.
On the other hand, at one or both ends of the sealing strips, triangular pieces can be cut, the separation obliquely joining the outer ridge angle. In this construction, it is also possible to obtain an improved sealing at the corners by means of a gasket fitted in the grooves of the two portions of the band.
It also comes within the scope of the invention to have the sealing strips parallel to the axis in the grooves of the connecting piece by means of joint covers interposed on the inner face and which can be integral with the sealing strips and preferably have the same width as these. These joint covers have the role of covering the interstices which appear in the event of relative longitudinal displacement of the two sealing strip parts.
cheesy.
In sealing systems of the type described, it has appeared necessary to provide, between the rotor and the front seal which is preferably a plate with a sealing edge, a drive such that the sealing parts themselves are not subjected. not the friction torque against the side wall. According to the invention, the drive must be effected by a claw coupling, the contact surfaces being situated as far as possible in planes passing through the axis of the rotor. There may be one or more claws. Instead of the claws, it is also possible to use toothing with axial or radial teeth.
In any case, the clearance between the drive elements located in the front seal and in the rotor must be smaller than between the front seal and the connecting piece of the sealing system in order to exclude with certainty the locking of the connecting piece.
The side seals are applied against the front wall which they sweep away by the gas pressure prevailing in the working chamber. The pressure of the gases acts here on the marginal surface between the outer contour of the sealing surface and the outer wall of the metal bands coated in the rotor.
On the swept surface, a back pressure is created which acts as a discharge and which takes on a different magnitude depending on the accuracy of the application and depending on the state of lubrication of these friction surfaces. Relatively small friction surfaces compared to the surfaces under pressure give a secure seal, but specific high compressions and hence the risk of premature wear. It has appeared to be advantageous to give the ratio between the surface which is subjected to the pressure a value between 2 and 1, in order to combine perfect sealing with low wear.
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Instead of the edge-sealed plates, individual bands can be used for sealing on the front side which follow the front faces of the rotor from one angle to another in a rectilinear or curved form, are embedded in grooves. and are optionally connected to the rotor by means of metal bands in the same way as the plates with a sealed edge. These bands can have a rectangular, L-shaped, or T-shaped cross section. Unlike edge-sealed plates, the bands can change application wall in their groove against the rotor, as gas pressures and centrifugal forces are normally directed. in the opposite direction to each other. To ensure in any case the frontal application of the sealing strips against the swept wall, an L-profile or T-profile construction must be provided.
The front sealing strips are preferably inserted into the teeth of the rotor tangentially to the connecting piece.
The invention also relates, as new industrial products, to machines with rotary pistons, motors, compressors or others provided with sealing devices of the aforementioned type.
Other details and characteristics of the invention will emerge from the description which follows, given in parallel with the drawings which show some embodiments of the invention in a rotary piston machine constituted by a rotating external rotor, in particular. epitrochoid shape with two arcs, and an inner rotor shaped like the inner curve enveloping the outer rotor. The inner rotor is always applied by three ridges of teeth parallel to the axis against the inner surface of the outer rotor casing, and suitable sealing elements have been provided to ensure the seal against damage. side walls of the outer rotor.
In these drawings: -, - Figure 1 shows a corner of the inner and outer rotors in cross section along the line I-I of Figure 3; - Figure 2 shows in elevation of the inner rotor along the line II-II of Figure 1; - Figure 3 is a plan view of the inner rotor looking towards a ridge; - Figure 4 shows a detail in cross section along the line IV-IV of Figure 2; - Figure 5 is a perspective view of the inner rotor; FIG. 6 is a transverse section of the inner and outer rotors along line VI-VI of figure 8, with a sealing strip of different structure parallel to the axis; - Figure 7 is an elevational view of the inner rotor along the line VII-VII of Figure 6;
FIG. 8 is a plan view of the inner rotor in the direction of an edge; - Figure 9 is a perspective view from an angle of the inner rotor with sealing elements of different structure; - Figure 10 shows in front elevation a rotor body with 3 teeth; - Figures 11, 12, 13 and 14 show different possibilities of construction of the connecting piece and of the connections with the sealing strips parallel to the axis; - Figure 15 is a section taken along the line A-A of Figure 14; - Figure 16 is a section taken on line B-B of Figure 14;
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- Figure 17 is a perspective view of the form according to Figures 14, 15 and 16;
FIGS. 18 and 19 show the friction surfaces and the surfaces which are subjected to the pressure on a plate with a sealed edge; FIGS. 20 and 21 show embodiments of front sealing bands with an L-profile; - Figure 22 shows an embodiment of sealing strip, front T-profile; FIG. 23 shows an embodiment of the sealing strip in the form of a rod; FIG. 24 shows a rotor tooth in elevation with a frontal L-shaped sealing strip; - Figure 25 is a section taken along the line C-C of Figure 24; and - Figure 26 is a section taken on line D-D of Figure 24.
