ES2212323T3 - Anillo de obturacion de un motor basculante. - Google Patents

Abstract

Los motores oscilantes conocidos tienden a presentar problemas de sellado; en particular suelen estar sellados inadecuadamente en relación con el exterior. Los elementos sellantes también tienen poca duración como consecuencia de las considerables tensiones a las que están sometidos. Por consiguiente, la invención provee un motor oscilante cuyo anillo sellante consta de un anillo sellante deslizante (23) y un anillo sellante blando, estando situados dichos anillos uno cerca del otro sobre un eje común. El anillo sellante blando está configurado como anillo sellante diagonal (28) y está situado en los lados de las cámaras de presión o descarga (13, 14). El anillo sellante deslizante (23) está configurado de forma que es torsionalmente rígido en relación con el rotor (2). A este fin, tiene preferiblemente dos surcos axiales (32), estando dichos surcos axiales dispuestos en pares paralelo. Los surcos (32) se corresponden con los elementos accionadores (31) situados en los costados del rotor.

Description

Anillo de obturación de un motor basculante.

La invención se refiere a un motor oscilante según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los motores oscilantes de este tipo se emplean particularmente en la industria aeronáutica y automotriz.

Un motor oscilante de este tipo comprende en general un estator con una carcasa y tapas en las dos caras. En la carcasa, se disponen una o más alas del estator. En las tapas se aloja un árbol receptor, que se equipa con alas giratorias en igual número. Las alas del estator y las alas giratorias forman varias cámaras de volumen variable, que se configuran como espacios de presión y de descarga y, además, se comunican con conexiones de admisión y/o de descarga correspondientes.

Para la obturación interna, los espacios de presión y los espacios de descarga están separados respectivamente mediante un elemento de obturación del bastidor que encierra a las alas del estator o a las alas giratorias.

Para la obturación hacia el exterior, en la zona del eje de accionamiento entre el rotor y cada una de las tapas se encuentra un elemento de obturación anular, que se dispone prioritariamente en la tapa.

En el documento US 3.195.421 se describe un motor basculante, que muestra un anillo de obturación diagonal flexible como elemento de obturación anular. Este anillo de obturación diagonal flexible se emplea en una ranura anular de la tapa, se apoya en la pared de la ranura anular y se ajusta con su junta de obturación diagonal en contra de la dirección de presión sobre la hendidura de obturación giratoria entre las superficies frontales de la tapa y las alas giratorias.

Debido al frecuente movimiento relativo variable entre el anillo de obturación fijo en la tapa y las alas giratorias, este anillo de obturación diagonal está sujeto a un elevado desgaste. Esto conduce a corto plazo a faltas de obturación.

Un motor basculante con una variante de obturación similar se conoce a partir del documento US 3.426.654, en la que el anillo de obturación diagonal se pretensa sobre un elemento de apoyo de una junta tórica flexible. Mediante un diseño apropiado de los elementos de fuerza que actúan sobre el anillo de obturación diagonal se busca un compromiso entre la obturación y la propiedad de deslizamiento.

En esta variante de obturación, las propiedades de deslizamiento y obturación no son tampoco óptimas. Debido al aparente escape, se hace imprescindible además el empleo de una obturación cilíndrica adicional en el gorrón del rotor, para evitar una salida del aceite hacia el exterior. No obstante, debido a esta obturación cilíndrica adicional se produce una fijación del escape y, con ello, a una carga por comprensión del anillo de obturación diagonal y también del rodamiento de giro en estado inactivo, lo que es muy desventajoso para el comportamiento de arranque de un motor basculante de este tipo. También esto contribuye a una reducción de la vida útil y limita enormemente además el intervalo de uso de los motores basculantes de este tipo.

Se conoce también el empleo de un anillo de obturación deslizante en la tapa en lugar de un anillo de obturación diagonal, para mejorar las propiedades de deslizamiento.

Normalmente, se rechaza esta variante de obturación debido a la escasa obturación exterior.

Además, el anillo de obturación deslizante tiene contacto permanente con el elemento de obturación del bastidor de las alas giratorias y de las alas del estator. Ya que no se excluye un movimiento relativo entre el anillo de obturación deslizante y el elemento de obturación del bastidor, el elemento de obturación del bastidor se somete a grandes esfuerzos, lo que tiene como consecuencia una breve vida útil.

Por tanto, el objetivo se basa en desarrollar un motor basculante radial de la clase anterior con juntas de cierre estáticas entre el rotor y los elementos de obturación en forma de anillo.

Este objetivo se alcanza mediante la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Las configuraciones adecuadas resultan de las reivindicaciones subordinadas 2 a 10.

La invención elimina las desventajas mencionadas del estado de la técnica.

