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Beschreibung der Erfindung
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Radialdichtleiete - für Rotationskolbenmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Dichtleiste einer Rotationskolbenmaschine, die in einer in axialer Richtung
verlaufenden Nut im Eck eines Kolbens der Rotationskolbenmaschine beweglich angeordnet
ist, die durch den Gasüberdruck in der ihr vorauslaufenden Arbeitskammer abdichtend
mit ihrer Anlauffläche gegen die Mantellaufbahn und mit ihrer nachlaufenden Flanke
an die nachlaufende Wandung der Nut angepreßt wird und die auf ihrer vor laufenden
Flanke radial innerhalb der Nutkante Ausnehmungen aufweist, die das Druckgas auch
bei Verkippen der Dicht leiste infolge der bei ihrem Anlaufen an der Mantellaufbahn
entstehenden Reibkräfte in den Nutraum unterhalb der Dichtleiste gelangen lassen.
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Als Rotationskolbenmaschinen sind im vorlieqenden Zusammenhang vorzugsweise
als Kompressoren arbeitende Trochoidenmaschinen mit zwei- oder dreieckigen in einer
Planetenbewegung umlaufenden Kolben zu verstehen.
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Durch dieses Verkippen, bei dem die Dichtleiste mit ihrer Anlauf fläche
entgegen der Drehrichtung zurückbleibt, wird die vorlaufende radial innere Kante
der Dichtleiste gegen die vorlaufende Nutwand gepreßt und schließt damit den Nutraum
unter der Leiste gegen das Druckgas der vorlaufenden Arbeitskammer ab.
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Demzufolge kann die Dichtleiste nicht durch das Nutgas gegen die Laufbahn
gedrückt werden und es entsteht dort ein Leckspalt, durch den Druckgas in die nachlaufende
Arbeitskammer übertreten kann. Infolge des dadurch aufgehobenen Reibkontaktes der
Anlauffläche der Dichtleiste und der Mantellaufbahn wird die Dichtleiste durch den
Gasdruck wieder mit ihrer nachlaufenden Flanke zur parallelen Anlage der nachlaufenden
Nutwand gebracht, so daß das Druckgas in den unter der Dichtleiste liegenden Nutraum
eintreten und die Dichtleiste mit ihrer Anlauf fläche gegen die Mantellaufbahn andrücken
kann, worauf sie wieder durch die dann einsetzende Reibwirkung in ihre vorherige
Kipplage zurückgedreht wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit sehr hoher Frequenz
und führt zu einem Hämmern der Dichtleiste gegen die Mantellaufbahn, dem sogenannten
Prasseln, und zu erheblichen Druckverlusten in der vorlaufenden Arbeitskammer.
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Dieser Vorgang ist an sich bekannt. Zur Abhilfe wird in DE-OS 24 27
062 vorgeschlagen an der vorlaufenden Flanke einer Dichtleiste der eingangs genannten
Art mehrere parallele radial gerichtete nutförmige Ausfräsungen vorzusehen, die
unterhalb der Anlagelinie der vorlaufenden Nutkante beginnen und die Unterkante
der Nut durchschneiden, so daß das Druckgas über sie auch bei Verkippen der Dichtleiste
und Anliegen ihrer vorauslaufenden radial inneren Kante an der Nutwand in den Nutraum
unter die Dichtleiste eintreten kann.
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Bei einem üblichen Nutspiel von 0,02 bis 0,05 mm erqibt sich jedoch,
wie dies Fig.iA zeigt, ein Zuströmquerschnitt zwischen Dichtleistenflanke und Nutwand
zu den Ausfräsungen bei gekippter Leiste von nicht mehr als 0,01 bis 0,02 mm, was
bei höheren Drehzahlen nicht ausreichend ist. Ein gemessenes Druckdiagramm, das
in Fig.lB wiedergegeben ist, zeigt bei einem Rotationskolbenmotor der eingangs genannten
Bauart in ausqezoqener Linie den Druckanstieg im Brennraum und die infolge der zu
engen Zuströmquerschnitte entstehende Druckanstiegsverzögerung im Nutgrund in gestrichelter
Linie.
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Aufgabe der Erfindung ist das Verhindern der Verzögerung des Druckgasanstieges
im Nutraum bei gekippter Leiste und das Vermeiden des Hämmerns der Dichtleiste gegen
die Mantellaufbahn, des Prasselns, um eine ununterbrochene Dichtung durch die dem
mit Druck beaufschlagten Arbeitsraum nachlaufende Dichtleiste zu erhalten.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.
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Hierbei sind, wie dies die Zeichnung zeigen,oben als radial außen
und unten als radial innen zu verstehen.
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Durch die Erstreckung des oberen Bereiches der Ausnehmungen über fast
die gesamte Breite der Dichtleistenflanke im Bereich der geringsten Nutspaltweite
beim Verkippen der Dichtleiste geben die Ausnehmungen einen Durchtrittsweg für das
Druckgas zum Nutgrund frei, der in seinem Querschnitt etwa dem entspricht, der bei
voll an der nachlaufenden Nutwand anliegenden Dichtleiste zur Verfügung stünde.
Die trichterförmige Verschmälerung der Ausnehmungen nach dem Nutgrund zu, die durch
die zunehmende Tiefe der Ausnehmung ausgeglichen wird, hat den Zweck, möglichst
große Flächen der vorlaufenden Flanke der Dichtleiste als Dicht- und Anlagefläche
an der vorlaufenden Nutwand stehen zu lassen.
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Die parallele Ober- und Unterkanten aufweisende Ausnehmung muß aus
diesem Grund etwas breitere Randstreifen und einen Streifen an der Unterkante stehenlassen,
ist aber einfacher durch Durchfräsen herzustellen.
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Es muß sichergestellt sein, daß zwischen den Ausnehmunqen und den
Seitenkanten der vorlaufenden Flanke der Dichtleiste genügende Flächen der Flanke
stehenbleiben, um keine Leckwege über die axialen Seitenwände der Dichtleiste stehen
zu lassen.
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Derartige Dichtleisten können mit besonderem Vorteil für die eingangs
genannten Kompressoren verwendet werden, die bei höheren Drehzahlen und höheren
Drücken sehr empfindlich gegen die beschriebenen Störungen des Dichtsystems sind,
denenzufolge erhebliche Druckabfälle und Geräusch- und Schwingungsbelastungen eintreten.
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Die erfindungsgemäßen Dichtleisten können aber in gleicher Weise in
Verbrennungsmotoren der eingangs genannten Bauart Verwendung finden, und sie fallen
ebenfalls unter den Schutzbereich der Ansprüche.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen im
folgenden näher beschrieben.
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Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine erfndungsgemäße Dichtleiste
in perspektivischer Darstellung; Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Dichtleiste; Fig. 3 die gleiche Dichtleiste wie zu Fig. 2 jedoch mit einem Dichtdreieck.
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In Fig. 1 ist eine Dichtleiste mit Anlauffläche 1 und einer vorlaufenden
Flanke 2 und einer nachlaufenden Flanke 3 dargestellt. In der Flanke 3 sind Ausnehmungen
4 und 5 vorgesehen, die in der Ebene dieser Seitenfläche 3 eine im wesentlichen
trichterförmige sich nach der Leistenunterkante 6 zu sich verjüngende Kontur haben,
wobei sie in ihrer Tiefe von ihrer langen, der Anlauffläche 1 der Dichtleiste zuliegenden
Oberkante 7 nach unten zunehmen, so daß jeweils ihr Querschnitt in zur Leistenunterkante
parallelen Ebenen annähernd gleich groß bleibt. An ihren stumpfwinklig zulaufenden
Unterseiten 8 und 9 öffnen sich die Ausnehmungen 4 und 5 in nach der Flanke 2 und
der Leistenunterkante offenen Durchbrechungen 10 und 11. Da die beiden langen Oberkanten
7 dieser Ausnehmungen 4 und 5 sich nahezu über die gesamte Länge der Dichtleiste
erstrecken, ergibt sich praktisch keine Einschränkung des Zuströmquerschnittes zwischen
der vorlaufenden Flanke 2 der Dichtleiste und der vorlaufenden Nutwandung.
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Der Abstand zwischen den Oberkanten 7 der Ausnehmungen 4 und 5 von
der in gestrichelter Linie eingezeichneten Anlagelinie der vorlaufenden Nutkante
8 muß groß genug sein, um eine ausreichende Dichtfläche zwischen vorlaufender Flanke
2 der Dichtleiste und der vorlaufenden Nutwandung ergeben zu können. Dieser Abstand
zwischen der gestrichelten Linie und der Oberkante 7 de Ausnehmungen 4 und 5 muß
jedoch mindestens 2 mm betragen.
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Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtleiste, die auf ihrer vorlaufenden
Flanke 13 eine Ausfräsung 14 aufweist, die nahezu von der einen Seitenkante 15 der
Dichtleiste zu deren anderen Seitenkante 16 verläuft und die eine mit der Dichtleistenunterkante
17 parallele Oberseite 18 und eine in gleicher Weise parallele Unterseite 19 aufweist.
An ihrer Unterseite 19 sind zur Unterkante 17 der Dichtleiste führende Durchbrechungen
20 und 21 vorgesehen. Die Oberseite 18 dieser Durchbrechung 14 muß hier, wie bei
der Dichtleiste zu Fig. 1 ausreichend tief, mindestens aber 2 mm unterhalb der durch
die gestrichelte Linie gekennzeichneten Anlagelinie der vorlaufenden Nukante liegen.
Die Tiefe der Ausfräsung 9 braucht nicht mehr als 0,2 bis 0,5 mm zu betragen, um
einen ausreichenden Durchtritt des Druckgases zuzulassen.
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Bei Anordnung von Dichtdreiecken gemäß Fig. 3 kann die der Ausnehmung
14 in Fig. 2 sonst gleiche Ausnehmung 22 nahe bis an die schräge Trennebene 23 zwischen
dem Dichtdreieck 24 und Dichtleiste 25 herangeführt werden.
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Je nach Art der verwendeten Rotationskolbenmaschine kann es zweckmäßig
sein, die erfindungsgemäßen Ausnehmungen 7 und 8 mit den Durchbrechungen 10 und
11 oder 20 und 21 gleichermaßen an der nachlaufenden d. h. der anderen Flanke 3
bzw. 26 oder 27 der Dichtleiste anzuordnen.
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Durch die Vermeidung von Störungen im Dicht system, die sich mit der
erfindungsgemäßen Dichtleiste erreichen läßt, haben sich in der praktischen Anwendung
bei einem Luftkompressor der eingangs genannten Bauart mit einem Ubersetzungsverhältnis
2:3 bei 3000 Umdr./min.
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eine Druckerhöhung von 12 auf 14 bar ergeben, die sonst nicht erreichbar
war.
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