DE3739425C2 - Vorrichtung zum Formen einer Dichtungseinheit - Google Patents
Vorrichtung zum Formen einer DichtungseinheitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen einer Dich
tungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Laufe der Zeit und mit dem Aufkommen zunehmend komplizierte
rer Antriebseinheiten, insbesondere bei Kraftfahrzeugmotoren
und Getrieben, hat der Bedarf nach verbesserten Dichtungen
zugenommen. Viele, wenn nicht sämtliche moderne Motoren für
Kraftfahrzeuge und ähnliche Maschinen werden für den Betrieb in
einer Umgebung ausgelegt, die wesentlich aggressiver für Dich
tungen und andere Gummizusatzausrüstungen als bislang ist.
Die Notwendigkeit für z. B. eine verringerte Luftverschmutzung
erfordert einen Betrieb der Kraftfahrzeugmotoren bei wesentlich
höheren Temperaturen als dies bislang der Fall war. Ferner wird
häufig verlangt, daß Kraftfahrzeugöldichtungen gegenüber
Schmiermitteln mit Additiven und anderen Zusätzen beständig
sind, die die Lebensdauer und/oder das Betriebsverhalten vieler
Elastomere negativ beeinflussen können.
Die verbesserte Konstruktion von Motoren hat in der Folge einen
entsprechenden Bedarf nach besseren Öl- und anderen Fluiddich
tungen hervorgebracht. Aufgrund dieses Bedarfs wurden zahl
reiche Öldichtungen vorgeschlagen und geprüft, bei denen ver
besserte Materialien, insbesondere sogenannte Fluorelastomere
eingesetzt sind. Das Vorsehen dieser Materialien stellt den
Versuch dar, die gewünschten physikalisch-technischen Eigen
schaften bekannter Elastomere, z. B. Elastizität, Widerstand
gegen bleibende Verformung unter Druck, Dehnbarkeit und aus
reichende Härte, mit typischen Eigenschaften von nicht elasto
meren Materialien zu kombinieren, wie z. B. die Beständigkeit
gegenüber Chemikalien, hohen Temperaturen, Oxidation und ande
ren Beeinträchtigungen.
Bis vor kurzem waren viele derartige Materialien nicht erhält
lich, und es ist nach wie vor schwer, ein Elastomer bereitzustel
len, das einerseits beständig gegen Chemikalien und hohe Tempe
raturen ist, und andererseits auch bei niedrigen Temperaturen
biegsam ist. Kürzlich wurden Hochleistungsfluorelastomere
entwickelt, die in verschiedener Hinsicht sehr befriedigende
Eigenschaften aufweisen. Diese Elastomere sind jedoch extrem
teuer. Obwohl bislang die Kosten der Elastomerkomponente nicht
sehr wesentlich zu den Gesamtkosten der Öldichtungen beitrugen,
haben Elastomerpreise von 5 bis 10 und in manchen Fällen sogar
bis 100 $ pro Pound (0,453 kg) einen Bedarf nach gezielter
Kostenreduzierung hervorgerufen, damit wesentliche wirtschaft
liche Einsparungen beim Einsatz derartiger Materialien erzielt
werden.
In der Vergangenheit wurden sowohl Dichtungen mit Metallaußen
umfang, wie sie z. B. aus DE-AS 17 79 797 bekannt sind, als
auch Dichtungen mit Gummi an der Außenseite verwendet, d. h.
Dichtungen, bei denen die Sekundärabdichtung zwischen der die
Dichtung aufnehmenden Senkbohrung und der Dichtung selbst durch
Berührung zwischen dem Gummi an der Außenseite des Dichtungs
gehäuses und dem Metall der Senkbohrung in der Maschine erzielt
wird. Die Anforderungen beim Einsatz der Dichtungen haben zur
Folge, daß die Verwender hinsichtlich der Ausführung der Außen
seite aus Gummi bzw. aus Metall hin- und herschwanken.
Der Vorteil von Dichtungen mit Gummi an der Außenseite ist
häufig die bessere Installationsfähigkeit und manchmal eine
bessere Sekundärabdichtung. Auf der anderen Seite bieten jedoch
auch metallische Außenseiten mögliche Vorteile. Dazu gehört die
Eigenschaft, daß der Innenrand einer Dichtung sich genauer
anordnen läßt, weil dieser häufig in Bezug auf den Außenrand
eines Dichtungsgehäuses geformt wird. Die Bildung eines Außen
randes aus Gummi kann Schwierigkeiten bereiten, wenn gewähr
leistet werden muß, daß der Außenrand, das Gehäuse sowie die
Lippe am Dichtungsgrundkörper zueinander zentriert sein sollen.
Ein Nachteil einer Gummidichtung an der Außenseite ist, daß bei
der Installation das zylindrische Gummielement, das den äußeren
Rand bildet, unter Scherbeanspruchung gesetzt wird. Nachdem die
Dichtung in die vorgesehene Tiefe der zugehörigen Senkbohrung
gebracht worden ist, wirken nicht mehr die die Dichtung in
diese Position drückenden Kräfte, so daß die Dichtung sich in
eine Lage zurück entspannen kann, die axial außerhalb der
vorgegebenen Position liegt. Dies kann häufig zu einer axialen
Fehlausrichtung und zu einer ungenauen oder nicht definierten
Positionierung der Dichtung führen.