Particularmente ventajoso es, en este sentido, la alta obturación del espacio de presión hacia el exterior, una configuración de escaso desgaste del elemento de obturación y una igualmente excelente estabilidad de giro del rotor.

Esto se ha de atribuir particularmente a que las juntas de cierre en la zona del ala giratoria desde las superficies de deslizamiento entre el rotor y las tapas se separan y se colocan en una zona, donde las juntas de cierre sólo se forman de piezas relativamente inactivas. Con esto, las juntas de cierre dinámicas que caracterizan el estado de la técnica se convierten en juntas de cierre estáticas en una proporción del 50%. Con esto, la función de eslizamiento del anillo de obturación deslizante en la hendidura de obturación radial se separa espacialmente de la función de obturación del anillo de obturación deslizante en la hendidura de obturación axial, lo que hace posible una exacta optimización de los requisitos especiales. No obstante, las propiedades de obturación mejoradas se fundamentan también en que el anillo de obturación blanda se solicita particularmente en forma de un anillo de obturación diagonal dentro del espacio de rebote de la presión del aceite de escape y se presiona en direcciones opuestas contra las hendiduras de obturación. De este modo, se mantiene cerrado el escape y no puede volver a penetrar hacia fuera a través del ajuste holgado entre el gorrón y la cubierta, por lo que se hacen innecesarias obturaciones de alta presión adicionales. Por otra parte, la presión elevada sobre el anillo de obturación diagonal mejora el comportamiento de obturación en la hendidura de obturación, que se dirige al espacio de presión.

La propiedad de obturación mejorada se fundamenta además en que el anillo de obturación deslizante se carga de presión sobre su misma superficie anular y, precisamente, de la presión en el espacio de presión como también de la misma presión en el espacio de rebote del anillo de obturación diagonal. De este modo, se presiona el anillo de obturación deslizante al mismo tiempo y de forma reforzada contra la tapa.

Debido a la estabilidad de giro, es ventajoso dar a las superficies de deslizamiento y de obturación radiales una extensión radial mayor que la extensión axial del anillo deslizante. Esto sirve también a la adaptación especial de posibilidades de aplicación particulares.

Ventajoso es también el empleo de una protección contra la torsión entre el rotor y el anillo de obturación deslizante para garantizar que el anillo de obturación deslizante no realiza un movimiento relativo hacia ningún otro elemento de obturación ni hacia el elemento de obturación del bastidor ni hacia el anillo de obturación diagonal. Por este motivo, se mantienen las juntas de cierre estáticas.

Una realización económica y sencilla se proporciona si la protección contra la torsión se forma a partir de al menos una entalladura en forma de una ranura axial en el anillo de obturación deslizante y al menos un tope de arrastre en el ala giratoria y ambos se mantienen engranados entre sí.

Como tope de arrastre se pueden usar las superficies frontales ya existentes de una de las dos manguetas o las dos manguetas de las alas giratorias, cuando se realizan al mismo tiempo las ranuras axiales en parejas.

Con una protección contra la torsión de este tipo es también apropiado cerrar la hendidura de obturación axial escasamente obturada con un anillo de obturación blanda adicional. Esto refuerza de un modo particular la obturación hacia el exterior y asegura al mismo tiempo una elevada esperanza de vida del anillo de obturación blanda.

Ventajoso es también formar las superficies frontales de la tapa de la carcasa como superficies planas continuas y fijar la tapa y la carcasa radialmente mediante un elemento de centraje, por ejemplo, un anillo tensor. De este modo, es posible una conformación más exacta de las superficies frontales y una mejor optimización de las hendiduras de obturación radiales, lo que vuelve a actuar positivamente sobre la obturación y sobre el rendimiento hidráulico del motor oscilante.

La invención se explicará a continuación más detalladamente por medio de un ejemplo de realización.

En él, se muestran:

Fig. 1 un motor oscilante en corte longitudinal.

Fig. 2 un motor oscilante en corte transversal.

Fig. 3 la obturación conforme a la invención en corte transversal.

Fig. 4 el rotor del motor oscilante en una representación en perspectiva.

El motor oscilante radial según la Fig. 1 consta principalmente de un estator 1 externo y de un rotor 2 interno. El estator 1 se compone de una carcasa 3 y de tapas 4 dispuestas en las dos superficies frontales de la carcasa 3, que se sujetan mediante tornillos no representados.

Un anillo tensor 5 se encarga en cada cara de las tapas de la fijación de la posición radial una con otra.

Ambas tapas 4 tienen cada una un taladro de cojinete. En el interior de la carcasa 3 se encuentra un taladro de carcasa cilíndrico, que se divide en dos espacios libres situados uno enfrente del otro a lo largo de dos alas del estator 6 situadas una enfrente de otra y orientadas radialmente.

