DE3410785A1

DE3410785A1 - Radial sealing strip for rotary piston engines

Info

Publication number: DE3410785A1
Application number: DE19843410785
Authority: DE
Inventors: Dankwart 8995 Weißensberg Eiermann
Original assignee: Wankel GmbH
Current assignee: Gnieser Auto-Technik 71404 Korb De GmbH
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-10-17

Abstract

Radial sealing strip of a rotary piston engine, which seal has, on its pressure-side flank, within its groove, recesses via which pressurised gas can pass into the groove base lying under the sealing strip if the said sealing strip tilts. This recess extends over the entire width of the sealing strip without cutting through its lateral edges.

Description

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Radialdichtleiete - für Rotationskolbenmaschinen Die Erfindung betrifft eine Dichtleiste einer Rotationskolbenmaschine, die in einer in axialer Richtung verlaufenden Nut im Eck eines Kolbens der Rotationskolbenmaschine beweglich angeordnet ist, die durch den Gasüberdruck in der ihr vorauslaufenden Arbeitskammer abdichtend mit ihrer Anlauffläche gegen die Mantellaufbahn und mit ihrer nachlaufenden Flanke an die nachlaufende Wandung der Nut angepreßt wird und die auf ihrer vor laufenden Flanke radial innerhalb der Nutkante Ausnehmungen aufweist, die das Druckgas auch bei Verkippen der Dicht leiste infolge der bei ihrem Anlaufen an der Mantellaufbahn entstehenden Reibkräfte in den Nutraum unterhalb der Dichtleiste gelangen lassen.Radial Dichtleiete - for rotary piston machines The invention relates a sealing strip of a rotary piston machine, which in an axial direction extending groove arranged movably in the corner of a piston of the rotary piston machine is sealed by the excess gas pressure in the working chamber leading to it with its contact surface against the jacket track and with its trailing edge is pressed against the trailing wall of the groove and on its before running Flank has recesses radially inside the groove edge, which the pressurized gas also when tilting the sealing strip as a result of when it starts running on the jacket track Allow the resulting frictional forces to reach the groove space below the sealing strip.

Als Rotationskolbenmaschinen sind im vorlieqenden Zusammenhang vorzugsweise als Kompressoren arbeitende Trochoidenmaschinen mit zwei- oder dreieckigen in einer Planetenbewegung umlaufenden Kolben zu verstehen.Rotary piston machines are preferred in the present context Trochoid machines working as compressors with two- or triangular ones in one Understand planetary motion rotating piston.

Durch dieses Verkippen, bei dem die Dichtleiste mit ihrer Anlauf fläche entgegen der Drehrichtung zurückbleibt, wird die vorlaufende radial innere Kante der Dichtleiste gegen die vorlaufende Nutwand gepreßt und schließt damit den Nutraum unter der Leiste gegen das Druckgas der vorlaufenden Arbeitskammer ab.By this tilting, in which the sealing strip with its contact surface remains against the direction of rotation, the leading radially inner edge becomes the sealing strip is pressed against the leading groove wall and thus closes the groove space under the bar against the compressed gas of the advancing working chamber.

