DE1000030B - Abdichtung fuer Rotationsmaschinen, insbesondere Drehkolbenmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten des Arbeitsraumes von Rotationsmaschinen, insbesondere Drehkolbenmaschinen durch eine an der Stirnfläche des Rotors oder Drehkolbens angeordnete und sich gegen die Stirnfläche des Gehäuses legende Dichtung von wesentlich höherer elastischer Verformbarkeit als die der bekannten metallischen Abdichtungen.

Bei Rotationsmaschinen sind bereits Dichtungen bekannt, bei denen nach Art der Schleifringdichtungen ein stillstehendes ringförmiges Glied, das mit Hilfe einer Membran oder eines Metallbalges gegen das Gehäuse abgedichtet ist, durch den Druck einer Schraubenfeder oder des Metallbalges abdichtend gegen eine Stirnfläche des Rotors angedrückt wird. Diese Dichtungen sind infolge der Verwendung von Membranen oder Metallbalgen auf verhältnismäßig geringe Durchmesser beschränkt und daher für Drehkolbenmaschinen, bei denen es auf eine Abdichtung auf einem dem Drehkolben möglichst gleichkommenden Durchmesser ankommt, nicht geeignet.

Andere bekannte Vorrichtungen bringen unter der Einwirkung von Federdruck und/oder Gasdruck eine Dichtwirkung an den Stirnflächen des Arbeitsraumes hervor. Diese Dichtelemente sind jedoch starr und bestehen entweder aus einem Stück, so daß sie sich etwaigen Achsverlagerungen des Rotors nicht anpassen können, oder sie sind geschlitzt, oder aus mehreren Stücken zusammengesetzt. Sie können sich dann zwar verformen und an die abzudichtenden Flächen anschmiegen. Es verbleiben dabei jedoch Spalte, durch die erhebliche Mengen des Arbeitsmittels aus dem Arbeitsraum der Maschine entweichen oder bei Vakuum in den Arbeitsraum einströmen können.

Nach einem anderen bekanntgewordenen Vorschlag ist bei einer als Pumpe arbeitenden Rotationsmaschine der aus Kunstgummi oder ähnlichem elastisch verformbarem Material bestehende Rotor an den Stirnflächen mit einer ringförmigen, axial vorspringenden Lippe versehen, die in eine Ringnut des Gehäusedeckels eingreift. Die Durchmesser der Dichtungslippe und der Ringnut sind so bemessen, daß die Dichtungslippe mit ihrer der Achse zugekehrten Fläche gegen die Innenwand der Ringnut federnd anliegt, wobei diese Dichtwirkung im Betrieb durch den Flüssigkeitsdruck noch unterstützt und durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zum Teil wieder aufgehoben wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung ist der starke Verschleiß der Dichtlippe und der Dichtfläche der Ringnut im Deckel, da diese beiden Flächen durch Vorspannung und durch den vollen Druck des Arbeitsmittels aufeinandergepreßt werden.

Es ist auch noch eine Vorrichtung zum Abdichten der Kolbentrommel von Drehkolbenmaschinen be-Abdichtung für Rotationsmaschinen,
insbesondere Drehkolbenmaschinen

Anmelder: Borsig Aktiengesellschaft,
Berlin-Tegel, und Felix Wankel, Lindau

Dipl.-Ing. Friedrich Lück, Berlin-Tegel
ist als Erfinder genannt worden

kanntgeworden, bei welcher mittels axial oder radial gerichteter Federn in einer axialen, ringsum laufenden Nut des Drehkolbens gelagerte Dichtungsringstücke g^&en die Stirnwand des Gehäuses gepreßt werden. Die Abdichtung der Ringstücke gegen die Kolbentrommel erfolgt durch eine labyrinthartig wirkende Verzahnung. Bei der mit radial gerichteten Federn ausgerüsteten Vorrichtung sind die Verzahnungen so mit Abschrägungen versehen, daß die Federn mittels keilförmiger Ringstücke sowohl eine Dichtwirkung auf die Verzahnung als auch durch eine Axialkomponente eine axial gerichtete Dichtwirkung ausüben. Infolge der unvermeidlichen Abnutzung der Dichtungsringstücke verringert sich die Eingrifftiefe der Verzahnung, so daß die Abdichtung gegen den Kolben erheblich nachläßt; außerdem stehen die hohen Herstellungskosten für die Verzahnung der praktischen Verwendbarkeit dieser Vorrichtung stark im Wege.

