DE2052623C3

DE2052623C3 - Innendichtung für eine Kreiskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2052623C3
Application number: DE2052623A
Authority: DE
Inventors: Max 7101 Obereisesheim Ruf
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH
Current assignee: Wankel GmbH; Audi AG
Priority date: 1970-10-27
Filing date: 1970-10-27
Publication date: 1978-08-31
Also published as: US3706514A; GB1338269A; DE2052623B2; IL37864A0; DE2052623A1; FR2111545A5; JPS5440685B1; IL37864A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Innendichtung für eine Kreiskolbenmaschine mit einem innerhalb eines von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantels umlaufenden Kolben, der einen zentrischen Durchbruch aufweist, in dem im Bereich einer Kolbenstirnwand eine mit Jer Exzenterwelle drehfest verbundene Scheibe umläuft, die eine zum Seitenteil und zur Kolbenstirnwand hin offene ringförmige Aussparung aufweist, in welcher ein Stützring mit mindestens einem achsparallelen Schenkel drehfest mit einem an der radialen Stirnfläche der Aussparung anliegenden Dichtungsring verbunden ist, wobei zwischen dem Stützring und dem Dichtungsring ein Federelement angeordnet ist.

Bei einer bekannten Innendichtung der beschriebenen Art (DT-GM 7116 343) wird der Dichtungsring von dem Stützring, der in die Aussparung am Umfang der Scheibe gepreßt wird, gegen die radiale Stirnfläche der Aussparung gedrückt, so daß der Dichtungsring und der Stützring mit der Scheibe befestigt sind und mit dieser

ίο umlaufen. Der aus einem warmfesten und elas.ischen Werkstoff bestehende Dichtungsring weist eine Dichtungslippe auf, die radial nach außen gegen die Kolbenstirnwand wirkt und deren Anlage an der Kolbenstirnwand von dem Federelement unterstützt

Γ) wird, das zwischen dem Stützring und dem Dichturgsring angeordnet ist. Durch diese Anordnung unterlk-gt der Dichtungsring nicht wechselnden, sondern nur radial nach außen gerichteten Beschleunigungskräften, so daß die Dichtlippe stets in Anlage an der Dichtfläche

<"' der Kolbenstirnwand verbleibt und auf dieser gleitet. Mit steigender Drehzahl der Maschine erhöht sich jedoch der Anlagedruck der Dichtungslippe auf der Kolbenstirnwand entsprechend der Erhöhung der Drehzahl, wodurch ein verhältnismäßig hoher Ver-

4^r> schleiß an der Dichtlippe eintritt und somit die Lebensdauer der Innendichtung wesentlich beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innendichtung zu schaffen, die sowohl bei stillstehender

v) Maschine als auch bei hohen Drehzahlen zuverlässig abdichtet und leicht montiert und demontiert werden kann.

Die erfindungsgemäße Innendichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement eine Ringfeder

Yt vorgesehen ist, die sich an dem Stützring abstützt und den Dichtungsring an die radiale Stirnfläche der Aussparung der Scheibe andrückt, und daß der axial bewegliche Dichtungsring eine elastische, ringförmige Dichtung aufnimmt, die sich in Anlage an der

«ι Kolbenstirnwand befindet.

Durch diesen erfindungsgemäßen Vorschlag kann eine einbaufertige Einheit geschaffen werden, die nur in die Kolbenstirnwand eingesetzt zu werden braucht und deren Dichtwirkung auch bei hohen Drehzahlen nicht

"> beeinträchtigt wird. Im eingesetzten Zustand wird der Dichtungsring durch die Ringfeder axial an die Scheibe angedrückt und wirkt dichtend mit der rad'alen Stirnfläche der Aussparung zusammen, während die

elastische, ringförmige Dichtung die radiale Abdichtung zwischen dem Dichtungsring und der Kolbenstirnwand übernimmt

