DE1158331B

DE1158331B - Kolben fuer Rotationskolbenmaschinen, insbesondere -brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1158331B
Application number: DEN19462A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hanns-Dieter Paschke; Dipl-Ing Ulrich Schaller
Original assignee: NSU Motorenwerke AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1961-01-21
Filing date: 1961-01-21
Publication date: 1963-11-28
Also published as: US3171587A

Description

Kolben für Rotationskolbenmaschinen, insbesondere -brennkraftmaschinen Dle Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für Rotationskolbenmaschinen, insbesondere -brennkraftmaschinen, wobei jede Ecke des Kolbens eine achsparallele, sich über die ganze Kolbenbreite erstrekkende Nut aufweist, in welcher eine ein- oder mehrteilige Dichtleiste radial beweglich mit Spiel angeordnet ist, die durch den Druck des Arbeitsmittels an eine Nutwand und gegen die innere Mantelfläche des Gehäuses gedrückt wird. Bei solchen Maschinen kann es vorkommen, daß die Dichtleiste im Betrieb um die äußere Kante der Nut kippt. Dann kann das Druckgas hinter die Dichtleiste gelangen, wodurch das Anliegen der Dichtleiste an der betreffenden Nutwand verhindert wird. Die dadurch hervorgerufene labile Lage der Dichtleiste in der Nut beeinträchtigt die Ab- dichtung und kann ein radiales Schwingen der Dichtleiste zur Folge haben, wodurch die innere Mantelfläche beschädigt werden kann. Zur Behebung dieser Nachteile ist es bekannt, durch Kanäle oder Nuten im Kolben oder in den Seitenwänden der Dichtleiste oder durch die Nutkanten durchbrechende Aussparungen im Kolben den Raum, der bei einem Kippen der Leiste um eine äußere Nutkante von der der Kippkante entsprechenden Nutwand und der dieser Wand gegenüberliegenden Leistenwand eingeschlossen wird, mit der auf der Seite der Kippkante befindlichen Arbeitskammer, in welcher der geringere Druck herrscht, in Verbindung zu bringen. Dadurch wird vermieden, daß sich hinter der Dichtleiste ein Druck aufbaut, der verhindern würde, daß die Dichtleiste durch den Druck in der anderen Arb--itskammer an der entsprechenden Nutwand zur Anlage kommt. Derartige Nuten, Kanäle oder Aussparungen werden aber sehr schnell wirkungslos, wenn das Arbeitsmedium zur Bildung von Rückständen neigt, wie dies beispielsweise bei Brennkraftmaschinen der Fall ist. Hierbei setzen die Verbrennungsrückstände die Nuten od. dgl. zu, so daß die beabsichtigte Entlüftung nicht eintreten kann.
Es ist auch bekannt, an Stelle von Nuten oder Kanälen die Nutkanten durchbrechende Aussparungen im Kolben vorzusehen. Die Bodenflächen dieser Aussparungen verlaufen dabei derart, daß der parallel zur Nutwand gemessene Abstand der Schnittkante zwischen der Bodenfläche und der Kolbenflanke von der Nutkante sehr gering und jedenfalls kleiner ist als der Abstand der Nutkante von der inneren Mantelfläche. Obgleich das Zusetzen derartiger Aussparungen in der Weise erfolgt, daß sich die ölkohle in den Aussparungen an der Dichtleiste als dem heißeren Teil festsetzt und durch die Radialbewegungen der Dichtleiste ein kleiner Spalt zwischen der Bodenflächder Aussparungen und dem Ölkohleansatz gebildet wird, findet eine plane Anlage der Dichtleiste an einer Nutwand deswegen nicht statt, weil der Druck aus der b2nachbartin Arbeitskammer, in welcher der höhere Druck herrscht, nur auf die radial außerhalb der Schnittkante zwischen der Bodenfläche der Aussparung und Kolbenflanke liegende Fläche der Dichtleiste wirksam ist. Da die Nutkante als Kippachse für die Dichtleiste wirkt, der Abstand der Nutkante von der inneren Mantelfläche bei dieser bekannten Ausführung jedoch größer ist als der Abstand der Schnittkante von der Nutkante, ist das auf die Dichtleiste im Sinne eines Kippens wirkende Moment größer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die letztgenannte Ausführung so zu verbessern, daß eine plane Anlage der Dichtleiste an der Nutwand, die der Arbeitskammer mit dem höheren Druck abgewandt ist, auch bei Maschinen mit zur Rückstandsbild:ung neigendem Arbeitsmittel zu gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfIndungsgemäß vorgeschlagen, die Aussparungen so auszubilden, daß der parallel zur Nutwand gemessene Abstand der Schnittkante zwischen der Bodenfläche, der Aussparung und der Kolbenflanke von der Nutkante größer ist als der Abstand zwischen der Nutkante und der Mantelinnenfläche. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die der Druckkammer abgewandte Seite der Dichtleiste über eine Fläche entlastet wird, deren Moment um die Kippkante größer ist als das Flächenmoment, auf das der Druck des Arbeitsmittels im Sinne eines Kippens der Dichtleiste um die äußere Nutkante wirkt. Es kann demzufolge eine plane, Anlage# der Dichtleiste an der der Druckkammer abgewandten Nutwand eintreten, selbst wenn die Aussparungen sich in der vorher beschriebenen Weise zugesetzt haben sollten.
