DE1401401A1 - Mit Kuehleinrichtung versehener Fluegel von Drehfluegelmaschinen - Google Patents

Description

• 'Mit Kühleinrichtung versehener Flügel von Drehflügelmaschinen" Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einer Kühleinrichtung .beitenr-@ wobei sich vorzugsweise der Flügel mittels einer Flügelkufe an dem die Arbeitskammern radial nach außen abschliessenden Kapselring abstützt,. _ .
• Die Erfindung bezweckt' vor allem eine weitgehende thermische Entlastung. der Flügel bzw¢ der das Flügelaggregat bildenden Teile und besteht zu ,einem wesentlichen Teil dar .n, daß der Flügel von einem Kühlkanalsystem durchz.ogen-und vorzugsweise in diesea.Kühlkanalsystem auch-die Flügelkufe und/oder ein die Flügelkufe mit dem Flügel gelenkig verbindender Kufenbolzen mitenbezogen ist.: Ist letzteres der Fall, so werden nicht nur der Flügel, sondern auch die sowohl mechanisch als auch - insbesondere bei Brennkraftmaschinen - thermisch ebenfalls hochbelasteten Flügelkufen bzwa Kufenbolzen durch inten-@ sive Kühlung thermisch entlastet. Die Betriebssicherheit und

  für ein Kühlmittel versehenen Flügel von Drehflügelmasehineng

  oder sonst unter honen Temperaturen

  insbesondere von solchen die als Brennkraftmaschinen./ar-

  Lebensdauer der Flügel. bzw. Flügelkufen und Kufenbolzen können dadurch wesentlich erhöht werden. Das Kühlkanalsystem des Flügels kann radial beiderseits geöffnet sein, so daß der Kühlstrom bei der Bewegung des Flügels wechselweise den Flügel radial einwärts und radial auswärts durchströmen kann. Die Kühlkanäle können hierbei z.aB. von dem radial inneren Schlitzraum des axial mittleren Rotors ausgehen, sich nach den axialen Endendes Flügels zu in diesem verzweigen und alsdann in die radial äußeren Schlitzräume, die in den Hotorseitenwänden radial außerhalb der in diesen geführten Flügelfortsätze gebildet werden, ausmünden. Dies setzt jedoch voraus, daß die Schlitz räume des mittleren Rotors und der Ratorseitenwän.de das zur Kühlung dienende Medium aufnehmen können. .
• Eine andere, in vielen Fällen besonders vorteilhafte Möglichkeit der Flügelkühlung besteht in einer solchen Anordnung des Kühlkanalsystemes im Innern des Flügels (bzw. der Flügelkufe oder des Kufenbolzens), daß das .Kühlmittel in den Kanälen hauptsächlich durch Zentrifugalwirkung und/oder durch Einwirkung der insbesondere in den Arbeitskammern herrschenden Hitze selbsttätig in Umlauf gehalten wird. Das Kühlkanalsystem kann hierbei radial nach außen, gegebenenfalls auch ganz geschlossen sein.
• Gegebenenfalls kann auch das Kühlkanalsystem im Flügel radial einwärts einseitig geöffnet sein, also mit dem radial inneren Schlitzraum des kotors bzw. der Rotorseitenwände in offener Verbindung stehen, so daß das Kühlmittel wechselweise aus den Schlitzräumen in das Kühlkanalsystem des Flügels einströmen bzw. aus diesem ausströmen kann.
• Der Vorgang ist hierbei bei Verwendung eines flüssigen Kühlmittels wie Ö1, Wasser od.dgl. etwa folgender: Infolge der hohen Temperatur, wie sie vor allem bei Verwendung der 1Viaschine als Brennkraftmaschine auftritt, sammeln sich bei Überschreiten der Verdampfungstemperat-ur des Kühlmittels in den Kühlkanälen des Flügels der Kufe oder des Kufenbolzens Dampfblasen. Auch kann sich wärmeres Kühlmittel an denWänden der Kühlkanäle ansammeln, während in den zentraleren Raumteilen der KüY#.lkanäle kälteres Kühlmittel in-Gas- oder Flüssigkeitsform verteilt ist. Da die wärmeren Kühlmittelteile bzw. die Dampfblasen geringeres spezifisches Gewicht als die kälteren Kühlmittelteile haben, werden während der Umlaufbewegung des Rotors die schwereren, also kühleren Teile des Kühlmittels durch die Fliehkraft nach außen getrieben, während die leichteren, wärmeren.Teile des Kühlmittels in entgegengesetzter Richtung nach innen verdrängt werden.
• Es entsteht also bei der Drehung des Rotors und infolge des Wärmegefälles eine selbsttätige Kühlströmung innerhalb des Kühlkanalsystemes derart, daß kältere Kühlmittelteile ständig in die heißeste Zone der Flügel, der Flügelkufe bzw. des Kufenbolzens hineinströmen und wärmere Kühlmittelteile aus dieser Zone herausströmen. Letztere kühlen sich hierbei an den kälteren Wänden, gegebenenfalls außerhalb des Flügels an den Rotorschlitzwänden wieder ab, insbesondere dann, wenn auch die Rotorschlitzwände ihrerseits gekühlt werden. Die Folge ist ein ständiger Umlauf des Kühlmittels.
