DE2232997A1

DE2232997A1 - Kolbeneckdichtung fuer rotationskolbenmaschinen

Info

Publication number: DE2232997A1
Application number: DE19722232997
Authority: DE
Inventors: Dankwart Eiermann
Original assignee: Wankel GmbH
Current assignee: Wankel GmbH
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1972-07-05
Publication date: 1974-01-31
Also published as: JPS4963810A; JPS5712843B2; GB1380666A; SU638276A3; FR2191615A5; IT992593B; DE2232997C2

Description

Beschreibung der Erfindung

Kolbeneckdichtung für Rotationskolbenmaschinen

Anmelder;
Dr. Felix Wankel 899 Lindau (B) Bregenzer Str. 83

Die Erfindung betrifft eine aus Eckteil, Dichtbolzen und Dichtstreifen bestehende Eckdichtung einer Rotationskolbenmaschine mit einem aus einem Mantel, dessen mehrbogige Innenfläche im Querschnitt eine Epitrochoide aufweist und aus Seitenteilen bestehenden Gehäuse, das einen von einer Kurbelwelle senkrecht zu den Seitenteilen durchsetzten Innenraum begrenzt ist, auf deren

309885/0030

Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, die wenigstens ein Seitenteil eine Einlaßsteueröffnung aufweist.

Derartige Eckdichtungen sind erforderlich, um einerseits die einzelnen Arbeitsräume untereinander und gegenüber den Lager- und Getrieberäumen der Maschine abzudichten.'

Es ist wünschenswert, daß der Querschnitt der Einlaßsteueröffnung möglichst groß ist, um eine rasche und vollständige Füllung der Ansaugkammer zu erreichen oder bei Aufladung der als Motor arbeitenden Maschine oder bei einer als mehrstufiger Kompressor arbeitenden Maschine die Strömungswiderstände für das im verdichteten Zustand zu überschiebende Arbeitsmittel zu verringern. Die Ausdehnung der seitlichen Einlaßsteueröffnung ist in Drehrichtung des Kolbens durch den überschleifenden Dichtstreifen im Augenblick der größten Ausdehnung der Ansaugkammer bestimmt, in axialer Richtung durch die Lage der Axialdichtungselemente. Da diese durch Federwirkung gegen di'e Seitenwandung angedrückt v/erden, würden sie beim Überschleifen der Einlaßöffnung an deren Kanten anschlagen oder in sie hineinfallen, wenn sie kleinere

309885/0030

Abmessung haben,wie dies z.B. bei Dichtbolzen der Fall ist. Die seitliche Einlaßsteueröffnung muß daher so angeordnet und bemessen sein, daß sie von den Gleitbahnen solcher Dichtungselemente nicht oder nur mit einem geringeren Teil der Breite dieser Bahnen überschnitten werden. Wie z.B. in Fig. 3 der DAS 1 209 356 dargestellt, muß daher zwischen der Seiteneinlaßsteueröffnung und der Mantellaufbahn ein breiter Streifen am Rand der Seitenwand als Gleitbahn für Eckteile der Radialdichtung und Dichtbolzen stehen bleiben. Zu dem gleichen Zweck wurde in DBP 1 102 476 ein Steg für die Laufbahn der eben genannten Dichtungsteile vorgeschlagen, der die Einlaßsteueröffnung überbrückt und sie dadurch in zwei Hälften teilt. Hierdurch kann die Ausdehnung der Steueröffnung in Richtung nach der Mantellaufbahn zu erweitert werden. Jedoch wird einesteils damit nur die den Eirilaßauerschnitt beschränkende Bahn verlagert, ohne daß der Einlaßquerschnitt dadurch insgesamt wesentlich vergrößert werden kann, andererseits werden durch den Steg erhebliche Strömungswiderstände geschaffen.

Bei den bisher beschriebenen üblichen Ausführungsformen der Kolbeneckdichtung wurde nur auf das Ver-

3 09885/0030

meiden des Überschleifens der Steueröffnung durch die kleinen Dichtelemente, wie Dichtbolzen oder Eckteil geachtet, während bei den Dichtstreifen nur Sorge getragen wird, daß der Verlauf ihrer Kanten sich nicht mit dem der Ränder der Steueröffnung deckt, um durch ein scherenartiges Überschleifen ebenfalls ein Anschlagen auszuschließen. Bei aufgeladenen Maschinen und mehrstufigen Kompressoren, bei denen das Arbeitsmittel unter Druck über die Einlaßsteueröffnung in die Ansaugkammer übertritt, gelangt jedoch bei derartigen Anordnungen der Druck beim Überfahren der Steueröffnung durch die axiale Gasdichtung hinter diese. Die dadurch sich ergebenden Druckschwingungen im Raum zwischen der axialen Gasdichtung und der Innendichtung belasten die letztere in unzulässiger Weise und können zudem zu Taumelbewegungen des Kolbens führen.

