DE2949723C2

DE2949723C2 - Dichtvorrichtung zwischen zwei Maschinenteilen

Info

Publication number: DE2949723C2
Application number: DE2949723A
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: 1983-08-25
Also published as: FR2471529A1; DE2949723A1; GB2066414A; GB2066414B; FR2471529B1; IT8050329A0; US4300776A; JPS5694065A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung zwischen zwei Maschinenteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. US-PS 4160551). Eine derartige Dichtvorrichtung weist aus Temperaturgründen statt der bekannten Dichtelemente aus Gummi etwa V-förmige Dichtelemente aus Graphit auf. Deren Stirnflächen müssen, weil Graphit plastisch verformbar ist, geführt werden, und zwar in den Endbereichen an .r, Ringen und zwischen den einzelnen Dichlelementen an etwa V-förmigen Federeiementen. Diese haben somit die Aufgabe, die plastische Verformbarkeit des Graphits aufzuheben und die Flexibilität der Gummi-Dichtelemente herzustellen. >«

Diese Ausführung der Dichtelemente sowie die bekannten, etwa V-förmigen Dichtelemente aus Gummi sind in manchen Fällen, insbesondere bei manschen abzudichtenden Medien, nicht ausreichend. So gibt z. B. die Dichtvorrichtung eines Dosierkolbens bei der Verarbeitung von Mischungen aus reaktionsfähigen Kunststoffkomponenten, z. B. Polyol, lsocyanat, wegen der Beladung einer Komponente mit einem Füllstoff, insbesondere mit einem abrasiveh Füllstoff, Probleme hinsichtlich der Dichtheit auf. Man hat versucht, dieses no Problem zu lösen, indem die Dichtvorrichtung nachstellbar ist.

Diese Abhilfe erwies sich jedoch als nicht ausreichend, da sich bei den V-förmigen Dichtelementen (sog. Dachmanschetten) der Nachteil herausgestellt hat, daß b-i 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 üblicherweise zur Verfugung stehenden Kraft (Druck aus dem Vorratstank) nicht mehr zurückbewegen läßt

Als Ursache für den erschwerten oder sogar unmöglichen Rückhub ist der Umstand anzusehen, daß Gase, Flüssigkeit und Füllstoff partikel 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 sich das alte und neue Material in eine zähe oder sogar ausgehärtete Masse umgewandelt haben. Hierbei befindet sich das eingedrungene Medium ohne Ausweichmöglichkeit im Bereich der Dichtelemente, insbesondere dann, wenn die Gegenfläche etwa denselben Winkel wie die Dichtelemente aufweist, und verursacht erhebliche Reibungskräfte, was zum Aufbringen großer Rückführkräfte nötigt oder zu einem erhöhten Druck im Vorratstank 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 Rückführkräfte nicht erforderlich sind oder zumindest der Anstieg der Rückführkräfte lediglich in größeren Zeiträumen erfolgt.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs erwähnten Ausführung, gelöst durch die Maßnahme nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Die Dichtelemente werden vom Federelement auf Grund von dessen gegenüber dem Winkel γ des anderen äußeren Dichtelements größerem Winkel λ 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 nichl dafür gesorgt wird, daß sich dieser Druck abbauen kann. Nach dem Anspruch I wird dies dadurch erreicht, daß dann, wenn während der Rückhubzeilen außerhalb des Bereichs der

Dichtelemente ein geringerer Druck ais in diesem Bereich vorhanden ist, das Federetement auf Grund der Gestaltung der Gegenlagerfläche eine solche Verkleinerung seines Winkels α erlaubt, daß sich die Dichtelemen-te unter dem in diesem Bereich herrschenden Druck von den Dichtflächen lösen können und so den Ablauf des Mediums unter gleichzeitiger Absenkung des Druckes gestatten.

Wesentlich ist daher die Ausbildung der Gegenlagerfläche- 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 Winkels α des Federelements ermöglicht Die Maßnahme nach Anspruch 2 erlaubt darüber hinaus eine Begrenzung der Verkleinerung des Winkels et, so daß das Federelement sich auch mit seinen Schenkelenden an der Gegeniagerfläche anlegen und daher nicht überlastet werden kann.

