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Stirnflächendichtung für eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Mantel, dessen Innenfläche im Querschnitt die Form einer mehrbogigen Trochoide aufweist, und Seitenwandteilen, die zusammen mit dem Mantel einen Innenraum begrenzen, der senkrecht zu denSeitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, dessen Drehzahl durch ein Getriebe in einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle steht, wobei der Kolben an seinen Ecken Nuten aufweist und in diesen Radialdichtungen in Form von Dichtleisten und an seinen Stirnflächen Dichtstreifen in bogenförmig verlaufenden Nuten angeordnet sind.
Bei dieser Maschinengattung bereitet das Abdichten der umlaufenden Teile gegen die zugeordneten Laufflächen sowie gegen die einzelnen Druckkammern grosse Schwierigkeiten. Der Grund liegt einerseits in der Eigenart des Aufbaues dieser Maschinengattung, insbesondere ist hier zusätzlich eine Abdichtung gegen die beiden Seitenwandteile des Gehäuses mit der sich daraus ergebenden Eckenabdichtung gegen die Radialdichtungen erforderlich, wobei vielfach sogenannte Dichtbolzen verwendet werden. Anderseits treten beim Betrieb dieser Maschinen an den umlaufenden Abdichtungselementen in verschiedener Rich-
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Anlageteilen auftretenden unterschiedlichen Temperaturen berücksichtigt werden.
Als Abdichtmittel werden gewöhnlich Dichtleisten in Zusammenwirkung mit zusätzlichen andersge- arteten Abdichtelementen, z. B. den vorstehend angeführten genutetenDichtbolzen, verwendet, die in Nuten der umlaufenden Teile mit geringem Spiel eingepasst sind. Hiebei hat sich nun gezeigt, dass die Toleranzen der einzelnen Teile bei wirtschaftlicher Fertigung nicht so klein gehalten werden können, dass die Abdichtelemente spaltfrei aneinanderliegen. Das heisst, es kann mit den bekannten Konstruktionen keine zufriedenstellende Abdichtung erreicht werden.
So wurden beispielsweise in jeder Ecke des Läufers einer bekannten Kreiskolbenmaschine bisher zwei stirnseitig dichtende Bogenleisten, eine rechteckige, radiale Dichtleiste und ein tangential angeschnittener Dichtbolzen aneinandergefügt. Die hiebei sich ergebende Vielzahl der zu berücksichtigenden Toleranzen ergibt aber grosse Fertigungsschwierigkeiten.
Des weiteren wurde bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine ein Dichtungssystem zur Abdich- tung des Kolbens gegen dieSeitenwandteile vorgeschlagen, das aus je einer sich über den ganzen Umfang der Kolbenstirnfläche erstreckenden Dichtplatte, hier Dichtrandplatte genannt, besteht. Diese Dichtrandplatten werden beispielsweise durch den Gasdruck der einzelnen volumenveränderlichen Kammern gegen die Seitenwandteile des Gehäuses gedrückt. Auf diese Art wird dann die Stirnflächendichtung bewirkt. Die bekannten Dichtrandplatten sind ganzstückige Gleitelemente, die somit im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand nicht als eine Dichtstreifen-Stirnflächenabdichtung angesprochen werden können.
Zwar sind bei der bekannten Ausführung noch zusätzliche sogenannteDichtbänder vorgesehen, die aber keine Gleitelemente, sondern zwischen der Kolbenstirnfläche und der Gegenfläche der Dichtrandplatte in Nuten gelagert sind. Sie haben die Aufgabe, die Kolbenstirnfläche gegen die Dichtplatteninnenwand abzudichten. Das bekannte Dichtsystem unterscheidet sich demnach hinsichtlich seiner Aufgabe als auch seiner Ausbildung wesentlich vom Erfindungsgegenstand. Ausserdem ist dieses Dichtsystem sehr kompliziert und damit störungsanfällig.
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Darüber hinaus treten bei der eingangs vorausgesetzten Maschinenbauart vielfach Flatterbewegungen der Radialdichtleisten des Läufers auf, die unbedingt beseitigt werden müssen, um Betriebsstörungen, beispielsweise Riefenbildung an der Lauffläche zu vermeiden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass wegen der unterschiedlichen Gasdrücke vor und hinter der Radialdichtleiste ein radiales Flattern und ein Flattern in Umfangsrichtung (Kippen) eintreten kann. Ein solches Flattern hat zur Folge, dass dann ausser der bereits genannten Riefenbildung an den Laufflächen auch der Nutensitz der Radialdichtleiste unzulässig erweitert wird.
