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Radialdichtung für Rotationskolbenmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Radialdichtung für Rotationskolbenmaschinen. bei der in Richtung auf
die innere Mantelfläche des Gehäuses bewegliche Dichtleisten in Nuten angeordnet
sind, die sich über die ganze axiale Breite des Kolbens erstrecken. Diese Dichtleisten
werden vornehmlich durch den Gasdruck in einer der benachbarten Arbeitskammern an
die innere Mantelfläche angedrückt. Dadurch entsteht eine verhältnismäßig große
Reibungskraft zwischen der Dichtleistenkupp.- und der inneren Mantelfläche, welche
dazu beiträgt, daß die Dichtleiste in ihrer Nut um die in bezug auf die Drehrichtung
des Kolbens relativ zum Gehätise nacheilende Nutkante kippt. Da die Dichtleiste
überdies bei fast allen Arten von Rotationskolbenmaschinen während des Umlaufs des
Kolbens eine Schwenkbewegung relativ zur inneren Mantelfläche ausführt, kann ein
Verklemmen der Dichtleiste in ihrer Nut eintreten. was zu einem hohen Verschleiß
der Dichtleistenkuppe und zu einer Beschädigung der inneren Mantelfläche führt.
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Es sind Rotationhkolbeii-Brennkraftmaschinen mit einem stehenden Innenkörper
und daran entlang-C oFleitenden Absperrteilen bekannt, die am Innen-Körper einen
federnden Gleitschuh aufweisen, der durch den Verbrennungsdruck an das in diesem
Moment vorbeigleitende Absperrteil angedrückt wird. Bei die-#er Ausführung ist jedoch
keine Dichtleiste vorgesehen, die durch den Gleitschuh von Reibungskräften befreit
werden soll. Das durch die Erfindung zu lösende Problem tritt hier somit gar nicht
auf.
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Der Erfindung, liegt die Aufgabe zugrunde, die Ruibunc,skräfte zwischen
der Diätleistenkuppe und de; inneren Mantelfläche des Gehäuses von der Dichtleiste
fernzuhalten. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen. zwischen dem r2.dial äußeren
Ende jeder Dichtleiste und der inneren Mantelfläche einen sich über die ganze Länge
der Dichtleiste erstreckenden Gleitschuh anzuordnen, der eine an der Mantelfläche
entlanggleitende gekrümmte Fläche aufweist, im Kolben um eine zur Kolbenachse parallele
Achse schwenk-bar verankert und so ausgebildet ist, daß seine Ober- und Unterseite
vom Gasdruck aus derselben Arbeitskammer beaufschlagt sind. Durch diesen erfindungsgemäßen
Vorschlag wird die sonst auf die Kuppe der Dichtleiste wirkende Reibungskraft von
dem Gleitschuh auf L yenommen; sie kann also ein Kippen der Dichtleiste in ihrer
Nut nicht mehr verursachen. Durch die schwenkbare Verankerung des Gleitschuhes ist
jedoch die Beweglichkeit der Dichtleiste in Richtung auf die innere Mantelfläche
unter dem Gasdruck- nicht beeinträchtigt. Die erfindungsgemäße Dichtung arbeitet
also prinzipiell C
genauso wie die bisher üblichen Dichtungen, bei denen die
Dichtleiste direkt an der inneren Mantelfläche entlanggleitet, zumal die Anlage
der gekrümmten Fläche an der inneren Mantelfläche dadurch be-
wirkt wird,
daß das Druckgas in üblicher Weise in die Nut, in der die Dichtleiste angeordnet
ist, gelangen kann und auf die Unterseite der Dichtleiste wirkt, so daß diese den
Gleitschuh an die innere Mantelfläche andrückt. Es wird also wie bisher die Anlage
der Dichtung an der inneren Mantelfläche durch die auf die Dichtleiste wirkenden
Kräfte be-
wirkt. SelbstverstUndlich kann in der Nut unterhalb der Dichfleiste
eine Feder angeordnet werden. welche die Andrückung bewirkt, wenn kein Gasdruck
vore7 handen ist.
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Die Verankerung des Gleitschuhes am Kolben ist vorzugsweise in bezug
auf die Drehrichtung des Kolbens relativ zum Gehäuse vor dem Anlagepunkt zwischen
Gleitschuh und innerer Mantelfläcbe angeordnet, um ein Aufspreizen des Gleitschuhes
zwischen seiner Verankerung und der inneren Mantelfläche, das auf Grund des Schwenkwinkels
bei größeren Reibkräften auftreten kann, wenn die Dichtleiste geschoben wird, zu
vermeiden. Der Gleitschuh kann aus federndem Material bestehen, wobei sein eines
Ende am Kolben starr befestigt sein kann, da sein anderes Ende. welches an der Mantelfläche
entlanggleitet, auf Grund der Elastizität des Materials die erforderlichen Bewegungen
der Dichtleiste zuläßt.