Es gibt gewisse Anwendungsfälle, bei denen es besonders er
wünscht ist, die jeweiligen Vorteile bei einer Dichtung zu
kombinieren, d. h. die gute Positionierbarkeit und die grat
freie Oberfläche einer metallischen Außenseite mit der verbes
serten sekundären Abdichtung und leichteren Installation einer
Außenseite aus Gummi zu verbinden.
Bei Dichtungen, bei denen versucht worden ist, Gummi und Metall
an der Außenseite zu kombinieren, d. h. bei einer Schulterdich
tung aus Gummi, die den gleichen Außendurchmesser wie der
metallische Teil aufweist, bildeten sich bei Anwendung der
bekannten Formungsverfahren Gummigrate und Fragmente am äußeren
Rand. Dies kann die Eigenschaft des metallischen Außenrandes
beeinträchtigen, mit dem Metall der Senkbohrung exakt in Ein
griff zu treten. Es ist daher allgemein üblich, diese Dichtung
durch Schaben oder mittels einer Drahtbürste vorzubehandeln, so
daß der Grat oder die restlichen Fragmente von der metallischen
Außenseite entfernt werden. Dies ist insofern ein Nachteil, als
es einen zusätzlichen Arbeitsvorgang erfordert, und ferner
auch, weil die metallische Außenseite durch die Beseitigung
einer Oberflächenbeschichtung während dieses Arbeitsganges
beschädigt werden kann.
In Anbetracht der bestehenden Schwierigkeiten ist es Aufgabe
der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt,
eine Dichtung, deren Außenumfang lediglich teilweise durch
elastomeres Dichtungsmaterial gebildet wird, wirtschaftlich
herzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Vorsehen einer Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Formen einer Dichtungsein
heit, im folgenden auch Formvorrichtung genannt, weist relativ
zueinander bewegliche Formteile auf, von denen eines eine
Vielzahl von Gehäusestütz- oder Trageinheiten besitzt, die zur
Positionierung des Dichtungsgehäuses im Formhohlraum dienen und
ferner einen Beitrag zur Bildung von Passagen zwischen dem
Bereich des Formhohlraumes leisten, der den Dichtlippengrund
körper vorsieht, und dem Bereich, der die Schulterdichtung
bildet. Die Passagen ermöglichen, daß diese beiden elastomeren
Elemente der Dichtung aus einer einzelnen Elastomercharge in
einem Arbeitsvorgang hergestellt werden können.
An einem der beweglichen Formteile ist eine Freifläche in Form
eines Klemmrings oder einer ähnlichen ringförmigen Fläche
vorgesehen, während ein feststehendes Formteil eine Barriere
fläche aufweist. Das bewegliche Formteil kann in Eingriff mit
einem Dichtungsgehäuse treten und dieses in der gewünschten
Position in der Formvorrichtung halten, während das Dichtungs
gehäuse gleichzeitig zur Gegenfläche am feststehenden Formteil
positioniert wird, so daß an den gegenüberliegenden Flächen des
gleichen Gehäuseelements Überfließbarrieren gebildet werden.
Die Ausbildung und Anordnung der Formteile schafft zusammen mit
einem geeignet bemessenen Dichtungsgehäuse Überfließbarrieren
oder Sperren, die fluiddichte Formhohlräume für die Bildung der
Schulterdichtung bzw. des Bereiches der Dichtlippe vorsehen, so
daß diese Elastomerelemente mit möglichst geringem Materialauf
wand gebildet werden. Dabei ist vorgesehen, daß das Dichtungs
gehäuse als Element des Formhohlraums verwendet wird und das
elastomere Material während des Formungsvorgangs vom Bereich
der Dichtungslippe zum Bereich der Schulterdichtung nur längs
einer Fläche des Dichtungsgehäuses fließen kann.
Falls die axiale Wand des Dichtungsgehäuses gezogen oder ge
streckt bzw. geglättet worden ist, um eine vorbestimmte Wand
dicke zu erhalten, so wird die Bildung von Graten vermieden.
Damit entfällt eine aufwendige Nachbehandlung der Dichtung und
zudem wird das Schließen der Formvorrichtung und das Heraus
nehmen der fertigen Dichtung aus der Formvorrichtung erleich
tert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Herstellung
von Dichtungen, die ein verbessertes sogenanntes sekundäres
Dichtungsverhalten in Kombination mit einer zwangsweisen Zen
trierung sowie einer vereinfachten Installation aufweisen, ohne
daß hierdurch Kompromisse im Betriebsverhalten eingekauft
werden müssen. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung zur
Herstellung von Öldichtungen.
Die Vorrichtung ermöglicht die zuverlässige Herstellung einer
Dichtung, bei der die jeweiligen Vorteile von Gummi und Metall
an der Außenseite der Dichtung kombiniert werden und gleichzei
tig die wirtschaftlichste Ausnutzung der Materialien ein
schließlich der teuren Gummimaterialien gewährleistet ist. So
können minimale Mengen an Materialien zur Schaffung der elasto
meren Elemente eingesetzt werden.
Es läßt sich eine Dichtung herstellen, die ein starres Dich
tungsgehäuse aufweist, von dem ein Teil seines Außenumfangs
geeignet ist, die Dichtung in bezug zu einer zugehörigen Senk
bohrung zu positionieren und damit in Eingriff zu bringen,
während ein anderer, durchmesserkleinerer Bereich als Anbin
dungsfläche für ein zylindrisches, sekundäres Abdichtungsele
ment mit Gummi an seiner Außenseite dient.
