DE1237856B - Ringfoermige Innendichtung fuer Kolben von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F16j

Deutsche KL: 4*f-19>iO

Nummer: 1237 856

Aktenzeichen: N22810XII/47f

Anmeldetag: 27. Februar 1963

Auslegetag: 30. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine ringförmige Innendichtung für Kolben von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere -Brennkraftmaschinen, die in eine Stirnfläche des Kolbens eingesetzt ist und an der benachbarten Seitenwand des Gehäuses entlanggleitet. Derartige Innendichtungen haben die Aufgabe, das Übertreten von Schmier- oder Kühlmittel entlang den Stirnflächen des Kolbens in die Arbeitskammern zu verhindern. Zur Verhinderung des Übertretens der Arbeitsgase aus den Arbeitskammern in den das Schmier- bzw. Kühlmittel enthaltenden Raum sind in den Kolbenstirnflächen eigene, radial außerhalb dieser Innendichtungen angeordnete Gasdichtungen vorgesehen. Diese Gasdichtungen sind jedoch nicht hundertprozentig wirksam, so daß die Innendichtung tatsächlich den Raum zwischen Kolben und Gehäuseseitenwand in zwei Ringräume aufteilt, von denen der radial innere Schmiermittel und der radial äußere Arbeitsgase enthält. Die bekannten Innendichtungen sind so ausgebildet, daß sie durch den ao Druck des Schmiermittels an die Gehäuseseitenwand angedrückt werden. Um eine Beeinträchtigung der Innendichtung durch den Gasdruck zu vermeiden, werden im allgemeinen Maßnahmen vorgesehen, welche eine Entlüftung des Raumes zwischen Gas- und Innendichtung bewirken, so daß sich in diesem Raum kein oder jedenfalls kein wesentlicher Druck aufbauen kann. Trotzdem kann es bei den bekannten Konstruktionen vorkommen, daß die Innendichtung durch den Gasdruck abgehoben wird, was ein Übertreten von Druckgas in den das Schmiermittel aufnehmenden Raum zur Folge hat und Maßnahmen zur Trennung von Gas und Schmiermittel im Schmiermittelbehälter erfordert und was andererseits das Überströmen von Schmiermittel über die Innendichtung ermöglicht.

Es sind Kolbenringe für Hubkolben bekannt, die aus einem bestimmten Werkstoff bestehen und einen etwa X-förmigen Querschnitt aufweisen, um die relativ geringe plastische Verformbarkeit und die relativ große Wärmedehnung dieses Materials ausgleichen zu können. Bei Verwendung derartiger Ringe als Innendichtung für Rotationskolbenmaschinen würden die an der Gehäuseseitenwand entlanggleitenden Dichtlippen durch den Gasdruck bzw. durch den Schmiermitteldruck so verbogen, daß die radial äußere Dichtfläche radial nach außen und axial nach innen zu und die radial innere Dichtfläche radial nach innen und axial nach innen zu schräggestellt würden. Dies hätte zur Folge, daß einerseits die Wärmeabführung von dem Ring auf die Seitenwand sehr gering wäre und andererseits unter der radial inneren Dichtfläche ein Ringförmige Innendichtung für Kolben

von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere

-Brennkraftmaschinen

Anmelder:

NSU-Motorenwerke Aktiengesellschaft,

Neckarsulm (Württ.);

Wankel G. m. b. H., Lindau (Bodensee)

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hanns-Dieter Paschke, Neckarsulm;

Gerhard Maurhoff, Neuenstadt/Kocher

Flüssigkeitskeil gebildet würde, durch den die betreffende Dichtlippe von der Seitenwand abgehoben würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innendichtung zu schaffen, die unabhängig von den Druckverhältnissen in den beiden durch die Innendichtung getrennten Ringräumen ihre Dichtwirkung gegenüber der Gehäuseseitenwand beibehält. Die erfindungsgemäße Innendichtung weist in an sich bekannten Weise zwei konzentrische Ringflächen mit je einer eigenen Dichtkante auf, von denen die radial äußere vom Gasdruck und die radial innere vom Druck des Schmiermittels in Richtung auf die Seitenwand beaufschlagt ist, wobei die radial innere Dichtkante in an sich bekannter Weise radial nach innen und axial nach außen zu abgeschrägt ist und eine scharfe Abstreifkante bildet und die radial äußere Dichtkante als Fläche ausgebildet ist. Bei dieser Innendichtung ist die Dichtwirkung um so größer, je höher der Druck ist, gegen den abzudichten ist, und zwar gleichgültig, ob der höhere Druck der Gasdruck oder der Schmiermitteldruck ist, wobei die scharfkantige Ausbildung der Dichtkante der vom Schmiermitteldruck beaufschlagten Ringfläche den Aufbau eines Flüssigkeitskeiles verhindert, während die flächenförmige Ausbildung der Dichtkante der vom Gasdruck beaufschlagten Ringfläche eine Wärmeableitung von der Innendichtung auf die Gehäuseseitenwand ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Innendichtung kann zumindest zum Teil einen T-förmigen Querschnitt haben,

