DE2258712B2

DE2258712B2 - Abdichtung einer Kreiskolbenmaschine

Info

Publication number: DE2258712B2
Application number: DE2258712A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Komaki Aichi Higuchi; Yoshio Gifu Mitsumura
Original assignee: Chukyo Electric Co Ltd
Current assignee: Chukyo Electric Co Ltd
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2258712A1; JPS4863305A; US3827835A; DE2258712C3; JPS5218402B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung einer Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff zwischen einem dreieckigen, an seinen Ecken Dichtelemente Aufweisenden Kolben und einem epitrochoidenförmigen, mit einer Schicht versehenen Mantel, der axial beidseitig von Seitenteilen begrenz! ist.

Eine derartige Kreiskolbenmaschine ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1914 385 bekannt. Bei der bekannten Kreiskolbenmaschine ist der Innen-Mmfang des Mantels mit einer Dichtungsschicht aus Kunststoff versehen, welche aufgespritzt ist. Hierbei läßt es sich jedoch kaum vermeiden, daß aus fertigungstechnischen Gründen ein Leckraum zwischen den Dichtelemenven, der Schicht als Dichtungsteil und den Seitenteilen verbleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Kreiskolbenmaschine obengenannter Art eine optimale Abdichtung zwischen den Arbeitskammern bei geringem Herstellungsaufwand zu schaffen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Verwendung als Kreiskolbenmaschine mit geringer Drehzahl die Dichtelcmente aus elastischem Material Sind und daß die Schicht als ein zylinderförmiges, scharfkantiges Dichtungsteil aus elastischem Kunstharz eingepaßt ist, welches vor der Montage eine größere Axialerstreckung als der Mantel aufweist, so daß nach der Befestigung der Seiten'.eile am Mantel das Dichtungsteil zusammengedrückt wird.

Aus dem DT-Gbm 1916 138 sind Dichtelemente aus elastischem Material für einen ähnlichen Kolben einer Kreiskolbenmaschine bekannt.

Gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 2057 794 sind die Innenflachen der Seitenteile einer Rotationskolbenmaschine mit einem Dichtungsmaterial zu versehen. Zur Unterteilung der Arbeitskammer sind Einsätze vorgesehen, die mit einem überstehenden Teil versehen sind, der In das Dichtungsmaterial auf der Innenfläche der Seitenteile eingegraben ist. Auch hierbei ergibt sich ein verbleibender Leckraum in der gebildeten Ecke.

Bei der Erfindung werden insbesondere die Vorteile einer größeren Dichtwirkung längs der Dichtgrenze zwischen den an den Kolbenecken befindlichen Dicbtelementen und dem Mantel sowie ein weitgehendes Verschließen des aus fertigungstechnischen Gründen verbleibenden Raumes zwischen den Dichtelementen, dem Dichtungsteil und dem Seitenteil infolge der Elastizität des eingezogenen Dichtungsteiles erzielt Ferner wird durch das Einziehen und das anschließende Einpressen des -Jastischen Dicbtungsteiles auch eine mögliche Leakage zwischen dem Mantel und den beiden Seitenteilen weitgebend ausgeschaltet.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

Es zeigt . . _T..

Fig. 1 eine Kreiskolbenmaschine im Längsschnitt

F i g. 2 in Vorderansicht, wobei der in F i g. 1 auf der rechten Seite befindliche Seitenteil entfernt ist,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in

F i g. 1 und F i g. 4 in vergrößertem Maßstab die vom Material eines Dichtelements in Form der Viereckdichtpakkung und dem Seitenteil gebildete Ecke.

Wie aus Fig. ί bis 3 ersichtlich, weist die dargestellte, mit einem Druckmittel betätigte Kreiskolbenmaschine 1 ein Gehäuse 2, eine Welle 4 und einen Rotor 5 auf. Ein röhrenförmiger Mantel 20 des Gehäuses 2 weist eine epitrochoidenförmige Innenumfangsfläche 21 auf. Beidseitig ist der Mantel 20 mit Seitenteilen 22, 23 in Form von Abschlußdeckeln versehen. Das Seitenteil 22 hat eine abgestufte Lageröffnung 24 zur Aufnahme einer Welle 4. Am Umfang der Lageröffnung 24 sind im Abstand voneinander Ringnuten 25 und 26 vorgesehen, die mit einer am Seitenteil 22 vorgesehenen Einlaßöffnung bzw. einer Auslaßöffnung 28 in Verbindung stehen. Am Seitenteil 23 ist eine öffnung 29 vorgesehen, in die eine Lagerstütze 30 mit einer in ihrer Mitte vorgesehenen abgestuften Lagerbohrung 31 eingepaßt ist. Ein Ende der Lagerstütze 30 (das rechte Ende in Fig. 1) ragt auf Grund seiner vorgegebenen Länge in einen Arbeitsraum A, wobei auf der Außenumfangsfläche des in diesen Arbeitsraum A hineinragenden Endes ein Zahnrad 32 vorgesehen ist.

