DE4008901C1 - Injection piston with self-reinforcing seal - has elastic material sealing ring pressed against walls of cylinder - Google Patents

Injection piston with self-reinforcing seal - has elastic material sealing ring pressed against walls of cylinder

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Abstract

An injection piston, with a self reinforcing seal, for a piston injection press, esp. for injecting rubber, includes an elastic material sealing ring which is pressed against the walls of the injection cylinder. The injection piston incorporates a guide element and a mechanically limiting base member. The piston base member and the piston tip have a spring loaded central pretensioning screw. A ring groove with radially widening flanks contains a sealing ring. ADVANTAGE - The sealing ring is pressed against the cylinder wall, without causing ring deformation.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spritzkolben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an injection piston according to the Preamble of claim 1.

Beim Betrieb von Gummispritzpressen mit Kolbeneinspritzung ist der Gummiaustrieb nachteilig und verursacht erhebliche Kosten durch Reinigung und Mischungsverluste.When operating rubber injection presses with Piston injection is disadvantageous and the rubber expulsion causes considerable costs by cleaning and Mixing losses.

Auf Grund der hohen Beanspruchung haben Dichtungsringe nur eine kurze Lebensdauer und müssen oft ausgewechselt werden.Due to the high stress, sealing rings only have have a short lifespan and need to be replaced often will.

Aus der DE-OS 15 79 020 ist eine Kolbenspritzgießpresse zum Verspritzen von Gummi bekannt, deren Kolben mit einer ringförmigen, elastischen Dichtlippe ausgerüstet ist, die sich unter dem Gegendruck des zu verspritzenden Materials an die Zylinderwandung anpreßt. Die Dichtlippe läuft zu einer Schneide aus, die unter einem Winkel von 45° unter Verspannung nach dem Einführen des Kolbens in den Spritzzylinder an der Zylinderwand anliegt. Hinter der ersten Dichtlippe ist eine zweite Dichtlippe angeordnet, die im wesentlichen gleich wie die erste Dichtlippe ausgebildet ist. Zwischen diesen beiden Dichtlippen ist ein zur Zylinderwandung offener ringförmiger Raum gebildet.From DE-OS 15 79 020 is a piston injection molding press known for spraying rubber, the pistons with a annular, elastic sealing lip is equipped under the back pressure of the material to be sprayed presses against the cylinder wall. The sealing lip closes a cutting edge that is at an angle of 45 ° below Tension after inserting the piston into the Spray cylinder rests on the cylinder wall. Behind the a second sealing lip is arranged in the first sealing lip, which is essentially the same as the first sealing lip is trained. Is between these two sealing lips an annular space open to the cylinder wall educated.

Nachteilig bei diesen schneidförmigen Dichtlippen ist, daß sie einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind, da sie auf Grund der Vorspannung immer an der Zylinderwandung (auch beim Rückhub) angepreßt werden. Ferner wirkt beim Spritzvorgang der volle Gegendruck der zu verspritzenden Masse auf die erste Dichtlippe, die damit sehr stark an die Zylinderwandung angepreßt wird. Beim Auftritt von Störungen, wie z. B. bei einer Verstopfung der Spritzdüse, entstehen sehr hohe Gegendrücke, die eine Deformierung der ersten Dichtlippe bewirken.A disadvantage of these cutting sealing lips is that they are subject to high wear and tear because they due to the preload always on the cylinder wall (also on the return stroke). Furthermore acts in Spraying process the full counter pressure of the sprayed  Mass on the first sealing lip, which is very strong the cylinder wall is pressed. At the appearance of Disorders such as B. if the spray nozzle is blocked, very high back pressures arise which cause deformation the first sealing lip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spritzkolben mit selbstverstärkender Abdichtung zu schaffen, dessen Dichtring mit einem definiert vorgegebenen Druck an die Wandung des Spritzzylinders angepreßt wird, ohne daß Druckstöße eine höhere Anpressung oder gar Deformierung des Dichtringes bewirken können.The invention has for its object a Spray plunger with self-reinforcing seal create whose sealing ring defines with you predetermined pressure on the wall of the injection cylinder is pressed without pressure surges a higher Pressing or even deforming the sealing ring can.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the im Features specified claim 1 solved.

