Dichtsystem für Rotationskolbenmaschinen Gegenstand der Hauptpatentanmeldung
ist ein Dichtsystem für Rotationskolbenmaschinen mit einem Gehäuse, das sich aus
einem Mantel und Seitenteilen zusammensetzt und in welchem ein Kolben drehbar gelagert
ist, der in Nuten angeordnete leistenförmige Radialdichtungen und zwischen benachbarten
Radialdichtungen sich erstreckende streifenförmige Axialdichtungen aufweist, wobei
an jeder Anschlußstelle zwischen einer Dichtleiste und den benachbarten Enden zweier
Dichtstreifen ein vorzugsweise zylindrischer Verbindungskörper vorgesehen ist, der
axialbeweglich in einer Aussparung des Kolbens angeordnet ist und eine Nut zur Aufnahme
der Dichtleiste aufweist und an den die Enden der Dichtstreifen anschließen. Die
Dichtleisten sind radialbeweglich und gleiten an der inneren Mantelfläche entlang,
während die Dichtstreifen und die Verbindungskörper axialbeweglich sind und am benachbarten
Seitenteil des Gehäuses anliegen. Auf diese Weise wird eine fugengeschlossene Abdichtung
der einzelnen Arbeitskammern voneinander und von dem das Kolbenlager enthaltenden
Raum erzielt.Sealing system for rotary piston machines Subject of the main patent application
is a sealing system for rotary piston machines with a housing made up of
composed of a jacket and side parts and in which a piston is rotatably mounted
is, the strip-shaped radial seals arranged in grooves and between adjacent ones
Having radial seals extending strip-shaped axial seals, wherein
at each connection point between a sealing strip and the adjacent ends of two
Sealing strip, a preferably cylindrical connecting body is provided which
is arranged axially movable in a recess of the piston and a groove for receiving
the sealing strip and to which the ends of the sealing strips connect. the
Sealing strips can move radially and slide along the inner surface,
while the sealing strips and the connecting body are axially movable and on the adjacent
The side part of the housing. This creates a joint-tight seal
of the individual working chambers from each other and from the one containing the piston bearing
Space achieved.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Dichtsystem nach der Hauptpatentanmeldung
so zu verbessern, daß die Dichtteile mit größeren Toleranzen und daher einfacher
und billiger hergestellt werden können, ohne dadurch die Abdichtung zu beeinträchtigen.
Dazu sind grundsätzlich zwei Teilprobleme zu lösen, nämlich erstens der Anschluß
der Dichtleiste an den Verbindungskörper in der Weise, daß großflächige Passungen
mit engen Toleranzen vermieden werden, und zweitens der Anschluß der Dichtstreifen
an den Verbindungskörper in der Weise, daß eine von Längen- oder Lageänderungen
der Dichtstreifen unbeeinflußte Abdichtung möglich ist, und zwar ebenfalls wieder
unter Vermeidung großflächiger Passungen und enger Toleranzen. Das erste Problem
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtleiste nur entlang einer schmalen,
axial sich erstreckenden und an den Außenumfang des Verbindungskörpers anschließenden
Fläche am Verbindungskörper anliegt. Im Extremfall kann dabei eine Linienberührung
erfolgen, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß die Nut im Verbindungskörper
zur Aufnahme der Dichtleiste sich radial nach innen zu erweitert. Die Dichtleiste
liegt in diesem Falle lediglich an der Außenkante der Nut an, die sich stets in
Flucht mit der Seitenwand der Nut im Kolben bringen läßt. Das gleiche wird erreicht,
wenn der Verbindungskörper als geschlitzter Ring ausgebildet ist, dessen Schlitz
zur Aufnahme der Dichtleiste dient. Wird der Verbindungskörper als Spreizkörper
ausgebildet, was beispielsweise durch entsprechende Bemessung des geschlitzten Ringes
ermöglicht wird, so kann mit verhältnismäßig groben Toleranzen gearbeitet werden,
da sich ein derartiger Verbindungskörper durch Eigenspannung und/oder durch den
in einer benachbarten Arbeitskammer der Maschine herrschenden Gasdruck aufspreizt
und an die Innenwand der Aussparung im Kolben anlegt.The object of the invention is the sealing system according to the main patent application
to improve so that the sealing parts with larger tolerances and therefore simpler
and can be manufactured more cheaply without compromising the seal.
