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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Dicht- und Führungsvorrichtung,
insbesondere für
ein Pumpenelement zur Abdichtung eines im Wesentlichen stangenartigen
bzw. kolbenartigen Bauteils.
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Bekannte Dicht- und Führungsvorrichtungen sind
derart aufgebaut, dass beispielsweise zur Abdichtung einer Stange
bzw. eines Kolbens ein Dichtelement und ein separates Führungselement
vorgesehen ist. Das Dichtelement ist dabei vorzugsweise benachbart
dem Führungselement
angeordnet und dient zur Abdichtung des sich bewegenden Kolbens bzw.
der sich bewegenden Stange. Dabei weisen das Dichtelement und das
Führungselement
beide eine im Wesentlichen ringförmige
Form auf. Hierbei sind zwei Montagevorgänge notwendig, wobei es bei
unmittelbar benachbarter Anordnung des Dichtelements zum Führungselement
auch öfters
zu Verwechslungen der Reihenfolge während der Montage kommen kann.
Dadurch entstehen hohe Zusatzkosten in Verbindung mit der Qualitätssicherung
bzw. durch Leckagen am Bauteil.
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Die erfindungsgemäße Dicht- und Führungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hat dem gegenüber den
Vorteil, dass sie als gemeinsame Baugruppe ausgebildet ist, so dass
nur noch ein Montagevorgang notwendig ist. Dabei ist die erfindungsgemäße Dicht-
und Führungsvorrichtung einfach
und kostengünstig
aufgebaut. Die Dicht- und Führungsvorrichtung
umfasst ein Dichtelement aus einem elastischen Material und ein
Führungselement.
Das Dichtelement ist dabei mit dem Führungselement kraftschlüssig und/oder
formschlüssig
verbunden, um ein einziges, zu montierendes Bauteil zu erzeugen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen
der Erfindung.
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Vorzugsweise umfasst das Dichtelement eine
Lippenanordnung, die in einem vorbestimmten Winkel zum Umfang der
abzudichtenden Fläche
eines bewegten Kolbenelements angeordnet ist. Dadurch kann das erfindungsgemäße Dichtelement
das Kolbenelement sowohl im drucklosen als auch im druckbeaufschlagten
Zustand abdichten, da es aufgrund seiner Elastizität immer
Kräfte
in senkrechter Richtung zum äußeren Umfang
des Kolbenelements bereitstellt.
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Um noch größere Dichtkräfte zwischen
dem Dichtelement und dem Kolbenelement zu erzeugen, weist das Dichtelement
vorzugsweise einen Bereich auf, der im druckbeaufschlagten Zustand
des Dichtelements noch eine zusätzliche
Kraft auf die Lippenanordnung zum Andrücken des Dichtelements an das Kolbenelement
bereitstellt. Dadurch wird die Sicherheit der Dichtung weiter verbessert.
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Weiterhin bevorzugt weist das Dichtelement an
seiner zur Druckseite gerichteten Stirnseite eine Abschrägung auf,
die in einem vorbestimmten Winkel zu einer Grundfläche der
Lippenanordnung angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Abschrägung dabei
in einem Winkel von ca. 35° bis
ca. 55° gebildet.
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Der Winkel zwischen Lippenanordnung
und Kolbenelement ist dabei möglichst
klein ausgebildet, so dass in Verbindung mit einem kleinen Spalt
zwischen dem Führungselement
und dem Kolbenelement eine vorteilhafte Leckagerückförderung in den abzudichtenden
Raum bei einer Bewegung des Kolbenelements erreicht wird.
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Besonders bevorzugt ist die formschlüssige Verbindung
zwischen dem Dichtelement und dem Führungselement durch Bohrungen
im Führungselement
mit Hinterschneidungen realisiert, wobei das Dichtelement entsprechend
den Bohrungs- und Hinterschneidungsformen ausgebildet ist und im
montierten Zustand die formschlüssige
Verbindung bereitstellt. Eine derartige gemeinsame Baugruppe aus Dichtelement
und Führungselement
kann, wenn das Führungselement
aus Kunststoff hergestellt ist, beispielsweise durch Anspritzen
des Führungselements an
das Dichtelement, einfach realisiert werden.
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Eine andere Möglichkeit der Verbindung des Dichtelements
mit dem Führungselement
zu einer gemeinsamen Baugruppe ist beispielsweise das Anvulkanisieren
des Dichtelements an das Führungselement.
Es sei angemerkt, dass das Dichtelement und das Führungselement
auch mittels anderer Fügeverfahren,
wie beispielsweise Kleben usw., miteinander fest verbunden werden
können.
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Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Dicht-
und Führungsvorrichtung
in einer Rusnehmung in einem Gehäuse
mittels einer Presspassung zwischen dem Führungselement und der Gehäusewandung
befestigt. Diese Presspassung dient gleichzeitig auch noch zur Abdichtung
zwischen dem Führungselement
und dem Gehäuse.
