DE19725412C2 - Radialer Schwenkmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Solche Schwenkmotore werden insbesondere in der Luft- und Fahrzeugindustrie zur Erfüllung der unterschiedlich­ sten Aufgaben eingesetzt.

Ein radialer Schwenkmotor besteht in der Regel aus einem Gehäuse, das im Inneren mindestens einen Statorflügel besitzt und an den Stirnseiten mit Deckeln verschlossen ist und einem Rotor, der sich aus einer in den Deckeln gelagerten Abtriebswelle und mindestens einem Drehflügel zusammensetzt. Der Drehflügel ist innerhalb eines Frei­ raumes im Gehäuse nur begrenzt schwenkbar und bildet so mit dem Statorflügel des Gehäuses mindestens eine Druck- und eine Saugkammer aus.

Zur Gewährleistung der inneren Dichtheit zwischen der Druck- und der Saugkammer ist der Drehflügel gegenüber den seitlichen Deckeln und gegenüber der radialen Gehäu­ sewand mit einem formangepaßten Gleitdichtelement ausge­ rüstet.

Zur Gewährleistung der äußeren Dichtheit zwischen dem Rotor und jedem Deckel ist ein Dichtring eingesetzt, der sowohl im jeweiligen Deckel als auch im Rotor gelagert sein kann.

So ist es bekannt, dazu einen flexiblen Diagonaldicht­ ring zu verwenden, der in einer Ringnut des Deckels ein­ gesetzt und mit seiner diagonalen Dichtkante entgegen der Druckrichtung auf den umlaufenden Dichtspalt zwi­ schen den Stirnflächen des Deckels und des Drehflügels ausgerichtet ist.

Im Betrieb gelangt über diesen Dichtspalt Druckmedium in den Hohlraum des Diagonaldichtringes, wo sich ein zur Druckkammer gleicher Druck aufbaut, der auf Grund unter­ schiedlicher Flächenverhältnisse den flexiblen Diagonal­ dichtring mit seiner Dichtkante gegen den umlaufenden Dichtspalt preßt und ihn verschließt.

Diese Dichtvariante hat aber erhebliche Nachteile.

So stellt sich am Diagonaldichtring ein sehr hoher Ver­ schleiß ein, da der ruhende Diagonaldichtring unter­ schiedlichen Druckbelastungen ausgesetzt ist und ständig gegen den sich in wechselnden Richtungen bewegenden Ro­ tor gepreßt wird. Das führt wegen der hohen Belastung zu einer geringen Lebensdauer der Diagonaldichtringe und damit zu einer Verteuerung des Schwenkmotors.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der einge­ schlossene Druck in den Hohlräumen des Diagonaldichtrin­ ges auch bei druckloser Druckkammer erhalten bleibt. So stellt sich auf Grund der unterschiedlichen Druckver­ hältnisse im Stillstand eine gegenüber dem Betriebszu­ stand noch größere Reibkraft ein, die bei jedem Anfahren stets überwunden werden muß. Auch das trägt zu einer Verringerung der Lebensdauer bei und grenzt obendrein den Einsatzbereich solcher Schwenkmotore wegen des schlechten Anfahrverhaltens stark ein.

Diese Dichtvariante erfordert auch eine hohe Fertigungs­ genauigkeit, was sich ebenfalls nachteilig auf die Her­ stellungskosten auswirkt.

Es ist auch bekannt, an Stelle des Diagonaldichtringes ei­ nen Gleitdichtring zu verwenden. Dieser Gleitdichtring wird vorzugsweise im Rotor in der Art eingesetzt, daß er einer­ seits vom Druck des Druckmediums beaufschlagt wird und sich in Druckrichtung andererseits gegen den ruhenden Deckel an­ lehnt.

Dieser Gleitdichtring zeichnet sich in erster Linie durch einen geringeren Verschleiß aus, besitzt aber geringere Dichtigkeitswerte.

Die Undichtheiten treten sowohl im axialen Dichtspalt zwi­ schen dem Gleitdichtring und dem Rotor als auch im radialen Dichtspalt zwischen dem Gehäuse und den Deckeln auf und können allein durch erhöhte Fertigungsanforderungen nicht kompensiert werden.

