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Die
Erfindung betrifft einen Schwenkmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Solche
Schwenkmotore werden insbesondere in der Flug- und Fahrzeugindustrie eingesetzt.
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Ein
solcher Schwenkmotor besteht aus einem Stator mit einem Gehäuse und
beidseitigen Deckeln. Im Gehäuse
sind ein oder mehrere Statorflügel angeordnet.
In den Deckeln ist eine Abtriebswelle gelagert, die mit Rotorflügeln in
gleicher Anzahl ausgerüstet
ist. Die Statorflügel
und die Rotorflügel
bilden mehere volumenveränderliche
Kammern, die als Druck- bzw. Ablaufräume ausgebildet sind und demnach
Verbindung zu entsprechenden Zulauf- bzw. Ablaufanschlüssen besitzen.
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Für die innere
Dichtheit sind die Druckräume und
die Ablaufräume
durch jeweils ein, den Statorflügel
bzw. den Rotorflügel
umschließenden,
Rahmendichtelement voneinander getrennt.
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Für die Dichtheit
nach außen
befinden sich im Bereich der Abtriebsachse zwischen dem Rotor und
jedem Deckel jeweils ein ringförmiges
Dichtelement, das vorrangig im Deckel angeordnet ist.
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Schwenkmotore
dieser Art unterliegen großen
Dichtheitsproblemen, die sich nicht zuletzt wegen der begrenzten
und
der wechselnden Drehbewegung in einem sehr hohen Verschleiß der Dichtelemente
und in einer unbefriedigende Dichtqualität im Bereich der Abtriebswelle
ausdrücken.
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Zur
Lösung
dieses Problems wurden schon viele Versuche unternommen
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So
ist es beispielsweise aus der
US 3,195,421 A bekannt, einen flexiblen Diagonaldichtring
zu verwenden, der in einer Ringnut des Deckels eingesetzt und mit
seiner diagonalen Dichtkante entgegen der Druckrichtung auf den
umlaufenden Dichtspalt zwischen den Stirnflächen des Deckels und des Rotorflügels ausgerichtet
ist.
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Im
Betrieb gelangt über
diesen Dichtspalt Druckmedium in den Hohlraum des Diagonaldichtringes,
wo sich ein zur Druckkammer gleicher Druck aufbaut, der auf Grund
unterschiedlicher Flächenverhältnisse
den flexiblen Diagonaldichtring mit seiner Dichtkante gegen den
umlaufenden Dichtspalt preßt und
ihn verschließt.
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Diese
Dichtvariante hat aber erhebliche Nachteile.
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So
stellt sich am Diagonaldichtring ein sehr hoher Verschleiß ein, da
der ruhende Diagonaldichtring unterschiedlichen Druckbelastungen
ausgesetzt ist und ständig
gegen den sich in wechselnden Richtungen bewegenden Rotor gepreßt wird.
Das führt wegen
der hohen Belastung zu einer geringen Lebensdauer der Diagonaldichtringe
und damit zu einer Verteuerung des Schwenkmotors.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, daß der eingeschlossene Druck
in den Hohlräumen
des Diagonaldichtringes auch bei druckloser Druckkammer erhalten
bleibt. So stellt sich auf Grund der unterschiedlichen Druckver hältnisse
im Stillstand eine gegenüber
dem Betriebszustand 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.
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Es
ist auch bekannt, an Stelle des Diagonaldichtringes einen Gleitdichtring
im Deckel einzusetzen, der sich gegen die drehenden Stirnflächen der Rotorflügel und
damit an das Kastendichtelement anlehnt. Durch eine ungewollte aber
immer mögliche Relativbewegung
zwischen dem Gleitdichtring und dem Rahmendichtelement am Rotorflügel wird
das Rahmendichtelement stark beansprucht, was eine kurze Lebensdauer
zur Folge hat.
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Außerdem sind
die Dichtigkeitswerte unter Verwendung dieses Gleitdichtringes äußerst gering, was
den Wirkungsgrad des Schwenkmotors herabsetzt.
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Mit
dem geringen Wirkungsgrad und und der geringen Lebensdauer der ringförmigen Dichtelemente
sind die Einsatzmöglichkeiten
dieses Schwenkmotors stark eingeschränkt.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
29 42 361 A1 eine Wellendichtung mit einem Gleitdichring
bekannt, der sich unter Federbelastung axial gegen einen Käfig abstützt. Dieser
Käfig ist
mittels eine axiale Festlegung bildende Stiftschrauben an der Welle
befestigt. Bei Überwindung
der radialen Reibkräfte
ist der Gleitdichtring in gegenüber
der Welle und zum feststehenden Teil, gegen welchen der Gleitdichtring
abdichten soll, verdrehbar. Dies kann in nachteiliger Weise zu unerwünschten
Undichtigkeiten und Leckagen führen.
