DE3609018A1 - Axiale oeldichtung einer rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine axiale Öldichtung einer Rotationskolbenmaschine, insbesondere einer Rotations­ kolbenbrennkraftmaschine der Trochoidenbauart, die ein aus zwei Seitenscheiben und einer zweibogigen Mantel­ laufbahn bestehendes Gehäuse aufweist, das von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben in ständigem gleitenden Eingriff der Dichtteile ihrer Gasdichtung an der Mantellaufbahn und den Gehäuseseitenwänden umläuft, die innerhalb der axialen Gasdichtung in einer Nut im Kolben angeordnet ist, die aus wenigstens einem im radialen Querschnitt trapez­ förmigen und eine Ölkratzkante aufweisenden mit Feder­ wirkung mit der Ölkratzkante gegen die Gehäuseseitenwand angepreßten Dichtring sowie einer den Nutweg abschließenden Dichtung besteht.

Solche Öldichtungen haben den Zweck, das Einbringen von Schmier- und Kühlöl aus den Getriebe- und Lagerräumen in die Arbeitsräume auch in kleinsten Mengen zu verhindern. Ihre Dichtringe laufen mit einem radial nach innen gerichteten kleinen Anstellwinkel an der Gehäuseseiten­ wand an, wobei ihre radial innere Begrenzung senkrecht zu der Gehäuseseitenwand steht, woraus sich die Kratzkante ergibt, die das an der Gehäuseseitenwand anliegende Öl radial nach innen zurückschiebt und von den Arbeitsräumen fernhält. Die Federn, die diese Dichtringe gegen die Gehäuseseitenwand andrücken, können Wellen- oder Teller­ federn sein, die meist mittig an den Dichtringen angreifen und sich im Nutgrund dieser Öldichtung abstützen. Als den Leckweg über die Nut absperrende Dichtung werden O-Ringe aus möglichst wärmebeständigem elastomeren Material verwendet, die zwischen dem Dichtring und dem Nutgrund oder einer Seitenwand der Nut liegen.

Bekannte derartige Dichtringe weisen einen größeren Quer­ schnitt und eine Starrheit auf, um eine Kippwirkung durch den Anpreßdruck der Feder, insbesondere einer Tellerfeder zu verhindern und deren Anstellwinkel immer gleich zu halten.

Nach dem neuesten Stand der Technik besteht eine solche in Fig. 1 dargestellte Öldichtung einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart aus zwei in radialer Richtung hintereinanderliegenden in ihrem Querschnitt U-förmigen Dichtringen a, die je einen elastomeren O-Ring b umfassen. Der eine U-Schenkel c läuft mit einem Anstellwinkel von etwa 2-3° unter Bildung der Ölkratzkante d an der Gehäuse­ seitenwand e an, der andere U-Schenkel f dient als Wieder­ lager für die sich in der im Kolben g angeordneten Nut h abstützenden Wellenfedern i.

Der O-Ring b preßt den Dichtring gegen die Nutwand k und stützt sich an der anderen Nutwand 1 ab, um so den Ölleckweg über die Nut abzuschließen. Um einen genügend großen O-Ring mit ausreichender Elastizität aufnehmen zu können, muß der Öldichtring eine größere axiale Ausdehnung und daher eine entsprechende Starrheit aufweisen. Außerdem verhindert der O-Ring eine über seine Elastizitätsgrenze hinausgehende Bewegungsfreiheit des Dichtringes und ist zudem begrenzt wärmefest.

Derartige Öldichtungen haben daher nicht die Möglichkeit, sich an bestehende und sich im Betrieb bildende Uneben­ heiten der Gehäuseseitenwand anzupassen, vor allem aber nicht an unvermeidbare Wärmeverzüge des Gehäuses im Betrieb, so daß der Dichtring sich in wenn auch geringem Maß von der Gehäuseseitenwand abheben kann und dann Öl nach den Arbeitsräumen durchläßt.

