[发明专利]用于密封旋转活塞机的活塞的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于相对旋转式压缩机和膨胀机 (Rotations-Kompressions-und-expansionsmaschinen)的环绕的壳体壁密 封旋转活塞的原理和系统。

背景技术

对于旋转活塞机，已知不同的解决方法用以使活塞在运动过程中相对 于环绕的壳体壁形成密封。所谓的叶片式机器/叶片式机械 (flügelzellenmaschinen)通过部件——如转子、壳体和叶片——的尺寸精 度实现了几乎良好的密封性，这些部件包围工作腔，在这些部件之间形成 功能性需要其尽可能小的缝隙。在某些应用情况下，通过将适合的流体引 入机器中以及在各部件之间形成作为密封体的、较小的流体膜，可以进一 步改善密封性。这种机器在实施压缩任务时要承受剩余的间隙损耗。该间 隙损耗使输送功率减小，这种输送功率减小可以通过提高压缩机的驱动功 率来补偿。在膨胀机中，间隙损耗可能导致功能损失，特别是当有害的膨 胀绝大部分经过缝隙进行并且不作为转子的有效扭力起作用时。

由于渗出的热气体在该位置处导致损坏性的材料烧蚀/剥落，不断膨胀 的介质在较高的温度范围中——如在热力机器中出现的那样——可能导致 机器被损坏，这种材料烧蚀进一步扩大了缝隙。

在F.Wankel的基础研究中发现，特别是使用多于三个彼此相对运动 的部件——如转子、布置在转子上的可动活塞部件以及壳体——的转子内 燃机不能运行，原因是密封元件不能布置成在机器的运动过程中以相同的 几何结构实现本身闭合的空间密封线系统。在叶片式机器中直观地体现出 这个缺陷。虽然可以通过弹性密封板条沿着叶片棱形成相对于壳体壁的径 向和轴向密封，但是密封线在转子毂的区域中由于剩余的不连续性而中断 并且导致了发动机不被密封。从经验规律推断，由F.Wankel研发的一种 类型的发动机作为迄今唯一有效的、内燃式旋转活塞机，这种类型的发动 机仅包括两个彼此相对运动的、包围工作腔的部件：具有长短辐旋轮线形 滚道/滚动面的壳体、以及作为壳体滚道的内封体的、同样由长短辐旋轮线 引导的旋转活塞。在这个活塞上可以设置密封板条，该密封板条满足几何 结构不变的条件。该类型的发动机已知为汪克尔发动机。

尽管这种发动机类型具有优点并被成功的研发，但其没能实现一些技 术上的既定目标。这些目标涉及到以所用长短辐旋轮线的几何上受限制的 体积变化，该体积变化不允许实施通常的狄赛尔循环。这些目标其次还涉 及到密封板条的润滑以及与之相关的从活塞向壳体壁的散热。

发明内容

本发明的目的在于，实现一种用于旋转活塞机的密封系统，该密封系 统应用根据F.Wankel的密封线几何结构相同的原理，从而能够实现用于 在高温区域内的膨胀和压缩过程的、其他类型的旋转活塞机，该旋转活塞 机在体积变化、润滑和散热方面的特性得到改善。

本发明的解决方案包括，转子包括两个或多个平行的转子盘，其中外 部的、指向端侧壳体壁的盘被弹性力(弹簧力)和/或气体力这样压抵到壳 体壁上，使得所述盘以其面密封地贴靠在那里，不允许环流/绕流。本发明 的解决方案还包括，转子盘之间形成的接缝的密封件被接缝内的密封板条 封闭，该密封板条与贴靠在壳体滚道上的密封板条这样弹性连接，从而得 到一连续的、平的密封线系统，该密封线不再具有中断。

本发明的解决方案还包括，所述密封板条包括可动的成型薄板组，该 成型薄板组以其本身与转子盘一起形成迷宫式密封结构/复式密封结构。本 发明的解决方案还包括，薄板组可以借助于弹性力和/或介质力适应旋转活 塞机在运动过程中或者由于压力和温度发生的几何变化。

本发明的解决方案还包括，贴靠在壳体滚道的周缘上的密封板条包括 成型薄板，该成型薄板相互覆盖成形成密封棱，该密封棱在转子运动时可 变通地/灵活地到达壳体的角部区域中，并密封该角部区域。本发明的解决 方案还包括，这些成型薄板通过弹性力来适应壳体中的径向和轴向的变化。

本发明的解决方案还包括，成型薄板具有斜棱，使得楔形压力元件可 以借助弹性力如此作用在斜棱上，从而使所述薄板能够在一平面的两个方 向上相对移动，成型薄板组因而形成密封元件，该密封元件能够向两个方 向适应其中设置有该密封元件的空间。