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Es
besteht daher die Aufgabe, einen radialen Schwenkmotor der vorliegenden
Gattung mit statischen Dichtstellen zwischen dem Rotor und den ringförmigen Dichtelementen
zu entwickeln.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis
6.
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Die
Erfindung beseitigt die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik.
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Mit
der Verdrehsicherung zwischen dem Rotor und dem Gleitdichtring wird
gewährleistet,
daß der Gleitdichtring
zu keinem anderen Dichtelement, weder zum Rahmendichtelement noch
zum Diagonaldichtring eine Relativbewegung ausführt. Damit wird eine statische
Dichtstelle realisiert, die von einer hohen Dichtheit geprägt ist.
Diese statische Dichtstelle bedeutet aber auch eine sehr schonende
Behandlung der beteiligten Dichtelemente, was zu einer hohen Lebensdauer
führt.
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Von
besonderem Vorteil ist aber auch die axiale Bewegungsmöglichkeit
zwischen dem Gleitdichtring und dem Deckel, was zu einem optimalen Dichtspalt
führt.
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Eine
einfache und kostensparende Ausführung
ergibt sich, wenn die Verdrehsicherung aus mindestens einer Ausnehmung
in Form einer axialen Nut im Gleitdichtring und mindestens einem
Mitnehmer am Rotorflügel
gebildet wird und beide miteinander im Eingriff stehen.
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Als
Mitnehmer kann dabei die bereits vorhandene Stirnseite eines der
beiden Schenkel oder beide Schenkel des Rotorflügels verwendet werden, wenn
dann gleichzeitig die axialen Nuten paarweise ausgeführt werden.
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Mit
einer solchen Verdrehsicherung ist es auch zweckmäßig, den
wenig abgedichteten axialen Dichtspalt mit einem zusätzlichen
Weichdichtring zu verschließen.
Das erhöht
in besonderer Weise die Dichtheit nach außen und sichert gleichzeitig
eine hohe Lebenserwartung des Weichdichtringes.
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Die
Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
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Dazu
zeigen
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1:
einen Schwenkmotor im Längsschnitt,
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2:
den Rotor des Schwenkmotors in einerperspektivischen Darstellung
und
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3:
den Rotor in einer Explosivdarstellung.
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Der
radiale Schwenkmotor gemäß der 1 besteht
in der Hauptsache aus einem äußeren Stator 1 und
einem inneren Rotor 2.
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Der
Stator 1 setzt sich aus einem Gehäuse 3 und aus an beiden
Stirnseiten des Gehäuses 3 angeordneten
Deckel 4 zusammen, die über
nichtdargestellte Schrauben befestigt sind.
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Ein
Spannring 5 an jeder Deckelseite übernimmt die Fixierung der
radialen Lage zueinander.
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Beide
Deckel 4 besitzen je eine Lagerbohrung. Im Inneren des
Gehäuses 3 befindet
sich eine zylindrische Gehäusebohrung,
die in der Länge
von zwei sich gegenüberliegenden
und radial ausgerichteten Statorflügel 6 in zwei gegenüberliegende
Freiräume
aufgeteilt ist.
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Der
Rotor 2 besteht dagegen aus einer Abtriebswelle 7 mit
beidseitigen Lagerzapfen 8 und einem dazwischenliegenden
Zylinderteil 9. Im Bereich dieses Zylinderteils 9 sind
zwei gegenüberliegende und
radial ausgerichtete Rotorflügel 10 angeordnet. Der
Rotor 2 ist in dem Gehäuse 3 des
Stators 1 so eingepaßt,
daß zwischen
dem Kopf des Rotorflügels 10 und
der Innenwand des Gehäuses
sowie zwischen dem Kopf des Statorflügels 6 und der Umfangsfläche des
Zylinderteils 9 jeweils ein axialer Dichtspalt 11 gebildet
ist.
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Zwischen
den Stirnflächen
des Rotorflügels 10 und
den Stirnflächen
des Statorflügels 6 und
den beidseitigen Innenflächen
der beiden Deckel 4 ergibt sich jeweils ein radialer Dichtspalt 12.
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Jeder
Rotorflügel 10 teilt
daher einen der beiden Freiräume
im Gehäuse 3 in
einen Druckraum 13 und in einen Ablaufraum 14 auf,
sodaß sich
zwei gegenüberliegende
Druckräume 13 und
zwei gegenüberliegende
Ablaufräume 14 ergeben.
Beide Druckräume 13 und
beide Ablaufräume 14 sind
durch innere Kanäle 15 bzw. 16 untereinander
verbunden, während
einer der beiden Druckräume 13 mit
einem Zulaufanschluß 17 und
einer der beiden Ablaufräume 14 mit
einem Ablaufanschluß 18 in
Verbindung steht. Zwischen den Deckeln 4 und den jeweiligen Lagerzapfen 8 sowie
zwischen den Deckeln 4 und dem Gehäuse 3 sind in üblicher
Weise Dichtelemente 19 für die äußere Dichtheit vorgesehen.
