DE1257482B

DE1257482B - Radialdichtung fuer Rotationskolben-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1257482B
Application number: DEF35980A
Authority: DE
Inventors: Ernst Ansorg
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1962-02-08
Filing date: 1962-02-08
Publication date: 1967-12-28
Also published as: GB994586A; AT247668B; CH409517A; FR1346659A; US3189263A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

FOIc

Deutsche Kl.: 46 a5 -10

Nummer: 1257482

Aktenzeichen: F 359801 a/46 a5

Anmeldetag: 8. Februar 1962

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialdichtung für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit einem Mantel, an dessen Lauffläche die Radialdichtung entlanggleitet und einem Kolben, in dem die Radialdichtung beweglich in einer Nut mit Nutspiel angeordnet ist.

Bei den bekannten Rotationskolben-Brennkraftmasehinen dieser Art besteht die mit Spiel in der Nut angeordnete Radialdichtung aus einer oder mehreren schmalen Dichtleisten rechteckigen Querschnittes, die im wesentlichen vom Gasdruck der benachbarten Arbeitskammer mit ihrer als Dichtkante ausgebildeten Stirnfläche gegen die Lauffläche des Mantels und wechselweise mit einer ihrer Seitenflächen an die entsprechende Nutenwand des Kolbens in Abhängigkeit vom Arbeitstakt abdichtend angedrückt werden.

Es ist eine Radialdichtung in Form einer T-förmigen Dichtleiste bekannt, wobei diese Dichtleiste mit so geringem Spiel in der Nut geführt wird, daß lediglich eine reine Gleitbewegung in der Nut möglich ist, ao wobei die Gefahr des Verkantens der Dichtleisten groß ist.

Ferner wurde vorgeschlagen, die Reibungskräfte zwischen der Dichtleistenkuppe und der Lauffläche durch einen zwischen der Dichtleiste und der Lauf- as fläche angeordneten, über die ganze Länge der Dichtleiste sich erstreckenden Gleitschuh fernzuhalten. Die Aufgabe dieses Gleitschuhes ist es, da er die Reibung zwischen Kolben und Lauffläche aufnimmt, ein Kippen der Dichtleiste in der Kolbennut zu vermeiden.

Bei der Verwendung derartig ausgebildeter Radialdichtungen zeigen sich im Betrieb nach einiger Laufzeit auf der Lauffläche der Rotationskolben-Brennkraftmaschine sogenannte Rattermarken, die schließlieh eine solche Tiefe erreichen, daß ein Bruch der Dichtleisten und damit ein Ausfall der Maschine die Folge sein kann. Da sich mit zunehmender Tiefe der sogenannten Rattermarken die Abdichtung zwischen den einzelnen Arbeitskammern verschlechtert, tritt schon vor dem eigentlichen Ausfall der Maschine eine zunehmende Leistungsminderung ein. Hervorgerufen werden diese Rattermarken durch die Lageänderung des Kolbens gegenüber der Lauffläche und dem Unvermögen der Dichtleisten, dieser Lageänderung sofort zu folgen.

Bekannt ist weiter eine Radialdichtung, die aus einem Dichtungsstück und einem gleichschenkeligen Lagerstück besteht, auf dem das Dichtungsstück schwenkbar gelagert ist. Die Einstellung der Grenzlage des Dichtungsstückes wird durch eine im Kolben angeordnete Stellschraube vorgenommen. Der Ver-Radialdichtung für
Rotationskolben-Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Fichtel & Sachs A. G., Schweinfurt/M.

