DE3620299A1 - Axialdichtsystem einer rotationskolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Axialdichtsystem einer Rotationskolbenmaschine mit zweibogiger Mantellauf­ bahn und einem dreieckigen auf einem Exzenter einer Exzenterwelle umlaufenden Kolben, der in Nuten in seinen Ecken an der Mantellaufbahn anlaufende Radialdicht­ leisten und in bogenförmigen Nuten in seinen Seiten­ flächen axiale Dichtstreifen aufweist, die über in axialen Bohrungen in den Kolbenecken angeordneten Dichtbolzen mit den Radialdichtleisten abdichtend zusammenwirken.

Durch ein solches axial und radial wirkendes Dichtsystem kann an sich eine vollständige Abdichtung der Arbeits­ kammern nach außen und untereinander erzielt werden. Es ist jedoch bekannt, daß die axialen Dichtstreifen mit Rücksicht auf ihre Wärmeverzüge um einen diesen Verzügen entsprechenden Abschnitt kürzer sein müssen als die tatsächliche Erstreckung ihrer Nut von einem Dichtbolzen zum anderen. Durch die Wirkung ihrer Reibung an der Seitenwand des Gehäuses werden diese Dichtstreifen entgegen der Kolbendrehrichtung in ihrer Nut gegen den nachlaufenden Dichtbolzen zurückgeschoben, so daß sich zwischen ihnen und dem vorauslaufenden Dichtbolzen ein Spalt öffnet, der eine Verbindung zwischen der Arbeits­ kammer und dem Innenraum des Kolbens ergibt. Dieser Effekt wurde als unvermeidbar angesehen oder im Hinblick darauf vernachlässigt, daß für Dichtstreifen und Kolben Materialien mit annähernd gleichem Wärmebeiwert verwendet wurden. Bei größerer Verschiedenheit dieser Werte, vor allem bei großzügigen Toleranzen ergeben sich nicht nur merkliche Druckverluste in den Arbeitskammern sondern vor allem eine Aufheizung des Kolbeninneren durch Eindringen heißer Gase, die, wenn keine Öl-Innendichtung wie z. B. bei Kompressoren vorgesehen ist, zu einem Verbrennen des Lager- und Getriebeöles und damit zu einer Zerstörung der Maschine führen kann. Umgekehrt können verbrannte Gase oder Öl aus dem Innenraum des Kolbens in die Arbeitskammern, wenn dort Unterdruck besteht, angesaugt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Lücke im Dichtsystem zu schließen, ohne dabei die funktionsgemäß erforderliche Beweglichkeit der einzelnen genannten Dichtelemente zu behindern.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichnungsteil der Ansprüche angegebenen Maßnahmen gelöst. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine axiale Teilansicht eines Kolbens einer eingangs genannten Maschine mit einem erfindungsgemäßen Dichtsystem;

Fig. 2 eine gleiche Ansicht mit einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform des Dichtsystems.

In Fig. 1 und 2 ist der dreieckige nur mit einer Ecke dargestellte Kolben einer eingangs genannten Maschine mit 1 bezeichnet, seine vorlaufende Flanke mit 2 und seine nachlaufende Flanke mit 3. Im Eck 4 des Kolbens 1 ist ein Dichtbolzen 5 und in einer das Eck 4 und den Dichtbolzen durchschneidenden Radialnut 6 eine Radial­ dichtleiste 7 angeordnet. Parallel zu und nahe der Flanken 2 und 3 des Kolbens 1 sind axiale Dichtstreifen 8 und 9 in Axialnuten 10 und 11 vorgesehen, die mit ihrem nachlaufenden Ende 12 (nur sichtbar bei dem Dichtstreifen 9) an den Dichtbolzen 5 unter Gasdruck der Arbeitskammer anliegen. Durch Drehung des Kolbens 1 in Richtung des Pfeiles 13 werden die Dichtstreifen 8 und 9 durch Reibung an der Gehäuseseitenwand gegen die Drehbewegung vom ihnen vorlaufenden Dichtbolzen 5 weggeschoben und an den nachlaufenden Dichtbolzen 5 bei 12 angedrückt und zusätzlich vom Gasdruck in der Kammer angepreßt. Durch diese Rückverschiebung der Dichtstreifen entsteht eine Lücke bei 14 im Dichtsystem. Diese kann bei entsprechender Erhitzung des Dichtstreifens im Betrieb ausgeglichen werden, was aber vor allem dann nicht möglich ist, wenn das Metall des Kolbens einen höheren Wärmebeiwert hat wie die Dichtstreifen.