To do this, basically two sub-problems have to be solved, namely first the connection
the sealing strip to the connecting body in such a way that large-area fits
with tight tolerances can be avoided, and secondly, the connection of the sealing strips
to the connecting body in such a way that one of changes in length or position
the sealing strip unaffected sealing is possible, and again
while avoiding large-area fits and tight tolerances. The first problem
is achieved according to the invention in that the sealing strip only along a narrow,
axially extending and adjoining the outer circumference of the connecting body
Surface rests on the connecting body. In extreme cases, this can result in a line contact
take place, which can be achieved, for example, that the groove in the connecting body
to accommodate the sealing strip to expand radially inward. The sealing strip
is in this case only on the outer edge of the groove, which is always in
Can bring alignment with the side wall of the groove in the piston. The same is achieved
if the connecting body is designed as a slotted ring, its slot
serves to accommodate the sealing strip. The connecting body is used as an expansion body
formed, for example, by appropriate dimensioning of the slotted ring
is made possible, it is possible to work with relatively rough tolerances,
because such a connecting body by internal stress and / or by the
spreads the gas pressure prevailing in an adjacent working chamber of the machine
and rests against the inner wall of the recess in the piston.
Das zweite, durch die Erfindung zu lösende Problem bildet, wie vorher
erwähnt, der Anschluß der streifenförmigen Axialdichtungen an den Verbindungskörper.
Da diese Dichtstreifen sich durch Fliehkräfte, Gasdrücke und thermische Beanspruchungen
bezüglich ihrer Lage zum Verbindungskörper verändern, ist eine ständige Anlage der
Enden der Dichtstreifen am Verbindungskörper nur mit Schwierigkeiten zu erreichen.
Um den Anschluß der Dichtstreifen an den Verbindungskörper zu erleichtern, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem Verbindungskörper einen Dichtkörper vorzulagern,
der in der den Verbindungskörper aufnehmenden Aussparung mit zur Mittelachse der
Aussparung radialem Spiel angeordnet ist und der das radial innere und axial äußere
Ende der Dichtleiste aufnimmt und an den die Dichtstreifen anstoßen, wobei der Dichtkörper
und die Dichtstreifen gleiche axiale Breite aufweisen und die an den Dichtkörper
anstoßende Stirnfläche des Verbindungskörpers die Stoßstelle zwischen den Dichtstreifen
und dem Dichtkörper überdeckt. Dieser Dichtkörper wird vom Gasdruck
beaufschlagt
und kann sich, da er ja in der Aussparung mit radialem Spiel angeordnet ist, einmal
an die Dichtleiste und zum anderen an die Enden der anschließenden Dichtstreifen
anlegen. Besonders vorteilhaft ist es, den Dichtkörper ebenfalls als geschlitzten
Ring auszubilden, der durch Eigenspannung und/oder durch den Gasdruck gespreizt
und zur Anlage an den Enden der Dichtstreifen gebracht wird. Da der Gasdruck auch
hinter den Verbindungskörper gelangen kann, wird dieser gegen den Dichtkörper gedrückt
und drückt diesen wiederum gegen das benachbarte Seitenteil des Gehäuses; wodurch
eine fugengeschlossene Dichtung erzielt wird. Der Verbindungskörper hat vorzugsweise
eine der vorher beschriebenen erfindungsgemäßen Formen, jedoch liegt es im Rahmen
der Erfindung, den Dichtkörper auch bei Verbindungskörpern, wie sie Gegenstand der
Hauptpatentanmeldung sind, anzuwenden, da auch hier bezüglich des Anschlusses der
Dichtstreifen die genannten Vorteile erzielt werden.The second problem to be solved by the invention is as before
mentioned, the connection of the strip-shaped axial seals to the connecting body.
Because these sealing strips are affected by centrifugal forces, gas pressures and thermal loads
change with regard to their position to the connecting body is a constant investment of the
To reach the ends of the sealing strips on the connecting body only with difficulty.
In order to facilitate the connection of the sealing strips to the connecting body
proposed according to the invention to place a sealing body in front of the connecting body,
in the recess receiving the connecting body with the central axis of the
Recess radial play is arranged and the radially inner and axially outer
Receives the end of the sealing strip and against which the sealing strips abut, the sealing body
and the sealing strips have the same axial width and those on the sealing body
abutting end face of the connecting body the joint between the sealing strips
and covered over the sealing body. This sealing body is from the gas pressure
applied
and can, since it is arranged in the recess with radial play, once
to the sealing strip and, on the other hand, to the ends of the adjoining sealing strips
invest. It is particularly advantageous if the sealing body is also slotted
Form ring that spreads by internal stress and / or by the gas pressure
and is brought to bear on the ends of the sealing strips. Since the gas pressure too
can get behind the connecting body, this is pressed against the sealing body
and presses this in turn against the adjacent side part of the housing; through which
a joint-closed seal is achieved. The connecting body preferably has
one of the previously described forms according to the invention, but it is within the scope
of the invention, the sealing body also in connection bodies, as they are the subject of
Main patent application are to be used, as here too with regard to the connection of the
Sealing strips the advantages mentioned can be achieved.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Prinzip dargestellt. Es zeigt Fig.1 eine Ansicht einer Kolbenecke mit dem Dichtsystem
nach dem Hauptpatent, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine
Ansicht entsprechend Fig. 1 mit einem Verbindungskörper gemäß der Erfindung, Fig.
