DE2629464A1

DE2629464A1 - Motordurchlass

Info

Publication number: DE2629464A1
Application number: DE19762629464
Authority: DE
Inventors: Noble Gene Barker; Alexander Goloff; James Alexander Ritchie
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-05-05
Also published as: JPS5256210A; GB1502534A; US3989424A

Description

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, 111. 61629_f V.St.A.

Motordurchlaß

Die Erfindung bezieht sich auf mit Durchlässen, d.h. Schlitzen oder Kanälen, versehene Vorrichtungen, wie beispielsweise Motore, Kompressoren, Pumpen oder dgl., und zwar der Drehkolben-Bauart oder der Bauart mit hin und her gehenden Kolben. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Durchlässe bei derartigen Vorrichtungen.

Im steigenden Maße werden bei mit Durchlässen, d.h. Einlassen und Auslässen versehenen Vorrichtungen Auskleidungen verwendet, um als ersetzbare Abriebelemente bei den Gehäusen solcher Vorrichtungen zu dienen. Es ist häufig zweckmäßig, diese Auskleidungen direkt durch das Kühlmittel zu kühlen. Das bedeutet, das Kühlmittel wird häufig in direkte Berührung mit der Auskleidung in Durchlässen gebracht, die zwischen der Auskleidung und dem Gehäuse angeordnet sind. Infolgedessen haben Leckstellen an den Durchlässen besondere Schwierigkeiten hervorgerufen. Es können dabei Gase in das Kühlmittel eintreten, und zwar im speziellen Fall Auspuffgase dann, wenn die Vorrichtung ein Motor ist. Alternativ kann das Kühlmittel in die Innenkammer der Vorrichtung

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einströmen. Bei der Verwendung derartiger Auskleidungen ist es zur Verhinderung der Verformung der Abrieboberflächen erforderlich, eine kleine Relativbewegung zwischen den einstückig mit der Auskleidung ausgebildeten Durchlässen und dem Gehäuse vorzusehen. Sollte eine solche Vorsorge nicht getroffen sein, so tritt an den Reiboberflächen eine Verformung auf.

Zur Abdichtung der Durchlaßelemente und des Gehäuses wird eine Abdichtung verwendet, wobei derartige Dichtungen die oben erwähnte Bewegung gestatten müssen. Üblicherweise für diesen Zweck verwendete Dichtungen besitzen häufig eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer, und zwar insbesondere dann, wenn sie in Verbindung mit den Ausgangsdurchlässen (Auslassen) von Verbrennungsmaschinen verwendet werden, was auf die hohen Betriebstemperaturen zurückzuführen ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile von bekannten mit Durchlässen versehenen Vorrichtungen zu vermeiden. Die Erfindung hat sich insbesondere zum Ziel gesetzt, eine verbesserte Durchlaßkonstruktion für solche Vorrichtungen vorzusehen, und zwar einschließlich verbesserter Abdichtungen zwischen dem Gehäuse und der Auskleidung in der Nähe der Durchlässe.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dies bei einem Gebilde erreicht, welches ein eine Kammer definierendes Gehäuse aufweist, in welchem sich eine Auskleidung befindet, die durch die Kammerwände getragen wird, und wobei sich Kühlmittelkanäle zwischen dem Gehäuse und der Auskleidung erstrekken, und wobei ferner innerhalb der Kammer ein Kolben beweglich angeordnet ist, und wobei schließlich die Erfindung vorsieht, daß eine Durchlaßaufnahmeöffnung im Gehäuse angeordnet ist, und der Durchlaß in der Auskleidung ein rohrförmiges Element aufweist, welches sich von der Auskleidung aus in die öffnung hineinerstreckt, und wobei ferner strömungsmittelundurchlässige Wärmeübertragungs-Sperrmittel außerhalb des Rohrelements dieses umgebend und innerhalb der öffnung angeordnet sind. Ferner sieht die Erfindung eine flexible Abdichtung

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ff

in der öffnung und zwischen dem Gehäuse und den Wärmeübertragungssperrmitteln vor. Infolgedessen verhindert die Abdichtung Leckstellen am Durchlaß und die Wärmeübertragungs-Sperrmittel verhindern die schnelle Zerstörung der Dichtung.