In all the figures, 19 denotes the fixed or rotating enveloping body which consists of a casing 20 and side walls 21, 22.
In the body 19, the inner rotor 1 is arranged so as to be able to turn and has on its edges parallel to the axis, longitudinal grooves 2 in which are embedded sealing strips which are movable in the radial direction relative to the inner surface of casing 20.
In Figures 1 to 3, the separation between parts 3 and 4 of the sealing strip is directed obliquely. These two parts can therefore slide relative to each other and their front surfaces are pressed against the cheeks 21, 22 of the body 19. When the two parts 3, 4 of the sealing strip move apart. one from the other, there are formed at 5,6 interstices which are closed by the joint covers 7,8 placed below. These joint covers have the same width as the two strip parts 3, 4 together.
They are guided in connecting pieces 9, 10 provided with suitable grooves.
These connecting pieces 9, 10 have a cylindrical shape and are fitted with movement adjustment in an orifice 11 of the rotor 1 and are pushed outwards through the edge-sealed plates 12, 13 against the cheeks 21, 22 of the enveloping body 19, for example under the action of gas pressure and / or by a spring tension. On each side of the rotor 1 is arranged a plate with a sealed edge 12, 13, and these are for example pushed by the pressure of the gases against the side walls 21, 22 of the enveloping body 19 and provide the front seal.
The plates with sealed edge 12, 13 are hermetically connected to the rotor 1 by means of sealing strips 14, 15, 16, 17. These sealing strips are embedded in grooves both of the inner rotor 1 and of the inner rotor 1. 'edge sealed plates 12, 13. The connection of a sealing strip 14 to a connecting plate 9 is shown in detail in Figure 4.
In these exemplary embodiments, the connecting piece 9 has a recess 18 into which the end of the sealing strip 14 penetrates.
FIG. 5 shows in perspective the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 4; the enveloping body 19 being omitted.
In the exemplary embodiment according to Figures 6, 7 and 8, instead of the sealing strip parallel to the axis and divided obliquely, there is pre. saw a sealing strip divided radially by the ridge line. The two parts are designated by 3 'and 4'. In this exemplary embodiment, the joint covers 7 'and 8' provided to close the interstices 5 'and 6' which appear when the parts 3 'and 4' of the sealing strip move, are integral with the corresponding sealing strip parts. Furthermore, the arrangement is the same as in Figures 1 to 4.
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FIG. 9 shows the exemplary embodiment according to FIGS. 6 to 8 in perspective, the enveloping body being omitted.
In FIG. 10, the complete front elevation of the rotor 1 is seen, sealing strips 48 parallel to the axis being arranged in each tooth edge. The sealed edge faceplate 12 is placed against the side wall 21 of the enveloping body 19 by its surface 23. The details of the circled area 24 are described more precisely in the following figures.
In Fig. 11 a sealing strip 48 is placed in a corresponding groove 2 of the angle of the rotor 1. This sealing strip, as in the previous examples is applied by its top edge against the surface. interior of the casing 20 of the enveloping body 19. Below the sealing strip 48 is arranged in the rotor 1, the connecting piece 25 to which are joined tangentially the metal strips 14,15 which serve for one sealing of the. frontal side.
To prevent the sealing strip 48 from being blocked by the metal strips 14, 15 it is necessary that the latter be secured in the grooves provided in the rotor 1 and the sealing edge plate 12 so that they cannot not reach the sealing strip 48 but that there remains a gap 26 in the end of the grooves.
In the embodiment according to FIG. 12, there is provided in the rotor 1, as a connecting piece, a dowel 27 with pentagonal section in which the sealing strip 48 is coated. For this purpose, the dowel 27 has a groove 28 which corresponds to groove 2-of rotor 1. The connection of the metal strip 14 to the plug 27 is shown end to end at an approximately right angle, while the metal strip 15 is shown recessed in a suitable groove 18 of the ankle 27,
FIG. 13 shows the connecting piece in the form of a three-pointed star 29. To connect the sealing strip 48 to the arm 30 of this star 29, the strip has a corresponding groove 31.
