DE4209445C2 - Dichtungsanordnung für Kreiszylinder-Rotationskolbenmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für einen Kreiszylin­ der-Rotationskolbenmotor mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Rotationskolbenmotoren sind bekannt, ein solcher Motor ist beispiels­ weise in der DE-PS 2 71 552 offenbart und in seiner Funktionsweise beschrieben. Bei dem dort beschriebenen Rotationskolbenmotor sind die Kolben paarweise und in einer Durchmesserebene umlaufend angeordnet, wobei jedes Kolbenpaar einer Welle zugeordnet ist, deren Drehachse mit der Achse des Gehäuses übereinstimmt. Die Kolben dieses Motors haben einen kreisförmigen Querschnitt und laufen in einem ringförmigen Gehäuse um, dessen Ringraum ent­ sprechenden Querschnitt aufweist. Die Abdichtung der Kolben erfolgt durch Kolbenringe.

Die Geometrie des Gehäuses dieses Motors bedingt eine aufwendige Fertigung. Darüber hinaus treten Dichtungsprobleme insofern auf, als die Andruckkraft der zur Drehachse weisenden Teile der Kolbenringe aufgrund der auf diese einwirkenden Fliehkräfte reduziert wird und so entweder die nötige Vorspannung verlorengeht, bzw. eine größere gewählt werden muß, um bei höchster Drehzahl eine Rest-Andruck­ kraft zu bewahren. Die letztere Maßnahme führt aber zu erhöhtem Verschleiß bei Betrieb mit niedrigerer Drehzahl.

Schließlich ist ein ähnlich aufgebauter Motor aus der WO 86/01255 zu entnehmen, der grundsätzlich die gleiche Problematik aufweist. Dies gilt bezüglich der Abdichtung auch für eine dort offenbarte Variante mit Flügelkolben von rechteckigem Profil.

Ein ähnlicher Rotationskolbenmotor ist in US-PS 3,070,074 beschrie­ ben, von dem die Erfindung ausgeht. Dort sind innerhalb des Kol­ bens Dichtleisten in einer Ebene derart angeordnet, daß eine Ab­ dichtung zu vier Seiten hin erfolgt. Nachteilig bei dieser bekannten Dichtungsanordnung ist jedoch, daß die Dichtwirkung durch Feder­ kraft erzeugt wird. Dies hat zur Folge, daß mit zunehmender Dreh­ zahl die Abdichtung nach außen hin verstärkt, jedoch nach innen hin vermindert wird. Dieser Effekt ist unerwünscht und kann bis zur Aufhebung der Dichtwirkung führen.

Aus DE-PS 4 79 359 ist es bekannt, die Dichtwirkung über Gehrungs­ flächen von einem Dichtungselement auf das andere zu übertragen, wobei die Fliegkraft zur Verstärkung der Dichtwirkung mit wachsen­ der Drehzahl ausgenutzt wird. Die dort beschriebene Dichtungsanord­ nung ist auf Kreiszylinder-Rotationskolbenmotoren nicht ohne weite­ res übertragbar, da auch eine Abdichtung zur Welle hin erfolgen muß, also eine Kraft in Gegenrichtung der Fliegkraft benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung für einen Kreiszylinder-Rotationskolbenmotor mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen so auszubilden, daß der Kolben in allen Richtungen gleichmäßig ab gedichtet und diese Dicht­ wirkung auch bei steigender Drehzahl verstärkt, zumindest jedoch beibehalten wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die damit erzielbaren Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß auch die stirnseitigen Dichtleisten bei höherer Drehzahl eine zusätzli­ che Andruckkraft erfahren, so daß eine einwandfreie Abdichtung auch im Hoch-Drehzahlbereich gewährleistet ist.

Um schließlich alle Dichtleisten auch bei der Drehzahl Null unter einer Mindestandruckkraft zu halten, kann das Fliehgewicht feder­ kraftbelastet sein, so daß die Federkraft dieses radial nach außen drängt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen in vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 einen im Querschnitt dargestellten erfindungsgemäßen Kreiskolbenmotor, wobei die Schnittführung längs der Linie I-I in Fig. 2 verläuft,

Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch den Kreiskolbenmo­ tor nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Kolben.

Der erfindungsgemäße Kreiskolbenmotor weist ein Gehäuse 1 auf, welches aus einem Rohrabschnitt 2 besteht, der mittels als Flanschla­ ger ausgebildeter Deckelscheiben 3 und 4 beidseitig abgeschlossen ist. Diese sind in geeigneter Weise lösbar an dem Rohrabschnitt 2 des Gehäuses 1 befestigt und mit zu der Achse 5 desselben konzen­ trischen Lagerbohrungen versehen und umschließen gemeinsam mit dem Rohrabschnitt 2 mit ihren Innenflächen einen zylindrischen Kolbenraum. Jede Lagerbohrung dient der Lagerung einer Welle 6 bzw. 7, die somit miteinander fluchtend von verschiedenen Seiten in den Kolbenraum hineinragen, wobei sie sich im wesentlichen in der Mitte desselben treffen. Dabei ist eine zusätzliche Stützlagerung 8 vorgesehen, die durch einen z. B. an der Welle 6 angeordneten und in eine entsprechende Bohrung der Welle 7 hineinragenden abgesetzten Teil 9 der Welle 6 gebildet wird.

