JP2587064B2 - 回転ピストン機械の半径方向シ−ル装置 - Google Patents

回転ピストン機械の半径方向シ−ル装置

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JP2587064B2
JP2587064B2 JP62211521A JP21152187A JP2587064B2 JP 2587064 B2 JP2587064 B2 JP 2587064B2 JP 62211521 A JP62211521 A JP 62211521A JP 21152187 A JP21152187 A JP 21152187A JP 2587064 B2 JP2587064 B2 JP 2587064B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/02Radially-movable sealings for working fluids
    • F01C19/04Radially-movable sealings for working fluids of rigid material

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ピストンのコーナーの半径方向溝の中にア
ペックスシールが設けられ、このアペックスシールが作
動室の圧力を受けてロータハウジング摺動面と負圧側の
溝壁に接触する、トロコイド状のロータハウジング摺動
面と多角形のピストンを備えた回転ピストン機械の半径
方向シール装置に関する。
〔従来の技術〕
この種類のアペックスシールは、特にそれがピストン
回転方向後寄りの膨張室のピストンコーナーにあるとき
に、死点位置を通過する前に、大きな応力を受ける。こ
の応力はアペックスシールノーズの前寄り側に摩耗を生
じることになり、ロータハウジング摺動面を磨損させる
ことになる。
アペックスシールが膨張室の前寄りにある場合には、
アペックスシールがロータハウジング摺動面に対して少
ししか傾斜していないので、前記欠点はそれほど生じな
いが、アペックスシールが膨張室の後寄りにある場合に
は前記と同じように生じる。コストを考慮しないで例え
ばセラミックスシールのような高価なものを使用する場
合には、対をなす材料によって摩耗を減少または回避す
ることができる。しかし、アペックスシールがロータハ
ウジング摺動面に強く当接および接触することによる摩
擦の増大を回避することはできない。回転ピストン機械
特にエンジンの場合の摩擦抵抗は、往復ピストン機械よ
りも小さい。しかし、回転数と負荷が上昇すると、アペ
ックスシールが高い圧力で付勢されるので、この所望な
状態は逆になる。
上記の問題は特に内燃機関の場合に発生する。なぜな
ら、この場合には作動圧が非常に急激に上昇し、しかも
膨張室の後寄りのアペックスシールが摺動面に対してま
だ鋭角をなしている時間に上昇するからである。しか
し、摩擦損失はコンプレッサの場合にも作動圧の上昇に
応じて発生する。
溝室内の圧縮ガスの押圧力は、溝底の側のアペックス
シールの面の大きさに比例する。西独国特許出願公開第
2427062号公報には、周方向のその標準的な幅の半分ま
で狭くなっていてそれによって狭くなった溝底側の付勢
面に圧縮ガスを作用させるアペックスシールが記載され
ている。しかし、このアペックスシールは摺動面側がL
字状に形成されている。この場合、周方向に向いたL字
部のアームは圧力側にあり、次のような目的だけを持っ
ている。すなわち、いかなる場合でも圧縮ガスがその下
に迅速に作用し得るようにするという目的を持ってい
る。それによって、アペックスシールをロータハウジン
グ摺動面に押しつける付勢面は非常に大きくなり、実際
には2倍になる。更に、このアペックスシールは非対称
であり、従って回転方向に対するL字部のアームの位置
に応じて、後寄りのシールまたは前寄りのシールのどち
らか一方としてその目的を達成する。
〔発明の目的〕
これに対して、本発明の課題は、アペックスシールの
ノーズの先行する側面の摩耗とロータハウジング摺動面
の摩耗、特に前記の摩擦損失を回避するために、アペッ
クスシールに対して半径方向から作用する押圧力を、確
実なシールを行うために必要な程度まで低減することで
ある。
〔目的を達成するための手段〕
この課題は、冒頭に述べた半径方向シール装置におい
て、アペックスシールがその半径方向下側の面に、アペ
ックスシールの側面に対して平行でかつ狭くて深い溝を
備え、この溝の中に鋼板帯状体が小さな遊びをもって挿
入され、この鋼板帯状体が溝を越えて突出し、この溝の
底にアペックスシール用の溝ばねが挿入され、アペック
スシール用溝の底に他の溝が設けられ、この溝に、アペ
ックスシールを越えて突出した鋼板帯状体の縁が係合
し、鋼板帯状体がこの溝の底に溝ばねの押圧力で支持さ
れ、前記の他の溝がアペックスシール用溝の遊びと同じ
大きさの遊びを有することによって解決される。
〔発明の効果〕
鋼板帯状体によって溝底の室を遮断することにより、
アペックスシールはロータハウジング摺動面に接触する
その前寄りの側でのみ、溝底から圧力によって付勢さ
れ、回転方向において鋼板帯状体の後方に位置する後寄
りの側は圧力の半径方向の成分を受けない。ピストンコ
ーナーが膨張室の後寄りである場合には、鋼板帯状体の
後方に位置するアペックスシールの後寄りの下面だけが
