DE1012310B

DE1012310B - Sealing for working areas of rotary piston machines

Info

Publication number: DE1012310B
Application number: DEN9629A
Authority: DE
Inventors: Felix Wankel
Original assignee: NSU Werke AG
Current assignee: NSU Werke AG
Priority date: 1954-10-22
Filing date: 1954-10-22
Publication date: 1957-07-18

Description

Abdichtung für Arbeitsräume von Drehkolbenmaschinen Im allgemeinen werden die Arbeitsräume von Drehkolbenmaschinen von Flächen begrenzt, die zu verschiedenen bewegten oder stehenden Bauteilen gehören. Beispielsweise können folgende Grenzflächen vorhanden sein: 1. Wand cies feststehenden Gehäuses, 2. Umfang des oder der Läufer, 3. Stirnfläche des oder der Läufer, 4. Flächen von Sperrschiebern.Sealing for working spaces of rotary piston machines in general the working spaces of rotary piston machines are limited by surfaces that lead to different moving or stationary components. For example, the following interfaces be present: 1. wall of the fixed housing, 2. circumference of the runner (s), 3. Front face of the runner (s), 4. faces of locking slides.

Eine oder mehrere dieser Flächen enthalten die Steueröffnungen für das Arbeitsmittel. Die Flächen sind teils eben, teils in zwei oder drei Dimensionen gekrümmt. Für den Betrieb einer Drehkolbenmaschine - besonders für den Anfahrvorgang und für niedere bis mittlere Drehzahlen - ist es erforderlich, daß sämtliche Fugen zwischen den Begrenzungsflächen möglichst vollkommen geschlossen werden. Unter gewissen Voraussetzungen kann eine Spaltdichtung ausreichen. Dagegen wird in allen Fällen, in denen hohe Temperaturdifferenzen auftreten, die ther iniscbe Verfüge des Materials zur Folge haben, und für Maschinen mit hohen Druckdifferenzen zwischen den benachbarten Arbeitsräumen eine Abdichtung wesentliche Vorteile bieten. Die Ausbildung einer derartigen Abdichtung ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.One or more of these surfaces contain the control openings for the work equipment. The surfaces are partly flat, partly in two or three dimensions curved. For the operation of a rotary piston machine - especially for the start-up process and for low to medium speeds - it is necessary that all joints be closed as completely as possible between the boundary surfaces. Under certain A gap seal may suffice. On the other hand, in all cases, in which high temperature differences occur, the thermal disposition of the material and for machines with high pressure differentials between neighboring ones Sealing of workspaces offers significant advantages. The training of a such sealing is the subject of the present invention.

Es ist bekannt, Arbeitsräume von Drehkolbenmaschinen durch dünnwandige Platten, die federnd oder elastisch angeordnet sind, abzudichten. Für die Abdichtung gemäß der Erfindung ist charakteristisch, daß die Platten über federnde, in Schlitzen liegende Metallbänder mit den Läuferkörpern gasdicht verbunden sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Verformung unter dem Anpreßdruck größer ist als die auftretenden Verzüge der Dichtflächen und daß eine vollauf befriedigende Dichtheit an den Stoßsteilen gewährleistet ist. Dies gilt auch besonders in dem Fall, daß nach einem weiteren Erfindungsgedanken die Metallbänder aus zwei oder mehreren unmittelbar aufeinanderliegenden Einzelbändern zusammengesetzt werden, da sich hierdurch die Elastizität noch erhöht.It is known that working spaces of rotary piston machines by thin-walled Plates that are arranged resiliently or elastically to seal. For sealing according to the invention it is characteristic that the plates have resilient, in slots lying metal strips are connected to the rotor bodies in a gas-tight manner. Through this Measure is achieved that the deformation under the contact pressure is greater than the resulting distortions of the sealing surfaces and that a completely satisfactory tightness is guaranteed at the joint parts. This is especially true in the event that according to a further idea of the invention, the metal strips from two or more directly superimposed individual bands are put together, as this results in the Elasticity even increased.

Die Gleitbewegung der Metallbänder in den Schlitzen kann an einer oder an beiden Seiten ermöglicht werden. Bei nur einseitiger Bewegung kann das oder die Metallbänder in dem Gegenschlitz durch Verstemmen gesichert werden. Es ist auch möglich, ein derartiges Metallband aus dem Material des Dichtkörpers selber herauszuarbeiten.The sliding movement of the metal bands in the slots can be at a or on both sides. With only one-sided movement, that can or the metal straps are secured in the mating slot by caulking. It is also possible to work out such a metal band from the material of the sealing body itself.