Der elastische Dichtring des Spritzkolbens ist hiernach mit einer solchen Vorspannung belastet, die ein minimales Laufspiel im Spritzzylinder ergibt. Erst bei Belastung durch den Gegendruck der zu verspritzenden Masse wird der Dichtring soweit radial gedehnt, daß er sich an die Zylinderwandung anlegt und so den Spritzkolben gegen den Zylinder vollständig abdichtet. Nach der Druckentlastung nimmt der Dichtring wieder seine Ausgangsstellung ein. Ein Überdehnen der Dichtung beim Einspritzen wird durch die mechanische Wegbegrenzung mit Sicherheit vermieden. Somit ist die Dichtung nur einem sehr geringen Verschleiß ausgesetzt.The elastic sealing ring of the plunger is after that loaded with such a bias that is minimal Running play in the injection cylinder results. Only under load by the back pressure of the mass to be sprayed Sealing ring stretched radially to the extent that it Cylinder wall creates and so the plunger against the Cylinder seals completely. After the pressure relief the sealing ring returns to its starting position. Overstretching the seal during injection is the result of the mechanical path limitation is definitely avoided. Thus, the seal is very little Exposed to wear.

Entsprechend der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist eine sichere und stabile Führung der beiden Kolbenteile zueinander gegeben. According to the embodiment of claim 2 is a safe and stable guidance of the two piston parts given to each other.  

Nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 4 ist stets eine sichere Lage des Dichtringes realisiert.After a further embodiment of the invention according to the Features of claim 4 is always a safe location of the sealing ring realized.

Nach den Merkmalen des Anspruches 5 ist eine vorteilhafte Lösung für die Unterbringung der Vorspannschraube gegeben, die eine exakte Einstellung der Vorspannung für den Dichtring ermöglicht. Durch die zweckmäßige Ausgestaltung nach Anspruch 3 werden außer den Distanzringen keine zusätzlichen Bauelemente für eine mechanische Wegbegrenzung der Kolbenspitze benötigt. Bei einer Ausbildung nach den Ansprüchen 6 und 7 liegen besonders günstige Voraussetzungen für eine schnelle Nachstellung der mechanischen Wegbegrenzung vor.According to the features of claim 5 is an advantageous Solution for accommodating the preload screw given an exact setting of the preload for enables the sealing ring. By the practical Embodiment according to claim 3 are except the Spacer rings are no additional components for one mechanical travel limitation of the piston tip is required. In a training according to claims 6 and 7 particularly favorable conditions for a fast Readjustment of the mechanical travel limit.

Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung sowie eine Variation der Dichtringe und der Dichtungswerkstoffe gegeben.According to the embodiment of claim 8 is another Improvement of the sealing effect as well as a variation of the Given sealing rings and the sealing materials.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigtBelow is a Embodiment of the invention explained. It shows

Fig. 1 einen zweiteiligen Spritzkolben im gefügten Zustand im Zylinder einer nicht näher dargestellten Kolbenspritzpresse teilweise im Schnitt; FIG. 1 is a two-part injection plunger in the assembled state in the cylinder of a piston injection press, not shown, partly in section;

Fig. 2 den Kolbengrundkörper und die Kolbenspitze vor dem Zusammenfügen im Schnitt; Figure 2 shows the piston body and the piston tip before assembly in section.

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 mit veränderter mechanischer Wegbegrenzung, Fig. 3 is a representation corresponding to FIG. 1 with increased mechanical travel limit,

Fig. 4 eine Darstellung nach Fig. 1 mit zwei Dichtringen. Fig. 4 is an illustration of FIG. 1 with two sealing rings.

