DE1025897B

DE1025897B - Device for sealing the working areas of rotary piston machines

Info

Publication number: DE1025897B
Application number: DEB43601A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Lueck; Dipl-Ing Friedrich Clar
Original assignee: Borsig GmbH
Current assignee: Borsig GmbH
Priority date: 1957-02-21
Filing date: 1957-02-21
Publication date: 1958-03-13

Description

Vorrichtung zum Abdichten der Arbeitsräume von Drehkolbenmaschinen Die Erfindung betrifft eine der Fliehkraft unterliegende Vorrichtung zum Abdichten der Arbeitsräume von Drehkolb.enmaschinen.Device for sealing the working spaces of rotary piston machines The invention relates to a device for sealing which is subject to centrifugal force the working areas of rotary piston machines.

Bei derartigen Vorrichtungen ist es bereits, bekannt, durch Anordnung eines drehbeweglichen Gegengewichtes -eine der auf die Dichtungsleiste wirkenden Fliehkraft entgegengesetzt gerichtete --Massenwirkung auszuüben, so. daß die auf die Dichtungs:leiste wirkende Fliehkraft teilweise oder vollständig ausgeglichen oder auch übertroffen wird und die Dichtungsleiste stets mit dem gewünschten Anpreßdruck gegen die: Dichtfläche anliegt.In such devices it is already known by arrangement a rotatable counterweight - one that acts on the sealing strip Centrifugal force in the opposite direction - exerting mass action, see above. that the on the sealing bar acting centrifugal force partially or completely balanced or is exceeded and the sealing strip always with the desired contact pressure against which: the sealing surface rests.

Da jedoch bei Drehkolbenmaschinen infolge der während einer Umdrehung auftretenden Druckschwankungen des Arbeitsmittels und der dadurch bedingtem, wechselnden Radialdrücke Achsenverlagerungen der D-rehko;lben unvermeidlich sind, besteht bei den oben beschriebenen Dichtvorrichtungen mit Gegengewicht die Gefahr, daß dieses System in Schwingung gerät, wobei in extremen Fällen Resonanzschwingungen auftreten, die durch Abheben der Dichtungsleiste von, der Gegen,di,chtfläche nicht nur die Wirksamkeit der Abdichtung in: Frage stellen, sondern auch zu Zerstörungen der Dichtflächen führen können.However, as in rotary piston machines as a result of during one revolution occurring pressure fluctuations of the working medium and the resulting, changing Radial pressures Axial misalignments of the rotors are inevitable the above-described sealing devices with counterweight the risk that this System starts to vibrate, with resonance vibrations occurring in extreme cases, by lifting the sealing strip from, the counter, di, chtfläche not only the Effectiveness of the seal in: ask questions, but also destroy the sealing surfaces being able to lead.

Die Anwendung von für die Abdichtung der Kolbentrommel gegen die Gehäusewandung von Drehkolbenmaschi:nen mit sichelförmigem Arbeitsraum bereits vorgeschlagenen Dichtungsschienen, die durch Blattfedern nach dem Gehäuseinnern zu gedrückt werden oder klappenarti:g oder in Form von Blattfedern federnd anliegen, ist nicht geeignet, hiier Abhilfe zu schaffen, da derartige federnd ausgebildete Elemente noch das Aufschaukeln der umerwünschten Schwingungen verstärken würden.The use of for sealing the piston barrel against the housing wall of rotary piston machines with a sickle-shaped working space that have already been proposed Sealing rails that are pressed towards the inside of the housing by leaf springs or flap type: g or resiliently in the form of leaf springs, is not suitable To remedy this, since such resilient elements still rock which would amplify undesired vibrations.

