WO2012035091A2 - Abdichtung des rotors von rotationskolbenmaschinen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a system for sealing the piston of rotary piston machines.
  • Piston halves is taken over by further sealing elements, which are arranged in the region of the parting line.
  • the present invention relates to these groups of rotary piston machines.
  • Divided pistons of these groups have the characteristic that they have a good dynamic tightness with the said sealing system in the operation of the machines, but in non-operating machines, the static tightness is low.
  • Sitting rotor axis are pressed apart by acting spring and / or gas forces in the joints between the discs so that the facing to the side walls of the housing end faces of the discs sealingly abut it and thus prevent access of the medium to the axes.
  • packages of movable form slats which adapt to the variable joint widths and prevent an inner flow around the rotor.
  • the present invention has as its object to increase the static tightness of the stationary, not in operation machine as it is achieved in machines of reciprocating engine design with new, not worn piston rings.
  • FIG. 3 sealing of the rotor of a rotary engine of the Wankel type
  • Figure 4 sealing the piston of a rotary piston engine with a double-piston.
  • the two piston halves 1a and 1b are by compression springs in
  • Rotor inner (not shown) pressed against side walls of the rotor housing and seal it around the central shaft (not shown) from.
  • the wings 3 are pressed by the compression springs 4 radially outward and seal the rotor against the housing track.
  • the wings 3 have internal compression springs, which at the same time they spread axially outward against the housing side walls. The parting line between the
  • Piston halves 1a and 1b is covered by sealing elements 5.
  • the seals are placed over the piston halves 1a and 1b so that they can move in the axial direction and thus their sealing contact against the
  • Housing sides can keep.
  • the sealing elements 5 extend on both sides into the receiving grooves 2 in the piston halves 1 a and 1 b, which are bent at the lower ends so that they overlap and result in a fluid-tight support for the compression springs 4.
  • the sealing elements 5 are made of flexible material, the
  • the compression springs 4 which cause the radial pressure of the radial sealing elements, at the same time also exert the corresponding back pressure on the ends of the strip-shaped sealing elements 5 and thus prevent their movement out of the receiving grooves. 2
  • the solution according to the invention is identical to the described solution for the vane-rotor.
  • Sealing elements 5, 11 and 16 are derived from the respective configuration of the piston of the rotary piston engine and the number of corners of the piston.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung des Kolbens von Rotationskolbenmaschinen, die aus zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Rotorsegmenten bestehen und die die Teilfuge(n) zwischen der Kolbensegmenten gegen das Arbeitsfluid abdichten. Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die statische Dichtheit der ruhenden, nicht im Betrieb befindlichen Maschine so zu erhöhen, wie sie auch bei Maschinen der Hubkolbenmaschinen-Bauart mit neuen, nicht verschlissenen Kolbenringen erreicht wird. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, dass von außen über die Teilfuge zwischen den Kolbenhälften eine folienartige Abdeckung gelegt wird, die die Breite beider Kolbenhälften haben kann und derart mit den Dichtelementen für die radiale Abdichtung des Kolbens verbunden wird, so dass die axiale Beweglichkeit der Kolbenhälften zueinander nicht eingeschränkt wird, jedoch die Teilfuge zwischen ihnen durch wirkende Fluidkräfte dicht rund um den Rotationskolben dicht verschlossen wird.

Description

Abdichtung des Rotors von Rotationskolbenmaschinen
Beschreibung
[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Abdichtung des Kolbens von Rotationskolbenmaschinen.
Stand der Technik
[0002] Für Rotationskolbenmaschinen sind unterschiedliche Lösungswege zur Herstellung der Dichtheit des Kolbens bekannt.
[0003] Bei der bekannten Wankel-Maschine ist ein räumliches System von
Dichtleisten derart um den rotierenden Kolben angeordnet, dass eine federnde nachsetzende Abdichtung in axialer und radialer Richtung gegen das umgebende Gehäuse erreicht wird. Mit diesem Dichtsystem ist es möglich, dass die Wankel-Maschine als Kraftmaschine mit der inneren Verbrennung beim Otto-Prozess eingesetzt werden kann.