Der in der Zeichnung dargestellte Spritzkolben besteht aus dem Kolbengrundkörper 2 und der Kolbenspitze 3. Mit 1 ist die Zylinderwand des nicht näher dargestellten Spritzzylinders bezeichnet. Der Kolbengrundkörper 2 ist mit einem stufenförmig abgedrehten und ausgedrehten hohlzylinderförmigen Ansatz 8 versehen, nach dessen Maßgabe eine Führungsnut 9 im hinteren Ende der Kolbenspitze 3 eingebracht ist.The injection piston shown in the drawing consists of the piston base body 2 and the piston tip 3 . 1 with the cylinder wall of the injection cylinder, not shown. The piston base body 2 is provided with a step-shaped turned and turned hollow cylindrical extension 8 , according to which a guide groove 9 is made in the rear end of the piston tip 3 .

Von der hinteren Seite aus gesehen ist in den Kolbengrundkörper 2 eine Sackbohrung 11 für die Aufnahme einer Vorspannschraube 4 angeordnet. Der Schraubenschaft 41 der Vorspannschraube 4 ist dabei durch eine kleinere Durchgangsbohrung 12 in Richtung Kolbenspitze 3 geführt und steht dort mit einer zentrisch eingebrachten Gewindesackbohrung 13 in Wirkungsverbindung. Durch ein um den Schraubenschaft 41 angeordnetes Tellerfederpaket 10 ist sichergestellt, daß der elastische Dichtring 7 in der durch den Kolbengrundkörper 2 und Kolbenspitze 3 gebildeten radialen Ringnut 6 mit einer definierten Vorspannung eingespannt werden kann. Zwischen dem Schraubenkopf 43 und dem Tellerfederpaket 10 ist vorteilhafterweise eine Druckscheibe 42 angeordnet. Der Nutgrund 62 ist durch den Außendurchmesser des zylinderförmigen Ansatzes 8 gebildet. Die Nutflanken 61 sind mit einer sich radial nach außen erweiternden Schräge von ca. 30 Winkelgrad ausgebildet.Seen from the rear side, a blind bore 11 for receiving a preload screw 4 is arranged in the piston base body 2 . The screw shaft 41 of the preload screw 4 is guided through a smaller through bore 12 in the direction of the piston tip 3 and is in operative connection there with a centrally inserted threaded blind bore 13 . A plate spring assembly 10 arranged around the screw shaft 41 ensures that the elastic sealing ring 7 can be clamped in the radial annular groove 6 formed by the piston base body 2 and piston tip 3 with a defined prestress. A thrust washer 42 is advantageously arranged between the screw head 43 and the plate spring assembly 10 . The groove bottom 62 is formed by the outer diameter of the cylindrical extension 8 . The groove flanks 61 are formed with a radially outward widening bevel of approximately 30 degrees.

Beim Einsatz von Dichtungsringen aus faserverstärktem Kunststoff kann die Schräge der Nutflanken 61 gegen Null gehen, da diese Dichtungsringe auch dann noch durch elastische Verformung nach außen gegen die Zylinderwand gepreßt werden und bei der Entlastung in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Zur Einstellung der mechanischen Wegbegrenzung sind in der Führungsnut 9 mehrere Distanzringe 5 angeordnet.When using sealing rings made of fiber-reinforced plastic, the slope of the groove flanks 61 can go to zero, since these sealing rings are then still pressed outward against the cylinder wall by elastic deformation and return to their starting position when the pressure is removed. To set the mechanical travel limitation, a plurality of spacer rings 5 are arranged in the guide groove 9 .

In der Ausdrehung 82 des Ansatzes 8 greift das abgedrehte Ende 32 der Kolbenspitze 3 soweit ein, daß ein Spalt 16 verbleibt, der etwas größer als der zwischen Stirnseite 81 des Ansatzes 8 und äußerem Distanzring 5 gebildete Spalt 17 ist.The turned end 32 of the piston tip 3 engages in the recess 82 of the extension 8 to such an extent that a gap 16 remains which is somewhat larger than the gap 17 formed between the end face 81 of the extension 8 and the outer spacer ring 5 .