4 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 mit einem anders ausgeführten erfindungsgemäßen
Verbindungskörper, Fig.5 eine Ausführung entsprechend Fig.4 mit einem vorgelagerten
Dichtkörper und Fig. 6 einen Schnitt gemäß Linie VI-VI in Fig. 5, wobei in allen
Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.In the drawing, some embodiments of the invention are in
Principle shown. FIG. 1 shows a view of a piston corner with the sealing system
according to the main patent, FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a
View corresponding to FIG. 1 with a connecting body according to the invention, FIG.
4 is a view corresponding to FIG. 1 with a different embodiment according to the invention
Connection body, Figure 5 an embodiment corresponding to Figure 4 with an upstream
Sealing body and FIG. 6 shows a section along line VI-VI in FIG. 5, in all
Figures identical parts are provided with the same reference numerals.
Es sei zunächst auf die bisherige Ausführung Bezug genommen, die in
Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Mit 1 ist der Kolben bezeichnet, der eine Mehrzahl
von Ecken 2 aufweist, in denen jeweils eine achsparallele Nut 3 vorgesehen ist.
In jeder Nut 3 ist radialbeweglich eine ein- oder mehrteilige Dichtleiste 4 angeordnet,
die mit ihrer äußeren abgerundeten Kuppe 5 ständig an der Innenfläche 6 des Mantels
entlanggleitet und die beiden benachbarten Arbeitskammern A und Bin Umfangsrichtung
voneinander abdichtet. Die innere Mantelfläche 6 hat beispielsweise die Form einer
mehrbogigen Epitrochoide. Unterhalb der Nut 3 ist der Kolben 1 mit einer Aussparung
7 versehen, in welcher ein Verbindungskörper 8 axialbeweglich mit einer Bewegungspassung
eingesetzt ist. Der Verbindungskörper 8 weist zur Aufnahme der Dichtleiste eine
Nut 9 auf, die genau mit der Nut 4
fluchten muß, da die Dichtleiste 4 mit
ihrer Seitenfläche 4 a sowohl an der Seitenwand 3 a der Nut 3 als auch an der Seitenwand
9 a der Nut 9 anliegen muß, wenn in der Arbeitskammer B der größere Druck herrscht
und umgekehrt mit ihrer Seitenfläche 4 b an den Seitenwänden 3 b und 9 b, wenn in
der Kammer A der größere Druck herrscht.Reference should first be made to the previous embodiment, which is shown in FIGS. 1 and 2. 1 with the piston is referred to, which has a plurality of corners 2, in each of which an axially parallel groove 3 is provided. In each groove 3, a one-part or multi-part sealing strip 4 is arranged so that it can move radially, with its outer rounded tip 5 constantly sliding along the inner surface 6 of the shell and sealing the two adjacent working chambers A and B in circumferential direction from one another. The inner lateral surface 6 has, for example, the shape of a multi-arched epitrochoid. Below the groove 3, the piston 1 is provided with a recess 7 in which a connecting body 8 is inserted axially movably with a movement fit. The connecting body 8 has a groove 9 for receiving the sealing strip, which must be precisely aligned with the groove 4 , since the sealing strip 4 with its side surface 4 a both on the side wall 3 a of the groove 3 and on the side wall 9 a of the groove 9 must be applied when the greater pressure prevails in the working chamber B and vice versa with its side surface 4 b on the side walls 3 b and 9 b when the greater pressure prevails in the chamber A.
An den Verbindungskörper 8 stoßen stumpf streifenförmige Axialdichtungen
10 an, die in Nuten 11 im Kolben 1 axialbeweglich gelagert sind. Bei Auftreten eines
Gasdruckes in der Kammer B wird die Dichtleiste 4 gegen die Nutwände 3 a und 9 a
gedrückt. Außerdem wirkt der Gasdruck auf die Bodenfläche der Dichtleiste und drückt
diese nach außen zur Anlage an die innere Mantelfläche 6 des Gehäuses. Der Gasdruck
gelangt auch in der Aussparung 7 hinter den Verbindungskörper 8 und drückt diesen
axial nach außen zur Anlage an die Innenwand 12 des benachbarten Gehäuseseitenteils.