Die Bodenflächen der jeweils an einer Kolbenecke einander gegenüberliegenden Aussparungen haben vorzucIsweise einen stetigen Verlauf, um solche gegenüberliegende Aussparungen in einem Arbeitsgang herstellen zu können.
Werden Dichtleisten verwendet, die zum Zwecke einer Längenänderung an mindestens einer Stirnseite mit einer dreieckförmig abgetrennten Ecke versehen sind, so ist es zweckmäßig, Aussparungen derart anzuordnen, daß sie die Trennfuge übergreifen, damit eine Entlüftung dieser Trennfuge stattfindet und die Anlage der Ecke an der Trennfläche der Dichtleiste mit Sicherheit gewährleistet ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kolbenecke einer Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Kolbenecke, Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Linie 3-3 in Fig. 4 durch ein-- Kolbenecke mit einer anderen Ausführung der Erfindung und Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 3 gezeigten Kolbenecke.
Mit 1 ist ein mehreckiger Kolben bezeichnet, der exzentrisch in einem aus einem Mantel 2 und Seitenteilen 3 bestehenden Gehäuse umläuft. Die jeweils zwischen benachbarten Kolbenecken sich erstreckenden Kolbenflanken la bilden mit der inneren Mantelfläche 6 volumenveränderliche Arbeitskammern. In jeder Kolbenecke, ist eine achsparallele, sich über die ganze Kolbenbreite erstreckende Nut 4 vorgesehen, in welcher eine radial bewegliche Dichtleiste 5 mit Spiel eingesetztist. Die Dichtleiste 5 gleitet beim Umlauf des Kolbens ständig an der inneren Mantelfläche 6 entlang, wodurch benachbarte ArbeitskarnineraA, B in Umfangsrichtung gegeneinander abgedichtet werden. Die Dichtleiste 5 wird durch den Gasdruck in derjenigen benachbarten Arbeitskammer, in welcher der höhere Druck herrscht, an eine Nutwand und an die innere Mantelfläche 6 gedrückt. In Fig. 1 herrscht in der Arbeitskammer A der höhere Druck, und demzufolge wird die Dichtleiste 5 an die dieser Arbeitskammer abgewandte Nutwand 4 a angedrückt. Im Betrieb kann es vorkommen, daß die Leiste 5 um die äußere, Nutkante 7 kippt, so daß sich ein Gaspolster zwischen der Nutwand 4 a und der gegenüberliegenden Leistenwand 5 a aufbauen kann, der eine plane Anlage der Dichtleiste5 an der Nutwand4a verhindert. Eine plane Anlage der Dichfleiste ist aber insofern wichtig, als dadurch eine Dämpfung der Dichtleistenbewegung stattfindet und Schwingungen der Dichtleiste verhindert werden.
Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß auch für den Fall, daß in der ArbeitskammerB der höhere Druck herrscht. Dann soll die Dichtleiste 5 plan an der Nutwand 4 b anliegen, und es muß demzufolge verhindert werden, daß sich ein Gaspolster zwischen Nutwand 4 b und Leistenwand 5 b aufbaut.
