DE4320840C1 - Dichtung für einen pneumatisch angetriebenen Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung für einen von einem strömungsfähigen Me­ dium angetriebenen Komplettkolben, umfassend einen Tragkörper aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, der einen ringförmigen Permanentmagnet zumin­ dest teilweise umgreift und mit zumindest einer Dichtlippe aus elastomerem Werkstoff verbunden ist, wobei die Dichtlippe den Tragkörper in radialer Rich­ tung außenseitig überragt und mit der Innenwandung eines den Kolben umge­ benden Gehäuses dichtend in Eingriff bringbar ist.

Eine solche Dichtung ist aus dem italienischen Gebrauchsmuster 53974-B/86 bekannt. Der Kolben, der mit einer Kolbenstange verbunden und im zylindri­ schen Gehäuse axial beweglich angeordnet ist, ist zur Abdichtung der in axialer Richtung zueinander benachbarten Teilräume des Gehäuses mit einer Dichtung versehen. Die Dichtung ist als Komplettkolben ausgebildet, wobei dieser aus drei Bauteilen besteht. Die beiden Kolbenhälften, die aus einem nichtmagnetischen Trägerwerkstoff und einem elastomeren Dichtungswerkstoff bestehen, umschließen einen Permanentmagnet, der zur Positionsabfrage des Kolbens be­ nötigt wird. Das Gehäuse ist auf seiner Außenumfangsseite mit Magnetfeldauf­ nehmern versehen, die signalleitend mit einem Anzeigegerät verbunden sind. Ferner ist das Gehäuse in axialer Richtung beiderseits des Kolbens jeweils mit einem Druckluftanschluß versehen. Bei der Ausgestaltung der Dichtung ist al­ lerdings zu beachten, daß diese aus mehreren Einzelteilen besteht, was sowohl in fertigungstechnischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht wenig befriedigend ist.

Aus der DE 37 38 151 A1 ist ein Kolbenpositionsdekoder für Druckmittelzylinder bekannt, der einen hohlzylinderförmigen Kolben aufweist, der mit drei radial nach außen geöffneten, umlaufenden Nuten versehen ist, die einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind. In der mittleren Nut ist ein Perma­ nentmagnet angeordnet, wobei in den beiden axial benachbarten Nuten Q-ring­ förmige Dichtungen aus elastomerem Werkstoff angeordnet sind. Der Perma­ nentmagnet ist der Innenumfangsfläche des Druckzylinders unmittelbar benach­ bart zugeordnet.

Aus der US 4,205,595 ist ein Kolben zur Verwendung in Pneumatikzylindern be­ kannt, bei dem der Tragkörper zweiteilig ausgebildet ist und aus Versteifungs­ ringen besteht, die in axialer Richtung kraftschlüssig miteinander verbunden sind und durch tiefgezogene Metallringe gebildet werden. Zwischen den einander in axialer Richtung benachbarten Dichtlippen ist ein Führungsring vorgesehen, der in einer nutförmigen Aussparung zwischen den beiden Versteifungsringen aufgenommen ist. Einen Permanentmagnet zur Feststellung der Lage des Kolbens im Gehäuse weist das vorbekannte Bauteil nicht auf. Der vorbekannte Kolben besteht aus mehreren Einzelteilen, was in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht wenig befriedigend ist.

Aus den Druckschriften DE 36 44 697 C1 und US 4,171,818 sind Radialwel­ lendichtringe bekannt, die als Ferrofluiddichtung ausgebildet sind. Dabei ist es vorgesehen, daß die Dauermagnete vom polymeren Werkstoff der Dichtungen vollständig umschlossen sind. Der Magnet ist erforderlich, um eine hydrodyna­ mische Abdichtung mittels eines Ferrofluids zu erreichen und das Ferrofluid während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Dichtung innerhalb der Dichtspalts zu halten.

