CS207703B2

CS207703B2 - Těsnění rotorového motoru

Info

Publication number: CS207703B2
Application number: CS98874A
Authority: CS
Inventors: Andre Brulfert; Andre G Hoss
Original assignee: Andre Brulfert; Hoss Andre Gabriel
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1981-08-31
Also published as: NL7401889A; BR7401009D0; DE2406413A1; IT1019569B; JPS5441041B2; JPS49112003A; AU6547174A; CH585342A5; SE411680B; CA1006484A; ES423163A1

Abstract

Těsnění rotorového motoru, sestávajícího ze statoru, zahrnujícího plášť a příčné příruby, a rotoru pohyblivého uvnitř tohoto statoru. Těsnicí členy pro těsnění okolo hřídele rotoru a mezi jednotlivými pracovními komorami motoru jsou tvořeny jednak podélnými těsnicími členy (23), uloženými v drážkách (11) vytvořených v plášti statoru podél jeho vnitřních povrchových přímek, a příčnými těsnicími 'členy, uloženými v drážkách (6, 10) vytvořených v povrchu příčných přírub, a to jednak uspořádaných do tvaru mnohoúhelníka obklopujícího hřídel rotoru a jednak od míst styku podélných těsnicích členů s obvodem příčné příruby až k prvním příčným těsnicím členům (21) tvořícím mnohoúhelník. Podle vynálezu mají všechny těsnicí členy přímkový průběh, druhé příčné těsnicí členy (22) vybíhající z obvodu (8) a první příčné těsnicí členy (21) tvořící mnohoúhelník se kříží mimo vrcholy mnohoúhelníka a vzájemné spoje a křížení těsnicích členů jsou tvořeny zářezy s dilatační vůlí, přičemž spojované nebo křižující se těsnicí členy do sebe zapadají při spojitém těsnicím povrchu a nezvětšené tloušťce v místě styku.

Description

Vynález se týká rotorových motorů sestávajících ze statoru, zahrnujícího plášť a dvě nebo více příčných přírub, a rotoru pohyblivého uvnitř tohoto statoru, kde vytváří mezi svým obvodem a vnitřním povrchem prvků statoru pracovní komory motoru.

Takové motory mohou být jak známo poháněny různými tlakovými médii, jako je výbušná směs spalovaná v pracovních komorách motoru, pára nebo stlačený vzduch. Ve srovnání is motory s vratně pohyblivými písty jsou tyto motory jak známo méně náročné na prostor, konstrukčně jednodušší a vyznačující se pravidelnějším chodem. Jejich nedostatkem, který brání většímu rozšíření a schopnosti konkurovat motorům s vratně pohyblivými písty je to, že u známých rotorových motorů použité systémy těsnění mezi komorami a rotorem a statorem nejsou schopny zajistit těsnost motoru při srovnatelných podmínkách s .pístovými motory, tj. při tlaku a teplotě v těchto motorech obvyklých.

Příkladem známých těsnění rotorových motorů jsou těsnění popsaná v americkém patentovém spise č. 3 514 236 a podobně řešená těsnění podle francouzského patentového spisu č. 1 274 666. Tato těsnění zahrnují podélné těsnicí členy, uložené v drážkách vytvořených v plášti statoru podél jeho povrchových přímek, a příčné těsnicí členy, uložené v drážkách vytvořených na vnitřním povrchu příčných přírub. Problémem, který je třeba s ohledem na provoz motoru řešit, je především zajištění tepelně dilatační schopností těsnění, a to jak s ohledem na vlastní roztahování po délce těsnicích členů, tak i na dilatací v místě jejich vzájemných styků a křížení. Dilatační schopnost musí být přitom zajištěna i s ohledem na provozní tlaky v pracovních komorách motorů.