Die Halterung der Bestandteile der Innendichtung durch den Stützring kann auf einfache Weis? dadurch erfolgen, daß der radial innere Schenkel des Stützringes zumindest teilweise durch den Dichtungsring hindurch und dann radial nach außen zu verläuft, um den Dichtungsring axial festzuhalten. Der Stützring kann auch einen radial äußeren achsparallelen Schenkel ι ο aufweisen, der in einer zum Seitenteil hin offenen Ringnut der Kolbenstirnwand eingreift Dabei kann der Stützring drehfest mit dem Kolben verbunden sein. Die elastische, ringförmige Dichtung kann axial zwischen dem Dichtungsring und dem Stützring angeordnet werden, so daß sie auch bei nicht eingebauter Innendichtung nicht aus der Einbaueinheit herausfallen kann. Dabei kann sich die Ringfeder über die ringförmige elastische Dichtung am Dichtungsring abstützen. Die elastische, ringförmige Dichtung kann jedoch auch in einer Umfangsnut des Dichtungsringes angeordnet werden. Der Dichtungsring ist mit dem Stützring drehfest verbunden, um eine relative Drehb·
wegung zwischen diesen Teilen zu vermeiden, we'che die Lebensdauer der zwischen diesen Teilen angeomne- 2ϊ ten Ringfeder beeinträchtigen würde. Die gesamte Innendichtung kann mit dem Kolben umlaufen, wcbei eine relative Drehbewegung im allgemeinen nur zwischen dem Dichtungsring und der mit der Exzenterwelle umlaufenden Scheibe stattfindet. Um die Reibung an dieser Stelle zu verringern, kann zwischen dem Dichtungsring und der benachbarten Stirnfläche der Scheibe eine Zwischenschicht aus einem reibungsvermindernden Werkstoff vorgesehen werden. Beispielsweise kann in die betreffende Stirnfläche des Dichtungs- r> ringes ein Gleitring aus Kohle oder einem geeigneten Kunststoff eingesetzt werden.

Der Dichtungsring führt im Betrieb relativ zum Kolben gerinfügige Axialbewegungen aus, die dadurch hervorgerufen werden, daß der Kolben selbst oder die w Exzenterwelle und damit die an dieser befestigten Scheibe axial verschoben wird. Dadurch tritt eine Beanspruchung der elastischen, ringförmigen Dich'ung zwischen Dichtungsring und Kolbenstirnwand ein. Um diese Beanspruchung möglichst klein zu halten, ist es ti zweckmäßig, diese Dichtung an ihrer Außenfläche riit einer reibungsvermindernden Auflage zu versehen. Das gleiche Ziel wird erreicht, wenn der Dichtungsring oder die Kolbenstirnwand im Bereich der Anlage der elastischen, ringförmigen Dichtung mit einer reibungs- »0 vermindernden Auflage versehen wird.

Die elastische, ringförmige Dichtung kann von einem O-Ring aus gummielastischem Material gebildet werden. Von besonderem Vorteil ist es, wenn diese Dichtung aus einem hohlen, seitlich geschlitzten y> Metallring besteht, der eine hohe radiale Anprei3kraft ergibt. Es ist auch möglich, diese ringförmige Dichtung U-förmig auszubilden, wobei ihr radial äußerer Schenkel parallel zum radial äußeren Schenkel des Stützringes verläuft und von diesem an die radial innere mi Ringnutflanke angedrückt wird. Die Verwendung einer solchen U-förmigen Dichtung hat den Vorteil, daß die vorher erwähnten axialen Relativbewegungen zwischen dem Dichtungsring und dem Kolben keine alsbaldige Zerstörung der ringförmigen Dichtung zur Folge haben, h. da diese den Bewegungen des Dichtungsringes ohne weiteres folgen kann.

Die bei einem gummielastischen O-Ring oder bei dem vorher erwähnten geschlitzten Metallring zweckmäßige Auflage aus reibungsverminderndem Material ist hierbei nicht erforderlich.

Ai ■■·■·■ ungsbeispiele der Erfindung werden im folgenoen in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. Ϊ einen Längsschnitt durch eine Hälfte einer Kreiskolbenmaschine mit einer erfindungsgemäßen Innendichtung,

F i g. 2 den in F i g. 1 eingekreisten Bereich in vergrößertem Maßstab und

Fig.3 bis 6 Schnitte entsprechend Fig.2 von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Innendichtung.

Die in F i g. 1 gezeigte Kreiskolbenmaschine weist ein Gehäuse auf, das aus einem Mantel 1 mit beispielsweise zweibogiger Innenfläche 2 und zwei Seitenteilen 3 zusammengesetzt ist, in denen eine Exzenterwelle 4 gelagert ist Auf dem Exzenter 5 der Exzenterwelle 4 ist ein Kolben 6 drehbar angeordnet dessen Drehzahl durch ein nicht gezeigtes Getriebe in einem bestimmten Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle 4 steht. Der Kolben 6 weist Hohlräume 7 auf, die von einer Kühlflüssigkeit durchflossen werden. Um ein Übertreten von Kühlflüssigkeit in den Spalt zwischen der Stirnfläche 8 des Kolbens 6 und der Innenfläche 9 des Seitenteiles 3 zu vermeiden, ist an dem Exzen.er 5 mittels Schrauben 10 eine Scheibe 11 befestigt, die mit der Kolbenstirnwand 12 durch die allgemein mit 13 bezeichnete Innendichtung dichtend zusammenwirkt Die Scheibe 11 ist ferner gegenüber dem Seitenteil 3 durch einen Dichtungsring 14 abgedichtet.