Por el contrario, el rotor 2 consta de un árbol receptor 7 con gorrones 8 en ambas caras y una pieza cilíndrica 9 situada entre ellos. En la zona de esta pieza cilíndrica 9 se disponen dos alas giratorias 10 situadas una enfrente de otra y orientadas radialmente. El rotor 2 se ajusta de tal manera en la carcasa 3 del estator 1, que entre la cabeza de las alas giratorias 10 y la pared interna de la carcasa así como entre la cabeza de las alas del estator 6 y la superficie perimetral de la pieza cilíndrica 9 se forma una hendidura de obturación axial 11.

Entre las superficies frontales de las alas giratorias 10 y las superficies frontales de las alas del estator 6 y las superficies internas en ambas caras de las dos tapas 4 resulta respectivamente una hendidura de obturación 12 radial.

Por tanto, cada ala giratoria 10 divide uno de los dos espacios libres en la carcasa 3 en un espacio de presión 13 y un espacio de descarga 14, de modo que resulten dos espacios de presión 13 situados uno enfrente del otro y dos espacios de descarga 14 situados uno enfrente del otro. Los dos espacios de presión 13 y los dos espacios de descarga 14 se comunican entre sí a través de canales internos 15 ó 16, comunicándose uno de los dos espacios de presión 13 con una conexión de admisión 17 y uno de los dos espacios de descarga 14 con una conexión de descarga 18.

Entre las tapas 4 y los respectivos gorrones 8 así como entre las tapas 4 y la carcasa 3 se disponen de la forma habitual elementos de obturación 19 para la obturación externa.

Para garantizar la obturación interna entre los espacios de presión 13 y los espacios de descarga 14 contiguos se encuentra un elemento de obturación del bastidor 20 sobre cada ala giratoria 10 y sobre cada ala del estator 6 en la zona de las hendiduras de obturación 11 y 12 axiales y radiales. Para ello, se prevé cada ala del estator 6 y cada ala giratoria 10 con dos manguetas 21 de recorrido longitudinal, que forman entre sí una ranura 22 concéntrica y que recorre toda la altura y toda la longitud. En esta ranura 22, se introduce a presión el elemento de obturación del bastidor 20. De este modo, se garantiza que el ala giratoria 10 se obtura en su perímetro y en las caras frontales de cada una de las alas giratorias 10 contra la carcasa 3 y las tapas 4.

En la zona de transición de los gorrones 8 a la pieza cilíndrica 9 se coloca un anillo de obturación deslizante 23 que se puede desplazar axialmente sobre el árbol receptor 7, de modo que se encuentra en contacto con sus superficies de deslizamiento y obturación radiales de modo deslizante en las superficies internas de la tapa 4 y aquí se forma una hendidura de obturación 24 radial. Con sus superficies de obturación axiales, el anillo de obturación deslizante 23 se encuentra en contacto en las superficies perimetrales del árbol receptor 7 y forma aquí una hendidura de obturación 25 axial. Entre las superficies internas del anillo de obturación deslizante 23 y las alas giratorias y/o alas del estator 10 ó 6 existe otra hendidura de obturación 26, que divide entre sí los respectivos espacios de presión y de descarga 13, 14 contiguos y se cierra de modo obturante mediante el elemento de obturación del bastidor 20.

El anillo de obturación deslizante 23 posee en su lado orientado a la tapa 4 una entalladura, que se diseña como espacio de rebote 27 para un anillo de obturación diagonal 28. Este espacio de rebote 27 forma una primera hendidura de obturación 29 en cooperación con un escalonamiento de diámetros en la pieza cilíndrica 9 del árbol receptor 7, orientada hacia el espacio de presión 13, y una segunda hendidura de obturación 30, opuesta al espacio de presión
13.

El anillo de obturación diagonal 28 se forma, por ejemplo, con dos piezas de obturación y con una pieza de guía situada entre ambas y desplazable y se ajusta en el espacio de rebote 27 de modo que se encuentre en contacto una pieza de obturación, por un lado, en el primer borde de obturación 29 y la otra pieza de obturación, por otro lado, en el segundo borde de obturación 30.

Como muestra particularmente la Fig. 4, el anillo de obturación deslizante 23 y el rotor 2 se equipan además con una protección contra la torsión.

Para ello, se conforman respectivamente ambas manguetas 21 de las alas giratorias 10, que encierran al elemento de obturación del bastidor 20, en sus caras laterales como tope de arrastre 31.

