DE3835505A1 - Abdichtung fuer hin- und hergehende kolben, plunger, stangen, zylinder und stangenlager - Google Patents
Abdichtung fuer hin- und hergehende kolben, plunger, stangen, zylinder und stangenlagerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für hin- und hergehende
Kolben, Plunger, Stangen, Zylinder und Stangenlager, die
jeweils eine Nut für die Aufnahme dieser Abdichtung
aufweisen, welche aus einem Reibring aus
Kunststoff, insbesondere Teflon ®, und einem
am Nutengrund anliegenden Pufferring, insbesondere aus Silikon
gummi, besteht, insbesondere für einen Dosierkolben in einer
Abfülleinrichtung für flüssige oder viskose Nahrungsmittel.
Derartige Abdichtungen sind aus der Hydraulik bekannt
(siehe den in Kopie beigefügten Prospekt der Firma Busak +
Luyken hinsichtlich sog. Turcon-Glyd-Ringe bzw. Turcon-
Stepseal K). Bei diesen bekannten Konstruktionen werden
O-Ringe als Pufferringe verwendet, die den Druck des
Teflonringes radial nach außen oder, im Falle beispielsweise
eines Stangenlagers, radial nach innen verstärken und im
übrigen eine Nachstellung des Kunststoff- bzw. Teflonringes
bewirken sollen, sobald letzterer Verschleißerscheinungen zeigt.
Die Bemessung des jeweiligen O-Rings ist dabei so daß er auch
in Einbaustellung, also dann, wenn er vom Reibring unter
Druck gesetzt worden ist, den Nutengrund nicht ausfüllt,
da er dies aufgrund seiner kreisförmigen bzw. ovalen Kon
figuration nicht kann.
Bei Verwendung einer solchen Abdichtung an Dosierkolben
in einer Abfülleinrichtung für flüssige oder viskose
Nahrungsmittel ergibt sich hierdurch die Schwierigkeit,
daß in der Umgebung des im Betrieb einen im wesentlichen
ovalen Querschnitt einnehmenden O-Pufferrings Zwischenräume
zwischen demselben und der Nutenwand verbleiben, in die
sich Nahrungsmittelreste setzen können, die einen idealen
Nährboden für Bakterien bilden, beispielsweise im Falle von
Milch- oder Joghurtprodukten. Besondere Problembereiche
sind hierbei die Nutenecken bzw. die radialen Hohlräume
zwischen Nutengrund, Nutenwänden und O-Ring, da diese
Bereiche auch bei einer Spülung der Abfülleinrichtung, und
damit der Dosierzylinder und Dosierkolben derselben, mit
Reinigungsmittel von dem letzteren praktisch nicht erreicht
werden. Zumindest ist dabei ein einwandfreies Spülen bzw.
Reinigen nicht möglich, da das jeweilige flüssige bzw.
viskose Nahrungsmittel zwar in die genannten Hohlräume ein
treten kann, jedoch praktisch darin abgeschlossen bleibt.
Allenfalls durch ein Entfernen der Abdichtung, d.h. sowohl
zunächst des Reibrings als auch anschließend des Pufferrings
bzw. O-Rings, kann eine einwandfreie Reinigung erreicht werden.
Eine solche Demontage ist jedoch naturgemäß zeit- und arbeits
aufwendig, ganz abgesehen davon, daß auch die Stillstandszeit
der die Abfülleinrichtung aufweisenden Maschine negativ zu
Buche schlägt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird somit
darin gesehen, eine Abdichtung der beschriebenen Art zu
schaffen, die ohne Demontage eine zuverlässige Reinigung
der Abdichtung und ihrer Umgebung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Kontur des Pufferrings sowohl in ihrem am Nutengrund
anliegenden als auch in ihrem an die Seitenwände der Nut
angrenzenden Bereich der Kontur der Nut entspricht und
auch in entspannter Stellung an der Nut anliegt, und
daß die Kontur des Pufferrings in ihrem an den Reibring
angrenzenden und diesem zugewandten Bereich jeweils an
die Nutenwände anschließend in Umfangsrichtung verlaufende
Rücksprünge aufweist, derart, daß in entspannter Stellung
Pufferring und Reibring sich nur im Bereich einer radialen
Mittelebene und zu beiden Seiten derselben berühren, hin
gegen in Spannstellung bei je nach Einbausituation radialer
Kontraktion oder Expansion des Reibrings infolge elastischer
Verformung des Pufferrings beide Ringe im wesentlichen über
die volle Breite des Reibrings aneinander anliegen.
