Drehkolbenmotor Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenmotor für hydraulische oder pneumatische Arbeitsmittel, mit Abdichtung des Spaltes zwischen der Drehkolben welle und dem Gehäuse durch Anpressen eines im Gehäuse in radialer Richtung verschiebbar geführten und gegen die Drehkolbenwelle fest angepressten Dichtteiles.
Drehkolbenmotoren finden hauptsächlich in hy draulischen oder pneumatischen Regeleinrichtungen als Stellmotoren Verwendung. Sie sind bei dieser Anwendung im allgemeinen einem Kraftschalter nachgeschaltet, in dem ein Arbeitsmittelstrom gleich bleibenden Druckes in zwei Teilströme aufgeteilt und durch den die Drücke bzw. die Mengen dieser Teilströme durch Änderungen der Einstellung des Kraftschalters geändert werden. Diese beiden Teil ströme werden jeweils zu einem der beiden Arbeits räume des Drehkolbenmotors weitergeleitet. Wird der Kraftschalter betätigt, so bewegt sich der Drehkolben so weit, bis sich eine neue Gleichgewichtslage in dem aus dem Kraftschalter, dem Drehkolbenmotor und aus einer Rückführung vom Drehkolbenmotor zum Kraft schalter bestehenden System eingestellt hat.
Bekannte Ausführungen dieser Kraftschalter sind die mit einem Doppelkolben versehenen Steuerschieber und die auf zwei nebeneinanderliegenden Mündungen wirkenden Strahlrohrregler. Bei hydraulischen Regeleinrichtungen für Dampfturbinen ist an die Drehkolbenwelle die mit Steuernocken versehene Steuerwelle angekuppelt. Drehbewegungen dieses Wellenzuges verursachen Stellungsänderungen der an die Nocken angelenkten Ventilspindeln und damit Änderungen des Durchtritts- querschnittes der als Regelventile wirkenden Ein lassventile dieser Dampfturbinen.
Eine Voraussetzung für die gute Wirksamkeit und die Gewährleistung gleichbleibenden Regelverhaltens dieser Drehkolbenmotoren besteht darin, dass die beiden in ihnen enthaltenen und vom Drehkolben voneinander getrennten Arbeitsräume möglichst voll kommen gegeneinander abgedichtet sind. Einer der beiden abzudichtenden Spalte befindet sich zwischen der Drehkolbenwelle und dem Gehäuse des Dreh kolbenmotors. Bei den meisten bekannten Ausfüh rungen erfolgt die Abdichtung dieses feststehenden Spaltes mit Hilfe eines im Gehäuse in radialer Rich tung verschiebbar geführten Dichtteiles, welches durch eine Federkraft fest gegen die Umfangsfläche der Drehkolbenwelle angepresst wird.
Diese Dicht teile sind bei den meisten bekannten Ausführungen in Form von Dichtleisten ausgebildet. Die Ab dichtung mit diesen federbelasteten Dichtleisten hat sich für niedrige Arbeitsmitteldrücke, also für kleinere Druckunterschiede zwischen den beiden Arbeits räumen als zufriedenstellend erwiesen. Es zeigte sich jedoch, dass sich mit diesen durch Federkraft ange- pressten Dichtteilen beim übergang zu höheren Druck unterschieden keine genügend hohe und sichere Ab dichtung mehr gewährleisten lässt.
Schon bei Durch fluss einer geringen Menge an Arbeitsmittel durch den Dichtspalt wirken sehr starke Strömungskräfte auf das Dichtteil und verschieben dieses entgegen der Federkraft nach aussen, so dass sich dieser Dicht spalt aufweitert. Der Einbau stärkerer Federn zur Erzielung der nötigen Anpresskraft bereitet wegen des erhöhten Raumbedarfes für solche Federn zusätzliche konstruktive Schwierigkeiten. Der im Laufe der Be triebszeit eintretende Verschleiss der Auflageflächen am Dichtteil und an der Drehkolbenwelle bedingt eine Verschiebung der Auflage für die Feder am Dichtteil nach innen.
Diese Verschiebung hat zur Folge, dass die Federvorspannung absinkt und damit die Dichtwirkung nachlässt. Um dies zu verhindern, muss das Dichtteil von Zeit zu Zeit ausgewech selt werden, oder die Federkraft muss hin und wie der durch andere geeignete Mittel auf den anfäng lichen Betrag gebracht werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Möglichkeit zur Erzielung der Anpresskraft, die sich gegenüber dem Bekannten durch grössere Einfachheit und höhere Sicherheit auszeichnet.
Die Erfindung besteht darin, dass das Dichtteil innerhalb eines Einschnittes im Gehäuse in der Art eines Kolbens geführt ist und dass die Anpresskraft durch Beaufschlagen der von der Drehkolbenwelle abgewandten Oberfläche des Dichtteiles vom vollen Druck des Arbeitsmittels aufgebracht wird.
