DE1576896A1

DE1576896A1 - Dichtleisten-Konstruktion

Info

Publication number: DE1576896A1
Application number: DE19671576896
Authority: DE
Inventors: Mueller Dipl-Ing Peter; Rudolf Prescher; Werner Schroeder
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1967-09-02
Filing date: 1967-09-02
Publication date: 1970-05-06
Also published as: DK123314B; CH496879A; NL6811804A; IE32297L; IE32297B1; BE720279A; GB1191426A; ES357571A1; NO120196B; US3552894A; FR1577182A

Description

Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesellschaft mit beschränkter Haftung in Essen

Dichtleisten-Konstruktion

Drehkolbenmaschinen, die als Verdrängerpumpen oder als Verdränger-Motoren arbeiten, haben Druckkammern, die durch Dichtleisten voneinander getrennt werden. Die Dichtleisten sind in Taschen, die sich vorzugsweise im Gehäuse der Drehkolbenmaschine befinden, in radialer oder axialer Richtung verschiebbar geführt und werden durch Federn oder durch Flüssigkeitsdruck gegen den Drehkolben gedrückt. Da der.Drehkolben exzentrisch gelagert oder unrund ausgebildet ist, bewirkt er bei seinem Umlauf ein Hin- und Herschieben der Dichtschieber in den Taschen, wobei wechselweise aus einer Druckkammer oder einer Gruppe von Druckkammern Flüssigkeit herausgedrückt wird und gleichzeitig in die andere Druckkammer bzw. in die anderen Druckkammern Flüssigkeit eintritt. Es herrschen daher jeweils in zwei beiderseits eines Dichtschiebers befindlichen Druckkammern unterschiedliche Flüssigkeitsdrücke. Gegenüber den sich so ergebenden Druckunterschieden müssen die Dichtschieber eine Abdichtung bewirken.

Das hierbei auftretende Problem sei anhand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Drehkolbenmaschine bekannter Bauart und Fig. 2 den Schnitt· nach der Linie II-II in Fig. 1.

Das Gehäuse 1 der Drehkolbenmaschine hat eine kreiszylindrische öffnung, und um die Achse 2 der Öffnung drehbar ist ein exzentrisch auf der Abtriebswelle 2 sitzender Drehkolben 4 gelagert, der die Gestalt eines Kreiszylinders hat. Der sich durch die Exzentrizität der Drehkolbenlagerung ergebende Ringspalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Drehkolben 4 wird durch vier Dichtschieber 5 jjleichmäüiß in vier Druckkammern 6, 7, 8, 9 unterteilt. Die Dichtschieber 4 sind in Taschen 10 des Gehäuses 1 in radialer Richtung verschiebbar geführt. Durch nicht dargestellte Federn oder durch Flüssigkeitsdruck werden sie gegen die Umfangsfläche des Drehkolbens 4 gedrückt.

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Wenn der Drehkran 4 gedreht wird, ändern sich die Volumina der Druckkammern 6, 7, 8, 9 was mit einem zyklischen Druckwechsel verbunden ist. Es herrschen daher jeweils in zwei benachbarten Druckkammern unterschiedliche Fluss igkeitsdrucke". Damit unter dem Einfluß der Druckunterschiede keine nennenswerten Flüssigkeitsmengen von einer Druckkammer in eine andere übertreten, mui3 für eine gute Abdichtung zwischen den Druckkammern gesorgt werden. In Fig. 2 sind durch stark ausgezogene Linien 11, 12, 13 die kritischen Spalte gekennzeichnet, die bei ungenügender Abdichtung unzulässig große Flüssigkeitsmengen von einer Druckkammer zu einer anderen durchlassen würden. Es handelt sich um den durch die Linien 11 gekennzeichneten Spalt zwischen der Stirnkante eines Dichtschiebers 5 und der Umfangsfläche des Drehkolbens 4, um die durch die Striche 12 ge kenn zeichne te η Spalte zwischen den Seitenflächen des Drehkolbens 4 und den Innen-Seitenflächeη der Öffnung in dem Gehäuse 1 sowie um den durch die Striche IJ gekennzeichneten Spalt zwischen den Seitenflächen des Dichtschiebers ^lj und den Innen-Seitenflachen der Gehäuseöffnung.