Zmíněná řešení podle citovaných patentových spisů nesplňují dostatečně požadavky kladené na těsnění s ohledem na zajištění konkurenční schopnosti rotorových motorů pístovým motorům. Nedostatkem je zejména to, že příčné těsnicí členy zahrnují prvky zakřiveného průběhu, které vzdorují délkovým změnám a jsou příčinou rychlého opotřebení těsnění. Spoje mezi podélnými a příčnými členy jsou řešeny podle uvedeného americkébo patentového spisu č. 3 514 236 komplikovanými spojkami, které sice připouštějí dilatací, ale jsou při vyšších teplotách a tlacích náchylné k opotřebení. Při řešení dle francouzkého patentu č. 1 274 666 je spojení zajištěno pomocí krátkých vložek, přitlačovanýeh pružinami na koncové plochy podélných těsnicích členů, přičemž koncové plochy příčných těsnicích členů dosedají s vůlí na boční plochy těchto krátkých vložek. Všechny tyto znaky, tj. zakřivení některých těsnicích členů a vzájemné dosedání těsnicích členů, přímého nebo zakřiveného průběhu, jeden ke druhému, brání roztahování vyplývajícímu z vysokých teplot, přítomných v pracovních komorách, které mohou při každém výbuchu směsi dosáhnout místy i 2000 °C, a z vysoké frekvence výbuchů, související s rychlostí otáčení. To má za následek, že dochází k velmi rychlému opotřebení těsnění, a velmi často i k přetržení těsnicích členů, zejména u těsnicích členů zakřivenéného průběhu.

Popsané typy těsnění jsou z hlediska konkurenční schopnosti pístovým motorům nevyhovující rovněž v případech, kdy pohonnou hmotou je tlakové tekuté prostředí, například pára nebo stlačený vzduch. Mohou zajistit dobrou funkci motoru pouze při nižších tlacích pod horní mezí 0,6 až 0,8 MPa.

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález, jehož podstatou je těsnění rotorového motoru sestávajícího ze statoru, zahrnujícího plášť a alespoň dvě příčné příruby, a rotoru pohyblivého uvnitř tohoto statoru, kde vytváří mezi svým obvodem a vnitřním povrchem prvků statoru pracovní komory motoru, přičemž toto těsnění zahrnuje podélné těsnicí členy, uložené v drážkách vytvořených v plášti statoru podél jeho povrchových přímek, a příčné těsnicí členy, uložené v drážkách vytvořených na vnitřním povrchu příčných přírub, a to jednak první příčné členy, uspořádané v nejméně třech směrech tvořících mnohoúhelník obklopující hřídel rotoru, a jednak druhé příčné členy, vybíhající od míst styku podélných těsnicích členů s obvodem příčné příruby až k prvním příčným členům tvořícím mnohoúhelník, přičemž podle vynálezu podélné těsnicí členy, první příčné členy a druhé příčné členy mají přímkový průběh, přičemž druhé příčné členy vybíhající z obvodu příčné příruby kříží první příčné členy tvořící strany mnohoúhelník, v ploškách různých od vrcholových plošek tohoto mnohoúhelníka, a přičemž spoje mezi podélnými těsnicími členy a druhými příčnými členy, jakož i vzájemné křížení prvních příčných těsnicích členů a druhých příčných těsnicích členů jsou vytvořeny vzájemným překrytím pomocí do sebe zapadajících zářezů v podélných těsnicích členech a příčných těsnicích členech s podélnou dilatační vůlí, přičemž vnitřní povrch takto spojených těsn^;cích členů je spojitý a tloušťka spojených těsnicích členů v místě křížení je shodná s tloušťkou těsnicího členu mimo jejich vzájemný spoj.

Takto řešené těsnění se oproti známému stavu techniky vyznačuje tím, že všechny těsnicí členy mají důsledně přímkový průběh, a veškeré spoje jsou řešeny vzájemným překrytím pomocí do sebe zapadajících zářezů s dilatační vůlí, takže není bráněno dilatačním pohybům. Každý těsnicí člen se tak může volně roztahovat ve své drážce v podélném směru v důsledku tepelné roztažnosti, a může se rovněž vykývnout napříč drážky v důsledku působení tlakové tekutiny nebo otáčení motoru, což není dosažitelné při dosedání těsnicích členů na sebe dle známého stavu techniky. Úniky tekutiny, ke kte207703

S rým přitom v důsledku přítomnosti zářezů dochází, jsou jen velmi nepatrné. Vyřešení vzájemných spojů schopných dilataee je přitom usnadněno· podle vynálezu tím, že nejsou kumulovány vzájemné spoje jednotlivých těsnicích členů do jednoho uzlu, ale že se vždy navzájem kříží ve zmíněném typu spoje s rybinovitými zářezy pouze dva těsnicí členy. Spoje mezi podélnými a příčnými těsnicími členy jsou tak na rozdíl od zmíněných známých řešení umístěny mimo vzájemné spoje příčných těsnicích členů, tvořící vrcholy jimi vytvářeného mnohoúhelníka.