• Sinngemäß Entsprechendes findet auch bei Verwendung eines gasförmigen Kühlmittels statt.
• Zur weiteren Intensivierung der Kühlung können die Kühlkanäle" im Innern des Flügels bzw. der Flügelkufen in mehrere Zweigkanäle unterteilt und/oder durch Vorsprünge, Zwischenwände od.dgl, zu einem den Strömungsweg des Kühlmittels verlängernden gewundenen Kanalsystem ausgebildet sein. Vorzugsweise sind ferner bei Verwendung von in Schlitzen der Rotorseitenwände gelagerten axialen Flügelfortsätzen diese sowie gegebenenfalls die an sie anschließenden. xa.dial -auawärts gerichteten, den Kapselring axial umgreifenden Ansätze ebenfalls mit Kühlkanälen, gegebenenfalls in Form von radial nach außen geschlossenen Kühlräumen versehen. Die Kühlkanäle in der Flügelkufe bzw. -bei Lagerung des Kufenbolzens in den Flügelfortsätzen - auch in den radialen Ansätzen der-Flügelfortsätze sind vorzugsweise über Kühlkanäle im Kufenbolzen mit den Kühlkanälen im übrigen Flügel verbunden, so daß eine relativ schmale Bauart der Flügel erzielbar ist. Der Kufenbolzen kann von einem Kühlkanal in Längsrichtung durchsetzt sein, von.dem aus die Kühlkanäle in der Flügelkufe bzw: in den radialen Ansätzen der Flügelfort-. sätze abzweigen können. Auch kann die Anordnung derart getroffen sein, daß die Kühlkanäle im Flügel, in der Kufe bzw. in den Flügelansätzen sowie im Kufenbolzeh ganz oder teilweise mit .Bezug auf den Kühlmittelstrom parallel zueinander geschaltet sind. Hierdurch läßt sich ein besonders intensiver Durchlauf des Kühlmittels durch den Flügel, die Flügelkufe und den Kufenbolzen erzielen. Damit bei einer solchen Parallelführung eine gleichmäßige bzwa dem Temperaturzustand und dem Kühlbedarf =angepaß,te K-ühlmittelmenge mit Sicherheit` durch die -einzelnen Kühlkanäle strömt, können Drosselwiderstände vorgesehen sein, die eine entsprechende Verteilung des Kühlmittels auf die--einzelnen Zweigströme sicherstellt. Auch sind solcheDrasselwiderstände vor allem dann notwendigg'wenn zwischen den einzelnen Kanalabschnitten im Flügel--oder Kufenbolzen zusätzliche Umgehungs- oder-Kurzschlusskanäle vorgesehen sinda Eine besonders-intensive Kühlung ergibt sich jedoch, wenn das Kühlmittel unter Pumpendruck zugeführt wird. Insbesondere in diesem Falle sind zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels gesonderte Kan4le vorgesehen, vorzugsweise-derart, daß das ' Kühlmittel=gezwungen wird, nach Eintritt. in den Flügel zu= nächst im wesentlichen das genannte Kühlkanalsystem zu durchströmen, bevor es den Flügel wieder verlassen kann.=Zur Zu-und Abführung des Kühlmittels sind in diesem Falle in-einerbevorzugten Ausführungsform der Erfindung in BeWegungsrichtung des Flügels angeordnete Rohre vorgesehen,-mittels derer oder auf denen die Flügel schiebbar geführt sind. Die Flügel können-«mit Passungsspiel auf den Rohren bzw, diese, sofern sie mit den Flügeln fest verbunden sind, in Bohrurigen oder Buchsen des Rotors" gleiten.. Doch kann gegebenenfalls auch von einem solchen Passungsspiel zwischen den Rohren und dem Flügel bzw. zwischen den Rohren und den Rotorwänden abgesehen sein, sofern nur das Spiel so gewählt ist, daß der Umlauf des Kühlmittels durch Undichtigkeit nicht allzusehr beeinträchtigt wird, oder besondere Dichtungen an den Rohren vorgesehen sind. Nach einem weiteren Yerkmal der Erfindung weist der Flügel im Bereiche seiner zur Lagerung in Schlitzen des Rotors dienenden insbesondere in den Arbeitsraum der Iiiaschinen hinaustretenden, also im Falle von Brennkraftmaschinen odedgl, thermisch besonders hoch beanspruchten Gleitflächen eine oder mehrere Aussparungen auf. Diese Aussparungen oder eine entsprechende Formgebung des Flügels bewirken, daß sich der Flügel in diesen Zonen erhöhter Wärmebelastung deformieren und dieser Wärmebelastung anpassen kann, ohne bei diesen Deformationen die Hotorschlitzwände zu berühren und dadurch Reibungswiderstände