Innerhalb des Mantels 20 ist ein röhrenförmiges Dichtungsteil 34 aus elastischem Kunstharz, beispielsweise aus Nylon oder Fluorharz, eingepaßt, das die gleiche Form wie die Innenumfangsfläche 21 des Mantels 20 aufweist und in Berührung mit dieser Innenumfangsfläche 21 steht. Das Dichtungsteil 34, das etwas langer ist als der Mantel 20 selbst, ist zuvor präzise bearbeitet worden, so daß der durch die Innenumfangsfläche 35 und durch die Stirnflächen 36« des Dichtungsteils 34 gebildete Winkel genau rechtwinklig ist, d. h., daß die Kante nicht abgerundet worden ist (Fig, 4). Das hat zur Folge, daß das Dichtungsteil 34, wenn die Seitenteile 22 und 23 am Mantel 20 befestigt sind, zusammengedrückt ist und daß die Ecke, die durch die Innenumfangsfläche 35 des Dichtungsteils 34 und durch die jeweilige Innenfläche des Seitenteils 22 bzw. 23 gebildet ist, nicht abgerundet ist.

Die Weile 4 ist als Exzenter ausgebildet, wobei Wellenzapfen 40,41 und ein zwischen diesen Wellenzapfen 40, 41 vorgesehener Kolbenträger 42 nicht koaxial zueinander sind. Die exzentrische Welle ist

mittels Lagern 38, 39, die jeweils in größere öffnungsteile 24 α und 31 α der Lageröffnungen des Seitenteils 22 und der Lagerstütze 30 eingepaßt sind, gelagert. An der Außenumfangsfläche des Kolbenträgers 42 sind halbkreisförmige Nuten 43 α, 43 b vorgesehen, die mittels zweier Vorsprünge 44 a, 44 b voneinander getrennt sind (F i g. 3). In der Mitte der Welle 4 sind zwei sich axial erstreckende Druckmitteldurchlässe 45 ο, 45 6 vorgesehen, die jeweils an ihrem einen Ende über Durchlässe 46 a, 46 b mit den Nuten 43a bzw. 436 in Verbindung stehen. Das andere Ende der Durchlässe 45 α, 45 b ist jeweils mittels eines Stopfens 47 a bzw. 47 ft abgedichtet (Fig. 1). Der Durchlaß 45a läßt sich über einen radial sich erstreckenden Durchlaß 48 a mit der Ringnut 25 und der Durchlaß 45 b über einen radial sich erstreckenden Durchlaß 48 b mit der Ringnut 26 in Strömungsverbindung bringen.

Am Außenumfang des Kolbenträgers 42 ist eine Kolbeohülse 51 (Fig. 1) drehbar angeordnet. An der ao Innenumfangsfläche der Kolbenhülse 51 ist ein Innenzahnkranz 52 vorgesehen, der mit dem an der Lagerstütze 30 vorgesehenen Zahnrad 32 kämmt. Auf die Außenfläche der Kolbenhülse 51 ist ein zylindrisches Dichtungsteil 53 aus elastischem Kunstharz, beispielsweise aus Urethan-Gummi oder aus Fluorharz, aufgezogen. Auf der Außenfläche des Dichtungsteils 53 ist weiterhin, wie aus F i g. 3 ersichtlich, ein Kolben 54 aufgezogen, dessen Querschnitt weitgehend ein Dreieck darstellt. Der Kolben 54 ist in drei Teile 54 a, 54 b und 54 c unterteilt. Die Kolbenteile 54 α, 54 b und 54 c sind an jeder gegenseitigen Berührungsfläche, wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich, jeweils mit rechtwinkeligen bzw. rechteckigen Aussparungen 55 a, 55 b und 55 c versehen, auf deren Außenumfang als Dichtelemente jeweils sogenannte ^viereckdichtpackungen 56 α, 56 b und 56 c aufgezogen sind. Die Kolbenteile 54 a, 54 b und 54 c sind untereinander durch mehrere Zapfen 57 und weiterhin mit der Kolbenhülse 51 über mehrere Zapfen 58 verbunden. An jedem Scheitel des Drehkolbens 5 stehen die Viereckdichtpackungen 56 a, 56 b und 56c stets in Kontakt rr.it der Innenumfangsfläche 3S des innerhalb des Mantels 20 vorgesehenen Dichtlingsteils 34.

An den Stellen zwischen den Scheiteln des Kolbens 5 sind jeweils ji den Nuten 43a, 43 b der exzentriüchen Welle 4 entsprechenden Stellen Durchlaßöffnrngen 59 a, 59 b, 59 c vorgesehen, die sich radial erstrecken und die Nuten 43 a, 43 b mit der Außenseite des Drehkolbens 5 verbinden. Demgemäß erfolgt die Zutuhr und Abfuhr von Druckmittel zu und von der Arbeitskammer d über die Durchlaßmünclung 59 c, während die Zufuhr und die Abfuhr von Druckmittel zu und von der Arbeitskammer a" über die Durchlaßmündung 59 a erfolgt. Die Zu- und Abfuhr von Druckmittel zu und von der Arbeitskammer o"' erfolgt über die Durchlaßmündung 59 b.