Es sind auch federnde Dichtungsleisten, bekanntgeworden, unter die eine nachgiebige Packung gesetzt wird und die dann anzudrücken ist, um Undichtheiten zu verhüten. Derartige Einrichtungen, ganz gleich, ob sie unter dem Druck von Federn, oder anderen elastischen Mitteln oder mit Hilfe eigener Elastizität zur dichtenden Anlage gebracht werden, haben keinen Einfluß auf die Verhütung des Auftretens von Schwingungen, insbesondere von Resonanzschwingungen bei Dichtungslensteneinrichtungen von Drehkolbenrnaschinen.There are also resilient sealing strips, which have become known a flexible packing is placed and then pressed down to prevent leaks to prevent. Such devices, regardless of whether they are under the pressure of springs, or other elastic means or with the help of its own elasticity for sealing Plant do not affect the prevention of the occurrence of Vibrations, in particular from resonance vibrations in the case of sealing mechanism devices of rotary piston machines.

Das ist auch mit Hinsicht auf die bekannten Dichtungsleisten aus Kunstharz oder graphithaltigem Stoff zu sagen.This is also with regard to the well-known sealing strips made of synthetic resin or graphite-containing substance.

Erfindungsgemäß wird das Inschwingunggeraten der Dichtl-ei,sten und Gegengewichte ganz oder teilweise unterbunden und das, Auftreten von Resonanzschwingungen verhindert, indem die Dichtleisten aus hochelastischem, eine gute innere Dämpfung und gute Gleitei:gens,chaften aufweisendem Material hergestellt werden, welches die, durch die Achsverlagerungen der Drehkolben hervorgerufene Relativbewegungen der Dichtflächen zum größten Teil aufzunehmen vermag.According to the invention the oscillation of the sealing l-ei, sten and Counterweights wholly or partially prevented and the occurrence of resonance vibrations prevents good internal damping by making the sealing strips from highly elastic and good sliding properties can be produced, which the relative movements caused by the axial displacements of the rotary pistons which is able to accommodate the sealing surfaces for the most part.

In weiterer Ausgestaltung des. Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, di,e Dichtungsleiste durch eine starre Metall,schi:ene zu versteifen; auch erweist es sich als zweckmäßig, der das Gegengewicht aufnehmenden N ut des Drehkolbens einen am Grunde krevs.förmig erweiterten Ouerschnitt zu geben, der zum größten Teil von dem gleichfalls kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Gegengewicht ausgefüllt wird.In a further embodiment of the idea of the invention, it is proposed that di, e sealing strip by a rigid metal, schi: ene to stiffen; also proves it is expedient to use the counterweight receiving groove of the rotary piston to give a circularly enlarged cross section at the base, the greater part of the counterweight, which is also circular in cross section, is filled.

Sehr vorteilhaft, besonders, bei Maschinen für hohe Drehzahlen, ist eine Anordnung, die eine Belastung der Dichtungs,leiste auf seiner ganzen oder nahezu ganzen Länge durch Gegengewichte gestattet. Eine solche Einrichtung ist auch ohne Anstände bei Dichtleisten wirksam, die nicht aus elastischem Material, d'as also nicht eine innere Dämpfung besitzt, besteht. Zudem sollen die Gegengewichte so gestaltet sein, daß ihre Kraftwirkung auf die Dichtleiste einer gewünschten bestimmten Änderung unterliegt.It is very beneficial, especially for high-speed machines an arrangement that puts a load on the seal, bar all or near full length permitted by counterweights. Such a facility is also without Adequacy in sealing strips effective that are not made of elastic material, so d'as does not have internal damping. In addition, the counterweights should be designed in this way be that their force effect on the sealing strip of a desired specific change subject.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The drawings show two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown.