So kann beispielsweise eine Beschichtung aus Fluorelastomer an
dem durchmesserkleineren Außenumfang einer Dichtung mit Berei
chen von unterschiedlichen Außendurchmessern vorgesehen sein,
während der durchmessergrößere Außenumfang im wesentlichen kein
Elastomer aufweist.
Vorteilhaft weisen die Formteile Flächen auf, die beim Schlie
ßen der Formvorrichtung unter Bildung einer Abreißtrimmtasche
zusammenwirken. Dadurch wird beim Formen eine sehr dünne Ela
stomermembran im Bereich des Dichtungsgrundkörpers gebildet.
Dies trägt wiederum zur Wirtschaftlichkeit der Formvorrichtung
bei, weil nach dem Abreißen dieser Membran nur sehr wenig
überschüssiges Elastomermaterial am Dichtungsgrundkörper
verbleibt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind
die beiden Formteile geeignet, mit einem dritten, unabhängigen,
relativ beweglichen Stempelelement zusammenzuwirken, das beim
Schließen der Form das fließfähige, härtbare Elastomer von
einem Bereich außerhalb des Formhohlraumes zu Bereichen im
Inneren des Formhohlraums überführt, an denen die Dichtungs
lippe und die Schulterdichtung gebildet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung und einer
bevorzugten Ausführungsform näher erläutert, wobei in der
Zeichnung gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen. Es zei
gen:
Fig. 1 vertikal geschnittener Ansicht eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Formen einer Dichtungseinheit, kurz Formvorrichtung, in geschlossenen
Position mit Darstellung eines Dichtungsgehäuses in
der Formvorrichtung und des im leeren Zustand befindlichen
Formhohlraumes,
Fig. 2 in fragmentarischer vergrößerter, vertikal
geschnittener Ansicht einen Teil der Formvorrichtung
nach Fig. 1 mit Darstellung des mit einem härtbaren
Elastomer gefüllten Formhohlraumes,
Fig. 3 in fragmentarischer vertikal geschnittener Ansicht
die Formvorrichtung nach Fig. 1 und 2 in weiter
vergrößertem Maßstab und mit Darstellung der
Formteile und des Dichtungsgehäuses in auseinander
gezogener Beziehung, wobei die zur Errichtung der
Überfließbarrieren am Formhohlraum erforderlichen
Abmessungen des Dichtungsgehäuses und der
verschiedenen Formteile eingetragen sind,
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit Darstellung des
Dichtungsgehäuses nach Lage in einer noch offenen
Formvorrichtung,
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 und 4 mit Darstellung
verschiedener beweglicher Formteile beim Vorgang des
Schließens,
Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, 4 und 5 mit Darstellung
der den Formhohlraum bildenden Teile in vollständig
geschlossener Position, wobei die Überfließbarrieren
das Elastomer auf den Abschnitt des Formhohlraumes
beschränken und dieser nahezu, jedoch noch nicht
vollständig gefüllt ist, und
Fig. 7 in fragmentarischer perspektivischer Ansicht eine
fertige Dichtung, hergestellt in Formvorrichtungen nach Fig. 1
bis 6.
Obgleich die Formvorrichtungen
sich im Detail unterscheiden können und
zur Schaffung von Dichtungen verwendbar sind, die
untereinander Unterschiede aufweisen, wird nachfolgend eine
detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
gegeben, wobei das Erzeugnis eine Öldichtung mit einem am
äußeren Rand vorgesehenen Schulterdichtungsbereich aus
Gummi sowie einem lippenförmigen Dichtungsbereich aus
elastomerem Material ist. Der Formhohlraum beginnt sich zu
füllen, wenn Überfließbarrieren errichtet sind, und die
Formfüllung wird danach abgeschlossen, wobei das Gehäuse in
einer Lage gehalten wird, so daß der Formhohlraum in einen die
Schulterdichtung bildenden Teil und einen die Dichtlippe
bildenden Teil unterteilt wird.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Formvorrichtung 10 zur
Herstellung einer Fluiddichtung 12 gemäß Fig. 7. Wie weiter in
Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt die Formvorrichtung 10 eine
Vielzahl einzelner Formteile, einschließlich eines unteren
Formkernes 13, der, wie dargestellt, in bezug auf ein
weiteres Formteil, den inneren Kern 14, angeordnet und mittels einer
Befestigungseinrichtung in Gestalt einer Kopfschraube 16
gehalten ist, die in herkömmlicher Weise an einer unteren
nicht gezeigten Formplatte befestigt ist.
Radial kurz außerhalb des unteren Formkernes 13 und in einer
fluiddichter konzentrischer Beziehung dazu ist ein Formteil in Gestalt eines unteren
Einsatzes 18 angeordnet, der ein allgemein mit 20 bezeichnetes
Dichtungsgehäuse in einer nachfolgend im Detail beschriebenen
Weise aufnehmen und positionieren kann.
Die Formvorrichtung 10 umfaßt ferner eine Vielzahl relativ zueinander
beweglicher Teile, einschließlich einen Niederhaltering 22,
der durch eine geschlossene Schraubenfeder 23 in seiner Lage
gehalten wird, einen oberen Einsatz 24 und ein durch
einen Stapel Tellerfedern 28 betätigtes Stempelelement 26. Ein
Dichtungsring 30 aus Fluorkohlenstoff oder dgl. verhindert ein
Fließen des elastomeren Materials in den Arbeitsspalt zwischen
dem Stempel 26 und dem oberen Einsatz 24. Bezüglich weiterer
Details dieser Aufbauteile der Formvorrichtung wird auf die
US-Patentschrift Nr. 39 50 119 verwiesen.
