NO794009L - Tetning mellom tre legemer i relativ bevegelse, isaer for roterende stempelmaskiner - Google Patents

Description

Tetning mellom tre i forhold til hverandre bevegelige legemer, især for roterende stempelmaskiner

En feilfri gasstetning mellom bevegelige deler spiller en avgjørende rolle på mange tekniske områder, særlig ved bygging av motorer og pumper. Holdbare gasstetninger mellom to relativt til hverandre bevegelige legemer.har lenge vært kjent og det vises eksempelvis til gasstetningen i slagstempelmaskiner, altså tetningen mellom stempelet og sylinderen. På rotasjonsstempelmaskinenes område skulle betydelig større tetningsproblemer overvinnes, da de deler som danner arbeidsrommet ved rotasjonsstempelmaskiner i drjft ikke kommer i ro i forhold til hverandre. Ved den som Wankel-motor kjente rotasjonsstempelforbrenningsmotor kunne de fore-liggende tetningsproblemer løses ved at antallet til hverandre bevegelige deler ble begrenset til to. Som kjent ligger hos Wankel-motoren det triangelformede stempels tre hjørne-punkter under drift konstant an mot husets løpebane (mantel-veggen) slik at stempelsidene med mantelveggen.danner tre sigdformede arbeidskamre av variabelt volum. Av tetnings-hensyn har de tre hjørner i Wankel-stempelet et med aksen parallelt spor hvor tetningslister er innlagt. På begge stempel-endeflater løper et bueformet spor som forbinder stempelkantene og hvori tilsvarende utformede tetningsstrim-ler er innlagt. Et tetningslegeme danner ' dl hver stempel-endeflates tre hjørner forbindelsen mellom tetningslisten og tetningsstrimlene.

At Wankel-motoren har kunnet utvikle seg til serie-produksjon, er i første rekke begrunnet ved at rotasjons-stempelkonstruksjoner konsekvent er utelatt, som ville ha krevet tetning av mer enn to legemer mot hverandre.

Imidlertid er i aller høyeste grad rotasjonsstempelmaskiner kjent, som på grunn av sin spesielle konstruksjon ville ha vært Wankel-motoren overlegen dersom det ville være mulig å finne en sikker tetning mellom tre til hverandre bevegelige legemer. Dermed ligger oppfinnelsens oppgave i å frembringe en gasstetning mellom tre relativt til hverandre bevegelige legemer.

Denne oppgave løses ved de i krav 1 angitte trekk. Oppfinnelsen skal beskrives i det følgende ved hjelp av utførelseseksempler og i henhold til tegningene, hvor fig. 1 skjematisk viser et snitt gjennom rotorens bredde, idet snittet er lagt gjennom midtlinjen i en effektdel som er ra.dialt opptatt i rotoren, fig. 2 er en perspektivteg-ning av elementene, tilhørende gasstetningen ifølge oppfinnelsen, i oppstilling i rommet, og viser enkeltdelenes sam-spill, og fig. 3 viser en annen utførelse av én bestanddel av gasstetningen.

Gasstetningen ifølge oppfinnelsen er forklart på grunnlag av et eksempel med en rotasjonsstempelmaskin som har en rotor 1 som er ekssentrisk dreibart opplagret i et hus, og en effektdel 8 som gjennomtrenger rotoren radialt..Denne effektdel er ført bevegelig i sin lengderetning i rotoren, sentrisk til husets mantel (ikke vist), og ligger med begge sine ender, hvorav bare den ene er vist på fig. 1, i tettende glideanlegg mot husets mantel, slik at det er mulig å danne to i enhver driftstilstand fra hverandre adskilte arbeidskamre.

For å avlukke slike arbeidskamre gasstett fra hverandre, er det utformet konstant lukkede tetninger mellom husets mantel (legeme I), rotoren (legeme II) og effektdelen (legeme III), hvis oppbygning fremgår av den følgende beskrivelse av to foretrukne utførelser.

Fig. 1 som er et skjematisk delsnitt aksialt gjennom rotoren 7 og gjennom effektdelens 8 midte, viser i midten effektdelen som gjennomtrenger rotoren sentrisk. Rotoren dreier seg dermed om en i tegningsplanet liggende, fra vens-tre mot høyre forløpende dreieakse.