Besondere Sorgfalt erfordert die Ausbildung eines derartigen Dichtsystems an den Eckpunkten, an denen beispielsweise eine stirnseitige Abdichtung eines Läufers mit einem radialen Dichtteil verbunden werden muß. Auch an dieser Stelle können die Metallbänder verwendet werden, wobei durch Abwickeln der Bänder selber oder durch Verlöten, Verschweißen od. dgl. an der Eckstelle eine Umlenkung von der einen Dichtebene in die andere verwirklicht werden kann. Auch bei diesen in mehreren Ebenen liegenden Metallbändern werden zweckmäßig zwei oder mehr Lagen aufeinander verwendet, deren Stoßstellen in bekannter M7eise versetzt angeordnet sind.The formation of such a sealing system requires special care at the corner points where, for example, a frontal seal of a rotor must be connected to a radial sealing part. Also at this point you can the metal bands are used, by unwinding the bands themselves or by soldering, welding or the like. At the corner point a deflection from the one Sealing level can be realized in the other. Even with these on several levels lying metal strips are expediently used two or more layers on top of one another, the joints of which are arranged offset in a known manner.

Bei hohen Drehzahlen können die Fliehkräfte, die auf die Dichtelemente einwirken, so groß werden, daß der Anpreßdruck die zulässige Höchstgrenze überschreitet. In solchen Fällen wird zweckmäßig eine Fliehkr aftentlastung vorgesehen, die durch ein Gegengewi.cht zu erreichen ist. Das Gegengewicht kann jenseits der Drehachse angebracht «erden. Es kann auch unter Verwendung von Winkelhebeln od. dgl. auf derselben Seite liegen wie das Dichtelement.At high speeds, the centrifugal forces acting on the sealing elements act so great that the contact pressure exceeds the maximum permissible limit. In such cases, a centrifugal force relief is expediently provided through a counterweight can be achieved. The counterweight can be beyond the axis of rotation attached «earth. It can also od using angle levers. Like. On the same Side like the sealing element.

Die zentripetal gerichtete Entlastung kann einen Teil der Fliehkraft ausgleichen, sie kann auch größer gewählt werden als die Fliehkraft. Im letzteren Fall ist durch eine elastische Vorspannung für eine Anlage des Dichtelementes zu sorgen, die dann bei steigender Drehzahl durch die überwiegende Zentripetalkraft ausgeglichen werden und von einer gewünschten Grenzdrehzahl an ein Abheben der Dichtelemente verursacht. Eine ähnliche Einrichtung läßt sich auch für stirnseitige Dichtelemente verwirklichen, die unter Ausnutzung von Fliehkräften bei hohen Drehzahlen die ursprünglich vorhandene federnde Anpressung an der Dichtstelle überwies .und damit Reibungsverluste reduziert.The centripetally directed relief can be part of the centrifugal force balance, it can also be chosen to be greater than the centrifugal force. In the latter The case is closed by an elastic preload for a contact of the sealing element which are then caused by the predominant centripetal force as the speed increases are compensated and a lifting of the sealing elements from a desired limit speed caused. A similar device can also be used for sealing elements on the face side realize that by taking advantage of centrifugal forces at high speeds the original existing resilient contact pressure transferred to the sealing point. and thus reducing friction losses.

Die Abdichtung gemäß der Erfindung wird durch die Abb, 1 bis 9 veranschaulicht. Es zeigt hierbei Abb. 1 einen Querschnitt durch einen Läufer, Abb. 2 einen Längsschnitt durch einen Läufer, ' Abb. 3 eine Einzelheit an der radialen Dichtstelle, Abb. 4 eine Einzelheit an der stirnseitigen Dichtfläche, __ 'Abb. 5 in verschi.edene4Ebenen angeordneteMetallbänder, Abb:6 eine Fliehkxäftentlastung durch Gegengewicht, Abb. 7 eine Fliehkraftentlastung durch Kippwalze, Abb. 8 eine Einrichtung zum Abheben der Stirndichtungen im Längsschnitt, Abb. 9 eine Einrichtgng zum Abheben der Stirndichtungen im Querschnitt.The seal according to the invention is illustrated by Figures 1-9. It shows here Fig. 1 a cross section through a rotor, Fig. 2 a longitudinal section by a runner, 'Fig. 3 a detail at the radial sealing point, Fig. 4 a detail on the front sealing surface, __ 'Fig. 5 in different 4 levels arranged metal strips, Fig: 6 a centrifugal force relief by counterweight, Fig. 7 a centrifugal force relief by tilting roller, Fig. 8 a device for lifting of the end seals in longitudinal section, Fig. 9 a device for lifting off the end seals in cross section.