Dadurch, daß der Pufferring erfindungsgemäß derart geformt
ist, daß er am Nutengrund und an den Seitenwänden der Nut
anliegt, entfällt für das Druckmedium, beispielsweise
Nahrungsmittel, die Möglichkeit, in Zwischenräume zwischen
der Nut und dem Pufferring einzudringen und dort ggf.
Bakterienherde zu bilden, die das geförderte Druckmittel
bzw. Medium, insbesondere Nahrungsmittel, verunreinigen
könnten bzw. sich aus diesem Bereich nur schwer oder
überhaupt nicht entfernen lassen würden.
Nachdem der Reibring mit axialem Spiel in der Nut angeordnet
zu werden pflegt, z.B. um seine radiale Verlagerung nicht
zu behindern, kann somit das Medium nur noch in den Bereich
zwischen dem Reibring und den Seitenwänden der Nut eindringen,
wie auch in den Bereich zwischen den Seitenwänden der Nut,
der Unterseite des Reibrings und der Oberseite des Puffer
rings, soweit im letztgenannten Bereich Reibring und Puffer
ring nicht aneinander anliegen. In diese Bereiche kann
jedoch auch ein Reinigungs- und Spülmittel sehr einfach
eindringen, wie auch wieder austreten, so daß sich diese
Bereiche einwandfrei sauberhalten lassen, und zwar ohne
Demontage der Abdichtung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform derselben, bei welcher
die je nach Einbausituation radial innere oder die radial
äußere Fläche des Reibrings zylindrisch ist, sind die
Rücksprünge am Pufferring von Abschrägungen gebildet, die
ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufen und eine besonders
einfache Konfiguration des Pufferrings darstellen, wobei
sich dann im wesentlichen dreieckige Pufferräume zwischen
Pufferring, Reibring und Nutenseitenwänden ergeben.
Die Erfindung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung sind im
folgenden anhand eines Vergleichs zwischen einer Abdichtung
nach dem nächstliegenden Stand der Technik und einer Ab
dichtung nach der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine
Abdichtung nach dem nächstliegenden Stand
der Technik in entspannter Stellung an
einem Kolben, d.h. vor dem Einfahren
des Kolbens mit der Abdichtung in
den zugehörigen Zylinder;
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden
Schnitt durch die gleiche Abdichtung
in Spannlage, d.h. nach radialer
Zusammendrückung bzw. Kontraktion der
Abdichtung nach dem Einfahren des
Kolbens in den Zylinder;
Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden teil
weisen Längsschnitt durch eine Aus
führungsform nach der Erfindung;
Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden teil
weisen Längsschnitt durch die Aus
führungsform nach Fig. 3.
Der nächstliegende Stand der Technik wird entsprechend den
Fig. 1 und 2 am Beispiel einer Kolben-Abdichtung 1 erläutert,
die in einer im wesentlichen rechteckigen Nut 2, die ggf.
auch abgerundete Ecken aufweisen kann, eines Kolbens 3
angeordnet ist, der mit einem Zylinder 4 zusammenarbeitet.
Die Abdichtung 1 besteht aus einem Kunststoffring 5, der
an seiner Oberseite 6, die in Einbaustellung an der Innen
wand 7 des Zylinders anliegt (Fig. 2), seitliche Abschrä
gungen 8 und 9 aufweist, die einerseits das Einfahren des
Kolbens 3 in den Zylinder 4 erleichtern und andererseits den
Abrieb verringern.