Fig. 1 zeigt ferner, daß ein Formhohlraum 32 zur Bildung eines
primären Dichtlippengrundkörpers und ein Formhohlraum 34 zur
Bildung der Schulterdichtung entstehen, wenn die Formteile mit
eingelegtem Gehäuse 20 die geschlossene Position einnehmen.
Ferner sind ein Nebenformraum 36 und eine Abreißtrimmtasche
38, wie dargestellt, bei dieser Ausführungsform ausgebildet, wenn
die Formteile sich in der geschlossenen Position befinden.
Mehrere Unterdruckpassagen 38 bestehen zwischen den
verschiedenen Formteilen längs der gesamten Vorrichtung 10, doch
handelt es sich bei diesen Passagen 38 um grundsätzlich
bekannte Ausbildungen, die nicht zur Erfindung gehören, so daß
sich eine nähere Beschreibung erübrigt.
Fig. 3 bis 5 zeigen weitere Details der vorerwähnten Elemente
einschließlich der Beziehung des Gehäuses 20 zu den restlichen
Formteilen 13, 14, 18, 24. Fig. 3 zeigt, daß der innere
Kern 14 ein radial sich erstreckendes kreisförmiges Bett 40
als Chargenaufnahmeeinrichtung umfaßt, das ein ringförmiges vorgefertigtes Teil aus Gummi
mit der allgemeinen Form eines nicht gekrümmten Torus oder
einen Vorformling 42 aufnimmt. Der Stempel 26 hat eine nach
unten gerichtete radial sich erstreckende ringförmige
Endstirnfläche 44, die mit dem auf dem Bett 40 gehaltenen
Vorformling 42 in Eingriff steht, und wenn die Formvorrichtung
geschlossen wird, drückt das sich verkleinernde Volumen
zwischen diesen Teilen das härtbare Elastomer zunächst durch
die Abreißtrimmtasche 38 und dann in die Formhohlräume 32, 34,
und in den Nebenformraum 36.
Der innere Kern 14 umfaßt ferner eine Schulter 46 und eine
zylindrische Fläche 48 mit vergrößertem Durchmesser, die
entsprechend gewisse Teile der Abreißtrimmtasche 38 und der
Passage bilden, die sich von der Tasche zum Formhohlraum 32
für die Bildung des Dichtungsgrundkörpers erstreckt. Der innere Kern
14 umfaßt ferner profilierte ringförige Flächen 50, die Teile
der primären und Nebendichtlippen am fertigen Produkt bilden.
Der untere Formkern 13 umfaßt profilierte Flächen 52, die Teile
der Nebendichtlippe schaffen, während das äußere Formteil 18 eine
radiale Endstirnfläche 54 hat, an der eine Vielzahl
umfänglich im Abstand voneinander angeordneter Gehäusestützelemente 56 aufgenommen
sind. Das äußere Formteil 18 hat ferner profilierte Flächen 58,
die den Nasenbereich der Schulterdichtung bilden, eine
umgekehrt konische Fläche 60, die Teile der Fläche am äußeren
Rand der Schulterdichtung bildet, und eine genau
dimensionierte, zylindrische, die äußere Überfließbarriere
bildende Fläche 62.
Aus dem Vergleich der Fig. 2 und 3 geht z. B. hervor, daß die
Gehäusestützelemente 56 längs des Umfanges der Fläche 54 in
gleichem Abstand voneinander stehen, mit dem Ergebnis, daß sich eine
Vielzahl von Passagen 55 zwischen den Formhohlräumen 32 und 34
erstreckt, was eine Vielzahl von Strömungswegen für das
Gummimaterial vorsieht, wenn dieses vom Formhohlraum 32 in den
Formhohlraum 34 bei geschlossener Formvorrichtung fließt (Fig. 6). Am
fertigen Produkt erscheint (Fig. 7) das Gummimaterial an den
Kernstützen der Passage als eine Reihe von radial sich
erstreckenden Rippen oder Erhöhungen 55, die sich zwischen dem
Dichtungsgrundkörper 57 und der Schulterdichtung 59
erstrecken. Die fertige Dichtung umfaßt ferner eine
geschlossene Schraubenfeder 63 und zeigt, daß eine Umbördelung
der eine geringere Dicke aufweisenden Verlängerung 86 des
Gehäuses 20 gebildet worden ist.
