DE3204485C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Maschine dieser Art (US 39 94 636) be­ steht die Dichtung aus einem einzigen Streifen, dessen Er­ streckung in Richtung der Rotationsachse etwa gleich groß wie dessen Erstreckung senkrecht dazu ist. Der Nachteil die­ ser Maschine besteht darin, daß die Herstellung des Dichtungs­ streifens schwierig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Maschine derart auszubilden, daß die Herstellung der Dichtung einfacher ist.

Diese Aufgabe wird wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 erwähnt gelöst.

Aufgrund der Elastizität der Streifen liegen diese dicht an­ einander, und der radial äußerste Streifen liegt an der radial äußeren Nutwand an. Der Vorteil dieser Ausbildung gegenüber der bekannten Lösung besteht darin, daß die Dichtung wesent­ lich einfacher herstellbar ist.

Es sei erwähnt, daß es bereits bekannt ist (DE-OS 24 32 709), zwei Dichtungsstreifen in einer Nut unterzubringen, wobei die Erstreckung der Streifen in axialer Richtung größer ist als in radialer Richtung. Indessen ist hierbei die Dichtung in einer vollkommen anders gearteten Maschine, nämlich in einer Maschine mit einer rotierenden Scheibe dicht gegenüber einer festen Wand vorgesehen, wobei die Dichtung in die Nut der Scheibe eingelassen ist und aus drei Teilen besteht, die, hin­ tereinander angeordnet, ein Dreiseit mit leicht nach außen ge­ bogenen Seiten bilden.

Als Material für die Streifen kommen Metalle, insbesondere Federstahl und Kunststoff, in Frage.

Die Streifen werden in einfacher Weise ausgeschnitten. Vor­ zugsweise sind sie an mehreren Stellen miteinander verbunden. Durch die Zahl der Verbindungspunkte kann man die Flexibili­ tät beeinflussen: Je mehr Verbindungspunkte vorliegen, um so geringer ist die Flexibilität. Zwecks Herstellung des Strei­ fenpaketes werden diese an einem Ende miteinander verbunden, dann in die Spiralform gewickelt und schließlich mindestens am äußeren Ende miteinander verbunden. Hierbei kann der Spi­ rale eine solche Form gegeben werden, daß sie im eingebauten Zustand sich nach außen gegen eine Wand der Ausnehmung drückt.

Zweckmäßigerweise sind elastische Organe vorgesehen, die die Dichtung nach axial außen gegen die andere Platte der Maschine drücken. Indessen können diese elastischen Organe auch fehlen. Die Dichtung unterliegt dann nur dem Druck des Fluids in der Maschine.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Eingriffskörper;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 und

Fig. 3a bis 3m verschiedene Ausführungsformen der Erfindung jeweils im Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 ein spiralförmiger Eingriffskörper be­ zeichnet. Dieser besitzt eine radial innere Wand 1a und eine radial äußere Wand 1b. Beide Wände verlaufen spi­ ralig um eine Achse 2. Der Körper 1 hat eine Stirnfläche 3, die senkrecht zur Achse 2 verläuft.

In der Stirnfläche 3 befindet sich eine Nut, die aus einer ersten Wand 4a, einer zweiten Wand 4b und einer Boden­ fläche 4c besteht. Innerhalb der Nut befindet sich eine Dichtung 6. Wie diese im einzelnen ausgebildet ist, ergibt sich aus den Fig. 3a-3n.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Körper 1 an einer Platte 5 sitzt. Zwei derartige Platten sind in einer Maschine ein­ gebaut, wobei die Körper 1 ineinandergreifen und winkel­ mäßig versetzt zueinander sind.

Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch den axial äußeren Teil des Körpers 1. Die Dichtung 6 besteht aus mehreren nebeneinanderliegenden Streifen, deren Längsachsen parallel zur Längsachse der Nut 4 liegen. Die Streifen schauen ein Stück aus der Nut 4 heraus. Alle Streifen zusammen füllen die Nut in Querrichtung größtenteils aus. Die Höhe jedes Streifens, also die Erstreckung parallel zur Achse 2, ist wesentlich größer als die Breite, also die Erstreckung senkrecht zur Achse 2. Jeder Streifen hat parallele Seiten­ flächen. Die äußeren Dichtungsflächen der Streifen sind leicht abgerundet. Alle Streifen zusammen bilden ein Dich­ tungspaket. Da die Dichtungsfläche jedes einzelnen Streifens abgerundet ist, ist die Dichtungsfläche des Streifenpaketes mit einem Labyrinth-Effekt behaftet, was zur Folge hat, daß die Dichtwirkung entsprechend vergrößert ist.