Demzufolge kann die Dichtleiste nicht durch das Nutgas gegen die Laufbahn gedrückt werden und es entsteht dort ein Leckspalt, durch den Druckgas in die nachlaufende Arbeitskammer übertreten kann. Infolge des dadurch aufgehobenen Reibkontaktes der Anlauffläche der Dichtleiste und der Mantellaufbahn wird die Dichtleiste durch den Gasdruck wieder mit ihrer nachlaufenden Flanke zur parallelen Anlage der nachlaufenden Nutwand gebracht, so daß das Druckgas in den unter der Dichtleiste liegenden Nutraum eintreten und die Dichtleiste mit ihrer Anlauf fläche gegen die Mantellaufbahn andrücken kann, worauf sie wieder durch die dann einsetzende Reibwirkung in ihre vorherige Kipplage zurückgedreht wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit sehr hoher Frequenz und führt zu einem Hämmern der Dichtleiste gegen die Mantellaufbahn, dem sogenannten Prasseln, und zu erheblichen Druckverlusten in der vorlaufenden Arbeitskammer.As a result, the sealing strip cannot against the raceway through the groove gas are pressed and there is a leakage gap, through the pressure gas in the trailing Chamber of Labor can violate. As a result of the frictional contact canceled by the The sealing strip becomes the contact surface of the sealing strip and the jacket track Gas pressure again with its trailing edge to the parallel contact of the trailing edge Brought groove wall, so that the compressed gas in the groove space located under the sealing strip enter and press the sealing strip with its contact surface against the jacket track can, whereupon it again through the then onset of frictional effect in its previous one Tilt position is turned back. This process is repeated at a very high frequency and leads to a hammering of the sealing strip against the jacket track, the so-called Rattling, and to considerable pressure loss in the forward working chamber.

Dieser Vorgang ist an sich bekannt. Zur Abhilfe wird in DE-OS 24 27 062 vorgeschlagen an der vorlaufenden Flanke einer Dichtleiste der eingangs genannten Art mehrere parallele radial gerichtete nutförmige Ausfräsungen vorzusehen, die unterhalb der Anlagelinie der vorlaufenden Nutkante beginnen und die Unterkante der Nut durchschneiden, so daß das Druckgas über sie auch bei Verkippen der Dichtleiste und Anliegen ihrer vorauslaufenden radial inneren Kante an der Nutwand in den Nutraum unter die Dichtleiste eintreten kann.This process is known per se. To remedy this, DE-OS 24 27 062 proposed on the leading flank of a sealing strip of the type mentioned above Art to provide several parallel, radially directed groove-shaped cutouts that Start below the contact line of the leading edge of the groove and the lower edge Cut through the groove so that the pressurized gas passes through it even if the sealing strip is tilted and abutment of its leading radially inner edge on the groove wall in the groove space can enter under the sealing strip.

Bei einem üblichen Nutspiel von 0,02 bis 0,05 mm erqibt sich jedoch, wie dies Fig.iA zeigt, ein Zuströmquerschnitt zwischen Dichtleistenflanke und Nutwand zu den Ausfräsungen bei gekippter Leiste von nicht mehr als 0,01 bis 0,02 mm, was bei höheren Drehzahlen nicht ausreichend ist. Ein gemessenes Druckdiagramm, das in Fig.lB wiedergegeben ist, zeigt bei einem Rotationskolbenmotor der eingangs genannten Bauart in ausqezoqener Linie den Druckanstieg im Brennraum und die infolge der zu engen Zuströmquerschnitte entstehende Druckanstiegsverzögerung im Nutgrund in gestrichelter Linie.With a normal slot clearance of 0.02 to 0.05 mm, however, the result is As Fig.iA shows, an inflow cross-section between the sealing strip flank and the groove wall to the millings with tilted bar of not more than 0.01 to 0.02 mm, what is not sufficient at higher speeds. A measured pressure diagram that is reproduced in Fig.lB, shows in a rotary piston engine of the aforementioned Design in ausqezoqener line the pressure increase in the combustion chamber and the result of the to Delay in pressure rise in the groove base in the bottom of the groove in the form of a dashed line Line.

Aufgabe der Erfindung ist das Verhindern der Verzögerung des Druckgasanstieges im Nutraum bei gekippter Leiste und das Vermeiden des Hämmerns der Dichtleiste gegen die Mantellaufbahn, des Prasselns, um eine ununterbrochene Dichtung durch die dem mit Druck beaufschlagten Arbeitsraum nachlaufende Dichtleiste zu erhalten.The object of the invention is to prevent the delay in the rise in pressure gas in the groove space with a tilted strip and avoiding hammering the sealing strip against the mantle runway, of pattering, to create an uninterrupted seal through the dem to obtain a trailing sealing strip in the pressurized working space.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.The solution to this problem results from the claims.