Der obere Einsatz 24 umfaßt eine Barrierefläche 64 in Form einer zylindrischen Gegenfläche,
die das innere flächenmäßige Gegenstück zur Fläche 60 ist und
eine Überfließbarriere zusammen mit der inneren Fläche der
Seitenwand des Gehäuses in einer nachfolgend noch
beschriebenen Weise bilden kann. Der untere Teil des oberen
Einsatzes 24 umfaßt ebenfalls eine Schulter 66, eine den
Nebenformhohlraum bildende Fläche 68, eine Freifläche 70 in Form eines Preßrings oder einer
Stegendfläche mehrere profilierte ringförmige im
wesentlichen radial nach innen gerichtete Flächen 72, die
Teile des den Dichtungsgrundkörper bildenden Formhohlraumes 32
vorsehen und eine umfängliche Nut 74, die einen Teil der
Abreißtrimmtasche 38 vorsieht. Eine Fläche 76 bildet einen Teil
der Passage, die sich zwischen der Tasche 38 und dem
Formhohlraum 32 erstreckt, wenn sich die Formteile in der
geschlossenen Position befinden. Diese Passage hat einen
dünnen Querschnitt und bildet die abreißbare Membran, von der
nur ein kleiner Rest (61 in Fig. 7) am fertigen Produkt
verbleibt. Die Nut 74 hält die übrigen Teile des ausgehärteten
Gummimaterials fest, was den Abreißvorgang erleichtert.
In Fig. 3 bis 5 ist gezeigt, daß das Gehäuse 20 einen radialen
Bondungsflansch 78 und einen axialen Flansch umfaßt, der Gehäuseseitenwände
80, 82 mit größerem und kleinerem Durchmesser, eine zwischen
diesen Seitenwänden 80 und 82 vorgesehene versetzende Schulter in Form eines Halses 84 und eine
die Gehäuseverlängerung 86 bildende Umbördelung umfaßt. In der
Zeichnung sind die verschiedenen Abmessungen schematisch
gezeigt und einige dieser Abmessungen sind für die Erfindung
bedeutend. Diese Abmessungen umfassen D₁, den Durchmesser der
Fläche 62 der Überfließbarriere am äußeren Formteil, und D₂, den
Durchmesser der äußeren Fläche 88 der durchmessergrößeren Gehäuseseitenwand 82.
D₃ ist der Innendurchmesser der
durchmessergrößeren Gehäuseseitenwand und D₄ ist der
Durchmesser der Fläche 64 des oberen Einsatzes zur Bildung der
Überfließbarriere. Die Dicke der die Umbörderlung bildenden
verdünnten Verlängerung 86 ist in Fig. 3 als Tc bezeichnet,
während Fig. 3 ferner die tatsächliche Wandstärke Tw zeigt,
d. h. die Differenz der Durchmesser der inneren und äußeren
Flächen des durchmessergrößeren
Bereiches der Gehäuseseitenwand 82.
Bei der praktischen Verwendung der
Formvorrichtung müssen die Dimensionsverhältnisse des Gehäuses
sorgfältig in bezug auf diese Art Formvorrichtung abgestimmt sein, damit
das Formverfahren erfolgreich durchgeführt werden kann. Demzufolge
wird z. B. ein Gehäuse 20 gewählt, das eine Wanddicke von 1,14
mm am radialen Flanschabschnitt, d. h. am Bondungsflansch 78, hat. Dieses Gehäuse, das
auch eine axial sich erstreckende oder flanschartige Gehäuseseitenwand 80
besitzt, wird dann in einer Presse gezogen oder gestreckt oder
beiden Bearbeitungsvorgängen unterworfen, so daß ihm eine genaue
Abmessung verliehen wird. Bei dem Streckungsprozeß besteht eine
Relativbewegung zwischen den inneren und den äußeren
Formwerkzeugen in einer bekannten Weise. Dieser Prozeß, wenn
er für die erfindungsgemäße Vorrichtung angewandt wird, reduziert
die Wanddicke Tw des axialen Flansches an den Bereichen 80, 82
und 84 auf eine sorgfältig kontrollierte Wanddicke von 0,91 mm ±
0,01 mm. Danach wird das Gehäuse 20 zum Einlegen in die
Formvorrichtung 10 positioniert, wobei die Abmessungen D₁ und D₂
eine Linienberührung zwischen der Außenfläche 88 der
durchmessergrößeren Gehäusewand 82 und der Fläche 62
für die Überfließbarriere am unteren Einsatz 18 sicherstellen.
Gleichfalls steht der Durchmesser der die Überfließbarriere
bildenden Fläche 64 des oberen Einsatzes in Beziehung zum
Durchmesser D₃ der Innenfläche 90 der Gehäusewand 82,
und zwar dergestalt, daß eine Passung von 0 bis 0,025 mm
vorliegt.
Sind diese Dimensionsverhältnisse vorgesehen, wird die Formvorrichtung
geschlossen, nachdem auf das Bett 40 der Vorformling 42
aus Gummi aufgelegt worden ist. Das Gehäuse 20 kann frei einfallen oder
durch die die Stirnfläche des oberen Einsatzes 24 bildende Freifläche 70 an dem in
Fig. 3 und 4 mit 92 bezeichneten Bereich gehalten sind, d. h.
an dem Bereich zwischen den beiden relativ zueinander beweglichen
Formteilen.
Wenn sich die Formvorrichtung schließt, kommt die untere Endfläche 44 des
Stempels 26 in Eingriff mit dem Vorformling 42, nähert sich
die Barrierefläche 64 des oberen Einsatzes 24 der
Innenfläche 90 der Gehäusewand 82 und wird das
Gehäuse 20 dann in die voll aufsitzende Position gebracht, wobei die
untere Fläche 94 des Bondungsflansches 78 am Gehäuse mit der oberen Fläche
96 des Gehäusestützelements 56 in Eingriff steht. In diesem Zustand
besteht gemäß beispielsweise Fig. 6 eine Eingriffnahme
zwischen den beiden gegenüberliegenden Barriereflächen 62, 64
an den gegenüberliegenden Formteilen 18, 24, wobei die Flächen
88, 90 am äußeren bzw. inneren Rand der Gehäusewand 82
zwischen den Formteilen in fluiddichter Beziehung eingeklemmt
sind. Ebenfalls hat die ringförmige Frei- oder Klemmfläche 70
am oberen Einsatz 24 die obere Fläche 98 des Bondungsflansches
78 am Gehäuse in fluiddichter Beziehung kontaktiert.
