DE2211808A1

DE2211808A1 - Spitzendichtungsvorrichtung für eine Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2211808A1
Application number: DE19722211808
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Utsunomiya Tochigi Sakamaki (Japan). P
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1971-03-12
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1972-09-28
Also published as: FR2128882A1; US3781148A; GB1368191A; JPS5128764B1; FR2128882B1

Description

PATENTANWiITe DR. E.WIEGAND DIPL-ING.W. NIEMANN 2211808

DR. M. KÖHLER DIPU-ING. C. GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURG

TELEFON= 3953H 2000 HAMBURG 50, 9.März 1972

TELEGRAMME: KARPATENT KON1GSTRASSE 28

W, 25 191/72 12/Jä

Nippon Piston Ring Co. Ltd. Tokio (Japan)

Spit Belichtungsvorrichtung für eine Drehkolbenmaschine.

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenraaschinen und insbesondere auf eine Spitzendichtungsvorrichtung einer Dreükolbenmaschine.

Die Spitzendichtungen, die an den betreffenden Ecken des Rotors der Drehkolbenmaschine angebracht sind, schaffen in Berührung mit äp.v Tnnewflache 3««? miei oder mehrere Vorspränge aufweisenden Mittelgehäuses einer Drehkolbenmaschine eine Dichtung gegenüber Arbeitsmittel, Um ausreichende luft-:.. dichtigkeit in der Drehkolbenmaschine zu erhalten, sind die an den Ecken dea Rotore angebrachten Spitzendichtungen mittels Federn, die} auf der Hinterseite der Spitzendichtungen angeordnet sindt, ferner mittels der Zentrifugalkraft des Rotors bei Drehung und dea Gasdrucks des Arbeitsmittels in der Verbrenmingskarnmer der Drehkolbenmaschine usw. kräftig in Berührung mit der inneren Umfangsflache des zwei odor mehrere

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Vorsprünge aufweisenden MitteigehäU3es gedruckt. Aus diesem Grund ergibt sich an der inneren Umfangsflache des zwei oder mehrere Vorsprünge aufweisenden Mittelgehäuses und an den Spitzendichtungen beträchtlicher Verschleiß, und weiterhin besteht für die inneren Umfangsflächen des Mittelgehäuses der Drehkolbenmaschine da3 Bestreben, durch die Drehberührung mit den Spitzendichtungen außergewöhnlich abgenutzt au werden. Es gibt viele Gründe für solchen übermäßigen Verschleiß dieser Bauteile der Drehkolbenmaschine, jedoch wird insbesondere angenommen, daß der Verschleiß wesentlich durch eine Kraft hervorgerufen wird, die auftritt als Ergebnis dessen, daß die Spitzendiehtungeii mit größerer Kraft als eigentlich notwendig gegen die innere Umfangafläche des zwei oder mehrere Vorsprünge aufweisenden Mittelgühäuses gedrückt werden, wobei diese Kraft auf die Spitzendichtungsvorrichtung wirkt. Y/eiterhin ist je größer die Masse der Spitzendichtung ist, desto größer die Verschleißkraft, so daß demgemäß einen weiteren wesentlichen Grund für solchen übermäßigen Verschleiß die Masse der Spitzendichtung ist. Aus den vorgenannten Gründen soll die Masee der Spitzendicht ung klein sein, wobei die Spitzendichtung dennoch guten Verschleißwiderstand und mechanische Festigkeit haben solle

Als Ergebnis von Untersuchungen einer Spitzendiohtung aus einer Kohlenstofflegierung, v/ie sie gegenwärtig in weitem Ausmaß verwendet wird, konnte die Masse der Spitzendichtung verringert werden, jedoch wurde keine zufriedenstellende mechanische Festigkeit der Spitzendichtung erhalten, v/eil das Material sehr spröde ist, was nachteilig ist. Um die mechanische Festigkeit der Spitzendichtung zu verbessern, ist es außerordentlich erwünscht, daß die Spitzendichtung aus Metall v/ie Gußeisen, Stahl oder dgl. gebildet wird, wobei dies jedoch dazu führt, daß die Masse der Spitzendichtung groß wird mit dem Ergebnis, daß die Spitzendichtung gemäß vorliegender Erfindung nicht aus

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massivem Metall gebildet ist.

Ein Zweck der Erfindung bestellt darin, eine Spitzendiehtungsvorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich Verschleißwiderstand und mechanischer Festigkeit überlegen ist, und die dennoch kleine Masse hat_e

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Spitzendichtungsvorrichtung zu schaffen, die an der inneren Umfangsfläche eines zwei oder mehrere Vorsprünge aufweisenden Mittelgehäuses nicht übermäßig oder übernormal abgenutzt wird. ■ .