Man hat zunächst versucht, die erforderliche Abdichtung in den kritischen Spalten durch enge Passungen zwischen den gegeneinander abzudichtenden Teilen 1, 4, 5 zu verwirklichen. Das erforderte aber entsprechend enge Fertigungstoleranzen und ergab hohe Fertigungskosten, die in manchen Fällen nicht tragbar sind. Das gilt vor allem für Drehkolbenmaschinen großer Abmessungen, bei denen die Fertigungstoleranzen nicht so niedrig gehalten werden können, dab sich eine ausreichende Spalt-Abdichtung ergibt. Außerdem können insbesondere bei Hochleistungs-Drehkolbenmaschinen, die mit hohen Flüssigkeitsdrucken arbeiten, die Passungen nicht beliebig eng ausgeführt werden, weil man zulassen muü, da^ die gegeneinander bewegten Bauteile sich infolge von wechselnden Druckbelastungen und unterschiedlichen Temperaturen verformen.

Um wenigstens den kritischen Spalt, der durch die Striche 11 gekennzeichnet ist, ausreichend abzudichten, sind die Dichtschieber mit Dichtleisten versehen, wie sie in den unteren Teilen der Fig. 1 und 2 angedeutet sind. Eine solche Dichtleiste 14 ist in einem nach dem Drehkolben 4 hin offenen Schlitz des Dicht-

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Schiebers 5 in radialer Richtung geführt und wird z.B. durch Federn 15 gegen die Umfangsflache des Drehkolbens 4 gedrückt. Die Dichtleiste 14 erstreckt sich über die Breite des Drehkolbens 4. Damit ist aber noch keine befriedigende Abdichtung in den kritischen durch die Striche 12 und 13 gekennzeichneten Spalten erzielt.

Der Irfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine allen Anforderungen gerecht werdende Abdichtung zwischen den Druckkammern von Dreh- · kolbenmaschineη auch dann zu gewährleisten, wenn mit betriebsbedingten Verformungen der sich gegeneinander bewegenden Bauteile gerechnet werden muß.

Die Erfindung geht» aus von einer Dichtleisten-Konstruktion an einem Dichtschieber, der in einer Tasche eines von zwei gegeneinander drehbaren Bauteilen (Gehäuse, Drehkolben) einer Drehkolbenmaschine verschiebbar geführt ist und in einem Schlitz eine sich über die wirksame Breite des Drehkolbens erstreckende Stirnleiste aufweist, die durch ein Federelement od. dgl. gegen den anderen Bauteil gedrückt wird; und die Erfindung besteht in erster Linie darin, dab die Fuge zwischen der Stirnleiste und dem anderen Bauteil an ihren beiden Enden durch zwei Abdeckleisten überdeckt wird, die etwa parallel zu der Verschieberichtung des Dichtschiebers in Nuten des die Tasche enthaltenden Bauteiles angeordnet und durch'ein Federelement od. dgl. an die Seitenflächen des anderen Bauteiles, an die Endflächen der Stirnleiste sowie an zwei Schenkelleisten gedrückt werden, welche sich auf beiden Seiten des Dichtschiebers in etwa parallel zu dessen Verschieberichtung verlaufenden Nuten befinden.

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar bei hydrostatischen Triebwerken gemäis der deutschen Patentschrift 1 179 77o, und zwar sowohl bei radialer als auch bei axialer Führung der Dichtschieber, wobei u.U. die Dichtschieber auch in Taschen des umlaufenden Bauteiles statt in Taschen des Gehäuses geführt sein können.

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Auf der Zeichnung sind in den Fig. 3 bis 8 verschiedene Aus-" führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt; und zwar zeigen

die Figuren ~5, 4 und 5 Axialschnitte von Teilen eines

hydrostatischen Triebwerkes mit einem in radialer Richtung verschiebbaren Dichtschieber nach drei Ausführungsbeispielen,

Figur 6 den Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5,

Figur 7 einen Axialschnitt (nach Linie VII-VII in Fig. 8) durch einen Teil eines hydrostatischen T-riebwerkes mit axial verschiebbaren Dichtschiebern nach einem weiteren Ausführungsbeispiel und

Figur c die Abwicklung des nach der Linie VIII-VHI in Fig. 7 gelegten Zylinderschnittes in die Ebene.