Nach Fig. 6 besteht zwischen der Freifläche 70, dem
Bondungsflansch 78 und der Gehäusestützfläche 56
des Formteiles
18 eine Berührung von Metall zu Metall und hat die Errichtung
der Überfließbarrieren an den Flächen 62, 64 eine
Überführung des gesamten Vorformlings mittels der unteren
Endfläche 44 des Stempels durch die Abreißtrimmtasche 38 und n
die Formhohlräume 32, 34 geführt.
Kurz nach diesem Zeitpunkt kommt der Stempel in seine Endlage
und sind beide Formhohlräume 32, 34 vollständig gefüllt. In
manchen Fällen kann auch der Nebenformhohlraum 36 wenigstens
teilweise gefüllt sein. Ob dieser Formhohlraum 36 gefüllt
wird, hängt von der zeitlichen Abstimmung beim Formen ab, d. h.
von der relativen Lage des Gummimaterials beim Füllen des
Formhohlraumes im Vergleich zur Eingriffnahme zwischen der
Klemmfreifläche 70 und der Gehäusefläche 98. M.a.W. wenn der
obere Einsatz 24 seine Endposition weit vor einer wesentlichen
Bewegung des Stempels 26 erreicht, wird der Formhohlraum 36
leer sein. Wenn der Stempel 26 den größten Teil des
Vorformlings in die Formbereiche eingedrückt hat, bevor die
Freifläche 70 in ihre Endlage gelangt ist, wird der
Nebenformhohlraum 36 teilweise oder vollständig gefüllt. Wenn der
Stempel 26 nicht verwendet wird und eine zweiteilige
Verdichtungsformvorrichtung vorliegt, ist davon auszugehen, daß der
Nebenformhohlraum 36 in allen Fällen gefüllt wird. Fig. 2 zeigt die
Formvorrichtung in vollständig geschlossener und gefüllter Position mit
in Endlage befindlichem Gehäuse. Nach Erreichen dieses
Zustandes wird das Elastomer aushärten gelassen und die Formvorrichtung
geöffnet.
Dabei wirkt die Abreißtrimmtasche 38 dergestalt, daß Teile des
Gummimaterials zurückgehalten werden und eine Trennung der
restlichen Teile des Vorformlings vom Dichtungsgrundkörper
stattfindet, wodurch die Membran 61 abreißt.
Die Bildung der Gehäusewände mit
verringerter Dicke ist nicht unbedingt für die Durchführung des
Verfahrens erforderlich, doch wird die Durchführung durch die
Verwendung dieser oder anderer geeigneter Methoden zur
Sicherstellung einer Dimensionsgenauigkeit des Gehäuses
erleichtert. Das erwähnte Verfahren zum Glätten oder
Abstreckziehen (ionering) der Gehäusewand ist bekannt.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine wesentliche Relativbewegung zwischen
dem oberen Einsatz und der Innenfläche 90 der durchmessergrößeren Gehäusewand
vorgesehen sein, so daß die
Überfließbarriere errichtet und über eine wesentliche
Wegstrecke des Schließweges der Formvorrichtung eingehalten wird. Dies
schafft die Möglichkeit, einen gratfreien Zustand an sowohl
den inneren als auch an den äußeren Flächen der in Rede stehenden
Gehäusewand vorzusehen. Obgleich die erwähnten
Dimensionsangaben auf die Fertigung von Dichtungen mit einem
Durchmesser von 38,1 bis 76,2 mm anwendbar sind, wobei diese
Angaben lediglich als Beispiel dienen, können auch kleinere
oder größere Dichtungen unter Vorsehen der gleichen
Fassungsverhältnisse oder ggf. etwas größeren oder kleineren
Spieles, wie dies durch die verwendeten Materialien und andere
Faktoren angezeigt sein kann, gefertigt werden. Wenn zuviel
verbleibende Pressung vorgesehen ist, wird es schwierig sein,
die Teile aus der Formvorrichtung zu entfernen oder die Teile werden
leicht während der Fertigung deformiert, während bei zu wenig
Eingriff Gratbildung insbesondere dann auftreten kann, wenn
die Teile an der Grenze, oder etwas außerhalb der vorgegebenen
Toleranz liegt.
Folglich kann, wenn die radialen Abmessungen des Gehäuses
nicht exakt sind, jedoch die Wanddicke genau bemessen ist, ein gewisses
Strecken oder Rückformen des Gehäuses während des
Formschließvorganges erzielt werden. Es wurde festgestellt, daß
der Gesamtdurchmesser des Gehäuses vorzugsweise eher etwas
kleiner als die Überfließbarrierenfläche am unteren Einsatz
als größer sein sollte, doch kann die Erfindung auch in Fällen
verwendet werden, bei denen das Gehäuse während des
Formvorganges um einen gewissen kleinen Betrag effektiv
verkleinert wird. Die mit der Vorrichtung
gefertigte Dichtung zeichnet sich durch Gratfreiheit an der
Außenseite des durchmessergrößeren Gehäuseteiles und
durch eine eng kontrollierte tatsächliche Abmessung aus.