Zu Abb. 1 und 2. Es ist beispielsweise bei 1 ein Läufer einer Drehkolbenmaschine angedeutet, der an der Stelle 2 mit einem Gegenläufer oder feststehenden Gehäuse zusammenstößt. Die Wand des Gegenläufers oder Gehäuses ist bei e.3.- zu erkennen. An der Berührungsstelle ist die radiale Dichtleiste 2 a angedeutet. Den Verlauf der stirnseitigen Dichtgrenze gibt der Linienzug 4 an. Einzelheiten über diese stirnseitige Abdichtung sind in Abb. 2 zu erkennen. Es ist, wieder bei 1 der Läufer, bei 3 der Gegenläufer bzw. das Gehäuse angedeutet, gegen das der Läufer an den beiden Stirnflächen 4 und 4 ca abgedichtet werden muß. Diese stirnseitige Abdichtung kann ebenfalls durch Dichtstreifen, wie in Abb. 1 angegeben ist, oder durch Dichtplatten 5 und 5 a vorgenommen werden. Die Dichtplatten laufen gemeinsam mit dem rotierenden Teil der Drehkolbenmaschine um die Achse 6.To Fig. 1 and 2. For example, a rotor of a rotary piston machine is indicated at 1, which collides at point 2 with a counter-rotor or stationary housing. The wall of the counter-rotation or housing can be seen at e.3.-. The radial sealing strip 2a is indicated at the point of contact. The course of the frontal sealing boundary is indicated by the line 4. Details of this frontal seal can be seen in Fig. 2. It is indicated, again at 1 the runner, at 3 the counter-runner or the housing against which the runner must be sealed at the two end faces 4 and 4 approx. This end-face seal can also be made by sealing strips, as indicated in Fig. 1, or by sealing plates 5 and 5 a. The sealing plates run around axis 6 together with the rotating part of the rotary piston machine.

Zu Abb. 3 und 4. In Abb. 3 ist die Anordnung des radialen Dichtelementes und seine Verbindung mit dem Läufer genauer dargestellt. Das dünnwandige Dichtelement 2 ist mit ausreichendem Bewegungsspiel in einer entsprechenden Nut des Läufers 1 geführt. Ein Anschluß des Dichtelementes an den Läuferkörper ist durch das oder die Metallbänder 7 bewirkt. Die Metallbänder sind im Dichtelement und im Läuferkörper in Schlitzen gelagert, von denen beispielsweise die Lagerung bei 8 durch Verstemmen oder ähnliche Maßnahmen gesichert ist, während bei 9 eine Gleitbewegung ausgeführt werden kann. Der beispielsweise auf der linken Seite der Zeichnung bestehende Überdruck bewirkt eine abdichtende Anlage des Dichtelementes 2 auf der rechten Flanke, während gleichzeitig eine Anpressung in radialer Richtung durch. Fliehkraft und Gasdruck erzielt wird. Die geringeBewegungsmöglichkeit des Dichtel.ementes inUmfangsrichtung wird durch die Federungseigenschaften der Metallbänder ermöglicht. InAbb. 4 ist eine entsprechende Anordnung der Metallbänder 7 in Verbindung mit der stirnseitigen Platte 4 dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen den Angaben der Abb. 3.To Fig. 3 and 4. Fig. 3 shows the arrangement of the radial sealing element and its connection with the runner is shown in more detail. The thin-walled sealing element 2 is with sufficient play in a corresponding groove of the rotor 1 guided. A connection of the sealing element to the rotor body is through the or the metal strips 7 causes. The metal strips are in the sealing element and in the rotor body stored in slots, of which, for example, the storage at 8 by caulking or similar measures are secured, while at 9 a sliding movement is carried out can be. The overprint that exists, for example, on the left side of the drawing causes a sealing contact of the sealing element 2 on the right flank, while at the same time pressing in the radial direction. Centrifugal force and gas pressure is achieved. The low possibility of movement of the sealing element in the circumferential direction is made possible by the resilience of the metal strips. In Fig. 4 is a corresponding arrangement of the metal strips 7 in connection with the end face Plate 4 shown. The reference symbols correspond to the information in Fig. 3.

Zu Abb.5. In dieser Darstellung ist weder der Läufer noch die überschliffene Gegenfläche dargestellt, die die gleiche Form haben, wie sie aus Abb.1 und 2 zu erkennen ist. Auch die dünnwandigen Dichtelemente sind nicht gezeigt. Es ist lediglich bei 7 und 7a der Verlauf der dünnen, federnden Metallbänder erkennbar, die eine Verbindung zwischen dem Läufer und den Dichtelementen herstellen. An den Anschlußstellen 10 wird durch Abkanten oder durch Verschweißen bzw. Verlöten der Übergang der Metallbänder aus der radialen Dichtgrenze in die stirnseitige Abdichtung erzielt. Die Stoßstellen der Metallbänder sind gegeneinander versetzt und bei 11 angedeutet.To Fig.5. In this representation there is neither the runner nor the ground one Opposite surface shown, which have the same shape as shown in Fig. 1 and 2 recognize is. The thin-walled sealing elements are also not shown. It is just at 7 and 7a the course of the thin, resilient metal strips can be seen, the one Establish a connection between the rotor and the sealing elements. At the connection points 10 is the transition of the metal strips by folding or by welding or soldering achieved from the radial sealing boundary in the frontal seal. The joints the metal strips are offset from one another and indicated at 11.