Der Kolbengrundkörper 2 ist über einen anschraubbaren Verbindungskörper 14 der gleichzeitig die Sackbohrung 11 verschließt mit der Kolbenstange 15 verbunden. Die Schrauben sind hierbei mit 18 und die im Kolbengrundkörper 2 angeordneten Gewindebohrungen mit 19 bezeichnet.The piston base body 2 is connected to the piston rod 15 via a screw-on connecting body 14 which simultaneously closes the blind bore 11 . The screws are denoted by 18 and the threaded bores arranged in the piston base body 2 by 19 .

Eine vorteilhaftere mechanische Wegbegrenzung für die Kolbenspitze 3 ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist in der Sackbohrung 11 eine Hülse 20 sowie Distanzringe 51 zwischen Druckscheibe 42 und Verbindungskörper 14 eingebracht. Im unbelasteten Zustand ist zwischen den Distanzringen 51 und der Hülse 20 ein Spalt 171 gebildet. Sofern nach eingetretenem Verschleiß an dem Dichtring 7 ein Distanzring 51 ausgewechselt werden soll, so sind nunmehr nur noch die Schrauben 18 aus den Gewindebohrungen 19 des Kolbengrundkörpers 2 zu entfernen, und es kann ein Distanzring 51 oder auch mehrere entfernt werden, ohne daß die Kolbenspitze 3 demontiert werden muß.A more advantageous mechanical path limitation for the piston tip 3 is shown in FIG. 3. Here, a sleeve 20 and spacer rings 51 are inserted between the thrust washer 42 and the connecting body 14 in the blind bore 11 . In the unloaded state, a gap 171 is formed between the spacer rings 51 and the sleeve 20 . If a spacer ring 51 is to be replaced after wear on the sealing ring 7 , only the screws 18 are now to be removed from the threaded bores 19 of the piston body 2 , and a spacer ring 51 or more can be removed without the piston tip 3 must be dismantled.

Eine Verbesserung der Dichtwirkung durch zwei Dichtringe nach dem erfindungsgemäßen Prinzip wird durch die in Fig. 4 dargestellte Lösung ermöglicht.An improvement in the sealing effect by means of two sealing rings according to the principle according to the invention is made possible by the solution shown in FIG. 4.

Hierbei ist zwischen Kolbengrundkörper 2 und Kolbenspitze 3 ein Distanzkörper 2′ angeordnet. Dieser ist mit einer Durchgangsbohrung 121 für den Schraubenschaft 41 der Vorspannschraube 4 sowie an beiden Enden jeweils mit einem Ansatz 8′ bzw. 8′′ versehen. Die Übergänge von den Ansätzen 8′ und 8′′ zum Außendurchmesser des Distanzkörpers 2′ sind jeweils schräg als Nutflanken 61 ausgebildet.Here, a spacer body 2 'is arranged between the piston body 2 and the piston tip 3 ' . This is provided with a through hole 121 for the screw shaft 41 of the preload screw 4 and at both ends with an extension 8 ' or 8'' . The transitions from the approaches 8 ' and 8'' to the outer diameter of the spacer 2' are each formed obliquely as groove flanks 61 .

Neben den in der Ringnut 9 angeordneten Distanzringen 5 sind hier zusätzlich zwischen Kolbengrundkörper 2 und Distanzkörper 2′ Distanzringe 52 in dem zwischen diesen beiden Körpern gebildeten Spalt 172 angeordnet.In addition to the annular groove 9 arranged in the spacing rings 5 2 'spacer rings 52 are here also arranged in the space formed between these two bodies gap 172 between the piston base body 2 and spacer bodies.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Spritzkolbens ist folgendes:The mode of operation of the invention Syringe piston is as follows:

