DK145881B - Taetning til brug mellem tre i forhold til hinanden bevaegeligelegemer,fortrinsvis til roterende stempelmaskiner - Google Patents

Description

145881 i 1 En perfekt gastæt tætning mellem bevægelige legemer spiller en afgørende rolle i mange teknologiske områder i særdeleshed ved konstruktion af maskiner og pumper. Pålidelige gastætte tætninger mellem to le-5 gemer, som er bevægelige i forhold til hinanden,har længe været kendt. Der kan her eksempelvis henvises til eksempler på en gastæt tætning i frem- og tilbagegående stempelmaskiner, f.eks. tætningselementer mellem stemplet og cylinderen. Relativt større tæt-10 ningsproblemer må overvindes, når det gælder rote rende stempelmaskiner, eftersom de dele, som arbejder i sådanne maskiner, aldrig kommer til at stå stille i forhold til hverandre under arbejdet. Når der er tale om en roterende stempelmaskine af den 15 art, der normalt kaldes Wankelmotoren, blev de aktuelle tætningsproblemer løst ved at begrænse antallet af relativt bevægelige dele til to. Det er velkendt, at i Wankelmotoren ligger de tre hjørnepunkter af rotoren, som har trekantet form, konstant an imod hu-20 sets inderflade, når stemplet roterer, hvorved siderne af rotoren sammen med husets inderflade danner tre halvmåneformede arbejdskamre med variabelt rumfang.

Som det fremgår af FR-PS 22 09 434, er de tre hjørner i Wankelrotationsstemplet til tætningsformål· forsynet 25 med akseparallelle noter, hvori der er indfældet tætningslister. En bueformet not forløber langs de to stempelberøringsflader og forbinder stempelkanterne, i hvilken not der er indlagt.tilsvarende udformede tætningsbånd. Ved de tre hjørner overtager et tæt-30 ningslegeme forbindelsen mellem tætningslisterne og tætningsbåndene.

Det faktum, at Wankel-rotationsstempelmaskinen kunne udvikles til et punkt, der muliggjorde serieproduk- 145881 2 1 tion, kan primært henføres til, at Wankel-princippet konsekvent ha? været begrænset til kun to i forhold til hinanden bevægelige dele, nemlig hus og et deri roterende rotationsstempel. En pålidelig tætning mel-5 lem tre i forhold til hinanden bevægelige legemer i en rotationsstempelmaskine anses af betydende fagfolk for uigennemførlig. I denne forbindelse henvises til W. D. Bensinger "Rotationskolben-Verbrennungsmotoren” (1973) Springer-Verlag, side 52.

1Q

Pra DE-PS 853 533 kendes en grænsetætning, specielt til glidertætninger til forbrændingsmaskiner, hvor der er anordnet tætningslister til tætning af en frem- og tilbageskydelig skyder mod en fast konstruk-15 tionsdel. I sådanne kendte glidertaétninger er de anvendte tætningslister delt, således at delene af det indenfor grænsetætningen herskende tryk presses mod den flade der skal tætnes, hvorved delene, hvis mod hinanden vendende ender er profileret til at passe 20 ind i hinanden på langs og på tværs, er forskydelige på langs og er gastætte.

Rotationsstempelmaskiner med mere end to i forhold til hinanden bevægelige legemer kendes allerede, men 25 har på grund af de endnu ikke på tilfredsstillende måde løste tætningsproblemer ikke kunnet slå igennem i praksis, på trods af at forskellige rotationsstempelmaskiner, uanset om de havde motor eller pumpe, havde kunnet forventes at give gode resultater.

30

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en pålidelig tætning mellem tre i forhold til hinanden bevægelige legemer, specielt i rotationsstempelmaskiner.

145881 3 1 Ved en tætning til brug mellem tre i forhold til hinanden bevægende legemer fortrinsvis til en stempel-maskine med et rotationsstempel, hvilken tætning har et eller flere i stemplet anbragte tætningslegemer, 5 der hver har to tætningselementer anbragt ved stempelkanten, og er tætnénde forbundet med et på tværs deraf forløbende tredie tætningslemeent, opfyldes formålet ved, at det tredie tætningselement ligger glidende an mod en tætningsliste, der tætner det 10 tredie bevægende legeme.

Det ved opfindelsen opnåede tekniske fremskridt betyder primært, at det er blevet muligt at fremstille rotationsstempelmaskiner, der har tre i forhold til 15 hinanden bevægelige legemer, med en pålidelig tætning og at sætte serieproduktion i gang.

Ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen er tætningslisten udformet som en vinkeltætningsli-20 ste, hvis ene flange er indfældet i endefladen og hvis anden flange er indfældet i yderfladen på det tredie legeme. Ved den foretrukne udførelsesform opnås, at den som vinkeltætningsliste udformede tætningsliste kan forankres godt i de respektive lege-25 mer og at kun et tætningselement er nødvendigt, idet vinkeltætningslistert er i ét stykke, selvom det er projekteret med en vertikaltætning og en horizontaltætning.