At 32, stepped overlaps are shown for the connection of the metal strips 14,15 to the arms 33,34 of the star-shaped connecting piece 29.
The connection shown in Figure 14, between the sealing strips 48 parallel to the axis and the metal strips 14,15 is made with the interposition of a connecting piece in the form of a strip 35, which is movably mounted axially - Lement in a groove 36 of the rotor 1. The metal links 14, 15 join end to end this strip 35. To connect the sealing strip 48, the latter is provided with a suitable groove 37. To transmit to the rotor 1 Due to the frictional torque acting on the sealed edge plate 12, claw couplings 38 have been provided whose driving surfaces 39 and 40 are located in planes which pass approximately through the axis of rotation of the rotor.
As shown in section AA shown in Figure 15, the metal strip 15 has an enlarged end 41 which rests against the strip-shaped connecting piece 35 and extends to the outer face of the sealed edge plate 12. By this widening, there is obtained a decrease in the specific surface compression of the strip 15 against the connecting piece 35 and, moreover, the gap 42 provided in the edge-sealed plate 12 is crossed to allow the piece to pass. connecting piece 35. The strip-shaped connecting piece 35 is divided into 43, so that its front face 44 can be applied against the side wall 21 of the enveloping body.
The two parts of the strip-shaped connecting piece 35 are interconnected, as shown in figure 16, by a closure plate 45 which is located in corresponding grooves 46 of the connecting piece 35, so that the Compressed gases are prevented from reaching the bottom 47 of the groove 36.
The sealing strip 48 is divided obliquely at the outer corner 49, resulting in a triangular portion 50. In the gap, the parts 48 and 50 are grooved and a gasket 51 directed obliquely towards the outer corner.
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49 of the sealing strip fits there.
In FIG. 17, the exemplary embodiment according to FIGS. 14 to 16 is shown in perspective.
In Figures 18 and 19, the application surface of the plate with sealed edge 12 vis-à-vis the side wall 21 of the enveloping body 19 is designated by F. P denotes the region of the marginal zone which is subjected to the pressure. , between the outer contour of the plate with a sealed edge and the edge of the metal strips 14, which are embedded in grooves of the plate with a sealed edge 12. In this exemplary embodiment, the ratio between the surface F and the surface P is roughly 2: 1. Figure 19 is a section taken along the line E-E of Figure 18.
Instead of the plates with a sealed edge used in the preceding examples for the front sealing of the rotor 1 vis-à-vis the side walls of the enveloping body, FIGS. 20 and 21 have provided a sealing strip made of L 52,53 which are disposed axially movably in corresponding grooves 54, 55 of the rotor 1. This sealing strip 52 or 53 goes from one angle of the rotor to the other in a rectilinear or curved shape. The transmission of the friction torque in the arrangement according to FIG. 20 is provided by a toothing 56 of the periphery; in the embodiment according to FIG. 21, by a front toothing 57 of the sealing strip 53 which cooperates with a rack 57a embedded in the groove 55.
As an example of a T-profile sealing strip 58, there is shown the embodiment of Fig. 22. The sealing strip 58 is again axially movably disposed by a wing in a groove 59 of the rotor 1 and it is driven by a toothing 60 of the periphery.
In the embodiment according to FIG. 23, a single-tee sealing strip 61, with a rectangular section, is arranged in a groove 62 of the rotor 1. A metal strip 63 establishes the hermetic connection between the rotor 1 and the strip d sealing 61.
At 0,. In Figures 20 to 23, the gas pressure can act between the rotor 1 and the side wall 21 of the enveloping body, so that the sealing parts are applied as shown.
The connection of a sealing strip at Le 52, according to FIG. 20, to a cylindrical connecting piece 64, is shown in FIG. 24. It is possible to see the toothing 56 which cooperates with the toothing 56a of the rotor 1 and ensures The drive of the sealing strip 52. The connecting piece 64 is provided with tangential cutouts 65 to receive the sealing strip 52. In FIG. 25, it can be seen in section, taken along the line CC of FIG. 24, the application of the sealing strip at Le 52 on the sealing pin 64 on the one hand and on the side wall of the enveloping body on the other hand. The section along line D-D of Figure 24 is shown in Figure 26.
The considerations set forth in connection with the edge-sealed plate, with regard to the ratio between the application surface of the edge-sealed plate against the side wall of the enveloping body and the surface under pressure, as shown in the figures 18 and 19 are also fully valid for the strip-shaped side seals shown in Figures 20 to 22.
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