圧力付勢される。従って、半径方向において溝ガスによ
ってアペックスシールに加えられる圧力モーメントはそ
の都度ほぼ半分になるかまたは溝底内の圧力分布は鋼板
帯状体の位置の選択によって調整可能である。コンプレ
ッサの場合には、左右が逆になるが、他の点では同じで
ある。
本発明による構造体の他の利点は、アペックスシール
をロータハウジング摺動面に押しつけるばねがアペック
スシールの内部にあり、高温ガスの流入に対して非常に
良好に保護されていることにある。というのは、鋼板帯
状体がアペックスシール内で非常に小さな遊びを有し、
この小さな遊びにより、圧縮ガスは非常に少量しかばね
に達しないからである。鋼板帯状体はアペックスシール
用の溝の底に形成された他の溝に係合し、この溝内で遊
びを有する。
本発明の重要な効果は、ロータハウジング摺動面にお
けるアペックスシールの摩擦を大幅に低減することにあ
るので、回転数およびまたは負荷が大きい場合にも、往
復ピストン機械よりも良好な摩擦値が得られる。これは
更に、すべての運転状態において燃料消費と必要な駆動
エネルギーを低減する。
〔実施例〕 以下、図に基づいて本発明の実施例を説明する。
第1図においてロータハウジング摺動面はaで、ピス
トンはbで、そしてアペックスシールはcで示してあ
る。このアペックスシールは溝dの中にある。eで示し
た作動室(図において右側)は膨張室である。+符号で
示した圧力は、溝dの負圧側の壁にアペックスシールc
を接触させ、溝底側からアペックスシールをロータハウ
ジング摺動面aに押しつける。アペックスシールはfの
ところでロータハウジング摺動面に線状に接触する。従
って、アペックスシールの下面全体が圧力で付勢される
面である。膨張室のシールのために必要な押圧力を得る
ためには、線gまですなわちfを通る半径方向直線まで
のアペックスシールの下面を付勢するだけでよい。よっ
て、押圧力は2倍以上であり非常に大きい。更に、特に
内燃機関の場合には圧力上昇が急激に開始される。従っ
て、これに応じて摩擦力も大きい。
第2図は本発明による半径方向シール装置を示してい
る。この半径方向シール装置において、ロータハウジン
グ摺動面は1で、ピストンは2で、アペックスシールは
3で、アペックスシール3の溝は4でそして膨張室は5
で示してある。運転状態は第1図の半径方向シール装置
の場合と同じである。アペックスシール3は、半径方向
に延びかつアペックスシール側面に対して平行である狭
くて深い溝6を備えている。この溝の中には、鋼板帯状
体7が小さな遊びをもって設けられている。この鋼板帯
状体はアペックスシール3の下面を越えて、溝6の底に
設けられた広い溝8の中に達し、この溝8の底で支持さ
れている。
この広い溝8は鋼板帯状体7に対して遊び9を持って
いる。この遊びはアペックスシール3の溝4の遊び10と
同じである。
アペックスシールをロータハウジング1に押しつける
溝ばね11は溝6の中で溝底と鋼板帯状体7の間に設けら
れている。従って、溝ばね11はもはや高温の圧縮ガスに
さらされない。なぜなら、溝6がアペックスシール3の
半径方向運動だけを許容する非常に小さい遊びを有し、
そして鋼板帯状体7のための溝8の遊び9が広い溝8に
形成されているからである。
鋼板帯状体7によって溝4の底の室が遮断されるの
で、アペックスシール3は鋼板帯状体7の前にあるその
圧力側の面12のところでのみ、これに応じて小さくなっ
た作動室5の圧力によってロータハウジング摺動面1に
押しつけられる。
第3図は上記構造体の軸方向断面を示している。広い
溝8はシールピン14のための孔13によって穿孔されてい
る。鋼板帯状体7はシールピン14のための対応する凹部
15を備えている。溝ばね11は一方では鋼板帯状体7の縁
側の突起16に支持され、他方では中央において溝6の底
に支持されている。
第4図は他の実施例を示している。この場合、溝ばね
17は溝6の底の縁側に支持され、中央で鋼板帯状体7に
固定されている。
第3図と第4図において、18はロータハウジング側
壁、19はピストン側壁である。
上記の実施例は対称である。従って、本発明による溝
ガスの遮断は前側の作動室の圧力の場合も後側の作動室
の圧力の場合と同じように作用する。内燃機関の場合も
高圧縮を行うコンプレッサの場合も変更しないで使用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術による半径方向シール装置の半径方向
部分断面図、第2図は第3図のII−II平面に沿った本発
明による半径方向シール装置の半径方向断面図、第3図
は第2図のIII−III平面に沿った、第2図に示した半径
方向シール装置の軸方向断面図、第4図は第2図のIII
−III平面に沿った、本発明による半径方向シール装置
の他の実施例の軸方向断面図である。 a……ロータハウジング摺動面、b……ピストン、c…
…アペックスシール、d……溝、e……膨張室、f……
線状接触部、g……半径方向直線、1……ロータハウジ
ング摺動面、2……ピストン、3……アペックスシー
ル、4……溝、5……膨張室、6……鋼板帯状体7のた
めの溝、7……鋼板帯状体、8……広い溝、9……溝8
の遊び、10……溝4の遊び、11……溝ばね、12……アペ
ックスシールの圧力付勢される面、13……シールピン14
のための孔、14……シールピン、15……シールピン14の
ための凹部、16……溝8の突出部、17……溝ばね、18…
…ハウジング側壁、19……ピストン側壁