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Die Verankerung des Gleitschuhes ist Vorzugsweise nahe der Außenkontur
des Kolbens angeordnet, damit der Gleitschuh nur geringe Bewegungen um seine Schwenkachse
auszuführen hat, um unter den
wechselnden Schwenkwinkeln an der
inneren Mantelfläche in Anlage zu bleiben.
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Die Bewegungsrichtung der Dichtleiste ist vorzugsweise im wesentlichen
senkrecht zu der Geraden, welche den Schwenkpunkt des Gleitschuhes niit dem Anlagepunkt
zwischen Gleitschuh und Dichtleiste verbindet. Durch diese Anordnung wirken die
Kräfte, die eine Schwenkbewegung des Gleitschuhes radial nach innen zu verursachen,
in der Bewegungsrichtung der Dichtleiste, so daß auch diese Kräfte kein Schrägstellen
oder Verklemmen der Dichtleiste in ihrer Nut verursachen können. Dies kann noch
dadurch begünstigt werden, daß die Auflagestelle des Gleitschuhes an der Dichtleiste
ballig ausgebildet ist.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Kolbenecke einer Rotationskolbenmaschine,
bei welcher die innere Mantelfläche des Gehäuses die Form einer zweibogigen Epitrochoide
zeigt, Fig. 2 die gleiche Ausführung wie Fig. 1, wobei angenommen ist, daß
in der anderen benachbarten Arbeitskammer der höhere Druck herrscht, Fig.
3 eine Draufsicht auf die Kolbenecke gemäß Fig. 1, Fig. 4 und 5 verschiedene
Ausführungen des Gleitschuhes und Fig. 6 eine Einzelheit.
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In einem nicht weiter dargestellten Gehäuse, dessen innere Mantelfläche
1 beispielsweise die Form einer zweibogigen Epitrochoide hat, ist auf einem
sich drehenden Exzenter ein mehreckiger Kolben 2 drehbar gelagert, der an jeder
Ecke eine sich über die ganze Kolbenbreite erstreckende Nut 3 aufweist, in
der eine Dichtleiste 4 in Richtung auf die innere Mantelfläche 1 beweglich
angeordnet ist. Die Dichtleiste 4 steht in bekannter Weise mit ihren radial inneren
und axial äußeren Enden mit einem Dichtbolzen 5 im Eingriff, an den sich
axialbewegliche Seitendichtungen 6 anschließen, die sich zwischen benachbarten
Dichtbolzen 5 erstrecken. Zwischen dem radial äußeren Ende der Dichtleiste
4 und der inneren Mantelfläche 1 ist ein Gleitschuh 7 angeordnet,
der sich über die ganze Länge der Dichtleiste 4 erstreckt und eine gekrümmte Fläche
8 aufweist, die an der inneren Mantelfläche 1 entlanggleitet. Der
Gleitschuh 7 ist in einer Aussparung 9 des Kolbens 2 um eine zur Kolbendrehachse
parallele Achse schwenkbar verankert. Die Drehrichtung des Kolbens 2 relativ zum
Gehäuse ist durch den Pfeil D
veranschaulicht.
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In Fig. 1 ist angenommen, daß in der benachbarten Arbeitskammer
A der höhere Druck herrscht. Dieser Druck wirkt auf die Oberfläche des Gleitschuhes
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und ist somit bestrebt, die gekrümmte Fläche 8 von der inneren Mantelfläche
1 abzuheben. Um dies zu vermeiden, ist Vorsorge dafür getroffen, daß der
Gasdruck auch auf der Unterseite des Gleitschuhes 7
wirken kann, was dadurch
erreicht wird, daß die Seiten 10 des Gleitschuhes 7 abgesehrägt sind,
wie aus Fig. 3 ersichtlich, so daß der Gasdruck durch die entstehenden keilfönnigen
Spalte zwischen den Seiten 10 und den benachbarten Seitenwänden
11, 12 des Gehäuses unter den Gleitschuh 7 gelangen kann. Dieses Druckgas
wirkt also dem auf die Oberseite wirkenden Druck entgegen. Das Druckgas kann nun
wciter in die Nut 3 und unter die Dichtleiste 4 gelangen und drückt diese
an die gegenüberliegende Nutwand und im Verein mit der Feder 4 a in Richtung
auf die innere Mantelfläche 1. Es ist ersichtlich, daß sich die auf den Gleitschuh
7 wirkenden Gasdrücke bis zum Berührungspunkt 13 zwischen der gekrümmten
Fläche 8 und der Mantelfläche 1 aufheben, so daß nur die Restfläche
14 bleibt, auf die der Gasdruck im Sinne eines Andrückens wirken kann. Dadurch werden
die Anpreßkräfte und damit die Reibungskräfte verhältnismäßig gering gehalten. Es
läßt sich also durch entsprechende Lage der Nut 3 in bezug auf den äußersten
Berührungspunkt zwischen der gekrümmten Fläche 8 und der inneren Mantelfläche
1 die Größe der Anpreßkräfte je nach den Erfordernissen festlegen.