Bei den ersten drei Ausführungsbeispielen ist mit 20 das Gehäuse des hydrostatischen Triebwerkes und mit 21 der Drehkolben bezeichnet, der ein ovales Profil hat. Seine Seitenflächen 22 bilden mit den Seitenflächen 2J> der Gehäuse öffnung sehr enge Spalte. Das Gehäuse 20 hat gleichmäßig über den Umfang seiner Öffnung verteilte Taschen 24, von denen nur eine dargestellt ist. In jeder Tasche 24 ist ein Dichtschieber 25 in radialer Richtung verschiebbar geführt. Seine schmalen Seitenflächen 26 bilden mit den schmalen Innenflächen 27 der Tasche 24 sehr enge Spalte von beispielsweise wenigen hundertstein Millimetern. In gleicher Weise enge Spalte befinden sich zwischen den breiten Seitenflächen des Dichtschiebers 2^ und den breiten Innenflächen der Tasche 24. Durch r.ichtdarr-estelite Federn oder durch einen Flüssigkeitsdruck, der in der Tasche 24 auf der dem Drehkolben

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herrscht, wird dieser in Richtung nach dem Drehkolben 21 hin gedrückt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Dichtschieber mit einer der Leiste 14 in Fig. 1 und 2 entsprechenden Stirnleiste 28 versehen. Diese ist in einem nach dem Drehkolben 21 hin offenen Schlitz 29 des Dichtschiebers 23 geführt und wird durch Federn 30 gegen die Urnfangsfläche des Drehkolbens 21 gedrückt. Die Länge der Stirnleiste 2o ist gleich der Breite des Drehkolbens 21. Demgemäß liegen die Endflächen Jl der Stirnleiste 28 in den gleichen Ebenen wie die Seitenflächen 22 des Drehkolbens.

Beiderseits des Drehkolbens 21 befinden sich in dem Gehäuse Nuten 32, die sich parallel zu der Verschieberichtung des Dichtschiebers 25 erstrecken und nach der Gehäuseöffnung und zum Teil nach der Tasche 24 hin offen sind. In den Nuten 32 befinden sich Abdeckleisten 33· Diese werden durch Federn ^4 gegen die Seitenflächen 22 des Drehkolbens 21 und gegen die Endflächen Jl der Stirnleiste 28 gedruckt. Außerdem liegen sie mit ihren in die Tasche 24 hineinragenden Teilen an zwei Schenkelleisten 35 an, die in Nuten 36 des Dichtschiebers 25 ebenfalls parallel zu dessen Verschieberichtung angeordnet sind und durch Federn 37 gegen die Abdeckleisten 33 gedrückt werden.

Sonach überdecken die Abdeckleisten 33 die Fuge zwischen der Stirnleiste 28 und dem Drehkolben 21. Hierdurch wird eine ausreichende Abdichtung nicht nur durch die Stirnleiste 28 im Bereich der Umfangsfläche des Drehkolbens 21, sondern auch an dessen beiden Seiten erzielt. Es kann sonach keine nennenswerte Flüssigkeitsmenge von einer der beiderseits des Dichtschiebers 23 befindlichen Druckkammern zu der anderen an den Seitenflächen 31 der Stirnleiste 2o vorbeigelangen. Da bei diesem Ausführungsbeispiel jede der Dichtleisten 28, 33* 35 für sich quer zu ihrer Anlagefläche verschiebbar »!set, erfüllen die Dichtleisten ihre Funktion auch bei Verschleiß der Anlageflächen.

Vorzugsweise haben alle Dichtleisten 28,33,35 gleich breite Anlageflächen.

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Fig. 3 zeigt den Dichtschieber 25 in der Lage, in der er am weitesten aus der Tasche 24 herausgefahren ist, wobei die Länge a der Anlageflächen zwischen dem Drehkolben 21 und den Abdeckleisten 33 das kleinste Maß während eines umlaufenden Drehkolbens hat. Je nach den gewählten Abmessungen der Abdeckleisten 33 kann es u.U. vorkommen, da^ das Maß a im Verhältnis zu der Gesamtlänge der Abdeckleisten 33 so klein ist, daß die über den Drehkolben 21 und die Stirnleiste 28 hinausragenden Enden der Abdeckleisten in Richtung nach dem Dichtschieber 25 hin kippen, wobei die Federn 37 dem hiermit verbundenen Hereindrücken der Selmkelleisten 35 in die Nuten 36 nicht einen genügenden Widerstand entgegensetzen. Bei einem solchen Kippen der Schenkelleisten 33 würden diese aber nicht mehr ordnungsgemäß an den Seitenflächen 22 des Drehkolbens und an den Endflächen 3¹ der Stirnleiste 26 anliegen, so daß nicht mehr eine ausreichende Abdichtung erzielt würde.