Es kommt jedoch auf die Vermeidung selbst geringster Ölübertritte an. In die Brennräume eindringendes Schmier­ öl verschlechtert sofort die Abgaswerte bei Brennkraft­ maschinen drastisch. Bei Luftkompressoren muß Öl in den Arbeitsräumen über das zur Schmierung der Dichtteile notwendige Mindestmaß grundsätzlich vermieden werden.

Ein bester Ölverbrauch bei der vorstehend beschriebenen Öldichtung bei Vollast und 5000 Umdrehungen/Min. in der Stunde beträgt bis zu 40 gr. Zudem sind derartige Dichtungen aufwendig in der Montage und teuer. Bei einem Zweischeibenmotor werden bei den oben beschriebenen Öldichtungen 8 Öldicht­ ringe und 8 O-Ringe benötigt, wobei die Verwendung von Doppeldichtungen gerade deren Unzulänglichkeit beweist.

Aufgabe der Erfindung ist eine einfache und billige Öldichtung der eingangs genannten Art, die durch Anpassungs­ fähigkeit an Unebenheiten der Gehäuseseitenwand und deren Wärmeverzüge den Ölverbrauch auf ein Mindestmaß herabsetzt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Öldichtung werden unter den vorstehend genannten Bedingungen Ölverbräuche von 5 bis 8 gr unter gleichen Bedingungen wie vorstehend.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch das Gehäuse einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine mit einer Öldichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 einen axialen Teilschnitt durch das Gehäuse einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine mit Seiteneinlaß mit einer erfindungsgemäßen Öldichtung;

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt durch das Gehäuse einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine mit Umfangseinlaß mit einer erfindungsgemäßen Öldichtung.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist 1 die Gehäuseseitenwand, 2 der Kolben und 3 die in diesem vorgesehene Ringnut. Die den Dichtring 4 an die Gehäuse­ seitenwand anpressende Tellerfeder 5 stützt sich in der radialen oberen Ecke des Grundes 6 der Nut 3 ab. Mit 7 ist die axiale Dichtleiste der Gasdichtung bezeichnet, 8 ist der Zwischendichtungsraum und 9 die Ölkratzkante.

Der Dichtring 4 weist ein Verhältnis von 1:3 zwischen seiner axialen Unterseite 10 und seiner radialen dem Grund 6 der Nut 3 zugewandten Hinterseite 11 auf. Er ist daher im Verhältnis zu bekannten Dichtringen bieg­ und anschmiegsam. Die Tellerfeder 5 greift in axialer Richtung genau hinter der Ölkratzkante 9 bei 12 an, dies um Kippbeanspruchungen des Dichtringes 4 sicher zu ver­ meiden, und sie stützt sich im radial äußeren Eck 13 des Grundes 6 der Nut 3 ab. An seinen Anlagestellen bei 12 und 13 ist sowohl die Tellerfeder 5 wie der Dichtring 4 sowie der Grund 6 der Nut 3 geläppt.

Die bei der Läppung an der Tellerfeder erzeugten Ebenen müssen im Einbauzustand der Öldichtung mit den an dem Dichtring bei 12 und an der Kolbenmulde bei 13 geläppten Ebenen parallel sein. Es ist daher zweckmäßig, die Teller­ feder unter der gleichen Belastung wie im Einbauzustand auf einer ebenen Scheibe zu läppen d. h. bei gleicher axialer Höhe wie dort.