  und Klemmwirkungen zu verursachen. Der Flügel wird also nur/

  oder hauptsächlich

  an denjenigen Stellen auf den Schlitzwänden gleiten, die

  außerhalb der Aussparungen thermisch weniger hoch belastet sind.
• Auch können die Stellen erhöhter Wärmebelastung durch entsprechende Führung der Kühlkanäle bzwo durch Anordnung innerer Kühlrippen od.dgl. besonders intensiv gekühlt werden, wobei die Kühlrippen od.dgl. zugleich zur Erhöhung der Festigkeit des Flügels beitragen können.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auf der Außenseite des Flügels, vorzugsweise gegen die zur Führung des Flügels dienenden Schlitzwände zurückgesetzt, also im Bereiche der vorerwähnten Aussparungen, taschenartiger Vertiefungen vorgesehen,in denen sich-am Flügel vorbeistreichendes Kühl-oder Schmiermittel fangen kann. Vorzugsweise sind die taschenartigen Vertiefungen odAgl. durch radial einwärts gerichtete, z.B. leistenartige Vorsprünge abgedeckt. Wenn der Rotor umläuft, hält sich dadurch infolge der Fliehkraft das-Kühl- oder Schmiermittel in den taschenartigen Vertiefungen, wodurch der Flügel gegen die Hitzeeinwirkung der Arbeitsräume wirksam abgesähirmt wird. Der Zutritt des Kühlmittels zu den taschenartigen Vertiefungen kann z.B. während des Eintauehens des Flügels in den Rotorschlitz stattfinden. Tritt der Flügel alsdann in die Arbeitskammern der Maschine, in-denen hohe Temperaturen herrschen, heraus, bleibt der Flügel zunächst gegenüber den hocherhitzten Gasen in den Arbeitskammern durch die in den taschenartigen Vertiefungen gespeicherten Kühlmittelsäcke verhältnismäßig isoliert, so daß der Flügel auch nur verhältnismäßig geringe Wärme aus den Arbeitskammern aufnehmen kann, da die Vorsprünge oder Stege zwischen den einzelnen Vertiefungen im Wärmerückgang nur einen kleinen Querschnitt bieten. Ein weiterer Vorteil dieser an der Flügeloberfläche gebildeten Kühl- oder Sehmiermittelsäcke-besteht ferner darin, daß beim Verdampfen des kühl- oder achmiermittels in den Vertiefungen eine zusätzliche Antriebslestung durch den entstehenden Dampf an die Maschine abgegeben wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Kühlkanäle im Flügel und/oder in der Flügelkufe bzw. im Kufenbolzen mit -Druckausgleichs- oder Balancierungsräumen an Gleitflächen dieser Teile verbunden sein. Einerseits wird dadurch eine=Kühlwirkung unmittelbar an den Gleitflächen bewirkt, andererseits wird infolge des mindestens teilweisen Belastungsausgleiches die Reibungsarbeit und damit auch der Wärmezustand des Flügels bzw, der aufeinandergleitende4Teile in erwünschter Weise weiter vermindert.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen im wesentlichen axialen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung nach Linie 1-1 der Fig. 29 Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 19 Fig. 3 einen im wesentlichen axialen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung nach Linie 3-3 der Fig. 49 Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 39 Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Flügels im Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 6 und Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sind mit 10 der Rotor, mit'-11 und 12 die axial inneren Rotorseitenwände, mit 11a und 12a die axial äußeren Rotorseitenwände bezeichnet., Rotor und Seitenwände können auch ganz oder teilweise aus einem .Stück bestehen und in geeigneter bekannter Weise auf eine Rotorbuehse, eine Rotorwelle od.dgl. aufgesetzt sein und sind gegen Drehen relativ zueinander gesichert. Der Rotor 10 ist mit einem

  Schlitz 13 versehen,. in welchem der Flügel 14 in rädialer Rich-@

  tung gleitend geführt wird, der sich mittels einermit ihm durch

  einen Kufenboluen -15 gelenkig verbundenen Flü gelkufe 16 an einem

  z.B. mitumlaufenden Kapselring 17 radial nach außen äbstLitzto '"

  Der Kapselring 17 ist in an sich bekannter Weise z.B. exzentrisch

  zum Rotor 10 gelagert, so daß zwischen dem Rotor und-dem Kapsel-

  ring ein sichelförmiger Arbeitsraum entsteht, welcher-durah die

  einzelnen Flügel 14 in Arbeitskammern 18 untertelt.wird. In ,

  axialer Richtung werden hiexbei die.-Arbeitskammern durch die

  Rotorseitenwände 11 und 12 abgeschlossen.

  Der Flügel 1'4 ist über die axiale Länge der Arbeitskammern 18

  bzw. des Rotors 10 verlängert, wobei die axialen Verlängerungen

  oder Flugelfortsätze 19 bzwa 20 in Schlitze `2t bzwo 22 eingrei-

  fen, die in die axial inneren Rotorseitenwände 11 und 12 einge-

  arbeitet und durch die äußeren Rotorseitenwände 11a und 12b

  axial. nach.- außen -äbgesohlossen'äind- -Sie liegen-.: mit den Schlitzen

  13 des.Bators 10 in einer Flucht und- dienen..zur Führung der

  .Flügelfortsätze 19 und. .20. Die. Flügelfortsätze 19 und 20 weisen

  des weiteren. radial nach außen gerichtete.-Ansätze 23 und 24 auf,.

  welche den Kapselring 17 an dessen axialan Stirnseiten, vorzugs-

  weise mit geringem (in der Zeichnung übertrieben dargestelltem)

  PassungAspiel 25 und 26 umgreifen. Die Schlitze g1-und 22 werden

  radial nach außen durch Ringe 27-und 28 abgeschlasaen, dIe. eben-

  falls mit Passungsspiel. den Kapselring 1.7 . zwischen. sich ein- _.

  schließen .und- je mit der benachbarten axial .äußeren ,RQtorseiten--

  wand 1 1a bzw. 12a aus einem Stück bestehen können..:

