DE1551138C3 - Umlaufkolbenmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Umlaufkolbenmaschine mit einem Gehäuse und einem in diesem exzentrisch auf einer Welle angeordneten kugelförmigen Innenkörper als Exzenter, wobei das Gehäuse mindestens eine als Arbeitsraum dienende, zum Exzenter hin offene Aussparung aufweist, in die eine zylindrische Laufbüchse eingesetzt ist, in welcher ein Dichtungsring verschiebbar und schwenkbar geführt ist, dessen kugelige Außenfläche mit der zylindrischen Innenwand der Laufbüchse dichtend zusammenwirkt und der mit einer seiner ringförmigen Stirnflächen auf der Umfangsfläche des Exzenters gleitet.

Eine derartige Umlaufkolbenmaschine ist in dem deutschen Patent 1 286 518 beschrieben.

Bei derartigen Maschinen kommt es zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades vor allem auf das dichtende Zusammenwirken zwischen dem Dichtungsring und der Laufbüchse an. Wird nun die Wandstärke des Dichtungsringes so bemessen, daß er sich unter dem Druck des Arbeitsmediums ausdehnen kann, um bei dem gewünschten Höchstdruck eine mehr oder weniger vollkommene Abdichtung zu bewirken, so entsteht in den unteren Druckbereichen ein verhältnismäßig großer Ringspalt zwischen dem Dichtungsring und der Laufbuchse, der eine beträchtliche Lekkage zuläßt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Dichtigkeit derartiger Maschinen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Laufbüchse mit radialem Spiel in die Aussparung eingesetzt ist und daß Laufbüchse und Dichtungsring so ausgebildet und aus solchem Material hergestellt sind, daß mindestens im Dichtungsbereich das Produkt aus dem Elastizitätsmodul und der Wandstärke für die Laufbüchse größer ist als für den Dichtungsring. Unter dem Begriff »Dichtungsbereich« ist dabei der Bereich zu verstehen, in dem der Dichtungsring und die Laufbüchse während des Umlaufes des Exzenters miteinander dichtend zusammenwirken.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß sich sowohl der Dichtungsring als auch die Laufbüchse unter dem Druck des Arbeitsmediums ausdehnen können, wobei die Ausdehnung der Laufbüchse geringer ist als die Ausdehnung des Dichtungsringes. Diese Ausbildung hat zur Folge, daß das Einbauspiel zwischen Dichtring und Laufbüchse gering sein kann, wodurch sich die Dichtwirkung im unteren und mittleren Druckbereich wesentlich verbessert, und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums im Spalt zwischen dem Dichtungsring und der Laufbüchse und damit die Leckmenge verringert wird, da ein Teil des Druckes des Arbeitsmediums zur Dehnung der Laufbüchse verbraucht wird, so daß für die Umsetzung in Geschwindigkeit nur ein Restdruck zur Verfügung steht. Aus der erfindungsgemäßen Lehre ergibt sich, daß bei Verwendung von gleichen Materialien für den Dichtungsring und die Laufbüchse die Wandstärke der Laufbüchse größer sein muß als die Wandstärke des Dichtungsringes. Die Größe des Unterschiedes der Wandstärken hängt ausschließlich von dem gewünschten Höchstdruck ab, bei dem der Spalt zwischen dem Dichtungsring und der Laufbüchse gegen Null sein soll.

Zur Abdichtung des durch das radiale Spiel der Laufbüchse erzeugten Ringspaltes ist es zweckmäßig, an dem dem Exzenter abgewandten Ende der Laufbüchse eine Abdichtvorrichtung vorzusehen, die den durch das Spiel erzeugten Ringspalt abdichtet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird im folgenden an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

