DE2949723A1

DE2949723A1 - Dichtvorrichtung zwischen zwei maschinenteilen

Info

Publication number: DE2949723A1
Application number: DE19792949723
Authority: DE
Inventors: Peter 8000 München Taubenmann
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1979-12-11
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2949723C2; IT8050329A0; US4300776A; JPS5694065A; FR2471529B1; FR2471529A1; GB2066414B; GB2066414A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung zwischen zwei Maschinenteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Dichtvorrichtung eines Dosierkolbens bei der Verarbeitung von Mischungen aus reaktionsfähigen Kunststoffkomponenten, z.B. Polyol, Isocyanat, gibt z.B. wegen der Beladung einer Komponente mit einem Füllstoff, insbesondere mit einem abrasiven Füllstoff, Probleme hinsichtlich der Dichtheit auf. Das Patent (Patentanmeldung P 27 36 177.9) versucht, dieses Problem zu lösen, indem die Dichtvorrichtung nachstellbar ist.

Bei der Dichtpackung nach diesem Patent, die in der Praxis aus V-förmigen Dichtelementen (sog. Dachmanschetten) besteht, hat sich der Nachteil herausgestellt, daß sich im laufenden Betrieb die Reibung zwischen den Dichtelementen und der Zylinderwand so stark erhöht, daß sich der Kolben bei Beendigung des Druckhubs (d.h. des Arbeitshubs, bei dem ein unter Druck stehender Druckraum gegenüber einem unter geringerem Druck stehenden Raum abgedichtet werden soll), also beim Rückhub, bei dem der Druck im Druckraum abgesenkt ist, mit der

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üblicherweise zur Verfügung stehenden Kraft (Druck aus dem Vorratstank) nicht mehr zurückbewegen läßt. Eine andere denkbare Möglichkeit, den Rückhub gegen die erhöhte Reibung durchzuführen, besteht in einem erhöhten Druck im Vorratstank oder in einer zusätzlichen Kraftquelle. Neben dem technischen und energiemäßigen Mehraufwand wäre der hierbei auftretende Verschleiß nachteilig.

Als Ursache für den erschwerten bzw. unmöglichen Rückhub ist der Umstand anzusehen, daß Gase, Flüssigkeit und Füllstoffpartikel beim Druckhub in gewissem Maß in den Bereich der Dichtelemente eindringen. Sofern Flüssigkeit allein vorhanden ist, die beim Druckhub den Dichteffekt vergrößert, würde beim Rückhub, d.h bei der Entlastung der Dichtelemente, diese Flüssigkeit u.U. wieder so weit ausgestoßen, daß die Dichtelemente in die frühere Position zurückkehren. Die Entfernung der Flüssigkeit aus der Dichtpackung ist jedoch nicht mehr gewährleistet, wenn die Flüssigkeit einen gewissen Viskositätsgrad erreicht, z.B. durch die Zugabe von Füllstoffen, oder wenn nach einem Materialwechsel das alte und neue Material sich in eine

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zähe oder sogar ausgehärtete Masse umgewandelt haben. Hierbei befindet sich die eingedrungene Flüssigkeit bzw. Masse ohne Ausweichmöglichkeit, insbesondere wenn die Gegenfläche etwa denselben Winkel wie die Dichtelemente aufweist, im Bereich der Dichtelemente und verursacht erhebliche Reibungskräfte, was zum Aufbringen großer Rückführkräfte nötigt und den Verschleiß fördert.

Auch beim Arbeiten mit einem Medium bei unterschiedlichen Temperaturen, z.B. bei einer Differenz von 20 bis 30°, treten Schwierigkeiten dadurch auf, daß sich das Volumen des Dichtelements in der kälteren Phase verringert und sich mit Medium zusetzt, das dann in der wärmeren Phase bei Volumenvergrößerung des Dichtelements nicht mehr verdrängt werden kann.