Es sind Vorschläge für die axiale Gasdichtung bekannt, bei dsnen diese schädliche Wirkung an sich nicht eintreten würde. Zwischen den Radialdichtungen und einem kreisförmigen axialen Gasdichtungsgleitring sind hierbei verbindende in radialer Richtung angeordnete Dichtleisten vorgesehen. Hierdurch kann im Bereich der Kolbenecke die axiale

3 0 9885/0030

Gasdichtung verhältnismäßig weit nach innen zurückverlegt werden, so daß sie auch eine Steueröffnung größeren Querschnittes nicht überschleifen würde. Auch die Gefahr des Anschlagens oder Hineinfaliens von Dichtbolzen oder Eckstücken der Radxaldichtungen kann damit vermieden werden, da auf Dichtbolzen verzichtet wird, die Eckstücke aber von den Verbxndungsleisten gebildet werden, die somit langer als der Querschnitt der Steueröffnung sein können (US.P 3 193 188 Fig. 1 und 3, DAS 1 451 856, bei der auf Eckteile und Dichtbolzen verzichtet wird). Diese Vorschläge haben aber, da eine dauernd dichte Verbindung zwischen Radialdichtung und axialen Gasdichtungsgleitring in Folge der Schwingungen der Radialdichtung nicht hergestellt werden kann, für den vorliegenden Zusammenhang wenig Nutzen. Die in DAS 1 225 454 beschriebene, von dem gleichen Grundgedanken Gebrauch machende Lösung, nach der statt der Verbindungsdichtleiste zwei Keilpaare angeordnet sind, mit denen eine dichtende Verbindung hergestellt werden kann, ist aber hier ebenfalls nicht brauchbar, da diese Keilstücke wiederum in die Steueröffnung fallen oder an ihren Kanten anschlagen können.

30988 5/003Q

In DAS 1 190 726 ist eine Kolbendichtung dargestellt, bei der die Radialdichtung zur Verbindungslinie von Kolbeneck zu Kolbenmitte schräg angeordnet ist. Dadurch ist auf der einen Seite der Radialdichtung an der Kolbenstirnfläche ein größerer von Dichtelementen freier Raum geschaffen, der für Vergrößerung der Steueröffnung genutzt werden könnte. Doch ist diese Möglichkeit hier nicht erkannt und die Schrägstellung der Leiste sollte lediglich dazu dienen, die Rattermarken erzeugenden Schwingungen bei einer derartigen sogenannten geschleppten Leiste zu vermindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausbildung eines großen Querschnittes der Seiteneinlaßsteueröffnung mit geringen Strömungswiderständen zu ermöglichen und andererseits zu verhindern, daß der Druck des durch diese Steueröffnung eintretenden Arbeitsmittels hinter die axiale Gasdichtung des Kolbens gelangen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dichtstreifen und der Dichtbolzen soweit radial nach' innen zurückliegend angeordnet sind,

309885/0030

daß ihre Schleifbahn nach innen zu außerhalb der seitlichen Einlaßsteueroffnung liegt und daß das Eckteil einen bis zu dem Dichtbolzen verlängerten an der Seitenwandung anliegenden und als Dichtleiste wirkenden Schenkel aufweist. Um eine ausreichende Anpressung dieses Schenkels an die Seitenwandung zu erreichen, kann seine Anlagefläche für die Leistenfeder um ca. 30 Grad abgeschrägt sein. Es bedarf dann keiner weiteren Feder in der Nut des Schenkels und die Leistenfeder reicht zum Anpressen der Dichtleiste und des Schenkels aus. Um die für eine Vergrößerung der seitlichen Einlaßsteueroffnung gemäß der Erfindung zur Verfügung stehende Fläche an der Kolbenstirnseite zu erweitern, ist es zweckmäßig, die Leistennut und damit die Nut für die Aufnahme des Schenkels des Eckteils schräg zu der durch die Kolbenecke verlaufende Kolbenmittellinie anzuordnen.

Da der Schenkel des Eckteils die Einlaßsteueroffnung überschleift, könnte der Druck des Arbeitsmittels über dessen Nut und eine durchgefräste Radialnut im Dichtbolzen in den Raum zwjgahen Gasdichtung und Innendichtung gelangen. Um dies zu verhindern, wird vorgeschlagen, diese Radialnut mit einem in sie eingesetzten

309885/0030

Verschlußbolzen abzuschließen. Andererseits wird, um den Raum hinter dem Bolzen mit dem erforderlichen Anpressdruck beaufschlagen zu können, vorgeschlagen, diesen Raum durch eine im Dichtbolzen vorgesehene Axialnut mit dem Nutraum des Schenkels des Eckteils in Verbindung zu bringen. Die Leistennut und die Nut für den Schenkel des Eckteils können mit einer einzigen L-förmigen oder bei beiderseitigen Anordnung mit einer U-förmigen Werkzeugbewegung ausgefräst werden, so daß kein zusätzlicher Herstellungsaufwand für die Anwendung der Erfindung notwendig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Teilansicht der Kolbenstirnfläche mit der erfindungsgemäßen Eckdichtung,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II in Fig. 1

309885/0030

Das Eckteil 1 der Dichtleiste 2 weist einen verlängerten Schenkel 3 auf, der in einer Nut 4 in der Kolbenstirnwand 5 angeordnet ist. Diese Nut ist um einen Winkel von etwa 30 Grad gegenüber der Kolbenmittellinie 6 verdreht. Der Dichtstreifen 7 ist nach innen zurückgesetzt und gibt somit eine Fläche 8 auf der Kolbenstirnwand frei, mit der die seitliche Exnlaßsteueroffnung überfahren werden kann, ohne daß durch diese eintretende unter Drück stehende Gase hinter den Dichtstreifen 7 oder den Dichtbolzen 9 eindringen können. Bei einem aufgeladenen Motor oder einer zweiten oder weiteren Stufe eines Kompressors, bei denen der Überschuh des Arbeitsmittels über die seitliche Einlaßöffnung im Takt des Motors oder dieser Stufe des Kompressors erfolgt, kann das vordere Ende des Dichtstreifens, wie bei den nachfolgenden Dichtstreifen 10 dargestellt, an einem zur Kante der zugehörigen Kolbenflanke näheren Punkt an dem Dichtbolzen 9 angreifen, da sie die seitliche Einlaßöffnung überschleift, so lange diese abgesteuert ist.

Das Eckteil 1 und sein Schenkel 3 werden von der Leistenfeder 11 angepresst, die sich auf der um etwa 30 Grad zur axialen Richtung abgeschrägten Auflagefläche 12 abstützt. Dadurch werden die Eckteile

309885/0030

sowohl nach der Seitenwand wie in Richtung auf die Mantellaufbahn an die Dichtleiste 2 angepresst. Der die Schenkel 3 mit den Dichtleisten 7 und 10 verbindenden Dichtbolzen 9 ist zusammen mit der Nut 4 des Schenkels 3 in radialer Richtung durchgefräst. Diese dadurch im Dichtbolzen gebildete Nut 13 ist mit dem Verschlußbolzen 14 abgesperrt, um ein Übertreten des unter Druck stehenden Arbeitsmittels in den Raum zwischen der Außen- und Innendichtung zu verhindern. Eine Gasführungsnut 15 verbindet den Federraum 16 hinter dem Dichtbolzen 9 mit dem Nutraum 4 des Schenkels 3, um die Funktion des Dichtbolzens zu ermöglichen.

Patentansprüche

309885/0030

Claims

Patentansprüche

Aus Eckteil, Dichtbolzen und Dichtstreifen bestehende Eckdichtung des Kolbens einer Rotationskolbenmaschine mit einem aus einem Mantel, dessen mehrbogige Innenfläche im Querschnitt eine Epitrochoide aufweist, und aus Seitenteilen bestehenden Gehäuse, das einen von einer Kurbelwelle senkrecht zu den Seitenteilen durchsetzten Innenraum begrenzt ist, auf deren Exzenter ein mehreckiger Kolben drehbar gelagert ist, die wenigstens in einem Seitenteil eine Einlaßsteueröffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtstreifen (7,10) und der Dichtbolzen (9) soweit radial nach innen zurückliegend angeordnet sind, daß ihre Schleifbahn innen zu außerhalb der seitlichen Einlaßsteueröffnung liegt und daß das Eckteil (1) einen bis zu dem Dichtbolzen (9) verlängerten an der Seitenwandung anliegenden und als Dichtleiste wirkenden Schenkel (3) aufweist.
2. Kolbeneckdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eckteil (1) eine um ca, 30 Grad zur axialen Richtung abgeschrägten Auflagefläche (12) für die Leistenfeder (11) aufweist.

309885/003 0
3. Kolbeneckdxchtung nach Anspruch 1,2,

dadurch gekennzeichnet/ daß die Leistennut (4) in einem Winkel zur radialen, durch die Kolbenecke gehenden Kolbenmittellinie (6) angeordnet ist.
4. Kolbeneckdxchtung nach Anspruch 1,2,3,

dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bolzennut (13) durch einen im Dichtbolzen (9) konzentrisch angeordneten Verschlußbolzen (14) abgeschlossen ist.
5. Kolbeneckdxchtung nach Anspruch 1,2,3,4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (16) hinter den Dichtbolzen (9) durch eine Nut (15) mit dem Nutraum (4) des Schenkels (3) des Eckteils (1) in Verbindung steht.
6. Kolbeneckdxchtung nach Anspruch 1,2,3,4,5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistennut und die Nut (4) für das Eckteil (1) und dessen Schenkel (3) mit einer einzigen L-förmigen oder bei beiderseitiger Anordnung der erfindungsgemäßen Eckdichtung mit einer einzigen U-förmigen Werkzeugbewegung ausgefräst sind.

309885/0030