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine Spitzendichtungsvorrichtung geschaffen, die kombinierte Spitzendichtungen mit einem Winkel, der sich in Sichtung gegen den unteren Abschnitt der Seitenfläche an wenigstens einer Seite der Dichtungen öffnet und eine bogenförmige Feder U-förmigen Querschnitts aufweist.

Die genannten Zwecke sowie weitere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert ist_o

Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Drehkolbenmaschine, an welcher übliche Spitsendichtungeii angebracht aind.

Figo 2 ist eine schaubildliche Ansicht einer Spitzendichtungj an Hand welcher die Spitsendichtung gemäß der Erfindung erläutert wird.

Fig. 3 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teillängsschnittansicht der Spitzendichtung gemäß Fig. 2 in der Spltzendiclrhmgsnut des Rotors in der Drehkolbenmaschine.

Fig. 4 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Längsschnitt ansicht einer Ausführungsform einer Spitzendichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Längsschnitt ansicht einer anderen Ausführungsform

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einer Spitzendichtung gemäß der Erfindung. Pig. 6 und 7 sind jeweils eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teillängsschnittansicht, bei welcher die Spitzendichtung gemäß Pig. 4 in der Spitzendichtungsnut angebracht ist.

Pig. 8 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teillängsschnittansicht, wobei die Spitzendichtung gemäß Pig. 5 in einer keilförmigen Spitzendichtungsnut des Rotors der Drehkolbenmaschine angebracht ist ο

Pig. 9 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Feder für die Spitzendichtung, wie sie bei der Spitzendichtung gemäß der Erfindung verwendet wird.

Pig.10 ist eine Seitenansicht der Peder gemäß Pig. 9» wobei die Peder im Schnitt nach Linie X-X der Pig. 9 dargestellt ist.
Pig.11 ist eine Schnittansicht der Peder nach Linie XI - XI der Pig. 9.

Pigo12 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer Peder, die bei der Spitzendichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird. Zur Erläuterung der Erfindung wird zunächst eine übliche Spitzendichtung an Hand der Pig. 1 beschrieben.

Um ausreichende Dichtheit odor Luftdichtheit in der Drehkolbenmaschine aufrechtzuerhalten, werden die Spitzendichtungen 2, die an den Ecken des Rotors 4 der Drehkolbenmaschine angebracht sind, mit starker Kraft in Berührung mit der inneren Umfangsflache 51 des zwei oder mehrere Vo rsprünge aufweisenden Mittelgehäuses 5 gedrückt, und zwar mittels Federn 3, die auf der Hinterseite der Spitzendichtungen 2 vorgesehen sind, mittels der Zentrifugalkraft des Rotors 4 bei der Drehung und mittels des Gasdrucks des Arbeitsmittels in der Verbrennungskammer der Drehkolbenmaschine usw.. Aus diesem Grunde ergibt sich an der inneren

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Umfangsflache 51 des Mittelgehäuses 5 und an den Spitzendichtungen 2 ein "beträchtlicher Verschleiß, wobei weiterer Verschleiß an der inneren Umfangsflache 51 des Mittelgehäuses 5 sich durch die Drehungsberührung mit den Spitzendichtungen 2 ergibt ο Ea gibt verschiedene G-runde für diese übermäßige Abnutzung bzw, diesen übermäßigen Verschleiß, als besonderer Grund wird jedoch angesehen die Verschleißkraft, die sich dadurch ergibt, daß die Spitzendichtung mit größerer Kraft als notwenidg gegen die innere Umfangsfläche 51 des Mittelgehäuses 5 gedruckt wird, wobei diese Kraft auf die Spitzendichtungsvorrichtung wirkt.

Die genannten Nachteile des übermäßigen Verschleißes werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt durch eine besondere Ausführung der Spitzendichtung, die sich von den? früheren massiven Ausführung unterscheidet·

In den Fig. 2 und 3 ist die besondere Ausführung einer Spitzendichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei in Pig. 3 die Anbringung in der Spitzendichtungsnut des Rotors

4 der Drehkolbenmaschine dargestellt ist. Es sind Dichtungsteile 6 und 7 vorgesehen, deren jeder eine G-leitflache 60 bzw. 70 hat, die gemäß den Pig. 2 und 3 halbkreisförmig ist· Die beiden Dichtungsteile 6, 7 schaffen eine kombinierte Spitzendichtung 8, bei welcher die Reibungskraft bei der Berührung mit der inneren Umfangsfläche 51 des Mittelgehäuses

5 unter der Zentrifugalkraft etwa halb so groß ist wie bei einer einzigen Spitzendichtung aus dem gleichen Material mit dem Ergebnis, daß bei der üblichen massiven Spitzendichtung übermäßig große Reibungskraft verringert ist und letztlich eine weniger massive Spitzendichtung aus weniger massivem Material gebildet ist»

Als Ergebnis von Untersuchungen ist gefunden worden, daß eine kombinierte Spitzendichtung 8 das Bestreben hat, an der.Spitzendichtungsnut des Rotors der Drehkolbenmaschine· anzuhaften zufolge der Kohlenstoffschlacke, die an allen •Flächen der Spitzundichtungsnut und an beiden Seiten der

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Spitzendichtungen anhaftet und durch die Verbrennung von Schmieröl usw. erzeugt ist.