Diese u.U. mögliche Störung wird oeispielsweise dadurch verhütet, dan gemä3 Fig. 4 die Schenkelleisten 35 ein starres Ganzes mit der Stirnleiste 2ö bilden, so daß eine U-formige Dichtleiste entsteht, deren Schenkel unnachgiebig gegen seitlichen Druck sind. Die Abdeckleisten 33 werden hierbei durch die Federn 34 gleichzeitig gegen die Seitenflächen 22 des Drehkolbens 21 und gegen die Seitenflächen der U-förmigen Dichtleiste gedrückt.

Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung des erwähnten Kippens der Abdeckleisten zeigen die Fig. 5 und 6.

Hierbei sind die Schenkelleisten wieder getrennt von der Stirn- · leiste 2o in Nuten 36 auf beiden Seiten des Dichtschiebers 25 untergebracht. Doch sind die hier mit 38 bezeichneten Schenkelleisten anders ausgebildet als die Schenkelieisteη 35 nach Fig. 3. Sie haben je eine nach den Seitenflächen 27 der Tasche offene Nut 39. Diese ist an ihren Längsseiten sowie an der von dem Drehkolben 21 abgewandten Querseite durch Anlageflächen ein-

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gei*aßt, mit denen die Schenke lie is te 33 an der betreffenden Seitenfläche 27 und - bei ausgefahrenem Dichtschieber - zum Teil an der betreffenden Seitenfläche 23 der Gehäuse öffnung anliegt. Das geschieht unter der Wirkung eines Flussigkeitsdruckes, der in der Nut 36 auf der Innenseite der Schenkelleiste 38 wirkt, da diese Nut mit dem die Stirnleiste 28 aufnehmenden Schlitz 29 und über eine Bohrung 40 des Dichtschiebers 25 mit dem Dre-hkolben 21 gegenüberliegenden Teil der Tasche 24 verbunden ist.

Die Schenke lie is ten 38 haben, wie Fig. 6 zeigt, eine größere Breite als die Abdeckleisten 33, welche die gleiche Breite haben wie die Stirnleiste 28. Die Abdeekleisten 33 greifen mit ihren über den Drehkolben 21 und die Stirnleiste 28 hinausragenden Teilen in die Nuten 39 der Schenkelleisten 38 ein, aber nur so weit, daii sie das Anliegen der Schenkelleisten an den Flächen 27 und 23 nicht hindern. Die Nut 39 jeder Schenkelieiste 38 ist durch eine Bohrung 41 mit dem auf der Innenseite der Schenkelleiste befindlichen Teil der Nut 36 verbunden. Es herrscht daher in der Nut 39 der gleiche Flüssigkeitsdruck wie in der Nut 36. Ferner wird dieser Flüssigkeitsdruck auch in der die Abdeckleiste 33 aufnehmenden Nut 32 aufrechterhalten, da dieser Nutenteil mit der Nut 39 der Schenkelleiste 38 durch einen Spalt 42 verbunden ist, der durch eine Abschrägung 43 erweitert ist.

Durch den erwähnten, in der Nut 32 jeder Abdeckleiste 33 herrschenden Flüssigkeitsdruck wird diese £β{-βη die betreffende Seitenfläche 22 des Drehkolbens und die Endfläche 3I der Stirnleiste 2o gedrückt, so dax; man hierzu keine Federn benctirt. Der über den Drehkolben 21 und die Stirnleiste 2o hinausragende Teil jeder Abdeckleiste 33 wird wegen der erwähnten Verbindung der Nut 39 mit der Nut 32 auf seinen einander gegenüberliegenden Seiten mit dem gleichen Flüssigkeitsdruck beaufschlagt. Infolgedessen wirkt auf den über den Drehkolben Zl und die 3tirnleiste aS hinausrarenäeη Teil jeder Abdeckleiste 33 keine quer zu dieser wirkende Kraft. Eie Abdeekleisten sine daher keinen Kippmomenten unterworfen, so da.: eine oränun^smä-i ;e Anlage der Aodeckleisten an üen Seiter.;'l:icr.en 22-. des Drei!::.)] ::eno une. der. irlnc fläche η Jl