Schließlich werden durch den Gasdruck die Dichtstreifen 10 an die Innenwand 11a
ihrer Nuten 11 und axial nach außen an die Gehäuseinnenwand 12 gedrückt. Wie ersichtlich,
wird durch den Verbindungskörper 8 eine dichte Verbindung zwischen der Dichtleiste
4 und den Dichtstreifen 10 sowie eine Absperrung der Nuten 3 und 11 voneinander
erzielt, allerdings unter Inkaufnahme von mindestens zwei verhältnismäßig engen
Passungen.Butt strip-shaped axial seals 10, which are axially movably supported in grooves 11 in piston 1, abut connecting body 8. When a gas pressure occurs in the chamber B, the sealing strip 4 is pressed against the groove walls 3 a and 9 a. In addition, the gas pressure acts on the bottom surface of the sealing strip and presses it outwards to rest against the inner jacket surface 6 of the housing. The gas pressure also reaches the recess 7 behind the connecting body 8 and presses it axially outward to rest against the inner wall 12 of the adjacent housing side part. Finally, the sealing strips 10 are pressed against the inner wall 11a of their grooves 11 and axially outward against the housing inner wall 12 by the gas pressure. As can be seen, the connecting body 8 achieves a tight connection between the sealing strip 4 and the sealing strips 10 and also blocks the grooves 3 and 11 from one another, but at least two relatively tight fits are accepted.
Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit, die Toleranzen zu vergrößern, ohne
die Abdichtung zu beeinträchtigen, und zwar ist der Verbindungskörper 8 mit einer
Nut 13 versehen, die sich radial nach innen zu erweitert. Durch diese Ausbildung
der Nut 13 liegt die Dichtleiste 4 nur entlang einer schmalen, axial sich erstrekkenden
und an den Außenumfang des Verbindungskörpers anschließenden Fläche 13' am Verbindungskörper
8 an, und es ist ersichtlich, daß sich der Verbindungskörper 8 auf Grund des Gasdruckes
ohne weiteres so einstellt, daß die Anlagefläche mit der entsprechenden Seitenwand
der Nut 3 fluchtet.Fig. 3 shows a possibility of increasing the tolerances without
To impair the seal, namely the connecting body 8 with a
Groove 13 provided, which widens radially inward. Through this training
the groove 13 is the sealing strip 4 only along a narrow, axially extending
and surface 13 'on the connecting body adjoining the outer circumference of the connecting body
8, and it can be seen that the connecting body 8 due to the gas pressure
easily adjusts so that the contact surface with the corresponding side wall
the groove 3 is aligned.
Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung enger Toleranzen zeigt Fig.
4, bei der der Verbindungskörper als geschlitzter Ring 14 ausgebildet ist, dessen
Schlitz 15 zur Aufnahme der Dichtleiste 4 dient. Dieser Ring 14 ist in einen Ringraum
7 b eingesetzt, der von dem zentrisch in der Aussparung 7 angeordneten Füllstück
7a frei gelassen ist. Das Füllstück 7a hat den Zweck, das Volumen unterhalb der
Dichtleiste soweit wie möglich zu verkleinern, da es sonst den wechselnden Drücken
in den benachbarten Arbeitskammern A und B nicht schnell genug folgen
kann. Die Anlage der Dichtleiste 4 am Verbindungskörper 14 erfolgt wiederum lediglich
entlang einer verhältnismäßig kleinen Fläche 14', die sich ohne Schwierigkeiten
auf Grund des Gasdruckes fluchtend zur entsprechenden Seitenwand der Nut 3 einstellt.
Der geschlitzte Ring 14 hat aber zusätzlich den Vorteil, daß bezüglich seines Außendurchmessers
keine Bewegungspassung eingehalten werden muß, wenn er so bemessen ist, daß er sich
auf Grund seiner Eigenspannung und/oder auf Grund des Gasdruckes aufspreizt und
abdichtend an die Wandung der Aussparung 7 anlegt. Die Dichtstreifen
10 stoßen wiederum stumpf an den Ring 14 an.Another possibility for avoiding tight tolerances is shown in FIG. 4, in which the connecting body is designed as a slotted ring 14, the slot 15 of which is used to receive the sealing strip 4. This ring 14 is inserted into an annular space 7b, which is left free from the filler piece 7a arranged centrally in the recess 7. The purpose of the filler piece 7a is to reduce the volume below the sealing strip as much as possible, since otherwise it can not follow the changing pressures in the adjacent working chambers A and B quickly enough. The contact of the sealing strip 4 on the connecting body 14 takes place again only along a relatively small surface 14 ', which is aligned with the corresponding side wall of the groove 3 without difficulty due to the gas pressure. The slotted ring 14 has the additional advantage that no movement fit has to be observed with regard to its outer diameter if it is dimensioned so that it spreads open due to its internal stress and / or due to the gas pressure and rests against the wall of the recess 7 in a sealing manner . The sealing strips 10 in turn butt against the ring 14.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 3 und 4 erfolgt der Anschluß
der Seitendichtstreifen 10 durch stumpfe Anlage an den Verbindungskörper 8 bzw.14.
