DE2432274C3 - Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger innerer Mantelfläche und zwei parallelen Seitenteilen zusammensetzt und von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger ölgekühlter Kolben drehbar gelagert ist, der an seinen Kolbenstirnwänden axiale Gasdichtungen trägt, die an den benachbarten Scitenwänden der Seitenteile entlanggleiten, wobei in mindestens einer Kolbenstirnwand eine zur Kolbendrehachse konzentrische, mit der Exzenterwelle umlaufende Scheibe vorgesehen ist, die einen geschlitzten, außenspannenden Dichtring in einer Nut aufnimmt.

Bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen der beschriebenen Art hat der zwischen der Scheibe und der Kolbenstirnwand angeordnete Dichtring die Aufgabe, das Übertreten von Kühl- oder Schmiermittel aus dem Kolben in die Arbeitskammer zu verhindern. Zu diesem Zweck ist bei einer bekannten Rotationskolben-Brennkraftmaschine (D(MVS 12 99 645) der im allgemeinen in einer Ringnut der Scheibe eingesetzte Dichtring so ausgebildet, daß er infolge seiner Eigenspannung mit seiner äußeren Umfangswand radial dichtend an der Kolbenstirnwand anliegt und mit dieser umläuft, während er mit seiner Stirnseite innerhalb der Radialnut der Scheibe unter dem Einfluß des Druckgases, das aus der Arbeitskammer über die axialen Gasdichtungen übertritt, dichtend gleitet. Da der Dichtring infolgedessen den Relativbewcgungen des Kolbens unterliegt. '·'> kann sich der Dichtring aufgrund der wechselnden radialen, «im Teil nach innen gerichteten ßeschleunigungskräfte stellenweise von der zugehörigen Dichtflache an der Kolbenstirnwand abheben, was zu Undichtheiten führen kann.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt (DE-GM 71 16 343), einen geschlossenen Dichtring aus warmfesten und elastischen Werkstoff mit außenliegender Dichtlippe zu verwenden, der in einer Aussparung am Umfang der Scheibe eingesetzt und durch einen zusätzlichen aufgepreßten Stützring mit der Scheibe befestigt ist und mit dieser umläuft. Der Dichtring bleibt demnach von den wechselnden radialen Beschleunigungskräften unbeeinflußt und unterliegt nur radial nach außen genchteten Beschleunigungskräften, so daß die Dichtlippe stets in Anlage an der Dichtfläche der Kolbenstirnwand verbleibt. Nachteilig ist dabei, daß .-.wischen der Dichtlippe und der Kolbenstirnwand eine Relativbewegung stattfindet und die Dichtlippe, deren Anlage von einer Wurmfeder unterstützt wird, einem hohen Verschleiß unterliegt, der sich mit steigender Drehzahl erhöht, da der Anlagedruck entsprechend der Erhöhung der Drehzahl ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Dichtring so angeordnet ist, daß dieser mit der Scheibe umläuft, ohne daß sein Anlagedruck an seiner mit der Kolbenstirnwand zusammenwirkenden Dichtfläche von Flieh- oder Beschleunigungskräiien beeinflußt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nut der Scheibe eine axial nach außen zu offene Ringnut ist, in welche ein mit der Kolbenstirnwand verbundener ringförmiger Bund hineinragt, der an seinem innerhalb der Ringnut liegenden äußeren Umfang eine Radialnut zur Aufnahme des Dichtringes aufweist, der an der radial äußeren Flanke der Ringnut der Scheibe anliegt und somit drehfest, jedoch axialbeweglich mit der Scheibe derart verbunden ist, daß seine Stoßfuge an der der Exzenterwellenmitte nächstgelegenen Stelle der Scheibe liegt.

Durch diese Art der Verbesserung -vird erreicht, daß der Dichtring mit der Scheibe bzw. dem Exzenter umläuft, gleichzeitig aber auch unter Ausnutzung der radial nach außen gerichteten Fliehkräfte ständig mit seiner äußeren Umfangsfläche an der entsprechenden Gegenfläche, die von der radial äußeren Flanke der Ringnut gebildet wird, in Anlage an der Scheibe verbleibt und somit von auf den Kolben wirkenden Beschleunigungskräften unbeeinflußt über seinen gesamten Umfang abdichten kann. Bei Betrieb der Maschine und Drehung der Scheibe relativ zum Kolben gleitet der Dichtring in der Radialnut des mit dem Kolben verbundenen Bundes und wird auf bekannte Weise von Druckgas beaufschlagt, wobei die gegenüberliegende Stirnseite des Dichtringes mit der benachbarten Nutflanke der Radialnut dichtend zusammenwirkt. Die vorgeschlagene Anordnung der Stoßfuge hat den Vorteil, daß in diesem Bereich bei Betrieb der Maschine ein Austreten von Kühl- oder Schmiermittel aus dem Kolben wegen der niedrigen Fliehkrafteinflüsse am wenigsten zu befürchten ist, während das Druckgas über diese Stoßfuge übertreten und das öl zurückdrücken kann. Die vorgeschlagene Lösung gestattet außerdem die Verwendung von handelsüblichen Kolbenringen, da diese keiner außergewöhnlichen Beanspruchung ausgesetzt sind.