Es ergeben sich dadurch eben aneinanderliegende Dicht­ flächen, die den Leckweg des Öls zwischen Dichtring und Tellerfeder einerseits zwischen dieser und dem Nutgrund andererseits völlig abdichten und somit den Leckweg über die Nut 6 verschließen. Außerdem ergibt sich dadurch eine bessere Beweglichkeit des Dichtringes gegenüber dem Kolben.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform baut sich in dem Zwischendichtungsraum 8 infolge der Entlüftung über dem Seiteneinlaß kein Gasdruck auf, der die Teller­ feder 5 vom Dichtring 4 bei 12 abdrücken könnte. Dies tritt jedoch bei der Anordnung eines Umfangseinlasses ein. Für diesen Fall wird die Anordnung gemäß Fig. 3 vorgeschlagen. Bei ihr ist die Nut 14 radial nach innen um die Breite der Tellerfeder 15 erweitert, die in ihrem Umfang entsprechend kleiner ist als die Tellerfeder 5 in Fig. 2. Diese Tellerfeder 15 liegt nunmehr mit ihrer radial äußeren Kante bei 16 an dem inneren unteren Eck der Dichtleiste 4, jedoch wieder genau gegenüber der Ölkratzkante 9, mit geläppten Flächen an. Die innere Kante 17 der Tellerfeder 15 stützt sich im radial inneren und hinteren Eck der erweiterten Nut 14 bei 18 ebenfalls wieder in geläppten Flächen ab, für die gleiches gilt wie für die Läppungen bei Anordnung gem. Fig. 2. Aus dem Zwischendichtungsraum 8 hinter den Dichtring 4 in den Nutraum 19 tretender Gasdruck drückt daher die Tellerfeder 15 gegen den Dichtring 4 bei 16 an. Im übrigen gilt für die Ausführungsform zu Fig. 4 das gleiche wie zu Fig. 2.

• Bezugszeichenverzeichnis  1 Gehäuseseitenwand
   2 Kolben
   3 Ringnut
   4 Dichtring
   5 Tellerfeder
   6 Nutgrund
   7 Dichtleiste
   8 Zwischendichtungsraum
   9 Ölkratzkante
  10 axiale Unterseite
  11 Hinterseite
  12, 13 Anlagestellen von 5 und 6
  14 Nut
  15 Tellerfeder
  16 radial äußere Kante von 15
  17 radial innere Kante von 15
  18 Anlagefläche von 14
  19 Nutraum

Claims (4)

1. Axiale Öldichtung einer Rotationskolbenmaschine, insbesondere einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine der Trochoidenbauart, die ein aus zwei Seitenscheiben und einer zweibogigen Mantellaufbahn bestehendes Gehäuse aufweist, das von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben in ständigem gleitenden Eingriff der Dichtteile ihrer Gasdichtung an der Mantellauf­ bahn und den Gehäuseseitenwänden umläuft, die innerhalb der axialen Gasdichtung in einer Nut im Kolben angeordnet ist, die aus wenigstens einem im radialen Querschnitt trapez­ förmigen und eine Ölkratzkante aufweisenden mit Feder­ wirkung mit der Ölkratzkante gegen die Gehäuseseitenwand angepreßten Dichtring sowie einer den Nutweg abschließenden Dichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Merkmale aufweist:

• a) der trapezförmige axiale Querschnitt des Dichtringes (4) verhält sich in seiner größten axialen Breite (10) zu seiner radialen Erstreckung (11) wie 1:5 bis 1:3;
• b) die Tellerfeder (5, 15) greift in axialer Richtung mit ihrer Anlegekante (12) am Dichtring (4) in der radialen Höhe der Kratz­ kante (9) an;
• c) die Anlagefläche (12) der Tellerfeder (5, 15) am Dichtring (4) und am Grund (13, 18) der Nut (3, 14) ist sowohl an der Tellerfeder (5, 15) wie am Dichtring (4) und dem Grund (13, 18) der Nut (3, 14) geläppt.

2. Öldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Seiteneinlaß die Tellerfeder (5) in der Nut (3) hinter dem Dichtring (4) auf gleicher radialer Höhe wie dieser radial nach außen und zur Mittel­ ebene des Kolbens (2) ansteigend angeordnet ist.

3. Öldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umfangseinlaß die Teller­ feder (15) in einer radial nach innen um die Breite der Tellerfeder (15) erweiterten Nut (14) bis auf ihre Anliege­ kante (16) am Dichtring (4) radial innerhalb des Dichtringes (4) radial nach innen und nach der Mittelebene des Kolbens (2) zu absteigend angeordnet ist.

4. Öldichtung nach Anspruch 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (12, 16, 13, 18) der Tellerfeder (5, 15) am Dichtring (4) und in der Nut (6, 14) und ebenso deren Gegenflächen am Dichtring (4) und der Nut (6, 14) in im Einbau der Tellerfeder (5, 15) parallelen Ebenen geläppt sind.