DE2205655A1

DE2205655A1 - Dichtungsanordnung für Kreiskolbenmaschinen

Info

Publication number: DE2205655A1
Application number: DE19722205655
Authority: DE
Inventors: Jiri Uppsala Seidl (Schweden)
Original assignee: Monark-Crescent Ab, Varberg (Schweden)
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1972-08-24
Also published as: IT948440B; FR2126790A5; SE346829B; CA972390A; US3761207A; GB1350020A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN BO. MAUERKIRCHERSTR.

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Datum;

Feh. 1972

Monark - Crescent AB Varberg / Schweden

Dichtungsanordnung für Kreiskolbenmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung
für Kreiekolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brenn· kraftmaschinen mit einem aus in gegenseitigem Abstand angeordneten Stirnwänden und einer diese zur Bildung eines geschlossenen Raumes verbindenden Umfangswand gebildeten Gehäuse und einem drehbar im Gehäuse gelagerten, mehrere Kanten aufweisenden Kreiskolben.

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Bei bekannten Kreiskolbenraaschinen der genannten Art besteht eine Dichtungsanordnung aus drei Grundelementen: Kantendichtungen, Stirnwand-Dichtungsleisten und Herzstücken. Gewöhnlich hat der Kolben für die drei Elemente jeweils.besondere Nuten oder Ausnehmungen, d.h. also fluten in den Kantenbereichen für. die Kantendichtungen, Nuten in den Stirn- und Seitenflächen für die Stirnwand- oder Seitendichtungsleisten und besonders gestaltete Ausnehmungen für die Herzstücke. Das Herzstück dient dazu, die Kantendichtung mit den Seitendichtungsleisten zu verbinden und damit das Dichtungssystem auch bei radialer Abnützung der Kantendichtungen zu schließen und unter verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine die einzelnen Arbeitskammern voneinander getrennt zu halten. Zu diesem Zweck hat das Herzstück eine in Ausrichtung mit der Kantennut verlaufende Nut, um damit eine dichtende Anlage zwischen der Kantendichtung einerseits und der Kantennut sowie der Nut im Herzstück aufrecht zu erhalten.

Die Ausrichtung der Kantennut mit der Nut im Herzstück erbringt bei der Herstellung beträchtliche Schwierigkeiten und großen Aufwand. Um die Auswechselbarkeit der einzelnen Teile zu gewährleisten, müssen die gegenseitigen Stellungen der Kantennut, der Ausnehmung für das

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Herzstück in der Seitenfläche des Kreiskolbens und der Nut im Herzstück genau eingehalten werden.

Die Erfindung schafft eine vereinfachte Verbindung zwischen den Kantendichtungen und den Seitendichtungs-Ieisten.

Die Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Kreiskolbens mit Dichtungselement en ₉

Fig.2 eine Teil-Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig.lj

Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der Dichtungsanordnung entsprechend der Linie A-A in Fig.l,

Fig. 4 eine Teil-Schnittansicht noch einer anderen Ausführungsform der Dichtungsanordnung entsprechend der Linfc A-A in Fig.l,

Fig. 5 eine Querschnittansicht der Kantendichtung und '

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BAD OBIG^AL

einer dafür vorgesehenen Feder, entsprechend der Linie B-B in Fig.4,

Fig. 6 eine Schnittansicht des Herzstücks und der Feder entsprechend der Linie C-C in Fig.4,

Fig. 7 eine Teilansicht eines Kreiskolbens mit abgewandelter Form dee Bogens der Kantennut,

Fig.8 eine Teilansicht mit einer geänderten Form der Seitendichtungsleisten.

Fig. 9 eine Schnittansicht der Seitendichtungsleisten entsprechend der Linie D-D in Fig.8,

Fig.Io eine Teilansicht eines Kreiskolbens mit einer geänderten Ausführungsform der Seitendichtungsleisten,

Fig.11 eine Teilansicht eines Kreiskolbens mit doppelten Seitendichtungsleisten und

Fig.12 eine Schnittansicht entsprechend der Linie E-E in Fig.11.