Diese unzureichende Dichtheit führt zu einem geringeren Wirkungsgrad und grenzt die Einsatzmöglichkeiten des Schwenkmotors stark ein.

Es besteht daher die Aufgabe, einen radialen Schwenkmotor der vorliegenden Art zu entwickeln, der die äußere und in­ nere Dichtheit zwischen dem Rotor und dem Deckel des Sta­ tors verbessert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen 2 bis 6.

Die Erfindung beseitigt die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik.

Von besonderem Vorteil ist dabei die hohe Dichtheit der Druckräume nach außen, eine verschleißarme Gestaltung der Einsatzbedingungen für die Dichtelemente und eine gleich­ zeitig ausgezeichnete Laufruhe des Rotors.

Das ist darauf zurückzuführen, daß die für die äußere Dichtheit maßgebliche Dichtstelle aus den Bereich der Gleitflächen zwischen dem Rotor und den Deckeln heraus­ genommen und in einen Bereich verlegt wird, wo die Dicht­ stelle nur aus relativ ruhenden Teilen gebildet wird.

Somit wird nach den kennzeichnende Merkmalen des Anspruchs 1 die Gleitfunktion des Gleitdichtringes am radialen Dicht­ spalt von der Dichtfunktion des Gleitdichtringes am axialen Dichtspalt räumlich voneinander getrennt, was eine genaue Optimierung auf die speziellen Anforderungen ermöglicht.

Von Vorteil ist es, wenn als Weichdichtring ein Diago­ naldichtring eingesetzt wird, der bekanntermaßen eine hohe Dichtheit besitzt. Dieser Diagonaldichtring kann dabei so­ wohl in als auch entgegen der Druckrichtung eingesetzt und so auf spezielle Anwendungsfälle angepaßt werden.

Wegen der Laufruhe ist es vorteilhaft, der radialen Gleit- und Dichtfläche des Gleitdichtringes eine größere radiale Ausdehnung zu geben als der axialen Ausdehnung des Gleitringes. Das dient auch der speziellen Anpassung an besondere Anwendungsmöglichkeiten.

Von Vorteil ist auch, die Stirnflächen der Deckel und des Gehäuses als durchgehende Planflächen auszubilden und die Deckel und das Gehäuse radial durch ein Zentrierelement, beispielsweise einem Spannring, zu fixieren. Dadurch wird eine genauerere Bearbeitung der Stirnflächen und eine bes­ sere Optimierung des radialen Dichtspaltes möglich, was sich wiederum positiv auf die Dichtheit und auf den hydrau­ lischen Wirkungsgrad des Schwenkmotors auswirkt.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert werden.

Dazu zeigen

Fig. 1: einen Schwenkmotor im Längsschnitt,

Fig. 2: den Schwenkmotor im Querschnitt

Fig. 3: die Einzelheit X im Teilschnitt.

Der radiale Schwenkmotor gemäß der Fig. 1 besteht in der Hauptsache aus einem äußeren Stator 1 und einem inneren Ro­ tor 2.

Der Stator 1 setzt sich aus einem Gehäuse 3 und aus an bei­ den Stirnseiten des Gehäuses 3 angeordneten Deckel 4, 4' zusammen, die über nichtdargestellte Schrauben befe­ stigt sind. Dabei sind die Stirnflächen der Gehäuse 3 und die Innenflächen der Deckel 4, 4' als durchgehende Planflächen ausgebildet und an diesen zusammengefügt. Ein Spannring 5 an jeder Deckelseite übernimmt die Fi­ xierung der radialen Lage zueinander.

Beide Deckel 4, 4' besitzen je eine Lagerbohrung. Im In­ neren des Gehäuses 3 befindet sich eine zylindrische Ge­ häusebohrung, die von zwei sich gegenüberliegenden und radial ausgerichteten Statorflügel 6 in zwei gegenüber­ liegende Freiräume aufgeteilt ist.