Ea ist weiterhin, wie aus Fig. 3 ersichtlich, unmöglich, unter Verwendung einer üblichen Feder 3 zu erreichen, daß die Dichtungsteile 6 und 7 der kombinierten Spitzendichtung der inneren Umfangswand 51 des Mittelgehäuses der Drehkolbenmaschine richtig folgen. Daher ist gemäß der Erfindung diese Schwierigkeit beseitigt durch Schaffung einer Spitzendichtung svorrichtung, die kombinierte Spitzendichtungen 8 aufweist, die mit einem Winkel, der sich in Richtung gegen den unteren Abschnitt der Seitenfläche von wenigstens einer Seite der Dichtung öffnet, und mit einer bogenförmigen Feder U-förmigen Querschnitts versehen sind·

In Pig, 4 ist eine Ausführungsform einer Spitzendichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Gemäß Pig. 4 öffnet sich ein Winkel θ in Richtung gegen den unteren Abschnitt beider Seitenflächen 61, 62 und 71» 72 der Abdichtungsteile 6 und 7, die kombiniert sind, um eine kombinierte Spitzendichtung 81 zu schaffen.

In Pig. 5 ist eine andere Ausführungsform einer Spitzendichtung gemäß der Erfindung dargestellt, bei welcher ein Winkel 9 sich in Richtung gegen die unteren Abschnitte der beiden Seitenflächen 61 und 72 der Dichtungsteile 6 und öffnet, um auf diese Weise eine kombinierte Spitzendichtung 82 zu schaffen, bei der das Anhaften der Spitzendichtung an der Spitzendichtungsnut vermieden ist. Insbesondere sind die Dichtungsteile 6 und 7 mit einem Winkel θ an ihrem Seitenflächen kombiniert, um eine kombinierte Spitzendichtung 81 zu schaffen.

Wenn eine kombinierte Spitzendichtung 81 verwendet und in einer rechteckigen Spitzendichtungsnut 9 an der Ecke des Rotors 4 zusammen mit einer Peder 31 gemäß Pig. 6 - in welcher der Zustand wiedergegeben ist, in welchem eine Spitzendichtung gemäß der Erfindung in der Spitzendichtungsnut des Rotors der Drehkolbenmaschine angebracht ist -

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angebracht ist, ist die kombinierte Spitzendichtung 81 an der Seitenfläche 91 der rechteckigen Spitzendichtungsnut 9 beim Einlaß und beim Auslaß angeordnet, während sie bei Zündung, Expansion und Kompression an der Seite 92 der rechteckigen Spitzendichtungsnut 9 angeordnet ist, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, die der Fig. 6 ähnlich ist, jedoch eine andere Lage der Spitzendichtung 81 in der Spitzendichtungsnut 9 wiedergibt. Demgemäß wird die kombinierte Spitzendichtung 81 wiederholt bewegt. Mit dem Pfeil A in den Fig. 6, 7 und 8 ist die Drehrichtung des Rotors 4 angegeben.

Da die kombinierte Spitzendichtung 81 einen Winkel Q hat, der sich in Richtung gegen den unteren Abschnitt der Dichtungsteile 6 und 7 öffnet, ist das Bewegungsausmaß der unteren Abschnitte der Dichtungsteile 6 und 7 größer als das Bewegungsausmaß ihrer oberen Abschnitte. Da solche Bewegung der Dichtungsteile 6 und 7 vorhanden ist, wird die obengenannte Kohlenstoffschlacke pulverisiert, so daß ein Anhaften der Spitzendichtung an der Spitzendichtungsnut im wesentlichen verhindert ist.

Fig. 8 zeigt die Anbringung der Spitzendichtung in einer keilförmigen Spitzendichtungsnut des Rotors. Dabei ist die kombinierte Spitzendichtung 81 in der Spitzendichtungsnut 91 an der Ecke des Rotors 4 zusammen mit einer Feder 31 angebracht.

Beim Betrieb unter Verwendung einer solchen Spitzendichtung ändert sich der Seitenspielraum C jedesmal, wenn die kombinierte Spitzendichtung 81 der Innenwand 51 des Mittelgehäuses 5 folgt. Wenn der Spielraum C geändert wird, wird die Kohlenstoffschlacke in Übereinstimmung mit der Bewegung der kombinierten Spitzendichtung in der Spitzendichtungsnut pulverisiert, so daß ein Anhaften der Dichtung an der Dichtungsnut verhindert ist.