  Der vorzugsweise gegenüber dem Flügel gegen Drehen gesicherte Kufenbolzen 1-5 ist- an seinen Enden 15a, 15-b in den radialen . Ansätzen 23 und-24 der Flügelfortsätze gelagert, während die sich--über die axiale Länge des Kapselringes erstreckende-und

  zweckmäßig über die Breite des Flügels 14 hinaus in Umfangs-

  der Maschine

  riehtung/verbreiterte-Flügelkufe 16 radial von-außen her auf=

  den Kufenbolzen 15 aufgesetzt ist-, indem sie den letzteren etwa über den halben Umfang umgreift. - ' Erfindungsgemäß ist nun-folgendes Kühlsystem für das Flügelaggregat vorgesehen: In die radial inneren Teile der Rotorseitenwände 11 und 12 sind die Rohre 29 und 30 eingesetzt, von denen=zoBp, wie durch, , Pfeile angedeutet, das-. Rohr .29 zur-Zuleitung und das-Rohr-30 zur Ableitung eines Kühlmittels dienta,Das Kühlmittel kann hierbei über ein zentrales feststehendes Steuerachsglied, eine. mitumlaufende Rotorwelle oder in geeigneter anderer Weiss zu- . geleitet werden.und steht vorzugsweise unter einem Pumpendruck, so daß ein intensiver Kühlmitteldurchfluß durch_das Flügelaggregat sichergestellt ist.
• Die in Bewegungsrichtung des Flügels angeordneten Rohre 29 und 30 greifen durch Bohrungen 31 und--32 im-Flügel 14 hindurch, derart,, daß der Flügel auf den Rohren gleiten kann. Dichtungsringe 33 und 34 dichten hierbei das zur Aufnahme des Kühlmittels dienende innere Kühlkanalsystem des Flügels gegen die in den Schlitzen 13, 21 und 22 gebildeten Räume ab. Die-Dichtungen können metallischer oder nicht metallischer, z-0Bo plastischer Art sein. Die Verwendung plastischer Ringe ist hier durchaus möglich,: da-die: Temperatur der gekühlten Flügel bzw. Flügelschlitzräume:l-:?v,niedrig gehalten werden kann, daß auch plastische Stoffe unheschädigt bleiben. Das Kühlkanalsystem weist eine Eintrittskammer 35 und eine.Austrittskammer 36 im Bereiche der Flügelfortsätze 'i9 und 20 auf. Durch schlangenförmig verlaufende Kanäle 37 , die durch Rippen 38 und 39 ihren Verlauf erhalten und dadurch einen langen Strömungsweg des aus der Kammer 35 in die. Kammer 36 überströmenden Kühlmittels erzwingen, stehen die beiden Kammern miteinander in Verbindung., . Aus der Eintrittskammer 35 kann ferner Kühlmittel über Öffnungen 40 im Flügel bzw. in dem gegenüber dem Flügelsweckmäßig.in Drehrichtung gesicherten Kufenbolzen in eine Kammer 41 übertreten, von wo aus das Kühlmittel über weitere Bohrungen 42 in eine Kammer 43 im radialen Flügelansatz 23- überfließen kann- ö Von hier aus gelangt das Kühlmittel über Bohrungen 44 in eine weitere Kammer 45 im Kufenbolzen, von wo das Kühlmittel nach Durchtritt durch eine Drosselstelle 46 in einen weiteren, als Zängskanal 47 ausgebildeten Raum im Kufenbolzen, des weiteren über Bohrungen 48, eine Kammer 49 im radialen Flügelansatz 24, über Bohrungen 50, eine weitere Kammer 51 im kufenbolzen 15 und über Bohrungen 52 in die Austrittskammer 36:°im Plügelfortsatz 20 gelangen kann.-Vor der Drosselstelle 46 wird ein Teil des Kühlkittelstromes zu der Flügelkufe 16 abgezweigte Zu diesem Zweck-,führen in Strömungsrichtung unmittelbar vor der Drosselstelle 46 eine oder, wie aus Fig. 2 hervorgeht, mehrere zur Achse des Kufenbolzens radiale Bohrungen 53 in Kühlräume 54 und 55 im innern der Flügelkufe 16. Die Räume 54 und 55 können hierbei ganz oder teilweise über die Länge der Flügelkufe miteinander, zoB. durch: einen Schlitz 54a in Verbindung stehen. Am anderen Ende der Flügelkufe führen eine oder mehrere Bohrungen 54 in den Längskanal 47 der Flügelkufe zurück.
• Durch entsprechende Bemessung der Drosselstelle 46, einer entsprechenden Blende od.dgl, kann erreicht werden, daß ein für die Kühlung der Flügelkufe notwendiger Kühlmittelstrom durch die Flügelkufe geleitet wird und nur ein z.B. kleinerer Kühlmittelteilstrom die Drosselstelle 46 unmittelbar zwecks Kühlung des Kufenbolzens durchfließt.
• Ebenso kann durch Bemessung der Durahtrittsquersehnitte in dem schlangenförmig gewundenen Kanal 37 gewährleistet werden, daß durch diesen Teil des Flügels eine ausreichende KühImittelmenge strömt, diese Kühlmittelmenge jedoch auf eine. solchen Teil des Gesamtstromes besehränkt.bleibt, daß auch die anderen Teile des Kühlkanalsystemes die zur Kühlung erforderliche Kühlmittelmenge erhalten.
• Wenn auch das beschriebene Ausführungsbeispiel eine besonders intensive, alle Teile des Flügelaggregates berücksichtigende Kühlung gewährleistet,-kann die Kühlmittelführung naturgemäß auch in anderer Weise vorgesehen sein. Insbesondere können weitere Zweigleitungen oder zusätzliche Umgehungs- oder Kurzsehlußkanäle vorgesehen sein, wobei letztere vorzugsweise mit Drosselstellen oder Blenden verbunden sind. Derartige Kürz-. sehlußverbindungen können beispielsweise zwischen den Kanalräumen 41 und 45 bzwa 47 und 51 oder auch zwischen dem Kanalraum 47 und dem gewundenen Kanal 37 vorgesehen sein. ` Im übrigen kann eine entsprechende Anordnung der Kühlkanäle auah-bei einem zoB. radial nach innen in die Rotorschlitze 13, 21, 22 geöffneten Kanalsystem verwendet werden: Eine solche Anordnung unterscheidet sich von der in Figo 1 und 2 dargestellten Ausführungsform beispielsweise nur dadurch, daB die Rohre 29 und 30 fehlen, so daß das in den Schlitzen-13, 21, 22 befindliche Medium bei der radialen Bewegung des Flügels 14 wechselweise durch die alsdann@offenen Bohrungen 31 und 32 in das Innere des Flügels überströmen bzwa aus diesem zurückströmen kann* Gegebenenfalls kann hierbei auch die die Rippen 39 bildende, radial innere Endwandung des Flügels in Fortfall kommen. _ Die durch die Schlitze 13, 21 und 22 gebildeten Räume' können durch Zeitungen mit einem Druckmedium beliefert werden, wobei Aufnahmeräume vorgesehen sein können, welche. daa bei der radialen Hi,n- und Herbewegung der Flügel verdrängte bzwa angesaugte Volumen aufnehmen oder abgeben können, Auch können die genannten Schlitzräume mit der Außenluft in freier Verbindung stehen, beispielsweise dadurch, daß, die Absahlußringe 27 und 28 in Fortfall kommen. ..