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wobei der Steg mit der Kolbenstirnfläche dichtend zusammenwirkt, der vom Steg radial nach außen sich erstreckende Schenkel vom Gasdruck und der radial nach innen sich erstreckende Schenkel vom Schmiermitteldruck beaufschlagt wird. In entsprechender Weise können auch vom Gasdruck und/oder vom Schmiermitteldruck in Richtung auf die Kolbenstirnfläche beaufschlagte Fortsätze vorgesehen werden, um diese Drücke zur Abdichtung der Innendichtung gegenüber der Kolbenstirnfläche heranzuziehen. to

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine, wobei das vordere Seitenteil weggelassen ist,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig.2 mit verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Innendichtung.

Es sei zunächst auf F i g. 1 und 2 Bezug genommen. Die Kreiskolben-Brennkraftmaschine besteht aus einem Gehäuse, das sich aus Seitenteilen 1 und einem Mantel 2 mit zweibogiger Innenfläche 3 zusammensetzt. In den Seitenteilen 1 ist eine Exzenterwelle 4 drehbar gelagert, auf deren Exzenter 5 ein dreieckiger Kolben 6 über ein Läger 7 drehbar angeordnet ist. In den Ecken des Kolbens 6 sind Radialdichtungen 8 angeordnet, die beim Umlauf des Kolbens ständig an der inneren Mantelfläche 3 entlanggleiten. Dadurch werden drei volumenveränderliche Arbeitskammern 9 gebildet. Im Mantel 2 sind ein Einlaßkanal 10 für Frischgas und ein Auslaßkanal 11 für die verbrannten Gase angeordnet. Die Zündung erfolgt an der durch den Blitz 12 gekennzeichneten Stelle. Die Abdichtung der einzelnen Arbeitskammern voneinander wird vervollständigt durch an den Stirnflächen des Kolbens angeordnete axialbewegliche Dichtstreifen 13, die sich jeweils zwischen benachbarten Radialdichtungen 8 erstrecken und mit diesen durch Dichtbolzen 14 verbunden sind. Die einzelnen Teile der Gasdichtung, nämlich die Radialdichtungen 8, die Dichtstreifen 13 und die Dichtbolzen 14, werden durcrTdennCrä^Sruck aus einer der Arbeitskammern an die Gegenflächen des Gehäuses angedrückt. Das Kolbenlager 7 sowie die Lager der Welle 4 in den Gehäuseseitenteilen müssen geschmiert werden. Um dabei ein Übertreten des Schmiermittels in die Arbeitskammern zu vermeiden, ist in jeder Stirnfläche des Kolbens 6 eine Innendichtung 15 angeordnet, die an der benachbarten Seitenwand des Gehäuses entlanggleitet. Da die Dichtstreifen 13 zusammen mit den Dichtbolzen 14 keine absolute Dichtung bewirken, kann Druckgas in den Raum zwischen Kolbenstirnfläche 20 und benachbarter Seitenwand 17 eindringen. Die Innendichtung 15 teilt diesen Raum in zwei Ringräume 16 und 22 auf, von denen der äußere Raum 16 Arbeitsgase und der innere Raum 22 Schmiermittel enthält. Um die in diesen Räumen herrschenden Drücke für die Ab' dichtung heranziehen zu können, weist die Innendichtung 15 sowohl eine vom Gasdruck beaufschlagte Ringfläche 24 a als auch eine vom Schmiermitteldruck beaufschlagte Ringfläche 25 a auf. Die Ringflächen 24 a und 25 a werden von den Schenkeln 24 und 25 der im wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweisenden Innendichtung gebildet, wobei der Steg 23 mit der Kolbenstirnfläche 20 dichtend zusammenwirkt. Zu diesem Zweck weist der Steg 23 einen radial nach außen sich erstreckenden Fortsatz 26 auf, der durch den im Ringraum 16 herrschenden Gasdruck an die Kolbenstirnfläche 20 angedrückt wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 weist der Steg 23 sowohl radial nach außen «1$ auch radial nach innen sich erstreckende Fortsätze 27 bzw. 28 auf, wobei der Fortsatz 27 durch den Gasdruck und der Fortsatz 28 durch den Druck des Schmiermrt&ls an die Kolbenstirnfläche 20 angedrückt, wird* T|eide Fortsätze 27 und 28 weisen jeweils eine scharfe I^nte 29 bzw. 30 auf, die sich in die KolbenstirnfläCrie 20 eindrücken.

