SEALING FOR A POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINE FOR COMPRESSIBLE FLUIDS

Abstract: 1. A sealing strip (3) for sealing axial gaps which are formed between the components - stationary housing (2), rotating rotor (1) - of a displacement machine for compressible media, wherein the sealing strip (3) is held in an axial groove (4) in one of the components and is axially resiliently pressed against a sealing face disposed on the end face of the other component and is of a design which allows elastic deformation when subjected to an axial pressure load determined by its installation, characterised in that a plurality of lamellar-like flexible portions (6) are provided in series in the longitudinal direction of the sealing strip (3) on the end face of the sealing strip (3) remote from the sealing face (5), which portions are formed by axial recesses (7) in the sealing strip (3), which extend over the breadth of the groove.

Description: Dichtung für eine Verdrängermaschine für kompressible Medien Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse und dem umlaufenden Läufer einer Verdrängermaschine für kompressible Medien gebildeten axialen Spalte gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bekannte Verdrängermaschinen für kompressible Medien weisen wenigstens eine in einem feststehenden Gehäuse angeordnete, nach Art eines spiralförmig verlaufenden Schlitzes ausgebildete Verdrängerkammer sowie jeweils einen jeder Verdrängerkammer.zugeordneten und in diese eingreifenden, ebenfalls spiralförmig ausgebildeten Verdrängerkörper auf, der auf einem gegenüber dem Gehäuse exzentrisch antreibbaren scheibenförmigen Läufer gehalten ist. Zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse und dem umlaufenden Läufer gebildeten axialen Spalte sind spiralförmige Dichtleisten vorgesehen, die jeweils am stirnseitigen Rand des einen Bauteils gehalten und gegen eine an der Stirnseite des anderen Bauteils angeordnete Dichtfläche gepresst sind. Wie beispielsweise aus der US-PS 4 192 152 bekannt ist, sind diese Dichtleisten dabei axia federnd in Längsnuten an den Stirnseiten der spiralförmigen Bauteile r.alten. Zur Überbrückung der bei der Herstellung der einzelnen Bauteile aurtretenden Bearbeitungstoleranzen muss ein genügend grosser Federsteg vorgesehen werden, damit über die gesamte Betriebszeit eine gleichmässig wirkende axiale Spaltabdichtung gewährleistet ist. Bei der bekannten Dichtung wird die Federwirkung durch ein im Grund der Längsnut angeordnetes elastomeres, schnurförmiges Element gebildet. Derartige Rundschnüre heben jedoch die Tendenz, sich nech einiger Zeit zu setzen, so dass dann die elastische Fgderwírkung nicht mehr gegeben ist. Bei anderen bekannten Ausführungen wird anstelle solcher elastomerer Rundschnüre der Einbau von metallischen Federn in Wellenform oder dgl. vorgesehen. Hierbei muss jedoch sichergestellt werden, dass die Dichtleiste über ihre gesamte Länge möglichst gleichmässig federnd belastet wird und dass die Charakteristik dieser Federn so eingestellt ist, dass sie nur in einem ersten Bereich elastisch sind, dann aber von einem bestimmten Federweg ab auf Block gehen, um ein Anlaufen des einen Bauteils an dem anderen mit Sicherheit auszuschliessen. Der Einbau derartiger besonderer Federelemente, seien es nun elastomere Rundschnüre oder Metailfedern, ist insgesamt jedoch relativ aufwendig und erfordert grosse Aufmerksamkeit bei der Montage. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Dichtung für eine Verdrängermaschine für kompressible Medien zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Ausführungen nach Möglichkeit vermeidet und die ohne die Verwendung besonderer Federelemente auskommt. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Erfindungsgemäss wird also die erforderliche Elastizität der Dichtleiste allein durch die Formgebung der Dichtleiste erreicht, indem beispielsweise deren Querschnitt gezielt so ausgebildet ist, dass er sich unter der Einwirkung der beim Einbau erzeugten Axialbelastung elastisch verformt. Insbesondere durch Anbringung stirnseitigen Verjüngungen sowie von Ausnehmungen an der Stirnseite und/oder an den Längsseiten des Querschnitts der Dichtleiste lässt sich unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften und unter Beachtung der zulässigen Flächenpressung eine gewünschte, vorteilhafte Federkennlinie des Dichtelements einstellen. Durch Verwendung derartiger Dichtleisten, deren Federeigenschaften durch ihre Form- bzw. Querschnittsgestaltung bestimmt werden, kann die Montage durch Wegfall zusätzlicher besonderer Federelemente wesentlich