Durch die US-PS 31 79 426 ist eine Dicht vorrichtung mit lediglich konischen Federelementen nach Art von konischen Unterlegscheiben bekannt geworden. Diese sind zwischen allen entsprechend geformte;" Diehieiementen eingelegt und bewirken deren dichtende Anlage an den beiden Dichtflächen.

Die Gegeniagerfläche nach der Erfindung kann zweckmäßigerweise an einem gesonderten, einlegbaren Gegenlagerring angeordnet sein, der mehrere radial verlaufende Kanäle aufweist, vorzugsweise an der der Gegeniagerfläche entgegengesetzten Stirnfläche. Dies gestattet das leichtere Austreten des abzudorrenden Mediums während des Rückhubs, so cuiii hierdi: ch t ine noch bessere Entlastung des Bereich· x-r Dichtclcniente erzielt wird.

Im Falle einer Abdichtung zv.iscneri <;^:.»;ετι Kolben und einem Zj'iirrk r kars-i Has Fediirei^Krr als abgewandelte Tellerfeder ausgebildet S-¹K ^!.ei ri-ir die radial innere Ringiiächenhalfte so ivcl·. sirnen abgebogen ist wie die radial äußere Ringi'irichenhäifte.

Eine Bördelung am freien Ench der "schenkt! des Federeleme^ts nach Anspruch 3 gestattet eine bessere Führung des Federelements an dessen Führung^fliichen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispie! dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Kolbenzylindereinheit in einem Längsschnitt und

Fig.2 Einzelheiten gemäß dem kenntlich gemachten Bereich Il in Fig. 1.

Eine Kolbenzylindereinheit weist nach Fig. 1 einen Zylinder 1 und einen Doppelkolben 4 auf. Der Zylinder 1 bzw. der Doppelkolben 1 ist funktionsmäßig aufgeteilt am oberen Ende in einen Antriebszylinder 2 bzw. einen Antriebskolben 5 und am unteren Ende in einen Dosierzylinder 3 bzw. 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 die Leitung 28 zu einem Dosierraum 16 (Druckraum) und ι die andere (8) zur Abführung des Mediums aus dem Dosierraum !6 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 Doppelkol- ι ben 4 angebrachten Regelstange 12 aufweist. Diese ist ein Teil der die Kolben 4 und 5 miteinander verbindenden Kolbcnsimge 13, an der die Kolben 4 und 5 mittels Schraubgewinde befestigt sind.

Während der Antriebskolben 3 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, daß über die Bohrung 9 bei durch Absperrventil 30 abgesperrter Bohrung 8 z. B. abrasive Stoffe enthaltende ICunststoffkomponenten in den Dosierraum 16 (Druckraum) gefördert und danach

ι» 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

π am Dosierkolben 6 schraubbar, also längsbeweglich angeordnete Schraubenhülse 17 zwischen ihrer unteren Stirnfläche und einem Kolbenbund 18 die Dichtpackung 15 zusammenpreßt, wodurch eine verminderte Dichtv.irkung wieder erhöht wird. Dies erfolgt ohne

:o 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 Sei.raubenhülse 17 eingreift, und mittels dieses Werkzeugs die Schrauben-

2) hülse 17 gegenüber dem Dosierkolben 6 gedreht wird. Dabei wird der Raum 23 über Entlüftungslöcher 24 entlüftet. Erforderlichenfalls kann während dieser Nachstellung der Dichtpackung 15 ein weiteres stop£cnartiges Werkzeug durch eine oberhalb der

; ö','.\ ng 19 angeordnete zweite Öffnung 20 eingeführt !»id 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

Γι Beirieb gesichert durch einen als Gewindebremse uk-^enden. in eine Ringnut 25 des Gewindeteils der S.hiaubenhiilse 17 eingelegten Kunststoffring26.

Die Dich'.packung 15 besteht aus einzelnen Dichtele-'r.enten 31, 52 und 33 in Form von Dacbmanschetten

hi 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

t; (obere) Dichtelement 33 besitzt an der oberer. 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.

mi Das äußere (untere) Dichtelement 31 liegt nicht — wie sonst üblich — unmittelbar auf einer V-förmigen Gegeniagerfläche 37 eines Gegenlagerrings 36 auf, sondern auf einem im Querschnitt V-förmigen Federelement 34, das sich einerseits auf dem Gegenlagerring 36

r, abstützt und zur besseren Führung seitlich eine ßördelung 35 aufweist.