In jeder der gezeigten Ausführungen bildet der Schenkel 24 eine Ringfläche 24«, die vom Gasdruck in Richtung auf die Seitenwand 17 beaufschlagt wird und der Schenkel 25 eine Ringfläche 25 α, die vom Druck des Schmiermittels in Richtung auf die Seitenwand 17 beaufschlagt wird. Dabei hat jede Ringfläche ihre eigene Dichtkante, und zwar ist in den F i g. 2 und 3 die Dichtkante der Ringfläche 24a mit 35 und die Dichtkante der Ringfläche 25 a mit 36 bezeiciinet. Die Dichtkante 36 ist dabei zur Bildung einer scharfen Kante radial nach innen zu abgeschrägt, um den Aufbau eines ölkeils zu vermeiden. Die Dichtkante 35 dagegen ist als Fläche ausgebildet, wodurch eine gute Ableitung der von der Innendichtung aufgenommenen Wärme an die gekühlte Gehäuseseitenwand stattfindet. Dadurch wird die Lebensdauer von Gummiringen, die oftmals zwischen Innendichtung und Kolben eingesetzt werden, verbessert. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht kann dadurch erreicht werden, daß zwischen einem solchen Gummiring und dem Kolben eine Zwischenlage aus wärmeisolierendem Material, z. B. Asbest, vorgesehen wird. Die Dichtkanten 36, 35 können von in die Enden der Schenkel 24 und 25 eingesetzten Dichtringen gebildet werden, wobei der in den radial nach außen sich erstreckenden Schenkel 24 eingesetzte Dichtring aus einem kohlehaltigen Material bestehen kann, um den Verschleiß sowohl an der Innendichtung als auch an der Gehäuseseitenwand 17 zu verringern.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ringförmige Innendichtung für Kolben von Rotationskolbenmaschinen, insbesondere -Brennkraftmaschinen, die in eine Stirnfläche des Kolbens eingesetzt ist und an der benachbarten Seitenwand des Gehäuses entlanggleitet, wobei sie den Raum zwischen Kolben und Seitenwand in zwei Ringräume aufteilt, von denen der radial innere Schmiermittel und der radial äußere Arbeitsgase enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Innendichtung (15) in an sich bekannter Weise zwei konzentrische Ringflächen (24 a, 25 a) mit je einer eigenen Dichtkante (35 bzw. 36) aufweist, von denen die radial äußere (24 a) vom Gasdruck und die radial innere (2Sa) vom Druck des Schmiermittels in Richtung auf die Seitenwand (17) beaufschlagt ist, und daß die radial innere Dichtkante (36) in an sich bekannter Weise radial nach innen und axial nach außen zu abgeschrägt ist und eine scharfe Abstreifkante bildet, und die radial äußere Dichtkante (35) als Fläche ausgebildet ist.

2. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zum Teil T-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Steg (23)

mit der Kolbenstirnfläche (20) dichtend zusammenwirkt und der vom Steg (23) radial nach außen sich erstreckende Schenkel (24) vom Gasdruck und der radial nach innen sich erstrekkende Schenkel (25) vom Druck des Schmiermittels in Richtung auf die Seitenwand (17) beaufschlagt wird.

3. Innendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (23) einen sich radial nach außen erstreckenden Fortsatz (26, 27) aufweist, der vom Gasdruck in Richtung auf die Kolbenstirnfläche (20) beaufschlagt ist.

4. Innendichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (23) auch

IO einen radial nach innen sich erstreckenden Fortsatz (28) aufweist, der vom Druck des Schmiermittels in Richtung auf die Kolbenstirnfläche (20) beaufschlagt ist.

5. Innendichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung auf die Kolbenstirnfläche (20) beaufschlagten Schenkel bzw. Fortsätze (27, 28) in an sich bekannter Weise eine scharfe, gegen die Kolbenstirnfläche (20) hin gerichtete Kante (29, 30) aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 320 674;
britische Patentschriften Nr. 787173, 911596.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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