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Die Nut 29 jeder Schenkelleiste 58 geht in Richtung nach dem Drehkolben 21 hin in einen Schlitz über, mit dem die Schenkelleiste die Stirnleiste 28 übergreift.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 wird der Drehkolben durch zwei auf einer Welle 50 sitzende Scheiben 51 und an diesen sitzende Ringkörper 52 gebildet, die dicht in ringförmigen Ausnehmungen des Gehäuses 54 laufen und zwischen denen sich ein Steg 55 des Gehäuses befindet. Die Ringkörper 52 haben

zwei äquidistante, wellenförmige Flächen 56, an denen Dichtschieber 57 anliegen, die in durchgehenden Ausnehmungen in dem Steg 55 in axialer Richtung verschiebbar geführt sind und Druckkammern 52 abteilen.

Jeder Dichtschieber 57 ist gegenüber jeder der beiden wellenförmigen Flächen 56 sowie beiderseits gegenüber dem Gehäuse durch eine Stirnleiste 28 und zwei Schenkelleisten 55 abgedichtet, die beispielsweise in der Ausführung nach Fig. 4 zu einer U-förmigen Dichtleiste vereinigt sind. Die Schenkelleisten 55 liegen ebenso wie bei dem Ausführungsbeispie1 nach Fig. 4 an Abdeckleisten 55 an, die in Nuten 52 des Gehäuses 54 parallel zu der Verschieberichtung des Dichtschiebers angeordnet sind und durch Federn oder Flüssigkeitsdruck auch gegen die Seitenflächen der umlaufenden Ringkörper 52 gedrückt werden. Hiermit wird ebenso wie bei den anderen Ausführung be is pie le n die erforderliche Abdichtung aller kritischen Spalten erzielt.

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Claims

Patentanspr ü ehe

1. Dichtleisten-Konstruktion an einem Dichtschieber, der in einer Tasche eines von zwei gegeneinander drehbaren Bauteilen (Gehäuse, Drehkolben) einer Drehkolbenmaschine verschiebbar geführt ist und in einem Schlitz eine sich über die wirksame Breite des Drehkolbens erstreckende Stirnleiste aufweist, die durch ein Federelement od. dgl. gegen den anderen Bauteil gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge zwischen der Stirnleiste (28) und dem anderen Bauteil (Drehkolben 21; 52) an ihren beiden Enden durch zwei Abdeckleisten (33) überdeckt wird, die etwa parallel zu der Verschieberichtung des Dichtschiebers (25; 57) in Nuten (32) des die Tasche (24) enthaltenden Baateiles (1; angeordnet und durch ein Federelement (3^) od. dgl. an die Seitenflächen (22) des anderen Bauteiles (21; 52), an die Endflächen (3I) der Stirnleiste (28) sowie an zwei Schenkelleisten (35; 3Ö) gedrückt werden, welch letztere» sich auf beiden Seiten des Dichtschiebers in etwa parallel zu dessen Verschieberichtung verlaufenden Nuten (36) befinden.

Z. Dichtleisten-Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daj die beiden Schenkelleisten (35) niit der Stirnleiste (2o) ein starres, U-förmiges Ganzes bilden.

3. Dichtleisten-Konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekenn- · zeichnet, da,j jede der beiden Schenkelleisten (3^), die von der Stirnleiste (2ü) getrennt sind, durch einen Flüssigkeitsdruck., der in der sie aufnehmenden Nut (36) des Dichtschieoers (25) herrscht, gegen die betreffende Seitenfläche (27) der Tasche (24) gedrückt wird und eine nach dieser Seitenfläche hin offene Nut (39) aufweist, in welche die zu- ;_:;ehürl^e Abdeckleiste (33) hineinragt, und dald die beiden Räume, die sich auf einander gegenüberliegenden Seiten der Abdeckleiste (33) in den diese aufnehmenden Nuten (32, 39) des einen Bauteiles (1) bzw, der Schenkelleiste (38) befinden, durch einen Druckausgleich-Spalt (42) und/oder -kanal miteinander verbunden sind.

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