Developement of new seals for a Twin Rotor Piston Engine

This work presents the development of new gas seals for a Twin Rotor Piston Engine (TRPE). The goal of the work was to design new gas seals in order to reduce the gaps in the sealing grid installed on an TRPE prototype named TRP-VCR. Theorical analyses of dynamic behavior of different rotors and piston seals’ geometries were made. Those that generated smaller areas for leakage through sealing lines were selected. Rectangular seals with overlapped ends were chosen for the pistons. For the rotors, two solutions were proposed: one with bushings and another with axial rings. These two configurations were compared experimentally in a simplified test chamber. The ring configuration was more efficient, then it was chosen. The pressure drop due to radial leakage through the rings is up to 87 % smaller than that through the bushings. It was observed that the circumferential leakage is dominant in the rotor’s sealing lines. A special seal was designed to reduce this leakage. For the appropriate operation of this seal, the radial contact between the inter-rotors ring and its groove must be corrected by adding ovality to the ring’s free shape or by installing a radial spring. Future work should focus on the development of a computational model of seals dynamics.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas geometrias de selos de gás para um motor rotativo do tipo Twin Rotor Piston (TRP). O objetivo do trabalho foi projetar novos selos para reduzir as folgas na malha de vedação utilizada em protótipo desse tipo de motor, chamado TRP-VCR. Foram feitas análises teóricas do comportamento dinâmico de várias geometrias de selos para os rotores e pistões. Foram selecionadas aquelas que geravam menores áreas de vazamento nas linhas de vedação. Para os pistões, de seção quadrada, optou-se por utilizar selos retangulares com junções sobrepostas nos vértices da seção do pistão. Duas formas de vedação foram propostas para os rotores: uma com buchas e outra com anéis. As duas configurações foram comparadas experimentalmente em uma câmara de teste simplificada. A configuração com anéis se mostrou mais eficiente e foi selecionada. A perda de pressão por vazamento radial com anéis é até 87 % menor comparada à configuração com buchas. Observou-se que o vazamento circunferencial é predominante nas linhas de vedação do rotor. Um selo especial foi desenvolvido para reduzir esse vazamento. Para seu correto funcionamento, falhas de contato radial do anel entre rotores devem ser corrigidas com a ovalização de sua forma livre ou com a instalação de molas radiais. Trabalhos futuros devem focar na simulação computacional da dinâmica dos selos