Aus dem DE-GM 78 36 994 ist ein Kolben für Arbeitszylinder bekannt, umfas­ send einen zylindrischen Stahlkern, der als Tragkörper ausgebildet und mit radia­ lem Abstand außenseitig von einem Führungsring aus einem gleitfähigen Kunst­ stoffmaterial umschlossen ist. Der Stahlkern und der Führungsring sind durch einen Dichtungskörper aus elastomerem Werkstoff aufeinander abgestützt, der zwei Dichtlippen umfaßt, die sich im wesentlichen in axialer Richtung er­ strecken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sie aus weniger Einzelteilen besteht sowie einfa­ cher und kostengünstiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü­ che Bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtung ist es vorgesehen, daß der Tragkörper einstückig ausgebildet ist und den Permanentmagnet vollständig umschließt, daß der Tragkörper mit zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisenden Dichtlippen verbunden ist, daß zwischen den axial benachbarten Dichtlippen ein Führungsring angeordnet ist, daß der Führungsring und der Tragkörper ein­ stückig ausgebildet sind und daß der Führungsring gleitend mit dem Gehäuse in Eingriff bringbar ist. Hierbei ist von Vorteil, daß die gesamte Dichtung, die als Komplettkolben ausgebildet sein kann, aus nur einem Bauteil besteht. Der Per­ manentmagnet ist beispielsweise vom polymeren Werkstoff des Tragkörpers umspritzt wobei auch der Tragkörper seinerseits mit dem elastomeren Werkstoff der Dichtlippe umspritzt ist. Die Herstellung eines derartigen Bauteils kann in ei­ nem Arbeitsgang erfolgen, was in fertigungstechnischer Hinsicht günstig und in wirtschaftlicher Hinsicht von hervorzuhebender Bedeutung ist.

Der Tragkörper umschließt den Permanentmagnet vollständig, wobei der Per­ manentmagnet auf der dem Gehäuse zugewandten Seite des Tragkörpers an­ geordnet ist. Der Permanentmagnet ist im Hinblick auf eine möglichst gute Si­ gnalübertragung im Bereich des Außenumfangs des Tragkörpers anzuordnen. Durch die vollständige Ummantelung ist der Permanentmagnet vor äußeren Ein­ flüssen, beispielsweise funktionsbeeinträchtigende Stoßbelastungen geschützt und befindet sich immer in einer definierten Stellung im Kolben.

Der Tragkörper ist mit zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisenden Dichtlippen verbunden. Die Dichtlippen können einstückig ineinander überge­ hend ausgebildet und jeweils im Bereich einer stirnseitigen Begrenzung des Tragkörpers angeordnet sein. Durch die Anordnung der beiden Dichtlippen zu den beiden Druckräumen wird ein gutes Abdichtungsergebnis der gegeneinander abzudichtenden Teilräume bedingt, da dem Teilraum mit relativ höherem Druck jeweils eine Dichtlippe zugeordnet ist, die mit zunehmender Überdruckbeauf­ schlagung verstärkt an die in radialer Richtung angrenzende Dichtfläche des Gehäuses angedrückt wird.

Zwischen den axial benachbarten Dichtlippen ist ein Führungsring angeordnet, der mit dem Tragkörper einstückig ausgebildet ist, wobei der Führungsring glei­ tend mit dem Gehäuse in Eingriff bringbar ist. Bei Verwendung der Dichtung als Komplettkolben ist hierbei von Vorteil, daß Kippbewegungen und Verkantungen bezogen auf das Gehäuse vermieden werden. Der elastomere Werkstoff der bei­ den Dichtlippen kann dazu im Bereich der außenumfangsseitigen Begrenzung des Tragkörpers ausgespart sein, wobei der Werkstoff der beiden Dichtlippen am Innenumfang des Tragkörpers vorbei einstückig ineinander übergehend aus­ gebildet ist. Dadurch ist eine Abdichtung des Kolbens auf der Kolbenstange be­ dingt. Der Tragkörper, der auch den Führungsring umfaßt, kann dazu aus einem geeigneten Werkstoff bestehen oder auf der dem Gehäuse zugewandten Seite mit einer reibungsverringernden Oberflächenbeschichtung versehen sein.

Der Führungsring kann aus PTFE bestehen. Davon abweichende polymere Werkstoffe, die ebenfalls einen geringen Reibungskoeffizienten und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß aufweisen, können ebenfalls zur Anwendung gelangen.

Die erfindungsgemäße Dichtung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen zwei Ausführungsbeispiele in sche­ matischer Darstellung.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Dichtung in einem Gehäuse gezeigt und mit Druckluft beaufschlagbar.