Als Erfinder benannt:
Ernst Ansorg, München

gleich einer solchen Radialdichtung mit Dichtleisten ist nicht möglich, denn das Lagerstück weist lediglich zwei Stege auf, die in einem Winkel zueinander stehen und in je einer Nut des Kolbens angeordnet sind. Eine Drehbewegung des Lagerstückes im Kolben ist auf keinen Fall erwünscht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und das Entstehen der sogenannten Rattermarken und die damit verbundene Betriebsstörung zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Radialdichtung im Querschnitt zwei im wesentlichen in Umfangsrichtung sich erstreckende Schenkel aufweist, die im Kolben gelagert sind und daß das Nutspiel so bemessen ist, daß eine Schwenkbewegung um die Enden der Schenkel der Radialdichtung erfolgen kann. Eine solche Ausbildung des Dichtelementsystems ermöglicht es auf einfache Weise, daß die Dichtleiste (Radialdichtung) auch schnellen Lageänderungen des Kolbens zur Lauffläche im wesentlichen reibungsfrei folgen kann, da infolge der schwenkbaren Anordnung eine Haftreibung an der Nutenwand ausgeschaltet wird. Die Lageänderungen des Kolbens entstehen dadurch, daß der Kolben um den Betrag des radialen Spieles seiner Lagerstelle auf dem exzentrischen Zapfen durch den Gasdruck verschoben wird. Es hat sich gezeigt, daß die Ursache des Entstehens sogenannter Rattermarken im Zusammenspiel von Haftreibung der Dichtleisten an der Nutenwand einerseits und der möglichen Lageänderung des Kolbens andererseits zu suchen ist. Infolge der erwähnten Haftreibung kann nämlich die Dichtleiste die Lageänderung des Kolbens nicht sofort abdichtend ausgleichen und erlaubt so das Durchblasen des Gases in die benachbarte Arbeitskammer. Da der Spalt zwischen Dichtleiste und Lauffläche sehr klein ist und somit die Strömungsgeschwindigkeit des Gases sehr groß ist, entsteht zwischen der Dichtkante und der Lauffläche eine sehr starke Druckminderung. Die Haftreibung wird nun von dem

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auf die Unterseite der Dichtleiste wirkenden Gasdruck im Zusammenwirken mit dieser Druckminderung schlagartig überwunden, so daß die Dichtleiste auf die Lauffläche aufprallt, was zur Bildung sogenannter Rattermarken führt.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Radialdichtung im Querschnitt V-förmig ausgebildet. Die Spitze dieser Dichtung kommt dabei an der Lauffläche zur Anlage, während die Schenkel in entsprechend ausgebildeten Nuten des Kolbens so angeordnet sind, daß eine Schwenkbewegung der Radialdichtung wechselweise um einen der Schenkel möglich ist.

Erfindungsgemäß kann die Radialdichtung im Querschnitt T-förmig ausgebildet sein, wobei durch den Querbalken die sich in Umfangsrichtung erstreckenden und im Kolben angeordneten Schenkel gebildet werden.

Die Zeichnungen zeigen schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Radialdichtung.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Kolbenecke, bei der die Radialdichtung erfindungsgemäß aus einer winkelförmig ausgebildeten Dichtleiste mit drei Dichtkanten besteht;

F i g. 2 zeigt eine Abänderung der erfindungsgemäßen Radialdichtung nach F i g. 1, die darin besteht, daß die Dichtleiste mit vier Dichtkanten ausgebildet ist;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Kolbenecke, bei der die Radialdichtung erfindungsgemäß aus einer T-förmig ausgebildeten Dichtleiste mit drei Dichtkanten besteht.

Die Lauffläche 11 des Mantels einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine hat beispielsweise die Form einer zweibogigen Epitrochoide. Der schematisch angeordnete Kolben 1 ist drehbar auf einem sich drehenden Exzenter angeordnet und weist mehrere Ecken auf, in denen jeweils eine sich auf die ganze Kolbenbreite erstreckende Nut 4 vorgesehen ist. In jeder Nut 4 ist eine Radialdichtung mit Spiel angeordnet, die zur Abdichtung der beiden Arbeitskammern 12 und 13 mit seiner Dichtkante 7 bzw. mit seinen Dichtkanten 7 und 8 durch eine Feder 14, die auf die Radialdichtung wirkt, an die Lauffläche gepreßt wird. Die Radialdichtung 2 hat V- oder T-förmigen Querschnitt, wobei sich die nach der Mitte des Kolbens 1 zu Enden der Schenkel 5 und 6 in den Ecken 9 und 10 der entsprechend profilierten Nut 4 abstützen können. Die Enden der Schenkel 5 und 6 können dabei kreisbogenförmig ausgebildet sein.