In diesen Fällen bleibt nichts anderes übrig, als die Dichtelemente auszubauen, zu reinigen und dann wieder einzubauen, was erhebliche Unterbrechungen im Betrieb zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel anzugeben, daß bei den Rückhüben große Rückführ-

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kräfte nicht erforderlich sind oder zumindest der Anstieg der Rückführkräfte lediglich in größeren Zeiträumen erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Maßnahme nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Die Dichtelemente werden vom Federelement auf Grund von dessen gegenUber dem Schenkelwinkel des anderen äußeren Dichtelements größerem Schenkelwinkel an den Dichtflächen zur Anlage gebracht, und zwar auch bei abgesenktem Druck im Druckraum, so daß bereits bei Beginn des Druckhubs eine wirksamere Dichtung als ohne das Federelement vorhanden ist und somit die Menge des unerwünscht in den Bereich der Dichtelemente eindringenden Mediums verringert wird. Die Dichtelemente werden beim Druckhub durch den aus dem Druckraum kommenden Druck mit noch größerer Kraft an die Dichtflächen gepreßt.

Im Laufe der Zeit wird während der Druckhübe Medium in den Bereich der Dichtelemente eindringen, so daß der Druck in diesem Bereich den Arbeitsdruck erreicht (bis zu 250 bar), wenn nicht dafür gesorgt wird, daß sich dieser Druck abbauen kann. Nach dem Anspruch 1 wird dies dadurch er-

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reicht, daß dann, wenn während der Rückhubzeiten außerhalb des Bereichs der Dichtelemente ein geringerer Druck als in diesem Bereich vorhanden ist, das Federelement auf Grund der Gestaltung der Gegenfläche eine solche Verkleinerung seines Schenkelwinkels erlaubt, daß sich die Dichtelemente unter dem in diesem Bereich herrschenden Druck von den Dichtflächen lösen können und so den Ablauf des Mediums unter gleichzeitiger Absenkung des Druckes gestatten.

In dem letztgenannten Effekt wird der Hauptgedanke der Erfindung gesehen. Wesentlich ist daher die Ausbildung der Gegenfläche. Diese kann im einfachsten Fall lediglich aus einer im Querschnitt z.B. I-förmigen Unterstützungsfläche für den mittleren Querschnittsbereich des Federelements bestehen, die somit eine Verkleinerung des Schenkelwinkels des Federelements ermöglicht. Die Maßnahme nach Anspruch 2 erlaubt eine Begrenzung der Verkleinerung des Schenkelwinkels, so daß das Federelement sich auch mit seinen Schenkelenden an der Gegenfläche anlegen und daher nicht überlastet werden kann. Anspruch 3 gestattet das leichtere Austreten

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des Mediums während des Rückhubs, so daß hierdurch eine noch bessere Entlastung des Bereichs der Dichtelemente erzielt wird.

Im Falle einer Abdichtung zwischen einem Kolben und einem Zylinder kann das Federelement als abgewandelte Tellerfeder ausgebildet sein, bei der die radial innere Ringflächenhälfte so nach unten abgebogen ist wie die radial äußere Ringflächenhälfte.

Die Ansprüche 4 und 5 geben zweckmäßige Ausführungsformen des Federelements an. Anspruch 6 empfiehlt eine Mehrfachanordnung von Federelementen im Bedarf sfalle.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Kolbenzylindereinheit in einem

Längsschnitt und

Fig. 2 Einzelheiten gemäß dem Pfeil II in Fig. 1.

Eine Kolbenzylindereinheit weist nach Fig. 1 einen Zylinder 1 und einen Doppelkolben 4 auf. Der Zylinder 1 bzw. der Doppelkolben 4 ist funktionsmäßig

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aufgeteilt am oberen Ende in einen Antriebszylinder 2 bzw. einen Antriebskolben 5 und am unteren Ende in einen Dosierzylinder 3 bzv/. einen Dosierkolben 6. Am unteren Ende wird der Dosierzylinder 3 abgeschlossen durch einen Anschraubflansch 7» in den zwei Bohrungen 8 und 9 eingearbeitet sind, von denen die eine (9) zur Zuführung eines Mediums, z.B. einer Kunststoffkomponente, von einer regelbaren Verstellpumpe 27 über eine Leitung 28 zu einem Dosierraum 16 (Druckraum) und die andere (8) zur Abführung des Mediums aus dem Dosierraum 16 dient. Am oberen Ende des AntriebsZylinders 2 ist ein Abschlußdeckel 11 aufgeschraubt, der eine Bohrung 10 zur Zuführung eines Arbeitsmediums und eine Bohrung zur Aufnahme einer am Doppelkolben 4 angebrachten Regelstange 12 aufweist. Diese ist ein Teil der die Kolben 4 und 5 miteinander verbindenden Kolbenstange 13, an der die Kolben 4 und 5 mittels Schraubgewinden befestigt sind.