Jeder Welle 6 bzw. 7 ist ein Kolbenpaar 10 bzw. 11 zugeordnet, das aus zwei flügelartig gestalteten und um 180° versetzt auf der jeweili­ gen Welle 6 bzw. 7 angeordneten Flügelkolben 12 besteht. Die Flügelkolben 12 sind an den entsprechenden Wellen 6 bzw. 7 befe­ stigt und erstrecken sich in Achsrichtung des Gehäuses, wobei sie den verbleibenden Ringraum zwischen Wellen und Gehäuse ausfüllen. Dabei überragen die Flügelkolben 12 mit einem inneren Teil wechsel­ seitig die jeweils andere Welle 6 bzw. 7.

Zur Abdichtung gegenüber den Wellen 6, 7 und dem Gehäuse ist jeder Flügelkolben 12 mit Dichtleisten 13 bis 15 versehen, die in einer Führungsnut 16 geführt sind. Die Führungsnut 16 weist einen äußeren Abschnitt zur Aufnahme einer äußeren Dichtleiste 13 auf, die an den Stirnflächen des Flügelkolbens 12 in radiale Abschnitte zur Aufnahme von Axial-Dichtleisten 14 übergeht. Die radialen Abschnitte sind schließlich mit einem inneren Nutabschnitt verbun­ den, der im Bereich der Anbindung der Flügelkolben 12 an die zugehörige Welle als Nutkanal ausgebildet ist, der nach außen durch ein Widerlager 17 begrenzt ist und der Aufnahme einer inneren Dichtleiste 15 dient. Diese ist in ihrer Längsausdehnung in Dicht­ leistenteile 18 und 19 geteilt, wobei zwischen diesen im Bereich der Anbindung der Flügelkolben 12 an die Welle ein Andrucksystem 20 angeordnet ist. Alle Dichtleisten weisen an ihren Enden Gehrungsflä­ chen auf, über die sie gegenseitig in Kontakt treten.

Das Andrucksystem 20 besteht aus einem gegenüber der Welle 6 oder 7 durch eine Feder 21 abgestützten Fliehgewicht 22, daß im wesentli­ chen die Form eines gleichseitigen Trapezes hat, dessen Basis der Welle zuweist, und welches zwischen den Seitenwänden des Nutka­ nals geführt ist. Die nach außen konvergierend verlaufenden Tra­ pezseiten des Fliehgewichtes 22 bilden Flächen, die sich gegenüber im wesentlichen dreieckförmigen Übertragungselementen 23 abstüt­ zen, die mit ihrer Basis an dem Widerlager 17 anliegen. Die jeweils freie Seite der beiden Übertragungselemente 23 schließlich steht mit der Gehrungsfläche des jeweils zugeordneten Dichtleistenteils 18 bzw. 19 in Kontakt.

Das beschriebene Andrucksystem entfaltet seine Wirkung bei der Drehzahl Null mit Hilfe der Feder 21, die das Fliehgewicht 22 unter Ausübung einer Keilwirkung zwischen die Übertragungselemente 23 drängt, wodurch diese auf dem Widerlager 17 gleitend auseinander­ gedrängt werden. Diese Bewegung wird über die Gehrungsflächen der beiden Teile 18 und 19 der inneren Dichtleiste 15 übertragen, die ihrerseits die Axial-Dichtleisten 14 nach außen drängen. Dieser Effekt verstärkt sich bei laufendem Motor aufgrund der in Richtung der Kraft der Feder 21 zusätzlich auf das Fliehgewicht 22 einwirken­ den Fliehkraft.

Die an dem Fliehgewicht 22 angreifende Fliehkraft kann auch durch einen Hebelkonstruktion umgelenkt und auf die innere Dichtleiste 15 geführt werden.

Claims (3)

1. Dichtungsanordnung für einen Kreiszylinder-Rotationskolben­ motor mit in einem zylindrischen Gehäuse umlaufenden Flügelkolben (12), die in einer Ebene liegende und in Führungsnuten geführte Dichtleisten (13 und 14) zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse (1) sowie mindestens eine innere Dichtleiste (15) zur Abdichtung gegen­ über einer Welle (6 bzw. 7) umfaßt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die Dichtleisten (13, 14 und 15) an ihren Enden gegenseitig über Gehrungsflächen abstützen und daß der inne­ ren Dichtleiste (15) ein fliehkraftabhängiges, innerhalb des Flügelkolbens angeordnetes Andrucksystem (20) zugeordnet ist, dessen Fliehkraft zum Andruck der inneren Dichtleiste (15) umgelenkt ist,
• - daß das Andrucksystem (20) mindestens ein Fliehgewicht (22) umfaßt, welches jeweils mit einem Paar von Übertragungs­ elementen (23) korrespondiert, die gegenüber einem in dem Flügelkolben (12) vorgesehenen Widerlager (17) radial nach außen abgestützt sind und mit der aus zwei Teilen (18 und 19) bestehenden inneren Dichtleiste (15) in Kontakt stehen und
• - daß das Fliehgewicht (22) keilförmig ausgebildet ist und die Übertragungselemente (23) über Gehrungsflächen einerseits mit den Keilflächen des Fliehgewichts (22) und andererseits mit den Enden der beiden Teile der inneren Dichtleiste (15) in Kontakt stehen, die ebenfalls mit Gehrungsflächen versehen sind.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht (22) radial nach außen federkraftbelastet ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anordnung und Dimensionierung des Fliehgewichts (22) so ausgelegt ist, daß seine bei Rotation des dieses tragenden Flügelkolbens (12) entstehenden Fliehkräfte mindestens gleich oder größer als die auf die inneren Dichtleisten (15) wirkenden Fliehkräfte sind.