erleichtert werden. Da die erfindungsgemässe Dichtleistenausbildung bereits bei der Herstellung der Dichtleisten berücksichtigt wird, braucht auch keine nachträgliche Bearbeitung vorgenoen zu werden. Zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der einzelnen Unteransprüche. In der Zeichnung sind beispielhafte Ausführungen verschiedener Dichtleisten gemäss der Erfindung dargestellt, die für den Einsatz bei einer Verdrängermaschine für kompressible Medien geeignet sind. Dabei sind in den Figuren der Zeichnung jeweils gleiche oder vergleichbare Bauteile mit gleichen, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Strichen versehenen Bezugszeichen angegeben. So ist mit 1 jeweils ein spiralförmiger Verdrängerkörper einer als Spiralkompressor ausgebildeten Verdrängermaschine angedeutet, der an seiner axialen Stirnseite eine in Längsrichtung verlaufende Nut 4 zur Aufnahme einer Dichtleiste 3 aufweist, die federnd gegen die Dichtfläche 5 eines feststehenden Gehäuses, beispielsweise am Grund einer Verdrängerkammer, gepresst wird. Die Dichtleiste 3, die bei der Ausführung nach den Figuren 1, 2, 4, 5 und 6 im wesentlichen einen rechteckförmigen und bei der Ausführung nach der Figur 3 einen T-förmigen Grundquerschnitt aufweist, soll nun erfindungsgemäss eine solche Form- bzw. Querschnittsgestaltung aufweisen, dass sie sich bei axialer Belastung, die hier zum Zwecke der Anpressung der Dichtleiste 3 an die Dichtfläche 5 beim Einbau aufgebracht wird,innerhalb bestimmter Grenzen elastisch verformen kann. Die Federeigenschaft der Dichtleiste 3 wird dabei durch eine gezielte Formgebung erreicht. Dazu werden beispielsweise gemäss der Ausführung nach der Figur 1 der Zeichnung an einer der Stirnseiten der Dichtleiste 3, hier an der in dem Grund der Nut 4 des Läufers 1 liegenden Stirnseite, Ausnehmungen 6 angebracht, so dass in diesem Bereich der unter Axialbelastung stehende Querschnitt wesentlich verringert wird. Diese Querschnittsverringerung führt zu einer Erhöhung der Spannungen im Bauteil, so dass sich das Bauteil elastisch verformt. Die Ausnehmungen müssen so festgelegt werden, dass unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften der Dichtleiste, die vorzugsweise aus einem gefüllten Kunststoff mit guten Trockenlaufeigenschaften, beispielsweise aus einer Mischung aus Teflon und Bronze, bestehen kann, die plastische Dehnungsgrenze des Materials nicht überschritten wird, so dass die Verformung im elastischen Bereich bleibt. Zum anderen muss der durch die elastische Verformung gegebene Federweg so gross sein, dass auch unter Berücksichtigung der bei der Herstellung des Läufers 1 und des Gehäuses 2 gegebenen Fertigungstoleranzen, die die Breite des axialen Spaltes "s" zwischen dem Läufer 1 und dem Gehäuse 2 ver ändern, immer eine ausreichende Anpressung der Dichtleiste 3 an die Dichtfläche 5 eingehalten wird. Der Federweg der Dichtleiste darf dagegen nicht so gross werden, dass die Spaltbreite "s" zu 0 wird. Bei der Ausführung nach der Figur 2 wird die gewünschte Elastizität der Dichtleiste 3' durch Ausnehmungen 7 an den Längsseiten des Dichtleistenquerschnitts erreicht. wobei die Ausnehmungen jeweils an beiden Längsseiten und sich einander gegenuberliegend angeordnet sind. Die Ausnehmungen 7 sind hier halbkreisförmig gewählt, können aber auch jede andere Form aufweisen. In der Figur 3 ist die Dichtleiste 3'' im Querschnitt T-förmig ausgebildet, so dass sie mit einer relativ breiten Anlagefläche an der Dichtfläche 5 des Gehäuses 2 anliegt. An den in die Läufernut 4 hineinragenden Längsseiten des Dichtleistenquerschnitts sind, ähnlich wie bei der Ausführung nach der Figur 2, Ausnehmungen 8 vorgesehen, die hier dreieckförmig ausgebildet, aber nicht unmittelbar einander gegenüberliegend, sondern gegeneinander versetzt angeordnet sind. Bei der Ausführung nach der Figur 4 wird die elastische Verformbarkeit der Dichtleiste 3'' in axialer Richtung durch einen in Form einer haken- oder lippenförmigen Querschnittsverjüngung 9 gebildeten Biegeabschnitt erreicht, der hier wiederum an der der Dichtfläche 5 abgewandten Stirnseite der Dichtleiste angebracht ist, im Prinzip aber auch an der gegenüberliegenden Seite vorgesehen sein kann. Bei Aufbringen der axialen Belastung wid der Biege abschnitt 9 durchgebogen, wobei die Dichtleiste 3''' tiefer in die Nut 4 des Läufers 1 eintaucht. Die maximale Eintauchtiefe, die in jedem Fall kleiner sein muss als die Spaltbreite s, um ein direktes Anlaufen der Stirnseite des Läufers 1 an der Dichtfläche 5 des Gehäuses 2 zu verhindern, wird dabei dann erreicht, wenn der Biegeabschnitt 9 an der beispielsweise schräg