Diese stumpfe Anlage an beiden Enden jeder Seitendichtung läßt sich auch mit höchster
Präzision kaum bei jeder Betriebstemperatur verwirklichen.In the exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 4, the connection is made
the side sealing strip 10 by butt contact with the connecting body 8 or 14.
This blunt system at both ends of each side seal can also be used with the highest
Precision can hardly be achieved at any operating temperature.
In Fig. 5 und 6 ist eine Möglichkeit gezeigt, um auch diesem Nachteil
abzuhelfen. Dabei ist der Verbindungskörper von der gleichen Ausführung wie im Beispiel
gemäß Fig. 4. Diesem Verbindungskörper 14 ist nun ein Dichtkörper in Form eines
geschlitzten Ringes 16 vorgelagert, der mit radialem Spiel in dem Ringraum 7 b angeordnet
ist. Bei Auftreten eines Gasdruckes in der Kammer B wird der Ring 16 ebenso wie
der Ring 14 durch den Gasdruck im Uhrzeigersinn gedreht, bis er mit seiner Fläche
18 an der Dichtleiste 4 und mit seiner Außenfläche an den Enden der Dichtstreifen
10 anliegt. Diese Anlage kann durch Aufspreizen des Ringes 16 auf Grund des Gasdruckes
unterstützt werden. Der Gasdruck gelangt
außerdem in den Ringraum
7 b hinter den Verbindungskörper 14 und drückt diesen gegen den Ring 16, bis der
Ring 16 an der angrenzenden Seitenwand 12 des Gehäuses anliegt. Der Ring 16 und
die Dichtstreifen 10 haben gleiche axiale Breite und die an den Ring 16 stoßende
Stirnfläche des Verbindungskörpers 14 überdeckt die Stoßstelle 17 zwischen dem Ring
16 und den Dichtstreifen 10. Es ist ersichtlich, daß durch die Teile 14 und 16 eine
fugengeschlossene Verbindung zwischen der Dichtleiste 4 und den Dichtstreifen 10
unabhängig von irgendwelchen Wärmedehnungen der Dichtstreifen sowie eine Absperrung
der Nuten 3 und 11 voneinander erzielt wird. Außerdem ist eine freie Austauschbarkeit
aller Dichtteile ohne Einhaltung enger Toleranzen ermöglicht, da sich sowohl der
Verbindungskörper 14 als auch der Dichtkörper 16 unter dem Gasdruck den jeweiligen
Gegebenheiten anpassen kann.In Fig. 5 and 6 a possibility is shown to overcome this disadvantage
to remedy. The connection body is of the same design as in the example
according to FIG. 4. This connecting body 14 is now a sealing body in the form of a
slotted ring 16 upstream, which is arranged with radial play in the annular space 7 b
is. When a gas pressure occurs in the chamber B, the ring 16 is just like
the ring 14 rotated clockwise by the gas pressure until it meets its face
18 on the sealing strip 4 and with its outer surface at the ends of the sealing strips
10 is present. This system can by spreading the ring 16 due to the gas pressure
get supported. The gas pressure arrives
also in the annulus
7 b behind the connecting body 14 and presses it against the ring 16 until the
Ring 16 rests against the adjacent side wall 12 of the housing. The ring 16 and
the sealing strips 10 have the same axial width and that abutting the ring 16
The end face of the connecting body 14 covers the joint 17 between the ring
16 and the sealing strip 10. It can be seen that through the parts 14 and 16 a
Jointly closed connection between the sealing strip 4 and the sealing strip 10
regardless of any thermal expansion of the sealing strips and a barrier
of the grooves 3 and 11 from each other is achieved. In addition, there is a free interchangeability
of all sealing parts without compliance with tight tolerances, since both the
Connection body 14 and the sealing body 16 under the gas pressure the respective
Can adapt to circumstances.