Der Mittelwert der beiden Drücke, welche auf die der Drehkolbenwelle zugewandten Seite des Dicht teiles wirken, ist stets nur halb so gross wie der volle Druck des Arbeitsmittels, von dem gemäss der Erfindung die Aussenseite des Dichtteiles beaufschlagt wird. Dadurch kommt eine stets nach innen gerich tete Kraft auf das Dichtteil zustande.
Der erforderliche Betrag dieser Anpresskraft kann ohne weiteres durch entsprechendes Bemessen der beiden als Kolbenflächen wirkenden Seitenflächen des Dichtteiles erreicht werden. Dabei können die hierzu notwendigen Abmessungen des Dichtteiles und dessen Raumbedarf innerhalb des Drehkolben motors wesentlich kleiner gehalten werden als beim Einbau entsprechend starker Anpressfedern. Darüber hinaus entfällt die bei der Verwendung einer An- pressfeder bestehende Notwendigkeit,
das durch den Verschleiss der Auflageflächen bedingte Absinken der Anpresskraft durch Auswechseln des Dichtteiles oder durch andere Massnahmen zu verhindern, da die Anpresskraft bei Beaufschlagung des Dichtteiles vom Arbeitsmitteldruck nicht von der radialen Stellung des Dichtteiles gegenüber dem Gehäuse abhängt.
Das Dichtteil kann in bekannter Weise als Leiste mit flächenhafter Auflage an der Drehkolbenwelle ausgeführt sein. Es ist darüber hinaus vorteilhaft, an dem Dichtteil ein parallel zur Drehkolbenwelle verlaufendes, kreiszylindrisches Drehteil so in einer Drehlagerung anzuordnen, dass dieses bei Bewegung der Drehkolbenwehe an deren Umfangsfläche ab rollt.
Der hierzu erforderliche Mehraufwand macht sich durch die Vorteile der rollenden Auflage zwi schen Dichtteil und Drehkolbenwelle, nämlich der geringeren Reibung und des geringeren Verschleisses der Auflageflächen, bezahlt.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein als Stell motor verwendeter Drehkolbenmotor gemäss der Er findung in einem Querschnitt schematisch dargestellt.
Fig. 2 zeigt die Anordnung eines drehbar ge lagerten Drehteiles am Dichtteil. Der Drehkolbenmotor 1 ist an einem als Steuer schieber 2 ausgebildeten Kraftschalter angeschlossen. Während des Betriebes des Drehkolbenmotors 1 wird das in dem Einschnitt 11 des Gehäuses 12 kolbenartig geführte leistenförmige Dichtteil 13 durch das an ihm wirkende und nach innen gerichtete Druckgefälle fest gegen die Umfangsfläche der Welle 14 des Drehkolbens 15 angepresst, wobei zwischen den beiden Teilen eine flächenhafte Auflage besteht. Dadurch kommt eine einfache, sichere und vom Ver schleiss der Auflageflächen unabhängige Abdichtung der beiden Arbeitsräume 16 und 17 zustande.
Der Kanal 18 dient zur Zuleitung des Arbeitsmittels vollen Druckes von dem Steuerschieber 2 zu der nach aussen gerichteten Oberfläche 19 des verschieb bar geführten Dichtteiles 13. Über die beiden Ka näle 21 und 22 erfolgt die Zuleitung der von dem Steuerschieber 2 ausgehenden Teilströme veränder lichen Druckes zu den Arbeitsräumen 16 und 17 des Drehkolbenmotors 1. Die von dem Steuerschieber 2 ausgehenden Abflussleitungen 23 führen zu Räu men niedrigeren Druckes.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs beispiel ist das kreiszylindrische Drehteil 3 in dem Dichtteil 13 drehbar gelagert. Da dieses Drehteil bei Bewegung der Drehkolbenwelle 14 an deren Umfang abrollt, wird der Verschleiss und die Reibung der Auflageflächen auf ein Mindestmass verringert.
Rotary piston engine The invention relates to a rotary piston engine for hydraulic or pneumatic working equipment, with sealing of the gap between the rotary piston shaft and the housing by pressing a sealing part which is guided in the housing in a radial direction and is firmly pressed against the rotary piston shaft.
Rotary piston engines are mainly used as servomotors in hy draulic or pneumatic control devices. In this application, they are generally connected downstream of a power switch in which a working medium flow of constant pressure is divided into two partial flows and through which the pressures or the quantities of these partial flows are changed by changing the setting of the power switch. These two partial currents are each forwarded to one of the two working spaces of the rotary piston engine. If the power switch is actuated, the rotary piston moves until a new equilibrium position has been set in the system consisting of the power switch, the rotary piston engine and a feedback from the rotary piston engine to the power switch.
