DE1451757A1

DE1451757A1 - OElabdichtung fuer Rotationskolben-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1451757A1
Application number: DE19651451757
Authority: DE
Inventors: Herbert Kiebel; Frenzel Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1965-12-15
Filing date: 1965-12-15
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3415444A; GB1155184A

Description

*——1. L US 1757

GOETZEWERKE - —-»^^^ur scheid, den 8. Dez. 1965

Friedrich Goetze AG T.A.Patente/329/We/mo (1192)

ölabdichtung für Rotationskolben-Brennkraftmas chinen

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen zwischen Kolben und Exzenter mittels selbstspannender Kolbenringe.

Bei Rotationskolben-Breiinkraftmaschinen wird vielfach das zur Schmierung des Kolbenlagers auf dem Exzenter erforderliche Schmiermittel gleichzeitig auch als Kühlmittel für den Kolben selbst verwendet. Zur Abdichtung des Schmier- bzw, Kühlmittelkreislaufes gegenüber dem Brennraum ist es üblich, zwischen den Stirnflächen des Kolbens und den Seitenwänden des Gehäuses ringförmige Dichtelemente anzuordnen. Unabhängig davon sind am Kolbenrand Dichtstreifen in die Seitenflächen eingelegt, die den Gasdruck in den Brennräumen aufrechterhalten und die Seitenwände des Gehäuses teilweise von dem Einfluß der heißen Abgase befreien. Die ringförmigen Öl« dichtungen an der radial inneren Kante der Kolbenseitenfläche bestehen beispielsweise aus Dichtringen, insbesondere Gledtringen, die durch Federkraft gegen die Gehäusewände gedrückt werden. Infolge thermischer Einflüsse der Brennkraftmaschine kommt es leicht zu Verzügen in den Seitenwänden, so daß eine einwandfreie Abdichtung nicht mehr gewährleistet ist. Außerdem werden derartige Dichtringe nicht nur einer rotierenden Gleitbewegung, sondern zusätzlich noch einer, durch die exzentrische Lagerung des Kolbens bedingten Schubbewegung unterworfen. Dies führt naturgemäß zu einem schnellen Verschleiß der Dichtringe.

Zur Vermeidung solcher Nachteile ist es bereits bekannt (DAS 1 187 854),

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im Gehäuseinnenraum mindestens eine mit der Exzenterwelle umlaufende, zur Kolbendrehachse im wesentlichen konzentrische Scheibe vorzusehen, die mit einer Kolbenstirnwand über eine ringförmige Dichtung in Ver bindung steht.

Weiterhin ist es auch nicht neu (N 25 960), einen exzentrischen Bund neben dem den Kolben tragenden Exzenter mit einer Nut zu versehen und darin einen geschlitzten, außenspannenden Dichtrirag vorzusehen. Dieser liegt dichtend in radialer Richtung am Kolben a.n und wird in axialer Richtung durch den auf ihn wirkenden Gasdruck mit einer Flanke dichtend gegen eine Nutwand gedrückt. Der Druck des Gases ist aber sehr unterschiedlich, da er von der Undichtheit der Stirnflächendichtung zwischen Kolben und Gehäuse abhängig ist» Zur Vermeidung eines zu hohen Gasdruckes in dem Raum zwischen Stirnflächendichtung und Schmier- bzw. Kühlmitteldichtung ist ein Überdruckventil angeordnet, um einem erhöhten

Verschleiß des Dichtringes entgegenzuwirken«

Diese bekannte Abdichtung ist zwar inbezug auf das eigentliche Dichtteil einfach, jedoch fehlt jegliche Dichtwirkung des Dichtrisges, wenn im ungünstigsten Fall der Gasdruck geringer wird als der Druck des Schmier- bzw. Kühlmittels. Insbesondere beim Stillstand der Maschine ist überhaupt keine Abdichtung mehr vorhanden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine bessere Abdichtung zwischen Kolben und Exzenter einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine zu schaffen, die einen einstellbaren..vom Gasdruck

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unanhängigen Mindestdichtdruck aufweist, so daß auch eine genügende Dichtwirkung beim Stillstand der Maschine vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindstens ein Kolbenring, der in an sich bekannter Weise mit seiner äußeren Mantelfläche dichtend am Kolben anliegt, durch eine Feder mit einer Flankenfläche an eine Gegendichtflache des Exzenters gedrückt ist. Dazu ist es denkbar, die Abdichtung an einem Absatz am Ende des Exzenters anzuordnen. Die Feder könnte sich dann auf einem Gegenring, der fest mit dem Kolben verbunden ist, abstützen und den Kolbenring an die durch den Absatz gebildete Stirnfläche des Exzenters drücken. Es ist aber ebensogut möglich, die Abdichtung in einer Nut in der äußeren Exzenterfläche anzuordnen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich die Feder auf einem weiteren Kolbenring abstützt, der mit einer Flankenfläche an einer Nutwand anliegt, und den ersten Kolbenring gegen die andere Nutwand drückt.

Eine bestimmte Feder ist für die vorgeschlagene Abdichtung nicht erforderlich, jedoch erscheint es vorteilhaft, eine axial wirkende Wellfeder zu benutzen. Gleichfalls wird vorgeschlagen, zur Erhöhung der Dichtwirkung zwischen äußerer Mantelfläche des Kolbenringes und Kolbeninnenfläche bei mindestens einem Kolbenring die Mantelfläche mit einer Kunststoffs chicht zu versehen. Dazu eignet sich besonders ein Polytetrafluoräthylen, beispielsweise Teflon (Warenzeichen der Firma du Pont, USA).

Für die Erfindung ist es nicht von Bedeutung, aus wieviel Kolbenringen

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die Abdichtung besteht. Jedoch sollte darauf geachtet werden, daß bei Verwendung nur eines Kolbenringes als Dichtring zwischen Feder und Gegendichtfläche dieser einen gas- und flüssigkeitsdichten Stoß aufweist. Dagegen können bei Verwendung" mehrerer Kolbenringe, wobei mindestens. zwei Ringe mit je einer Flankenfläche eng aneinanderliegen, die Ringstöße normal ausgeführt sein. Vorzugsweise sind aber in diesem Falle die Ringstöße gegeneinander versetzt und die Ringe durch Verbindungsstife gegen Verdrehung gesichert.

Weiterhin ist es möglich, mindestens einen Kolbenring mit erhöhter Tangentialspannung im Bereich seiner Stoßenden zu verwenden. Dies bringt den Vorteil, daß sich die Stoßenden des Ringes bei sehr hohen Kolbendrehzahlen nicht durch die zeitweise auf die einwirkenden und zur Exzenterachse gerichteten Massenkräfte von der zylindrischen Innenfläche des Kolbens abheben. Ein solches Einfallen der Kolbenringenden kann auch durch die Verwendung radial überhoher Ringquer schnitte erreicht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine

mit einer aus einem Kolbenring bestehenden ölraumabdichtung, Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einer aus mehreren Kolbenringen bestehenden ölraumabdichtung.

In. Fig. 1 ist eine "Welle 1 mit dem Exzenter 2 dargestellt. Die Welle 1 ist in dem Seitenteil 3 des Maschinengehäuses 3,4 gelagert. Zwischen zwei Seitenteilen 3 befindet sich der Umschließungskörper 4, dessen innere Mantel-

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fläche 5 die Lauffläche für den dreieckigen Kolben 6 bildet und die nicht näher dargestellte Form einer Epitrochoide aufweist. Der Raum 7 zwischen Kolben 6 und Gehäuse 3,4 ist der Brennraum der Maschine. Dieser ist durch Dichtstreifen 8, die mittels Federn 9 in ständiger Anlage mit der Seitenfläche 10 der Gehäusewand 3 gehalten werden, gegenüber der Wellen und Kolbenlagerung abgedichtet. Der Kolben 6 ist mit einem Gleitlager auf dem Exzenter 2 drehbar gelagert. Das zur Schmierung des Gleitlagers erforderliche Schmiermittel 12 dient gleichzeitig als Kühlmittel der inneren Kolbenwände 13.

Zwischen Kolben 6 und Exzenter 2 ist eine erfindungsgemäße Abdichtung vorgesehen, die den Flüssigkeitsraum 14 von dem Gasraum 15 zwischen Kolben 6 und Gehäusewand 3 abdichtet. Dazu ist ein Absatz 16 am Rande des Exzenters 2 angebracht. Gegen die so gebildete Stirnfläche 17 des Exzenters liegt ein Kolbenring 18 mit gasdichtem Stoß mit einer Flankenfläche 19 dichtend an. Auf die gegenüberliegende Flankenfläche 20 des Ringes 18 wirkt die Kraft einer Wellfeder 21, die sich wiederum an einem fest mit dem Kolben 6 verbundenen Gegenring 22 abstützt.