Zu Abb. 6. Ein ähnlicher Läufer 1, der bei 2 mit radialen Dichtleisten ausgestattet ist, zeigt eine zusätzliche Fliehkraftentlastung für die Dichtleisten. Hierzu ist über Verbindungsstangen oder ähnliche Elemente 12 ein Gegengewicht 13 angeschlossen, durch das die Fliehkraft der Dichtleisten ausgeglichen wird.To Fig. 6. A similar rotor 1, the one at 2 with radial sealing strips is equipped, shows an additional centrifugal force relief for the sealing strips. For this purpose, a counterweight 13 is provided via connecting rods or similar elements 12 connected, through which the centrifugal force of the sealing strips is balanced.

Zu Abb. 7. Die gleiche Aufgabe der Fliehkraftentlastung ist durch Anordnung einen- Kippwalze 14 erreicht. Unter der Fliehkraft wird durch den Nocken 15 der Kippwalze eine zentripetal gerichtete Kraft P auf das Dichtelement 2 ausgeübt. Durch eine Federkraft in Richtung F kann eine nach außen wirkende Vorlast erzeugt werden, die bei höheren Drehzahlen durch die zunehmende Kraft P überwunden wird.' Zu Abb, 8 und 9. In dieser Darstellung ist angedeutet, wie durch eine ähnliche Kippwalze 14 ein heben der stirnseitigen Dichtplatten 4 und 4a erreicht wird. Unter der Fliehkraft erzeugt die Kippwalze ein Drehmoment in `Richtung 117, das beispielsweise übe Rechts- und Linksgewinde bei 15 und 15 a eine Bewegung der Dichtplatten in Richtung auf den Läuferkörper erzwingt. Auch hierbei ist die beispielsweise durch Federn 16 erzeugte Vorlast durch die Kräfte in Richtung P zu überwinden.To Fig. 7. The same task of centrifugal relief is achieved by arranging a tilting roller 14. Under the centripetal force, a centripetally directed force P is exerted on the sealing element 2 by the cam 15 of the tilting roller. A spring force in direction F can generate an outwardly acting preload, which is overcome by the increasing force P at higher speeds. Regarding Figs. 8 and 9. This illustration indicates how a similar tilting roller 14 is used to raise the end-face sealing plates 4 and 4a. Under the centrifugal force, the tilting roller generates a torque in the direction 117, which forces the sealing plates to move in the direction of the rotor body via right and left threads at 15 and 15 a, for example. Here, too, the preload generated, for example, by springs 16, has to be overcome by the forces in the P direction.

Claims

PATENT APPEAL 1. Sealing for working spaces of rotary piston machines - especially of high-compression rotary piston machines - by d`yn = walled Plates that are conformable to the distortions of the counter-flat, characterized in that that the plates over resilient, in slots (9) lying metal strips (7) with the Rotor bodies (1) are connected in a gas-tight manner.

2. Seal according to claim 1, characterized characterized in that the thin-walled end-face sealing plates (4) or their Metal strips (7) further sealing parts (5), e.g. B. strip-shaped type connected through which the remaining areas of the work rooms to be sealed are closed will.

3. Sealing after. Claim 2, characterized in that the metal strips (7) are thin and resilient.

4. Seal according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the metal strips consist of several closely spaced layers exist whose. Joints (11) are offset from one another in a known manner.

5. Sealing according to claims 1 to 4, characterized in that the metal strip is in a slot (8) is driven tightly or on one of the sealing parts by working out 'ätth ° is inseparably attached to this.

6. Seal according to one of claims 1 to 5, characterized in that for the connection of the in different levels arranged sealing elements metal strips (7, 7a) are used; `` Aie by angling or welding (10) joined together to form a closed sealing boundary siX4, wherein the separation points required for installation reasons are offset from one another.

7th Seal according to Claims 1 to 6, characterized in that the sealing elements (2), which is stressed by centrifugal force due to its location exposed are relieved directly or indirectly using counterweights (13) will. B.

Seal according to Claims 1 to 7, characterized in that one Sealing elements (2) exposed to centrifugal force by elastic tension in centrifugal Direction can be pressed and overcompensated centripetally by counterweights (14) so that a lift-off takes place at high speeds.

9. Seal according to claim 1 to 8, characterized in that the end-face sealing elements (4, 4a) through elastic bias (15, 15a) can be pressed against their contact wall and by utilizing them centrifugal force effects (14) can be lifted off at higher speeds. Considered Publications: German patents No. 273 036, 406 868, 194 568, 169 895, 319 422.