Der Dichtungsring 7 wird in Abhängigkeit von dem verwendeten Dichtungswerkstoff (Metall, Verbundwerkstoff usw.) mit einer definierten Vorspannung in die Ringnut 6 so eingespannt, daß beim Einführen des Spritzkolbens in den Zylinder 1 ein geringes Laufspiel zwischen Dichtung und Zylinderwandung besteht. Beim Einspritzvorgang überträgt sich der Gegendruck des zu verspritzenden Gummis über die Kolbenspitze 3 auf den Dichtring 7. Dieser wird dabei über die schrägen Nutflanken 61 radial nach außen gedrückt und legt sich abdichtend an die Wandung des Spritzzylinders 1 an.The seal ring 7 is (etc. of metal, composite material) is clamped in response to the sealing material in use with a defined pre-tension in the groove 6 so that upon insertion of the injection piston in the cylinder 1 there is a small running clearance between the seal and the cylinder wall. During the injection process, the back pressure of the rubber to be sprayed is transferred via the piston tip 3 to the sealing ring 7 . This is pressed radially outwards via the oblique groove flanks 61 and lies sealingly against the wall of the injection cylinder 1 .

Ein Überdehnen des Dichtringes 7 wird durch die mechanische Wegbegrenzung (durch das Auftreffen der Stirnseite 81 des Ansatzes 8 auf den oberen Distanzring 5, bzw. durch das Auftreffen des oberen Distanzringes 51 auf die Hülse 20, Fig. 3) vermieden. Nach jeder Druckentlastung des Spritzkolbens geht der Dichtring 7 in seine Ausgangslage zurück, und zwar dadurch, daß die Schräge der Flanken 61 der Ringnut 6 so gewählt sind, daß keine Selbsthemmung auftreten kann. Ein Verschleiß des Dichtungsringes 7 kann auf einfache Weise durch Entfernung eines Distanzringes 51 bzw. 5 ausgeglichen werden.Overstretching of the sealing ring 7 is avoided by the mechanical path limitation (by the impact of the end face 81 of the shoulder 8 on the upper spacer ring 5 or by the impact of the upper spacer ring 51 on the sleeve 20 , FIG. 3). After each pressure relief of the injection piston, the sealing ring 7 returns to its initial position, specifically in that the bevel of the flanks 61 of the annular groove 6 are selected so that no self-locking can occur. Wear of the sealing ring 7 can be easily compensated for by removing a spacer ring 51 or 5 .

Beim Einsatz von zwei Dichtringen 7 gemäß Fig. 4 sind die mechanischen Wegbegrenzungen einmal durch die Distanzringe 5 und zum anderen durch die Distanzringe 52 gegeben.If two sealing rings 7 according to FIG. 4 are used, the mechanical travel limits are given by the spacer rings 5 and by the spacer rings 52 .

Claims (8)