Der Rotor 2 besteht dagegen aus einer Abtriebswelle 7 mit beidseitigen Lagerzapfen 8 und einem dazwischenlie­ gendem Zylinderteil 9. Im Bereich dieses Zylinderteils 9 sind zwei gegenüberliegende und radial ausgerichtete Ro­ torflügel 10 angeordnet. Der Rotor 2 ist in dem Gehäuse 3 des Stators 1 so eingepaßt, daß zwischen dem Kopf des Rotorflügels 10 und der Gehäusewand ein axialer Dicht­ spalt 11, zwischen dem Kopf des Statorflügels 6 und der Umfangsfläche des Zylinderteils 9 ein axialer Dichtspalt 11' und zwischen den Stirnflächen des Rotorflügels 10 und den Stirnflächen des Statorflügels 6 und den beid­ seitigen Innenflächen der beiden Deckel 4, 4' jeweils ein radialer Dichtspalt 12 gebildet wird.

Jeder Rotorflügel 10 teilt daher einen der beiden Frei­ räume in einen Druckraum 13 und in einen Ablaufraum 14 auf, sodaß sich zwei gegenüberliegende Druckräume 13 und 13' und zwei gegenüberliegende Ablaufräume 14 und 14' ergeben. Beide Druckräume 13, 13' und beide Ablaufräume 14, 14' sind durch innere Kanäle untereinander verbun­ den, während ein Druckraum 13 oder 13' mit einem Zulaufanschluß 15 und ein Ablaufraum 14 oder 14' mit ei­ nem Ablaufanschluß 16 in Verbindung steht.

Zwischen den Deckeln 4, 4' und den jeweiligen Lagerzap­ fen 8 sowie zwischen den Deckeln 4, 4' und dem Gehäuse 3 sind in üblicher Weise Dichtelemente 17 für die äußere Dichtheit vorgesehen.

Zur Gewährleistung der inneren Dichtheit zwischen den benachbarten Druckräumen 13, 13' und den Ablaufräumen 14, 14' befindet sich auf jedem Rotorflügel 10 und auf jedem Statorflügel 6 ein Kastendichtelement 18. Dazu ist jeder Statorflügel 6 und jeder Rotorflügel 10 mit einer mittigen und über die ganze Höhe und über die ganze Län­ ge verlaufenden Nut versehen. In dieser Nut ist jeweils das Kastendichtelement 18 eingepreßt, das z. B. aus einem mittigen Elastikkörper 19 und einem umlaufenden, den Elastikkörper 19 umschließenden, Dichtkörper 20 besteht. Damit ist gewährleistet, daß jeder Rotorflügel 10 an seinem Umfang und an seinen Stirnseiten gegenüber dem Gehäuse 3 und den Deckeln 4, 4' abgedichtet ist.

Im Übergangsbereich vom Lagerzapfen 8 zum Zylinderteil 9 ist ein Gleitdichtring 21 verdrehsicher und axial ver­ schiebbar auf der Abtriebswelle 7 aufgesetzt, sodaß er mit seiner seitlichen und äußeren Gleit- und Dichtfläche in gleitender Weise an der Innenfläche des Deckels 4, 4' und mit seiner inneren Dichtfläche in ruhender Weise an der Umfangsfläche der Antriebswelle 7 anliegt. Somit bilden sich ein radialer und umlaufender Dichtspalt 22 zwischen dem Gleitdichtring 21 und dem Deckel 4, 4' und ein zweistufiger, axialer und umlaufender Dichtspalt 23 und 23' zwischen dem Gleitdichtring 21 und der Abtriebs­ welle 7. Zwischen der innenliegenden Fläche des Gleit­ dichtringes 21 und dem Rotor- bzw. dem Statorflügel 10 bzw. 6 besteht ein weiterer Dichtspalt 24, der die jeweils be­ nachbarten Druck- und Ablaufräume 13, 14 voneinander trennt und der durch den Dichtkörper 20 des Kastendichtelementes 18 dichtend verschlossen wird.