Während der Antriebskolben 5 von einem normalen Arbeitsmedium beaufschlagt wird und dementsprechend seine Dichtpackung 14 einer normalen Belastung unterworfen ist, sind der Dosierkolben 6 und seine Dichtpackung 15 dadurch, dai3 über die Bohrung 9

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bei durch ein Absperrventil 30 abgesperrter Bohrung 8 z.B. abrasive Stoffe enthaltende Kunststoffkomponenten in den Dosierraum 16 (Druckraum) gefördert und danach auf Grund der Beaufschlagung des Antriebskolbens 5 und Absperrung der Bohrung 9 durch ein Absperrventil 29 durch die Bohrung 8 ausgetrieben werden, einem erheblichen Verschleiß unterworfen.

Dies wird zunächst dadurch ausgeglichen, daß eine am Dosierkolben 6 schraubbar, also längsbeweglich angeordnete Schraubenhülse 17 zwischen ihrer unteren Stirnfläche und einem Kolbenbund 18 die Dichtpackung 15 zusammenpreßt, wodurch eine verminderte Dichtwirkung wieder erhöht wird. Dies erfolgt ohne Demontage der Kolbenzylindereinheit dadurch, daß durch eine Öffnung 19 im mittleren Wandbereich des Zylinders 1 ein stangenartiges Werkzeug eingeführt wird, das in eine Verzahnung 21 der Schraubenhülse 17 eingreift, und mittels dieses Werkzeugs die Schraubenhülse 17 gegenüber dem Dosierkolben 6 gedreht wird. Dabei wird der Raum 23 über Entlüftungslöcher 24 entlüftet.

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Erforderlichenfalls kann während dieser Nachstellung der Dichtpackung 15 ein weiteres stangenartiges Werkzeug durch eine oberhalb der Öffnung 19 angeordnete zweite Öffnung 20 eingeführt und in eine Bohrung 22 oder in eine von mehreren Bohrungen 22 gesteckt werden, wodurch der Doppelkolben 4 gegen Verdrehung gesichert ist. Die Schraubenhülse 17 ist gegen unbeabsichtigtes Verdrehen beim Betrieb gesichert durch einen als Gewindebremse dienenden, in eine Ringnut 25 des Gewindeteils der Schraubenhülse 17 eingelegten Kunststoffring 26.

Die Dichtpackung 15 besteht aus einzelnen Dichtelementen 31t 32 und 33 in Form von Dachmanschetten von bekannter und bewährter Formgebung, die in Fig. 2 im einzelnen dargestellt und in einem im Querschnitt rechteckigen, von dem Dosierzylinder 3, dem Dosierkolben 6 und der Schraubenhülse 17 gebildeten Raum untergebracht sind. Das äußere (obere) Dichtelement 33 besitzt an der oberen Stirnseite eine ebene Fläche und an der unteren Stirnseite im Querschnitt V-Form, wogegen die Dichtelemente 32 und 31 an beiden Stirnseiten im Querschnitt V-förmige Gestalt aufweisen.

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Das äußere (untere) Dichtelement 31 liegt nicht - wie sonst üblich - unmittelbar auf einer V-förmigen Gegenfläche 37 eines Gegenlagerrings 36 auf, sondern auf einem im Querschnitt V-förmigen Federelement 34, das sich seinerseits auf dem Gegenlagerring 36 abstützt und zur besseren Führung seitlich eine Bördelung 35 aufweist.

Fig. 2 zeigt die Dichtelemente 31, 32 und 33 und das Federelement 34 in entlastetem Zustand. Dabei ist der Schenkelwinkel β des Gegenlagerrings 36 kleiner als der Schenkelwinkel CC des Federelements 34; dieser ist größer als der Schenkelwinkel 1" des Dichtelements 31, wobei der Schenkelwinkel β kleiner als der Schenkelwinkel ist. Dadurch ergibt sich die Beziehung 0 Mögliche V/erte sind eC= 120°, Jf = 90°, β = 60°.