Die vorliegende Erfindung kann bei den verschiedensten Arten von mit Durchlässen ausgestatteten Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise bei Vorrichtungen der Drehbauart und bei Vorrichtungen der hin und her gehenden Bauart, wobei diese Vorrichtungen als Motore, Pumpen, Kompressoren oder dgl. verwendet werden können.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Dichtungsaufnahmenut entweder in den Wärmeübertragungs-Sperrmitteln oder dem Gehäuse innerhalb der öffnung angeordnet. Die Dichtung wird von der Nut aufgenommen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die Wärmeübertragungssperrmittel eine Hülse, die an einem Ende mit dem rohrförmigen Element verbunden ist und Teile aufweist, die mit Abstand gegenüber dem rohrförmigen Element angeordnet sind. Die Teile definieren einen Isolationsraum. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die Sperrmittel einen sich im ganzen radial nach aussen erstreckenden Steg auf dem rohrförmigen Element, wobei ein Teil des Stegs zum Kühlmittelkanal hinweist, um durch das Kühlmittel gekühlt zu werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel endet der Steg in einem zylindrischen Abschnitt und die Dichtung wird in einer Nut im zylindrischen Abschnitt getragen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel endet der Steg ebenfalls in einem zylindrischen Abschnitt, aber die zur Dichtungsaufnahme dienende Nut ist innerhalb der Gehäuseöffnung angeordnet. Die Dichtung steht abdichtend mit dem zylindrischen Abschnitt in Berührung.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

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Fig. 1 einen Schnitt einer gemäß der Erfindung ausgebildeten mit Durchlässen versehenen Vorrichtung, und zwar speziell eines Verbrennungsmotors der Trochoid-Bauart;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Durchlasses;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Durchlasses ;

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels ;

Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung angewandt bei einem Motor mit hin und her gehendem Kolben und Ventilen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 besitzt die Form eines Trochoid-Motors. Es sei jedoch bemerkt, daß die Erfindung auch bei anderen Vorrichtungen als Motoren verwendet werden kann, beispielsweise bei Pumpen oder Kompressoren; ferner ist die Erfindung nicht auf Drehkolbenvorrichtungen beschränkt. Die Erfindung kann beispielsweise vorteilhafterweise - wie im folgenden noch erläutert wird - bei Vorrichtungen der hin und her gehenden Bauart verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10, welches häufig aus Gußeisen oder dgl. besteht und eine Kammer 12 definiert. Innerhalb der Kammer 12 ist eine einen Exzenter 16 aufweisende Welle 14 drehbar im Gehäuse 10 gelagert und lagert ihrerseits einen Drehkolben 18 in üblicher Weise.

Das Gehäuse 10 ist mit einem Einlaß-Durchlaß (Einlaßkanal oder Einlaßschlitz) 20 und einem Auslaß-Durchlaß (Auslaßkanal oder Auslaßschlitz) 22 ausgestattet, und zwar annähernd an den dargestellten Stellen. Zudem ist eine Funkenzündvor-

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richtung 24 vorgesehen.

Im Gehäuse 10 sind sich umfangsmäßig erstreckende Rippen 26 ausgebildet und weisen zur Kammer 12 hin. Die Rippen 26 tragen eine Innenauskleidung 28, so daß diese während des Betriebs der Vorrichtung nicht zusammenfallen kann. Der Raum zwischen den Rippen 26 dient als Kühlmittelkanäle für ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, welches um die Auskleidung 28 in enger Berührung mit dieser herumzirkuliert wird, um eine Kühlung zu erreichen. Bekanntermaßen kann die Auskleidung 28 nach Erreichen ihrer zweckmäßigen Lebensdauer ersetzt werden, ohne daß das Gehäuse 10, die Welle 14 oder der Drehkolben 18 ersetzt werden müßten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei nun der Auslaß 22 im einzelnen beschrieben. Das Gehäuse 10 besitzt eine Aufnahmeöffnung 30 für den Durchlaß. Die Auskleidung 28 ist mit einer durchlaßartigen Öffnung 32 und einem sich in die Öffnung 30 hinein erstreckendem Rohr 34 ausgestattet. Eine sich nach innen öffnende Nut 36 ist in der öffnung 30 ausgebildet und nimmt einen üblichen flexiblen O-Ring 38 auf, der aus irgendeinem geeigneten elastomeren Werkstoff ausgebildet sein kann.