Durch die Erfindung wird nun eineAbdichtung geschaffen, die in der Fertigung leichter zu beherrschen ist, vollkommen abdichtet und die Flatterneigung der Radialdichtleisten dämpft, d. h. die Riefenbildung vermeidet. Erfindungsgemäss ist der Dichtstreifen an einem seiner beiden Enden abgeschrägt und ein in axialer Richtung wirkendes Keilstück vorgesehen, das zwischen dem abgeschrägten Ende des Dichtstreifens und der Radialdichtleiste angeordnet ist, während das andere Ende des Dichtstreifens an der Radialdichtleiste anliegt, wobei sowohl der Dichtstreifen als auch das Keilstück in Richtung zum benachbarten Seitenwandteil unter Federwirkung steht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im Nutenboden für die beiden Stirnwandleisten eine gemeinsame wellenförmig ausgebildete Andrückfeder angeordnet, die sowohl an den Dichtstreifen als auch an den Keilen angreift. Dabei sind die einzelnen Federkräfte entsprechend aufeinander abgestimmt, wodurch ein Flattern an der Radialleiste mit Sicherheit vermieden wird. Auf diese Art ergibt sich nunmehr eine vereinfachte spaltfreie Eckenabdichtung des Kolbens sowie eine selbstsperrende Gasabdichtung zwischen den Dichtstreifen und ihrer Auflage an den Seitenflächen der Radialdichtleisten. Ein weiterer Vor- teildes erfindungsgemässenDichtsystems besteht noch darin, dass es bereits bei kalter Maschine, also beim
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sen Ausführungsform schematisch dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 etwas vergrösserten Schnitt durch eineKolbenf1anke und Fig. 3 eineDraufsicht auf die Anordnung nach Fig. 2 in Richtung der Schnittlinie A-B.
A m Umfang des mit l bezeichneten Kolbens, der die Form eines gleichseitigen Bogendreiecks auf- weist, sind in Drehrichtung 2 gesehen eine voreilende Radialdichtleiste 3 und eine nacheilende Radialdichtleiste 4 in Nuten 5 bzw. 6 mit geringem Spiel 7,8 (Fig. 2) eingepasst. Zwischen diese beiden Dichtleisten sind unterhalb der Kolbenflanke 9 zwei in Radialrichtung gesehen aufeinanderlie-
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angeordnet (Zwischenraum 14), Der Dichtstreifen 10 liegt mit der einen hier senkrechten Endfläche 15 unmittelbar an der Seitenflanke der voreilenden Radialdichtleiste 3 an, wogegen das andere Ende dieses Dichtstreifens abgeschrägt und über einen Keil 16 gegen die Seitenflanke der nacheilenden Radialdichtleiste 4 liegt.
Das Keilstück 16 ist nur einseitig, nämlich gegen das Ende des anliegenden Dichtstreifens 10 hin, abgeschrägt, wogegen es an der Radialdichtleiste 4 mit einer Senkrechtfläche aufliegt (Fig. 3).
Der untenliegende Dichtstreifen 11 wird in umgekehrter Weise angedrückt. Hier liegt die Senk- rechtfläche dieses Dichtstreifens an der Seitenflanke der nacheilenden Radialdichtleiste 4 an, während das andere Ende dieses Dichtstreifens 11 auf dieselbe Art und Weise wie der Dichtstreifen 10 mittels des Keiles 17 an die Seitenflanke der voreilenden Radialdichtleiste 3 gedrückt wird. Die beiden Dichtstreifen 10, 11 wie auch die beiden Keile 16,17 werden durch eine gemeinsame wellenartig gebogene und im Nutenzwischenraum 14 untergebrachte Feder 18 in Richtung derSeitenwandteile gedrückt.
DieFlächendrückeandenFederauflageflächen 19,20, 21 werden so aufeinander abgestimmt, dass die Enden der Dichtstreifen und die Keilfächen des dreieckigen Keilstückes zwar gegeneinander gasdicht und ebenso gasdicht an den Seitenflanken der Radialdichtleisten 3, 4 anliegen, diese Dichtstreifen jedoch noch eine genügende Gleitbewegung der beiden Radialdichtleisten zwecks Abdichtung gegen die Seiten- wandteile zulassen. Ausserdem wird man die Flächendrilcke der Federauflagen 19, 20 und 21 auch noch so aufeinander abstimmen, dass ein Flattern der Radialdichtleiste 3 mit Sicherheit vermieden wird. Aus diesem Grunde ist auch die Feder 18 wellenartig ausgebildet.