In der belasteten Stellung der Dichtpackung 15 v/erden die Dichtelemente 31 bis 33 durch die Schraubenhülse 17 nach unten gedrückt unter gleichzeitiger Spreizung der Schenkel der Dichtelemente 31 bis 33 durch das Federelement 34 und damit Erhöhung der Dichtwirkung. Während der Druckhübe

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(Bewegung des Dosierkolbens 6 nach unten) tritt mit der Zeit aus dem Dosierraum 16 (Druckraum) Medium durch den Spalt 38 in die Dichtpackung 15 ein, obwohl der Druck aus dem Dosierraum 16 die Schenkel der Dichtelemente 31 bis 33 dichtend an den Dichtflächen zur Anlage bringt. Nach Beendigung des Druckhubs erlaubt das Federelement 34, daß sich der Druck in der Dichtpakkung 15 dadurch abbaut, daß durch diesen Druck das Federelement 34 belastet und dessen Schenkelwinkel auf Grund der Formgebung der Gegenfläche 37 (Schenkelwinkel M ) so verkleinert wird, daß sich die Dichtelemente 31 bis 33 von den Dichtflächen lösen. Dabei kann das eingedrungene Medium abfließen.

Die erfinderischen Maßnahmen sind selbstverständlich nicht auf die Anwendung beim Gegenstand des Hauptpatents beschränkt, sondern bieten sich auch bei allen anderen Dichtungsanordnungen an, bei denen die geschilderten Wachteile auftreten können.

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Claims

Krauss-Maffei Aktiengesellschaft 8000 München 50 TK Dichtvorrichtung zwischen zwei Maschinenteilen Patentansprüche

1.j Dichtvorrichtung zwischen zwei Maschinenteilen - insbesondere solchen mit kreisförmigen Dichtflächen -, die mehrere hintereinander zu einer Packung angeordnete, im Querschnitt etwa V-förmige Dichtelemente aus einem flexiblen Material aufweist, wobei das eine äußere Dichtelement der Dichtpackung mit seiner freien, vorzugsweisen ebenen Stirnfläche an dem einen Maschinenteil und das andere äußere Dichtelement der Dichtpackung mit seiner freien V-förmigen Stirnfläche an einer Gegenfläche des anderen Maschinenteiles anliegt und die seitlichen Dichtflächen jedes Dichtelements an beiden Maschinenteilen dichtend zur Anlage bringbar sind, insbesondere für eine Kolbenzylindereinheit für die Verarbeitung einer Mischung aus reaktionsfä-

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ORIGINAL INSPECTED

higen Kunststoffkomponenten (z.B. Polyol,Isocyanat)

nach Patent (Patentanmeldung P 27 36 177.9),

gekennzeichnet durch die Anordnung eines Federelements (34) zwischen dem anderen äußeren Dichtelement (31) und der Gegenfläche (37), wobei das Federelement flächig und im Querschnitt V-förmig mit einer Grundrißabmessung etwa wie die Dichtelemente gestaltet ist und der Winkel (OC ) zwischen den beiden V-förmigen Schenkeln in entlastetem Zustand größer ist als der Winkel (Y*) der freien, V-förmigen Stirnfläche des anderen äußeren Dichtelements (31), und ferner durch eine derart gestaltete Gegenfläche, daß bei der Belastung des Federelements durch die Dichtelemente (31,32,33) eine Verkleinerung des Winkels (öC ) zwischen den V-förmigen Schenkeln ermöglicht wird, derart, daß der verkleinerte Winkel kleiner ist als der Winkel ( Jf* ) der freien Stirnfläche des anderen äußeren Dichtelements (31).

2. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im Querschnitt V-förmige Gestaltung der Gegenfläche (37), wobei der Winkel ( rö ) zwischen den beiden Schenkeln kleiner ist als der Winkel ( ϊ*') der freien,

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V-förmigen Stirnfläche des anderen äußeren Dichtelements (31).

3. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (37) an einem gesonderten, einlegbaren Gegenlagerring (36) angeordnet ist und daß dieser mehrere radial verlaufende Kanäle (39) aufweist, vorzugsweise angeordnet an der der Gegenfläche entgegengesetzten Stirnfläche.

4. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Winkel ( OC ) zwischen den Schenkeln des Federelements (34) von etwa 120° in entlastetem Zustand.

5. Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, gekennzeichnet durch eine Bördelung (35) am freien Ende der Schenkel des Federelements (34).

6. Dichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die mehrfache Anordnung des Federelements zwischen einzelnen Dichtelementen.

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