In Fig. 1 ist ein zweiter in Drehrichtung hinter dem ersten Dichtbolzen 5 in einer axialen Bohrung angeordneter Dichtbolzen 15 vorgesehen. Er sitzt mit enger Passung in einer axialen Bohrung und ist in der Dichtfläche 16 vom Dicht­ streifen 8 und in der Dichtfläche 17 vom Dichtbolzen 5 angeschnitten. Bei Gasdruck aus der vor der Flanke 3 des Kolbens 1 liegenden Arbeitskammer wird der Dichtstreifen 8 und der Dichtbolzen 5 gegen den zweiten Dichtbolzen 15 und dieser damit an seine Nutwand in deren Abschnitt zwischen den Punkten 18 und 19 abdichtend angepreßt, wobei der durch die Lücke 14 eintretende Gasdruck in gleicher Weise unmittelbar auf ihn einwirkt. Damit wird die Lücke 14 im Dichtsystem vollständig geschlossen.

Fertigung und Montage wird zweckmäßigerweise wie folgt durchgeführt: Vor Ausfräsen der Nut 10 und Einbringen der Nutbohrung für den ersten Dichtbolzen 5 wird die Nutbohrung für den zweiten Dichtbolzen 15 ausgeführt und dieser eingesetzt. Sodann erfolgt erst die Bohrung für den ersten Dichtbolzen und das Ausfräsen der Nut 10, wobei die Anschnitte in den Dichtflächen 16, 17 des zweiten Dichtbolzens 15 entstehen.

Je nach Wärmedehnungsbeiwerten des Dichtstreifens und des Kolbenmaterials kann der zweite Dichtbolzen 15 einen größeren oder kleineren Durchmesser haben, wodurch die Länge der Anlagefläche des Dichtstreifens 8 der Dicht­ fläche 16 des zweiten Dichtbolzens 15 bestimmt werden kann.

In der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist hinter der Nut 10 unmittelbar an sie radial anschließend eine zweite Nut 20 mit gleicher Tiefe über ein kurzes Stück vom vorauslaufenden Dichtbolzen 5 in Richtung gegen den Drehsinn des Kolbens 1 vorgesehen. In sie ist ein kurzer Abschnitt 21 eines Dichtstreifens mit enger Passung eingesetzt. Dieser Abschnitt 21 ist vom Dichtbolzen 5 in der Dichtfläche 22 angeschnitten. Das andere Ende 23 der Nut 20 darf nicht länger als der Dichtstreifenabschnitt 21 sein, um von der Wandung des Endes 23 der Nut 20 gegen ein Verschieben vom Dichtbolzen 12 gegen die Drehrichtung des Kolbens 2 durch Reibung an der Gehäuseseitenwand gesichert zu sein. Die Nut 21 wird zweckmäßigerweise mit einem Stirnfräser eingeschnitten, um eine zur Kolbenseitenfläche senkrechte Wandung des Endes 23 der Nut 20 zu erhalten.

