DE2636779A1 - Eckendichtungen fuer drehkolbenvorrichtungen - Google Patents

Description

CATERPILLARTRACTORCO., Peoria, 111. 61629, V.St.A.

Eckendichtungen für Drehkolbenvorrichtungen.

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenvorrichtungen, wie beispielsweise Pumpen, Kompressoren, Motoren oder dgl., und insbesondere auf Eckendichtungen bei derartigen Vorrichtungen. Übliche Eckendichtungen in Trochoidmotoren und Drehkolbenmotoren mit Schrägachse sind teuer in der Herstellung. Typischerweise umfassen die Eckendichtungen sogenannte "Kolbendichtungen", die manchmal auch als Bolzen bezeichnet werden, und die am Schnitt der Scheiteldichtungen und Enddichtungen in Vorrichtungen der Trochoid-Bauart oder Umfangsdichtungen bei Drehkolbenvorrichtungen mit Schrägachse angeordnet sind. Typischerweise sind die Kolbendichtungen mit mindestens zwei Nuten ausgestattet, und zwar eine zur Aufnahme der Scheiteldichtung und eine zur Aufnahme der End- oder Umfangsdichtung. Um eine ausreichende Abdichtung zu erhalten, muß die Mittellinie der Nuten in der Kolbendichtung genau mit den entsprechenden Dichtungsaufnahmenuten im Rotor ausgerichtet sein und diese Mittellinien sollten vorzugsweise mit der Mitte der Kolbendichtung zusammenfallen.

Da der Konstruktionszwischenraum oder typische Zwischenraum zwischen Dichtungen und den Seiten der Nuten normalerweise in der Größenordnung von 0,08 mm liegt,müssen die Toleranzen recht

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eng eingehalten werden, um ein übermäßiges Leck zu verhindern. Infolgedessen sind die Herstellungskosten in unerwünschter Weise hoch.

Das Hauptziel der vorliegender. Erfindung besteht darin, eine Drehkolbenvorrichtung mit Eckenabdichtungen für solche Vorrichtungen vorzusehen, welche die Nachteile bekannter solcher Vorrichtungen nicht aufweisen.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Drehvorrichtung mit einem eine Arbeitskammer sowie darinnen beweglich angeordneten Rotor dadurch erreicht, daß eine Kolbendichtungsaufnahmebohrung im Rotor angeordnet wird und eine Kolbendichtung in der Bohrung aufgenommen ist, die vom Rotor getragen wird, um abdichtend mit einer Wand der Arbeitskammer in Berührung zu stehen, und wobei ferner erfindungsgemäß eine erste Dichtungsaufnahmenut im Rotor angeordnet ist und die Bohrung schneidet. Erfindungsgemäß ist ferner eine entsprechend dimensionierte erste Dichtungsaufnahmenut ebenfalls in der Kolbendichtung angeordnet und im wesentlichen bezüglich der ersten Dichtungsaufnahmenut im Rotor zentriert. In den ersten Dichtungsaufnahmenuten ist eine erste Dichtung angeordnet.

Die Erfindung sieht ferner eine zweite Dichtungsaufnahmenut im Rotor vor, welche die Bohrung unter einem Winkel gegenüber der ersten Dichtungsaufnahmenut schneidet. Schließlich sieht die Erfindung eine zweite Dichtungsaufnahmenut in der Kolben-· dichtung vor, die lediglich nominell zentriert und wesentlich breiter ist als die zweite Dichtungs auf nahmenut im Rotor.. Eine zweite Dichtung ist in den zweiten Dichtungs aufnahmenuten angeordnet. Die Erfindung sieht eine weitere Dichtung in der zweiten Dichtungsaufnahmenut in der Kolbendichtung auf einer Seite davon vor, um den Spalt abzudichten, der infolge der erhöhten Breite dieser Nut auftritt. Die breitere Nut gestattet die einfache Herstellung mit minimalen Kosten und das Vorsehen der weiteren Dichtung verhindert ein übermäßiges Leck infolge dieses Konstruktionsaufbaus.

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Wenn die Drehkolbenvorrichtung eine solche der Trochoidbauart ist, so wird nur eine derartige weitere Dichtung benötigt, wohingegen dann, wenn die Vorrichtung eine Drehvorrichtung mit Schrägachse ist, zwei weitere Dichtungen verwendet werden, und zwar eine auf jeder Seite der zweiten Dichtung.

Vorzugsweise ist die erste Dichtung eine Scheiteldichtung, wohingegen die zweite Dichtung eine Enddichtung ist, wenn die Vorrichtung eine Trochoidvorrichtung ist, oder aber eine Um-' fangsdichtung, wenn die Vorrichtung eine Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse ist.