Hierbei sind, wie dies die Zeichnung zeigen,oben als radial außen und unten als radial innen zu verstehen.Here, as shown in the drawing, are above as radially outside and below to be understood as radially inside.

Durch die Erstreckung des oberen Bereiches der Ausnehmungen über fast die gesamte Breite der Dichtleistenflanke im Bereich der geringsten Nutspaltweite beim Verkippen der Dichtleiste geben die Ausnehmungen einen Durchtrittsweg für das Druckgas zum Nutgrund frei, der in seinem Querschnitt etwa dem entspricht, der bei voll an der nachlaufenden Nutwand anliegenden Dichtleiste zur Verfügung stünde. Die trichterförmige Verschmälerung der Ausnehmungen nach dem Nutgrund zu, die durch die zunehmende Tiefe der Ausnehmung ausgeglichen wird, hat den Zweck, möglichst große Flächen der vorlaufenden Flanke der Dichtleiste als Dicht- und Anlagefläche an der vorlaufenden Nutwand stehen zu lassen.Due to the extension of the upper area of the recesses over almost the entire width of the sealing strip flank in the area of the smallest groove gap width When the sealing strip is tilted, the recesses provide a passage for the Pressurized gas free to the groove base, which in its cross-section corresponds approximately to that of would be fully available on the trailing groove wall adjacent sealing strip. The funnel-shaped narrowing of the recesses after the groove bottom to that through the increasing depth of the recess is compensated for, has the purpose of as possible large areas of the leading flank of the sealing strip as sealing and contact surface to be left on the leading groove wall.

Die parallele Ober- und Unterkanten aufweisende Ausnehmung muß aus diesem Grund etwas breitere Randstreifen und einen Streifen an der Unterkante stehenlassen, ist aber einfacher durch Durchfräsen herzustellen.The recess having parallel upper and lower edges must be removed For this reason, leave slightly wider edge strips and a strip on the lower edge, but is easier to produce by milling through.

Es muß sichergestellt sein, daß zwischen den Ausnehmunqen und den Seitenkanten der vorlaufenden Flanke der Dichtleiste genügende Flächen der Flanke stehenbleiben, um keine Leckwege über die axialen Seitenwände der Dichtleiste stehen zu lassen.It must be ensured that between the openings and the Side edges of the leading flank of the sealing strip, sufficient surfaces of the flank stop so that there are no leakage paths over the axial side walls of the sealing strip allow.

Derartige Dichtleisten können mit besonderem Vorteil für die eingangs genannten Kompressoren verwendet werden, die bei höheren Drehzahlen und höheren Drücken sehr empfindlich gegen die beschriebenen Störungen des Dichtsystems sind, denenzufolge erhebliche Druckabfälle und Geräusch- und Schwingungsbelastungen eintreten.Such sealing strips can be of particular advantage for the initially These compressors are used that operate at higher speeds and higher Pressures are very sensitive to the described malfunctions in the sealing system, as a result of which considerable pressure drops and noise and vibration loads occur.

Die erfindungsgemäßen Dichtleisten können aber in gleicher Weise in Verbrennungsmotoren der eingangs genannten Bauart Verwendung finden, und sie fallen ebenfalls unter den Schutzbereich der Ansprüche.The sealing strips according to the invention can in the same way in Combustion engines of the type mentioned are used, and they fall also under the scope of the claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are based on the drawings in described in more detail below.

Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine erfndungsgemäße Dichtleiste in perspektivischer Darstellung; Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtleiste; Fig. 3 die gleiche Dichtleiste wie zu Fig. 2 jedoch mit einem Dichtdreieck.The drawings show in FIG. 1 a sealing strip according to the invention in perspective view; Fig. 2 shows a further embodiment of the invention Sealing strip; 3 shows the same sealing strip as in FIG. 2, but with a sealing triangle.