1. Spritzkolben mit selbstverstärkender Abdichtung für eine Kolbenspritzpresse, insbesondere zum Verspritzen von Gummi, bei dem sich durch den Gegendruck des zu verspritzenden Materials ein Dichtring aus elastischem Material an die Wandung des Spritzzylinders anpreßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkolben aus einem mit wenigstens einem Führungselement und einer mechanischen Wegbegrenzung versehenen Kolbengrundkörper (2) und einer zu diesem verschiebbaren Kolbenspitze (3) besteht, wobei der Kolbengrundkörper (2) und die Kolbenspitze (3) im mittels einer federbelasteten zentralen Vorspannschraube (4) gefügten Zustand eine zwischen beiden Teilen (2, 3) in ihrer Breite veränderbare Ringnut (6) mit radial nach außen erweiterten Flanken (61) bilden, in die ein trapezförmiger Dichtring (7) aus elastischem Material eingespannt ist.1. injection piston with self-reinforcing seal for a piston injection press, in particular for spraying rubber, in which a sealing ring made of elastic material presses against the wall of the injection cylinder by the back pressure of the material to be sprayed, characterized in that the injection piston consists of at least one guide element and a mechanical displacement limiter provided for the piston base body ( 2 ) and a piston tip ( 3 ) which can be displaced relative to it, the piston base body ( 2 ) and the piston tip ( 3 ) being joined by means of a spring-loaded central preload screw ( 4 ), a between the two parts ( 2, 3 ) form an annular groove ( 6 ) which can be varied in width with flanks ( 61 ) which are radially widened outward and into which a trapezoidal sealing ring ( 7 ) made of elastic material is clamped. 2. Spritzkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement des Kolbengrundkörpers (2) aus einem stufenförmig abgedrehten und ausgedrehten hohlzylinderförmigen Ansatz (8) besteht, nach dessen Maßgabe eine ringförmige Führungsnut (9) im hinteren Ende der Kolbenspitze (3) eingebracht ist.2. Injection plunger according to claim 1, characterized in that the guide element of the piston base body ( 2 ) consists of a step-wise turned and turned hollow cylindrical extension ( 8 ), according to the requirements of which an annular guide groove ( 9 ) is introduced in the rear end of the piston tip ( 3 ) . 3. Spritzkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungsnut (9) Distanzringe (5) angeordnet sind.3. Piston according to claim 2, characterized in that spacer rings ( 5 ) are arranged in the guide groove ( 9 ). 4. Spritzkolben nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund (62) der Ringnut (6) durch den Außendurchmesser des Ansatzes (8) gebildet ist und die Schräge der Nutflanken (61) zwischen 0 bis 40 Winkelgrad beträgt.4. Spray piston according to claim 1, characterized in that the groove base ( 62 ) of the annular groove ( 6 ) is formed by the outer diameter of the neck ( 8 ) and the slope of the groove flanks ( 61 ) is between 0 to 40 degrees. 5. Spritzkolben nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannschraube (4) in einer Sackbohrung (11) des Kolbengrundkörpers (2) angeordnet ist, wobei der mit einem Tellerfederpaket (10) versehene Schraubenschaft (41) eine Durchgangsbohrung (12) durchgreift und in einer zentrisch in der Kolbenspitze (3) angeordneten Gewindesackbohrung (13) eingeschraubt ist.5. Spray piston according to the preceding claims, characterized in that the biasing screw ( 4 ) is arranged in a blind bore ( 11 ) of the piston base body ( 2 ), the screw shaft ( 41 ) provided with a disk spring assembly ( 10 ) passing through a through hole ( 12 ) and is screwed into a threaded blind bore ( 13 ) arranged centrally in the piston tip ( 3 ). 6. Spritzkolben nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sackbohrung (11) zwischen dem Schraubenkopf (43) und einem die Sackbohrung (11) verschließenden Verbindungskörper (14), der auch als Befestigungselement zwischen Kolbengrundkörper (2) und einer Kolben­ stange (15) fungiert, eine Hülse (20) und Distanzringe (51) angeordnet sind.6. Spray plunger according to claims 1 to 4, characterized in that in the blind bore ( 11 ) between the screw head ( 43 ) and a blind bore ( 11 ) closing connecting body ( 14 ), which also as a fastening element between the piston body ( 2 ) and one Piston rod ( 15 ) acts, a sleeve ( 20 ) and spacer rings ( 51 ) are arranged. 7. Spritzkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) den Schraubenkopf (43) umschließt und auf einer zwischen Schraubenkopf (43) und Tellerfederpaket (10) angeordneten Druckscheibe (42) abgestützt ist.7. A plunger according to claim 6, characterized in that the sleeve ( 20 ) surrounds the screw head ( 43 ) and is supported on a pressure disc ( 42 ) arranged between the screw head ( 43 ) and the plate spring assembly ( 10 ). 8. Spritzkolben nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von zwei Ringnuten (6) für die Aufnahme von Dichtringen (7) zwischen Kolbengrundkörper (2) und Kolbenspitze (3) ein mit an seinen beiden Enden mit Ansätzen (8′, 8′′) und Nutflanken (61) versehener Distanzkörper (2′) angeordnet ist.8. Piston according to the preceding claims, characterized in that to form two annular grooves ( 6 ) for receiving sealing rings ( 7 ) between the piston body ( 2 ) and the piston tip ( 3 ) with at both ends with lugs ( 8 ', 8 '' ) and groove flanks ( 61 ) provided spacer ( 2 ' ) is arranged.
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