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Radialdichtung für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen
Gegenstand der Erfindung ist eine Radialdichtung für Kolben von Rotationskolben-Brennkraftmaschinen
in Form einer oder mehrerer Dichtleisten, die in Nuten des Kolbens angeordnet sind
und beidseitig Flanken aufweisen.
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Derartige Dichtleisten müssen in der zugehörigen Nut frei beweglich,
d. h. dünner als die Nut sein. Infolgedessen stellt sich die Leiste unter dem Einfluß
der Reibung ihrer Lauffläche an der Gegenfläche in der Nut schräg. Kann nun der
Gasdruck in den Spalt zwischen Leiste und Nut eindringen, so drückt er die Leiste
von dem Anlagepunkt an einer Seitenfläche der Nut weg und gelangt an die Grundfläche
der Leiste mit der Wirkung, daß die Leiste sich an die andere Seitenfläche der Nut
anlegt. Der in den nunmehrigen Spalt eintretende Druck bringt die Leiste wieder
in die ursprüngliche Schräglage, worauf der Anlagewechsel von neuem beginnt. Die
Leiste flattert also infolge ihrer labilen Lage in der Nut hin und her, was zu erhöhtem
Verschleiß, zu Undichtigkeiten und sogar zu Rattermarken auf der Innenfläche des
Mantels führen kann.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Spiel der Leiste
oder Leisten in der Nut durch die konvexe Krümmung der Leistenflanken unschädlich
gemacht werden kann, weil an die Stelle eines Hin-und Herschlagens eine abrollende
Bewegung tritt.
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Erfindungsgemäß ist mindestens eine der Flanken jeder Dichtleiste
stetig konvex gekrümmt, und zwar in der Weise, daß die von einem Tiefpunkt an der
Laufflächenkante ausgehende Krümmung zu einem Scheitelpunkt etwa auf der Mitte der
Leistenflanke und von dort zu einem symmetrischen Tiefpunkt an der Grundfläche führt.
Die Kurve kann den auftretenden Drücken angepaßt sein, so daß möglichenfalls auch
eine Verlagerung des Scheitelpunktes zur Grund- oder Lauffläche empfehlenswert sein
kann. In der Regel wird aber die oben geschilderte symmetrische Kurve bevorzugt.
Ist nur eine Leistenflanke erfindungsgemäß gekrümmt, so liegt die Leiste mit dieser
Flanke an der im Drehsinn vorderen Nutenseite des Kolbens an, um auf dieser Seite
bei einem Kolbenumlauf mindestens einmal abzurollen. Bei einem Dichtleistenpaar
in jeder Nut und einflankiger Krümmung jeder Leiste liegen die gekrümmten Flanken
des Paares vorzugsweise aneinander, damit sich die Leisten radial leicht gegeneinander
verschieben lassen und nicht aufeinander einläppen. Möglich und unter Umständen
vorteilhaft ist natürlich auch der paarweise Einbau einer beidflankig und einer
einflankig gekrümmten Radialdichtleiste.
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Liegt eine an beiden Flanken von der Lauf- zur Grundfläche und von
der rechten zur linken Flanke symmetrisch gekrümmte Dichtleiste in einer Nut, so
kann die Querschnittsbreite der Leiste an den Krümmungs-Scheitelpunkten größer sein
als die Querschnittsbreite der Nut. Die Wärmedehnung der am Laufflächenteil heißeren
Leiste wird dadurch nicht gehemmt, da der Krümmungsabfall von den Scheitelpunkten
genügend Raum für die Wärmedehnung unter entsprechender Schrägstellung der Leiste
läßt.
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Selbst bei ungewöhnlich großem Flankenspiel wird bei einer Radialabdichtung
gemäß der Erfindung die auf das Abheben der Leistenflanke von der Nut hin wirkende
Komponente des Gasdrucks kleiner als bei einer Leiste mit zu den Nutenseiten parallelen
Flanken, so daß das Hämmern und Flattern der Leiste in der Nut vermieden ist. Etwa
verbleibende nachteilige Wirkungen des Abrollens der Leistenflanken auf der Nutenwand
lassen sich weiter dadurch vermindern, daß die gekrümmten Flanken der Dichtleiste
in stetiger Krümmung in deren ebenfalls konvex, wenn auch in anderer Kurve gekrümmte
Lauffläche übergehen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 den Querschnitt einer Dichtleiste mit beiderseits symmetrisch
gekrümmten Flanken und planparalleler Lauf- und Grundfläche in einer Nut mit ebenen
Seitenflächen und ebener Grundfläche; F i g. 2 den Querschnitt eines Dichtleistenpaares,
bei dem die aneinanderliegenden Leistenflanken stetig konvex gekrümmt sind.
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In dem in Pfeilrichtung drehenden oder drehend kreisenden Kolben 1
einer Dreh- oder Kreiskolbenmaschine ist eine Nut 2 zur Aufnahme einer Dichtleiste
3 (F i g 1) oder eines Dichtleistenpaares 3', 3" (F i g. 2) eingearbeitet. Die Seitenflächen
4, 5 der
Nut 2 sind eben und parallel, ihre Grundfläche 6 verläuft
rechtwinklig zu den Seiten 4, 5. Auch die Lauffläche 7 und die Grundfläche 8 der
Leiste 3 nach F i g. 1 sind eben und parallel zueinander. Dagegen sind ihre Flanken
9,10 spiegelbildlich zueinander stetig konvex gekrümmt, und zwar derart,
daß die Krümmung von der Kante zur Lauffläche 7 zu einem Scheitelpunkt auf der halben
Radialhöhe der Leiste 3 ansteigt und von dort bis zur Kante zu der Grundfläche 8
abfällt.
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Es ist denkbar, statt einer konvex gekrümmten Leiste in einer Nut
mit ebenen Seitenflächen die Nut-Seitenflächen konkav zu krümmen und die Flanken
der Leiste eben. zu lassen. Jedoch wird wegen der Bearbeitungsschwierigkeiten und
des Verschleißes, dem die Krümmung unvermeidlich unterliegt, die dargestellte Ausführung
bevorzugt.
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Bei der Ausführung nach F i g. 2 sind die aneinanderliegenden Flanken
10', 9" des Dichtleistenpaares 3', 3" in der Nut 2 des Kolbens 1 stetig konvex gekrümmt,
während die Grundflächen 8', 8" und die Außenflanken 9', 10" der Dichtleisten
3'. 3" eben und rechtwinklig zueinander sind. Die stetig mit kleineren Radien
gekrümmten Laufflächen 7', 7" gehen ohne Kanten in die gekrümmten Innenflanken 9',10"
der zugehörigen Leisten über.