Dichtung für eine Verdrängermaschine für kompressible Medien

Abstract

 @ Die Dichtung zur Abdichtung der zwischen dem feststehenden Gehäuse (2) und dem umlaufenden Läufer (1) einer Verdrängermaschine für kompressible Medien gebildeten axialen Spalte weist jeweils am stirnseitigen Rand des einen Bauteils gehaltene und axial federnd gegen an der Stirnseite des anderen Bauteils angeordnete Dichtflächen (5) gepreßte Dichtleisten (3) auf. Um auf besonders einfache Weise eine Federung der Dichtleisten zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine derartige Ausbildung der Form oder des Querschnitts der Dichtleisten getroffen, daß unter einer durch den Einbau bedingten axialen Anpreßbelastung eine elastische Verformung innerhalb eines vorgegebenen Weges erreichbar ist. Die elastische Verformbarkeit wird vorzugsweise durch Anbringung von in Form von hakenförmigen Querschnittsverjüngengen unter der axialen Anpreßbelastung ausweichenden Biegeabschnitten (9) an wenigstens einer Stirnseite der Dichtleiste (3"') erzielt.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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 axial federnd in Längsnuten an den Stirnseiten der spiralförmigen Bauteile genalten. Zur Überbrückung der bei der Herstellung der einzelnen Bauteile auftretenden Bearbeitungstoleranzen muß ein genügend großer Federjeg vorgesehen werden, damit über die gesamte Betriebszeit eine gleichmäßig wirkende axiale Spaltabdichtung gewährleistet ist.

[0003] Bei der bekannten Dichtung wird die Federwirkung durch ein im Grund der Längsnut angeordnetes elastomeres, schnurförmiges Element gebildet. Derartige Rundschnüre haben jedoch die Tendenz, sich nach einiger Zeit zu setzen, so daß dann die elastische Federwirkung nicht mehr gegeben ist.

[0004] 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.

[0005] Der Einbau derartiger besonderer Federelemente, seien es nun elastomere Rundschnüre oder Metallfedern, ist insgesamt jedoch relativ aufwendig und erfordert große Aufmerksamkeit bei der Montage.

[0006] 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.

[0007] 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 vorgenommen zu werden.

[0008] Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der einzelnen Unteransprüche.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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 verändern, 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.

[0013] 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 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Ausnehmungen 7 sind hier halbkreisförmig gewählt, können aber auch jede andere Form aufweisen.

[0014] 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.

[0015] 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 Biegeabschnitt 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 haken-oder lippenförmigen Biegeabschnitts 9 so gewählt sein, daß dieser auch bei maximaler Axialbelastung nicht gegen die Seitenwände der Nut 4 stößt.

[0016] 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 3'^v 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.

[0017] 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.

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 Dichtleisten (3), daß unter einer durch den Einbau bedingten axialen Anpreßbelastung 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 Ausnehnung (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 nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Längsseiten des Dichtleistenquerschnitts 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") 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 Axialbelastung 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 lamellenartigen Biegeabschnitten (11) durch axiale, über die Nutbreite durchgehende Einschnitte (12) an der der Dichtfläche (5) abgewandten Stirnseite der Dichtleiste gebildet sind.

Zeichnung