Diese Dichtungen können leicht und dennoch fest sitzend in
Senkbohrungen eingesetzt werden, wenn die Installation nach
Vorschrift erfolgt. Die Gummischulterdichtung schafft eine
ausgezeichnete Abdichtung unter vorteilhafter Ausnutzung der
Eigenschaften der verwendeten Elastomere, insbesondere deren
hoher Temperatur- und/oder Chemikalienbeständigkeit und dgl.
Claims (6)
1. Vorrichtung (10) zum Formen einer Dichtungseinheit
(12) mit einem elastomeren Dichtungsgrundkörper (57)
und einem Schulterdichtungsteil (59) aus einem
fließfähigen, härtbaren, elastomeren Material, wel
ches mit einem Dichtungsgehäuse (20) verbunden ist,
das im wesentlichen axial sich erstreckende, zylin
drische, miteinander durch eine versetzende Gehäuse
schulter verbundene Gehäuseseitenwände (82, 80) mit
einem größeren und einem kleineren Durchmesser sowie
einen mit einem Endbereich der durchmesserkleineren
Gehäuseseitenwand (80) verbundenen und sich davon
radial nach innen erstreckenden Bondungsflansch (78)
zur Anbindung des Dichtungsgrundkörpers (57) auf
weist,
gekennzeichnet durch
wenigstens ein relativ feststehendes Formteil (18) mit einer im wesentlichen zylindrischen Fläche (60) mit einer eine Überfließbarriere bildenden Barriere fläche (62), die in einem radial nach innen gerich teten, axial sich erstreckenden Abschnitt der zylin drischen Fläche (60) liegt,
wobei das feststehende Formteil (18) ferner weitere Flächen umfaßt, die Bereiche des Inneren eines Form hohlraumes (32, 34) bilden,
und eine Stützeinrichtung (96) zur Eingriffnahme mit einer Fläche im Bereich des Bondungsflansches (78) des Dichtungsgehäuses (20) umfaßt, um das Gehäuse (20) so abzustützen, daß Bereiche von ihm im Inneren des Formhohlraumes (32, 34) liegen,
wobei die Vorrichtung (10) ferner wenigstens ein relativ bewegliches Formteil (24) mit daran befind lichen Flächen aufweist, die weitere Bereiche des Formhohlraumes (32, 36) definieren,
wobei die Stützeinrichtung (96) für den Bondungs flansch (78) mit Bereichen des Gehäuses (20) zusam menwirkt, um im Abstand voneinander eine Vielzahl Passagen (55) vorzusehen, die sich zwischen einem ersten (32) und einem zweiten Bereich (34) des Form hohlraumes (32, 34) erstrecken, wobei der erste Bereich (32) der Bildung des Dichtungsgrundkörpers (57) und der zweite Bereich (34) der Bildung des Schulterdichtungsteiles (59) dient,
wobei das bewegliche Formteil (24) ferner eine Frei fläche (70) zur Eingriffnahme mit einer Fläche (98) des Bondungsflansches (78) aufweist, die gegenüber dessen Fläche (54) liegt, die mit der Stützeinrich tung (96) am feststehenden Formteil (18) in Eingriff tritt,
wobei das bewegliche Formteil (24) ferner in axialem Abstand von der Freifläche (70) eine Schulter (66) und eine mit dem Gehäuse (20) in Eingriff tretende, eine Überfließbarriere bildende, weitere Barriere fläche (64) aufweist, die nahe dieser Schulter (66) liegt und in der geschlossenen Position der Vorrich tung (10) der Barrierefläche (62) des feststehenden Formteils (18) radial gegenüber liegt,
wobei die Barriereflächen (62, 64) in fluiddichter Beziehung mit gegenüberliegenden inneren und äußeren Flächenbereichen (88, 90) der durchmessergrößeren Gehäuseseitenwand (82) bringbar sind, wenn ein Dich tungsgehäuse (20) mit geeignet bemessenem Durchmes ser und geeignet bemessener Wandstärke in der Vor richtung (10) angeordnet ist und die Formteile (18, 24) in die geschlossene Position bewegt sind und
wobei die Passagen (55) ferner einen Übergang des zu formenden Materials ermöglichen, indem dieses beim Schließen der Vorrichtung (10) vom ersten Bereich (32) des Formhohlraumes (32, 34) in den zweiten Bereich (34) gedrückt wird, so daß der Schulterdich tungsteil (59) und der Dichtungsgrundkörper (57) aus einer einzigen Charge fließfähigen, härtbaren Ela stomers in einem einzelnen Formungsschritt gebildet werden können.
