DE19643302A1 - Austrittsverhindernde Dichtung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft austrittsverhindernde Dichtungen und insbesondere Dichtungen zur Anwendung zwischen ein Fluid enthaltenden Zylindern und Kolben, die in diesem axial verschiebbar sind und sich durch eine Öffnung am Ende jener Zylinder erstrecken. Solche Dichtungen werden benötigt, um das Austreten des Fluides zwischen dem Kolben oder der Kolbenstange und der Öffnung in dem Zylinder, durch die sich der Kolben erstreckt, zu verhindern.

Um das Austreten des Fluides aus Stell- oder Dosierzylindern in dem Bereich zu verhindern, in dem ein Kolben oder eine Kolbenstange durch eine Öffnung am Ende des Zylinders hindurchgeht, werden verschiedene Arten von Dichtungen verwendet.

Ein Beispiel für Zylinder, die solch eine Dichtung benötigen, kann der US-Patentan­ meldung 08/198,974 (jetzt erteilt) entnommen werden und ist gleichzeitig hiermit anhängig. Die Zylinder in der oben erwähnten Anmeldung werden zur Dosierung von Mengen zweier unterschiedlicher Fluide, wie z. B. eines Harzes und eines Härters, in einen Mischverteiler verwendet, wo die Materialien beim Vermischen einen Epoxidkleber bilden. Es können verschiedene Materialien, wie z. B. Farbe, Dichtungsmaterial und Abdichtungsmaterialien, von dieser Art Ausrüstung vermischt und verteilt werden, die so aufgebaut ist, daß gewährleistet wird, daß die richtigen Mengen der beiden Materialien zur Verfügung gestellt werden, so daß die Mischung des Endproduktes wie vorgesehen wirkt.

Beim Dosieren viskoser Materialien durch Zylinder der oben beschriebenen Art besteht eines der auftretenden Probleme darin, daß das Material zwischen dem Kolben und dem Dichtungsring des Zylinders entweder auszuhärten beginnt oder feste Partikel dazu neigen, sich von der Flüssigkeit oder ölartigen Substanz des Fluides abzutrennen, und an dem Dichtungsring vorbei austreten und die Reibung in dem Bereich des Dichtungsringes vergrößern werden, und sogar das Festfressen des Kolbens und der Kolbenstange bewirken können. Wenn sich die festen Partikel aus dem Öl des Materials abscheiden, wird das als "Austreten" des Materials bezeichnet.

Einige Klebstoffe sind anaerob härtender Natur. Die ausgetretenen anaeroben Materialien in dem Dichtungsbereich werden, abgegrenzt von der Luft, in viel kürzerer Zeit härten, als nicht anaerob härtende Dichtungsmittel.

Um die wirksame Arbeitsweise des Kolbens in dem diese viskose Materialart enthaltenden Zylinder zu gewährleisten, ist es wichtig, das Härten oder Austreten des Materials in dem Bereich zwischen dem Kolben und dem den Kolben umgeben­ den Dichtungsring zu verhindern.

Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine einfache, lecksichere Dichtung zwischen einem Zylinder und einem darin verschiebbaren Kolben vorzusehen, die das Wandern ausgetretener fester Partikel entlang des Kolbens und das Erhöhen der Reibung zwischen dem Kolben und dem Dichtungsring des Zylinders verhindert.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, das vorzeitige Härten des durch einen Kolben in dem Bereich des den Kolben umgebenden Dichtungsringes verteilten Fluidmaterials zu verhindern, das ansonsten die Reibung zwischen dem Kolben und dem Dichtungsring erhöhen würde.

Ein noch weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine Dichtung zwischen einem Kolben und einem ein viskoses Material enthaltenden Zylinder vorzusehen, die für die zuverlässige Arbeitsweise des Kolbens ohne unangemessene Erhöhung der Reibung oder ohne Festfressen sorgt.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine Dichtung vorzusehen, die zur Anwendung bei anaerob härtenden Materialien wirksam ist, um das vorzeitige Härten im Dichtungsbereich zu verhindern.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Mittel vorzusehen, das einen Luftstrom zum Beseitigen der ausgetretenen Partikel aus dem Bereich des Dichtungsringes verwendet, um das Härten der Partikel in dem Dichtungsringbereich zu verhindern, was zu einer übermäßigen Reibung oder zum Festfressen des Kolbens in dem Zylinder führen könnte.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen vollständig offensichtlich.