Der Aufbau der Innendichtung 13 ist in Fig.2 im einzelnen dargestellt. Die Innendichtung besteht aus einem Stützring 15, der mit Fortsätzen 16 in entsprechende Aussparungen 17 in der Kolbens! irnwand 12 eingreift und dadurch drehfest mit dem Kolben 6 verbunden ist, aus einem geschlossenen Dichtungsring 18, der mit der Scheibe 11 dichtend zusammenwirkt, aus einer elastischen, ringförmigen Dichtung 19 in Fcrm eines O-Ringes aus gummielastischem Material, der zwischen dem Dichtungsring 18 und der Kolbenwand 20 angeordnet ist, und aus einer Ringfeder 21, die sich einerseits am Stützring 15 und andererseits am Dichtungsring 18 abstützt und den Dichtungsring 18 dichtend an die Scheibe 11 andrückt. Der Stützring 15 ist bei diesem Ausführungsbeispiel axial beweglich im Kolben 6 befestigt, und er kann sich daher an die Innenfläche 9 des benachbarten Gehäuseseitenteiles 3 anlegen. An der inneren Umfangskante des Stützringes 15 sind drei lappenförmige, radial innere Schenkel 22 vorgesehen, die zumindest teilweise durch den Dichtungsring 18 hindurch verlaufen und dann radial nach außen umgebogen sind, wobei sie sich durch bogenförmige Aussparungen 18c im Dichtungsring 18 erstrecken und den Dichtungsring 18 umgreifen. Dadurch werden alle Teile 18, 19 und 21 der Innendichtung von dem Stützring 15 festgehalten, womit sich eine montagefertige Einbaueinheit ergibt. Außerdem ist der Dichtungsring 18 mit dem Stützring 15 durch das Zusammenwirken der Schenkel 22 mit den Aussparungen 18cdrehfest verbunden. Der Stützring 15 besteht vorzugsweise aus Blech und der Dichtungsring 18 kann beispielsweise aus Gußeisen hergestellt sein. Vorzugsweise sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Fortsätze 16 und Aussparungen 17 vorgesehen, wodurch gleichzeitig eine Zentrierung der Innendichtung 13 zum Kolben 6 erreicht wird.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von demjenigen gemäß F i g. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß sich die Ringfeder 21' über den elastischen O-Ring 19' an dem Dichtungsring 18' abstützt. Dadurch wird gleichzeitig eine zusätzliche Andrückung des O-Ringes 19' an die Kolbenwand 20' und an den Dichtungsring 18' erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 ist der O-Ring 19" in einer Umfangsnut 23 des Dichtungsringes 18" angeordnet. Zusätzlich ist bei dieser Ausführung unterhalb des O-Ringes 19" ein Band 24 aus reibungsverminderndem Material, wie z. B. PTFti, in die Umfangsnut 23 eingesetzt. Dieses Band 24 dient dazu, die Reibung an dem O-Ring 19", die bei der im Betrieb auftretenden Axialbewegung des Dichtungsringes 18" relativ zum Kolben 6 entsteht, gering zu halten und ein Festkleben des O-Ringes 19" am Dichtungsring 18", das durch diese Reibung eintreten könnte, zu vermeiden. Alternativ könnte die Außenfläche des O-Ringes 19" oder die Kolbenwand 20" mit einer reibungsvcrmindernden Auflage versehen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 wird die elastische, ringförmige Dichtung 19a von einem geschlossenen hohlen Metallring 25 gebildet, der seitlich bei 26 geschlitzt ist, um ihm eine starke radiale Federkraft zu verleihen. Zur Verminderung der Reibung zwischen dem Metallring 25 und den mit diesen zusammenwirkenden Flächen der Kolbenstirnwand 12 ist der Metallring 25 mit einer Auflage 27 aus einem reibungsverminderndem Werkstoff, wie PTFE, versehen. Bei dieser Ausführung ist die mit der Scheibe 11 zusammenwirkende Fläche des Dichtungsrings 18a mit einer Auflage 28 aus reibungsverminderndem Werkstoff versehen. Diese Auflage kann beispielsweise aus einem Gleitring aus Kohle bestehen.

Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 ist die elastische, ringförmige Dichtung 196 U-förmig ausgebildet.

wobei ihr verdickter radial innerer Schenkel 29 durch einen Ring 30 in einer Nut 31 des Dichtungsringes 186 eingeklemmt wird. Der Ring 30 kann aus einem Material mit Notlaufeigenschaften bestehen und wirkt direkt mit • der Scheibe 11 zusammen. Der radial äußere Schenkel 32 der Dichtung 196 umgreift einen Ringflansch 33 des Stützringes 156, von dem sie beim Einbau der Innendichtung dichtend an die radial innere Ringnutflanke 34 der Kolbenstirnwand 12 angedrückt wird.

