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Die Erfindung betrifft eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen, mit einem topfförmigen Gehäuse, einem hülsenförmigen, elastisch verformbaren Einsatz und einem auf den Einsatz an dessen rückseitigem Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkenden Stellkolben, wobei der Einsatz zumindest an seiner Außenseite und über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von Materialschwächungen, insbesondere in Nutform, aufweist und an seinem vorderseitigen Rand auf einem gehäusefesten, radial nach innen weisenden Absatz abgestützt ist.
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Packtulpen dieser oder ähnlicher Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie sind in der Regel mit anderen gleichartigen Packtulpen zu einer Gruppe in einem Packkopf zusammengefasst und dienen zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen in Flaschenverpackungsmaschinen. Durch den Packkopf werden die Packtulpen gemeinsam auf eine entsprechende Gruppe von Flaschen abgesenkt. Dabei tauchen die Flaschen mit ihren Köpfen in die einzelnen Packtulpen ein. Die Packtulpen sind dafür ausgelegt, bei entsprechender Ansteuerung die Flaschen durch radiale Klemmung des Flaschenkopfes durch den sich unter Druckbeaufschlagung kontrolliert radial nach innen wölbenden elastischen Einsatz zu ergreifen. Die ergriffenen Flaschen einer Gruppe können dann mit dem Packkopf angehoben und versetzt werden, beispielsweise in einen mit Stellplätzen für die einzelnen Flaschen versehenen Kasten oder freistehend auf ein Transportband.
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Für die Funktion der ansteuerbaren Packtulpen ist nicht nur wichtig, dass sie die Flaschen durch radiale Klemmung des Flaschenkopfes sicher ergreifen, sondern auch, dass das Ergreifen möglichst schonend erfolgt. Dies gilt vor allem dann, wenn der Flaschenkopf eine besondere Ausstattung aufweist, beispielsweise foliiert ist. Außerdem soll die Packtulpe möglichst nahe an ihrem vorderen Ende den Flaschenkopf erfassen, so dass der Flaschenkopf nur wenig in die Packtulpe einzutauchen braucht, um sicher gegriffen werden zu können, aber auch um die Flasche schnell freizugeben, was vor allem beim Aufsetzen freistehender Flaschen, insbesondere leerer Kunststoffflaschen, auf ein Transportband die Gefahr des Umkippens vermindert. Für eine schnelle Freigabe ist auch wichtig, dass der Stellkolben und der Einsatz schnell in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Dies gilt insbesondere für den elastischen Einsatz, welcher sich bei Druckbeaufschlagung nach innen in Richtung des zu greifenden Flaschenhalses auswölbt und dabei entsprechend Auffalträume zwischen dem Einsatz und dem ihn umgebenden Gehäuse freigibt, welche ausreichend schnell belüftet und bei Entspannung des Einsatzes entsprechend schnell wieder entlüftet werden müssen. Hierzu ist eine Verbindung zur Umgebung in Form von ausreichend dimensionierten Belüftungsschlitzen oder -kanälen vorzusehen, die eine schnelle Be- und Entlüftung der Auffalträume sicherstellen.
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Aus der
DE 102 08 343 A1 ist eine gattungsgemäße Packtulpe mit einem Einsatz mit mehreren sich in der geschlossenen Wand des Einsatzes in axialer Richtung erstreckenden und über dessen Umfang verteilten Materialschwächungen bekannt, bei der zwecks Be- und Entlüftung der Auffalträume gehäusefest angeordnete radiale Belüftungskanäle vorgesehen sind. Ferner kann der Einsatz zur Hinterlüftung des Zwischenraums zwischen Einsatz und Gehäuse axiale Durchbrüche in einem stirnseitigen Verstärkungskragen des Einsatzes aufweisen, die allerdings zu einer Schwächung des Verstärkungskragens führen.