Known versions of these power switches are the control slide provided with a double piston and the jet pipe regulator acting on two adjacent orifices. In hydraulic regulating devices for steam turbines, the control shaft provided with control cams is coupled to the rotary piston shaft. Rotational movements of this wave train cause changes in position of the valve spindles linked to the cams and thus changes in the passage cross section of the inlet valves of these steam turbines, which act as control valves.
A prerequisite for the good effectiveness and the guarantee of constant control behavior of these rotary piston engines is that the two working spaces contained in them and separated from each other by the rotary piston are sealed off from one another as completely as possible. One of the two gaps to be sealed is located between the rotary piston shaft and the housing of the rotary piston engine. In most of the known Ausfüh ments the sealing of this fixed gap takes place with the aid of a sealing part slidably guided in the housing in the radial direction Rich, which is pressed firmly against the circumferential surface of the rotary piston shaft by a spring force.
These sealing parts are designed in most known designs in the form of sealing strips. From the seal with these spring-loaded sealing strips has proven to be satisfactory for low working medium pressures, so for smaller pressure differences between the two work spaces. It was found, however, that with these sealing parts pressed on by spring force, a sufficiently high and reliable seal can no longer be guaranteed when the pressure is increased.
Even when a small amount of working medium flows through the sealing gap, very strong flow forces act on the sealing part and move it outwards against the spring force, so that this sealing gap widens. The installation of stronger springs to achieve the necessary contact pressure creates additional structural difficulties because of the increased space required for such springs. The wear of the bearing surfaces on the sealing part and on the rotary piston shaft that occurs during the operating period causes the support for the spring on the sealing part to be shifted inward.
This shift has the consequence that the spring preload decreases and thus the sealing effect decreases. To prevent this, the sealing part has to be replaced from time to time, or the spring force has to be brought back to the initial level every now and then by other suitable means.
The present invention relates to a possibility of achieving the contact pressure which is distinguished from the known by greater simplicity and greater security.
The invention consists in that the sealing part is guided within an incision in the housing in the manner of a piston and that the contact force is applied by applying the full pressure of the working medium to the surface of the sealing part facing away from the rotary piston shaft.
The mean value of the two pressures which act on the side of the sealing part facing the rotary piston shaft is always only half as great as the full pressure of the working medium by which the outside of the sealing part is acted upon according to the invention. As a result, there is always an inwardly directed force on the sealing part.
The required amount of this contact pressure can easily be achieved by appropriately dimensioning the two side surfaces of the sealing part that act as piston surfaces. The dimensions of the sealing part required for this and its space requirement within the rotary piston engine can be kept much smaller than when installing correspondingly strong compression springs. In addition, there is no need to use a contact spring
to prevent the decrease in the contact pressure caused by the wear of the contact surfaces by replacing the sealing part or by other measures, since the contact force when the working medium pressure is applied to the sealing part does not depend on the radial position of the sealing part relative to the housing.
The sealing part can be designed in a known manner as a strip with a planar support on the rotary piston shaft. It is also advantageous to arrange a circular cylindrical rotary part running parallel to the rotary piston shaft in a rotary bearing on the sealing part in such a way that it rolls off on its circumferential surface when the rotary piston shaft moves.
The additional effort required for this pays for itself through the advantages of the rolling support between the sealing part and the rotary piston shaft, namely the lower friction and the lower wear of the contact surfaces.
In Fig. 1 of the drawing, a rotary piston engine used as a servo motor according to the invention He is shown schematically in a cross section.
Fig. 2 shows the arrangement of a rotatably GE superimposed rotating part on the sealing part. The rotary piston engine 1 is connected to a power switch designed as a control slide 2. During operation of the rotary piston engine 1, the strip-shaped sealing part 13, which is guided like a piston in the incision 11 of the housing 12, is pressed firmly against the circumferential surface of the shaft 14 of the rotary piston 15 by the pressure gradient acting on it and directed inwards, with a flat support between the two parts consists. This results in a simple, safe and independent of the wear of the contact surfaces sealing of the two work spaces 16 and 17.
The channel 18 is used to supply the working medium at full pressure from the control slide 2 to the outwardly facing surface 19 of the sliding bar guided sealing part 13. Via the two channels 21 and 22, the supply of the partial flows from the control slide 2 to variable union pressure the working spaces 16 and 17 of the rotary piston engine 1. The outflow lines 23 from the control slide 2 lead to rooms of lower pressure.
In the embodiment shown in Fig. 2, for example, the circular cylindrical rotating part 3 is rotatably mounted in the sealing part 13. Since this rotating part rolls on its circumference when the rotary piston shaft 14 moves, the wear and tear and the friction of the bearing surfaces are reduced to a minimum.