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Zur
Gewährleistung
der inneren Dichtheit zwischen den benachbarten Druckräumen 13 und den
Ablaufräumen 14 befindet
sich auf jedem Rotorflügel 10 und
auf jedem Statorflügel 6 im
Bereich der axialen und der radialen Dichtspalte 11 und 12 ein Rahmendichtelement 20.
Dazu ist jeder Statorflügel 6 und
jeder Rotorflügel 10 mit
zwei längsverlaufenden
Schenkeln 21 versehen, die zwischen sich eine mittige und über die
ganze Höhe
und über
die ganze Länge
verlaufende Nut 22 ausbilden. In diese Nut 22 ist
das Rahmendichtelement 20 eingepreßt. Damit ist gewährleistet,
daß der
Rotorflügel 10 am
Umfang und an den Stirnseiten eines jeden Rotorflügels 10 gegenüber dem
Gehäuse 3 und
den Deckeln 4 abgedichtet ist.
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Im Übergangsbereich
vom Lagerzapfen 8 zum Zylinderteil 9 ist ein Gleitdichtring 23 axial
verschiebbar auf der Abtriebswelle 7 aufgesetzt, sodaß er mit
seiner radialen Gleit- und Dichtfläche in gleitender Weise an
der Innenfläche
des Deckels 4 anliegt und hier einen radialen Dichtspalt 24 ausbildet.
Mit seiner axialen Dichtfläche
liegt der Gleitdichtring 23 an der Umfangsfläche der
Antriebswelle 7 an und bildet hier einen axialen Dichtspalt 25.
Zwischen der innenliegenden Fläche
des Gleitdichtringes 23 und dem Rotor- bzw. dem Statorflügel 10 bzw. 6 besteht ein
weiterer Dichtspalt 26, der die jeweils benachbarten Druck-
und Ablaufräume 13, 14 voneinander trennt
und der durch das Rahmendichtelement 20 dichtend verschlossen
wird.
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Der
Gleitdichtring 23 besitzt auf seiner dem Deckel 4 abgewandten
Seite eine Ausnehmung, die als Einbauraum 27 für einen
Diagonaldichtring 28 ausgelegt ist. Dieser Einbauraum 27 bildet
im Zusammenwirken mit einer Durchmesserstufung am Zylinderteil 9 der
Abtriebswelle 7 eine erste Dichtkante 29 und eine
zweite Dichtkante 30.
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Der
Diagonaldichtring 28 ist z.B. mit zwei Dichtteilen und
mit einem dazwischenliegenden und beweglichen Führungsteil ausgebildet und
im Einbauraum 27 so eingepaßt, daß das eine Dichtteil einerseits
an der ersten Dichtkante 29 und das andere Dichtteil andererseits
an der zweiten Dichtkante 30 anliegt.
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Wie
insbesondere die 2 zeigt, sind der Gleitdichtring 23 und
der Rotor 2 weiterhin mit einer Verdrehsicherung ausgerüstet.
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Dazu
sind jeweils beide Schenkel 21 des Rotorflügels 10,
die das Rahmendichtelement 20 einschließen, an ihren-Stirnseiten als Mitnehmer 31 ausgebildet.
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Dagegen
besitzt der Gleitdichtring 23 am Umfang zwei gegenüberliegende
Paare von axialen Nuten 32, wobei jedes Paar von Nuten 32 den
beiden Schenkeln 21 eines der Rotorflügel 10 zugeordnet ist.
Insofern entpricht der Abstand beider Nuten 32 eines Paares
im Gleitdichtring 23 dem Abstand beider Mitnehmer 31 an
den Schenkeln 21 des Rotorflügels 10. Ebenso entsprechen
die Abmessungen der jeder axialen Nut 32 den Abmessungen
des entsprechenden gegenüberliegenden
Mitnehmers 31, so daß im montierten
Zustand jeder Mitnehmer 31 in eine axiale Nut 32 eingreift.
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- 1
- Stator
- 2
- Rotor
- 3
- Gehäuse
- 4
- Deckel
- 5
- Spannring
- 6
- Statorflügel
- 7
- Abtriebswelle
- 8
- Lagerzapfen
- 9
- Zylinderteil
- 10
- Rotorflügel
- 11
- axialer
Dichtspalt
- 12
- radialer
Dichtspalt
- 13
- Druckraum
- 14
- Ablaufraum
- 15
- Kanal
- 16
- Kanal
- 17
- Zulaufanschluß
- 18
- Ablaufanschluß
- 19
- äußeres Dichtelement
- 20
- Rahmendichtelement
- 21
- Schenkel
- 22
- Nut
- 23
- Gleitdichtring
- 24
- radialer
Dichtspalt
- 25
- axialer
Dichtspalt
- 26
- Dichtspalt
- 27
- Einbauraum
- 28
- Diagonaldichtring
- 29
- erste
Dichtkante
- 30
- zweite
Dichtkante
- 31
- Mitnehmer
- 32
- axiale
Nut