Die Erfindung sieht ferner die Verwendung von Federmitteln vor, um die verschiedenen Dichtungen in gute Dichtungsberührung mit den Wänden der Gehäusekammer zu drücken.

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

Fig. 1 eine Teilansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Eckendichtung verwendet in einer Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt annähernd längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Dichtung, wobei aus Gründen der Klarheit Teile weggebrochen sind.

In der Zeichnung ist eine Drehkolbenvorrichtung mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Eckendichtung dargestellt. Die Drehvorrichtung ist - vgl. Fig. 1 - in der Form einer Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse dargestellt, wobei aber darauf hingewiesen sei, daß die Erfindung auch bei anderen Drehkolbenvorrich-

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tungen, wie beispielsweise Trochoidvorrichtungen, verwendbar ist. Die Vorrichtung umfaßt einen Rotor mit einem Flansch 10, der mit einer Vielzahl von Scheiteln 12 (nur einer ist dargestellt) ausgestattet ist. Die Vorrichtung umfaßt ebenfalls ein Gehäuse 14 mit einem Paar von entgegengesetzt liegenden Seitenwänden 16 (nur eine ist dargestellt).

An jedem Scheitel 12 besitzt der Rotorflansch 10 eine Nut 18, die eine Scheiteldichtung 20 aufnimmt. Die Scheiteldichtung steht abdichtend mit der Endwand 16 in Berührung. Die Scheiteldichtung 20 ist - wie dargestellt - etwas schmaler als die Nut 18, um die Gaserregung zu gestatten.

An jedem Scheitel 12 ist eine Bohrung 22 vorgesehen, welche die Nut 18 schneidet. Die Bohrung 22 nimmt eine Kolbendichtung 24 (manchmal als Bolzen bezeichnet) auf, die - wie in Fig. 2 gezeigt - abdichtend mit der radial äußeren sphärischen Oberfläche 26 des Gehäuses 14 in Berührung steht.

Die Kolbendichtung 24 umfaßt ebenfalls eine Dichtungsaufnahmenut 28 zur Aufnahme der Scheiteldichtung 20. Die Nut 28 besitzt die gleiche Breite wie die Nut 18 und ist im wesentlichen mit der Nut 18 zentriert. Das heißt, beide Nuten 18 und 28 sind derart bearbeitet, daß sie die Mittellinie 40 besitzen und, in der Tat, besitzen sie die gleiche Mittellinie, abgesehen von Abweichungen infolge der normalen Toleranzen bei der Herstellung.

Im allgemeinen verläuft die Mittellinie 40 durch die Mitte 42 des Kolbens 24.

Eine gewellte Feder 44 ist in der Nut 28 angeordnet und erstreckt sich durch die Nut 18, um die Dichtung 20 in Dichtberührung mit der Oberfläche 16 vorzuspannen.

Die radial aussen gelegene Oberfläche des Rotorflanschs 10 ist mit Nuten 50 und 52 zur Aufnahme von Umfangsdichtungen 54 ausgestattet. Jede der Nuten 50 und 52 schneidet die Bohrung 22 und ein Ende jeder Umfangsdichtung 54 stößt an einer Seite der Kolbendichtung 24 an, wie dies in Fig. 1 links dargestellt ist.

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Das entgegengesetzte Ende jeder Dichtung 54 ist in einer Nut 56 in der Kolbendichtung 24 aufgenommen. Wie man am besten in Fig. erkennt, ist die Dichtungsaufnahmenut 56 nur nominell bezüglich der Nut 50 zentriert. Speziell ist die Mittellinie der Nut 50 bei 58 dargestellt, während die Mittellinie der Nut 56 bei 60 gezeigt ist.

Man erkennt aus Fig. 1, daß die Nut 56 beträchtlich breiter ist als die Nut 50.

Eine gewellte Vorspannfeder 62 erstreckt sich durch die Nut 50 und in die Nut 56, um die Umf angsdichtung 54 in gute Abdichtberührung mit der radial äußeren sphärischen Oberfläche 26 vorzuspannen.

Wie man in den Fig. 1 und 2 erkennt, nimmt die Nut 56 ferner Abdichtelemente 64 bzw. 66 auf. Die Dichtungen 64 und 66 sind auf entgegengesetzten Seiten der Umfangsdichtung 54 innerhalb der Nut 56 angeordnet und durch Federn 68 bzw. 70 in Dichtberührung mit der äußeren sphärischen Wand 26 vorgespannt.

Wie man aus Fig. 4 erkennt, kann die Feder 68 oder 70 im ganzen S-förmig ausgebildet sein und mit einer Zunge 72 an einem Ende ausgestattet sein, und zwar zur Aufnahme innerhalb der entsprechenden Dichtung zur Herstellung einer einstückigen Dichtungsanordnung, die aus der Dichtung und· der Feder besteht, um so das Einsetzen während des Zusammenbaus der Vorrichtung zu erleichtern.