Da die Streifen wesentlich höher als breit sind, sind sie sehr elastisch in Richtung senkrecht zur Achse 2. In der dazu senkrechten Richtung sind sie relativ unbeweglich. Die­ se Eigenschaften bleiben bei dem Dichtungspaket 6 grundsätz­ lich erhalten. Sie hängen weiterhin davon ab, an wieviel Punkten die Streifen miteinander verbunden sind. Darauf wird weiter unten eingegangen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß das Streifenpaket leicht in die Spiralform eingebracht werden kann und daß in Richtung der Achse 2 eine beachtliche Festigkeit besteht. Gegenüber der Fläche 3 wird somit eine gute Dichtwirkung geschaffen.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist sehr wirksam: Befindet sich auf der Seite der inneren Fläche 1a (siehe Fig. 3a) ein Fluid mit hohem Druck und auf der äußeren Fläche 1b ein Fluid mit relativ niedrigem Druck, dann hat die Druck­ differenz zur Folge, daß die Dichtungselemente nach radial außen in Richtung auf die Fläche 1b gedrückt werden. Da­ durch ergibt sich ein Dichteffekt zwischen der Wand 4a der Nut und dem äußersten Dichtungsstreifen. Aufgrund der Flexi­ bilität in radialer Richtung wird der Dichtungseffekt ver­ stärkt.

Um die Herstellung der Dichtung 6 wie auch das Einbringen derselben in den Körper 1 zu vereinfachen, ist es zweck­ mäßig, wenn die Streifen miteinander wenigstens an ihren inneren Enden 7 miteinander verbunden sind. Die Streifen können aber auch sowohl an ihren inneren Enden 7 als auch an ihren äußeren Enden 8 miteinander verbunden werden. Fer­ ner können die Streifen außerdem an mehreren Stellen längs ihrer Längsachsen miteinander verbunden werden. Bestehen die Streifen aus Metall, z. B. Stahl, können sie durch Schweißpunkte miteinander verbunden werden.

Die Streifen aus Stahl zu fertigen, hat den Vorteil, daß sie sehr billig sind, leicht herzustellen sind und einer geringen Abnutzung unterliegen. Zweckmäßigerweise haben die Streifen eine Breite von 0,018 cm bis 0,064 cm.

Wie sich aus Fig. 3a ergibt, sind ferner Schraubenfedern 9 aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die die Streifen in axialer Richtung aus dem Körper 1 herauszu­ drücken trachten. Die Federn 9 sitzen in Bohrungen 10 der Bodenwand 4c. Die Federn 9 haben Abstände voneinander, siehe die Bezugszeichen 9′ in Fig. 1. Die Federn sorgen nicht nur für eine einwandfreie Dichtung, sondern auch für eine Fede­ rung zwischen den Platten.

Aus Fig. 3c ergibt sich eine Ausführungsform, die praktisch identisch ist mit derjenigen der Fig. 3a, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Kappe 11 zwischen dem oberen Teil der Feder 9 und den Streifen, die das Paket 6 bilden, liegt. Die Kappe 11 hat die Aufgabe, die Kräfte in axialer Rich­ tung, die von der Feder 9 stammen, über alle Streifen, die das Paket 6 bilden, zu verteilen.

Fig. 3d zeigt eine Ausführungsform, die im wesentlichen identisch ist mit derjenigen der Fig. 3a, jedoch mit dem Unterschied, daß anstelle der Schraubenfeder 9 eine spiral­ förmige Feder 12 vorgesehen ist, die kegelig ist und aus ei­ nem flachen Federmaterial besteht. Natürlich kann auch in diesem Falle eine Kappe ähnlich der Kappe 11 in Fig. 3c vor­ gesehen sein.

In der Ausführungsform der Fig. 3e ist das Federelement ein elastisches Kordelstück 13. Dieses erzeugt eine weitere Dichtung innerhalb der Nut.

Die Fig. 3b zeigt eine Ausführungsform, bei der ein flaches, längliches Federelement 14 zwischen der Bodenfläche 4c der Nut 4 und der Unterseite des Streifenpaketes 6 angeordnet ist. Das Federelement 14 erstreckt sich in Längsrichtung der Nut, wobei sein in radialer Richtung äußeres Ende 14a die Boden­ wand der Nut berührt, während sein in radialer Richtung inne­ res Ende 14b einen Abstand von dieser Wand aufweist. Das Feder­ element 14 wirkt also derart, daß eine axiale Kraft erzeugt wird.

Die Ausführungsformen der Fig. 3f-3j entsprechen denjenigen der Fig. 3a-3e insoweit, als die Organe, welche die Dich­ tung nach oben drücken, jeweils gleich sind. Sie unterschei­ den sich jedoch von diesen dadurch, daß eine Aufnahme 15 für die Dichtung 6 vorgesehen ist. Diese ist als U-förmig gebo­ gene Schiene ausgebildet, die in der Nut sitzt, wobei die Grundfläche des U der Grundfläche 4c der Nut gegenüberliegt. Die Dichtung 6 sitzt in der Aufnahme 15. Durch diese Ausbil­ dung wird die Herstellung, die Handhabung und die Zusammen­ setzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erleichtert. Vor­ zugsweise kann die Aufnahme 15 aus elastischem Material, z. B. Kunststoff, bestehen, was eine Dichtwirkung zwischen der Dichtung bzw. Aufnahme 15 und der Wand 4a der Nut bewirkt.