Bei Druckbeaufschlagung aus der vor der Flanke 3 des Kolbens 1 liegenden Arbeitskammer wird der Dichtstreifen­ abschnitt 21 von dem Dichtstreifen 8 gegen die rückwärtige Wand seiner Nut 20 und mit seiner Dichtfläche 22 gegen den Dichtbolzen unter Mitwirkung des durch die Lücke 14 eintretenden Gasdruckes gepreßt, wodurch ebenfalls das Dichtsystem völlig geschlossen wird. Zur Herstellung kann erst die Nut 20 zusammen mit der Nut 10 vor Einbringen der Nutbohrung für den Dichtbolzen 5 ausgefräst und dann der Abschnitt eines Dichtstreifens in die Nut 20 eingesetzt und darin z. B. durch ein wärmelösliches Klebmittel befestigt und sodann die Bohrung 15 für den Dichtbolzen 5 vorgenommen werden, wobei der Anschnitt in der Dichtfläche 22 erzeugt wird.

Eine Bewegung des Dichtstreifenstückes 21 gegen den Drehsinn des Kolbens 1 kann auch durch andere Mittel, z. B. durch Einsetzen eines Bolzens bei 23 verhindert werden.

Ein besonderer Vorteil ist es, daß unabhängig von den Problemen der verschiedenen Wärmedehnung der Dicht­ streifen und des Kolbens Toleranzen in der Länge der Dichtleisten nicht mehr beachtet werden müssen.

• Bezugszeichenverzeichnis  1 Kolben
   2 vorlaufende Flanke
   3 nachlaufende Flanke
   4 Eck
   5 Dichtbolzen
   6 Radialnut
   7 Radialdichtleiste
   8 nachlaufender Axialdichtstreifen
   9 vorlaufender Axialdichtstreifen
  10 Axialnut zu 8
  11 Axialnut zu 9
  12 Anlagestelle von 9 an 5
  13 Pfeil für Drehrichtung
  14 Lücke
  15 zweiter Dichtbolzen
  16 Dichtfläche von 15 gegenüber 8
  17 Dichtfläche von 15 gegenüber 5
  18, 19 Endpunkte der Anliegefläche von 15
  20 Nut für 21
  21 Abschnitt einer Dichtleiste
  22 Dichtfläche von 21 nach 5
  23 Ansteigen des Nutgrundes von 20

Claims (5)

1. Axialdichtsystem einer Rotationskolbenmaschine mit zweibogiger Mantellaufbahn und einem dreieckigen auf einem Exzenter einer Exzenterwelle umlaufenden Kolben, der in Nuten in seinen Ecken an der Mantel­ laufbahn anlaufende Radialdichtleisten und in bogen­ förmigen Nuten in seinen Seitenflächen axiale Dicht­ streifen aufweist, die über in axialen Bohrungen in den Kolbenecken angeordneten Dichtbolzen mit den Radial­ dichtleisten abdichtend zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß radial innerhalb jedes Dichtstreifens (8) und in Drehrichtung des Kolbens (1) hinter dem diesen Dichtstreifen (8) vorauslaufenden Dichtbolzen (5) in einer axialen Nut oder Nutbohrung ein an dem Dichtstreifen (8) und dem Dichtbolzen (5) mit Dichtflächen (16, 17, 22) anliegender Dichtkörper (15, 21) angeordnet ist.

2. Axialdichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper ein in einer axialen Nutbohrung mit enger Passung angeordneter zweiter Dichtbolzen (15) ist, der von dem ersten Dichtbolzen (5) und dem Dichtstreifen (8) in Dicht­ flächen (16, 17) angeschnitten ist.

3. Axialsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper in einer unmittelbar neben der Nut (10) des Dichtstreifens (8) vorgesehene Nut mit enger Passung angeordneter Abschnitt (21) einer Dichtleiste ist, der von dem Dichtbolzen (5) in einer Dichtfläche (22) angeschnitten ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Axialdichtsystems nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutbohrung für den ersten Dichtbolzen (5) und das Einfräsen der Nut (10) für den Dichtstreifen (8) nach Einbringen der Nutbohrung für den zweiten Dichtbolzen (15) und Einsetzen dieses Dichtbolzens (15) in seine Nutbohrung vorgenommen werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Axialdichtsystems nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutbohrung für den Dichtbolzen (5) nach Einfräsen der Nut (10) für den Abschnitt (21) eines Dichtstreifens und dessen Ein­ kleben in seine Nut (20) vorgenommen wird.