DE2544892A1

DE2544892A1 - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE2544892A1
Application number: DE19752544892
Authority: DE
Inventors: John Michael Clarke
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1974-10-10
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1976-04-22
Also published as: JPS5185028A; GB1526203A; US4029444A

Description

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Augsburg, den 7. Oktober 1975

Caterpillar Tractor Company, 100 N„E. Adams Street, Peoria,

Illinois, V.St.A.

Drehkolbenmas chine

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine mit einer Rotordichtungsanordnung, die eine Anzahl von Randdichtungen und Kammertrenndichtungen aufweist, welche an einander benachbarten Enden mittels Verbindungskörpern miteinander verbunden sind, die in Aufnahmeöffnungen des Rotors angeordnet sind und an welchen die Dichtungsenden in Nuten eingesetzt oder angestoßen sind«

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Der Ausdruck "Drehkolbenmaschine" umfaßt sowohl Maschinen mit innerer Verbrennung, Pumpen oder Verdichter entweder einer Bauart mit einem schrägachsigen bzw«, eine Präzessionsbewegung ausführenden Rotor oder einer Bauart mit parallelachsigem Rotor. Ein Beispiel für die letztere Bauart ist der Wankelmotor.

Bei beiden genannten Maschinenbauarten trägt der Rotor eine Anordnung von Dichtungen, welche an den Innenwänden des Gehäuses, in welchem der Rotor umläuft, anliegen und in diesem Gehäuse getrennte Arbeitskammern begrenzen. Der jede Arbeitskammer begrenzende Teil der Dichtungsanordnung besteht gewöhnlich aus einer Anzahl von Kammertrenndichtungen, die mit gegenseitigen Umfangsabstanden um die Rotorachse verteilt angeordnet sind, und aus einer Anzahl von Randdichtungen, die mit gegenseitigem, auf die Axialrichtung des Rotors bezogenem Abstand angeordnet sind. Miteinander zusammenwirkende Rand- und Kammertrenndichtungen sind an ihren aneinander angrenzenden Enden mittels eines Verbindungskörpers miteinander verbunden, der oft als Gelenkkörper bezeichnet und in eine Aufnahme-Öffnung des Rotors eingesetzt ist_e Die Dichtungsenden sind entweder in Nuten des Verbindungskörpers eingesetzt oder an die Umfangsfläche des Verbindungskörpers angestoßen»

Obwohl zwischen den Dichtungen als solchen durch das

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Einsetzen der Dichtungsenden in Nuten des Verbindungskörpers eine gute Abdichtung erreicht wird, tritt zwischen den Verbindungskörpern und den diesen aufnehmenden Aufnahme-Öffnungen noch eine beachtliche Leckströmung um die Dichtungen herum auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenmaschine der eingangs dargelegten Art im Sinne einer Unterbindung der ebengenannten Leckströme zu verbessern,,

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Drehkolbenmaschine gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungskörpern und der Wand der Aufnahmeöffnungen jeweils eine ringförmige, nach Art von Kolbenringen um den Verbindungskörper herum verlaufende Dichtung angeordnet ist, derart, daß eine Abdichtung zwischen dem Verbindungskörper und der Aufnahmeöffnung ohne Beeinträchtigung der freien Relativbeweglichkeit des Verbindungskörpers in der Aufnahme öffnung gegeben ist«,

Zweckmäßigerweise ist diese Ringdichtung in eine Umfangsnut in der Mantelfläche des Verbindungskörpers eingesetzt und liegt mit ihrem äußeren Rand an der benachbarten Seitenwandung der Aufnahmeöffnung an. Die Ringdichtung ist elastisch, so daß sie exzentrische Bewegungen des Verbindungskörpers in

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der Aufnahmeöffnung ermöglicht.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf einen Drehkolbenmaschinenrot or mit einer Dichtungsanordnung der oben beschriebenen Art₀

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Dichtungsanordnung bei

einer Drehkolbenmaschine der Wanke1-Bauart bzw_o mit parallelachsigem Rotor,

Figo 2 eine Dichtungsanordnung bei

einer Drehkolbenmaschine der Bauart mit schrägachsigem bzw, mit eine Präzessionsbewegung ausführendem Rotor,

Figo 3 eine vergrößerte perspektivische

Ansicht eines Dicht ungs verbindungskörpers nach der Erfindung,

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Pig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3

gezeigte Dichtungsverbindung,

Pig_e 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V

in Fig« 4 und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der

Linie VI-VI in Fig. 4.