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Die in Fig.l und 2 gezeigte Dichtungsanordnung gehört zu einem dreieckigen bzw.- kantigen Kolben 1. Dieser ist in einem Gehäuse 2 beweglich angeordnet, welches in gegenseitigem Abstand stehende Stirnwände 3 und eine diese zur Bildung eines geschlossenen Raumes verbindende ümfangswand 17 aufweist. Zur Abdichtung an der Umfangswand 17 ist in an den Kanten des Kolbens 1 gebildete Nuten 5 jeweils eine Dichtung 4 eingesetzt. Die Nut und die Dichtung erstrecken sich in Axialrichtung entlang der Kante. In der Nut sind ferner an den Enden der Kante zwei Herzstücke 6 eingesetzt. An den beiden Seitenflächen 11 des Kolbens 1 sind in Nuten 8 zur Anlage an den Stirnwänden 3 des Gehäuses 2 bestimmte Seitendichtungsleisten 7 eingesetzt.

Die Dichtungsanordnung dient dazu, die volumenveränderlichen Arbeitskammern 9 und Io voneinander zu trennen, also den Durohtritt des Arbeitsmediuras, nämlich des Gases, von den Arbeitskammern entlang den Kolbenseitenflächen 11 radial einwärts in einen Raum 12 sowie den übertritt des Arbeitsmediums aus einer Kammer in die andere zu verhindern.

Die Abdichtung an den Seiten 11 des Kolbens ist durch die Dich^ungsleisten 7 und die Hersstücke 6 bewirkt. Die

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Leisten 7 werden durch den Druck des Arbeitsmediums und gegebenenfalls mittels besonderer Federn in Anlage an den radial inneren Wänden der Nuten 8 und gleichzeitig an der zugeordneten Stirnwand 3 belastet.In ähnlicher Weise wird das Herzstück 6 durch das Arbeitsmedium und gege'benenfalls durch eine in der Nut 5 angeordnete Blattfeder 13 in Anlage am Boden 14 der Mut 5 und gleichzeitig an der zugeordneten Stirnwand 3 des Gehäuses 2 belastet. Der Boden 14 der Kantennut 5 ist über die gesamte Länge der Kante oder wenigstens im Anlagebei§j.ch des Herzstücks 6 mit einem Radius ausgerundet, welcher größer als die oder gleich der halben Breite der Kantennut 5 ist. Die Ausrundung des Bodens 14 der Kantennut 5 gewährleistet zusammen mit einer entsprechenden Abrundung des Herzstücks eine gut abdichtende gegenseitige Anlage und ist ohne Schwierigkeit herstellbar. Ein im Mittelteil der Mut 5 ebener Boden 14 ergibt einen größeren Raum für die Feder

Die Seitendichtungsleisten 7 sind mit ihren Endflächen in dichter Anlage an den Herzstücken 6. Dabei ist eine gut abdichtende Anlage bei der Endfläche 15 einer Seitendichtungsleiste 7 an den beiden Herzstücken 6 nur schwer erzielbar. Unter dem Einfluß einer tangentialen Komponente der bei Drehung des Kolbens 1 auftretenden Reibungskräfte wird jeweils die eine Endfläche der Seitendichtungsleisten

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an das eine Herzstück 6 und die entsprechende Kantendichtung 4 angedrückt, während zwischen der anderen Endfläche 15 der Leiste 7 und dem anderen Herzstück 6 und der diesem zugeordneten Kantendichtung 4 etwas Spiel und damit keine vollständige Abdichtung vorhanden ist.