Eine Hülse 40 besitzt ein Sickenende 42 (d.h. ein eingezogenes Ende), welches bei 44 mit dem Rohr 34 verschweißt ist. Das entgegengesetzt liegende Ende 46 der Hülse 40 kann frei auf dem Rohr 34 gleiten. Der Zwischenteil 48 der Hülse ist mit Abstand gegenüber dem Rohr 34 angeordnet, um eine Isolierzone 50 zu bilden, die mit irgendeinem geeigneten Isoliermaterial gefüllt werden kann.

Der O-Ring steht abdichtend mit dem Zwischenteil 48 der Hülse 34 in Berührung. Aufgrund der Schweissung 44 dient die Hülse 40 als eine flüssxgkeitsundurchdringliche Wärmeübertragungs-Sperrvorrichtung, welche die Wärmeübertragung von den heißen Auspuffgasen, die durch den Durchlaß 22 laufen, zum O-Ring 38 verzögert. Auf diese Weise schafft der O-Ring 38 eine ange-

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messene Abdichtung und verhindert den Eintritt von Kühlmittel in den Motorhohlraum oder die Mischung von Auspuffgasen, mit dem Kühlmittel, wobei die Wärmeübertragungs-Sperrmittel oder die Sperrvorrichtung die frühzeitige Zerstörung des O-Rings 38 infolge hoher Temperaturen verhindern.

Es sei bemerkt, daß die unterschiedliche Ausdehnung der Teile ohne Verformung der Auskleidung 28 dadurch aufgenommen werden kann, daß die Abdichtung gleichmäßig erhalten wird, obwohl eine Relativbewegung zwischen dem Rohr 34 und dem Gehäuse auftreten kann. Darüber hinaus kann eine Sammelleitung oder dgl. am Gehäuse 10 befestigt sein, ohne daß die Geometrie der verschiedenen Teile nachteilig beeinflußt würde, was die unerwünschte Verformung von Reiboberflächen zur Folge haben könnte.

Die Fig. 3 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anstelle der Hülse 40 wird eine Hülse 60 verwendet, die mit einem Ende 62 beispielsweise durch Schweissen bei 64 am Rohr 34 befestigt ist. Ein sich radial nach aussen erstreckender Steg 66 erstreckt sich vom Ende 62 aus und endet in einem zylindrischen Abschnitt 68, der mit dem O-Ring 38 abdichtend in Berührung steht. Man erkennt, daß das Kühlmittel die eine Seite des Stegs 66 und auch die Innenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 68 berührt, um die Kühlung zu bewirken, wodurch der O-Ring 38 auf einer, niedrigen Temperatur gehalten wird. Der Steg 66 dient als eine Wärmeübertragungs sperrvorrichtung insoferne als er den Pfad verlängert, den die Wärmeenergie durchlaufen muß, um zur Dichtung 38 zu gelangen, und zwar verglichen mit der Länge des Pfades,der durchlaufen werden müßte, wenn die Abdichtung 38 direkt mit dem Äußeren des Rohrs 34 in Verbindung stünde, wobei ferner darauf hinzuweisen ist, daß die Wärmeübertragungs-Sperrmittel erfindungsgemäß durch das Kühlmittel gekühlt sind.

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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Das Rohr 34* ist erfindungsgemäß mit einem einstückigen sich radial nach aussen erstreckenden Steg 70 versehen, der in einem zylindrischen Abschnitt 72 endet. Der zylindrische Abschnitt 72 ist mit einer sich nach aussen öffnenden Nut 74 zur Aufnahme der Dichtung 38 ausgestattet. Die Dichtung 38 steht abdichtend mit der Seite der Öffnung 30 in Berührung. Wiederum dient der Steg 70 als ein Wärmeübertragungs-Sperrmittel aus den gleichen Gründen wie der Steg 66.