Gemäß Fig« I weist die typische Dichtungsanordnung einer Drehkolbenmaschine der Wankelbauart drei Kammertrenndichtungen 1 auf, die an den drei Ecken des Rotors angeordnet sind und entlang der Eckkanten und parallel zur Drehachse des Rotors verlaufen. Diese Kammertrenndichtungen sind in Nuten
in den Kanten des Rotors und von Verbindungskörpern 2 mit
etwa zylindrischer Form eingesetzt, welch letztere in Aufnahmeöffnungen an den Ecken der Stirnflächen des Rotors angeordnet sind. Die Dichtungsanordnung wird durch Randdichtungen 3 vervollständigt, die am Rand des Rotors zwischen den Kammertrenndichtungen verlaufen. Auf diese Weise ist durch die
Kammertrenndichtungen 1, die Randtrenndichtungen 3 und die
Verbindungskörper 2 ein Dichtungsnetz auf dem Rotor gebildet, Die radial äußeren Kanten der Kainmertrenndichtungen 1 und
die Außenflächen der Randdichtungen 3 wirken mit den Innenwänden des Gehäuses zusammen, in welchem der Rotor angeordnet

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ist, und begrenzen dadurch im Gehäuse gesonderte Arbeitskammern, während der Rotor im Gehäuse umläuft₀

Gemäß Fig. 2 weist eine typische Dichtungsanordnung einer Drehkolbenmaschine der Bauart mit schrägachsigem bzw. eine Präzessionsbewegung ausführendem Rotor ein Dichtungsnetz auf, das von in Schlitze des Rotors 5 eingesetzten Kammertrenndichtungen 4, weiter von Randdichtungen 6 am Rotorumfang und von Randdichtungen 7 an der eine kugelige Form aufweisenden Rotornabe 8 gebildet ist» Die Kammertrenndichtungen 4 und die Randddichtungen 6 sind in Schlitze von in Aufnahmeöffnungen des Rotors angeordneten ■Verbindungskörpern 9 eingesetzt«

Bei beiden oben beschriebenen Dichtungsanordnungen ergibt die Dichtungsanordnung keine vollkommene Abdichtung, da jeweils ein Leckströmungspfad um jeden Verbindungskörper 2 bzw» 9 herum vorhanden ist, da dieser Verbindungskörper einen gewissen Spielraum in seiner Aufnahmeöffnung haben muß, um gewisse Neigungsänderungen der Kammertrenndichtungen 1 bzw. 4 infolge von unterschiedlichen Wärmedehnungen und von Fertigungstoleranzen zu ermöglichen,»

Eine Dichtungsverbindungsanordnung nach der Erfindung, wie sie an jedem Eck des Rotors einer Maschine der beiden

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oben beschriebenen Bauarten vorhanden ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Anordnung weist eine Kammertrenndichtung IO (entsprechend der Dichtung 1 bzw_e 4 in den Figo 1 und 2) auf, die in Schlitze des Rotors 11 und eines zylindrischen Verbindungskörpers 12 eingesetzt ist_e Die Kammertrenndichtung 10 ist seitwärts im Rotorschlitz beweglich und außerdem radial in dem Schlitz des Verbindungskörpers 12 verschiebIieh. Zwei Randdichtungen 13 (entsprechend den Dichtungen 3 bzw_o 6 in den Fig. 1 und 2) sind ebenfalls in Nuten des Rotors 11 und des Verbindungskörpers 12 eingesetzt. Um sich Neigungsänderungen der Kammertrenndichtung anpassen zu können, ist der Verbindungskörper 12 mit losem Sitz in seine Aufnahmeöffnung 14 eingesetzt und kann folglich exzentrisch und seitwärts in seiner Aufnahmeöffnung pendeln, wie durch die Quermittellinie X des Verbindungskörpers angedeutet ist, die mit Bezug auf die Mittellinie Y der Kammertrenndichtung 10 versetzt ist (siehe Fig_e 4)₀ Zur Verhinderung oder Verminderung einer Leckströmung um den Verbindungskörper 12 herum ist dieser mit einer Umfangnut 15 versehen, die ähnlich der Kolbenringnut eines Kolbens einer herkömmlichen Verbrennungsmaschine ausgebildet ist, und in welche eine elastische Dichtung 16 nach Art eines herkömmlichen Kolbenringes (siehe Figo 3, 4, 5 und 6) eingesetzt ist. Die äußere Randfläche dieser Dichtung 16 liegt an der Wandfläche des Aufnahmeöffnung 14 an, und da