Die gegenseitige Trennung der Arbeitskammern 9 und Io ist durch die besondere Anordnung der drei Dichtungselemente 4, 6 und 7 ermöglicht. Die Kantendichtung 4 wird zusammen mit -den beiden Herzstücken 6 in die Kantennut 5 des Kolbens 1 eingesetzt. Ein zwischen der Kant en dichtung ¹I und dem Herzstück 6 vorhandener Spalt 16 verbindet die einander benachbarten Arbeitekammern 9 und Io miteinander. Dieser Spalt ist jedoch für die radiale Beweglichkeit der Kantendicht ung 4 in der Nut 5 notwendig. Im Betrieb der Maschine vergrößert sich der Spalt 16 darüberhinaus durch die radiale Abnutzung der Kantendichtung 4.

Neben dieser vorstehend angeführten Funktion dienen die Seitens dicht ungs leisten 7 zusätzlich als Verbindungsteile, indem sie durch Anlage mit ihren Endflächen 15 gleichzeitig an einem Herzstück 6 und der diesem zugeordneten Kantendichtung H den Spalt 16 überbrücken und somit abdichten, Solange der Spalt 16 so überbrückt ist, ist eine gute Abdichtung selbst bei Abnutzung der Kantendichtung U gewähr-

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leistet. Aus diesem Grunde macht man die Endflächen 15 groß genug, um den Spalt über die Betriebslebensdauer der Maschine oder wenigstens über die Zeitspanne zwischen vorgeschriebenen Überholungen überbrückt zu halten.

Die beschriebene Dichtungsanordnung hat den Vorteil, daß keine besonderen Ausnehmungen für die Herzstücke notwendig sind. Aus diesem Grunde verringern sich die Herstellungskosten und die Teile der Dichtungsanordnung lassen sich ohne Schwierigkeit gegen normale Ersatzteile auswechseln.

Die Feder 13 gewährleistet unter allen Betriebsbedingungen der Maschine eine gut dichtende Anlage der Kantendichtung 4 an der Umfangswand 17 des Gehäuses 2, der Herzstücke an den zugeordneten Stirnwandungen 3 des Gehäuses und der Herzstücke 6 am Boden 14 der Kantennut 5.

Für die Kantendichtung 4 und die beiden Herzstücke 6'findet vorzugsweise eine gemeinsame Feder 13' Verwendung (Fig.3). Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Feder möglichst wenige Auflagestellen hat, so daß sie möglichst weich sein kann. Die in Fig.3 gezeigte Feder 13' hat daher nur drei Auflagestellen, nämlich in der Mitte an der Kantendichtung 4 und an den Enden auf den Herzstücken 6. Sie liegt somit

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micht am Boden 14 der Nut 5 auf. Zur Begrenzung der Bewegung der Feder 13' und damit zum Verhindern von möglichen Beschädigungen der Stirnwandung 3 des Gehäuses 2 sind die Herzstücke 6» mit einwärts gerichteten Nasen 18 versehen. Zur Vereinfachung des Einsetzens und der Wartung sind die Kantendichtung 4¹, die Feder 13'' und die beiden Herzstücke 6" zu einer Einheit zusammengefügt (Fig. 4 bis 6).

Die Feder 13" weist hier eine Mittelklammer 19 zum Ansetzen der Kantendichtung 4' und Endklammern 2o für die gleitende Halterung der Herzstücke 6".auf. Eine gleitende • Halterung ist hier notwendig, um relative Bewegungen zwischen der Feder 13" und den Herzstücken 6" zu ermöglichen. Die Klammern 1£ und 2o sind einstückig mit der Feder 13" ausgebildet, können jedoch auch als getrennte Teile gefertigt sein.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Boden 21 d#r Kantennut V-förmig (Fig.7), wobei die Herzstücke 6" eine entsprechende Form haben. Die V-Form des Bodens der Nut ist aus fertigungstechnischen Gründen besonders vorteilhaft und ermöglicht eine gut dichtende Anlage der Herzstücke 6" bei deren Belastung durch die Feder 13 und den Gasdruck.

Die in Fig.8 bis Io gezeigten Ausführungeformen ergeben

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- Io -

selbst bei stärkster Abnutzung der Kantendiohtung noch eine gute Abdichtung.