Eine austrittsverhindernde Dichtungseinheit zur Anwendung zwischen einem ein Fluid enthaltenden Zylinder mit einer Hohlkammer darin und einem sich von der Kammer durch eine stirnseitige Öffnung in dem Zylinder erstreckenden und zur axialen Bewegung in Bezug auf den Zylinder angepaßten Kolben umfaßt: ein zylindrisches Gehäuse, das eine durch dieses hindurchgehende axiale Bohrung besitzt und zum Anordnen in der stirnseitigen Öffnung des Zylinders angepaßt ist, wobei sich die axiale Bohrung zwischen der Kammer des Zylinders und der Außenseite des Zylinders erstreckt, ein sich axial durch die Bohrung des Gehäuses erstreckendes Kolbenelement, wobei sich eine Ende des Kolbenelementes innerhalb der Kammer und das gegenüberliegende Ende außerhalb des Zylinders befindet, ein elastisches, ringförmiges Dichtungsmittel, das zum dichtenden Eingriff zwischen einer radialen Innenfläche der Bohrung und einer radialen Außenfläche des Kolben­ elementes angeordnet ist, um das Austreten des Fluidmaterials aus der Kammer zu verhindern, wobei das Dichtungsmittel ein zu der Kammer liegendes axiales inneres Ende und ein von der Kammer wegliegendes axiales äußeres Ende besitzt, ein Mittel, das um das Kolbenelement herum neben dem axialen äußeren Ende des elastischen Dichtungsmittels einen Fluidreinigungsstrom zirkuliert, um ausgetretene feste Partikel zu entfernen, die aus dem Fluid in der Kammer an dem elastischen Dichtungsmittel vorbei axial nach außen wandern können, und um das Härten jener festen Partikel in dem Bereich des elastischen Dichtungsmittels zu verhindern, die dadurch die Reibung zwischen dem elastischen Dichtungsmittel und dem Kolbenelement erhöhen würden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer typischen Vorrichtung, in der die austrittsverhindernde Dichtung der Erfindung verwendet werden kann.

Fig. 2 ist eine Schnittzeichnung von der Seite der erfindungsgemäßen Dichtungs­ anordnung gesehen;

Fig. 3 ist eine Schnittzeichnung der Erfindung entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 in Richtung des Endes der Dichtungsringanordnung gesehen; und

Fig. 3 ist eine Schnittzeichnung einer anderen Ausführungsform der Erfindung entlang einer Schnittstelle ähnlich der Fig. 3.

Bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Zweikomponentenverteilersystem durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das System 10 verteilt dosierte Mengen eines Materiales A und B, die beim Vermischen einen Klebstoff bilden, wie z. B. einen Epoxidklebstoff oder irgendeinen gewünschten Kleber. Eine Zuführung 12 für das Material A ist durch eine Einlaßleitung 14 und ein Ventil 16 an einen Dosier­ zylinder 18 angeschlossen. Eine Auslaßleitung 20 erstreckt sich über ein Ventil 22 zu einem Mischverteiler 24 und dann zu einer Verteilerdüse 26.

Der Zylinder 18 enthält einen Kolben 18a, der sich daraus erstreckt und in Bezug auf den Zylinder 18 axial beweglich ist.

Eine Zuführung 28 für das Material B ist durch eine Einlaßleitung 30 und ein Ventil 32 an einen Dosierzylinder 34 angeschlossen. Eine Auslaßleitung 36 erstreckt sich über ein Ventil 38 zu dem Mischverteiler 24 und dann zu der Verteilerdüse 26. Der Zylinder 34 enthält einen Kolben 34a, der sich daraus erstreckt und in dem Zylinder 34 axial beweglich ist.

Ein Stellglied 40 ist durch eine Kolbenstange 42 durch den Kolben 18a hindurch und mit dem Kolben 34a in Kontakt stehend angeschlossen, um die Bewegung dieser Kolben in Zusammenwirkung mit den in die Zylinder 18 und 34 fließenden Materialien A und B zu bewirken.

Da diese Art des Systems ausführlicher in der jetzt erteilten US-Patentanmeldung 08/1 98,974 beschrieben ist, wird sie hierin nicht ausführlicher beschrieben, da die vorhergehende Beschreibung der Fig. 1 nur gegeben wurde, um ein Umfeld für die austrittsverhindernden Dichtungen dieser Erfindung anzugeben.

Der Zylinder 18 enthält zwei austrittsverhindernde Dichtungen bzw. dem Füllmaterialaustritt entgegenwirkende Dichtung 44a und 44b, die an jedem Ende des Zylinders 18 befestigt sind und durch die der Kolben 18a hindurchgeht. Der Zylinder 34 enthält eine austrittsverhindernde Dichtung 44c, die an einem Ende des Zylinders 34 befestigt ist und den Kolben 34a hindurchgehen läßt.