Erfindungsgemäß werden die Nachteile dieser bekannten Dichtungsvorrichtungen dadurch vermieden, daß der Rotor an seinen Stirnenden mit je einer in axialer Richtung vorspringenden, ringsum laufenden äußeren Leiste versehen ist und die in an sich bekannter Weise unter dem Einfluß einer Feder spannung abdichtend gegen die Stirnfläche des Gehäuses gepreßte Dichtung gleichzeitig im Betrieb bei ihrer durch die Fliehkraft erfolgenden Verformung abdichtend von innen gegen die Leiste des Rotors gedrückt wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Abb. ι zeigt in Draufsicht eine Dichtungsscheibe ι, welche auf dem Wellenstumpf 2 eines Drekolben-

körpers beweglich angeordnet ist. Die Löcher 3 in der Dichtungsscheibe ermöglichen den Druckausgleich zwischen den beiden Seiten der Dichtung innerhalb der Dichtungsflächen. Ein in den Drehkolbenkörper eingesetzter Stift 4 dient als Mitnehmer für die Dichtungsscheibe. 6 bezeichnet die gegen die Stirnfläche des Gehäuses anliegende Dichtungsleiste.

Abb. 2 und 3 zeigen einen Teil der Dichtungsscheibe i, des Drehkolbenkörpers 7 und des Gehäuses 12 im Schnitt in radialer Richtung, und zwar Abb. 2 in Betriebsstellung und Abb. 3 in Ruhestellung. Die Dichtungsscheibe 1 liegt mit der axial nach dem Rotor zu vorspringenden Lippe 5 gegen eine axiale, ringsum laufende Leiste des Rotors an, wobei es zweckmäßig ist, zur besseren Führung der Dichtungsscheibe den Rotor möglichst weit gegen die Dichtungsscheibe vorspringen zu lassen und für die Aufnahme der Dichtungslippe 5 im Rotor eine Nut vorzusehen. Die Dichtungsscheibe 1 wird durch die im Rotor eingesetzten Federn 8 mit der Dichtleiste 6 gegen die Stirnwand des Gehäuses 12 gedrückt. 9 bezeichnet den Arbeitsraum der Maschine.

Die einander zugekehrten Begrenzungsflächen der Dichtungslippe 5 und der Leiste des Rotors 7 bilden miteinander einen nach der Stirnseite des Gehäuses hin offenen spitzen Winkel oder Ringspalt 10, der bei der in Abb. 3 dargestellten Ruhestellung der Maschine noch verhältnismäßig breit ist, aber nach der drucklosen Seite 11 hin durch die Dichtungslippe 5 abgeschlossen sein kann.

In dem in Abb. 2 dargestellten Betriebszustand hat sich die Dichtungsscheibe unter der Einwirkung der Fliehkraft radial so weit ausgedehnt, daß sich der Ringspalt 10 verkleinert oder ganz verschwindet und die Dichtungslippe 5 fest an die Leiste des Rotors angepreßt wird. Bei ausreichend starker Verformung der Dichtungsscheibe kann auch auf die Verwendung einer besonderen Dichtungslippe verzichtet werden, auch können sich je nach der elastischen Verformbarkeit des verwendeten Materials nach dem Druck des Arbeitsmittels und entsprechend den auftretenden Fliehkräften andere Formen der Dichtungsscheibe als zweckmäßig erweisen.

Wenn die unter der Wirkung der Fliehkraft eintretende Verformung der Dichtungsscheibe 1 nicht hinreicht, um eine genügend starke Anpressung der Dichtungslippe 5 an die Dichtungsleiste des Rotors zu erzielen, kann, wie in Abb. 4 und 5 gezeigt, durch Anordnung eines der Zentrifugalkraft unterliegenden Ringes 13 auf der Innenseite der Dichtlippe 5 der erforderliche Anpreßdruck erreicht werden. Dieser Ring kann geschlitzt sein und wie ein normaler Kolbenring unter \^rorspannung stehen oder auch mehrteilig ausgeführt sein. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel istdieBegrenzungsfläche 14 des Außenumfanges des Ringes 13 abgeschrägt, so daß der Ring unter Wirkung der Fliehkraft nicht nur in radialer Richtung auf die Dichtscheibe wirkt, sondern auch eine Axialkomponente erzeugt, welche die Anpreßwirkung der Federn 8 ganz oder teilweise ersetzt. Die Ausnutzung dieser Axialkomponente an Stelle der Federn 8 zur Erzielung der Abdichtung an der Gehäusestirnwand bringt noch den Vorteil mit sich, daß beim Anfahren der Maschine der Anpreßdruck der Dichtleiste 6 an der Gehäusestirnwand zunächst gering ist und erst mit zunehmender Drehzahl stärker wird.