Všechny tyto znaky odstraňují nedostatky výše uvedených známých řešení, vyznačující se především malou odolností těsnicích členů proti opotřebení a proti případnému přetržení. Schopnost těsnicích členů podstoupit určitý výkyvný pohyb v příčném směru současně výrazně rozšiřuje rozsah použití rotorových motorů vybavených tímto těsněním i na vyšší tlaky, které se mohou pohybovat v rozmezí 4,5 až 5 MPa. Takto řešené rotorové motory se pak stávají schopné konkurence motorům s vratně pohyblivými písty.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých značí:

obr. 1 detail charakteristických styků těsnicích členů,, těsnění podle vynálezu v perspektivním zobrazení, obr. 2 detailní pohled na čelní přírubu a navazující část pláště statoru po vyjmutí těsnění, ukazující tvar a uspořádání drážek pro uložení těsnicích členů, obr. 3 celkový pohled na čelní přírubu statoru s navazující částí pláště v perspektivním zobrazení, obr. 4 celkový pohled na rotorový motor, pro něhož přichází v úvahu použití těsnění podle vynálezu, a to v podélném řezu, obr. 5 a 6 alternativní uspořádání drážek pro· příčné těsnicí členy v čelní přírubě, znázorněná v čelném pohledu, obr. 7 detail těsnicího členu s jeho zářezy, znázorněný v perspektivním pohledu, obr. 8 podélný řez těsnicím členem z obr. 7, znázorňující jeho křížení s dalšími těsnicími členy, obr. 9 půdorysný pohled na křížení těsnicích členů, obr. 10 perspektivní pohled na detail styku příčných těsnicích členů s podélnými těsnicími členy v místě styku příčné příruby a pláště statoru.

Na obr. 1 jsou patrné dva dílčí úseky skříně rotorového motoru, tvořící jeho stator, jak je z obrázku zřejmé, sestává jeden úsek skříně z plášťového dílu 1 ve tvaru prstence, jehož jeden okraj je spojen s příčnou přírubou 2 ve tvaru kruhového kotouče a jehož druhý okraj je zúžen do tvaru žebírka 4. Příčná příruba 2 je souosá s plášťovým dílem 1 a její průměr je větší, než průměr plášťového dílu, takže ho přesahuje na vnější straně v prstenci 3, opatřeném otvory 5.

V úseku ležícím uvnitř plášťového dílu 1 β

je na horní povrchové ploše příčná příruba 2 opatřena prvními příčnými drážkami 6 přímkového· průběhu, které budou podrobněji popsány dále. Stejnými příčnými drážkami 6 je opatřena i spodní povrchová plocha příčné příruby 2, skrytá na obr. 1. Na této· straně je úsek, v němž jsou první příčné drážky 6 vytvořeny, po obvodě vymezován kruhovou drážkou 7, jejíž rozměry a hloubka odpovídají žebírkovitému zakončení volného okraje plášťového dílu 1. jak je z obr. 1 patrno, slouží tato kruhová drážka 7 pro· zasunutí volného konce plášťového dílu 1 dalšího dílčího· úseku, skříně pro vytváření sestavy jednotlivých dílů statoru.

Příčná příruba 2 spodního dílčího úseku skříně je prvními příčnými drážkami 6 opatřena pouze na své horní povrchové ploše a rovněž nemá na své spodní povrchové ploše kruhovou drážku 7. Slouží jako čelní příruba vymezující čelo· statoru na jednom jeho konci. Všechny příčné příruby 2 jsou dále opatřeny osovým průchodem 9 pro osazení hřídele rotoru. Pro lepší znázornění horní povrchové plochy spodní příruby 2 je horní příruba zmenšena tak, že v ní není tento otvor 9 na obr. 1 patrný.

jak je zřejmé z pohledu na příčnou přírubu 2 vnitřního dílčího úseku skříně, který je na obr. 1 znázorněn nahoře, nebo z pohledu na čelní dílčí úsek skříně, znázorněný na obr. 2, jsou první příčné drážky 6 uspořádány rovnoběžně vedle sebe, a to ve dvojicích ve znázorněném příkladě provedení. Mohou však být též uspořádány ve větších skupinách. První příčné drážky 6 jsou dále uspořádány do tvaru mnohoúhelníka, v daném případě čtverce, souosého s otvorem 9. První příčné drážky 6 dvou sousedních stran čtverce se navzájem protínají a jejich protínající se úseky vymezují vrcholové plošky čtverce.