Sin embargo, el anillo de obturación deslizante 23 posee en su perímetro dos parejas de ranuras 32 axiales situadas una frente a la otra, en el que cada pareja de ranuras 32 se asigna a las dos manguetas 21 de una de las alas giratorias 10. Teniendo en cuenta que la distancia entre ambas ranuras 32 de una pareja en el anillo de obturación deslizante 23 se corresponde con la distancia de ambos topes de arrastre 31 en las manguetas 21 de las alas giratorias 10; igualmente, las dimensiones de cada ranura 32 axial se corresponden con las dimensiones de los correspondientes topes de arrastre 31 situados unos frente a otros, de modo que en estado montado cada tope de arrastre 31 se engrana en una ranura 32 axial.

Relación de referencias

1

Estator

2

Rotor

3

Carcasa

4

Tapas

5

Anillo tensor

6

Alas del estator

7

Árbol receptor

8

Gorrón

9

Pieza cilíndrica

10

Alas giratorias

11

Hendidura de obturación axial

12

Hendidura de obturación radial

13

Espacio de presión

14

Espacio de descarga

15

Canal

16

Canal

17

Conexión de admisión

18

Conexión de descarga

19

Elemento de obturación exterior

20

Elemento de obturación del bastidor

21

Mangueta

22

Ranura

23

Anillo de obturación deslizante

24

Hendidura de obturación radial

25

Hendidura de obturación axial

26

Hendidura de obturación

27

Espacio de rebote

28

Anillo de obturación diagonal

29

Primera hendidura de obturación

30

Segunda hendidura de obturación

31

Tope de arrastre

32

Ranura axial

Claims (10)

1. Motor basculante radial, que consta de

- un estator (1) con una carcasa (3) y tapas (4) en las dos caras, en el que en la carcasa (3) se dispone al menos un ala del estator (6) y

- un rotor (2) con un árbol receptor (7) alojado en las tapas (4) y con alas giratorias (10) en igual número, en el que

- el ala del estator (6) y el ala giratoria (10) forman en comunicación con la carcasa (3), la pieza cilíndrica (9) del árbol receptor (7) y las dos tapas (4) al menos un espacio de presión (13) y un espacio de descarga (14) y

- el espacio de presión (13) y el espacio de descarga (14) se obturan hacia el interior mediante un elemento de obturación del bastidor (20) empleado en el ala del estator y el ala giratoria (10, 6) y

- el espacio de presión (13) y el espacio de descarga (14) se obturan hacia el exterior y hacia el interior mediante un anillo de obturación deslizante (23),

caracterizado porque el elemento de obturación anular consta de un anillo de obturación deslizante (23) y un anillo de obturación blanda, en el que ambos se disponen uno junto al otro sobre un eje común y el anillo de obturación blanda sobre las caras del espacio de presión (13) y del espacio de descarga (14).

2. Motor basculante radial según la reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de obturación blanda es un anillo de obturación diagonal (28), que con una pieza de obturación se alinea con una hendidura de obturación (29) orientada hacia el espacio de presión (13) y con la otra pieza de obturación con una hendidura de obturación (30) opuesta al espacio de presión (13).

3. Motor basculante radial según la reivindicación 2, caracterizado porque el anillo de obturación deslizante (23) posee una entalladura, que se conforma como espacio de rebote (27) para el anillo de obturación diagonal (28).

4. Motor basculante radial según la reivindicación 3, caracterizado porque el anillo de obturación deslizante (23) se dimensiona de tal manera que la extensión radial de la superficie deslizante y de obturación en la hendidura de obturación (24) es mayor que la extensión axial de la superficie de obturación en la hendidura de obturación (25).

5. Motor basculante radial según la reivindicación 4, caracterizado porque el anillo de obturación deslizante (23) y el rotor (2) poseen una protección contra la torsión común.

6. Motor basculante radial según la reivindicación 5, caracterizado porque la protección contra la torsión se forma a partir de al menos una entalladura en el anillo de obturación deslizante (23) y a partir de un tope de arrastre (31) en el ala giratoria (10) y la entalladura y el tope de arrastre (31) engranan uno con otro.

7. Motor basculante radial según la reivindicación 6, caracterizado porque la entalladura en el anillo de obturación deslizante (23) consta de al menos una ranura axial (32) y el tope de arrastre (31) se forma en una de las manguetas (21) del ala giratoria (10).

8. Motor basculante radial según la reivindicación 7, caracterizado porque dos ranuras axiales (32) se disponen respectivamente en parejas y se asignan respectivamente a ambas manguetas (21), previstas con topes de arrastre (31), de un ala giratoria (10).

9. Motor basculante radial según la reivindicación 1, caracterizado porque la hendidura de obturación (12) radial obturada por el anillo de obturación deslizante (23) se forma en la tapa (4) y en la carcasa (3) a partir de superficies planas continuas y la tapa (4) y la carcasa (3) se fijan radialmente mediante un elemento de centraje respectivo.

10. Motor basculante radial según la reivindicación 9, caracterizado porque el elemento de centraje se conforma como un anillo tensor (5).