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Wie ersichtlich, ist die Bewegungsrichtung der Dichtleiste im wesentlichen
senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen dem Schwenkpunkt 15 des Gleitschuhes
7 und dem Anlagepunkt 16 zwischen Gleitschuh 7 und Dichtleiste
4. Kräfte, welche den Gleitschuh 7 radial nach innen verschwenken wollen,
können also im wesentlichen nur in der Bewegungsrichtung der Dichtleiste wirken,
so daß ein Verklemmen der Dichtleiste in ihrer Nut 3 vermieden wird. Dies
kann noch dadurch begünstigt werden, daß, wie aus Fig. 6 ersichtlich, die
Anlagestelle 16 des Gleitschuhes 7 an der Dichtleiste 4 ballig ausgebildet
wird. Um ein Verklemmen der Dichtleiste 4 unter dem Gasdruck auf jeden Fall auszuschließen,
ragt bei der Ausführung gemäß Fig. 6 die Dichtleiste mAcht aus der Nut
3 heraus.
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In Fig. 2 ist angenommen, daß in der Kammer B der höhere Gasdruck
herrscht. Dieser Gasdruck gelangt in die Nut 3, drückt die Dichtleiste 4
an die gegenüberliegende Nutwand an und wirkt außerdem auf die Unterseite der Dichtleiste
4, wodurch diese nach außen geschoben wird und die gekrümmte Fläche 8 des
Gleitschuhes 7 an die innere Mantelfläche 1 andrückt. Der äußerste
Berührungspunkt zwischen der gekrümmten Fläche 8 und der inneren Mantelfläche
1 ist mit 18 bezeichnet. Bis zu diesem Punkt heben sich die Gaskräfte,
die aus der Arbeitskammer B auf die Dichtleiste 4 und den Gleitschuh 7
wirken,
gegenseitig auf, so daß für die Erzeugung des Anpreßdruckes wiederum nur die Fläche
19 zur Verfügung steht. Da der Druck in der Kammer B größer ist als derjenige
in der Kammer A, ist auch der über die Fläche 19 wirkende Druck auf
jeden Fall größer als der auf den Gleitschuh 7 im Sinne eines Abhebens wirkende
Druck in der Kammer A.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 ist das eine
Ende des Gleitschuhes 7 mittels eines Fortsatzes 20 in der Aussparung
9 im Kolben 2 gelagert. Dieser Fortsatz 20 nimmt die auf den Gleitschuh
7 durch die Reibungskräfte zwischen der gekrümmten Fläche 8 und der
inneren Mantelfläche 1
bewirkten Zugkräfte auf. Wirken auf den Gleitschuh
7
Druckkräfte in der entgegengesetzten Richtung, so kommt der Gleitschuh
7 mit seinem Ende an der anderen Wand der Aussparung 9 zur Anlage.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 wird die Verankerung des Gleitschuhes
7' durch Schrauben 21 bewirkt, die durch Bohrungen 22 größeren Durchmessers
im Gleitschuh 7' durchgesteckt sind und die erforderliche Schwenkbeweglichkeit
des Gleitschuhes 7' zulassen.
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Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 ist der Gleitschuh
7" aus federndem Material hergestellt, und sein
eines Ende
ist durch Schrauben 17 od. dgl. starr am Kolben 2 befestigt. Durch seine
Elastizität kann der Gleitschuh 7" mit seinem die Kuppe 8 bildenden
Entle d2;, B#-weguncen der Dichtleiste folgen.
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C C
S,-lb.itvz-rständl.;ch muß auch bei den beiden letztcyc.,lannten
Ausführungen dafür Sorge getragen w-,rde-ti, -daß dcr Gasdruck aus der Arbeitskammer
A
auch tint#: den Gl##it"chuh 7'. 7" Lyelanaen kann, wofü- die Siiern#inde
des Gleitschuhes entsprechend Fig. 33 #ibgc-schi-#igt werden können oder
die in Fig. 3
('Ostrichch eint#jzeichneten Durchbrüche 23 vorgeschen
wj,-den Können, die außerdem die wärmeaufnehmende Oberfläche verringern.