Um die Bildung des genannten Gaspolsters zu vermeiden, ist der Kolben 1 mit die Nutkante 7 durchbrechenden Aussparungen 8 versehen. Damit diese Aussparungen durch Zusetzen mit Rückständen, insbesondere Verbrennungsrückständen bei Brennkraftmaschinen, nicht unwirksam werden, sind diese Aussparungen so ausgebildet, daß der parallel zur Nutwand 4 a, 4 b gemessene Abstand a der Schnittkante 9 zwischen der Bodenfläche 10 der Aussparung 8 und der Kolbenflanke 1 a von der Nutkante 7 größer ist als der Abstand b zwischen der Nutkante 7 und der inneren Mantelfläche 6. Die durch den Abstand a mal Summe der Breiten der Aussparungen 8 bestimmte Fläche der Leistenwand, die auch bei einem Zusetzen der Aussparungen druckentlastet wird, ergibt somit ein Flächenmoment, das stets größer ist als das durch den Abstand b definierte Flächenmoment der Dichtleiste, das vom Gasdruck im Sinne eines Kippens um die Nutkante 7 beaufschlagt wird. Demzufolge ist das die Dichtleiste an die Nutwand anlegende Moment größer als das Kipptnoment.
Beim Ausfdhrungsbeispiel gemäß Fig. 3 verlaufen die Bodenflächen 10' der Aussparungen S', 81.1 senkrecht zu den Nutwänden4a, 4b und sind die Aussparungen 8, 8" so tief bemessen, daß sie gerade noch von der Dichtleiste 5' überdeckt werden. Dadurch wird erreicht, daß das Flächeamoment der entlasteten Fläche der Dichtleistenwand 5 a, die in diesem Fall der Summe der Ouerschnitte der Aussparungen 8', W' in der Ebene der Nutwand entspricht, so groß wie möglich wird, so daß ein größtmögliches, dem Kippmornent entgegenwirkendes Moment auf die Leiste 5' ausgeübt werden kann. Durch den stetigen Verlauf der Bodenflächen der einander gegenüberhiegenden Aussparungen können diese Aussparungen in einem Arbeitsgang, z. B. mittels eines durchfahrenden Werkzeuges, hergestellt werden.
In Fig. 3 und 4 ist die Dichtleiste 5" dreiteilig, und zwar ist an jeder Stirnseite eine dreieckförmige Ecke 12 abgetrennt, um eine Längenänderung der Dichtleiste zu ermöglichen. Damit eine. Anlage der Ecken 12 an der Trennfläche der Dichtleiste 5` durch den Gasdruck mit Sicherheit stattfindet, sind die Aussparungen 8" so angeordnet, daß sie die Trennfugen 13 übergreifen, so daß eine Entlüftung dieser Trennfugen stattfindet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE. 1. Kolben für Rotationskolbenmaschinen, wobei jede Ecke des Kolbens eine achsparallele, sich über die ganze Kolbenbreite erstreckende Nut aufweist, in welcher eine ein- oder mehrteilige Dichtleiste radialbeweglich mit Spiel angeordnet ist, welche durchden Druck des Arbeitsmittels an eine Nutwand und gegen die innere Mantelfläche des Gehäuses gedrückt wird, und der Kolben die Nutkanten durchbrechende Aussparungen aufweist, dadurch gekennmichnet, daß die Aussparangen so ausgebildet sind, daß der parallel zur Nutwand (4a, 4b) gemessene Abstand (a) der Schnittkante (9) zwischen der Bodenfläche (10, lO') der Aussparung (8, 8) und der Kolbenflanke (1 a) von der Nutkante (7) größer ist als der Abstand (b) zwischen der Nutkant-, und der Mantelinnenfläche (6). 2. Kolben für Rotationskolbenmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenflächen (10') der jeweils an einer Kolbenecke einander gegenüberliegenden Aussparungen (W) einen stetigen Verlauf haben. 3. Kolben nach Ansprach 1 oder 2 nüt einer Dichtleiste, die zum Zwecke einer Längenänderang an nündestens -einer Stirnseite mit einer dreieckförmig abgetrennten Ecke versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen (8# derart angeordnet sind, daß sie die Trennfuge (13) übergreifen. In Betracht gezogene Druckschriften-. Deutsche Patentschrift Nr. 943 518; französische Patentschriften Nr. 435 286, 797 578; USA.-Patentschrift Nr. 2 216 053.