F i g. 2 zeigt die Dichtelemente 31,32 und 33 und das Federelement 34 in entlastetem Zustand (also lose eingelegt). Die Bördelungen 35 weisen einen Abstand

λ von der Gegenlagfrfläche 37 auf. Dabei ist der Winkel β des Gegenlagerrings 36 kleiner als der Winkel λ des Federelements 34: dieser isi größer als der Winke! γ des Dichtelements 31, wobei der Winkel β kleiner als der Winkel γ ist. Dadurch ergibt sich die Beziehung

j5 λ > γ > β. Mögliche Werte sind λ = 120°, γ = 90°. β = 60°.

Vor Inbetriebnahme der Dichtpackung 15 werden die Dichtclemcnte 31 bis 33 durch die Schraubenhülsc 17

nach unten gedrückt unter gleichzeitiger Spreiziing der Schenkel der Diehtelemunte 31 bis 33 durch das Federelement 34 und damit Andrücken derselben an die Dichtflächen 42 und 43 und somit Erreichung der Dichtstellung. Dabei verringert sich der Abstand v. Während des Betriebs, und /war während der Druckhübe (Bewegung des Dosierkolbens 6 nach unten), tritt mit der Zeit aus dem Dosierraum 16 (Druckraum) Medium durch den Ringspalt 38 in die Dichlpackung 15 ein, obwohl auch der Druck aus dem Dosierraum 16 auf die Schenkel der Dichielemcntc 31 bis 33 zur Abdichtung beiträgt. Der Abstand .v verringert sich dabei noch mehr, bis die Bördelungen 35 auf den Gegenlagerflächen 37 aufliegen. Der Winkel <\ hat seinen Minimalwert und das Federelement seine maximale federkraft erreicht. Dabei haben sich die Dichtelemente 31 und 32, ggf. auch 33, auf Grund des eingedrungenen Mediums von den Dichtflächen 42 und 43 gelöst.

Nach Beendigung des Druckhubs erlaubt die Kraft des gespannten Federelements 34, daß sich der Druck in der Dichtpackung 15 dadurch abbaut, daß sich das Fcdereiement 34 zurückstellt (Winkel λ wird größer) und dabei das eingedrungene Medium herausgedrückt wird. Dabei kommen die Dichtelemente 31 bis 33 wieder an den Dichtflächen 42 und 43 zur Anlage, was die Dichtwirkung voll wiederherstellt.

Bei einer größeren Anzahl von Dichtelementen kann es zweckmäßig sein, in Abständen weitere Fcderelementc vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtvorrichtung zwischen einem hin-und hergehenden und einem gehäusefesten Maschinenteil, insbesondere Kolbendichtung, die mehrere hintereinander zu einer Packung angeordnete, im Querschnitt etwa V-förmige Dichtelemente und ein V-förmiges Federelemt aufweist, wobei das eine äußere Dichtelement der Dichtpackung mit seiner freien Stirnfläche mit dem einen Maschinenteil und ,₀ das andere äußere Dichtelement der Dichtpackung mit seiner freien V-förmigen Stirnfläche mit einer Gegenlagerfläche des einen Maschinenteils zusammenwirkt und der Winkel « zwischen den Federschenkeln des Federelements größer ist als der ₎₅ Winkel γ zwischen den V-förmigen Stirnflöchen des zugeordneten Dichtelements, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (34) zwischen der Gegenlagerfläche (37) und dem ersten der aus fkdblem Material bestehenden Dichtelemente (31) angeordnet ist und daß die Gegenlagerfläche so gestaltet ist, daß eine weitgehende Verkleinerung des Winkels α des Federelements durch die Dichtelemente möglich ist

2. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch eine im Querschnitt V-förmige Gestaltung der Gegenlagerfiäche (37), wcbei der Winkel β zwischen den beiden Schenkeln kleiner ist als der Winke! γ zwischen den freien V-förmigen Stirnflächen des zugeordneten Dichtelements (31).

3. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Bördelung (35) am freien Ende der Schenkel deü> Federoements (34).