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Aus der
DE 20 2007 001 164 U1 ist eine vergleichsweise kompliziert aufgebaute Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Bügelverschluss verschließbaren Flaschen bekannt. Der Einsatz der Packtulpe weist wiederum über seinen Umfang verteilte Materialschwächungen auf, die hier jedoch an der Innenseite des Einsatzes vorgesehen sind. Auch hier umfasst der Einsatz der Packtulpe axiale Durchbrüche zur Hinterlüftung des Zwischenraums zwischen Einsatz und Gehäuse.
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Bei einer aus der Praxis bekannten Packtulpe sind derartige Belüftungsschlitze in einem randseitigen Versteifungskragen vorgesehen, welcher aufgrund seiner Dimensionierung bei Druckbeaufschlagung ein unkontrolliertes Stauchen des unteren Randes des Einsatzes, was wiederum ein nicht optimales Greifen der Flasche zur Folge hätte, verhindert. Ein derartig verbreiterter Versteifungskragen läuft jedoch dem Ziel zuwider, die Packtulpen möglichst platzsparend auszugestalten, so dass der maximale Innendurchmesser, d. h. der bezogen auf die zu greifenden Flaschen „Nutzdurchmesser”, nur unwesentlich kleiner ist als der den minimalen Abstand zur jeweils benachbarten Packtulpe bestimmende Außendurchmesser.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Packtulpe der eingangs genannten Art anzugeben, die einen störungsfreien Betrieb der Packtulpe auch über einen langen Zeitraum ermöglicht und hierbei ein sicheres, exaktes und schonenden Greifen und Freigeben einer Flasche gewährleistet.
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Die Aufgabe wird mit einer Packtulpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die Packtulpe gehäusefest angeordnete Mittel zur axialen Be- und Entlüftung der bei axialer Druckbeaufschlagung des Einsatzes zwischen dem Einsatz und dem ihn umgebenden Gehäuse gebildeten Auffalträume in Form einer axialen Führungshülse, an deren Innenseite der Einsatz axial geführt ist, umfasst, wobei die Führungshülse eine Mehrzahl von über ihren Umfang verteilten, zumindest zur Innenseite der Führungshülse weisende Öffnungen aufweist, welche in in die Führungshülse eingeformte axial verlaufende Entlüftungskanäle übergehen, wobei der Einsatz zwischen seinen geschwächten Bereichen flächig an der Innenseite der Führungshülse anliegt, wobei der gehäusefeste Absatz zur Abstützung des Einsatzes Mittel zur radialen Fixierung des vorderseitigen Randes des elastisch verformbaren Einsatzes in Form einer in den Absatz eingeformte umlaufende Nut, in die der vorderseitigen Rand des Einsatzes eingreift, aufweist und wobei von dem vorderseitigen Rand des Einsatzes ein umlaufender Randbereich mit reduzierter Wandstärke absteht, welcher formschlüssig in die umlaufende Nut eingreift.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Packtulpe liegt darin, dass mithilfe der gehäusefest angeordneten Be- und Entlüftungsmittel der für einen störungsfreien Betrieb des Einsatzes und damit der gesamten Packtulpe unerlässliche Luftaustausch zwischen den Auffalträumen und der Umgebung nun nicht mehr durch den Einsatz selbst bewerkstelligt werden muss. Dies wiederum ermöglicht eine auch im unteren Randbereich schmalere und damit platzsparendere und technisch einfacher zu realisierende Ausführung des elastisch verformbaren Einsatzes. Die reduzierte radiale Ausdehnung des Einsatzes wiederum ermöglicht einen größeren Nutzdurchmesser für die zu greifenden Flaschen bei unverändertem Außendurchmesser der Packtulpe.
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Unter „gehäusefest” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Mittel mit dem Gehäuse direkt oder indirekt verbunden sind, nicht notwendiger Weise jedoch integraler Bestandteil des den Stellkolben und den Einsatz umgebenden Gehäuses sind. In jedem Falle sind sie erfindungsgemäß nicht mehr Bestandteil des elatisch verformbaren Einsatzes selbst.