Fig. 5 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches zusammen mit einer Ventilvorrichtung bei einem Motor mit hin und her gehendem Kolben verwendet werden kann. Speziell lagert dabei ein Gehäuse 100 den Schaft eines Ventils 1o4 für die selektive Bewegung des Ventils 104 zwischen Öffnungs- und Schließ-Stellungen eines Durchlasses 106, der in einer Auskleidung 108 für den Kopf eines Zylinders oder dgl. ausgebildet ist. Das Gehäuse 100 ist mit einem Kanal 110 ausgestattet, der in Strömungsmittelverbindung mit einer AuspuffSammelleitung oder dgl. stehen kann. Der Kanal 110 umfaßt eine verbreiterte öffnung 112, die ein Rohr 114 aufnimmt, welches sich von der Auskleidung 108 aus erstreckt und zwar um den Durchlaß 106 herum. Die Öffnung 112 ist mit einer sich nach innen öffnenden Nut 116 zur Aufnahme eines O-Rings 118 ausgestattet, der in Dichtungsberührung mit einem zylindrischen Abschnitt 120 steht, der auf dem radial aussen gelegenen Ende eines sich radial nach aussen erstreckenden Stegs 122 einstückig mit dem Rohr 114 angeordnet ist. Eine Zone 130 zwischen dem Gehäuse 100 und der Auskleidung 108 nimmt Kühlmittel in üblicher Weise auf. Der Steg 122 dient als ein Wärmeübertragungs-Sperrmittel in der gleichen Weise wie die Stege 66 und 70.

Aus der vorangegangenen Beschreibung erkennt man, daß ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Durchlaß Leckschwierigkeiten bei mit Durchlässen ausgestatteten, ausgekleideten Vorrichtungen vermeidet, wobei aber doch eine langlebige Dichtung vorgesehen wird, die die unterschiedliche Ausdehnung

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oder Zusammenziehung der Teile gestattet, ohne daß die Reiboberflächen verformt werden.

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Claims

Ansprüche

Mit Auslassen versehene Vorrichtung, die ein eine ammer definierendes Gehäuse aufweist, in dem eine Auskleidung angeordnet ist und vom Gehäuse getragen wird, um die Kammerwände zu bilden, und wobei Kühlmittelkanäle zwischen dem Gehäuse und der Auskleidung vorgesehen sind, sowie in der Kammer ein Kolben beweglich angeordnet ist, und wobei schließlich im Gehäuse eineÖffnung zur Aufnahme eines Durchlasses vorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen Durchlaß (22) in der Auskleidung (28, 108) mit einem sich von der Auskleidung aus in die Öffnung (30) erstreckenden rohrförmigen Element (34, 34', 114), welches in der öffnung (30) von strömungsmittelundurchlässigen Wärmeübertragungs-Sperrmitteln (40,66, 70, 122) aussen umgeben ist, und wobei in der Öffnung und zwischen dem Gehäuse (10, 100) und den Sperrmitteln (40, 66, 70, 122) eine flexible Dichtung (38, 118) angeordnet ist, wodurch die Dichtung (38, 118) Leckstellen am Durchlaß (22) verhindert und die Sperrmittel (40, 66, 70, 122) die schnelle Zerstörung der Dichtung (38, 118) infolge hoher Temperaturen verhindern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsaufnahmenut (36) in den Sperrmitteln (40, 66, 70, 122) oder dem Gehäuse (10), und zwar innerhalb der Öffnung (30), angeordnet ist, und wobei die Dichtung (38, 118) innerhalb der Nut (36, 74, 116) angeordnet ist.
3. ' Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmittel eine Hülse (40) aufweisen, die an mindestens einem Ende (42) mit dem Rohrelement (34) verbunden ist und mit Abstand davon angeordnete Teile (48) aufweist, die einen Isolierraum (50) definieren (Fig. 2).

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende (42) benachbart zur Auskleidung (28) angeordnet ist, während das andere Ende (46) der Hülse (40) frei ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gleitend am Gehäuse (100) angeordnetes Ventil (104), welches sich durch ein Rohrelement (114) zur selektiven Öffnung und Schließung des Durchlasses (106) erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmittel einen sich im ganzen radial nach aussen erstreckenden Steg (66, 70) auf dem Rohrelement (34, 34') aufweisen, wobei ein Teil des Stegs (66,70) zum Kühlmittelkanal hinweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (70) in einem zylindrischen Abschnitt (72) endet, wobei die Dichtung (38) in einer Nut (74) in den zylindrischen Abschnitt (72) getragen ist (Fig. 4).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (66) in einem Zylinderabschnitt (68) endet, und wobei die Dichtung (38) durch eine radial nach innen sich öffnende Nut (36) in der Gehäuseöffnung (30) getragen ist und abdichtend den Zylinderabschnitt (68) berührt (Fig. 3).

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