Es ist gefunden worden, daß der Winkel Q, der sich in Richtung gegen den unteren Abschnitt der Dichtungsteile 6

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und 7 öffnet, vorzugsweise so gebildet ist, daß die in den Pig. 4 und 5 dargestellte Breite B vorzugsweise 50 bis 500 Mikron beträgte

Die Spitzendichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt auch eine Feder, die mit der auf diese Weise ausgeführten kombinierten Spitzendichtung kombiniert ist. Da die Dichtungsteile 6 und 7 kombiniert sind, um die kombinierte Spitzendichtung 81 zu schaffen, sollen die Dichtungsteile 6 und 7 der kombinierten Dichtung 81 der Innenwand 51 des Mittelgehäuses 5 unbahängig folgen,

Die Feder ist so ausgeführt, daß die einzelnen Dichtungsteile 6 und 7 der kombinierten Spitzendichtung 81 der Innenwand 51 des Mittelgehäuses 5 unabhängig voneinander folgen können. Wie insbesondere aus den Pig. 9, 10 und 11 ersichtlich, ist die Feder 31 von bogenförmigem und U-förmlgem Querschnitt. Bei einer solchen Ausführung können die oberen Flächen 311 und 312 der Feder 31 unter Druck mit den Dichtungsteilen 6 und 7 der kombinierten Spitzendichtung 81 in Berührung treten, so daß jeder Dichtungsteil 6, 7 mit der inneren Umfangsflache 51 des Mittelgehäuses 5 in Druckberührung steht und dieser Fläche unabhängig folgen kann.

In Fig. 12 ist eine andere Ausführungofοrm der mit der Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendeten Feder dargestellt. Bei dieser Ausführung sind Schlitze 314. unsymmetrisch und abwechselnd an der Feder 31 von den .Längskanten 311 und 312 ausgehend auf beiden Seiten mit Bezug auf die Längsmittellinie m-m vorgesehen, was dahingehend vorteilhaft ist, daß die Dichtungsteile 6, 7 der kombinierten Spitzendichtung der Innenwand 51 des mittleren Gehäusos 5 folgen können.

Wenn eine Feder 31 zusammen mit einer so ausgeführten kombinierten Spitsendichtung verwendet wird, ist eine bessere Wirkung der kombinierten Spitzendichtung erhaltene Aus vorstehender Beschreibung ist zu verstehen, daß

die Spitzendichtung gemäß der Erfindung aus föetall gebildet

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ist, und zwar derart, daß überlegener Verschleißwiderstand und überlegene mechanische Festigkeit erhalten sind, wobei gleichzeitig jedoch eine massive Ausführung beseitigt ist₀ Weiterhin weist die Spitzendichtung einen Winkel auf, der sich in Richtung gegen die unteren Abschnitte der Dichtungsteile öffnet, um auf diese Weise das Anhaften der Spitzendichtung an der Spitzendichtungsnut zu vermeiden·

Da weiterhin die Ausführung so getroffen ist, daß unter Verwendung der Feder die Dichtungsteile 6, 7 der kombinierten Spitzendichtung der Innenwand 51 des Mittelgehäuses 5 unabhängig unter Druck folgen können, ist die Wirkung der Spitzendichtungsvorrichtung besser.

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Claims

2211803 Patentansprüche

1. Spitzendichtungsvorrichtung für eine Drehkolbenmaschine, wobei an den Ecken des Rotors jeweils eine Spitzendichtung angeordnet und mittels einer unter ihr angeordneten Feder gegen die Innenfläche des Rotorsgehäuses gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spitzendichtung eine kombinierte Spitzendichtung (81 oder 82 aufweist mit einem Winkel ö, der sich in Richtung gegen den unteren -Abschnitt der Seitenfläche auf wenigstens einer Seite der kombinierten Spitzendichtung öffnet, und daß die Feder (31) eine bogenförmige Feder mit U-förmigem Querschnitt ist»

2. Vorrichtung nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Y/inkel Q auf beiden Seiten der aus Teilen (6, 7) gebildeten kombinierten Spitzendichtung (81 oder 82) vorgesehen ist»

3o Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Spitzendichtungen jeweils in einer Spitzendichtungsnut an einer Ecke des Rotors angeordnet sind,

4t Vorrichtung nach einem der .Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Spitzendichtung in einer keilförmigen Spitzendichtungsnut angeordnet ist_o

5, Vorrichtung nach einem der -nnepx-üche 1 bis 4 = dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenspielraurn zwischen der kombinierten Spitzendichtung und der wand der Spitzendiehtimgsnut 50 bis 500 Mikron beträgt«,

6ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der i'eder (31) eine Mehrzahl von Schlitzen (314) gebildet ist_o

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