Rovnoběžně s prvními příčnými drážkami 6 jsou v odpovídajících povrchových plochách přírub 2 vytvořeny druhé příčné drážky 10, uspořádané rovněž ve dvojicích a navzájem spolu rovnoběžně. Tyto· drážky vybíhají z obvodu 0 příčné příruby 2 a protínají první příčné drážky 6 v ploškách různých od vrcholových plošek čtverce vytvářeného prvními příčnými drážkami 6. Na obvodě 8 příčné příruby 2 navazují druhé příčné drážky 10 na podélné drážky 11, probíhající rovněž ve dvojicích a navzájem spolu rovnoběžně v axiálním směru po celé délce vnitřní stěny plášťového dílu 1.

Popsané příčné drážky 8 a 10 a podélné drážky 11 slouží k osazení těsnicích členů přímkového průběhu, jejichž povaha je obdobná jako u těsnicích členů používaných ve spalovacích motorech nebo v motorech pracujících s tlakovou tekutinou, jak ukazuje zejména obr. 1, jsou do prvních příčných drážek S vsazeny první příčné těsnicí členy 21, do druhých příčných drážek 10 jsou vsazeny druhé příčné těsnicí členy 22, na něž navazují v podélných drážkách 11 podélné těsnicí členy 23. Každý z těsnicích členů je na spodní straně tvořen zvlněným páskem 12, jak je nejlépe patrno z obr. 7 a 8, a vlastním těsnicím páskem 13, připojeným svrchu ke zvlněnému pásku 12, ia vydutým na vrchní straně pro tření o otáčející se rotor motoru. Zvlněné pásky 12 jsou vytvořeny z pérové oceli, například zvlněné ve směru délky, čímž jak známo umožňují pružné odtlačování jejich těsnicích pásků 13 směrem ven z drážky, tj. do· dotyku s rotorem.

Jak ukazuje obr. 7 až 9, jsou v oblastech vzájemného křížení těsnicí pásky 13 příčných a podélných těsnicích členů 21, 22 a 23 opatřeny zářezy 14, 15, které umožňují že navzájem se křižující těsnicí členy do sebe zapadají, takže jejich vyduté třecí plošky leží v jedné rovině. Velikosti těchto zářezů 14, 15 jsou dostatečně dimenzovány k tomu, aby dilatační vůlí 24 umožnily potřebné dilatování těsnicích pásků ve směru jejich délky, aniž by přitom docházelo k význačnějším únikům tlakové tekutiny. Dilatace těsnicích členů je tak zajištěna při současném zajištění dobré těsnosti motoru. Zvlněné pásky 12 sestávají s více dílů, aby se umožnilo· jejich křížení. Obdobně jako v místě křížení těsnicích pásků 13 příčných těsnicích členů 21, 22, jsou zářezy vytvořeny i na koncích druhých příčných těsnicích členů 22 a navazujících koncích podélných těsnicích členů 23. Tyto zářezy 16 umožňují vzájemné napojení s dilatační vůlí 24, jejíž velikost neohrožuje těsnost motoru, jak ukazuje obr. 10.

Z výše uvedeného· je zřejmé, že sestavením popsaných dílčích úseků skříně motor vznikne stator, do něhož lze osadit rotor nesený hřídelem, který se obvyklým způsobem vsune do otvorů 9 v přírubách 2. Vznikne tak rotorový motor s rotačním pístem. Za jeho chodu jsou příčné těsnicí členy 21 a 22 přitlačovány k příčným povrchovým plochám rotorů 20, zatímco podélné těsnicí členy 23 se přimykají k bočnímu povrchu rotorů 20. První příční těsnicí členy 21 v drážkách 6 tak zajišťují těsnění okolo hřídele, a druhé příčné těsnicí členy 22 v drážkách 10 spolu s podélnými těsnicími členy 23 v drážkách 11 zajišťují těsnění mezi jednotlivými pracovními komorami takto sestaveného motoru.