ίο Durch den relativ großen radialen Abstand zwischen den Einspannstellen der beiden Schenkel 29 und 32 der Dichtung 196 am Kolben 6 und am Dichtungsring 186 kann die Dichtung 196 den relativen Axialbewegungen des Dichtungsringes 186 folgen, ohne daß eine Reibung

r> an den Einspannstellen auftritt. Eine reibungsvermindernde Beschichtung ist daher bei dieser Ausführung nicht erforderlich. Wie ertichtlich, greift bei dieser Ausführung der radial äußere achsparallele Schenkel 35 des Stützringes 156 in eine Ringnut 36 in der

2» Kolbenstirnfläche ein. Der Stützring 156 wird durch die Reibkraft zwischen der Dichtung 196 und der Ringnutflanken 34 axial gehalten, so daß eine Anlage des Stützringes 156 an der benachbarten Innenfläche 9 des Seitenteiles 3 entfallen kann. Die axiale Halterung des Dichtungsrings 186 erfolgt bei dieser Ausführung durch einen am Stützring 156 befestigten Blechring 37, dessen umgebogene Innenkante 38 die radial nach innen zu vorstehenden Fortsätze 39 des Dichtungsrings 186 umgreift. Diese Fortsätze 39 liegen zwischen beispielsweise drei gleichmäßig über dem Umfang verteilten inneren Rippen 40 des Slützringes 156 und schaffen eine drehfeste Verbindung zwischen dem Stützring 156 und dem Dichtungsring 186. Bei dieser Ausführung besteht die Ringfeder 216 aus einzelnen Ringsegmenten, die jeweils zwischen benachbarten Rippen 40 angeordnet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Innendichtung für eine Kreiskolbenmaschine mit einem innerhalb eines von Seitenteilen begrenzten Gehäusemantels umlaufenden Kolben, der einen zentrischen Durchbruch aufweist, in dem im Bereich einer Kolbenstirnwand eine mit einer Exzenterwelle drehfest verbundene Scheibe umläuft, die eine zum Seitenteil und zur Kolbenstirnwand hin offene ringförmige Aussparung aufweist, in welcher ein Stützring mit mindestens einem achsparallelen Schenkel drehfest mit einem an der radialen Stirnfläche der Aussparung anliegenden Dichtungsring verbunden ist, wobei zwischen dem Stützring und dem Dichtungsring ein Federelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement eine Ringfeder (21,2Γ, 2ib) vorgesehen ist, die sich an dem Stützring (15, 15b) abstützt und den Dichtungsring (18,18', 18", 18a, 18Zj, 30) an die radiale Stirnfläche der Aussparung der Scheibe (11) andrückt, und daß der axial bewegliche Dichtungsring (18,18', 18", 18a, iSb) eine elastische, ringförmige Dichtung (19, 19', 19", 19a, Mb) aufnimmt, die sich in Anlage an der Kolbenstirnwand (12) befindet

2. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Schenkel (22) des Stützringes (15) zumindest teilweise durch den Dichtungsring (18, 18', 18", 18^ hindurch und dann radial nach außen zu verläuft, um den Dichtungsi mg (18,18', 18", 18a,) axial festzuhalten.

3. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring [iSb) einen radial äußeren achsparallelen Schenkel (35) aufweist, der in einer zum Seitenteil (3) hin offenen Ringnut (36) der Kolbenstirnwand (12) eingreift.

4. innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15, IStydrehfest mit dem Kolben (6) verbunden ist.

5. Innendichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische, ringförmige Dichtung (\9a) von einem hohlen, seitlich geschlitzten Metallring (25) gebildet ist.

6. Innendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische, ringförmige Dichtung (19a,) an ihrer Außenfläche eine reibungsvermindernde Auflage (27) aufweist.

7. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (18,18', 18", 18a; und/oder die Kolbenwand (20,20', 20") im Bereich der Anlage der elastische ι ringförmigen Dichtung (19, 19', 19", 19a) mit emer reibungsvermindernden Auflage (24) versehen ist.

8. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtungsring (18a,) und der benachbarten Stirnfläche der Scheibe (11) eine Zwischenschicht (28) aus einem reibungsvermindernden Werkstoff vorgesehen ist.

9. Innendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische, ringförmige Dichtung (\9b) U-förmig ausgebildet ist, wobei ihr radial äußerer Schenkel (32) parallel zum radial äußeren Schenkel (35) des Stützringes [XSb) verläuft und von diesem an die radial innere Ringnutflanke (34) angedrückt wird.

10. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ringfeder (21') über riie ringförmige Dichtung (19') am Dichtungsring (18') abstützt

11. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (15, \5b) axial beweglich in der Kolbenstirnwand (12) angeordnet ist und sich an der gegenüberliegenden Seitenwand (3) des Gehäuses abstützt