1 EP 2 100 009 B1 2  Beschreibung [0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Prinzip und System zur Abdichtung von Rotationskolben gegen die umgebende Gehäusewand von Rotations-Kompressi- ons- und -Expansionsmaschinen. [0002] Für Rotationskolbenmaschinen sind unte r- schiedliche Lösungswege zur Herstellung der Dichtheit des Kolbens gegen die umgebenden Gehäu sewand beimBewegungsablaufbekannt.Sogenannte Flügelzel- lenmaschinen erreichen eine fast gute Dichtheit durch die hohe Maßgenauigkeit der Bauteile Rotor, Gehäuse und Flügel, die den Arbeitsraum umschließen und die zur Funktion notwendigen kleinstmöglichen Spalte zwi- schen den Bauteilen ergeben. In bestimmten Anwen- dungsfällen lässt sich die Dichtheit noch verbessern, in- dem ein geeignetes Fluid in die Maschine gebracht wird und ein geringer Fluidfilm als Dichtkörper zwischen den Bauteilen entsteht. Bei der Durchführung von Kompres- sionsaufgaben solcher Maschinen werden die verblei- benden Spaltverluste inKaufgenommen.Sie wirken sich als Verminderung der Förderleistung aus, die durch Er- höhung derAntriebsleistung des Kompressors ausgegli- chen werden kann. Bei Expansionsmaschinen können die Spaltverluste zumFunktionsverlustführen,insbeson- dere dann, wenn eine schädliche Expansion überwie- gend über die Spalte erfolgt und sich nicht als Nutzdreh- kraft des Rotors auswirkt. [0003] Hingegen können expandierende Medien in hö- heren Temperaturbereichen, wie sie bei thermischen Kraftmaschinen auftreten, zur Zerstörung der Maschine führen,indemdie durchtretenden heißenGasean diesen Stellen zerstörende Materialabtragungen bewirken, die die Spalte noch vergrößern. [0004] Ingrundlegenden Untersuchungenvon F.Wan- kelwurde gefunden,dass insbesondere Rotationsbrenn- kraftmaschinen, die mehr als drei relativ zueinander be- wegte BauteilewieRotor,amRotorangeordnete beweg- liche Kolbenteile und Gehäuse benutzen, nicht funktio- nieren können, da Dichtelemente nicht so angeordnet werden können, dass im Bewegungsablauf der Maschi- ne ein in sich geschlossenes räumliches Dichtliniensys- tem mit gleicher geometrischer Gestalt möglich ist. An- schaulich trittdieserDefektbeieinerFlügelzellenmaschi- ne auf. Zwar kann durch federnde Dichtleisten entlang der Flügelkanten eine radiale und axiale Abdichtung ge- gen die Gehäusewand hergestellt werden, aber die Dichtlinie wird imBereich derRotornabe durch eine blei- bende Unstetigkeit unterbrochen und führt zur Undicht- heit der Maschine. Schlussfolgernd aus diesem Erfah- rungssatz wurde als bislang einzige funktionierende Ro- tationskolbenmaschine mit innerer Verbrennung durch F. Wankel ein Motortyp entwickelt, der nur 2 relativ zu- einander bewegte, den Arbeitsraum umschlie ßende Bauteile aufweist: ein Gehäuse mit einer trochoidenför- migen Laufbahn und ein ebenfalls von einer Trochoide abgeleiteter Rotationskolben als innerer Hüllkörper der Gehäuselaufbahn.AufdiesemKolben lassen sich Dicht- leisten anordnen, die die Bedingung der unveränderten geometrischen Gestalterfüllen.DerMotortypistals Wan- kelmotor bekannt geworden. [0005] Trotz der Vorzüge und der erfolgreichen Ent- wicklung dieses Motortyps konnten einige technische Zielstellungen nicht erreicht werden. Dies betrifft die ge- ometrisch bedingteVolumenänderungmitderbenutzten Trochoide, die die Durchführung eines üblichen Diesel- prozesses nichtgestattet.Dies betrifftauch,wenigerein- schneidend, die Schmierung der Dichtleisten sowie da- mit in Zusammenhang stehend die Wärmeabfuhr vom Kolben an die Gehäusewand. [0006] So wird in US-Patent 1,582,922 ein Flügelzel- len-Rotor beschrieben, welcher aus zwei Hälften be- steht, die durch Druckfedern dichtend an die Seitenflä- chen des Gehäuses gedrückt werden. Die im Rotor in Führungsschlitzen angeordneten Flügel bestehen aus einem Paket von Lamellen. Durch Zentrifugalkräfte wer- den diese Lamellen radial nach außen und gleichzeitig die Teile 36 und 37 auch axial an die Gehäusewände gedrückt. Es besteht der Defekt, dass das mittlere Teil sich nicht in axialer Richtung an die betriebsbedingten Änderungen des Gehäusesanpassen kann,es mussmit dem seitlichen Spiel laufen, mit dem es in das Gehäuse eingesetztwurde.Obwohlsichdie Teile 36und37 infolge der Zentrifugalkräfte auch an die Seitenwände des Ge- häusesanlegen können,verbleibenin denbeidenäuße- ren Ecken eines von zwei Schiebern gebildeten Arbeits- raums zweiumlaufende Leckstellen,das Dichtsystemist also nicht dicht. [0007] Ebenso kann das offenbarte Dichtsystem für Rotationskolbenmaschinen aus FR 2 571 779 keine ge- schlossene Dichtlinie erreichen. Das Dichtsystem mit den Teilen 24, 51 und 55 ist in einer Nut angeordnet. An das Teil 24 schließen sich ein oder mehrere gebogene Elemente aus zwei Teilen 53 und 54 an. Zwischen den Teilen 53 und 54 ist eine Druckfeder 55 angeordnet, die für eine Dichtung gegenüber dem Teil 24 sorgen soll. Zwischen den Teilen 24 und 53 stößt Fläche auf Fläche. Durch den Druck des Mediums entsteht an der Fläche eine Kraft, die das gekrümmte Teil wieder zusammen- drückt. Das unter einem Druck stehende Medium kann durch Spaltströmung in weitere Arbeitskammern eintre- ten. Die Anordnung aller Dichtleisten ergibt kein um den Kolben herumführendes geschlossenes Dichtsystem. [0008] Fürdie Erfindung wirdsich dieAufgabegestellt, ein Abdichtungssystem für Rotationskolbenmaschinen zuschaffen,das das Prinzip dergleichengeometrischen GestaltderDichtlinie nach F.Wankelso anwendet,dass auch andere Typen von Rotationskolbenmaschinen für Expansions- und Kompressionsprozesse in höheren Temperaturbereichen sowie mit verbesserten Eigen- Darstellung der Erfindung Stand der Technik 2