Der Gleitdichtring 21 besitzt auf seiner dem Deckel 4, 4' abgewandten Seite, zwischen beiden axialen Dichtstellen 23 und 23', eine Ausnehmung, die als Einbauraum 25 für einen Diagonaldichtring 26 ausgelegt ist. Dieser Diagonal­ dichtring 26 ist z. B. mit zwei Dichtteilen 27 und 28 und mit einem dazwischenliegenden und beweglichen Führungsteil 29 ausgebildet und im Einbauraum 25 so eingepaßt, daß das Dichtteil 27 einerseits in Richtung und das Dichtteil 28 andererseits in Gegenrichtung zum vom Druckraum 13, 13' ausgehenden Druck auf den umlaufenden Dichtspalt 23 bzw. 23' zwischen dem Gleitdichtring 21 und der Abtriebswelle 7 ausgerichtet sind.

Während des Betriebes des Schwenkmotors gelangt Druckmedium als Leckage aus dem Druckraum 13, 13' über den zwischen dem Gleitdichtring 21 und dem Zylinderteil 9 des Rotors 2 be­ findlichen axialen Dichtspalt 23 in den Einbauraum 25 des Diagonaldichtringes 26. Dabei baut sich hier ein zum Druckraum 13, 13' gleicher Druck auf, der die Dichtteile 27, 28 des Diagonaldichtringes 26 belastet und sie trotzt gleicher Druckverhältnisse aber auf Grund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse auf den Dichtspalt 23, 23' drückt.

Claims (6)

1. Radialer Schwenkmotor, bestehend

• - aus einem Stator (1) mit einem Gehäuse (3) und beid­ seitigen Deckeln (4, 4'), wobei im Gehäuse (3) mindestens ein Statorflügel (6) angeordnet ist und
• - aus einem Rotor (2) mit einer in den Deckeln (4, 43) ge­ lagerten Abtriebswelle (7) und mit Rotorflügeln (10) in gleicher Anzahl, wobei
• - der Statorflügel (6) und der Rotorflügel (10) in Ver­ bindung mit dem Gehäuse (3), dem Zylinderteil (9) der An­ triebswelle (7) und den beiden Deckeln (4, 4') mindestens einen Druckraum (13, 13') und einen Ablaufraum (14, 14') ausbilden und
• - der Druckraum (13, 13') und der Ablaufraum (14, 14') nach innen durch einen, in dem Stator- und dem Rotorflügel (10, 6) eingesetzten Kastendichtelement (18) und
• - der Druckraum (13, 13') und der Ablaufraum (14, 14') nach außen und nach innen durch ein ringförmiges Dichtelement abgedichtet sind, wobei
• - das ringförmige Dichtelement zum Deckel (4, 4') einen ra­ dialen Dichtspalt (22) und zur Abtriebswelle (7) einen axi­ alen Dichtspalt (23, 23') bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Dichtelement aus einem Gleitdichtring (21) und einem Weichdichtring be­ steht, wobei beide auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und der Weichdichtring auf Seiten des Druckraumes (13, 13') und des Ablaufraumes (14, 14') in einer als Einbauraum (25) ausgebildeten Ausnehmung des Gleitdichtringes (21) eingepasst ist.

2. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichdichtring ein Dia­ gonaldichtring (26) ist, der mit seinem druckbelasteten Dichtteil (28) auf den axialen Dichtspalt (23) ausgerichtet ist.

3. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichdichtring ein Dia­ gonaldichtring (26) ist, der mit seinen druckbelasteten Dichtteilen (27, 28) in entgegengesetzten Richtungen auf den axialen Dichtspalt (23, 23') ausgerichtet ist.

4. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitdichtring (21) so di­ mensioniert ist, daß die radiale Ausdehnung der Gleit- und Dichtfläche am Dichtspalt (22) größer als die axiale Aus­ dehnung der Dichtfläche am Dichtspalt (23) ist.

5. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Dichtspalt (12) am Deckel (4, 4') und am Gehäuse (3) aus durchgehenden Plan­ flächen gebildet wird und die Deckel (4, 4') und das Gehäu­ se (3) durch je ein Zentrierelement radial fixiert sind.

6. Radialer Schwenkmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierelement als ein Spannring (5) ausgebildet ist.