JP2013540938A - 回転ピストン機械のロータのシール機構 - Google Patents

回転ピストン機械のロータのシール機構 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、回転ピストン機械のピストンのシール機構に関し、該回転ピストン機械は、２つ以上の並置されたピストン半部分を有し、該シール機構は、ピストン半部分間の分割継目部を作動流体に対してシールする。本発明は、停止して稼動状態にはない機械の静的な密閉性を、摩損していない新しいピストンリングを備えた往復動ピストン機械の構造形式をもつ機械においても達成されるほどに向上させることを課題とする。
【解決手段】外部からピストン半部分間の分割継目部上に帯板形状のシール要素が載置され、該シール要素は両方のピストン半部分の幅をもつことができ、そして該シール要素は、ピストン半部分の軸方向の互いの可動性は制限されないが、ピストン半部分間の分割継目部は作用する流体力により回転ピストンを一周して密閉状態で密閉閉鎖されるように、ピストンの半径方向のシールのための密閉要素と接続される。
【選択図】図１

Description

本発明の対象は、回転ピストン機械（Rotationskolbenmaschine）のピストン（即ちロータ）をシールするためのシステムに関する。
回転ピストン機械のためには、ピストンの密閉性を確立するための様々な解決策が既知である。
既知のバンケル機械では、調整機能をもつ（nachsetzend）弾性的なシール部が軸方向及び半径方向において包囲するハウジングへと達するように、複数の密閉条片（Dichtleisten）による３次元的なシステムが回転するピストンの周りに配設されている。この密閉システムを用いることによりバンケル機械は、オットープロセス時の内部燃焼を有する燃焼機械として使用することができる。
多くの他の既知の回転ピストン機械は、回転するピストンと包囲するハウジングとの間において弾性的に自己調整するシール部はもっていない。このことは、膨張機械としてのそれらの回転ピストン機械を燃焼機械プロセスにおいて不適切なものとし、また圧縮機械としてのそれらの使用は、従来技術に属する。
回転軸線に対して横方向（左右方向）に分割面をもって分割されているピストンをもった回転ピストン機械も知られており、従って、包囲するハウジングの側面にピストン半部分が接触し且つそれにより面密閉部を構成するように、ピストン半部分をばねにより互いに押し離すことができる。両方のピストン半部分間のシールは、分割継目部の領域に配設されている別の密閉要素により行なわれる。
そのような分割されたピストンを有する回転ピストン機械は、ベーンタイプ機械（Fluegelzellenmaschinen）又はロータリピストン機械（Kreiskolbenmaschinen）とすることができる。
回転ピストン機械のグループに特に本発明は関する。これらのグループの分割されたピストンは、これらのピストンが、所謂密閉システムを用いて機械の稼動中には良好な動的密閉性を有するという特性を有するが、機械が稼働状態にない場合には静的な密閉性は僅かにすぎない。
下記特許文献１は、回転ピストン機械の密閉システムを開示しており、該密閉システムでは、ロータが、並置されたロータディスクから成り、これらのロータディスクは、共通のロータ軸上に着座し、ロータディスク間の継目部において作用するばね力及び／又はガス力により、ハウジングの側壁を指向するロータディスクの端面が密閉作用をもって該側壁に接触し且つそれにより軸への媒体の到達（アクセス）を防止するように互いに押し離される。ロータディスク間の分割継目部には、可動の成形プレートから成るパケットが設けられており、これらの成形プレートは、可変の継目部幅に適合し、ロータの内部の媒体還流を防止する。
DE 10 2006 057 003 A1
従って本発明の課題は、停止して稼動状態にはない機械の静的な密閉性を、摩損していない新しいピストンリングを備えた往復動ピストン機械の構造形式をもつ機械においても達成されるほどに向上させることである。
上記課題の本発明による解決策は、外部からピストン半部分間の分割継目部上にフォイル状のカバーが置かれ、該カバーは両方のピストン半部分の幅をもつことができ、そして該カバーは、ピストン半部分の軸方向の互いの可動性は制限されないが、ピストン半部分間の分割継目部は作用する流体力により回転ピストンを一周して密閉状態で密閉閉鎖されるように、ピストンの半径方向のシールのための密閉要素と接続されることにより達成される。
以下、本発明の実施例を説明する。
ベーンタイプロータのシール機構を示す図である。 ベーンタイプロータのシール機構を示す図である。 バンケル構造形式のロータリピストン機械のロータのシール機構を示す図である。 二角形ピストンを有するロータリピストン機械のピストンのシール機構を示す図である。
図１及び図２について：
両方のピストン半部分１ａ及び１ｂは、ロータ内部にある圧縮ばね（非図示）によりロータハウジングの側壁（端面側）に対して押し付けられ、これらの側壁を中央のシャフトの周りでシールする。ベーン（羽根）３は、圧縮ばね４により半径方向において外方へ押し付けられ、ロータをハウジング走行軌道に対してシールする。ベーン３は、内部に圧縮ばねをもっており、これらの圧縮ばねは、同時にベーン３を軸方向においてハウジングの側壁（端面側）へ向かう外方へと広げている。ピストン半部分１ａ及び１ｂの間の分離継目部（分割継目部）は、シール要素５により覆われる。
本発明による解決策に従い、シール要素５は、ピストン半部分１ａ及び１ｂが軸方向において摺動でき且つそれによりハウジング側面（端面側）に対するこれらのピストン半部分１ａ及び１ｂの密閉接触（当接）を維持できるようにピストン半部分１ａ及び１ｂ上に載置されている。
シール要素５は、両側（両脚側）において、ピストン半部分１ａ及び１ｂにおける受容溝部２内へ達しており、下端部において、これらの下端部が互いに重なり合い（オーバーラップし）且つ圧縮ばね４のための液密な支持部を提供するように折り曲げられている。
シール要素５は、機械の流体（液体）を通さず且つ同時に流体に対する熱抵抗力や化学抵抗力のような別の特性をもつ可撓性の材料から成る。
半径方向の密閉要素の半径方向の押圧力をもたらす圧縮ばね４は、同時に帯板形状（ストリップ形状 streifenfoermig）のシール要素５の端部に対する適切な対向押圧力をも及ぼし、従って受容溝部２からシール要素５が外へ動くことを防止している。
図３及び図４について：
本発明による解決策は、ベーンタイプロータのための上述の解決策と同じである。シール要素５、１１、１６の形状と数は、ロータリピストン機械のピストンの各々のコンフィグレーションと、ピストンのコーナないしエッジ（角部）の数から導き出される。
１ ロータ
１ａ、１ｂ ピストン半部分
２ ロータにおけるベーンのための受容溝部
３ ベーン
４ ベーン３の下方の圧縮ばね
５ ベーン間の分離継目部上のシール要素
６ ロータ半部分間の分離継目部
７ ７ａ、７ｂ ピストン半部分
８ ピストンの半径方向のシールのための密閉条片（ないし密閉帯片）
９ ピストン半部分間の分離継目部
１０ 密閉条片８の下方の圧縮ばね
１１ ピストン半部分間の分離継目部上のシール要素
１２ａ、１２ｂ 外側のピストン側面におけるスライドコーティング
１３ａ、１３ｂ ピストン半部分
１４ ピストン半部分間の分離継目部
１５ ピストンの半径方向のシールのための密閉条片
１６ ピストン半部分間の分離継目部上のシール要素