Die austrittsverhindernden Dichtungen 44a, 44b und 44c sind alle gleichartig mit der austrittsverhindernden Dichtung 44, die in den Fig. 2 und 3 ausführlich dargestellt ist.

Zu Zwecken der weiteren Beschreibung ist die Dichtung in Fig. 2 als im Zylinder 34 eingebaut gezeigt. Der Zylinder 34 hat eine zylindrische Kammer 46, die einen Kolben 34a enthält, der darin durch die austrittsverhindernde Dichtungsanordnung 44 hindurch axial verschiebbar ist.

Der Zylinder 34 hat eine Einlaßöffnung 30a, um die Einlaßleitung 30 aufzunehmen, und eine Auslaßöffnung 30b, um die Auslaßleitung 36 aufzunehmen. Dieses erlaubt das Einfließen und Ausfließen des Fluidmaterials in die und aus der Kammer in Abhängigkeit von der Position des Kolbens 34a und des Ventiles 32.

Die austrittsverhindernde Dichtungsanordnung 44 hat ein im wesentlichen ringförmiges Gehäuse 48, das in einer ringförmigen Aussparung 50 in dem Zylinder eingebaut ist. Das Gehäuse 48 hat einen radial nach innen liegenden ringförmigen Kanal 52, durch den ein Reinigungsluftstrom, der einen Ölnebel enthält, kom­ munizierend mit dem Kolben 34a zirkuliert wird, um ausgetretene feste Partikel des Klebstoffes zu entfernen, die von der Zylinderkammer 46 zu dem Bereich eines elastischen Dichtungsringes 54 wandern können, der in einer ringförmigen Nut 56 in dem Gehäuse 48 angeordnet ist. Außerdem strömt der den Ölnebel führende Luftstrom in einen ringförmigen Zwischenraum 58 unterhalb eines Teiles des Dichtungsringes 54 hinein, um das Härten der festen Partikel zu verhindern, die ansonsten die Reibung zwischen dem Zylinder 34b sowie dem Dichtungsring 54 als auch einem an der radialen Innenfläche des Gehäuses 48 befestigten Lagerring 60 erhöhen würden. Durch Entfernen der festen Partikel von der Oberfläche des Kolbens 34a und benachbarten Kontaktteilen und durch Verhindern des Härtens der festen Partikel wird die Reibung des Kolbens reduziert, was zu einer wirksameren Arbeitsweise des Kolbens und geringerer Wahrscheinlichkeit des Festfressens des Kolbens führt.

In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform wird der Luftstrom zu dem Kanal 52 aus einer Einlaßleitung 62 am oberen Ende des Kanales 52 erhalten und strömt um beide Seiten des Kanales herum nach unten zu einer Auslaßleitung 64 am unteren Teil des Kanales 52, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Ein elastischer Abstreifdichtungsring 66 ist axial außen von dem Lagerring 60 um den Kolben 34a herum angeordnet. Ein Zwischenring 68 umgibt den Dichtungsring 66 und stößt an das axiale äußere Ende des Gehäuses 48 und den Lagerring 60 Eine Sicherungsplatte 70 ist durch Schrauben an dem Zylinder 34 befestigt, die sich durch die Ecken des rechteckigen Zylindergehäuses 34 in Längsrichtung erstrecken, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, und wird durch Muttern 74 festgehalten.

Die Sicherungsplatte 70 hält die gesamte austrittsverhindernde Dichtungsanordnung 44 in dem Zylinder 34 fest.

Das Lager 60 ist mit einem ringförmigen Schmierkanal 76 versehen, der durch radiale Bohrungen 78 Öl von einer Ölschale 80 empfängt. Dieses sorgt für die kon­ tinuierliche Schmierung an der radialen Außenfläche des Kolbens 34a.

Bezugnehmend auf Fig. 4 werden zu Zwecken der Vereinfachung gleiche Bezugszeichen verwendet, mit der Ausnahme, daß die Teile von den Teilen in Fig. 3 durch die Verwendung des Strichsymbols (′) unterschieden werden. Der einzige Unterschied zwischen Fig. 3 und 4 besteht darin, daß sich der Einlaß 62 in Fig. 3 am oberen Teil und der Auslaß 64 am unteren Teil befindet. In Fig. 4 befindet sich sowohl der Einlaß 62′ als auch der Auslaß 64′ an der Oberseite des Zylinders 34′.

Die hierin gezeigte und beschriebene austrittsverhindernde Dichtung kann mit verschiedenen Arten fluidische Materialien enthaltender Zylinder verwendet werden.