Abb. 1 ist ein Radialschnitt durch eine Drehkolbenmaschine, Abb. 2 ein Schnitt auf der Linie A-B in Abb. 1, wobei nur ein Ende der Abdichtung dargestellt ist, Abb. 3 ein Schnitt auf der Linie C-D in Abb. 2. Ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei welchem die auf die Dichtungsleiste wirkende Fliehkraft nur zum Teil aufgehoben wird, zeigt die Abb. 4 im Längsschnitt und Abb. 5 im Schnitt auf der Linie 2-F der Abb. 4; in Abb.6 i,,t ein Querschnitt einer über die ganze Länge mit Gegengewichten belasteten Dichteinrichtung und in Abb. 7 der Grundriß dieser Dichteinrichtung dargestellt, während; Abb. 8 den Querschnitt einer abgeänderten Dichteinrichtung zeigt, bei der die Verlegung der Kraftwirkung .eines Gegengewichtes auf die Dichtungs.loiste ersichtlich ist.Fig. 1 is a radial section through a rotary piston engine, Fig. 2 a section on the line A-B in Fig. 1, showing only one end of the seal Fig. 3 is a section on the line C-D in Fig. 2. Another embodiment of the subject matter of the invention, in which the on the sealing strip acting Centrifugal force is only partially canceled, Fig. 4 shows in longitudinal section and Fig. 5 in section on the line 2-F of Fig. 4; in Fig.6 i ,, t a cross section of an over the entire length with counterweights loaded sealing device and in Fig. 7 the Plan view of this sealing device shown while; Fig. 8 shows the cross section of a modified sealing device shows, in which the relocation of the force .eines Counterweight can be seen on the sealing list.

In dem Gehäuse 3 (Abt. 1, 2 und 4) drehen sich die Drehkolben 2 und. 1 je um eine Achse iili gleichen Drehsinne, aber mit verschiedenen Drehzahlen. Die Abdichtung zwischen den Drehkolben erfolgt durch die Dichtleisten 4, die in radialer Richtung verschiebbar im Nuten des. Drehkolbens 2 angeordnet sind. Diese Nuten haben am Grunde einen kreisförmig erweiterten Ou:erschnitt 5. Die Dichtungsleiste ist durch eine starre Metallschiene 6 versteift. Das Gegengewicht 7 hat kreisförmigen Querschnitt und ist mit einer Längsnut zur Aufnahme der Dichtungsleiste versehen. An jedem Ende einer Dichtungsleiiste ist ein zweiarmiger Hebel 8 vorgesehen, der mit seinem einen Ende an der Dichtungsleiste- 6 und mit seinem anderen Ende am Gegengewicht 7 oder an einem Quersteg 7a des, Gegengewichtes angreift und sich bei 9 _ unmittelbar gegen die Innenwand der das Gegengewicht aufnehmenden Nut 5 oder gegen ein Einsatzstück 10 mittelbar abstützt. Die kreisförmige Erweiterung 5 der Nut hat sich als vorteilhaft erwiesen, da auf diese Weise die Gefahr einer Schwächung des Drehkolbens durch Rißbildung am Grunde der Nut vermieden wird; auch ist eine solche kreisförmige Erweiterung als einfache zylindrische Bohrung leicht herzustellen. Um den Innenraum der Nut 5 möglichst gut auszufüllen und den schädlichen Raum so klein wie möglich zu halten, empfiehlt es sich, dien Gegiengewicht7 gleichfalls einem kreisförmigen Querschnitt zu geben, dessen Durchmesser nur um den für die Bewegung des Gegengewichtes erforderlchen Betrag kleiner isst als, der Durchmesser der Nut 5.In the housing 3 (Dept. 1, 2 and 4), the rotary pistons 2 and rotate. 1 each around an axis iili the same sense of rotation, but with different speeds. the Sealing between the rotary pistons takes place through the sealing strips 4, which are arranged in a radial direction Direction displaceable in the grooves of the rotary piston 2 are arranged. Have these grooves at the bottom a circular enlarged ou: cut 5. The sealing strip is stiffened by a rigid metal rail 6. The counterweight 7 is circular Cross-section and is provided with a longitudinal groove for receiving the sealing strip. At each end of a sealing strip a two-armed lever 8 is provided, the one end to the sealing strip 6 and the other end to the counterweight 7 or on a transverse web 7a of the counterweight engages and is immediately at 9 _ against the inner wall of the counterweight receiving groove 5 or against an insert 10 is supported indirectly. The circular enlargement 5 of the groove has proven to be advantageous proven, since in this way there is a risk of weakening the rotary piston due to cracking is avoided at the bottom of the groove; also is such a circular extension easy to manufacture as a simple cylindrical bore. To the interior of the groove 5 to be filled in as well as possible and to keep the harmful space as small as possible, It is recommended that the counterweight7 also have a circular cross-section to give the diameter of which is only necessary for the movement of the counterweight Eats amount less than, the diameter of the groove 5.