Beim Anlassen der Brennkraftmaschine und im Leerlaufbetrieb sorgt die auf die Radialdichtung wirkende Feder 14 für eine genügende Abdichtung der beiden Arbeitskammern 12 und 13. Sobald die Brennkraftmaschine ihre Arbeitsdrehzahl erreicht hat, wird die Radialdichtung durch die Fliehkraft an die Lauffläche gepreßt und so die Abdichtung hergestellt. Bei den großen Gasdrücken während der Verbrennung und im Arbeitshub wird eine genügende Abdichtung durch den Gasdruck selbst bewirkt. Herrscht beispielsweise in der Arbeitskammer 13 ein Überdruck gegenüber der Arbeitskammer 12, so wirkt der Überdruck des Gases auch unter der Radialdichtung, wodurch die Radialdichtung 2 mit dem Ende 5 des einen Schenkels in die Ecke 9 der Nut 4 und damit die Dichtkante 7 an die Lauffläche gedrückt wird. Damit ist die Kammer 13 gegen die Kammer 12 abgedichtet. Die Radialdichtung 2 kann sich mit dem Radius des Endes 5 des einen Schenkels in der Ecke 9 drehen, und die Dichtkante 7 kann den Relativbewegungen der Lauffläche gegenüber dem Kolben 1 durch diese Schwenkbewegung folgen. Die Reibung bei da«rws|S!venk-

zo bewegungen ist von der Größe dear jtadiuH der Enden 5 des einen Schenkels (bzw. O^ ue^keirten Druckverhältnissen) abhängig. Sie ?sfcw_ws8entlich kleiner als die Reibung einer üblichen RadläMchtung, die vom Gasdruck an die Wand ihrer Nut gedruckt wird. Dagegen ist die Fläche zwischen dem Ende 5 des einen Schenkels und der Dichtkante 7 (oder zwischen dem Ende 6 des anderen Schenkels und der Dichtkante 8, wenn in der Kammer 12 Überdruck gegenüber der Kammer 13 herrscht), auf die der Gasdruck wirkt und so die Radialdichtung 2 mit dem Ende 5 (bzw. 6) des Schenkels in die Ecke 9 bzw. 10 mit der Dichtkante 7 (bzw. 8) an die Lauffläche andrückt, wesentlich größer als die sich aus der Stärke bekannter Radialdichtungen ergebende wirksame Druckfläche.

Dieses günstige Verhältnis zwischen der andrückenden Gaskraft und der Reibung mit dem Ende 5 des einen Schenkels in der Ecke 9, bzw. dem Ende 6 des anderen Schenkels in der Ecke 10, bewirkt, daß die Radialdichtung 2 den Relativbewegungen der Lauffläche praktisch ohne Verzögerung folgen kann, so daß ein Abheben der Dichtkante 7 (bzw. 8) von der Lauffläche nicht auftritt und somit ein Entstehen sogenannter Rattermarken nicht möglieh ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Radialdichtung für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit einem Mantel, an dessen Lauffläche die Radialdichtung entlanggleitet und einem Kolben, in dem die Radialdichtung beweglich in einer Nut mit Nutspiel angeordnet ist, dadurchgekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Radialdichtung (2) im Querschnitt zwei im wesentlichen in Umfangsrichtung sich erstreckende Schenkel aufweist, die im Kolben (1) gelagert sind, und daß das Nutspiel so bemessen ist, daß eine Schwenkbewegung um die Enden der Schenkel der Radialdichtung (2) erfolgen kann.

2. Radialdichtung für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdichtung im Querschnitt V-förmig ausgebildet ist.

3. Radialdichtung für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdichtung im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 51 516;
französische Patentschriften Nr. 1188 135,
420 664.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1151994.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen