DE1551142B2 - Radialdichtleisten für Kreiskolben-Kraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Radialdichtleisten für Kreiskolben-Kraftmaschinen mit Kämmeingriff zwischen einem mehrbogigen epitrochoidalen Kolben und einem mehreckigen Mantel, in dessen Ecken jeweils eine kreisförmige Ausnehmung vorgesehen ist, in welche eine Radialdichtleiste, deren Lagerteil eine kreisförmige Querschnittskontur mit einem der kreisförmigen Ausnehmung entsprechenden Radius aufweist, in dichtender Anlage an dem Kolben verdrehbar gelagert ist und deren Leistenkuppe ebenfalls eine kreisförmige Querschnittskontur hat.

Derartige Radialdichtleisten sind aus der US-PS 88 121 bekannt.

Derartige Dichtungen an Kreiskolben-Kraftmaschinen sind entweder als rotierende oder als feststehende Zylinder, beispielsweise als entsprechende zylindrische Vorsprünge der Gehäusewand ausgebildet. Beide Ausführungsformen haben hohe Reibungsverluste entweder zwischen den rotierenden Zylindern und Lagergehäuse oder zwischen den zylindrischen Vorsprüngen und Kreiskolben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Radialdichtleisten für Kreiskolben-Kraftmaschinen so zu verbessern und weiterzubilden, daß die zwischen Dichtleisten und dem rotierenden Kolben entstehende Reibungskraft nicht zum Verklemmen, sondern zur Aufhebung der Klemmneigung führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittelpunkte der beiden kreisförmigen Querschnittskonturen einen Abstand haben, daß sich der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittskontur der Leistenkuppe auf der in Kolbendrehrichtung liegenden Seite aller Verbindungslinien zwischen dem

ίο Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittskontur des Lagerteils und den möglichen Berührungsgrenzpunkten von Radialdichtleiste und Kolben befindet, und daß ein der Verdrehung der Radialdichtleiste entgegenwirkendes Stützelement vorgesehen ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Radialdichtleisten bieten für Kreiskolben-Kraftmaschinen den Vorteil, daß die Reibung zwischen Dichtlcisten und Kolben zur Aufhebung der Klemmneigung und die Wirkung der Brenngase auf die Dichtleisten nur zu einem Anlehnen an die Wandung ihrer zylindrischen Ausnehmung führt, und daß der Gasdruck kein oder nur ein vernachlässigbares Drehmoment auf sie ausübt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Kreiskolben-Kraftmaschine,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Radialdichtleiste gemäß der Erfindung und

F i g. 3 eine Einzelheit des Profilumrisses der Dichtleiste.

In F i g. 1 ist eine Kreiskolben-Kraftmaschine schematisch dargestellt, die aus einem Gehäuse 1 mit fünf Arbeitskammern besteht, in dem exzentrisch ein Kolben 2 rotiert. Zur Abdichtung nebeneinanderliegender Arbeitskammern, beispielsweise der Kammern I¹ und I² gegeneinander, sind Radialdichtleisten 3 vorgesehen, die in zylindrische Ausnehmungen des Gehäuses 1 eingelassen sind, welche an den Berührungslinien jeweils zweier aneinanderstoßender Arbeitskammern angeordnet sind, wobei sich die Radialdichtleisten 3 nachgiebig gegen das Epitrochoidalprofil des Kolbens 2 längs einer Erzeugenden abstützen.

In F i g. 2, die eine solche Dichtleiste in vergrößertem Maßstab darstellt, ist bei 1 das Gehäuse und bei 2 der Kolben der Maschine zu erkennen; der Kolben rotiert in Pfeilrichtung und kann relativ zum Gehäuse die mit 2¹ und 2² angegebenen Extremlagen einnehmen.

Die erfindungsgemäße Radialdichtleiste 3 hat Zylinderform und ist mit sehr geringem Spiel in eine zylindrische Ausnehmung 4 eingelassen, deren Durchmesser mit d bezeichnet ist und deren Achse durch den Mittelpunkt O parallel zu der Berührungslinie der beiden aneinanderstoßenden Arbeitskammern I¹ und I² des Gehäuses verläuft (die Linie ist im Punkt F zu suchen), gegenüber diesem Punkt jedoch um einen gewissen Betrag in der zur Drehrichtung des Kolbens entgegengesetzten Richtung verschoben.

Der Teil, der die Abdichtung durch Abstützen gegen den Kolben bewirkt, ist, wie an sich bekannt, der Abschnitt zwischen den Berührungsgrenzpunkten AB eines Kreises mit dem Mittelpunkt P und dem Radius R, wobei der Radius R derjenige der Abrundung ist, die bei dem Umriß des Epitrochoidenprofils des Kolbens benutzt ist und die die Berührungsgrenzpunkte A und B in den Extremlagen 2¹ und 2² des Kolbens berührt; der

Bogen zwischen den Berührungsgrenzpunkten AB ist dabei gemäß der Erfindung beiderseits des Kreises mit dem Mittelpunkt O so vorgesehen, daß die Punkte A und B so nahe wie möglich an ihm liegen (vgl. Detaildarstellung in F i g. 3), so daß die Gasdrücke auf die Dichtleiste kein oder nur ein vernachlässigbares Drehmoment ausüben.

Der Bogen AB ist beiderseits bis A^] und ß¹ fortgesetzt, um Spiel und Ausdehnungsvorgängen Rechnung zu tragen.

Die gegenseitige Lage der Mittelpunkte P und O muß so gewählt werden, daß der verlängerte Radius ß'P(wie in der Zeichnung dargestellt) rechts vom Mittelpunkt O vorbeiläuft.

Auf diese Weise wirkt die am Berührungspunkt von Kolben und Dichtleiste auftretende Reibungskraft, deren Richtung gegen die Normale in diesem Punkte und gegen die Bewegungsrichtung um einen bestimmten, dem Reibungskoeffizienten entsprechenden Winkel geneigt ist, immer in einer Richtung, die rechts vom Mittelpunkt O vorbeiläuft und demzufolge das Segment in einer Richtung zu drehen sucht, die ein Verklemmen beseitigt.

Außerdem weist das Querschnittsprofil der Radialdichtleiste 3 auf der linken Seite der Zeichnung eine Schnittfläche /4¹C auf, wobei der Punkt C so gewählt ist, daß die Dichtleiste 3 sich um O drehen kann, ohne daß der Punkt C den Kolben in dessen Extremlage berührt.

Ferner ist an der rechten Segmentseite ein Ausschnitt B¹DE vorgesehen, um zu erreichen, daß das Gehäuse 1 bei der Drehung der Dichtleiste nicht berührt wird.

Um die Berührung zwischen Kolben und Dichtleiste aufrechtzuerhalten, ist eine Feder 5 vorgesehen, die über eine Kappe 6 auf eine Abflachung in einer Ausnehmung M der Dichtleiste wirkt. Die der Stützfläche der Feder entgegengesetzten Kappenseite ist gewölbt. Die Federn ruhen in Bohrungen 7, die in das Gehäuse 1 eingelassen sind und deren Achse xy so weit wie möglich gegenüber der Achse O nach rechts versetzt ist, so daß infolge dieser Versetzung die Feder 5 die Dichtleiste um die Achse O in einer Richtung zu drehen sucht, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der der Kolben die Dichtleiste mitzuführen sucht.

Die Dichtleiste 3 besteht aus einem selbstschmierenden Werkstoff. Falls erforderlich, wird am unteren Dichtleistenabschnitt durch die Bohrung 8 ein Schmiermittel zugeführt.

Wie an sich bekannt, ist die Dichtleiste in Abschnitte von einer Länge unterteilt, die im Hinblick auf die Länge der Ausnehmung zweckmäßig gewählt ist.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise einer derartigen Dichtfeiste beschrieben.

Bei seiner Drehbewegung bleibt der Kolben ständig in Berührung mit der Dichtleiste an einem Punkt, der normalerweise zwischen den Berührungsgrenzpunkten A und B wandert.

Wenn alle Motorteile eine geometrisch genaue Form aufweisen und weder Verformungen noch Verschleiß im Betrieb auftreten würden, bliebe die Dichtleiste theoretisch unbeweglich stehen.

Für den praktischen Betrieb treffen diese Voraussetzungen jedoch nicht zu, und die Dichtleiste wird zu einer schwingenden Drehbewegung um O angeregt. Wenn die Kolbenflanke sich aus ihrer theoretischen Lage entfernt, dreht sich die Dichtleiste, wie dargestellt, im Gegenuhrzeigersinn; wenn sich dagegen die Kolbenflanke ihrer theoretischen Lage nähert, dreht sich die Dichtleiste im entgegengesetzten Sinn, so daß die Berührung mit dem Kolben ständig erhalten bleibt. Dadurch wird eine vollständige Abdichtung zwischen den beiden benachbarten Arbeitskammern erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Radialdichtleisten für Kreiskolben-Kraftmaschinen mit Kämmeingriff zwischen einem mehrbogigen epitrochoidalen Kolben und einem mehreckigen Mantel, in dessen Ecken jeweils eine kreisförmige Ausnehmung vorgesehen ist, in welche eine Radialdichtleiste, deren Lagerteil eine kreisförmige Querschnittskontur mit einem der kreisförmigen Ausnehmung entsprechenden Radius aufweist, in dichtender Anlage an dem Kolben verdrehbar gelagert ist und deren Leistenkuppe ebenfalls eine kreisförmige Querschnittskontur hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte (O, P) der beiden kreisförmigen Querschnittskonturen einen Abstand haben, daß sich der Mittelpunkt (P) der kreisförmigen Querschnittskontur der Leistenkuppe auf der in Kolbendrehrichtung liegenden Seite aller Verbindungslinien zwischen dem Mittelpunkt (O) der kreisförmigen Querschnittskontur des Lagerteils und den möglichen Berührungsgrenzpunkten (A-B) von Radialdichtleiste (3) und den Kolben (2) befindet, und daß ein der Verdrehung der Radialdichtleiste (3) entgegenwirkendes Stützelement (5,6) vorgesehen ist.

2. Radialdichtleisten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kreisförmige Querschnittskontur über die Berührungsgrenzpunkte (A, B) hinaus erstreckt, und daß zwischen beiden Querschnittskonturen Abflachungen oder Ausschnitte (AKC: B¹, D, £7 vorgesehen sind, die ein ungestörtes Verdrehen der Radialdichtleiste (3) sicherstellen.

3. Radialdichtleisten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerteil der Radialdichtleiste (3) eine Ausnehmung (M) mit einer Stützfläche für eine Feder (5) aufweist, deren Win.ungsachse (X- Y) exzentrisch zu dem Mittelpunkt (O) der kreisförmigen Querschnittskontur des Lagerteils verläuft.