In Fig. 2 ist die Dichtung aus Fig. 1 als Einzelteil dargestellt.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Dichtung als Komplettkolben gezeigt, der in­ nerhalb eines Gehäuses 6 angeordnet ist. Das Gehäuse 6 ist im Bereich seiner strinseitigen Begrenzungen jeweils mit einem Druckluftanschluß 9, 10 versehen um den Kolben 5 wechselseitig mit Druck zu beaufschlagen und in axialer Rich­ tung hin und her zu bewegen. Zur Positionsabfrage des Kolbens 5 im Gehäuse 6 sind auf dem Gehäuse 6 Magnetfeldaufnehmer 10, 11 angeordnet, die signallei­ tend mit einem Anzeigegerät 12 verbunden sind. Bewegt sich der Kolben 5 un­ ter einem der Magnetfeldaufnehmer 10, 11 hindurch, erfolgt ein entsprechendes Signal auf dem Anzeigegerät 12. Der Kolben ist auf einer in ihrem Durchmesser stufenförmig abgesetzten Kolbenstange 13 montiert, die in axialer Richtung ei­ nerseits durch das Gehäuse 6 hindurchgeführt ist.

In Fig. 2 ist der Kolben 5 aus Fig. 1 als Einzelteil gezeigt. Der Kolben 5 umfaßt einen Tragkörper 1, der in diesem Ausführungsbeispiel aus PTFE besteht. Der Tragkörper 1 umschließt den Permanentmagnet 2 vollständig und ist im Bereich seines Außenumfanges als Führungsring 7 ausgebildet. Der Außendurchmesser des Führungsringes 7 ist im unmontierten Zustand kleiner, als der Außendurch­ messer der beiden Dichtlippen 3.1, 3.2 im herstellungsbedingten Zustand, so daß diese im eingebauten Zustand mit einer radialen Vorspannung die Innen­ wandung des Gehäuses 6 dichtend berühren. Die Dichtlippen 3.1, 3.2 sind in axialer Richtung beiderseits dem Tragkörper 1 benachbart zugeordnet und ein­ stückig ineinander übergehend ausgebildet. Um eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten, ist der elastomere Werkstoff der Dichtlippen 3.1, 3.2 auch am Innenumfang des Tragkörpers 1 vorbeigeführt, in dem Bereich, in dem dieser auf einer Kolbenstange 13 abgestützt ist. Der gesamte Komplettkolben ist einstückig ausgebildet. Der Tragkörper 1 und der Permanentmagnet 2 sind miteinander verbunden, wobei der Permanentmagnet 2 vom Tragkörper 1 umfangsseitig vollständig umschlossen ist. Der Tragkörper 1 ist seinerseits adhäsiv mit der Dichtlippe 3 verbunden.

Claims (4)

1. Dichtung für einen von einem strömungsfähigen Medium angetriebenen Komplettkolben, umfassend einen Tragkörper aus nicht magnetisierbarem Werkstoff, der einen ringförmigen Permanentmagnet zumindest teilweise umgreift und mit zumindest einer Dichtlippe aus elastomerem Werkstoff verbunden ist, wobei die Dichtlippe den Tragkörper in radialer Richtung außenseitig überragt und mit der Innenwandung eines den Kolben umge­ benden Gehäuses dichtend in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tragkörper (1) einstückig ausgebildet ist und den Perma­ nentmagnet (2) vollständig umschließt, daß der Tragkörper (1) mit zwei einen axialen Abstand voneinander aufweisenden Dichtlippen (3.1, 3.2) verbunden ist, daß zwischen den axial benachbarten Dichtlippen (3.1, 3.2) ein Führungsring (7) angeordnet ist, daß der Führungsring (7) und der Tragkörper (1) einstückig ausgebildet sind und daß der Führungsring (7) gleitend mit dem Gehäuse (6) in Eingriff bringbar ist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Perma­ nentmagnet (2) auf der dem Gehäuse (6) zugewandten Seite des Tragkör­ pers (1) angeordnet ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht­ lippen (3.1, 3.2) einstückig ineinander übergehend ausgebildet und jeweils im Bereich einer stirnseitigen Begrenzung des Tragkörpers (1) angeordnet sind.

4. Dichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füh­ rungsring (7) aus PTFE bestehen.