verlaufenden Anlagefläche 10 zur Anlage kommt. Um ein mögliches Verklemmen der Dichtleiste in der Nut 4 auszuschliessen, müssen die Abmessungen des hakenoder lippenförmigen Biegeabschnitts 9 so gewählt sein, dass dieser auch bei maximaler Axialbelastung nicht gegen die Seitenwände der Nut 4 stösst. In den Figuren 5 und 6 ist ein weiteres Beispiel der Erfindung gezeigt, wobei die Figur 5 einen Querschnitt und die Figur 6 eine Seitenansicht der Dichtleiste 3,v zeigen. Diese Dichtleiste 3Wv weist an ihrer der Dichtfläche 5 abgewandten und in die Nut 4 eintauchenden Stirnseite eine Vielzahl von in Längsrichtung hintereinanderliegenden Biegeabschnitten 11 auf, die die Form von schuppenförmigen Lamellen besitzen, die durch bei einem Schälvorgang erzeugte axiale und über die Nutbreite durchgehende Einschnitte 12 entstanden sind. Diese Lamellen 11 weichen bei axialer Belastung quer aus und ergeben so ebenfalls eine Federwirkung, deren Charakteristik durch Breite und Querschnitt der Lamellen 11 sowie durch die Tiefe und Breite der Einschnitte 12 bestimmt wird. Die Stirnseite dieser Lamellen kann übrigens, wie Figur 5 zeigt, abgerundet sein. In allen Fällen ist die Form- bzw. Querschnittsgestaltung der Dichtleisten so gewählt bzw. bemessen, dass unter Zugrundelegung einer zulässigen Flächenpressung und unter Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften der Dichtleiste eine elastische Verformbarkeit erreicht wird, die ohne in den plastischen Bereich zu gelangen, zumindest auch die bei der Herstellung der Bauteile zu berücksichtigenden Fertigungstoleranzen ausgleicht. Diese Ausnehmungen können unmittelbar bei der Herstellung der Dichtleisten in Strangform berücksichtigt oder durch einen einfachen Bearbeitungsvorgang hergestellt werden und erfordern damit keinen besonderen und zusätzlichen Aufwand. Durch die mit Hilfe dieser Ausnehmungen erreichte Eigenelastizität der Dichtleisten werden jedoch zusätzliche, federnde Bauteile, die die Dichtleiste unter axiale Spannung setzen, entbehrlich gemacht und die Montage der Dichtleisten wesentlich vereinfacht.

Claims: ANSPRÜCHE 1. Dichtung zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse und dem umlaufenden Läufer einer Verdrängermaschine für kompressible Medien gebildeten axialen Spalte mit jeweils an den stirnseitigen Rändern des einen Bauteils in axialen Nuten gehaltenen und axial federnd gegen an den Stirnseiten des anderen Bauteils angeordnete Dichtflächen gepressten Dichtleisten, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Dicht leisten (3), dass unter einer durch den Einbau bedingten axialen Anpress- belastung eine elastische Verformung innerhalb eines vorgegebenen Weges erreichbar ist. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Dichtleiste (3) in dem der axialen Anpressbelastung ausgesetzten Bereich Ausnehmungen (6; 7; 8) aufweist. 3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ausnehmung (6) an wenigstens einer Stirnseite des Dichtleistenquerschnitts vorgesehen ist. 4. Dichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ausnehmung (7; 8) an wenigstens einer Längsseite des Dichtleistenquerschnitts vorgesehen ist. 5. Dichtung Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Längs seiten as Dr=itleistenquerschnitts Ausnehmungen (7, 8) vorgesehen sind. 6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7) einander gegenüberliegend angeordnet sind. 7. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (8) zueinander versetzt angeordnet sind. 8. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Stirnseite der Dichtleiste (3' " ; 3 ) wenigstens ein bei axialer Belastung quer ausweichender Biegeabschnitt (9; 11) vorgesehen ist. 9. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeabschnitt (9) als stirnseitige hakenförmige Querschnittsverjüngung der Dichtleiste (3"') ausgebildet ist. 10. Dichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeabschnitt (9) derart ausgebildet und bemessen ist, dass er auch bei maximaler Axial belastung der Dichtleiste nicht an den Seitenwänden der die Dichtleiste (3"') aufnehmenden Nut (4) zur klemmenden Anlage kommt. 11. Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von in Längsrichtung der Dichtleiste (3) hintereinanderliegenden lamellen artigen Biegeabschnitten (11) durch axiale, über die Nutbreite durch gehende Einschnitte (12) an der der Dichtfläche (5) abgewandten Stirn seite der Dichtleiste gebildet sind.

Inventors: EMMENTHAL, KLAUS DIETER, DR., MULLER, CLAUS, SCHAFER, OTTO, Müller, Claus, Schäfer, Otto
Applicants: VOLKSWAGEN AG, VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F01C19
IPC codes: F01C19