Am Nutengrund 10 liegt ein Pufferring 11 in Form eines O-Rings
aus Silikongummi an, dessen Lage und Konfiguration in ent
spannter Stellung aus Fig. 1, in Spann- bzw. Einbaustellung
aus Fig. 2 hervorgehen. In der letztgenannten Lage ist
der Reibring 5 radial zusammengedrückt, seine Anpreßkraft
bestimmt sich einerseits durch seine Zusammendrückung und
andererseits durch die Zusammendrückung bzw. Verformung
des Reibrings 11.
Wie man aus Fig. 2 leicht entnimmt, bilden sich mit fort
schreitender Zusammendrückung des Pufferrings 11 mehr oder
weniger abgeschlossene, radial umlaufende Dreiecksräume 14
zwischen dem Nutengrund 10 und den Seitenwänden 12, 13
einerseits und dem Pufferring 11 andererseits. Es sind
diese Dreiecksräume 14, die bei der Reinigung große
Probleme bereiten, die bei der Förderung bzw. Dosierung
von insbesondere Nahrungsmitteln auftreten.
Beim Gegenstand der Erfindung hingegen, die anhand der
Fig. 3 und 4 erläutert ist, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugs
zeichen bezeichnet worden sind, ist dieses Problem dadurch gelöst,
daß die Kontur des Pufferrings 11′ sowohl in ihrem am Nuten
grund 10 anliegenden als auch in ihrem an die Seitenwände 12, 13
der Nut 2 angrenzenden Bereich der Kontur der Nut 2 entspricht
und auch in entspannter Stellung (Fig. 3) an der Nut 3
anliegt. Dabei weist die Kontur des Pufferrings 11′ in
ihrem an den Reibring 5 angrenzenden und diesem zugewandten
Bereich jeweils an die Nutenwände 12, 13 anschließend in
Umfangsrichtung verlaufende Rücksprünge 15, 16 auf, derart,
daß in entspannter Stellung Pufferring 11′ und Reibring 5 sich
nur im Bereich einer radialen Mittelebene M und zu beiden
Seiten derselben berühren, hingegen in Spannstellung (Fig. 4)
bei radialer Kontraktion des Reibrings 5 infolge elastischer
Verformung des Pufferrings 11′ beide Ringe 5, 11′ im wesentlichen
über die volle Breite des Reibrings 5 aneinander anliegen.
Beim Gegenstand der Erfindung ist der Pufferring mit dem
Bezugszeichen 11′ versehen, nachdem er sich von dem O-förmigen
Pufferring 11 nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 und 2
erfindungswesentlich unterscheidet. Er füllt ersichtlich
den unteren Bereich der Nut 2 vollständig aus, so daß sich
insbesondere im Bereich der Ecken des Nutengrundes 10 keine
ringförmigen oder wie auch immer gearteten, beispielsweise im Quer
schnitt dreieckige Taschen bilden können, die beim Stand der Technik
gemäß Fig. 1 und 2 regelrechte Bakterienherde bilden können.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die radial innere
Fläche des Reibrings zylindrisch und die Rücksprünge bzw.
Abschrägungen 15 und 16 gemäß Fig. 3, die in entspannter
Stellung der Abdichtung vorhanden sind, verschwinden im
wesentlichen gemäß Fig. 4 in der Spann- bzw. Betriebsstellung,
in welcher die Abdichtung, die hier mit dem Bezugszeichen 1′
versehen ist, unter dem Einfluß der Zylinderinnenwand 4′
zusammengedrückt worden ist, wobei sich der Reibring 5 infolge
einer Durchmesserverringerung und der erfindungsgemäße Puffer
ring 11′ durch elastische Verlagerung von Material im Bereich
seiner radial äußeren Fläche verformt haben. Durch die Spalten
zwischen den axialen Stirnwänden 17 und 18 des Reibrings 5
(Fig. 4) und den Seitenwänden 12 und 13 der Nut 2 kann im
Falle einer erforderlichen Reinigung Spül- und Reinigungsmittel
(nicht gezeigt) zutreten und die durch diese Abstände gebildeten
Spalte (siehe beispielsweise Spalt 19 in Fig. 3) vollständig
reinigen, ohne daß Nahrungsmittel oder dergl. zurückbleibt.