Die Ausführungsform der Fig. 3k weist wie die Ausführungsform der Fig. 3a eine Schraubenfeder auf. Ferner besitzt diese Ausführungsform einen ersten und einen zweiten Streifen 16a und 16b, die aus elastischem Material bestehen und insofern eine Dichtwirkung zumindest in radialer Richtung mit der ersten Wand 4a, aber auch gegebenenfalls mit der zweiten Wand 4b haben. Diese Dichtwirkung hängt u. a. von der Präzision ab, mit der das Dichtelement und die Nut gefertigt sind. Die Strei­ fen 16a und 16b haben ferner die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß die Streifen der Dichtung 6 in radialer Richtung einwand­ frei zur Feder 9 orientiert sind.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 31 besitzt eine Spiral­ feder wie die Ausführungsform der Fig. 3d. Der Unterschied besteht darin, daß bei der Ausführungsform der Fig. 31 ein einziger Hilfsstreifen 17 vorgesehen ist, der zwischen der Wand 4a der Nut und der Dichtung 6 angeordnet ist. Der Strei­ fen 17 besteht aus elastischem Material, was die Dichtung zwischen der Wand 4a der Nut und dem Dichtungselement 6 erhöht.

Die Ausführungsform der Fig. 3m besitzt ein elastisches Element wie die Ausführungsform der Fig. 3e. Die Dichtung 6 besteht jedoch aus nur drei Streifen. Diese sind dicker als die Strei­ fen in den übrigen Fällen, wobei die Elastizität zweckmäßiger­ weise größer ist als die Elastizität der dünnen Streifen in den anderen Ausführungsformen.

Natürlich können die Streifen welche die Dichtung bilden, auch kürzer als die gesamte Nut des Körpers sein, wobei die Streifen sich zweckmäßigerweise gegenseitig überlappen.

Claims (23)

1. Rotationskolbenmaschine der Spiralbauart mit zwei spiral­ förmigen Eingriffskörpern an zwei parallel zueinander orien­ tierten Platten, von denen die eine feststeht, während die andere ohne Eigenrotation auf einer Kreisbahn umläuft, wobei zwischen axial zur Rotationsachse orientierten Wänden der Eingriffskörper sichelförmige Arbeitskammern gebildet werden, deren Volumen sich von radial außen nach radial innen ver­ kleinert und in die Stirnwand eines Eingriffskörpers eine Nut eingelassen ist, in der eine streifenförmige Dichtung angeordnet ist, die an der Platte des anderen Eingriffskörpers und der radial äußeren Nutwand dichtend anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) aus meh­ reren aneinander liegenden flexiblen Streifen besteht, deren Erstreckung in axialer Richtung wesentlich größer als deren Erstreckung in radialer Richtung ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsflächen der Streifen abgerundet sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Streifen mindestens an ihren achsnächsten Enden (7) miteinander verbunden sind.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Streifen auch an ihren achsfernen Enden (8) miteinander verbunden sind.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Streifen an mehreren Stellen (9′) miteinander verbunden sind.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streifen an den Verbindungs­ stellen miteinander verschweißt sind.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Streifen aus Metall bestehen.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zahl der Streifen zwischen drei und neun liegt.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breite der aus Stahl be­ stehenden Streifen zwischen ca. 0,018 cm und 0,19 cm, insbe­ sondere zwischen 0,018 cm und 0,063 cm, liegt.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich zwischen dem ersten Strei­ fen der Dichtung (6) und der radial äußeren Wand (4a) der Nut ein zweiter Streifen (16a, 16b, 17) befindet, der sich von dem ersten Streifen unterscheidet.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Streifen (16a, 16b, 17) aus elastischem Material besteht und eine Dichtung mit der Wand (4a) bildet.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtung (6) in einer Auf­ nahme (15) ruht, die die Form einer U-förmigen Schiene hat.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufnahme (15) aus elastischem Material be­ steht und eine Dichtung mit einer seitlichen Wand (4a) der Nut bildet.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß elastische Organe (9, 12, 13, 14) vorgesehen sind, die die Dichtung (6) nach axial außen drücken.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Organe mehrere im Abstand voneinander angeord­ nete Federn (9, 12) sind.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß sich in der Bodenfläche (4c) der Nut Löcher (10) befinden, in denen die Federn ruhen.

17. Maschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federn Schraubenfedern (9) vorzugs­ weise aus Draht mit kreisförmigem Querschnitt sind.

18. Maschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federn Kegelfedern (12) aus flachen Federstreifen sind.

19. Maschine nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich zwischen der Dichtung (6) und den Federn (9) eine Kappe (11) befindet.

20. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß eine elastische Schnur (13) zwischen der Dichtung (6) und dem Grund (4c) der Nut vorgesehen ist.

21. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß eine lange Blattfeder (14), in radialer Richtung schräg verlaufend, zwischen der Dichtung (6) und dem Grund (4c) der Nut vorgesehen ist.

22. Maschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß die in radialer Richtung äußere Kante (14a) der Blattfeder (14) an dem Boden (4c) der Nut anliegt.

23. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Dichtung (6) bildenden Streifen geringfügig aus der Nut herausragen.