DE2548189A1 - Oeldichtung - Google Patents

Description

• öldichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine öldichtung für den Drehkolben einer Drehkolben-Brennkraftmaschine mit einer in einer der Wandung des Drehkolbengehäuses zugewandten Seitenfläche des Drehkolbens gebildeten, U-förmiges Profil aufweisenden Nut für die Aufnahme der Dichtung.
• Bei bekannten Drehkolben-Brennkraftmaschinen ist gewöhnlich an wenigstens einer Seitenfläche des Drehkolbens eine Ö1-dichtung angeordnet, welche in gleitender Anlage an einer entsprechenden Seitenwand des den Drehkolben aufnehmenden Gehäuses gehalten ist, um das Vordringen von Schmieröl entlang den Seitenflächen des Drehkolbens in die Arbeitskammern der Maschine zu verhindern. Bekannte Öldichtungen weisen verschiedene Mängel auf. Zuweilen enthalten solche Dichtungen einen Rundring aus elastischem-Material, welches jedoch nicht ausreichend wärmebeständig ist, so daß eine solche Dichtung nur eine begrenzte Lebensdauer hat. Außerdem neigen bekannte Öldichtungen dazu, bei der Rollbewegung des Drehkolbens von der Gehäusewand abzuheben, so daß das Schmieröl dann in die Arbeitskammern vordringen kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Öldichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich jederzeit in sicher abdichtender Anlage an der Gehäusewandung befindet und widerstandsfähig gegenüber der vom Drehkolbengehäuse übertragenen Hitze ist, so daß sie eine lange Betriebslebensdauer hat. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Dichtung mit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmalen.
• Gemäß der Erfindung setzt sich eine Öldichtung aus drei bzw.
• vier Teilen zusammen. Ein Ölabstreifring befindet sich abdichtend in gleitender Anlage an der betreffenden Seitenwand des Drehkolbengehäuses. Er hat nahe seinem radial inneren Rand einen axial in Richtung auf den Boden der Nut hervorstehenden Steg. Ein innerer Dichtungsring befindet sich in abdichtender Anlage am Boden der Nut. Er hat nahe seinem radial inneren Rand einen zweiten, axial in Richtung auf die Gehäusewand hervorstehenden Steg. Die beiden Stege sind so ausgebildet, daß sie übereinandergreifen und sich abdichtend in gegenseitiger Anlage befinden. In einem zwischen dem Ölabstreifring und dem inneren Dichtungsring gebildeten Hohlraum ist ein Federelement angeordnet, welches sich an einer Seite am Ölabstreifring und an der anderen Seite am inneren Dichtungsring abstützt und die beiden Ringe voneinander weg belastet. Durch den zwischen der Seitenfläche des Drehkolbens und der Gehäusewand vorhandenen Spalt kann das Arbeitsgas der Brennkraftmaschine in den zwischen dem Ölabstreifring und dem inneren Dichtring gebildeten Hohlraum eindringen, so daß der Gasdruck die abdichtende Wirkung verstärkt. Dadurch ist das Vordringen des Schmieröls entlang den Seitenflächen in die Arbeitskammern der Maschine sicher verhindert, so daß sich ein niedriger Schmierölverbrauch ergibt.
• Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht einer in die Nut eines Drehkolbens eingesetzten Öldichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer Dichtung, bei welcher ein innerer Dichtungsring einen zusätzlichen Steg hat, Fig. 3 und 4 weitere Abwandlungen der in Fig. 1 gezeigten.