Popsané těsnění sestávající z uvedených těsnicích členů 21, 22 a 23 přímkovitého průběhu je použitelné jak pro motor s vnitřním spalováním, tak i pro motor poháněný tlakovým tekutým prostředím, jako parou nebo stlačeným vzduchem, zahrnující obvykle jediný rotor. Počet stran mnohoúhelníka (tj. dvojic prvních příčných drážek 6) jakož i počet povrchových přímek těsněných na vnitřním povrchu pláště (tj. dvojic podélných drážek 11] a odpovídajících spojnic (tj. dvojic druhých příčných drážek 10) je určován počtem pracovních komor motoru.

V případě parního motoru nebo motoru na stlačený vzduch, v němž je část boční plochy rotoru kruhová, může být stator opatřen, jak ukazuje obr. 3:

— jedním mnohoúhelníkem tvořeným prvními příčnými drážkami 6 ve tvaru čtverce, — dvěma skupinami těsněných povrchových přímek na vnitřní straně pláště, tj. podélných drážek 11, přidružených ke dvěma spojnicím, tj. skupinám druhých příčných drážek 10, a — dvěma radiálními kanálky 17, v nichž se mohou posouvat známým způsobem dvě pohyblivé přepážky přitlačované na boční povrch rotoru a opatřené podélnými drážkami 11, čímž se vytvoří přívodní komora, expanzní komora a výfuková komora, které jsou tak od sebe odděleny a utěsněny jedna vůči druhé.

Popsané díly skříně motoru lze různě sestavovat k sobě, takže se například k dílům znázorněným na obr. 1 připojí další dva dílčí úseky skříně a sestava se zakončí přidáním slepé příčné příruby 2, která nenese plášťový díl 1, ale má v sobě pouze vytvořenou kruhovou drážku pro zasazení posledního plášťového dílu 1, přes který přesahuje v prstenci 4 s otvory 5. Tyto prstence 4 s otvory 5, jimiž je opatřena každá příčná příruba 2, umožňují obvyklý montážní postup pro sestavení motoru pomocí rozpěrek a závitovaných tyčí 18 s maticemi 19, jak ukazuje obr. 4. Získá se tak stator pro uložení čtyř rotorů 20 nesených tímtéž hřídelem.

Claims

PREDMET

Těsnění rotorového motoru, sestávajícího ze statoru, zahrnujícího plášť a alespoň dvě příčné příruby, a rotoru pohyblivého uvnitř tohoto statoru, kde vytváří mezi svým obvodem a vnitřním povrchem prvků statoru pracovní komory motoru, přičemž toto těsnění zahrnuje podélné těsnicí členy, uložené v drážkách vytvořených v plášti statoru podél jeho povrchových přímek, a příčné těsnicí členy, uložené v drážkách vytvořených na vnitřním povrchu příčných přírub, a to jednak první příčné členy, uspořádané v nejméně třech směrech tvořících mnohoúhelník obklopující hřídel rotoru, a jednak druhé příčné členy, vybíhající od míst styku podélných těsnicích členů s obvodem příčné příruby až k prvním příčným členům tvořícím mnohoúhelník, vyznačené tím, že podélné těsnicí členy (23), první příčné členy (21) a druhé příčné členy (22) mají přímkový vynalezu průběh, přičemž druhé příčné členy (22) vybíhající z oibvodu (8) příčné příruby (2) kříží první příčné členy (21), tvořící strany mnohoúhelníka, v ploškách různých od vrcholových plošek tohoto mnohoúhelníka, a přičemž spoje mezi podélnými těsnicími členy (23) a druhými příčnými členy (22), jakož i vzájemné křížení prvních příčných těsnicích členů (21) a druhých příčných těsnicích členů (22) jsou vytvořeny vzájemným překrytím pomocí do sebe zapadajících zářezů (14, 15, 16) v podélných těsnicích členech (23) a příčných těsnicích členech (22, 21) s podélnou dilatační vůlí (24), přičemž vnitřní povrch takto spojených těsnicích členů je spojitý a tloušťka spojených těsnicích členů v místě kříženi je shodná s tloušťkou těsnicího členu (21, 22, 23 j mimo jejich vzájemný spoj.