Die Dichtungsleiste 4 besteht aus einem Material mit hohem Dehnungswert und guter innerer Dämpfung, wie z. B. Kautschuk, Kunstkautschuk, Kunstharz oder Mischungen dieser Stoffe, denen Kupfer, Graphit oder ähnliche Stoffe zur Verbesserung ihrer Gleiteigenschaften zugemischt sein können. Um ein Durchblasen des Arbeitsmittels von der Druck- nach der Saugseite nach Möglichkeit zu vermeiden, ist es erforderlich, die D.ichtungsileiste 4 mit der sie teilweise umfassenden =Metallschiene 6 mit möglichst geringem Spiel in dem Schlitz des, Drehkolbens 2 zu führen. Die durch die elastische Verformung der Dichtleiste erzielte Dämpfung der Schwingungen wird noch verbessert, wenn das Spiel zwischen der Metallschilene 6 und der sie umfassenden Nut des Gegengewichtes 7 möglichst gering gehalten wird.The sealing strip 4 consists of a material with a high elongation value and good internal damping, such as B. rubber, synthetic rubber, synthetic resin or Mixtures of these substances, which copper, graphite or similar substances for improvement their sliding properties can be admixed. To blow through the work equipment to avoid from the pressure to the suction side as far as possible, it is necessary to the sealing strip 4 with the partially encompassing metal rail 6 with as much as possible little play in the slot of the rotary piston 2 to lead. The through the elastic Deformation of the sealing strip achieved damping of the vibrations is even better, when the play between the metal rail 6 and the groove of the counterweight surrounding it 7 is kept as low as possible.

Bei der in dein Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Abdichtung wird die Dichtleiste 4 entgegen der auf sie wirkenden Fliehkraft durch die größere Massenwirkung der auf das Gegengewicht 7 wirkenden. Fliehkraft zum Anliegen an die Gegend'ichtfläche des Drehkolbens 1 gebracht, wobei sich der Hebel 8 mit einem Ende gegen die Metallschiene 6 der Dichtleiste und mit dem anderen Ende gegen den Quersteg 7a. des Gegengeeichtes 7 und bei 9 unmittelbar gegen die Wand der Nut 5 abstützt. Einre Abdichtung, bei welcher der durch die Fliehkraft erzeugte Anpreßdruck der Dichtleiste 4 durch die auf das Gegengewicht 7 wirkende Fliehkraft zum Teil aufgehoben wird, ist in den Abb. 4 und 5 dargestellt. Bei dieser Ausfüh,run:g ist der Hebel 8 an der lletallsclriene 6 angelenkt und stützt sich über einen Stift des Einsatzstückes 10 mittelbar gegen die tut 6 des Drehkolbens 2 ab.In the case of the seal shown in your Fig. 1, 2 and 3, the Sealing strip 4 against the centrifugal force acting on it due to the greater mass action that acting on the counterweight 7. Centrifugal force to rest on the opposite sealing surface of the rotary piston 1 brought, the lever 8 with one end against the metal rail 6 of the sealing strip and with the other end against the transverse web 7a. of the counter-calibrated 7 and at 9 is supported directly against the wall of the groove 5. A seal, at which the contact pressure generated by the centrifugal force of the sealing strip 4 through the Centrifugal force acting on the counterweight 7 is partially canceled, is in the Fig. 4 and 5 shown. In this version, the lever 8 is on the horizontal rail 6 hinged and is indirectly supported by a pin of the insert 10 against which does 6 of the rotary piston 2.