In der Zeichnung ist eine Umlaufkolbenpumpe im Teil-Querschnitt dargestellt. Mit 1 ist das Gehäuse bezeichnet, dessen Innenraum 2 von einer Welle 3 durchsetzt ist, die einen kugelförmigen Exzenter 4 als Innenkörper trägt. Der Innenraum 2 weist eine als Arbeitsraum dienende, zum Exzenter 4 hin offene Aussparung 5 auf, in die eine zylindrische Laufbüchse 6 mit radialem Spiel 7 eingesetzt ist. Die Laufbüchse 6 stützt sich auf einem ringförmigen Vorsprung 8 des Gehäuses 1 ab. Auf der Laufbüchse 6 sitzt eine Abdichtvorrichtung (10, 10') in Form eines ringförmigen Zylinderkopfes 10, der durch einen Dichtungsring 10' gegenüber der Innenwand der Aussparung 5 abgedichtet ist und dadurch den durch das radiale Spiel 7 gebildeten Ringspalt abdichtet. Der Zylinderkopf 10 ist von einem federbelasteten Auslaßventil 9 bedeckt. Mit 9' ist eine Auslaßöffnung für das Arbeitsmedium bezeichnet. In der Laufbüchse 6 ist ein durch eine Feder 11' belasteter Dichtungsring 11 angeordnet, der eine kugelige Außenfläche 12 aufweist, die mit der zylindrischen Innenwand 13 der Laufbüchse 6 dichtend zusammenwirkt. Mit seiner ringförmigen Stirnfläche 14 gleitet der Dichtungsring 11 dichtend auf der Umfangsfläche 15 des Exzenters 4. In der Umfangsfläche 15 des Exzenters 4 ist ein Einlaßsteuerschlitz 16 angeordnet. Eine nicht gezeigte Einlaßöffnung für das Arbeitsmittel mündet in den Innenraum 2.
In der dargestellten Phase befindet sich der Exzen-

ter4 im oberen Totpunkt, das Auslaßventil 9 ist bereits wieder geschlossen, und der Einlaßsteuerschlitz 16 kommt nach kurzer Drehung der Welle 3 in Richtung des Pfeiles D mit der Aussparung 5 in Verbindung. Während der Drehung des Exzenters 4 vergrößert und verringert sich das Volumen der als Arbeitsraum wirkenden Aussparung 5 periodisch. Dabei führt der Dichtungsring 11 sowohl eine hin- und hergehende als auch eine Schwenkbewegung aus. Der Bereich der Laufbüchse 6, in dem der Dichtungsring 11 während des Umlaufs des Exzenters 4 dichtend mit der Innenwand 13 der Laufbüchse 6 zusammenwirkt, ist mit 17 und der entsprechende Bereich des Dichtungsringes 11 ist mit 17' bezeichnet. Mindestens in diesem Dichtungsbereich sind die Laufbüchse 6 und der Dichtungsring 11 so beschaffen, daß das Produkt aus dem Elastizitätsmodul des verwendeten Materials und der Wandstärke für die Laufbüchse 6 größer ist als für den Dichtungsring 11. Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die beiden Teile 6, 11 aus dem gleichen Werkstoff bestehen, also den gleichen Elastizitätsmodul aufweisen. Demzufolge ist die Wandstärke der Laufbüchse 6 im Dichtungsbereich 17 größer als die Wandstärke des Dichtungsringes 11. Dadurch wird erreicht, daß sich der Dichtungsring 11 unter dem Druck des Arbeitsmediums stärker ausdehnt als die Laufbüchse 6, um bei Erreichen des gewünschten Höchstdruckes, für den die Pumpe ausgelegt ist, eine Spaltdichtung von wenigen μ zwischen Dichtungsring 11 und Laufbüchse 6 zu ergeben. Die Wandstärken sind dabei so gewählt, daß der Außendurchmesser des Dichtungsringes 11 im Dichtungsgebiet 17' bei vollem Arbeitsdruck größer ist als der Innendurchmesser der Laufbuchse 6 im Dichtungsgebiet 17 im unbelasteten Zustand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Umlaufkolbenmaschine mit einem Gehäuse und einem in diesem exzentrisch auf einer Welle angeordneten kugelförmigen Innenkörper als Exzenter, wobei das Gehäuse mindestens eine als Arbeitsraum dienende, zum Exzenter hin offene Aussparung aufweist, in die eine zylindrische Laufbuchse eingesetzt ist, in welcher ein Dichtungsring verschiebbar und schwenkbar geführt ist, dessen kugelige Außenfläche mit der zylindrischen Innenwand der Laufbüchse dichtend zusammenwirkt und der mit einer seiner ringförmigen Stirnflächen dichtend auf der Umfangsfläche des Exzenters gleitet, nach Patent 1286 518, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse (6) mit radialem Spiel (7) in die Aussparung (5) eingesetzt ist und daß Laufbüchse (6) und Dichtungsring (11) so ausgebildet und aus solchem Material hergestellt sind, daß mindestens ao im Dichtungsbereich (17, 17') das Produkt aus dem Elastizitätsmodul und der Wandstärke für die Laufbüchse (6) größer ist als für den Dichtungsring (11).

2. Umlaufkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Exzenter (4) abgewandten Ende der Laufbüchse (6) eine Abdichtvorrichtung (10, 10') vorgesehen ist, die den durch das Spiel (7) erzeugten Ringspalt abdichtet.