In Fig. 1 ist eine Dichtleiste mit Anlauffläche 1 und einer vorlaufenden Flanke 2 und einer nachlaufenden Flanke 3 dargestellt. In der Flanke 3 sind Ausnehmungen 4 und 5 vorgesehen, die in der Ebene dieser Seitenfläche 3 eine im wesentlichen trichterförmige sich nach der Leistenunterkante 6 zu sich verjüngende Kontur haben, wobei sie in ihrer Tiefe von ihrer langen, der Anlauffläche 1 der Dichtleiste zuliegenden Oberkante 7 nach unten zunehmen, so daß jeweils ihr Querschnitt in zur Leistenunterkante parallelen Ebenen annähernd gleich groß bleibt. An ihren stumpfwinklig zulaufenden Unterseiten 8 und 9 öffnen sich die Ausnehmungen 4 und 5 in nach der Flanke 2 und der Leistenunterkante offenen Durchbrechungen 10 und 11. Da die beiden langen Oberkanten 7 dieser Ausnehmungen 4 und 5 sich nahezu über die gesamte Länge der Dichtleiste erstrecken, ergibt sich praktisch keine Einschränkung des Zuströmquerschnittes zwischen der vorlaufenden Flanke 2 der Dichtleiste und der vorlaufenden Nutwandung.In Fig. 1 is a sealing strip with a contact surface 1 and a leading one Edge 2 and a trailing edge 3 are shown. There are recesses in the flank 3 4 and 5 provided, which in the plane of this side surface 3 is a substantially have a funnel-shaped contour tapering towards the lower edge of the strip 6, where they lie in their depth from their long, the contact surface 1 of the sealing strip Increase upper edge 7 downwards, so that in each case their cross-section in to the lower edge of the bar parallel planes remains approximately the same size. At their obtuse angles Undersides 8 and 9, the recesses 4 and 5 open after the flank 2 and the lower edge of the bar open openings 10 and 11. Since the two long upper edges 7 of these recesses 4 and 5 extend almost over the entire length of the sealing strip extend, there is practically no restriction of the inflow cross-section between the leading edge 2 of the sealing strip and the leading groove wall.

Der Abstand zwischen den Oberkanten 7 der Ausnehmungen 4 und 5 von der in gestrichelter Linie eingezeichneten Anlagelinie der vorlaufenden Nutkante 8 muß groß genug sein, um eine ausreichende Dichtfläche zwischen vorlaufender Flanke 2 der Dichtleiste und der vorlaufenden Nutwandung ergeben zu können. Dieser Abstand zwischen der gestrichelten Linie und der Oberkante 7 de Ausnehmungen 4 und 5 muß jedoch mindestens 2 mm betragen.The distance between the upper edges 7 of the recesses 4 and 5 of the contact line of the leading edge of the groove shown in dashed lines 8 must be large enough to have a sufficient sealing surface between the leading flank 2 of the sealing strip and the leading groove wall. This distance between the dashed line and the upper edge 7 de recesses 4 and 5 must however, be at least 2 mm.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtleiste, die auf ihrer vorlaufenden Flanke 13 eine Ausfräsung 14 aufweist, die nahezu von der einen Seitenkante 15 der Dichtleiste zu deren anderen Seitenkante 16 verläuft und die eine mit der Dichtleistenunterkante 17 parallele Oberseite 18 und eine in gleicher Weise parallele Unterseite 19 aufweist. An ihrer Unterseite 19 sind zur Unterkante 17 der Dichtleiste führende Durchbrechungen 20 und 21 vorgesehen. Die Oberseite 18 dieser Durchbrechung 14 muß hier, wie bei der Dichtleiste zu Fig. 1 ausreichend tief, mindestens aber 2 mm unterhalb der durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Anlagelinie der vorlaufenden Nukante liegen. Die Tiefe der Ausfräsung 9 braucht nicht mehr als 0,2 bis 0,5 mm zu betragen, um einen ausreichenden Durchtritt des Druckgases zuzulassen.Fig. 2 shows a sealing strip according to the invention, which on its leading Flank 13 has a cutout 14, which almost from one side edge 15 of the Sealing strip extends to the other side edge 16 and one with the sealing strip lower edge 17 has a parallel upper side 18 and an underside 19 which is parallel in the same way. On its underside 19 are openings leading to the lower edge 17 of the sealing strip 20 and 21 provided. The top 18 of this opening 14 must here, as in the sealing strip to Fig. 1 sufficiently deep, but at least 2 mm below the through the dashed line of the leading nucant line. The depth of the cutout 9 does not need to be more than 0.2 to 0.5 mm in order to allow sufficient passage of the pressurized gas.