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Als Dichtelement wird vorzugsweise
ein Kunststoff mit elastomeren Eigenschaften, wie z.B. ein Polyamid-Werkstoff,
verwendet.
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Weiterhin lässt sich eine verbesserte Dichtungswirkung
zwischen dem Dichtelement und dem Kolbenelement erreichen, wenn
am Dichtelement weiter vorzugsweise eine zweite Dichtlippe vorgesehen
ist. Die zweite Dichtlippe verläuft
vorzugsweise parallel zur ersten Dichtlippe.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Dichtund Führungsvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
schematische Schnittansicht einer Dichtund Führungsvorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
schematische Schnittansicht einer Dichtund Führungsvorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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4 eine
schematische Schnittansicht einer Dichtund Führungsvorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme
auf 1 eine Dichtund
Führungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Dicht- und Führungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
ein Führungselement 2 und
ein fest mit diesem verbundenes Dichtelement 3. Das Führungselement 2 ist
aus einem harten Kunststoff, d.h. einem nicht elastischen Kunststoff,
hergestellt und weist eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt mit einem nach
innen gerichteten, ringförmigen
Ansatz 20 auf. In diesem ringförmigen Ansatz 20 ist
eine bohrungsähnliche
Ausnehmung 5 sowie eine umlaufende Nut 6 vorgesehen.
Weiterhin stellt der nach innen gerichtete Ansatz 20 des
Führungselements 2 die
Führungsfläche 4 zur
Führung eines
Kolbens 21 eines Pumpenelements in Axialrichtung X des
Kolbens bereit.
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Das Dichtelement 3 ist aus
einem elastischen Material hergestellt und weist eine Lippenanordnung 10 auf,
welche eine zum äußeren Umfang
in einem Winkel a geneigte Grundfläche 14 und eine Stirnseite 12 umfasst.
Die Stirnseite 12 ist im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung
X des Kolbens 21 gerichtet (vgl. 1). Weiterhin ist an der zum Kolben 21 gerichteten
Seite eine Abschrägung 13-ausgebildet,
welche in einem Winkel ß zur Grundfläche 14 verläuft. Der
Winkel ß beträgt dabei
vorzugsweise 45° mit
einer Abweichung von ± 10°. An der
Grundfläche 14 ist
weiterhin eine Anbindung 17 in Form einer Auskehlung ausgebildet,
welche einen Übergang
zur Führungsfläche 4 des
Führungselements 2 bildet.
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An der zur Grundfläche 14 entgegengesetzten
Seite der Lippenanordnung 10 ist ein Bereich 16 ausgebildet,
welcher vom Druckraum 22 bei entsprechend vorhandenem Druck
mit Druck beaufschlagt wird und damit eine zusätzliche Andrückung des Dichtelements 3 an
den Kolben 21 gewährleistet. Hierbei
weist das Dichtelement 3 durch die Neigung der Lippenanordnung 10 schon
aufgrund seiner Eigenspannungen einen gewissen Anpressdruck gegen
den Kolben 21 auf, so dass auch bei nichtbetätigter Pumpe,
d.h. keinem Überdruck
im Druckraum 22, ein dichtes Anliegen der Lippenanordnung 10 im Dichtbereich 11 am
Kolben 21 gewährleistet
ist. Zur besseren Verdeutlichung der Abdichtwirkungen ist in 1 und den anderen 2 bis 4 das Dichtelement im unverformten Zustand
dargestellt. Wenn der gestrichelt dargestellte Kolben 21 eingeführt ist,
legt sich das Dichtelement mit seiner Dichtfläche 11 an den Umfang
des Kolbens 21 an.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Dichtelement 3 derart
ausgebildet, dass es mit dem Führungselement 2 einen
Formschluss im Bereich der Aussparung 5 und der Nut 6 bildet.
Die erfindungsgemäße Dicht-
und Führungsvorrichtung 1 ist
dabei in einer Aussparung 9 in einem Gehäuse 8 angeordnet und
umgibt den Kolben 21 ringförmig. Die Dichtund Führungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
kann beispielsweise durch Anspritzen des Führungselements 2 an
das Dichtelement 3 auf einfache Weise verwirklicht werden.
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Wie weiterhin aus 1 ersichtlich ist, ist am Führungselement 2 an
dessen äußerem Umfang eine
radial nach außen
gerichtete, geneigte Fläche ausgebildet,
welche eine Presspassung 7 zwischen dem Gehäuse 8 und
dem Führungselement 2 realisiert.