[0004] Die meisten anderen bekannten Rotationskolbenmaschinen haben keine federnd selbstnachstellende Abdichtungen zwischen dem rotierenden Kolben und dem umgebenden Gehäuse. Dies macht sie als
Expansionsmaschine in einem Kraftmaschinenprozess ungeeignet, ihr Einsatz als Kompressionsmaschine ist Stand der Technik.
[0005] Bekannt geworden sind auch Rotationskolbenmaschinen, die über Kolben verfügen, die quer zur Drehachse geteilt sind, so dass die Kolbenhälften durch Federn derart auseinander gedrückt werden können, dass sie an den Seitenflächen des umgebenden Gehäuses anliegen und somit Flächendichtungen bilden. Die Abdichtung zwischen den beiden
15.09.201 1 Kolbenhälften wird durch weitere Dichtelemente übernommen, die im Bereich der Teilfuge angeordnet sind.
[0008] Rotationskolbenmaschinen mit solchen geteilten Kolben können
Flügelzellenmaschinen oder Kreiskolbenmaschinen sein.
[0007] Auf diese Gruppen der Rotationskolbenmaschinen bezieht insbesondere sich die vorliegende Erfindung. Geteilte Kolben dieser Gruppen haben die Eigenschaft, dass sie mit dem genannten Dichtsystem im Betrieb der Maschinen eine gute dynamische Dichtheit aufweisen, bei nicht im Betrieb befindlichen Maschinen ist die statische Dichtheit jedoch nur gering.
[0008] Die Patentanmeldung DE 102006057003 A1 offenbart ein Dichtsystem von Rotationskolbenmaschinen, bei dem der Rotor aus nebeneinander angeordneten Rotorscheiben besteht, die auf der gemeinsamen
Rotorachse sitzen und durch wirkende Feder- und/oder Gaskräfte in den Fugen zwischen den Scheiben so auseinandergedrückt werden, dass die zu den Seitenwänden des Gehäuses zeigenden Stirnseiten der Scheiben dichtend daran anliegen und so den Zugang des Mediums zu den Achsen verhindern. In den Teilfugen zwischen den Scheiben sind Pakete aus beweglichen Formlamellen vorhanden, die sich den veränderlichen Fugenbreiten anpassen und eine innere Umströmung des Rotors verhindern.
Darstellung der Erfindung
[0009] Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die statische Dichtheit der ruhenden, nicht im Betrieb befindlichen Maschine so zu erhöhen, wie sie auch bei Maschinen der Hubkolbenmaschinen-Bauart mit neuen, nicht verschlissenen Kolbenringen erreicht wird.
[0010] Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, dass von außen über die Teilfuge zwischen den Kolbenhälften eine folienartige Abdeckung gelegt wird, die die Breite beider Kolbenhälften haben kann
15.09.201 1 und derart mit den Dichtelementen für die radiale Abdichtung des Kolbens verbunden wird, so dass die axiale Beweglichkeit der Kolbenhälften zueinander nicht eingeschränkt wird, jedoch die Teilfuge zwischen ihnen durch wirkende Fluidkräfte dicht rund um den Rotationskolben dicht verschlossen wird.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
[0011] Die Erfindung wird an nachfolgenden Beispielen beschrieben,
Figur 1 , Figur 2 Abdichtung eines Flügelzellenrotors,
Figur 3 Abdichtung des Rotors einer Kreiskolbenmaschine der Wankel-Bauart,
Figur 4 Abdichtung des Kolbens einer Kreiskolbenmaschine mit einem Zweieck-Kolben.
Ausführung der Erfindung
[0012] Zu Figur 1 und Figur 2:
[0013] Die beiden Kolbenhälften 1a und 1 b werden durch Druckfedern im
Rotorinneren (nicht dargestellt) gegen Seitenwände des Rotorgehäuses gedrückt und dichten diese um die zentrale Welle (nicht dargestellt) ab. Die Flügel 3 werden durch die Druckfedern 4 radial nach außen gedrückt und dichten den Rotor gegen die Gehäuselaufbahn ab. Die Flügel 3 besitzen innere Druckfedern, die sie gleichzeitig axial nach außen gegen die Gehäuse-Seitenwände spreizen. Die Trennfuge zwischen den
Kolbenhälften 1a und 1 b wird durch Abdichtungselemente 5 abgedeckt.