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die Dichtung 16 federnd ist, kann sie sich frei in der Nut sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung bewegen. Dabei bleibt die Dichtung 16 stets in Berührung mit der Wandfläche der Aufnahmeöffnung 14 und ermöglicht so die Pendelbewegungen des Verbindungskörpers 12 in der Aufnahmeöffnung« Wie in den Figo 3 und 6 dargestellt ist, ist die Ringdichtung mit Bezug auf die Aufnahmeöffnung 14 gesehen, innerhalb der Randdichtungen 13 angeordnet, so daß eine vollständige Abdichtung um den Verbindungskörper 12 herum mit Ausnahme der unmittelbar an der Kamme rt renn dichtung 10 gelegenen Stellen hergestellt ist, wo die Enden der Dichtungen 16 einen Abstand von den Seitenflächen der Kammertrenndichtung lOaufweist, derart, daß die Kammertrenndichtung 10 durch die Nut des Verbindungskörpers 12 in Längsrichtung gleiten kann und die Dichtung 16 sich in Umfangs richtung dehnen und zusammenziehen kann.

Die Anwendung der Dichtung 16 ermöglicht es, den Verbindungskörper 12 und die Aufnahmeöffnung 14 mit größeren Durchmessertoleranzen herzustellen, als es bisher möglich war.

Ebenso wie es bei den Kolben herkömmlicher Verbrennungsmaschinen der Fall ist, kann eine Anzahl von Dichtungen 16 axial hintereinander auf dem Verbindungskörper 12 angeordnet

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und durch Felder voneinander getrennt sein«, Auf diese Weise kann eine noch wirksamere Abdichtung erzielt werden»

Die Dichtung 16 ermöglicht Wärmedehnungen des Rotors, des Verbindungskörpers und der Dichtungen»

Obwohl sich die obige Beschreibung insbesondere auf eine Maschine mit innerer Verbrennung bezieht, kann eine ähnliche Dichtungsanordnung bei Drehkolbenmaschinen ohne Verbrennung, beispielsweise Verdichtern oder Pumpen, Anwendung finden„

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Claims

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Patentansprüche

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(!./Drehkolbenmaschine mit einer Rotordichtungsanordnung, die eine Anzahl von Randdichtungen und Kammertrenndichtungen aufweist, welche an einander benachbarten Enden mittels Verbxndungskörpern miteinander verbunden sind, die in Aufnahmeöffnungen des Rotors angeordnet sind und an welchen die Dichtungsenden in Nuten eingesetzt oder angestoßen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbxndungskörpern (12) und der Wandung der Aufnahmeöffnungen (14) jeweils eine ringförmige, nach Art von Kolbenringen um den Verbindungskörper herum verlaufende Dichtung (16) angeordnet ist, derart, daß eine Abdichtung zwischen dem Verbindungskörper und der Aufnahmeöffnung ohne Beeinträchtigung der freien Relativbeweglichkeit des Verbxndungskörpers in der Aufnahmeöffnung gegeben ist·
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (16) in einer Umfangsnut (15) in der Mantelfläche des Verbxndungskörpers (12) angeordnet und federnd ist, derart, daß exzentrische Bewegungen des Verbxndungskörpers in der Aufnahmeöffnung möglich sind,.

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3· Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gkennzeichnet, daß die ringförmige Dichtung (16) näher zu dem mit Bezug auf die Aufnahmeöffnung inneren Ende des Verbindungskörpers (12) als die Randdichtungen (13) angeordnet ist und daß die beiden in Umfangsriehtung einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Enden der die Form eines geschlitzten Ringes aufweisenden Dichtung beiderseits einer Kamme rtrenndi cht ung (10) gelegen sind,,
4. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringartige Dichtungen (16) axial hintereinander auf dem Verbindungskörper (12) angeordnet sinde

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ORIGINAL INSPECTED