Um eine vereinfachte Einbaumöglichkeit der vorgeschlagenen Anordnung zu erzielen, kann der Bund als ein von der Kolbenstirnwand trennbarer Einsatz ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der ein Teil eines Längsschnittes durch die Hälfte einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine dargestellt ist.

Die gezeigte Rotationskolben-Brennkraftmaschine weist ein Gehäuse auf, das aus einem Mantel ! mit beispielsweise zweibogiger innerer Mantelfläche 2 und zwei parallelen Seitenteilen 3 besteht und einen Arbeitsraum 4 umschließt, der senkrecht zu den Seitenteilen 3 von einer Exzenterwelle 5 durchsetzt ist, auf deren Exzenter 6 ein mehreckiger ölgekühlter Kolben 7 drehbar gelagert ist. Der Kolben 7 steht durch ein Getriebe, das aus einem mit dem Seitenteil 3 verbundenen Ritzel 8 und einem am Kolben 7 befestigten Hohlrad 9 besteht, in einem bestimmten Verhältnis zur Drehzahl der Exzenterwelle 5. Das Getriebe wird durch Schmiermittel geschmiert, das gleichzeitig zur Kühlung des Kolbens 7 verwendet wird, der zu diesem Zweck einen Hohlraum 10 aufweist, der von Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Um ein Übertreten von Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum 10 in den vom Kolben 7 und dem Seitenteil 3 gebildeten Ringraum M zu vermeiden, ist eine zur Kolbendrehachse 6a konzentrische Scheibe 12 vorgesehen, die am Exzenter 6 befestigt ist und einen geschlitzten, außenspannenden Dichtring 13 trägt, der dichtend mit der Kolbenstirnv/and 14 zusammenwirkt.

Der Ringraum 11 ist gegenüber dem Seitenteil 3 durch einen Dichtring 17 abgedichtet, der in einer Radialnut 15 einer rohrförmigen Nabe 12a der Scheibe 12 eingesetzt ist und mit der Bohrung 16 des Seitenteiles

3 zusammenwirkt. Radial nach außen wird der Ringraum 11 durch Gasdichtungen 18 vom Arbeitsraum

4 getrennt, die in der Kolbenstirnwand 14 des Kolbens 7 eingesetzt sind und an der benachbarten Seitenwand 19 des Seitenteiles 3 entlanggleiten und gemeinsam mit nicht gezeigten Dichtbolzen und in den Kolbenecken angeordneten Dichtleisten eine geschlossene Dichtgrenze bilden.

Erfindungsgemäß ist die eigentliche, zwischen der Scheibe 12 und dem Kolben 7 wirkende Abdichtung so ausgebildet, daß die Scheibe 12 eine axial nach außen zu offene Ringnut 20 aufweist, in die ein ringförmiger Bund 21 eines mit der Kolbenstirnwand 14 verbundenen Einsatzes 22 hineinragt, wobei der in Form eines Einsatzes 22 vom Kolben 7 trennbare Bund 21 deshalb notwendig ist, um die erfindungsgemäße Anordnung des Dichtringes 13 auf verhältnismäßig einfache Weise montieren zu können. Auf dem innerhalb der Ringnut 20 liegenden äußeren Umfanp 23 des Bundes 21 ist eine Radialnut 24 vorgesehen, in welcher der Dichtring 13 gleitend geführt wird, wahrend er aufgrund meiner Eigenspannung dichtend an der radial äußeren Flanke 25 der Ringnut 20 anliegt und an seiner Stoßstelle 26 an der der Exzenterwellenmitte 5a nächstgelegenen Stelle drehfest, aber axialbeweglich mit der Scheibe 12 durch eine Drehsicherung 27 verbunden ist.

Da der Dichtring 13 bei Betrieb der Brennkraftmaschine aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung mit i>o der Scheibe 12 und der Exzenterwelle 5 umläuft, wird er ausnahmslos radial nach auüen gerichteten Fliehkrafteinflüssen ausgesetzt. Der Dichtring 13 kann sich daher nicht von seiner Anlage an der äußeren Flanke 25 der Ringnut 20 abheben und gewährleistet somit eine sichere Abdichtung zwischen der Scheibe 12 und dem Dichtring 13. Die Drehsicherung 27 ist dabei so ausgebildet, daß sich der Dichtring 13 bei möglichen axialen Bewegungen des Kolbens 7 auf der äußeren Flanke 25 entsprechend verschieben kann. Die gleitende Anlage des Dichtringes 13 in der Radialnut 24 des mit dem Kolben 7 umlaufenden Einsatzes 22 wird mit Hilfe des Leckgases erreicht, das aus dem Innenraum 4 über die Gasdichtungen 18 in den Ringraum Il und von dort in die Ringnut 20 eindringt, wobei sich in dem von den Gasdichtungen 18, dem Dichtring 17 und dem Dichtring