Endeoverflaten av rotoren 7, som har et sirkeltverr-snitt, har nær kantene et spor 9 for opptak av en listformet tetningsdel 4 (fig. 2), idet disse tetningsdeler hver kan være sammensatt av flere delstykker. Over hvert av sporenes 9 forløp er, parallelt med effektdelens 8 lengdeakse, anordnet mot hverandre liggende blindboringer 10 for opptak av et tetningslegeme 1 (fig. 2). Disse blindboringer er alltid tilordnet de tetningselementer som skal beskrives i det følgende, og som tetter de to ender av effektdelen mot husets mantel.

Hvert tetningslegeme 1 har tre utsparinger 11, hvor-

av to ligger overfor hverandre og er innrettet i flukt med tetningsdelene 4 og hver opptar én ende av tetningsdelen.

Den tredje utsparing 11 er anordnet i rett vinkel til de før-ste to utsparinger og er innrettet mot effektdelens 8 lengdeakse.

Det er selvfølgelig at utsparingene 11 hver er

slik dimensjonert at tetningsdelene holdes sikkert og de derved er slik anordnet at tetningsoverflåtene for de enkelte tetningsdeler flukter med vedkommende tetningslegemer og ligger i tett anlegg mot husets mantel. Alle tetningsdeler, tetningslegemer samt vinkeltetningslistene som skal beskrives i det følgende, kan belastes ved hjelp av fjærer F (fig. 1)

i retning av de enkelte flater som skal tettes.

Hvert tetningslegemes 1 allerede nevnte tredje utsparing 11 tjener til opptak av én ende av en tetningsdel 3 (fig. 2), hvis andre ende avlukker en tetningsgrense med én vinkeltetningslist 2 av de to i hver ende av effektdelen 8. Denne tetningsdel 3 kan ligne de allerede beskrevne tetningsdeler 4 med hensyn til materiale og tverrsnittsutformning.

I motsetning til tetningsdelene 4, har tetningsdelen 3 imidlertid to flater som står i tettende inngrep, nemlig for det første en tetningsoverflate som samvirker med husets mantel og for det annet en tetningsflate som forløper i rotorens radialretning og som samvirker med en tetningsflate som alltid står vinkelrett på husets sylinderformede mantel. Denne sistnevnte tetningsflate tilhører én av to vinkeltetningslister som er anordnet på hver effektdelende og som er innrettet mot tetningsdelene 3. Disse vinkeltetningslister er innlagt i spor 12 som er utformet motstående i hver ende av effektdelen. Disse spor 12 fortsetter i hver av éffektdelenes 8 endeflater som vender mot husets mantel og fremviser dermed enhver tetningsvinkel et sikkert sete.

De to vinkeltetningslister 2 i hver effektdelende kan forbindes med hverandre ved hjelp av et tetningslegeme 5 som, tilsvarende også tetningslegemene 1, tjener til avslut-ning av de enkelte spor. I hver av effektdelens 8 endeflater er anordnet i disses midte et tetningslegeme 5, rettet mot husets mantelflate og holdes, i en blindboring 13 (fig. 1) i fortsettelse av sporet 12. Hvert tetningslegeme 5 har i overflaten to motstående utsparinger lia hvori vinkeltetningslistenes 2 samvirkende ben som er avtettet mot husets mantel,

er innført.

På fig. 2 er bevegelsesretningene vist med pilene A - A og B - B for de maskindeler som holder de enkelte tet-, ningselementer. Tetningselementene 1 og 4 som er tilordnet hvert rotorkantområde og den tetningsdel 3 som holdes av disse og som strekker seg i tverretningen til tetningsdelen 4 i rotorens bredderetning, løper med rotoren i pilens A-A retning. Tetningselementene 2 og 5 beveger seg med effektdelen 8 ved dennes radialbevegelse ved rotorens i pilens B - B retning. Til tross for disse motstridende bevegelsesfor-løp oppnås en feilfri gasstetning da tetningsgrensen holdes lukket ved hjelp av tetningsdelene 3. Mellom tetningsdelene 3 og vinkeltetningslistenes 2 mot disse vendte vertikale tet-ningskanter oppstår bare en tetningsteknisk enkel relativ-bevegelse i pilens B - B retning, da effektdelen 8 bare er forskyvbart lagret i rotoren i sin lengdeakses retning.