Når tætningen har mindst to tætningslegemer, kan vin-30 keltætningslisternes flanger fordelagtigt være forbundet med hinanden ved det tredie legemes endeflade ved hjælp af et deri anbragt tætningslegeme, der har to over for hinanden liggende indsnit.

4 145881 l Et sådant legeme med over for hinanden liggende indsnit tillader på særdeles fiks måde fastgørelse af to vinkeltætningslisters ender og garanterer samti-tig tætningssædet.

5

Opfindelsen forklares nedenfor ved hjælp af udførelseseksempler og under henvisning til tegningen* idet fig. i viser et skematiseret snit gennem 10 bredden af en rotor, idet snittet går gennem centerlinien for et drivorgan, der er radialt optaget i rotoren, 15 fig. 2 et perspektivisk billede af de ele menter, der hører til en gastæt forsegling ifølge opfindelsen, idet disse elementer er trukket ud fra hinanden for at illustrere de enkelte ele-20 menters samvirken med hinanden, og fig. 3 en anden udførelsesform af en del af den nævnte gastætte forsegling eller tætningslement.

25

En gastæt tætning ifølge opfindelsen er vist på tegningen, idet der anvendes en roterende stempelmaskine som eksempel. Denne roterende stempelmaskine består af en rotor 7, som er monteret således, at den 30 kan rotere ekscentrisk i et hus ligesom et drivorgan 8, som går igennem rotoren radialt. Dette drivorgan er styret bevægeligt i dets længderetning inden i rotoren i centret i forhold til husets inderflade, der ikke er vist. Begge ender af drivorganet 8, hvoraf 145881 5 1 kun den ene er- yist i fig. 1, ligger tætnende og glidende an imod husets inderflade, hvorved der muliggøres dannelsen af to arbejdskamre, som er adskilt fra hinanden under hvert trin af arbejdsprocessen.

5 For at tætne sådanne arbejdskamre fra hinanden på gastæt måde er der udformet kontinuerligt lukkede tætningsflader mellem husets inderflade, rotoren og drivorganet. Strukturen af disse tætningsflader vil fremgå klart af den følgende beskrivelse af to fore-10 trukne udførelsesformer.

Fig. 1 viser skematisk et delsnit, der strækker sig aksialt gennem rotoren 7 og gennem centret for drivorganet 8, og den illustrerer ved centerlinien driv-15 organet, som går igennem rotorens center. På denne måde roterer rotoren omkring rotationsaksen, idet den strækker sig fra venstre til højre og er beliggende i tegningens plan.

20 En rende 9 til modtagelse af et båndlignende tætningselement k (fig. 2) er placeret op til de to kanter i rotorens 7 endeflader, som har et cirkulært tværsnit. Disse tætningselementer kan bestå af et antal af selvstændige afsnit i hvert tilfælde. Til op-25 tagelse af et tætningslegeme 1 (fig. 2) er der placeret overfor hinanden liggende blindhuller 10 for hver af de nævnte render 9, og disse huller er anbragt på linie med længdeaksen for drivorganet 8.

Disse blindhuller er altid forbundet med tætningsele-30 menterne, som vil blive beskrevet herefter, og som tætner begge ender af drivorganet i forhold til husets inderflade.

Hvert tætningselement 1 er udstyret med tre render 145881 6 1 11, hvoraf to er udformet over for hinanden på linie med tætningselementerne 4. De er hver indrettet til at optage den ene ende af et tætningselement. Den tredie rende 11 er placeret i rette vinkler i forhold 5 til de andre to render og er på linie med længdeaksen for drivorganet 8.

Det er unødvendigt at anføre, at renderne 11 i hvert tilfælde er dimensioneret således, at tætningselemen-10 tets ender er fastholdt på pålidelig måde og derved er anbragt således at tætningsfladerne af de respektive tætningselementer og de respektive tætningslegemer flugter med hinanden og er i tætnende anlæg mod husets inderflade. Alle tætningselementer, tætnings-15 legemer og selv vinkeltætningslister, som vil blive beskrevet nærmere i det følgende, kan være fjederpåvirket ved hjælp af fjedre F (fig. 1) mod de tætningsflader, som skal være tætte i hvert tilfælde.