• Das Ausführungsbeispiel nach Figo 3 und 4 zeigt die Bauart eines Flügels, deren zur Kühlung dienende Innenkanäle mit den Schlitzräumen 13, 21,'22 der Figo 1 in offener Verbindung steheno Das Flägelaggregat umfaßt wieder den eigentlichen Flügel 114, den Kufenbolzen 115 sowie die Flügelkufe 1160 Der Flügel 1'f4 weist einen nach unten offenen radial gerichteten Mittelkanal 157 auf, der sich in die seitlichen Kanäle 135 und 136 verzweigt und die Kühlräume 143 bzwo 149 in den radialen Ansätzen 123 bzwo 124 der axialen Flügelfortsätze 119 und 120 bildeng Quer zur Strömungsrichtung eines in den Kühlkanal 157 eintretenden Kühlmittels.tromes sind Rippen 139 und 137-vorgesehen, welche das eintretende Kühlmittel zu einer S-förmigen Strömung zwingen und damit zu einer erhöhten Wärmeaufnahme aus dem Material des Flügels 119.veranlasseno. ..
• Der Kufenbolzen 115 ist als hohler Bolzen ausgebildet, dessen innere Längsbohrung 147. im Gegensatz zum ersten Ausführungsbbeispiel jedoch nicht .an das Kühlsystem@d.es.Flügels angeschlossen* bondern durch Stopfen 158 an den Enden abgeschlossen ist. Natürlich könnte auch in diesem Felle die Längsbohrung 147 mit dem Kühlkanalsystem des Flügels, beispielsweise durch einzelne-Bohrungen oder Öffnungen in Verbindung stehen, zoBQ dadurch, daß die Stopfen 158 mit einzelnen Ausnehmungen oder Schlitzen versehen sind, wie zoBQ bei. 158a angedeutet ist,-,--- -Ein weiterer Unterschied der Ausführungsform nach Figo 3 und 4 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die Kühlräume 154 und 155 in der Flügelkufe 116, die durch einen Schlitz 154a miteinander verbunden sind, das Kühlmittel in axialer Richtung über Bohrungen 153 und 156 aus den Räumen 143 und 149 in den radialen Ansätzen der Flügelfortsätze über den zoB. als Passungs- oder Dichtungsspalt wirkenden Spalt 125 bzw. 126 erhalten.
• Die Flügelkufe 116 umgreift in diesem Ausführungsbeispiel den Kufenbolzen 115 um mehr als den halben Umfang, so daß die Flügelkufe in Längsrichtung auf den Kufenbolzen übergeschoben werdenmuß.
• Wie. die Figuren ferner zeigen,-ist der Flügel 114 in seinem mittleren Teil, welcher sich etwa über die Länge der Arbeitekammern bzw. des (in Fig. 3-und 4 nicht dargestellten) Kapselringes erstreckt, mit Aussparungen, zöB. Ausfräsungen 159, 160 versehen. Wird der Flügel für eine selbst als Brennkräftmaschine dienende, z.B. mit Kompressions- und/oder Expansionskammern arbeitende oder sonst mit hocherhitzten Gasen betriebene Maschine verwendet, so erstrecken sich damit die Aussparungen 159, 160 über den heißesten Teil des Flügels, welcher von den heißen Gasen unmittelbar beaufschlagt wird. Sie greifen vorzugsweise noch geringfügig in die Rotorseitenwände ein, so daß jede--Berührung der Flügelwände mit den Wänden der Arbeitskammern-möglichst ganz ausgeschlossen ist. Die Rippen 137, 139 oder weitere Rippen, die vorzugsweise an Stellen besonders großer Wärmebelastu.ng-.angebracht sind, bewirken einen besonders intensiven Wärmeübergang und.dienen zugleich zur Erhöhung der Festigkeit der Fügelwändoö -In der radial innersten Stellung des Flügels-können die Aussparungen 159, 160 aus den Schlitzräumen kühleres Medium aufnehmen, so daß bei anschließender Auswärtsbewegung und bei einem Heraustreten des Flügels 1n die Arbeitskammern die Oberfläche des Flügels weitgehend gegenüber den heißen Gasen abgeschirmt wird, _ Im übrigen ergeben sich die bereits eingangs erläuterten Strömungsverhältnisse innerhalb des Kühlkanalsystems des Flügels indem unter der Hitzeeinwirkung in den radial äußeren Teilen -des Flügels bzw, der Flügelkufe das sich erhitzende und damit ausdehrBnde bzwo verdampfende Kühlmittel durch das naohströmende. kältere Kühlmittel nach innen verdrängt und damit ein ständiges Zirkulieren und Wärmeaustauschen bewirkt wirdo Gegebenenfalls können auch die Kühlräume 1439 7.49 radial -aus- -wärts geöffnet sein, so daß beim radialen Hin- und Herbewegen des Flügels, ein als Kühlmittel dienendes Medium abwechselnd. aus den radial inneren Sohlitzräumen des Rotors durch den Flügel hindurch in die radial äußeren Schlitzräume der Rotorseitenwände oder in umgekehrter Richtung strömen kannoAuch können an Stelle eines gemeinsamen Kanales 157 zwei z.B, durch eine Mittelrippe mehr oder weniger getrennte Kanäle vorgesehen sein# von denen der eine Kühlmittel zum Raum 143 und der andere Kühlmittel zum Raum 11.9 leitet. -Eine weitere- Ausführungsform des Flügels bzW. des Flügelaggre- -gates ist in Pig. 