In Abb.6 bezeichnet 11, 12 einen zweiteiligen Füllkörper aus hartem oder gehärtetem Material, der in eine Längsnut des Drehkolbens 2 eingeschoben ist. In dem Körperteil 12, der im Körper befestigt ist., ist die Dichtleiste 13 geführt, welche mit ihrem unteren Ende auf dem Gegendrehkolben 1 entlang gleitet und an ihrem oberen Ende durch die Gegengewichte 15 belastet wird. Diese Gegengewichte greifen, wie Abb. 7 zeigt, finit ihren Auflageköpfen mit Zahn und Lücke ineinander und liegen praktisch an der gesamten Länge der Dichtleiste an. Die obere am Füllkörper 11 anliegende Seite der Gegengewichte ist ebenso wie die Unterseite gewölbt; infolge der oberen Wölbung entsteht ein Hebelarm 16. Die Hauptmasse der Gegengewichte übt somit infolge der Zentrifugalwirkung eine Druckkraft auf die Dichtungsleiste 13 aus, welche der Fliehkraft der Dichtungsleiste en.tgegen.-,virkt. Je nachdem, ob die Dichtungsleiste im Drehkolben 1 oder 2 untergebracht ist, muß die vom Gegengewicht ausgeübte Kraft größer oder kleiner als die Fliehkraft der Dichtungsleiste sein; im dargestellten Falle isst sie größer, weil die Dichtungsleiste im äußeren Läufer 2 angeordnet ist.In Fig.6, 11, 12 denotes a two-part filling body made of hard or hardened material which is pushed into a longitudinal groove of the rotary piston 2. In the body part 12, which is fastened in the body, the sealing strip 13 is guided, which slides with its lower end on the counter-rotating piston 1 along and on her upper end is loaded by the counterweights 15. These counterweights take hold As Fig. 7 shows, their support heads with tooth and gap are finite in one another and lie practically along the entire length of the sealing strip. The upper one resting on the filling body 11 The side of the counterweights is curved, as is the underside; as a result of the upper Curvature creates a lever arm 16. The main mass of the counterweights thus exerts the centrifugal force exerts a compressive force on the sealing strip 13, which the Centrifugal force of the sealing strip en.t against .-, virkt. Depending on whether the sealing strip is housed in rotary piston 1 or 2, the force exerted by the counterweight must be greater or less than the centrifugal force of the sealing strip; in the illustrated Trap eats them bigger because the sealing strip is arranged in the outer runner 2.

Nutzt sich die Dichtungsleiste an ihrer Schleiffläche ab, so drehen sich die Gegengewichte in Pfeilrichtung 17, wobei sich der Hebelarm 16 vergrößert; die Kraftwirkung auf die Dichtungsleiste wird also kleiner. Diese Kraftabnahme kann durch entsprechende Gestaltung der Wölbung so gewählt werden, daß sie der Abnahme der Fliehkraft der abgenutzten Dichtungsleiste entspricht. Der Anpreßdruck der Dichtungsleiste am Drehkolben 1 bleibt dann unverändert.If the sealing strip wears on its grinding surface, turn it the counterweights move in the direction of arrow 17, the lever arm 16 increasing; the force acting on the sealing strip is therefore smaller. This decrease in force can be selected by appropriate design of the curvature so that they accept the decrease corresponds to the centrifugal force of the worn sealing strip. The contact pressure of the sealing strip on rotary piston 1 then remains unchanged.

Die Form des Gegengewichtes kann aber auch so gewählt werden, daß seine Kraftwirkung stärker abnimmt als die Fliehkraft der Dichtungsleiste. In dieseln Falle vermindert sich der Anpreßdruck am Drehkolben 1 in einem mehr oder weniger starken Maße. Bei fortschreitender Abnutzung der Dichtungsleiste und sich weiter vergrößerndem Hebelarm 16 tritt dann allmählich der Zeitpunkt ein, an dem die Kraftwirkung dos Gegengewichtes gleich der Fliehkraft der Dichtungsleiste wird. Die Dichtungsleiste liegt dann ohne Druck am Drehkolben 1 an, so daß eine nennenswerte Abnutzung nicht mehr eintritt.The shape of the counterweight can also be chosen so that its force decreases more than the centrifugal force of the sealing strip. In diesels Case decreases the contact pressure on the rotary piston 1 in a more or less strong measure. With progressive wear of the sealing strip and further enlarging lever arm 16 then gradually occurs the point in time at which the force is exerted dos counterweight is equal to the centrifugal force of the sealing strip. The sealing strip is then on the rotary piston 1 without pressure, so that there is no significant wear more occurs.