20 Den ovenfor nævnte tredie rende 11 af hvert tætningslegeme tjener til at modtage enden af tætningslegeme 3 (fig. 2), hvis anden ende danner en tætningsflade med en af to vinkeltætningsbånd 2, der er fastgjort til hver ende af drivorganet 8. Dette tætningslegeme 25 3 kan være af det samme materiale og have det samme tværsnit som tætningslegemet 4, der allerede er beskrevet. I modsætning til tætningslegemerne 4 har tætningslegemet 3 imidlertid to flader beregnet til tætnende anlæg, d.v.s. en tætningsflade der samvirker 30 med husets inderflade på den ene side og på den anden side en tætningsflade, der strækker sig i rotorens radiale retning og som samvirker med en tætningsflade, som altid er vinkelret på hustes inderflade, som har cylinderform. Den sidstnævnte tæt- 145881 7 1 ningsflade hører til et af to vinkeltætningsbånd 2, som. er anbragt, ved hver ende af drivorganet og som er på linie Bied tætningslegemerne 3. Disse vinkeltætningsbånd er indfældet i render 12, som er udfor-5 met i hver ende af drivorganet over for hinanden.

Disse render 12 fortsætter ind i endefladerne af drivorganet 8, som vender mod husets inderflade, idet der derved tilsikres en god pasning af hver af vintætningsbåndene.

10

Begge vinkeltætningsbånd 2 ved hver ende af drivorganet kan forbindes med hinanden ved hjælp af et tætningslegeme 5j som på samme måde som tætningslegemet 1 tjener til at afslutte eller til at lukke de re-15 spektive rum ved renderne. I hvert tilfælde er der anbragt et tætningslegeme centralt i hver endeflade af drivorganet 8, som vender mod husets inderflade og som er anbragt i et blindhul 13, der er udformet ved renden 12 (fig. 1). Hvert tætningslegeme har i 20 sin overflade to mod hinanden vendende render 11a, som optager benene af vinkeltætningsbåndene 2, som samvirker på tætnende måde med hustes inderflade.

Pilene A-A og B-B i fig. 2 viser bevægelsesretninger-25 ne for maskindelene, som bærer de enkelte tætningselementer. Tætningselementerne 1 og 4, som hver især er anbragt op til rotorkanterne, såvel som til tætningslegemet 3, der strækker sig i rotorens bredderetning på tværs af tætningslegemerne 4, løber sam-30 men med rotoren i den retning, der er vist ved pilen A-A. Tætningselementerne 2 og 5 bevæger sig sammen med drivorganet 8 under dets radiale bevægelse gennem rotoren i den retning, der er vist ved pilen B-B. En perfekt gastæt tætning opnås på trods af dis- 145881 8 1 se bevægelser i modsatte retning, fordi tætningsfladen er holdt lukket, ved hjælp af tætningselementerne 3. Den eneste bevægelse, der finder sted mellem tætningslegemerne- 3 og de vinkelret forløbende tæt-5 ningsflader på vinkeltætningsbåndene 2, som vender i- mod dem, er en relativ bevægelse i den retning der er vist ved pilen B-B, som kan blive holdt under kontrol på en god måde ved passende tætninger, eftersom drivorganet 8 er monteret i rotoren, som kan udskiftes a-10 lene i retning af dens længdeakse.

Fig. 3 viser en anden udførelsesform at tætningsmidlerne, som er fastgjort eller forbundet med enderne af drivorganet. Ved denne udførelsesform er de to 15 vinkeltætningsbånd 2 forbundet med hinanden på gastæt måde alene ved en passende udformning af de ender 6, der skal forbindes. Det er unødvendigt at anføre, at i udførelsesformen vist i fig. 3 vil blindhullet 13, der er beskrevet i forbindelse med fig. 1, ikke være 20 der, eftersom der heller ikke er noget tætningslegeme 5-

En gaskanal, der strækker sig i en forlængelse af den rende, der modtager tætningselelementet 3, er 25 fortrinsvis udformet i det mindste i tætningslegemet 1 og strækker sig ned under tætningslegemet med det formål at forstærke tætningsvirkningen under anvendelse af gastrykket.

30 De tætningselementer, der er beskrevet, garanterer en konstant lukket tætningsflade mellem de to beskrevne legemer såvel som med hensyn til et stationært eller bevægeligt (roterende) tredie legeme, i hvilket det nævnte første legeme roterer.

145881 9 1 Tætningselementerne og tætningslegemerne såvel som vinkeltætni.ngsbån.d,ene kan bestå af materialer, hvis anvendelse allerede er bevist i forbindelse med roterende stempelmaskiner. Det vil være unødvendigt at 5 anføre, at en tynd oliefilm eksisterer mellem de samvirkende tætningsoverflader i hvert tilfælde. Tætningen ifølge opfindelsen er også udformet til roterende stempelmaskiner, som består af mere end en rotor og som fortrinsvis er konstrueret til at virke ved 10 sådanne maskiner, når de virker som pumper og som motorer. En roterende stempelpumpe udstyret med tætning ifølge opfindelsen og som fortrinsvis arbejder med to rotorer er karakteriseret ved en overraskende høj pumpekapacitet.

15