Diese Presspassung 7 dichtet das Führungselement 2 gegenüber dem
Gehäuse 8 fluiddicht
ab. Eine zweite zusätzliche
Dichtung kann zwischen der Dichtund Führungsvorrichtung 1 und
dem Gehäuse 8 dabei
durch das Dichtelement 3 an dessen dem Druckraum 22 entgegengesetzten
Ende im Bereich der Nut 6 bereitgestellt werden.
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Somit ist erfindungsgemäß die Dicht-
und Führungsvorrichtung 1 als
eine gemeinsame Baugruppe ausgebildet, welche in einem Schritt an
dem Gehäuse 8 montiert
werden kann. Dabei kann die erfindungsgemäße gemeinsame Baugruppe, bestehend
aus Führungselement 2 und
Dichtelement 3, einfach und kostengünstig bereitgestellt werden
und durch die Ausbildung der Lippenanordnung 10 eine besonders
hohe Dichtsicherheit bereitstellen. Weiterhin wird durch Wahl eines
relativ flachen Winkels a der Grundfläche 14 zum äußeren Umfang
des Kolbens 21 und einem sehr kleinen Spalt 19 zwischen dem
Kolben 21 und der Führungsfläche 4 eine
vorteilhafte Leckagerückförderung
in den Druckraum 22 erhalten. Dabei ist das Dichtkantenprofil
des Dichtelements 3 derart ausgebildet, dass eine starke
druckseitige Anpressung an den Kolben 21 erhalten wird.
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Durch die vorliegende erfindungsgemäße Dicht-
und Führungsvorrichtung
wird somit sowohl im drucklosen als auch im druckbeaufschlagten
Zustand eine Abdichtung am Kolben 21 erreicht. Dabei ist
die Montage der erfindungsgemäßen Dichtund
Führungsvorrichtung
sowie deren Herstellung auf einfache Weise realisierbar, ohne dass
es hierbei zu Montagefehlern kommen kann. Die erfindungsgemäße Dicht-
und Führungsvorrichtung 1 wird
insbesondere bei Kolbenpumpen, wie beispielsweise Radialkolbenpumpen
oder Kolbenpumpen in Boxerform, eingesetzt. Die erfindungsgemäße Dicht-
und Führungsvorrichtung 1 ist
dabei als eine gemeinsame Baugruppe ausgebildet und weist zwei Funktionen,
nämlich
die Führung
eines Kolbenelements 21 und die Abdichtung an diesem Kolbenelement 21,
gleichzeitig auf.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme
auf 2 eine Dichtund
Führungsvorrichtung 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw.
funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten
Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, entspricht das zweite
Ausführungsbeispiel
der Dicht- und Führungsvorrichtung 1 im
Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel.
Daher werden nachfolgend nur Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
Wie in 2 dargestellt,
ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel am Dichtelement 3 des
zweiten Ausführungsbeispiels
eine Rusnehmung 15 an der zum Druckraum 22 gerichteten Seite
vorgesehen, so dass insbesondere eine stärker ausgeprägte Lippenanordnung 10 erhalten
wird. Dadurch wird der Bereich 16, welcher bei Druck im Druckraum 22 eine
zusätzliche
Andrückkraft
auf die Lippenanordnung 10 bereitstellt, vergrößert. Dabei wird
ein kurzer Abstand D zwischen der Ausnehmung 15 und der
Anbindung des Dichtelements 3 an das Führungselement 2 realisiert,
um eine möglichst
große
Eigenvorspannung der Lippenanordnung 10 gegen den Kolben 21 bereitzustellen.
Dadurch wird eine Abdichtung auch gewährleistet, wenn kein Druck
im Druckraum 22 aufgebaut ist.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme
auf 3 ein drittes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Hierbei sind gleiche bzw. funktional gleiche
Teile wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet.
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Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht dabei
im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel,
wobei im Unterschied hierzu beim dritten Ausführungsbeispiel ein zusätzlicher
zweiter Dichtbereich 18 an der Grundfläche 14 der Lippenanordnung 10 ausgebildet
ist. Durch diese weitere kleine Dichtlippe wird das Dichtverhalten
des Dicht- und Führungselements 1 weiter
verbessert. Insbesondere wird eine redundante Abdichtung erhalten.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme
auf 4 eine Dichtund
Führungsvorrichtung 1 gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional
gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
bezeichnet.
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Das in 4 gezeigte
vierte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei an Stelle
eines Formschlusses zwischen dem Dichtelement 3 und dem
Führungselement 2 ein
Kraftschluss ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch Anvulkaniseren
des Dichtelements 3 an das Führungselement 2 realisiert
werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Es sei angemerkt, dass bei der in 4 gezeigten Variante der
erfindungsgemäßen Dicht-
und Führungsvorrichtung 1 mit
Kraftschluss auch die in den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen
beschriebenen Ausnehmungen 15 bzw. die zusätzliche Dichtlippe 18 verwendet
werden kann.