Durch geeignete Formgebung der Wölbung des oberen Teiles des Gegengewichtes kann auch erreicht werden, daß sich der Anpreßdruck am Drehkolben 1 anfangs, also z. B. während des Einfahrens. der Maschine, verhältnismäßig schnell, alsdann aber nur noch langsam vermindert. Hierdurch wird es ermöglicht, den Anpreßdruck über einen längeren Zeitraum auf einen niedrigen Wert zu halten, der bei niedrigem Verschleiß eine gute Dichtleistung erzeugt.By appropriately shaping the curvature of the upper part of the counterweight can also be achieved that the contact pressure on the rotary piston 1 initially, so z. B. during retraction. the machine, relatively fast, but then only slowly decreased. This makes it possible to use the contact pressure to keep it at a low value for a longer period of time, that in the case of low wear produces a good sealing performance.

In Abb.8 ist ein entsprechendes Konistruktionsbeispiel dargestellt. Das Gegengewicht 18 ist hier in einer Stellung gezeichnet, die sich nach einer gewissen Betriebszeit der Maschine infolge der Abnutzung der Dichtungsleiste ergibt. Bei weiterer Abnutzung verlagert sich der Anlagepunkt des Gegengewichtes am Füllkörper 11 nicht mehr oder nur wenig; nur auf der unteren Wölbung des Gegengewichtes ist dies beispielsweis. e noch der Fall. Dementsprechend wächst der Hebelarm 16 nur noch wenig, und es sinkt die Kraftwirkung des Gegengewichtes auf die Dichtungsleiste nur sehr allmählich.A corresponding construction example is shown in Fig. 8. The counterweight 18 is drawn here in a position that is after a certain Operating time of the machine results from the wear of the sealing strip. at further wear shifts the contact point of the counterweight on the packing 11 no more or only a little; is only on the lower arch of the counterweight this for example. e still the case. The grows accordingly Lever arm 16 only slightly, and the force of the counterweight decreases the sealing strip only very gradually.

Befindet sich der Dichtstreifen im inneren Drehkolben, so, greift das Gegengewicht beispielsweise in den Dichtstreifen ein und übt auf diesen keine Drucksondern eine Zugkraft aus.If the sealing strip is in the inner rotary piston, then it engages the counterweight, for example, in the sealing strip and does not exert any on it Pressure isolate a tensile force.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Apparatus influenced by natural vibrations for sealing the working area of rotary piston machines by means of radially movable, Sealing strips provided with counterweights, characterized in that the Sealing strips (4) made of highly elastic material with great internal damping capacity and good sliding properties are made.

2. Apparatus according to claim 1, characterized characterized in that the sealing strip (4) by a rigid metal rail (6) is stiffened.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the Sealing strip (4) reinforcing metal rail (6) the sealing strip partially includes.

4. Apparatus according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the counterweight (7) has a longitudinal groove for receiving the sealing strip (4).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the the sealing strip (4) and the counterweight (7) receiving the longitudinal groove (5) of the rotary piston at the bottom has a circularly widened OOu section.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the counterweight (7) has a circular cross-section has and that its diameter is only around that for the movement of the counterweight, required amount is less than that of the circular enlargement in the rotary piston.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the compensation of the the sealing strip and centrifugal forces acting on the counterweight over two preferably in the ends of the counterweight arranged two-arn.ige levers (8) takes place, the with one end on the sealing strip (4) and with the other end on. the counterweight (7) attack and directly or indirectly against the inner wall of the counterweight Support the receiving groove (5) of the rotary piston as a fulcrum. B.

Device according to Claim 4, characterized in that there are one or more in the rotary piston the total length of the sealing strip (13) acting counterweights (15) arranged are.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the support surfaces of the counterweight (15) are so curved that the lever arms that are formed when worn the sealing strip change in such a way that a constant or gradually decreasing contact pressure between the sealing strip and the rotary piston body occurs.

10. The device according to claim v, characterized in that in the groove of the filling body (11) the guide part (12) is inserted and fastened. Considered publications: German Patent Nos. 310 333, 298 160; German interpretative document No. 1000 131