5 und 6 dargestellt, .' Ähnlich wie im Falle des Ausführungebeiepieles nach Figo 3--und 4 Weist der Flügel 214 einen radial nach innen geöffneten _ganal 257 auf, der durch einen Schlitz 235 mit der Bohrung 261 für den Kufenbolzen 215 in Verbindung steht. Eine oder vorzugsweise mehrere Bohrungen 240, Schlitze ododgl. führen vom Schlitz 235 in den Längskanal 247 im Kufenbolzen 215 und ebenso eine oder vorzugsweise mehrere Bohrungen 253, Schlitze od.dgl, zu einem Längskanal 254 in der Flügelkufe 216. In ähnlicher Weise können in den radialen Ansätzen 223 und 224 der axialen.Flügelfortsätze 219, 220 mit dem Längskanal 247 oder anderen Kanalräumen in Kufenbolzen 215 bzw, über dieselben mit dem Kanal 257 -im Flügel in Verbindung stehende Kühlkanäle oder Kühlräume vorgesehen sein, Dichtungsleisten 262, 263, 264 und 265 sind in dem Flügel 214 bzw, in die Flügelkufe 216 eingebettet und dichten die Kanäle 257 bzw. 235 und 254 an der Bohrung 261 gegen die Arbeitskammern der Maschine ab. Sie können auch als Dichtringe, als Lippendichtungen aus plastischem Dichtungsmaterial od.dgl. ausgebildet sein.
• Ähnlich wie im Falle des vorhergehenden Ausführungsbeispieles ist der Flügel 214 im axialen Bereiche der Arbeitskammern mit Ausnehmungen 259 und 260 versehen. In die Ausnehmungen sind des weiteren taschenartige Vertiefungen 266 eingearbeitet, die nach außen durch leistenartige, gegen die Maschinenachse radial nach innen gerichtete Vorsprünge oder Fangkanten 267 abgedeckt werden. An den Enden der Vertiefungen bzw. der leistenartigen Vorsprünge stehen die Vertiefungen im Bereiche der Flügelforts ätze 219 und 220 durch radiale Kanäle 268 bzwo 269 in Verbindung, Außerdem weist die Flügelkufe 216 taschenartige Räume oder Kanäle 270 bzw. 271 auf, welche radial einwärts geöffnet sind, also unter Arbeitskammerdru¢k stehen und mit Ausgleichskammern 272, 273 in der Flügelkufe an der Gleitfläche derselben verbunden sind. Eine weitere Ausgleichskammer 274 in der 1VIittellängsebene der Flügelkufe wird z.B. aus den Schlitzen in den Rotorseitenwänden gespeist, kann jedoch gegebenenfalls auch mit den taschenartigen Räumen 270, 271 oder mit dem Raum oder Kanal 254 in Verbindung stehen. Die Anbringung der drei Ausgleichskammern oder Balanoierungafelder erhöht die Stabilität der Balaneierung der Flügelku-fe 2160 Das die Kühlkanäle und Kühlräume des Flügels, des Kufenbolzens und der Flügelkufe anfüllende Kühlmittel kann durch die Hin- und Herbewegung des Flügels, gegebenenfalls durch die Hitzeeinwirkung der in den Arbeitskammern befindlichen heißen Gase unterstützt, in Bewegung gehalten werden, indem das Kühlmittel aus den radial inneren Schlitzräumen weohselweise in das Kühlsystem des Flügels einströmt bzw. wieder aus diesem ausströmt. Es können aber auch die radial inneren Schlitzräume mit einer besonderen Druckquelle, welche das Kühlmittel liefert, verbunden sein, wobei als Kühlmittel - wie auch in allen übrigen Fällen - ein Gas oder eine Flüssigkeit verwendet werden kann. Auch kann - wie ebenfalls in allen sonstigen Fällen - der Flügel selbst als Pumpenkolben für die Förderung des Kühlmittels wirken. Die Aussparungen 259 und 260 können ferner Kühlmittel in der radial innersten Stellung der Flügel' beispielsweise durch an -' den Schlitzwänden des Rotors angeordnete Öffnungen, auch derart, daß in den .innersten Stellungen des Flügels die Aussparungen 259 und 260 mit den tasohenförmigen Vertiefungen 266 durch begrenzte Längsnuten, z.B, 275 in den Seitenwänden der Schlitze mit den radial inneren Räumen 213 dieser Schlitze in Verbindung stehenö Gegebenenfalls kann der Flügel 214 hierbei an seinem radial äußeren Ende dicht im Schlitz geführt sein, so daß ein unmittelbares Durchblasen von Kühlmittel aus dem Raum 213 über die Aussparungen 259 bzwo 260 in die Arbeitskammern verhindert wirdoDa;s in die Aussparungen 2599 260 einströmende Kühlmittel kann sich an den taschenartigen Vertiefungen 266 sammeln,-so daß bei der Auswärtsbewegung des Flügels in den Arbeitsraum hinaus das in den Vertiefungen gesammelte Kühlmittel eine Schutzschicht auf den Flügelwandungen gegenüber den in den Arbeitsräumen befindlichen heißen Gasen darstellt. Nur die Vorsprünge 267 sind der Hitze ausgesetzt, aber durch das in den Vertiefungen 266 befindliche Medium gekühlt. Es kann infolgedessen nur wenig Wärme auf den Flügel übertreten, weil die Stege zwischen den Vertiefungen 266 sehr schmal bemessen sein können. Andererseits können die Kühlflächen, nämlich die Wandoberflächen der Vertiefungen 266 so groß bemessen sein, daß ein Wärmeaustausoh in der Hauptsache zwischen den Arbeitakammergasen und dem Kühlmittel in den Vertiefungen stattfindet, während nur eine kleine Wärmemenge zum Flügel-abfließt. Wird nun das Kühlmittel in den Vertiefungen 266 teilweise verdampft, was in einem Verdichter selten, in einem Entapanner aber häufig vorkommenkann, dann treibt der sich ausdehnende Dampf die Maschine mit an. Es wird also eine wirksame Wärmeausnutzung und damit ein erhöhter Wirkungsgrad erzielte Als Kühlmittel kann in allen Fällen ein M6dium, insbesondere eine Flüssigkeit, verwendet werden, welche gleichzeitig eine Sohmierfunktion am Flügel, an der Flügelkufe oder dem Kufenbolzen ausüben kann. ,

Claims (1)

1. A n a p r ü c h e 1, Mit einer Kühleinrichtung für ein Kühlmittel versehener Flügel von Drehflügelmaschinen, insbesondere von solchen, die als Brennkraftmasehinen arbeiten und insbesondere mit einer den Flügel am Kapselring abstützenden Flügelkufe, dadurch gekennzeichnet, da13 der Flügel von einem Kühlkanal-System durchzogen und vorzugsweise in dieses Kühlkanalsystem auch die Flügelkufe und/oder ein die Flügelkufe mit dem Flügel gelenkig verbindender Kufenbolzen miteinbezogen ist, 2, Mit einer Kühleinrichtung für ein Kühlmittel versehener Plügel von Drehflügelmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle im Innern des Flügels bzwo der Flügelkufen derart angeordnet sind, da13 das Kühlmittel in . ihnen durch Zentrifugalwirkung und/oder Hitzeeinwirkung von den Arbeitskammern her in umlauf gehalten wird, 3. Flügel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dal3 das Kühlkanalsystem des Flügels radial auswärts geschlossen ist. ¢. Flügel'tiach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet' daß die Kühlkanäle des Flügels zur Verstärkung der Kühlwirkung in mehrere Zweigkanäle unterteilt und/oder durch Voreprünget Zwischenwände od,dgl, zu einem den Strömungsweg des Kühlmittele verlängernden gewundenen Kanalsystem ausgebildet sind, 5, Flügel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle im Flügel einerseits und in der Flügelkufe und/oder im Kufenbolzen mit Bezug auf den Kühlmittelstrom parallel oder im wesentlichen parallel zueinander geschaltet sind, 6, Flügel nach Anspruch 1 bis 5, mit Flügelfortsätzen an seinen axialen Enden, welche in Schlitzen der Rotorseitenwände gelagert sind und den Kapselring mittels radial auswärts gerichteter Ansätze axial umgreifen, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Flügelfortsätze mit den radialen Ansätzen von Kühlkanälen durchsetzt sind, 7, Flügel nach Anspruch 1 bis 6, dadureh.gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle in der Flügelkufe bzw, in den radialen An-Sätzen der Flügelforts ätze über Kühlkanäle im Kufenbolzen mit den Kühlkanälen im übrigen Flügel verbunden sind, 8, Flügel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle in der Flügelkufe und/oder in den radialen Ansätzen der Flügelfortsätze von einem den Kufenbolzen in Längsrichtung durchsetzenden Kühlkanal abgezweigt sind. 9, Flügel nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Kühlkanäle, daß das Kühlmittel vom Innern des Flügels zunächst über den hufenbolzen in den radialen Ansatz des einen Flügelfortsatzes, hierauf über den Kufenbolzen in die Flügelkufe, hierauf über den Kufenbolzen über den radialen Ansatz des anderen Flügelfortsatzes und von dort über den Kufenbolzen wieder in das Innere des Flügels geleitet wird. 10. Flügel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Kanalabsohnitten im Flügel oder Kufenbolzen bzw, zwischen diesen und den Kanälen im Flügel od.dgl. Umgehungs- oder Kurzsehlußkanäle mit Drosselwiderstand zwischengeschaltet sind. 11. Flügel nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle im Flügel bzw. in den Flügelansätzen und/oder in der Flügelkufe bzw. im Kufenbolzen erweiterte Räume bilden, die durch verengte Kanäle, insbesondere an den Übergängen zwischen den einzelnen Teilen, miteinander verbunden sind. 12. Flügel nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle im Flügel in Schlangen- oder Ziekzaekform angeordnet sind. 13. Flügel nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelkufe zwischen den radialen Ansätzen der Flügelfortsätze mittels ihrer axialen Enden passend eingesetzt ist und die Kühlkanäle in der Flügelkufe Kühlmittel über Kühlkanäle in den radialen Ansätzen der Flügelf ortsätze erhalten. 14. Flügel nach Anspruch 1''bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkanalsystem des Flügels, gegebenenfalls einschließlich Flügelkufe und/oder Kufenbolzen, in offener Verbindung mit den zur Lagerung des Flügels im Rotor bzw, in den Rotorseitenscheiben dienenden Schlitzräumen stehen. 15. Flügel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkanalsystem am radial inneren Ende des Flügels mit den Schlitzräumen in offener Verbindung steht, radial auswärts jedoch nach außen geschlossen ist, . 