Es wird daher, da die Reibungswerte beim Übergang von der ruhenden zur gleitenden Reibung meist besonders hoch sind, die Gefahr des Fressens der Dichtung und anderer unerwünschter Begleiterscheinungen während des Anfahrvorganges vermieden.

Da beim Anfahren der Druck des Arbeitsmittels stark vermindert ist, oder ganz fehlt, kann sich die zunächst noch' mangelhafte Dichtwirkung der Leiste 6 nicht nachteilig auswirken.

Durch entsprechende Bemessung der Federn 8 und/ oder des Winkels der Abschrägung der Außenfläche des Ringes 13 kann der günstigste Anpreßdruck der Dichtung 1 gegen die Stirnfläche erzielt werden und der Verschleiß der Dichtfläche in mäßigen Grenzen gehalten werden.

Infolge von Abnutzung erforderlich werdende Nacharbeiten an den Gehäusedeckeln lassen sich leicht durchführen, da nur ebene Flächen zu bearbeiten sind.

Abb. 5 zeigt die Abdichtungsvorrichtung bei stillstehender Maschine. Der Winkel 10 zwischen der Dichtungslippe und der Leiste des Rotors ist noch verhältnismäßig groß, und der Ring 13 liegt nur lose an der Lippe 5 an.

Bei dem in Abb. 4 dargestellten Betriebszustand ist die Dichtungslippe 5 infolge ihrer unter dem Einfluß der Fliehkraft erfolgten elastischen Verformung, unterstützt durch den Druck des Ringes 13, fest gegen die Leiste des Rotors angepreßt.

Als Material für die erfindungsgemäße Abdichtung sind Stoffe mit hohen Dehnungswerten und niedrigen Reibungskoeffizienten, wie z. B. Kautschuk, Kunstkautschuk, Kunstharze und Mischungen dieser Stoffe, z. B. mit Graphit, Kupfer und ähnlichem geeignet.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ■ i. Vorrichtung zum Abdichten des Arbeitsraumes von Rotationsmaschinen, insbesondere Drehkolbenmaschinen, durch eine an der Stirnfläche des Rotors oder Drehkolbens angeordnete und sich abdichtend gegen die Stirnfläche des Gehäuses legende Dichtung von wesentlich höherer elastischer Verformbarkeit als die der bekannten metallischen Abdichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) an seinen Stirnenden mit je einer in axialer Richtung vorspringenden, ringsum laufenden äußeren Leiste versehen ist, und die in an sich bekannter Weise durch Federkraft abdichtend gegen die Stirnfläche des Gehäuses (12) gepreßte Dichtung (1) sich gleichzeitig im Betrieb bei ihrer unter dem Einfluß der Fliehkraft erfolgenden Verformung abdichtend von innen gegen die Leiste des Rotors anlegt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (1) an ihrem Umfang mit einer axial nach dem Rotor zu vorspringenden Lippe (5) versehen ist, welche in eine Ringnut des Rotors eingreift, und daß die einander zugekehrten Begrenzungsflächen der Dichtungslippe und der Leiste des Rotors so abgeschrägt sind, daß sie im Ruhezustand einen nach der Stirnseite des Gehäuses (12) hin offenen spitzen Winkel einschließen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur und an der Innenseite der Dichtungslippe (5) ein ein- oder mehrteiliger Ring (13) angeordnet ist, der unter der Wirkung der Fliehkraft die Dichtungslippe dichtend an die Leiste des Rotors (7) andrückt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere an der Innenseite der

   Dichtungslippe anliegende Begrenzungsfläche (14) des Ringes (13) abgeschrägt ist, so daß die gegen die Stirnwand des Gehäuses (12) gerichtete Dichtwirkung der elastisch verformbaren Dichtung ganz oder teilweise durch die Axialkomponente der auf den Ring wirkenden Fliehkraft erzeugt

   wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 196424; USA.-Patentschriften Nr. 2 558 970, 2 533 399.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen