DE2063306C3 - Dichtungsvorrichtung für eine Schwenkkolbenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für eine Schwenkkolbenmaschine mit mindestens einem innerhalb eines von Seitenteilen axial begrenzten Mantels oszillierenden, mit einer Welle drehfest verbundenen Leistungsteil und mit mindestens einem mit dem Mantel verbundenen Absperrteil, welches, ebenso wie das Leistungsteil, von radial und axial verlaufenden elastischen Dichtleisten umschlossen ist, wobei die Leistungs- und Absperrteile sowie die radial verlaufenden, aus elastischem Material bestehenden Dichtleistenteile an ihren radial inneren Enden bogenförmige Ausnehmungen aufweisen, in welche ein die Welle umfassender Dichtungsring in dichtendem Kontakt mit den radialen Dichtleistenteilen eingelassen ist.

Eine derartige Dichtungsvorrichtung ist aus der USA-Patentschrift 3 232 185 bekannt. Der die Welle umfassende Dichtungsring weist einen Querschnitt in Form eines rechtwinkligen Dreiecks auf, wobei die eine Kathete die Welle und die andere Kathete das Seitenteil berührt und die Hypothenuse in dichtendem Kontakt mit den radialen Dichtleisten steht. Der Ring ist mit einer Vielzahl von Ausnehmungen versehen, die von der zur Welle koaxialen Kathetenfläche ausgehen und in die zur Welle senkrechten Kathetenfläche einmünden. Diese Ausnehmungen sind mit einem elastisehen Material gefüllt. Die bekannte Dichtungsvorrichtung baut zwar eine sich über die radial und axial verlaufenden elastischen Dichtleisten und über den die Welle umfassenden Dichtungsring schließende Dichtungsgrenze auf, jedoch wird wegen der elastischen Ausbildung des Dichtungsringes aber bei Arbeitsdruckbeaufschlagung der Schwenkkolbenmaschine nicht unter allen Umständen eine wirksame Abdichtung des zw^:«chen der Welle und der Lagerung derselben in den Seitenteilen infolge eines Wellenversatzes fre, werdenden sichelförmigen Spaltes erreicht, da der Ring wegen seiner elastischen Ausbildung der radialen Bewegung der Welle bei Druckbeaufschlagung nicht als Ganzes zwangläufig folgt, sondern höchstens teilweise verformt wird, ohne daß der frei gewordene sichelförmige SDaIt abgedeckt wird. Weiterhin liegt der Dichtungsring mit seiner metallischen Hypothenusenfläche nicht nur an den radialen Dichtleistenteilen an, sondern auch an den sich zu den Dichtleisten parallel erstreckenden Metallflächen, so daß eine zu einem erhöhten Verschleiß führende Reibung von. Metall auf Metall nicht zu vermeiden ist Schließlich ist die Herstellung des bekannten Dichtungsringes wegen der Ausbildung der Ausnehmungen und des Füllens derselben mit einem elastischen Material recht aufwendig und damit teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine wirksame Abdichtung des frei werdenden, sichelförmigen Spaltes zwischen der Welle und der Lagerung in den Seitenteilen infolge des Wellenversatzes relativ zum Lager bei Arbeitsdruckbeaufschlagung zu

gewährleisten. .... . , , . „

Die vorliegende Erfindung erreicht dies dadurch, daß der Dichtungsring starr ist und das Absperrteil nicht berührt und daß der Querschnitt des starren Dichtungsringes größer ist als der Querschnitt der bogenförmigen Ausnehmung in den radialen elastischen Dichtleistenteilen des Absperrteils.

Der leicht herzustellende starre Dichtungsring erhält wegen seines größeren Querschnittes in den Ausnehmungen der Dichtleisten eine gewisse Vorspannung, so daß er in jeder Betriebsphase nicht nur in dichtendem Eingriff mit den elastischen radial verlaufenden Dichtleistenteilen, sondern auch mit der Welle und dem zugeordneten Seitenteil bleibt, wobei ein Verschleiß in den Ausnehmungen des Absperrteils durch die fehlende Berührung verhindert wird. Da der Dichtungsring starr ist, macht er bei Druckbeaufschlagung der Schwenkkolbenmaschine die radiale Bewegung der Welle mit und deckt damit den sich öffnenden sichelförmigen Spalt ab, ohne den dichtenden Kontakt mit den radialen Dichtleistenteilen aufzugeben.

Vorzugsweise sind der Querschnitt der bogenförmigen Ausnehmung in der jeweiligen radialen Dichtleiste und der Querschnitt des starren Dichtungsringes kreissektorförmig, da diese Querschnitte sich einfacher herstellen lassen und zu einer gleichmäßigeren Kraftverteilung führen. Um auf einfache Weise eine Schmierung der in den Seitenteilen gelagerten Welle zu erreichen, ist in dem Dichtungsring oder im gegenüberliegenden Seitenteil eine sich über den gesamten Umfang erstrekkende ringförmige Aussparung vorgesehen.

Der Erfindungsgegenstand soll nun in einer Ausführungsform an Hand der Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung versehene Schwenkkolbenmaschine,

F i g. 2 einen vergrößerten Teillängsschnitt längs der Linie U-Il in F i g. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten Teillängsschnitt längs der Linie IH-IIl in F ig.l,

F i g. 4 einen Teilquerschnitt durch die Schwenkkolbenmaschine gemäß F i g. 1 mit frei gewordenem sichelförmigem Spalt infolge Arbeitsdruckbeaufschiagung.

Die Schwenkkolbenmaschine 1 in F i g. 1 weist einen von Seitenteilen axial begrenzten Mantel 11 auf; von den Seitenteilen ist in den F i g. 2 und 3 nur das Seitenteil 13 dargestellt In einer Lagerbohrung 14 im Seitenteil 13 und einer entsprechenden Lagerbohrung im anderen Seitenteil ist eine Welle 12 drehbar gelagert. In den Lagerbohrungen sind in üblicher Weise nicht gezeigte Dichtungen angeordnet

Mit dem Mantel 11 ist ein sich radial nach innen erstreckendes Absperrteil 15 verbunden. Dies kann mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben erfolgen. Ferner ist mit der Welle 12 ein radial nach außen ragendes Leistungsteil 16 drehfest verbunden. In der F i g. 1 ist die Drehachse und die Oszillationsachse des Leistungsteils mit 17 bezeichnet Das freie Ende aes Absperrteils 15 gleitet auf der Oberfläche 18 der Welle 12, während das freie Ende des Leistungsteils 16 auf der zylindrischen Innenfläche 19 des Mantels 11 gleitet. Das Absperrteil 15 und das Leistungsteil 16 sind mit Nuten 20 bzw. 21 versehen, denen radial 22 bis 23 und axial verlaufende elastische Dichtleisten eingebracht sind. Diese werden in den zugeordneten Nuten von Stützelementen 24 und 25 bzw. 26 und 27 gehalten. Die den Absperrteil 15 umschließende Dichtleiste steht in dichtendem Eingriff mit den Innenflächen der Seitenteile, mit der Oberfläche der Welle und der Mantelinnenfläche. Die leistungsteilumschließende Dichtleiste 23 steht in einem analogen dichtenden Kontakt.

Das Absperrteil 15 und das Leistungsteil 16 bilden mit dem Mantel 11 und den Seitenteilen zwei Arbeitskammern 28 und 29 veränderlichen Volumens. Der Mantel 11 ist mit zwei Durchlaßöffnungen 30 und 31 versehen, die der Zu- und Abfuhr von Strömungsmittel dienen.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, sind die aus elastischem Material bestehenden Dichtleistenteile 22 und 23 an ihren radial inneren Enden mit bogenförmigen Ausnehmungen 32 versehen, die einen kreissektorförmigen Querschnitt aufweisen und sich zur Oberfläche 18 der Welle 12 und zur Innenfläche 33 des zugeordneten Seitenteils 13 hin öffnen. Wie die F i g. 3 zeigt, ist auch jedes der Teile 15 und 16 an seinem radial inneren Ende mit einer bogenförmigen Ausnehmung 34 versehen, die die gleiche Formgebung wie die Ausnehmung 32 aufweist, jedoch im Querschnitt größere radiale Abmessungen besitzt. Es ist natürlich klar, daß die Stützglieder 24 und 25 bzw. 26 und 27 mit Nuten 35 der gleichen Form und mit gleichen Abmessungen versehen sein müssen. In den bogenförmigen Ausnehmungen 32 ist jeweils ein starrer Dichtungsring 36 in dichtendem Kontakt mit den Dichtleisten eingelassen, der die Welle 12 mit einem Durchmesserspiel von 0,025 mm umfaßt. In den Fig. 1 bis 3 ist der dem Seitenteil 13 zugeordnete starre Dichtungsring 36 dargestellt. Der Querschnitt des starren Dichtungsringes 36 ist größer als der Querschnitt der bogenförmigen Ausnehmung 32 im elastischen Dichtleistenteil 22, so daß beim Zusammenbau der Schwenkkolbenmaschine durch den Eingriff des Seitenteils 13 mit der zugeordneten sich radial erstreckenden Fläche 37 des Dichtungsringes eine gewisse Vorspannung aufgebaut wird. Obwohl dieser Dichtungsring 36 nur an zwei über seinen Umfang verteilten Stellen durch die Dichtleistenteile 22 und 23 gehalten wird, wird durch die Vorspannung ein Dichtungseingriff mit dei Innenfläche 33 längs der gesamien Fläche 37 erzielt.

In den F i g. 2 und 3 ist die der Welle zugewandte Fläche des Dichtungsringes mit 39 bezeichnet Bei der gezeigten Ausführungsform ist in der Fläche 37 eine sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmige Ausnehmung 38 vorgesehen, die auch in Verbindung mit der inneren Ringfläche 39 steht

An Hand der F i g. 4 soll nun die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Dichtungsvorrichtung erläutert werden.

Es werde angenommen, daß bei der in der F i g. 1 und in der F i g. 4 gezeigten Stellung des Leistungsteils 16 die Arbeitskammer 28 mit Arbeitsdruck beaufschlagt wird (z. B. 140 kp/cm²) und die Arbeitskammer 29 entlüftet wird, wobei jedoch in der Arbeitskammer 29 ein Restdruck von 7 kp/cm² aufrechterhalten wird. Infolge der Arbeitsdruckbeaufschlagung erfolgt ein Versatz der Welle 12 relativ zum Lager 14 in der F i g. 1 und 4 nach rechts, was in der F i g. 4 durch die Berührung der Oberfläche 18 der Welle 12 mit der Innenfläche der Lagerbohrung 14 im rechten Teil der F i g. 4 dargestellt ist. Da der Dichtungsring 36 starr ist. macht er die radiale Bewegung der Welle 12 nach rechts mit, so daß er das obenerwähnte radiale Spiel von 0,025 mm abbaut und sein linksseitiger Abschnitt dichtend an dem linksseitigen Abschnitt der Welle 12 anliegt. Das Durchmesserspiel zwischen Welle 12 und Lagerbohrung 14 soll bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 0,050 mm betragen. Zwischen der Welle 12 und der Lagerung in den Seitenteilen wird daher im Hochdruckbereich der Schwenkkolbenmaschine ein sichelförmiger Spalt 40 frei, der in der F i g. 4 etwas übertrieben dargestellt ist. Da aber der starre Ring 36 der Bewegung der Welle 12 gefolgt ist, wird der sichelförmige Spalt 40' durch den Ring abgedeckt, so daß keine Flüssigkeit aus der unter dem Arbeitsdruck stehenden Arbeitskammer 28 durch den sichelförmigen Spalt 40 abströmen kann.

Wenn sich nun die Welle 12 und das Leistungsteil 16 im Gegenuhrzeigersinne drehen, bewegt sich auch der sichelförmige Spalt 40 in dieser Richtung. Durch die obenervi'ähnte Vorspannung des Dichtungsringes wird aber erreicht, daß der Dichteingriff zwischen dem Dichtungsring und der Innenfläche 33 des Seitenteils 13 unabhängig von der Winkelstellung der Welle 12 und des mit ihr verbundenen Leistungsteils 16 aufrechterhalten bleibt. Dabei ist es völlig gleichgültig, welche der Arbeitskammern zuerst mit Arbeitsdruck beaufschlagt wird. Der in der mit Arbeitsdruck beaufschlagten Kammer herrschende Druck unterstützt den Dichteingriff mit der Welle 12 und der Innenfläche 33 des zugeordneten Suitenteils.

Bei den angenommenen Druckbeaufschlagungsverhältnissen wird durch die Verschiebung des Dichtringes 36 in der F i g. 4 rechts von der Weile 12 ein weiterer sichelförmiger Spalt 41 zwischen Welle 12 und Dichtungsring 36 frei, so daß Strömungsmittel aus der Arbeitskammer 29 über den sichelförmigen Spalt 41 in die sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmige Aussparung 38 eintreten kann. Aus der Aussparung 38 kann das Strömungsmittel auch in den sichelförmigen Spalt 40 eintreten, so daß eine Schmierung der in der Lagerbohrung 14 umlaufenden Welle sichergestellt ist. Da sich die Lage der sichelförmigen Spalte 40 und 41 mit der Bewegung des Absperrteils 15 ändert, wird die Schmierflüssigkeit gleichmäßig verteilt. Die Niederdruckschmierung ist von der Hochdrucksei-

te der Schwenkkolbenmaschine völlig getrennt. Es ist klar, daß bei Umkehrung der Drehrichtung der Welle 12 in gleicher Weise unter niedrigem Druck stehendes Strömungsmittel aus der Arbeitskammer 28 austreten kann.

Bei dieser Niederdruckschmierung ist natürlich erforderlich, daß die mit der Niederdruckkammer in Verbindung stehenden sichelförmigen Spalte niemals in Verbindung mit der unter hohem Druck stehenden Arbeitskammer kommen. Zu diesem Zweck muß das Spiel zwischen dem Dichtungsring 36 und der Welle 12 sorgfältig ausgelegt werden, wobei eine bei längerem Gebrauch möglicherweise auftretende Abnutzung des Dichtungsringes bzw. eine Verformung in eine ovale Formgebung berücksichtigt werden muß.

Die Schwenkkolbenmaschine kann als Stellmotor

oder Pumpe ausgelegt sein; weiterhin können mehrere Leistungsteile und Absperrteile vorgesehen sein. Die starren Dichtungsringe können aus Stahl, aber auch aus einem anderen Metall oder einem harten Kunststoff bestehen. Des weiteren ist es möglich, daß die der Niederdruckschmierung dienende Aussparung auch in den zugeordneten Seitenteilen oder in der Welle selbst ausgebildet ist. Auch bietet sich die Möglichkeit, die sichelförmigen Spalten zwischen dem Dichtungsring und der Welle so auszubilden, daß sie sich überlappen und daß Strömungsmittel von dem einen sichelförmigen Spalt direkt in den anderen sichelförmigen Spalt eintreten kann. Auch können unter Umständen Querschnittsformen für den Dichtungsring in Betracht gezogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

20 306 \J Patentansprüche:

1. Dichtungsvorrichtung für eine Schwenkkolbenmaschine mit mindestens einem innerhalb eines von Seitenteilen axial begrenzten Mantels oszillierenden, mit einer Welle drehfest verbundenen Leistungsteil und mit mindestens einem mit dem Mantel verbundenen Absperrteil, welches, ebenso wie das Leistungsteil, von radial und axial verlaufenden elastischen Dichtleisten umschlossen ist, wobei die Leistungs- und Absperrteile sowie die radial verlaufenden, aus elastischem Material bestehenden Dichtleistenteile an ihren radial inneren Enden bogenförmige Ausnehmungen aufweisen, in welche ein die Welle umfassender Dichtungsring in dichtendem Kontakt mit den radialen Dichtleistenteilen eingelassen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (36) starr ist und das Absperrteil (15) nicht berührt, und daß der Querschnitt des starren Dichtungsringes größer ist als der Querschnitt der bogenförmigen Ausnehmung (32) in den radialen elastischen Dichtleistenteilen (22) des Absperrteils (15).

2. Dichtungsvorrichtung für eine Schwenkkolbenmaschine nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der bogenförmigen Ausnehmung in der jeweiligen radialen Dichtleiste (22) und der Querschnitt des starren Dichtungsringes (36) kreissektorförmig sind.

3. Dichtungsvorrichtung für eine Schwenkkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Dichtungsring (36) oder im gegenüberliegenden Seitenteil (13) eine sich über den gesamten Umfang erstreckende ringförmige Aussparung (38) vorgesehen ist.