13 begrenzten Ringraum 11 mittels des Zwischendichtungsdruckes ein Druckpolster aufbaut. Durch den Zwischendichtungsdruck in dem Ringraum 11 wird der Dichtring 13 gegen seine dem Ringraum 11 bzw. dem Grund der Ringnut 20 abgewandte Nutflanke der Radialnut 24 gedrückt, wodurch verhindert wird, daß Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum 10 über den Dichtring 13 durch die Radialnut i-i übertreten kann. Gleichzeitig wird durch den Zwischendichtungsdruck auch der Dichtring 17 gegen die entsprechende Nutflanke der Radialnut 15 gedrückt. Da 0:1 den dichtenden Anlagestellen des Dichtringes 13 aufgrund der eii'indungsgemäßen Anordnung nur radial nach außen gerichtete Fliehkrafteinflüsse wirken, ist ohnedies weitgehend vermieden, daß die an diesen Bereich grenzende Kühlflüssigkeit zwischen den Dichtring 13 und die Ringnut 20 bzw. die Radialnut 24 eindringen kann, sondern von diesen Anlagestellen weggeschleudert wird. Der Zwischendichtungsdruck verhindert aber auch ein Übertreten von Kühlflüssigkeit, die gegebenenfalls aus dem Hohlraum 10 des Kolbens 7 trotz der Fliehkrafteinflüsse durch die Stoßfuge 26 treten kann. Zur Regelung des Zwischendichtungsdruckes dient ein Überdruckventil 28, das im Seitenteil 3 angeordnet ist und den Zwischendichtungsdruck im Ringraum 11 auf eine bestimmte Höhe begrenzt.

Die Anlage der Dichtringe 13 und 17 in ihren Radialnuten 15 und 24 ist praktisch nur bei Vorhandensein eines Zwischendichtungsdruckes sichergestellt. Folglich ergibt sich, daß die Dichtringe 13 und 17 bei stillstehender Maschine nicht dicht sind. Um nun zu vermeiden, daß Kühlflüssigkeit aus der.i Hohlraum 10 über den Dichtring 13 und durch die Ringnut 20 hindurch in den Ringraum 11 und von dort in den Arbeitsraum 4 übertreten kann, ist in der Kolbenstirnwand 14 eine zur Kolbendrehachse 6a konzentrische Ringnut 29 vorgesehen, in die eine geschlossene Innendichtung 30 eingesetzt ist, die federnd gegen die benachbarte Seitenwand 19 gedruckt v^ird. Dadurch wird bei stillstehender Maschine das Übertreten von Kühliiüssigkeit aus dem Ringraum 11 in den Arbeitsraum 4 verhindert. Wenn die Maschine liiuft, wirkt das über die Gasdichtungen 18 übertretende: Leckgas auf die radial nach außen abgeschrägte Stirnseite 31 der Innendichtung 30 und drückt die Innendichtung in die Ringnut 29 zurück so daß sich der für die Funktion der Dichtringe 13 und 17 zusätzlich erforderliche Zwischendichtungsdruck aufbauen kann.

Die in der Darstellung für die linke Kol!;enstirnwand

14 des Kolbens 7 gezeigte Dichtungsanordnung kann prinzipiell auch für die rechte, nicht dargestellte Kolbenstirnwand vo gesehen werden.

Hierzu 1 Watt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem Gehäuse, das sich aus einem Mantel mit mehrbogiger innerer Mantelfläche und zwei parallelen Seitenteilen zusammensetzt und von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger ölgekühlter Kolben drehbar gelagert ist, der in seinen Kolbenstirnwänden axiale Gasdichtungen trägt, die an den benachbarten Seitenwänden der Seitenteile entlanggleiten, wobei in mindestens einer Kolbenstirnwand eine zur Kolbendrehachse konzentrische, mit der Exzenterwelle umlaufende Scheibe vorgesehen ist, die einen geschlitzten, außenspannenden Dichtring in einer Nut aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut der Scheibe (12) eine axial nach außen zu offene Ringnut (20) ist, in welche ein mit der KoiLenstirnwand (14) verbundener ringförmiger Bund (21) hineinragt, der an seinem innerhalb der Ringnut (20) liegenden äußeren Umfang (23) eine Radialnut (24) zur Aufnahme des Dichtringes (13) aufweist, der an der radial äußeren Flanke,(25) der Ringnut (20) der Scheibe (12) anliegt und somit drehfest, jedoch axialbeweglich mit der Scheibe (12) derart verbunden ist, daß seine Stoßfuge (26) an der der Exzenterwellenmitte {5a)nächstgelegenen Stelle derScheibe(12)!iegt.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (21) als ein von der Kolbenstirnwand (14) trennbarer Einsatz(22) ausgebildet ist.