Selbst dann, wenn sich die dem Reibring 5 zugewandte Seite des
Pufferrings 11′ nicht vollständig bzw. nicht in gesamter Breite b
(Fig. 4) des Reibrings 5 an die radial innere, zylindrische
Fläche desselben anlegen sollte, bleibt doch infolge der
erfindungsgemäßen Formgebung stets ein freier Zulauf und
Ablauf des Spül- und Reinigungsmittels über die Spalte 19
erhalten, d.h. es können sich keine abgeschlossenen Faul
taschen oder dergl. bilden, wie dies bei entsprechender
axialer Verlagerung des O-förmigen Pufferrings 11 beim
Gegenstand des Standes der Technik (siehe Fig. 2) zwangsläufig
der Fall ist, da sich hier nun einmal Reste des verderblichen
Mediums zwischen dem Nutengrund 10 und dem Pufferring 11 fest
setzen können.
Der erfindungsgemäße Pufferring 11′ kann mit einer bestimmten
Vorspannung in der Nut 2 sitzen, so daß es dem geförderten
Medium unmöglich ist, in den Bereich zwischen Pufferring 11′
und Nut 2 einzudringen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die dem Reibring 5 zugewandte
Seite des Pufferrings 11′ auch in anderweitiger Form konvex
ausgebildet sein kann, derart, daß diese Fläche eine ballige
Form aufweist, bzw. auch im Querschnitt einen Polygonzug
beschreiben kann.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer sogenannten Recht
ecknut mit im wesentlichen zylinderflächigem Nutengrund
erläutert. Dieser Nutengrund kann jedoch auch ausgerundet
bzw. konkav bzw. im Querschnitt bogenförmig, trapezförmig
oder sonstwie kantig bzw. eckig bzw. einen Polygonzug
darstellend ausgebildet sein.
Claims (3)
1. Abdichtung für hin- und hergehende Kolben, Plunger,
Stangen, Zylinder und Stangenlager, die jeweils
eine Nut für die Aufnahme dieser Abdichtung auf
weisen, welche aus einem Reibring aus Kunststoff,
insbesondere Teflon ®, und einem am Nutengrund
anliegenden Pufferring, insbesondere aus Silikon
gummi, besteht, insbesondere für einen Dosierkolben
in einer Abfülleinrichtung für flüssige oder
viskose Nahrungsmittel, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontur des
Pufferrings (11′) sowohl in ihrem am Nutengrund (10)
anliegenden, als auch in ihrem an die Seitenwände (12, 13)
der Nut (2) angrenzenden Bereich der Kontur der Nut (2)
entspricht und auch in entspannter Stellung an der Nut (2)
anliegt, und daß die Kontur des Pufferrings (11′) in ihrem
an den Reibring (5) angrenzenden und diesem zugewandten
Bereich jeweils an die Nutenwände (12, 13) anschließend
in Umfangsrichtung verlaufende Rücksprünge (15, 16)
aufweist, derart, daß in entspannter Stellung Puffer
ring (11′) und Reibring (5) sich nur im Bereich einer
radialen Mittelebene und zu beiden Seiten derselben
berühren, hingegen in Spannstellung (Fig. 4) bei je
nach Einbausituation radialer Kontraktion oder Expansion
des Reibrings (5) infolge elastischer Verformung des
Pufferrings (11′) beide Ringe (5, 11′) im wesentlichen
über die volle Breite des Reibrings (5) aneinander an
liegen.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, bei welcher die je nach
Einbausituation radial innere oder die radial äußere
Fläche des Reibrings zylindrisch ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rücksprünge (15, 16) am Pufferring (11′)
von Abschrägungen gebildet sind.
3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nut im Querschnitt rechteckig ist.
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