gekennzeichnet durch
wenigstens ein relativ feststehendes Formteil (18) mit einer im wesentlichen zylindrischen Fläche (60) mit einer eine Überfließbarriere bildenden Barriere fläche (62), die in einem radial nach innen gerich teten, axial sich erstreckenden Abschnitt der zylin drischen Fläche (60) liegt,
wobei das feststehende Formteil (18) ferner weitere Flächen umfaßt, die Bereiche des Inneren eines Form hohlraumes (32, 34) bilden,
und eine Stützeinrichtung (96) zur Eingriffnahme mit einer Fläche im Bereich des Bondungsflansches (78) des Dichtungsgehäuses (20) umfaßt, um das Gehäuse (20) so abzustützen, daß Bereiche von ihm im Inneren des Formhohlraumes (32, 34) liegen,
wobei die Vorrichtung (10) ferner wenigstens ein relativ bewegliches Formteil (24) mit daran befind lichen Flächen aufweist, die weitere Bereiche des Formhohlraumes (32, 36) definieren,
wobei die Stützeinrichtung (96) für den Bondungs flansch (78) mit Bereichen des Gehäuses (20) zusam menwirkt, um im Abstand voneinander eine Vielzahl Passagen (55) vorzusehen, die sich zwischen einem ersten (32) und einem zweiten Bereich (34) des Form hohlraumes (32, 34) erstrecken, wobei der erste Bereich (32) der Bildung des Dichtungsgrundkörpers (57) und der zweite Bereich (34) der Bildung des Schulterdichtungsteiles (59) dient,
wobei das bewegliche Formteil (24) ferner eine Frei fläche (70) zur Eingriffnahme mit einer Fläche (98) des Bondungsflansches (78) aufweist, die gegenüber dessen Fläche (54) liegt, die mit der Stützeinrich tung (96) am feststehenden Formteil (18) in Eingriff tritt,
wobei das bewegliche Formteil (24) ferner in axialem Abstand von der Freifläche (70) eine Schulter (66) und eine mit dem Gehäuse (20) in Eingriff tretende, eine Überfließbarriere bildende, weitere Barriere fläche (64) aufweist, die nahe dieser Schulter (66) liegt und in der geschlossenen Position der Vorrich tung (10) der Barrierefläche (62) des feststehenden Formteils (18) radial gegenüber liegt,
wobei die Barriereflächen (62, 64) in fluiddichter Beziehung mit gegenüberliegenden inneren und äußeren Flächenbereichen (88, 90) der durchmessergrößeren Gehäuseseitenwand (82) bringbar sind, wenn ein Dich tungsgehäuse (20) mit geeignet bemessenem Durchmes ser und geeignet bemessener Wandstärke in der Vor richtung (10) angeordnet ist und die Formteile (18, 24) in die geschlossene Position bewegt sind und
wobei die Passagen (55) ferner einen Übergang des zu formenden Materials ermöglichen, indem dieses beim Schließen der Vorrichtung (10) vom ersten Bereich (32) des Formhohlraumes (32, 34) in den zweiten Bereich (34) gedrückt wird, so daß der Schulterdich tungsteil (59) und der Dichtungsgrundkörper (57) aus einer einzigen Charge fließfähigen, härtbaren Ela stomers in einem einzelnen Formungsschritt gebildet werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes feststehende und
bewegliche Formteil (14, 18, 24) ferner Flächen auf
weist, die miteinander in der geschlossenen Position
unter Bildung einer ringförmigen Abreißtrimmtasche
(38) zusammenwirken, die einen Hauptbereich mit
einem vorgegebenen Querschnitt und einen Austritts
bereich mit einem verringerten Querschnitt hat,
wodurch eine Passage gebildet wird, die sich von der
Außenseite zur Innenseite des Formhohlraumes (32)
für den Dichtungsgrundkörper (57) erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner ein Stem
pelelement (26) umfaßt, das relativ zu den festste
henden und beweglichen Formteilen (14, 18, 24) beweg
bar ist,
wobei das feststehende Formteil (14) ferner eine Chargenaufnahmeeinrichtung (40) zur Aufnahme einer Charge formbaren Materials aufweist und
wobei die Chargenaufnahmeeinrichtung (40) und das Stempelelement (26) in axialer Ausrichtung angeord net sind und
das Stempelelement (26) durch eine steife, jedoch nachgebende Federeinrichtung (28) in eine Position vorspannbar ist, bei der es über der Chargenaufnah meeinrichtung (40) liegt.
wobei das feststehende Formteil (14) ferner eine Chargenaufnahmeeinrichtung (40) zur Aufnahme einer Charge formbaren Materials aufweist und
wobei die Chargenaufnahmeeinrichtung (40) und das Stempelelement (26) in axialer Ausrichtung angeord net sind und
das Stempelelement (26) durch eine steife, jedoch nachgebende Federeinrichtung (28) in eine Position vorspannbar ist, bei der es über der Chargenaufnah meeinrichtung (40) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß diese ferner einen Nie
derhaltering (22) mit einer nach unten gerichteten
Fläche aufweist, die in Eingriff mit einer Endstirn
fläche der durchmessergrößeren Gehäuseseitenwand
(82) des Gehäuses (20) bringbar ist,
wobei der Niederhaltering (22) und das bewegliche
Formteil (24) um ein Arbeitsspiel im Abstand vonein
ander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen am bewegli
chen Formteil (24) Bereiche des den Dich
tungsgrundkörper (57) bildenden Formhohlraumes (32)
definierende Flächen (72) umfassen, die eine Feder
aufnahmenut vorsehen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des bewegli
chen Formteiles (24), der zwischen der Schulter (66)
des beweglichen Formteils (24) und der mit dem Bon
dungsflansch (78) in Eingriff bringbaren Freifläche
(70) liegt, mit wenigstens einer nach innen gerich
teten Fläche an der durchmesserkleineren Gehäuse
seitenwand (80) und dem Bondungsflansch (78) unter
Bildung eines Formnebenraumes (36) zusammenwirkt.
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