Da keine große Anstrengung unternommen wird, um die Mittellinie 58 der Nut 50 mit der Mittellinie 60 der Nut 56 auszurichten, können relativ geringe Toleranz-Standards verwendet werden, um so die Bearbeitungskosten zu minimieren. Dadurch,daß man die Nut 56 derart ausformt, daß sie beträchtlich breiter ist als die Nut 50, kann eine beträchtliche Fehlausrichtung toleriert werden. Obwohl eine solche Fehlausrichtung normalerweise das Vorhandensein eines Leckpfades von beträchtlicher Größe hervorrufen würde, eliminiert das Vorhandensein der Dichtungen 66 und 64 den Leckpfad. Infolgedessen wird eine gute Abdichtung aufrechterhalten, während die Herstellungskosten minimiert werden.

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Im allgemeinen ist es zur Erleichterung der Handhabung zweckmäßig, die Dichtungen 64 und 66 relativ dick auszubilden, beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 3 mm. Sie können in .Stärkenschritten von 0,025 mm bearbeitet werden, um die Feineinstellung für den Seitenabstand und ausgezeichnete Steuerung hinsichtlich Gasleck vorzusehen. Wenn somit verschiedene Dichtungen 64 und 66 verfügbar hat, so ist es beim Zusammenbau lediglich erforderlich, den Abstand oder Zwischenraum zwischen dem Ende der Umfangsdichtung 54 und den Seiten der Nut 56 abzumessen, um dann eine Dichtung 64 oder 66 von entsprechender Größe zum Zwecke des Einsetzens auszuwählen.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Drehkolbenvorrichtung mit Schrägachse beschrieben wurde, so sei bemerkt, daß die Erfindung doch auch bei anderen Drehkolbenvorrichtungen, wie beispielsweise Trochoidvorrichtungen, Verwendung finden kann. In einem solchen Falle ist es häufig nicht notwendig, die beiden Dichtungen 64 und 66 in Verbindung mit den Enddichtungen solcher Vorrichtungen zu verwenden (Enddichtungen in Trochoidvorrichtungen entsprechen annähernd den Umfangsdichtungen in Drehkolbenvorrichtungen mit Schrägachse, was wohlbekannt ist). Im allgemeinen tritt bei Trochoidvorrichtungen hinsichtlich der Enddichtungen Hochdruck nur auf der Scheiteldichtungsseite der Enddichtung auf, so daß nur das Vorhandensein der Dichtung 64 erforderlich ist.

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Claims (4)

1. Ansprüche

   (i·) Drehkolbenvorrichtung mit einem eine Arbeitskammer definierenden Gehäuse, in dem ein Rotor beweglich angeordnet ist, in dem eine Kolbendichtung in einer Bohrung sitzt und abdichtend mit einer Wand der Arbeitskammer in Berührung steht, und wobei der Rotor ferner eine erste Dichtungsaufnahmenut, welche die erwähnte Bohrung schneidet, aufweist, und wobei eine entsprechend dimensionierte erste Dichtungsaufnahmenut in der Kolbendichtung im wesentlichen zentriert mit der ersten Nut am Rotor vorgesehen ist, und wobei ferner eine erste Dichtung in den ersten Dichtungsaufnahmenuten sitzt, wobei eine zweite Dichtungsaufnahmenut im Rotor die Bohrung unter einem Winkel bezüglich der ersten Dichtungsaufnahmenut im Rotor schneidet, gekennz eichnet durch eine zweite Dichtungsaufnahmenut (56) in der Kolbendichtung (24), die nur nominell mit der Dichtungsaufnahmenut (50) im Rotor (10) zentriert und wesentlich breiter als diese ist, und wobei eine zweite Dichtung (54) in den zweiten Dichtungsau f η ahmenuten (50, 56) aufgenommen ist, und wobei schließlich eine weitere Dichtung (64, 66) in der zweiten Dichtungsaufnahmenut (56) in der Kolbendichtung (24) auf der einen Seite der zweiten Dichtung (54) aufgenommen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Federmittel (62, 68, 70, 44) zum Vorspannen von mindestens einer der Dichtungen (20, 54, 64, 66).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Dichtungen (64, 66) vorgesehen sind, und zwar eine auf jeder Seite der zweiten Dichtung (54)(Fig. 2).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einen Scheitel (12) aufweist, und daß die erste Dichtungsaufnahmenut (18) im Rotor (10) an dem erwähnten Scheitel (12) angeordnet ist, und wobei die erste Dichtung (20) eine Scheiteldichtung (20) ist.

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