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピストンのコーナーの半径方向溝の中にア
    ペックスシールが設けられ、このアペックスシールが作
    動室の圧力を受けてロータハウジング摺動面と負圧側の
    溝壁に接触する、トロコイド状のロータハウジング摺動
    面と多角形のピストンを備えた回転ピストン機械の半径
    方向シール装置において、 1)アペックスシール(3)がその半径方向下側の面
    に、アペックスシール(3)の側面に対して平行でかつ
    狭くて深い溝(6)を備え、 2)この溝(6)の中に鋼板帯状体(7)が小さな遊び
    をもって挿入され、この鋼板帯状体が溝(6)を越えて
    突出し、 3)この溝(6)の底にアペックスシール(3)用の溝
    ばね(11,17)が挿入され、 4)アペックスシール(3)用溝(4)の底に他の溝
    (8)が設けられ、この溝(8)に、アペックスシール
    (3)を越えて突出した鋼板帯状体(7)の縁が係合
    し、鋼板帯状体がこの溝(8)の底に溝ばね(11,17)
    の押圧力が支持され、 5)前記の他の溝(8)がアペックスシール(3)用溝
    (4)の遊び(10)と同じ大きなの遊び(9)を有する
    ことを特徴とする半径方向シール装置。
  2. 【請求項2】鋼板帯状体(7)が溝(6)の中のその側
    に、縁側の突出部(16)を備え、溝ばね(11)がこの突
    出部に支持されていることを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項記載の半径方向シール装置。
  3. 【請求項3】溝ばね(17)が、溝(6)の中にある鋼板
    帯状体(7)の側に固定されていることを特徴とする、
    特許請求の範囲第1項記載の半径方向シール装置。
JP62211521A 1986-08-27 1987-08-27 回転ピストン機械の半径方向シ−ル装置 Expired - Lifetime JP2587064B2 (ja)

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DE19863629143 DE3629143A1 (de) 1986-08-27 1986-08-27 Radialdichtung einer rotationskolbenmaschine
DE3629143.9 1986-08-27

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JPS63170503A JPS63170503A (ja) 1988-07-14
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GB (1) GB2194590B (ja)

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GB8720198D0 (en) 1987-10-07
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GB2194590B (en) 1990-06-13
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