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Kolbenseitendichtung für Drehkolbenmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf Drehkolbenmaschinen, bei welchen in einem Zylinderraum ein Zylinderkolben
von kleinerem Durchmessür so bewegt wird, daß er mit seiner Umfläche nacheinander
die Erzeugenden der Zylinderinnenfläche berührt und auf diese Weise der zwischen
ihm und der Zylinderinnenfläche gebildete, im Querschnitt sichelförmige Raum um
die Zylinderraumachse herumwandert. Durch im Zylindergehäuse sitzende, radial zur
Zylinderachse verschiebbare Widerlagerschieber wird der wandernde sichelartige Raum
in Druck- und Saugkammern unterteilt.
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Es ist bekannt, die Abdichtung des Kolbens an seinen Stirnflächen
durch in äußeren Ringkanälen der Stirnflächen untergebrachte, federnd gegen die
Zylinderseitenwände gedrückte Dichtungsringe zu bewirken und diese Dichtungsringe
mit einer Verzahnung zu versehen, welche in eine entsprechende Verzahnung des Kolbens
eingreift, um den zwischen dem Kolben und dem Dichtungsring beim Andrücken des letzteren
an die Zylinderseitenwand entstehenden Zwischenraum abzudichten.
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Bei der Anwendung derartiger Einrichtungen in Hochdruckverdichtern
und anderen, mit hohen Drücken arbeitenden Maschinen reicht der erzielte Dichtungsgrad
nicht aus, da sich einerseits der Druck des Arbeitsstoffes durch die freien Räume
der Verzahnüngen hindurch und um die Führungsflächen der Dichtungsringe herum ausgleichen
kann und anderseits eine genaue Anlage der bei bekannten Einrichtungen verwendeten
Dichtungsflächen an die Zylinderseitenwand nicht gewährleistet ist.
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Um diese Mängel zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung die Einrichtung
getroffen, daß die in den Kolben eingreifende Verzahnung unmittelbar an der Zylinderseitenwand
anliegt und außer dem diese Verzahnung tragenden äußeren Dichtungsring noch ein
besonderer innerer unv erzahnter Dichtungsring vorgesehen ist. Hierbei ist die Verzahnung
leicht und genau auszuführen, während dies bei den Dichtungsringen der bekannten
Ausführung nicht ohne weiteres möglich war; denn dort mußte die Verzahnung in den
Winkel der Dichtungsringe von winkelförmigem Querschnitt hineingearbeitet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der
Anwendung auf einen an sich bekannten doppeltwirkenden Drehkolbenverdichter dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht des Verdichters, Fig.
2 eine im Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i gehaltene Oberansicht desselben,
Fig.3 eine teilweise Stirnseitenansicht des Drehkolbens, Fig. ¢ einen Schnitt nach
der Linie IV-IV d_ er Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig.
3.
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Achsengleich zu dem Zylinderraum i (Fig. i) des Zylindergehäuses 2,
welches von einem Kühlraume 3 umgeben ist, ist eine Welle 4 in Seitenwänden
5,
6 (Fig. 2), welche den Zylinderraum i seitlich abschließen, drehbar gelagert. Die
Welle 4 weist in der Mitte einen exzentrischen Ansatz 7 auf, welcher den Drehkolben
8 lose drehbar trägt. Letzterer ist an seinen Stirnseiten gegenüber den Seitenwänden
5, 6 abgedichtet. Zentrisch zur Achse 9 (Fig. i) der Welle 4 beweglich sind in dem
Zylindergehäuse 2 zwei prismatische Widerlagerschieber 11, 12 angeordnet, welche
sich mit ihren Kolbensdichtungflächen 13 gegen die Umfläche des Drehkolbens 8 legen,
und zwar wird ihre ständige Berührung mit dem Drehkolben 8 durch zwei an ihren Enden
angreifende Gestänge 14, 15, 16, 17 bekannter Bauart gesichert.
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Wie Fig. i erkennen läßt, regeln die Widerlagerschieber ii und 12,
welche dazu dienen, den zwischen dem Drehkolben 8 und der Zylinderinnenfläche i
gebildeten sichelartigen Raum in Druck- und Saugkammern 27, 28, 29 einzuteilen,
gleichzeitig die. Luftzuführungen zu den jeweiligen Saugräumen, indem nach der Außenluft
zu offene Kanäle 18 des Zylindergehäuses in Ausnehmungen ig der Widerlagerschieber
ii bzw. i2 münden, deren innere Kanten 21 im Zusammenwirken mit den benachbarten
Kanten 22 der Zylinderinnenfläche bei entsprechender Bewegung der Schieber nach
innen Einlasschlitze für die anzusaugende Luft bilden. Oberhalb des Widerlagerschiebers
ii und unterhalb des Widerlagerschiebers 12 ist je ein Druckventil 23 bzw. 24 (Fig.