Bei Anordnung von Dichtdreiecken gemäß Fig. 3 kann die der Ausnehmung 14 in Fig. 2 sonst gleiche Ausnehmung 22 nahe bis an die schräge Trennebene 23 zwischen dem Dichtdreieck 24 und Dichtleiste 25 herangeführt werden.With the arrangement of sealing triangles according to FIG. 3, that of the recess 14 in Fig. 2 otherwise the same recess 22 close to the inclined parting plane 23 between the sealing triangle 24 and sealing strip 25 are brought up.

Je nach Art der verwendeten Rotationskolbenmaschine kann es zweckmäßig sein, die erfindungsgemäßen Ausnehmungen 7 und 8 mit den Durchbrechungen 10 und 11 oder 20 und 21 gleichermaßen an der nachlaufenden d. h. der anderen Flanke 3 bzw. 26 oder 27 der Dichtleiste anzuordnen.Depending on the type of rotary piston machine used, it may be appropriate be, the recesses 7 and 8 according to the invention with the openings 10 and 11 or 20 and 21 equally on the trailing d. H. the other flank 3 or 26 or 27 of the sealing strip to be arranged.

Durch die Vermeidung von Störungen im Dicht system, die sich mit der erfindungsgemäßen Dichtleiste erreichen läßt, haben sich in der praktischen Anwendung bei einem Luftkompressor der eingangs genannten Bauart mit einem Ubersetzungsverhältnis 2:3 bei 3000 Umdr./min.By avoiding malfunctions in the sealing system that are related to the Sealing strip according to the invention can be achieved in practical use in the case of an air compressor of the type mentioned at the beginning with a transmission ratio 2: 3 at 3000 rev / min.

eine Druckerhöhung von 12 auf 14 bar ergeben, die sonst nicht erreichbar war.result in a pressure increase from 12 to 14 bar, which would otherwise not be achievable was.

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Claims

Claims.

1. Sealing strip of a rotary piston machine, which is in an axial Movable direction running groove in the corner of a piston of the rotary piston machine is arranged by the excess gas pressure in the working chamber leading to it sealing with its contact surface against the jacket track and with its trailing Flank is pressed against the trailing wall of the groove and on its front running flank has recesses radially inside the groove edge, which the compressed gas even if the sealing strip tilts as a result of its contact with the jacket track allow the resulting frictional forces to reach the groove space below the sealing strip, characterized in that the recesses (4,5,14) extend over with their upper edge extend the entire width of the sealing strip without its side edges (15,16,23) cut through and cut them on the underside through openings (10,11,20,21) are in connection with the groove base.

2. Sealing strip according to claim 1, characterized in that the distance the top edge (18) or the top edges (7) of the recesses (4,5,14) from the front running groove edge when the sealing strip is in contact at the mantle track and at least 2mm on the leading wall of the groove.

3. Sealing strip according to claim 1, 2, characterized in that the recesses (7) to taper funnel-shaped after the groove base and one after the groove bottom has increasing depth.

4. Sealing strip according to claim 1, 2, characterized in that only a recess (14) is provided, one with the lower edge (17) of the sealing strip has parallel upper edge (18) and an equally parallel lower edge (19).