Bei Fig. 2 ist eine andere Abdichtung zwischen Kolben 6 und Exzenter 2 eingebaut. Hierzu ist in dem Exzenter 2 eine Nut 23 rechteckigen Querschnittes zur Aufnahme der Dichtelemente vorgesehen. Die insgesamt aus drei Kolbenringen 24, 25, 26 bestehende Abdichtung vereitelt das Durchdringen der Flüssigkeit 14 in Gasraum 15. zwischen Kolben 6 und Gehäuse 3,4. Zwei Kolbenringe 24,25, die mit ihren Stößen gegeneinander um 180 versetzt sind, liegen mit je einer Flankenfläche 27, 28 eng aneinander und

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werden durch die Kraft einer Wellfeder 21 in ständiger Anlage an der Nutflanke 29 gehalten. Die Wellfeder 21 stützt sich auf dem dritten Kolbenring 26 ab, der gleichzeitig gegen die zweite Nutflanke 30 gedrückt wird. Alle Dichtteile der Abdichtung -werden durch einen Verbindungsstift 31 gegen Verdrehung gesichert. Der mittlere Kolbenring 25 weist auf seiner äußeren Mantelfläche eine Kunststoffschicht 32 auf.

Durch die vorliegende Erfindung wurde eine Abdichtung zwischen Kolben und Exzenter einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine geschaffen, die einen von vornherein einstellbaren, vom Gasdruck unabhängigen Mindestdicht druck aufweist, so daß auch bei Stillstand der Maschine eine vollkommene Trennung zwischen Flüssigkeits- und Gasraum vorhanden ist. Weiterhin wird bei der in Fig. 2 dargestellten Dichtung der Einfluß des Gasdruckes weitgehend ausgeschaltet. Gleichzeitig wird die Möglichkeit geschaffen, daß bei einem extrem hohen Gasdruck sich die beiden Kolbenringe 24, 25 von der zugeordneten Nutflanke 29 abheben. Das Gas kann nunmehr in den Nutraum 23 gelangeri und über den nichtgasdichten Stoß des Kolbenringes 26 in den Kühlflüs sigkeitskreislauf entweichen. Somit entfällt ein zusätzliches Überdruckventil.

Die vorliegende Erfindung, die anhand einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine dargestellt wurde, gilt sinngemäß auch für ähnliche Abdichtungsverhältnisse.

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Claims

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Friedrich Goetze AG T* T. A. Patente/329/We/mo (1192)

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Ans prüche

/ 1. Abdichtung für Rotaiionskolben-Brennkraftmaschinen zwischen Kolben und Exzenter mittels selbstspannender Kolbenringe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kolbenring (18,24,25,26), der in an sich bekannter Weise mit seiner äußeren Mantelfläche dichtend am Kolben (6) anliegt, durch eine Feder (21) mit einer Flankenfläche an eine Gegendichtfläche (17,30) des Exzenters (2) gedrückt ist.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung an einem Absatz (23) am Ende des Exzenters (2) angeordnet ist.
3. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (21) auf einem Gegenring (22), der fest mit dem Kolben (6) verbunden ist, abstützt und den Kolbenring (18) an die durch den Absatz (16) gebildete Stirnfläche (19) des Exzenters (2) drückt.
4. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung in einer Nut (23) in der äußeren Exzenterfläche angeordnet ist.
5. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (21) auf einem weiteren Kolbenring (26) abstützt, der mit einer Flankenfläche an einer Nutwand (30) anliegt und den ersten Kolbenring (24) gegen die andere Nutwand (29) drückt.

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6. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (21) eine axial wirkende Wellfeder ist·
7. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kolbenring (25) auf seiner äußeren Mantelfläche mit einer Kunststoffschicht (32) versehen ist.
• 8. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolbenring (18) zwischen Feder (21) und Gegenilichtfläche (17) einen gas- und flüssigkeitsdichten Stoß aufweist.
9. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Kolbenring (24, 25, 26) zwischen Feder (21) und Gegendichtfläche (30) diese normale, gegeneinander versetzte Stöße aufweisen und durch Verbindungsstifte (31) gegen Verdrehung gesichert^ sind.
10. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kolbenring im Bereich seiner Stoßenden eine erhöhte Tangentialspaimung aufweist.

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