Fig.8 und 9 zeigen eine wesentlich verbreiterte Dichtungsleiste 7\ welche sich nur im Bereich ihrer Enden 15' in ganzer Breite in abdichtender Anlage an der Stirnwand 3 befindet. Gleichzeitig sind die Enden 15 in abdichtender Anlage an den Kantendichtungen 4 und den Herzstücken 6. An der radial inneren Seite der Leiste 7' ist eine von einem Endbereich 15' zum anderen verlaufende Kehle 23 gebildet, wodurch die an der Wandung 3 des Gehäuses 2 in Gleitberührung geführte Fläche 22 verkleinert ist (Fig.9). Dadurch verringern sich Reibungsverluste und ergibt sich ein ausreichender Flächendruck zwischen der Gleitfläche 22 und der Wandung 3 des Gehäuses.

Fig.Io zeigt eine Dichtungsleiste 7", deren Enden zur Vergrößerung der Anlagefläohe 15" an der Kantendichtung 4 und dem Herzstück 6 radial auswärts gebogen sind. Der Kolben 1 weist eine der vergrößerten Endflächen15" entsprechende Ausnehmung 24 auf.

In Fig.Ii und 12 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung dargestellt. Darin sind in der Seitenfläche ll^f des Kolbens zwischen einander benachbarten Ecken oder Kanten jeweils wenigstens zv/ei Dich-

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tungsleisten in gegenseitigem Radialabstand vorgesehen. Die radial äußeren Dichtungsleisten 25 sind in dichtender Anlage an den Kantendichtungen 4 und die radial inneren Leisten 26 an den Herzstücken 6'. Ein geringer Teil des Hochdruck-Arbeit smediums dringt aus den Arbeitskammern in die Kantennut 5 unter der Kantendichtung 4 und anschließend durch den Spalt 16 zwischen der Kantendichtung 4 und dem Herzstück 6¹ in den Zwischenraum 27 zwischen den radial äußeren und inneren Seitendichtungsleisten 25 bzw. 26. Der Druck des Arbeitsmediums verbessert die Wirkung der Dichtungsanordnung, indem er die radial innere Dichtungsleiste 26 selbst unter Einfluß von Reibungskräften und dem beim Ansaugen in einer Arbeitskammer herrschenden Unterdruck dauernd in Anlage an der radial inneren Planke 28 der radial inneren Nut 29 belastet.

Somit schafft die Erfindung eine Dichtungsanordnung für Kreiskolbenmaschinen mit eckigem bzw. kantigem Kolben, mit drei Dichtungs-Grundelementen: 1. Kantendichtungen für die Abdichtung zwischen den Kanten des Kolbens und der Umfangswandung des Gehäuses, 2. Seitendichtungsleisten für die Abdichtung zwischen den Seitenflächen des Kolbens und den Stirnwandungen des Gehäuses und 3. Herstücken zum überbrücken des Spalts zwischen den Enden der Kantendichtungen und den Seitendichtungsleisten. Das Herzstück

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ist jeweils unterhalb des Endes der Kantendichtung in der gleichen Nut wie diese untergebracht.

- 13 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

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( !·/ Dichtungsanordnung für Kreiskolbenmaschinen, insbesondere Kreiskolben-Brennkraftmaschinen mit einem von in gegenseitigem Abstand angeordneten Stirnwänden und einer diese zur Bildung eines geschlossenen Raums verbindenden ümfangswand gebildeten Gehäuse und einem im Gehäuse drehbar gelagerten, mehrere Kanten aufweisenden Kreiskolben, dadurch gekennzeichnet, daß in den sich in Axialrichtung erstreckenden Kanten des Kolbens (1) jeweils Nuten (5) für die Aufnahme einer in Anlage an der Ümfangswand (17) geführten und sich im wesentlichen zwischen den Stirnwandungen (3) des Gehäuses (2) erstreckenden Kantendichtung (4) gebildet sind, daß an jeder Seite des Kolbens in abdichtender Anlage an den Stirnflächen des Gehäuses geführte Herzstücke (6) vorgesehen sind und daß an beiden Seitenflächen (11) des Kolbens Diohtungsleisten (7) als Abdichtung zwischen den Seitenflächen und den Stirnwandungen des Gehäuses vorhanden Sind, wobei die Herzstücke jeweils unterhalb bzw, radial einwärts der Enden der Kantendichtung in der gleichen Nut vie diese litzen und die Dichtungsleisten sich mit ihren

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Enden gleiehaeitig in abdichtender Anlage an dem Herzstück

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W Kantendichtung befinden. - *

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BAD ORIGINAL

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2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kantennut (5) eine die Kantendichtung (4) in Anlage an der Umfangswand (17) des Gehäuses und gleichzeitig die Herzstücke (6) in einander abgekehrter Richtung in Anlage an den Stirnwandungen (3) des Gehäuses und am Boden (14 ) der Kantennut belastende Feder (13) enthält.
3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (13) nur an der Kantendichtung (4) und an den Herzstücken (6) in Anlage befindet.
4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (13) mit ihrem Mittelteil an der Kantendichtung (4) und mit den Endstücken an den Herzstücken (6) in Anlage befindet.
5. Dichtungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herzstücke (6) mit einwärts gerichteten Nasen als Begrenzung der Bewegung der Feder (13) und damit Eur Verhinderung von möglicherweise durch die Feder verursachten Beschädigungen der Stirnwandung (3) des Gehäuses (2) versehen sind.
6. Diohtung»iuior<Inu»g nach wenigstens einem der Ansprüche

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1 bis 5 j dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13) mittels einer in der Mitten angeordneten Klammer an der Kantendichtung (4) und mittels an den Enden angeordneter Klammern an den Herstücken (6) befestigt ist.
7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klammern einstückig mit der Feder (13) gebildet sind.
8. Dichtungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kantennut (5) über seine gesamte Länge oder wenigstens an seinen Enden, an denen die Herzstücke angeordnet sind, mit einem Radius, welcher größer als oder gleich der halben Breite der Nut ist, ausgerundet ist und daß die Herzstücke (6) entsprechend gerundet sind.
9. Dichtungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (21) der Kantennut (5) über seine gesamte Länge oder wenigstens an den die Herzstücke (6) aufnehmenden Enden V-Form aufweist und daß die Herstücke eine dieser komplementäre Form haben.
10. Dichtungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die in abdichtender

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Anlage an den Stirnwandungen (3) des Gehäuses (2) geführten Gleitflächen (22) der Seitendichtungsleisten (7) zunächst · der Kantendichtung (¹O und dem Herzstück (6) ihre größte Breite (15) aufweisen.
11. Dichtungsanordnung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitendichtungsleisten (7) nur im Bereich der Kantendichtung (4) und der Herzstücke (6) in voller Breite in abdichtender Anlage an den Stirnwandungen (3) des Gehäuses (2) befinden und daß die Breite des übrigen Teiles der Gleitfläche (22) der Dichtungsleisten durch eine an der radial inneren Seite der Flächen gebildete Kehle (23) verringert ist.
12. Dichtungsanordnung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die SeitendichtungBleisten (7) an beiden Enden mit einer auswärts gerichteten Verlängerung (15) für die abdichtende Anlage an der Kantendichtung und dem Herzstück (6) versehen sind.
13. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenflächen (11) des Kolbens (1) wenigstens zwei jeweils in gegenseitigem Radialabstand zwischen zwei Kanten verlaufende Dichtungsleisten (25, 26)

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vorgesehen sind, von denen sich die radial äußere (25) in abdichtender Anlage an der Kantendichtung (4) und die radial innere in abdichtender Anlage an dem Herzstück (6) befindet.

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