[0014] Nach der erfindungsgemäßen Lösung sind die Abdichtungen derart über die Kolbenhälften 1a und 1 b gelegt, dass diese sich in axialer Richtung verschieben können und somit ihre dichtende Anlage gegen die
Gehäuseseiten behalten können.
15.09.201 1 [0015] Die Abdichtungselemente 5 reichen beidseitig hinein in die Aufnahme- Nuten 2 in den Kolbenhälften 1a und 1 b, die sind an den unteren Enden so abgekantet, dass sie sich überdecken und eine fluid-dichte Auflage für die Druckfedern 4 ergeben.
[0016] Die Abdichtungselemente 5 bestehen aus biegsamem Material, das
undurchlässig für das Fluid der Maschine und zugleich weitere
Eigenschaften wie thermische und chemische Widerstandsfähigkeit gegen das Fluid besitzt.
[0017] Die Druckfedern 4, die den radialen Druck der radialen Dichtelemente bewirken, üben zugleich auch den entsprechenden Gegendruck auf die Enden der streifenförmigen Abdichtungselemente 5 aus und verhindern so ihre Herausbewegung aus den Aufnahme-Nuten 2.
[0018] Zu Figure 3 und Figure 4:
[0019] Die erfindungsgemäße Lösung ist identisch mit der beschriebenen Lösung für den Flügelzellen-Rotor. Die Form und die Anzahl der
Abdichtungselemente 5, 11 und 16 wird von der jeweiligen Konfiguration des Kolbens der Kreiskolbenmaschine und der Anzahl der Ecken des Kolbens abgeleitet.
Bezugszeichen
1 Rotor
1a, 1 b Kolbenhälften
2 Aufnahme-Nuten für die Flügel im Rotor
3 Flügel
4 Druckfedern unter den Flügeln 3
5 Abdichtungselemente über der Trennfuge zwischen Flügeln
6 Trennfuge zwischen den Rotorhälften
7 7a, 7b Kolbenhälften
8 Dichtleisten zur radialen Abdichtung des Kolbens
15.09.201 1 Trennfuge zwischen den Kolbenhälften
Druckfeder unter den Dichtleisten 8
Abdichtungselemente über der Trennfuge zwischen den Kolbenhälften 12a, 12b Gleitbeschichtung auf den äußeren Kolbenseiten
13a, 13b Kolbenhälften
Trennfuge zwischen den Kolbenhälften
Dichtleisten zur radialen Abdichtung des Kolbens
Abdichtungselemente über der Trennfuge zwischen den Kolbenhälften
15.09.201 1

Claims

Ansprüche
1 , Abdichtung eines Rotors einer Rotationskolbenmaschinen, wobei der Rotor quer zur Drehachse geteilt ist, wobei Federn die Kolbenhälften (1a, 1 b) derart auseinander drücken, dass die Kolbenhälften (1a, 1 b) an den Seitenflächen des umgebenden Gehäuses anliegen und eine Flächendichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass
über die Teilfuge(n) des Rotors von außen biegsame dünne, blechartige streifenförmige Abdichtungselemente (5, 11 , 16) aus für den Arbeitsprozess geeignetem Material so über die konvexe Rotorwölbung gelegt werden, dass die Trennfuge(n) (6, 9, 14) zwischen den Rotorhälften (1a und 1 b) gegen das Arbeitsfluid der Maschine verschlossen werden und sich die darunter liegenden Kolbenhälften (1a, 1 b) axial frei verschieben können,
2, Abdichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdichtungselemente (5, 11 , 16) etwas geringere Breite haben als die Breite des Kolbens.
3, Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdichtungselemente (5, 11 , 16) an den Aufnahme-Nuten (2) für die radialen Dichtelemente umgebogen sind, sodass sie in diese Nuten bis auf den Nutengrund hineinreichen.
4, Abdichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdichtungselemente (5, 11 , 16) auf dem Nutengrund der Aufnahme- Nuten (2) nochmals so umgebogen sind, dass sie übereinander auf dem Nutengrund aufliegen.
5, Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass Druckfedern (4, 10), die den radialen Druck der radialen Dichtelemente bewirken, zugleich auch den entsprechenden Gegendruck auf die Enden der streifenförmigen Abdichtungselemente (5, 11 , 16) ausüben und so ihre Herausbewegung aus den Aufnahme-Nuten (2) verhindern.
15.09.201 1
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