• Ausführung einer Öldichtung, Fig. 5 bis 8 Schnittansichten entsprechend Fig. 1 von weiteren Ausführungsformen der Öldichtung, jeweils mit einem ersten und einem zweiten Steg und an den freien Enden der Stege hervorstehenden Wulsten, Fig. 9 und 10 Schnittansichten entsprechend Fig. 1 von anderen Ausführungsformen der Öldichtung, mit einem in eine Oberfläche des ersten Stegs eingelassenen zusätzlichen Federelement, Fig. 11 und 12 Schnittansichten entsprechend Fig. 1 von noch weiteren Ausführungsformen der Öldichtung jeweils mit einer Anordnung von Rillen im ersten Steg und Fig. 13 und 14 Schnittansichten entsprechend Fig. 1 von noch anderen Ausführungsformen der Öldichtung, bei welchen der innere Dichtungsring durch ein elastisches Material abgestützt ist.
• In Fig. 1 erkennt man eine Seitenwand 1 eines Drehkolbengehäuses, in welchem ein Drehkolben 33 gelagert ist. Die der Innenfläche 11 der Gehäusewand 1 in geringem Abstand gegenüberstehende Seitenfläche 32 des Drehkolbens 3 hat eine Ringnut 33. In der Ringnur 33 sitzt ein Ölabstreifring 2, welcher sich mit einem Rand 'a' abdichtend in gleitender Anlage an der Innenfläche 11 der Gehäusewand 1 befindet. Nahe seinem radial inneren Rand 22 hat der Abstreifring 2 einen ersten, axial in Richtung auf den Boden 31 der Nut 33 hervorstehenden Steg 23. Der Abstreifring hat somit ein etwa Förmiges Profil. Ein in die Ringnut 33 eingelegter innerer Dichtungsring 4 befindet sich mit seiner Rückseite 'b' in abdichtender Anlage am Boden 31 der Nut. Nahe dem radial inneren Rand steht am innere Dichtungsring 4 ein zweiter Steg 43 axial in Richtung auf die Gehäusewand 1 hervor.
• Der erste Steg 23 befindet sich mit seiner radial inneren Fläche 231 in Anlage an der radial äußeren Fläche 431 des zweiten Stegs 43, so daß hier eine dritte Dichtungsfläche tc' gebildet ist. In der Ausführung nach Fig. 2 hat der innere Dichtungsring 4 einen weiteren, nahe seinem radial äußeren Rand 44 in Richtung auf die Gehäusewand 1 hervorstehenden Steg 45, welcher zusammen mit der radial einwärts gewandten Umfangsfläche der Nut 33 eine vierte Dichtungsfläche 'dt bildet. Abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausführung ist der erste Steg 23 in den Ausführungen nach Fig. 3 und 4 unterhalb, d.h. radial einwärts des zweiten Stegs 43 angeordnet und befindet sich in abdichtender Anlage an diesem.
• Die beiden auf diese Weise ineinandergreifenden Ringe 2 und 4 der Dichtung begrenzen innerhalb der Ringnut 33 einen Hohlraum 5, in welchen das Arbeitsgas der Maschine durch einen zwischen der Gehäusewand 1 und dem Drehkolben 3 vorhandenen Spalt 9 eindringen kann. In dem Hohlraum 5 sitzt ein gewelltes Federelement 6, welches sich an einer Seite pm Abstreifring 2 und an der anderen Seite am inneren Dichtungsring 4 abstützt und die beiden Ringe voneinander weg belastet.
• Die der Gehäusewand 1 zugewandte Fläche des Abstreifrings 2 ist um einen Winkel gegeniiber der WandfläcI 11 sbgeschräge, so daß der an der Wandfläche haftende überschüssige Ölfilm sicher abgestreift wird. Der Winkel hat zweckmäßig eine Größe von 20 bis 30.
• Im Betrieb der Brennkraftmaschine dring-t das Arbeitsgas aus den nrbeitskammern durch den Spalt 9 in den Hohlraum 5, so daß der Gasdruck dessen Innenflächen beaufschlagt und den Abstreifring 2 in Anlage an der Wandfläche 11 den inneren Dichtungsring 4 in Anlage am Boden 31 der Ringnut 33 und die beiden Stege 23 und 43 in gegenseitige Anlage belastet, um damit das Vordringen des Schmieröls in die Arbeitskammern sicher zu verhindern. Das Federelement 6 verstärkt zusätzliche die abdichtende Wirkung an den Dichtungsflächen 'a' und 'b'.
• Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsforin unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten dadurch, daß der erste Steg 23 an seinem freien Rand einen radial hervorstehenden und in Anlage am zweiten Steg 4-3 befindlichen Wulst 24 hat, während der zweite Steg 43 an seinem freien Rand einen radial einwärts hervorstehenden, in Anlage am ersten Steg 23 befindlichen Wulst 44 aufweist. Dadurch, daß sich die beiden Stege lediglich mit den Wulsten 24 und 44 in gegenseitiger Anlage befinden, ist die dritte Dichtungsfläche 'c' wesentlich verkleinert, so daß der sie belastende Gasdruck verstärkt zur Wirkung kommt. Eine entsprechende Wirkung ist mit den in Fig. 6 bis 8 gezeigten Abwandlungen dieser Ausführungsform erzielbar.
• In der Ausführung nach Fig. 9 hat der erste Steg 23 in seiner radial inneren Fläche 25 eine Aussparung mit einem darin angeordneten zusätzlichen Federelement 7, welches des Abstreifring 2 zusätzlich in Richtung auf die Innenfläche 11 der Gehäusewand 1 belastet. Dadurch ist die erste Dichtungsfläche 'a' noch stärker belastet, so daß sich die abdichtende Wirkung erhöht. Eine ähnliche Wirkung ist mit der in Fig. 10 gezeigten Abwandlung dieser Ausführungsform erzielbar.
• In den Ausführungen nach Fig. 11 und 12 hat der erste S eg 23 in seiner dem zweiten Steg 43 zugewandten Oberfläche eine Anzahl von Rillen 27. Diese bilden ein Labyrinth, welches die abdichtende Wirkung an der dritten Dichtungsfläche 'c' erhöht. In einer Abwandlung dieser Ausführungsformen können solche Rillen in der dem ersten Steg 23 zugewandten Fläche des zweiten Stegs 43 gebildet sein.
• In den Ausführungen nach Fig. 13 und 14 ist an einer Oberfläche des inneren Dichtungsrings 4 ein elastisches Material 8, etwa ein Kunststoff oder Gummi, in bekannter Weise stoffschlüssig befestigt. Das elastische Material 8 sitzt zwischen dem inneren Dichtungsring 4 und dem Boden 31 der Ringnut 33 und erhöht durch seine Verformbarkeit die abdichtende Wirkung.
• Die axial hervorstehenden Stege lassen sich einwärts und auswärts elastisch biegen, wodurch der Zusammenbau und der Einbau der Dichtung wesentlich erleichtert ist.
• Sämtliche aus der Beschreibung, den ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
• Für das Gleitelement der Dichtung und das zusätzliche Dichtungselement können übliche, bekannte Dichtung materialien verwendet werden. Vorzugsweise besteht das Gleitelement jedoch aus Metall, beispielsweise aus Gußeisen, einer Eisenlegierung oder einer Nichteisenlegierung.
• Ferner besteht das zusätzliche Dichtungselement vorzugsweise aus hartem Kunstharz. Ein bevorzugtes Beispiel für das Material des Gleitelementes der Dichtung ist eine Nippon-Kolbenringlegierung, die unter dem Warennamen Tarkalloy und Tarkalloy h vertrieben wird und folgende Zusammensetzung und Eigenschaften hat: Tarkalloy Tarkalloy h Chemische Zusammensetzung: C(gesamt) 3,50-4,00 3,00-3,50 (Gewichts-% Si 2,00-3,00 2,00-3,00 Mn 0,40-1,00 0,40-1,00 P 0,20-0,60 0,20-0,60 S >0,10 70,10 Ni Cr Mo Mo B 0,02-0,08 0,02-0,08 Cu v Härte (Rockwell) 94-1Q7 95-107 Zugfestigkeit: Zugfestigkeit (kp/cm²) - -Ringzugfestigkeit (kp/mm²) < 30 <35 Elastizitätsmoßul (kp/mm) 9500 11000 Abnahme der Zugfestigkeit (nach Behandlung bei 300 während einer Stunde) > 10 > 10 Feingefüge: Graphit Flockengraphit Flockengraphit Matrix Perlit Perlit besonderes besonders Steadit - Steadit (special (special steadlite) steadlite) Ein bevorzugter Werkstoff für das zusätzliche Dichtungselement ist Polyimidharz. Außerdem können dem Polyimidharz Molydändisulfat und Graphit hinzugefügt werden, um dessen Gleiteigenschaften zu verbessern.

Claims (9)

PatentansDrüche:

1. Öldichtung für den Drehkolben einer Drehkolben-Brennkraftmaschine mit einer in einer der Wandung des Drehkolbengehäuses zugewandten Seitenfläche des Drehkolbens gebildeten, U-förmiges Profil aufweisenden Nut für die Aufnahme der Dichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß sie einen entlang einer ersten Dichtungsfläche (a) in gleitender Anlage an der Wandung (1, 11) des Drehkolbengehäuses befindlichen Ölabstreifring (2) mit einem nahe dessen innerem Rand (22) in Richtung auf den Boden (31) der Nut (33) hervorstehenden ersten Axialsteg (23) und einen entlang einer zweiten Dichtungsfläche (b) am Boden der Nut in Anlage befindlichen inneren Dichtungsring (4) mit einem nahe dem inneren Rand (42) axial in Richtung auf die Gehäusewandung hervorstehenden zweiten Steg (43) aufweist, daß die beiden Stege einander übergreifen, so daß sie sich entlang einer dritten Dirchtungsfläche (c) in gegenseitiger Anlage befinden, daß in einem zwischen dem Ölabstreifring und dem inneren Dichtungsring gebildeten Hohlraum (5) ein Federelement (6) angeordnet ist, welches sich an einer Seite am Ölabstreifring und an der anderen Seite am inneren Dichtungsring abstützt und die beiden Ringe voneinander weg belastet, und daß der Hohlraum in Strömungsverbindung (9) mit den Arbeitskammern der Brennkraftmaschine steht, so daß der Druck des dem Hohlraum von den Arbeitskammern zuströmenden Gases die Teile der Dichtung beaufschlagt, um die abdichtende Wirkung an den ersten, zweiten und dritten Dichtungsflächen zu erhöhen und das Vordringen des Schmieröls entlang den Seitenflächen des Drehkolbens zu den Arbeitskammern sicher zu verhindern.

2. Öldichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die beiden axial hervorstehenden Stege (23, 43) an ihrem freien Rand jeweils einen radial hervorstehenden und in Anlage am jeweils anderen Steg befindlichen Wulst (24 bzw. 44) haben, so daß die dritte Dichtungsfläche (c) in zwei Teil-Dichtungsflächen unterteilt ist.

3. Öldichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste radial hervorstehende Steg (23) in seiner inneren Umfangsfläche eine Aussparung (25) hat, in welcher ein den Ölabstreifring (2) axial auswärts belastendes zusätzliches Federelement (7) angeordnet ist.

4. Öldichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem inneren Dichtungsring (4) und dem Boden (31) der Nut (33) ein elastisches Material t8) angeordnet ist.

5. Öldichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß einer der axial hervorstehenden Stege (23, 43) in seiner dem jeweils anderen Steg zugewandten Fläche eine Anzahl von Rillen (27) hat.

6. Öldichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der innere Dichtungsring (4) nahe seinem radial äußeren Rand einen zusätzlichen, axial hervorstehenden Steg (45) hat, welcher mit der ihm zugewandten Umfaangsfläche der Nut (33) eine vierte Dichtungsfläche (d) bildet.

7. Öldichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t , daß das Gleitelement (2) der Dichtung aus einer Metallegierung und das zusätzliche Dichtungselement (4) aus Polyimidharz besteht.

8. Öldichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Metallegierung Gußeisen ist.

9. Öldichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h -g e -k e n n z e i c h n e t , daß in das Polyimidharz Molybdändisulfat und Graphit eingemischt sind.