16, Mit Kühlkanälen für ein Kühlmittel versehener Flügel von Drehflügelmasehinen, insbesondere nach Anspruch 1 bis 139 dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkanalsystem gegen die zur Lagerung des Flügels dienenden Schlitzräume abgeschlossen ist und unabhängig von den Schlitzen mit Kühlmittel beliefert wird, 17. Flügel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel unter erhöhtem Druck zugeführt wird. 18. Flügel nach Anspruch 16 und 17' dadurch gekennzeichnet, daB zur Zu- und Ableitung den in$besondere'unter Druck stehenden Kühlmittels gesonderte Kanäle vorgesehen nind, insbesondere derart, daß das Kühlmittel rc :th Eintritt in den Flügel zu uäohet im wesentlichen das gesamte Kühlkanalsystem durohetrömen muD, bevor es den Flügel wieder verlassen kann, 19, Flügel nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnete daß Zu- und Ableitung des Kühlmittels in Bewegungsrichtung des Flügels, insbesondere an der radialen Innenseite desselben erfolgt* . 20. Flügel nach Anspruch 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel mittels oder auf einem oder mehreren, in Bewegungsr@chtung des Flügels angeordneten, zur Zu- bzw. Ableitung des Kühlmittels dienenden Rohren schiebbar geführt ist. . 21. Flügel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zur und Ableitung des Kühlmittels zwei Rohre im Bereiche der axialen Flügelfortsätze vorgesehen sind. 22. Flügel nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeiehneti daß die Rohre, insbesondere gegen den Flügel, an den Gleitstellen durch Dichtungen abgedichtet sind. 23. Flügel nach Anspruch 1 bis 221 dadurch gekennzeichnet, daß an der oder den Übergangsstellen der Kühlkanäle zwischen Flügel, Kufenbolzen und Flügelkufe Dichtungen, zoBo in Form von Dichtleisten vorgesehen sind. 24 Plügel,.naah Anspruch 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlkanälen, insbesondere im Bereiche der heißesten .Zone, quer zur radialen Richtung verlaufende Rippen arigeo-rdnet sind. 25. Flügel nach Anspruch 1 bis 249 dadurch gekennzeichnet, daß die radiälen Ansätze des Flügels bzw. die Flügelkufe, z.B. beiderseits des Kufenbolzens,°mehrere in Längsrichtung verlatzfende, gegebenenfalls miteinander verbundene Kühlkanäle aufweisen. 26aMit Kühleinrichtung versehener Flügel von Drehflügelmaechinen, insbesondere nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel im Bereiche seiner zur Führung in Schlitzen des Rotors dienenden Gleitflächen eine oder mehrere Aussparungen aufweist. 27.Flügel nachInspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aussparungen im wesentlichen über den ganzen, in die Arbeitskammern eintauchenden, insbesondere bei Brennkraftmaschinenheißesten Bereich der Flügel erstrecken. 28. Mit Kühleinrichtung versehener Flügel von Drehflügelmaschinen, insbesondere nach Anspruch 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Flügels, vorzugsweise gegen die zur Führung-des Flügels dienenden Schlitzwände zurückgesetzt, taschenartige Vertiefungen oder ITnterschneidungen vorgesehen sind, in denen sich am Flügel vorbeistreichendes Kühl- und/oder Schmiermittel fangen kann. 29.-Flügel nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die taschenartigen Vertiefungen od.dgl, durch radial einwärtsgerichtete, z.B. leistenartige Vorsprünge abgedeckt sind. 30. Flügel nach Anspruch. 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß . die sich im wesentlichen über die Länge der Arbeitskammern der Maschine erstreckenden taschenartigen Vertiefungen im Bereiche der in die Rotorseitenwände hineinragenden Flügelfortsätze unmittelbar durch etwa radiale Kanäle miteinander verbunden sind. 31. Flügel nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelkufe Kanäle aufweist, die unabhängig von den Kühlkanälen im Flügel mit einem Kühlmittel oder anderen Medium belieferbar, z.B. unmittelbar mit den Räumen der zur Lagerung der Flügel dienenden Schlitze verbünden sind. 320 Flügel nach Anspruch 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle im Flügel und/oder in der-Flügelkufe bzwo im Kufenbolzen mit Druckausgleichräumen an Gleitflächen verbunden sind.