Fig. 3 viser en annen utførelse av tetningsinnret-ningen som er festet til effektdelendene. Ved denne utførel-se er de to vinkeltetningslister 2 kun forbundet gasstett med hverandre ved en egnet utforming av deres forbindelse. Ved utførelsen ifølge fig. 3 bortfaller selvfølgelig den i forbindelse med fig. 2 beskrevne blindboring 13, da man gir avkall på tetningslegemet 5.

Én . gasskanal som strekker seg i for-lengelse av opptakssporet for tetningsdelen 3, er fortrinnsvis utformet i det minste i tetningslegemet 1 og strekker seg til under tetningsdelen for ved å utnytte gasstrykket, å oppnå en forsterkning av den tettende virkning.

De nevnte tetningselementer garanterer en konstant lukket tetning, både mellom de to nevnte legemer og med hensyn til et stasjonært eller bevegelig (roterende) tredje legeme hvori nevnte første legeme roterer.

Tetningselementene og tetningslegemene samt vinkeltetningslistene kan bestå av materialer som allerede har hevdet seg i rotasjonsstempelmaskiner. Det er selvfølgelig at det eksisterer en tynn oljefilm mellom de samvirkende tetningsoverflater i hvert tilfelle. Tetningen ifølge oppfinnelsen er også utformet for rotasjonsstempelmaskiner som omfatter flere enn én rotor og er fortrinnsvis innrettet for

drift av slike maskiner som pumper og gassmaskiner.

En rotasjonsstempelpumpe utstyrt med tetningen ifølge oppfinnelsen og fortrinnsvis drevet med to rotorer, karakteri-seres ved en overraskende høy pumpekapasietet.

Claims (9)

1. Tetning mellom tre i forhold til hverandre bevegelige legemer, karakterisert ved at første tetningselementer (1, 4) følger omkretsen av et roterende første legeme (7), og er tettende forbundet med andre tetningselementer (3) som strekker seg til de første tetningselementers tverretning, at ved enden av et annet legeme (8) som gjennomtrenger det første legeme radialt og er bevegelig frem og tilbake i lengderetningen, er anordnet tredje tetningselementer (2) som står i tettende inngrep med de andre tetningselementer og at de første, andre og tredje tetningselementer befinner seg i tettende anlegg til et tredje legeme hvori det første legeme dreier seg sammen med det annet legeme.

2. Tetning ifølge krav 1, karakterisert ved at de første tetningselementer består av listeformede tetningsdeler (4) som følger det første legemes (7) omkrets, samt av tetningslegemer (1) hvori tetningsdelenes ender er opptatt.

3. Tetning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de andre tetningselementer (3) er utformet som listeformede tetningsdeler (3) som alle opptas ved sine ene ender i tetningslegemer (1), idet de andre tetningselementer strekker seg i samme plan, men i en vinkel på 90° til de første tetningselementer (4).

4. Tetning ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at de tredje tetningselementer er utformet som vinkeltetningslister (2) som med sine ene ben er inn-felt i én endeflate i det annet legeme (8) og med sitt annet, ben i en ytterflate i det annet legeme.

5. Tetning ifølge krav 4, karakterisert ved at vinkeltetningslistenes (2) ene ben er forbundet med hverandre via et tetningslegeme (5) med to overfor hverandre liggende innsnitt (lia).

6. Tetning ifølge krav 4, karakterisert ved at vinkeltetningslistenes (2) ene ben er forbundet gasstett med hverandre via egnet utforming av sine trykkflater (6) .

7. Tetning ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at tetningslegemet (1) som forbinder de første tetningsdeler (4) og de andre tetningsdeler (3) med hverandre, har tre innsnitt (li) hvorav to. ligger overfor hverandre og det tredje innsnitt er utformet i rett vinkel til de første innsnitt.

8. Tétning ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at det tredje innsnitt (11) er rettet mot vinkeltetningslisten (2).

9. Tetning ifølge ett av kravene 1-8, karakterisert ved at det første legeme (7) er utformet som rotoren i en rotasjonsstempelmotor, det annet legeme som en effektdel (8) i en rotasjonsstempelmotor og det tredje legeme som hus i en rotasjonsstempelmotor.