Außer den hierin beschriebenen Ölnebeln können verschiedene Mischungen von Fluidreinigungsströmen durch eine Pumpe oder andere geeignete Mittel durch den ringförmigen Kanal 52 neben der elastischen Dichtung 54 zirkuliert werden, um die Funktionen dieser Einrichtung auszuführen. In einigen Fällen wird der Fluidstrom durch den ringförmigen Kanal rezirkuliert, in einigen Fällen jedoch geht das Fluid nur einmal durch den Kanal und wird zusammen mit jeglichen festen Partikeln, die durch den Fluidstrom entfernt wurden, in einem Aufnahmebehälter gesammelt.

Diese und andere Modifikationen können bei den hierin gezeigten und beschriebe­ nen Ausführungsformen durchgeführt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

1. Austrittsverhindernde Dichtungseinheit zur Anwendung zwischen einem ein Fluid enthaltenden Zylinder (18; 34) mit einer Hohlkammer (46) darin und einem sich von der Kammer (46) durch eine stirnseitige Öffnung (50) in dem Zylinder (18; 34) erstreckenden und zur axialen Bewegung in Bezug auf den Zylinder (18; 34) angepaßten Kolbenelement (18a; 34a), umfassend:
ein zylindrisches Gehäuse (48), das eine durch dieses hindurchgehende axiale Bohrung besitzt und angepaßt ist, um in der stirnseitigen Öffnung (50) des Zylinders (18; 34) angeordnet zu werden, wobei sich die axiale Bohrung zwischen der Kammer (46) des Zylinders (18; 34) und der Außenseite des Zylinders (18; 34) erstreckt;
ein sich axial durch die Bohrung des Gehäuses (48) erstreckendes Kolbenelement (18a; 34a), wobei sich ein Ende des Kolbenelementes (18a; 34a) innerhalb der Kammer (46) und das gegenüberliegende Ende außerhalb des Zylinders (18; 34) befindet;
ein elastisches, ringförmiges Dichtungsmittel (54), das zum dichtenden Eingriff zwischen einer radialen Innenfläche der Bohrung und einer radialen Außenfläche des Kolbenelementes (18a; 34a) angeordnet ist, um das Austreten des Fluidmaterials aus der Kammer (46) zu verhindern, wobei das Dichtungsmittel (54) ein zu der Kammer (46) liegendes axiales inneres Ende und ein von der Kammer (46) wegliegendes axiales äußeres Ende besitzt;
ein Mittel (52), das um das Kolbenelement (18a; 34a) herum neben dem axialen äußeren Ende des elastischen Dichtungsmittels (54) einen Fluidreinigungsstrom zirkuliert, um ausgetretene feste Partikel zu entfernen, die aus dem Fluid in der Kammer (46) an dem elastischen Dichtungsmittel (54) vorbei axial nach außen wandern können, und um das Härten jener festen Partikel in dem Bereich des elastischen Dichtungsmittels (54) zu verhindern, die dadurch die Reibung zwischen dem elastischen Dichtungsmittel (54) und dem Kolbenelement (18a; 34a) erhöhen würden.

2. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 1, bei der der neben dem axialen äußeren Ende des elastischen Dichtungsmittels (54) zirkulierte Fluidreini­ gungsstrom ein in Luft suspendierter Ölnebel ist.

3. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 1, umfassend einen Lagerring (60) zwischen der axialen Bohrung des Gehäuses (48) und der radialen Außenfläche des Kolbenelementes (18a; 34a) und in einem axialen Abstand von dem axialen äußeren Ende des elastischen Dichtungsmittels (54) angeordnet zum Begrenzen eines das Kolbenelement (18a; 34a) umgebenden und zwischen dem elastischen Dichtungsmittel (54) und dem Lagerring (60) angeordneten ringförmigen Kanales (52) zum Zirkulieren des Fluidreinigungsstromes neben dem axialen äußeren Ende des elastischen Dichtungsmittels (54) um den Kolben (18a; 34a) herum.

4. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 3, bei der das ringförmige Kanalmittel (52) eine Einlaßöffnung (62) und eine Auslaßöffnung (64) besitzt, um einen rezirkulierten, kontinuierlichen Fluß des Fluidreinigungsstromes in dem ringförmigen Kanal (52) zuzulassen.

5. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 1, bei der der Zylinder (18; 34) ein Teil einer Dosiereinrichtung zum Aufnehmen und Verteilen einer Menge eines viskosen Materiales ist.

6. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 5, die zwei gleichartige Dosiereinheiten umfaßt, von denen jede ein verschiedenes Material enthält, die, wenn sie miteinander vermischt werden, eine chemisch-reaktionsfähige Mischung bilden.

7. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 6, bei der die zwei Material­ komponenten beim Mischen einen Epoxidkleber bilden.

8. Austrittsverhindernde Dichtung in Kombination mit einem Zylinder (18; 34), der ein erstes Fluid und einen darin axial verschiebbaren Kolben (18a; 34a) enthält, umfassend:
ein Gehäuse (48) mit einer durch dieses hindurchgehenden runden Bohrung, das an einem Ende des Zylinders (18; 34) in axialer Ausrichtung mit diesem befestigt ist;
wobei der Kolben (18a; 34a) ein Ende innerhalb des Zylinders (18; 34) hat und sich von dem Zylinder (18; 34) durch die runde Bohrung zur Außenseite des Gehäuses (48) erstreckt;
einen elastischen ringförmigen Dichtungsring (54), der an dem axialen inneren Ende des Gehäuses (48) in der runden Bohrung befestigt ist;
wobei das Gehäuse (48) einen neben dem Dichtungsring (54) an dem axialen äußeren Ende desselben angeordneten ringförmigen Kanal (52) besitzt;
ein Mittel, das ein zweites Fluid durch den Kanal (52) zirkuliert, um ausgetretene feste Partikel zu entfernen, die aus dem ersten Fluid in der Kammer (46) an dem elastischen Dichtungsmittel (54) vorbei axial nach außen wandern können, und um das Härten jener festen Partikel in dem Bereich des elastischen Dichtungsmittels (54) zu verhindern, die dadurch die Reibung zwischen dem elastischen Dichtungs­ mittel (54) und dem Kolbenelement (18a; 34a) erhöhen würden.

9. Austrittsverhindernde Dichtungseinheit zur Anwendung zwischen einem ein Fluid enthaltenden Zylinder (18; 34) mit einer Hohlkammer (46) darin und einem sich von der Kammer (46) durch eine stirnseitige Öffnung in dem Zylinder (18; 34) erstreckenden und zur axialen Bewegung in Bezug auf den Zylinder (18; 34) angepaßten Kolbenelement (18a; 34a), umfassend:
ein elastisches, ringförmiges Dichtungsmittel (54), das zum dichtenden Eingriff zwischeneinerradialen Innenfläche der stirnseitigen Öffnung des Zylinders (18; 34) und einer radialen Außenfläche des Kolbenelementes (18a; 34a) angeordnet ist, um das Austreten des Fluidmateriales aus der Kammer (46) zu verhindern, wobei das Dichtungsmittel (54) ein zu der Kammer (46) liegendes inneres Ende und ein von der Kammer (46) wegliegendes axiales äußeres Ende besitzt; und
ein Mittel (52), das einen Fluidreinigungsstrom um das Kolbenelement (18a; 34a) herum neben dem axialen äußeren Ende des elastischen Dichtungsmittels (54) zirkuliert, um ausgetretene feste Partikel zu entfernen, die aus dem Fluid in der Kammer an dem elastischen Dichtungsmittel (54) vorbei axial nach außen wandern können, und um das Härten jener festen Partikel in dem Bereich des elastischen Dichtungsmittels (54) zu verhindern, die dadurch die Reibung zwischen dem elastischen Dichtungsmittel (54) und dem Kolbenelement (18a; 34a) erhöhen würden.

10. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 9, bei dem das einen Fluid­ reinigungsstrom um den Kolben (18a; 34a) zirkulierende Mittel ein ringförmiger Kanal (52) ist, der den Kolben (18a; 34a) neben dem axialen äußeren Ende des elastischen, ringförmigen Dichtungsmittels (54) umgibt.

11. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 10, bei der der ringförmige Kanal (52) in dem Zylinder (18; 34) ausgebildet ist.

12. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 10, bei der der Kanal (52) in einem ringförmigen Einsatzringelement ausgebildet ist, das in der stirnseitigen Öffnung des Zylinders befestigt ist.

13. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 10, bei der der Fluidreini­ gungsstrom ein in einem Luftstrom enthaltener Ölnebel ist.

14. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 10, bei der der ringförmige Kanal (52) eine Einlaßöffnung (62) an einem Umfangspunkt an dem Kanal (52) und eine Auslaßöffnung (64) besitzt, die ungefähr 180 Grad von der Einlaßöffnung (62) entfernt angeordnet ist.

15. Austrittsverhindernde Dichtung nach Anspruch 10, bei der der ringförmige Kanal (52′) eine Einlaßöffnung (62′) und eine Auslaßöffnung (64′) besitzt, die beide nebeneinander an einer Umfangsstelle auf dem Kanal (52′) angeordnet sind.