Claims (5)

  1. 回転ピストン機械のロータのシール機構であって、
    ロータが、回転軸線に対して横方向に分割されており、
    包囲するハウジングの側面に複数のピストン半部分（１ａ、１ｂ）が接触し且つ面密閉部を構成するように、ばねが前記ピストン半部分（１ａ、１ｂ）を互いに離すように押圧し、そして、
    前記ロータの分割継目部上に、外部から、可撓性で薄く且つ板状で帯板形状であり作動プロセスにとって適切な材料から成るシール要素（５、１１、１６）が、凸状のロータ湾曲部上に、前記ロータ半部分（１ａ、１ｂ）間の分割継目部（６、９、１４）が機械の作動流体に対して閉鎖され且つ該シール要素の下側に位置する複数の前記ロータ半部分（１ａ、１ｂ）が軸方向において自由に摺動できるように置かれること
    を特徴とするシール機構。
  2. 前記シール要素（５、１１、１６）は、ピストンの幅よりも僅かに短い幅を有すること
    を特徴とする、請求項１に記載のシール機構。
  3. 前記シール要素（５、１１、１６）は、半径方向の密閉要素のための受容溝部（２）に沿って曲げられており、従って前記シール要素（５、１１、１６）は、該受容溝部（２）内へ溝部底部にまで達すること
    を特徴とする、請求項１又は２に記載のシール機構。
  4. 前記シール要素（５、１１、１６）は、前記受容溝部（２）の溝部底部において、複数の前記シール要素（５、１１、１６）が該溝部底部において互いに重なって載置するように更に曲げられていること
    を特徴とする、請求項３に記載のシール機構。
  5. 半径方向の密閉要素の半径方向の押圧力をもたらす圧縮ばね（４、１０）が、同時に帯板形状の前記シール要素（５、１１、１６）の端部に対する適切な対向押圧力をも及ぼし、従って前記受容溝部（２）から前記シール要素（５、１１、１６）が外へ抜けるように動くことを防止していること
    を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシール機構。
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