Das röhrenförmige Dichtungsteil 34 und das zylindrische Dichtungsteil 53 sind, wie schon erwähnt, aus elastischem Kunstharz hergestellt, das eine hohe Elastizität und eine ausgezeichnete Abdichtungseigenschaft besitzt. Die beiden Stirnflächen dieser Dichlungsteile sind genau bearbeitet, so daß die Kanten, die durch die Stirnflächen und durch die Innenumfangsfläche oder durch die Außcnumfangsfiäcbe gebildet sind, nicht abgerundet sind. Die beiden Seitenteile 22,23 sind an ihrer Innenfläche geschliffen und in der abschließenden Bearbeitung poliert, wobei durch diese abschließend polierten Innenflächen die bichtungsteile 34 und 53 in axialer Richtung leicht zusammengedrückt und festgelegt werden. Die Innenumfangsfläche 35 des Dichtungsteils 34, die Außenfläche des Dichtungsteils 53 und die Innenflächen der Abschlußdeckel 22, 23 sind in gleichem Ausmaß wie die Gleitkontaktfläche eiues ansonsten üblicherweise verwendeten O-Rinpes poliert, wobei die Oberflächenrauhigkeit berücksLntigt wurde.

Die in die Vorsprünge des Kolbengliedes 54 eingesetzten Viereckdichtpackungen 56 α, 56 b, 56 c sind aus elastischem Material, beispielsweise aus elastischem Kunstharz, gefertigt und dienen der Verhinderung eines Leckverlustes zwischen diesen Viereckdichtpackungen 56 a, 56 b, T-k,c und der Innenumfangsfläche 35 des Dichtungsteik 34, der Innenfläche der Seitenteile 22, 23 sowie der Außenfläche des Dichtungsteils 53. In diesem Fall ist es relativ leicht, den Dichtungseffekt im gleichen Ausmaß wie bei der Glcitkontaktfläche des üblicherweise verwendeten O-Rtnges zu erzielen, ausgenommen die Ecke jedoch, die durch die Seitenteile 22, 23 und durch die Dichtungsteile 34, 53 gebildet ist und ein schwieriges Abdichtproblem bildet (F i g. 4).

Die Stirnflächen der röhrenförmigen Dichtungsteile 34 und 53 sind präzise bearbeitet, so daß die Kante, die durch diese Stirnflächen der Dichtungsteile und durch die inneren und äußeren Umfangsflächen gebildet wird, nicht abgerundet, sondern rechtwinkelig ausgebildet ist. Außerdem werden die Dichtungsteile derart montiert, daß ihre Stirnflächen in axialer Richtung zusammengedrückt werden. Hierdurch kann eine weitgehend vollständige Abdichtung erreicht werden.

Versuche haben folgende Ergebnisse gebracht: Da der Radius R der abgerundeten Teile der Ecken der Viereckdichtpackungen 56 j, 56 b und 56 c, wenn diese in einem Kombinationsformwerkzeug hergestellt werden, auf etwa 0,01 mm reduziert werden kann, kann der freie Raum an der Ecke etwa 0,004 mm betragen (Fig. 4). Wenn diese Viereckdichtpackungen gebrauchsfertig montiert und dadurch zusammengedrückt werden, kann der freie Raum an der Ecke weiterhin auf einen so kleinen Wert reduziert wurden, wie er der Oberflächenrauhigkeit der zylindrischen Oberfläche entspricht. Demgemäß kanii das Eckenteil im gleichen Ausmaß wie beim anderen Teil abgedichtet werden. Die Dichtpackungen müssen nicht notwendigerweise Viereckdichtpackvngen sein. Da die Dichtungsteile 34, 53 aus elastischem Material gefertigt und in axialer Richtung zusammengedrückt sind, und zwar selbst dann, wenn der durch die Seitenteile 22, 23 und durch die inneren oder äußeren Umfangsflächen der Dichtungsteile 34, 53 gebildete Winkel nicht genau ein rechter Winkel ist, erzeugen die Dichtungsteile einen ausreiciienden Abdichteffekt in der normalen Richtung, wodurch eine gleichmäßige Drehung des Kolbens ermöglicht wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Abdichtung einer Kreiskolbenmaschine mit Schlupfeingriff zwischen einem dreieckigen, an S ■einen Ecken Dichtelemente aufweisenden Kolben und einem epitrochoidenförmigen, mit einer Schicht versehenen Mantel, der axial beidseitig von Seitenteilen begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung als Kreiskolbenmaschine mit geringer Drehzahl die pichtelemente (56 a, 566, 56 c) aus elastischem Material sind und daß die Schicht (34) als ein zylinderförmiges, scharfkantiges Dichtungsteil aus elastischem Kunstharz eingepaßt ist, welches vor der Montage eine größere Axialerstreckung als der Mantel (20) aufweist, so daß nach der Befestigung der Seitenteile (22, 23) am Mantel (20) das Dichtuc^steil (34) zusammengedrückt wird.