i) vorgesehen, welches durch je eine Rohrleitung 25 nach dem nicht dargestellten
Druckbehälter führt.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Abdichtung der Stirnflächen
des Drehkolbens 8 gegenüber der Zylinderseitenwand soll nun an Hand der Fig. 3 bis
5 näher erläutert werden. Auf jeder Kolbenseite ist ein Ringkanal gi angeordnet,
welcher ein oder mehrere metallene Dichtungsringe 9ß, 93 aufnimmt. An diese schließt
sich nach rechts (Fig. 4 und 5) eine aus Klingerit o. dgl. 'bestehende Dichtungsringscheibe
94, welcher zwei Sprengringe 95, 96 folgen, von denen der eine nach außen und der
andere nach innen federt. Die beiden Sprengringe können entweder nebeneinander oder
wie dargestellt in gleicher Ebene liegen. Hierauf folgt wiederum eine Dichtungsringscheibe
97 und ferner ein vorzugsweise aus Stahl bestehender Druckring 98. Auf den Druckring
98 wirken in gleichmäßigen Abständen Druckkolben 99
(Fig. 3, 4) ein, welche
in entsprechenden Bohrungen des Drehkolbens 8 dichtend sitzen und auf ihren abgesetzten
inneren Enden ioi (Fig. 4) Druckfedern io2 aufnehmen, welche sich gegen die ICabenzwischenwand
103 des Drehkolbens legen. Es ist ersichtlich, das auf diese Weise die Dichtungsringe
92, 93 gleichmäßig gegen die Zylinderseitenwand gedrückt werden und der zwischen
ihren Umfangsflächen und dem Ringkanal gi etwa vorhandene Durchlaßraum durch die
beiden Sprengringe 95, 96 und die Dichtungsringscheibe 94 wirksam abgedichtet
wird.
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Während der äußere Dichtungsring 92 an der Zylinderseitenwand dichtend
anliegt, ist dies für die seitliche Ringfläche des ungeteilten Kolbens 8, welche
außerhalb des Dichtungsringes 92 liegt, nicht der Fall. Zwischen dieser Fläche und
der Zylinderseitenwand ist daher ein Durchlaßraum vorhanden, und es muß neben der
Anordnung der Dichtungsringe 92, 93 eine besondere Anordnung getroffen werden, durch
welche dieser Durchlaßraum abgedichtet wird. Dies geschieht dadurch, das auf dem
äußeren Dichtungsring 92 eine Verzahnung 104 (Fig.3,4) aufgesetzt ist, welche sich
an die Zylinderseitenwand anlegt und in eine entsprechende Verzahnung io5 des äußeren
Drehkolbenteiles dichtend eingreift. Ist die Teilung dieser Verzahnung klein genug,
so wird verhindert, das sich der Druckunterschied zwischen den Saug-und Druckkammern
durch den genannten Durchlaßraum ausgleicht.
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Der Anpressungsdruck der beidenDichtungsringe 92, 93 muß in den Teilen
der Ringe besonders stark sein, die sich jeweils im Bereiche der Druckkammern (Kammer
27, Fig. i) befinden, während für die anderen Teile der Ringe der Anpressungsdruck
entsprechend kleiner gehalten sein kann. - Um eine solche unterschiedliche Druckverteilung
zu bewirken, wird der Druck der Druckkammern selbst für den Anpressungsdruck herangezogen,
indem er hinter die Dichtungsringe 92, 93 geleitet wird. Zu diesem Zwecke sind,
wie Fig. 5 erkennen läßt, die äußeren Dichtungsringe 92, der äußere Sprengring
95, die Dichtungsringscheiben 94, 97 und der Druckring 98 mit Bohrungen io6
versehen. Sofern der im Bereiche einer Druckkammer liegende Teil des Dichtungsringes
92 nicht scharf genug an die Zylinderseitenwand angedrückt wird, kann der mehr oder
weniger abgedrosselte Druck der Druckkammer zwischen ihm und der Zylinderseitenwand
in die Bohrung io6 eintreten und sich hinter dem Druckring 98 in dem Raume io7 des
Ringkanales gi ausbreiten. Die Folge davon ist, das sich zu dem unveränderlichen
Anpressungsdruck der Federn io2 an der betreffenden Stelle noch ein Zusatzdruck
gesellt, durch welchen die vollständige Abdichtung mit Sicherheit erzielt wird.
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Es muß nun vermieden werden, das sich der aus der Druckkammer in den
Raum 107 eintretende Druck über den ganzen Ringraum 107
verteilt, da
er, wie gesagt, nur an den Teilen der Dichtungsringe wirken soll, die jeweils im
Bereiche der Druckkammern liegen. Zu diesem Zweck wird der Raum io7 in einzelne
gegeneinander abgedichtete Kammern unterteilt, und zwar geschieht dies unmittelbar
durch die
Druckkolben 99 (Fig. 4), deren Durchmesser genau mit der
Höhe des Ringkanales gi übereinstimmt. Nach Fig. i und 3 sind sechs solcher Druckkolben
99 vorgesehen, die zwischen sich sechs abgeteilte Kammern des Raumes io7 bilden.
Praktisch wird man die Anzahl der Druckkolben und damit der Kammern soweit wie irgend
möglich erhöhen. Zur bequemen und sicheren Zuleitung des Druckes zu den Bohrungen
io6 münden die letzteren in offene Kanäle io8, deren Lage und Länge den Kammern
des Raumes io7 entsprechen.
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Infolge der Uberleitung des Druckes der Druckkammern in den Raum io7
kann es leicht vorkommen, daß der Drehkolben infolge verschiedener Abdichtung der
beiden seitlichen Dichtungsringe 92 gegenüber der Zylinderseitenwand einseitig durch
den Druck beeinflußt wird. Um dem vorzubeugen, wird zwischen den gleichliegenden
Kammern des Raumes io7 beider Drehkolbenseiten ein Druckausgleich dadurch geschaffen,
daß sie verbindende Ausgleichrohre zog (Fig. 5) vorgesehen sind.