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Da der elastisch verformbare Einsatz der erfindungsgemäßen Packtulpe aufgrund der erfindungsgemäß durch mit dem Gehäuse verbundene Belüftungsmittel realisierten Be- und Entlüftung der Auffalträume keine eigenen Belüftungsschlitze mehr aufzuweisen braucht, kann, wie zuvor erwähnt, sein vorderseitiger Rand wesentlich schmaler und der Einsatz somit insgesamt in radialer Richtung platzsparender ausgeführt sein. Um den hiermit einhergehenden Verlust an Steifigkeit am vorderseitigen Rand zu kompensieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der gehäusefeste Absatz zur Abstützung des Einsatzes Mittel zur radialen Fixierung des vorderseitigen Randes des elastisch verformbaren Einsatzes aufweist. Diese Fixiermittel sind erfindungsgemäß als eine in den Absatz eingeformte umlaufende Nut, d. h. eine Ringnut, in die der vorderseitige Rand des Einsatzes eingreift, ausgebildet. In eine solche Ringnut kann der vorderseitige Rand mit seiner gesamten Radialerstreckung eingreifen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass von dem vorderseitigen Rand des Einsatzes lediglich ein umlaufender Randbereich mit reduzierter Wandstärke absteht, welcher formschlüssig in die umlaufende Nut eingreift. Bei einer solchen Lösung kann beispielsweise die Nuttiefe geringer sein als die Höhe des in die Nut eingreifenden, umlaufenden Randbereiches, so dass zwischen der Oberkante der umlaufenden Nut und dem vorderseitigen Rand des Einsatzes ein freier Abstandsbereich gebildet ist. Ist ein solcher freier Abstandsbereich vorhanden, so wird das kontrollierte Verformen des Einsatzes in Richtung des zu greifenden Flaschenkopfes bei entsprechender Druckbeaufschlagung des Einsatzes weiter erleichtert.
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Die gehäusefest angeordneten Mittel zur axialen Be- und Entlüftung der Auffalträume sind erfindungsgemäß als axiale Führungshülse ausgeführt, an deren Innenseite der Einsatz axial geführt ist, wobei die Führungshülse eine Mehrzahl von über ihrem Umfang verteilten, zumindest zur Innenseite der Führungshülse weisenden Öffnungen aufweist, welche in in die Führungshülse eingeformte axial verlaufende Entlüftungskanäle übergehen. Durch diese Öffnungen, die mit den Entlüftungskanälen verbunden sind, wird nun auf konstruktiv einfache Weise eine Be- und Entlüftung der sich bei Druckbeaufschlagung des Einsatzes bildenden Auffalträume ermöglicht. Erfindungsgemäß weist der hülsenförmige, elastische Einsatz zumindest an seiner Außenseite und über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von Materialschwächungen, insbesondere in Nutform, auf.
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Nach einer weitergehenden Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Materialschwächung des elastischen Einsatzes eine Öffnung in der Führungshülse zugeordnet ist, so dass die durch die Materialschwächungen gebildeten Räume zwischen Gehäuse und elastischem Einsatz über die in der Führungshülse gebildeten Entlüftungskanäle permanent zur Umgebung geöffnet sind. Hierdurch wird der Luftaustausch zwischen den Auffalträumen und der Umgebung weiter deutlich verbessert, so dass ein dauerhaft störungsfreier Betrieb der Einsätze in den Packtulpen gewährleistet ist. In jedem Falle ist entscheidend, dass die Anzahl der Materialschwächungen im elastischen Einsatz bzw. die Anzahl der dazwischen gebildeten, sich zum Ergreifen des Flaschenkopfes nach innen auswölbenden Stege einerseits und die Anzahl der Öffnungen in der Führungshülse andererseits derart aufeinander abgestimmt sind, dass jederzeit eine vollständige Be- und Entlüftung der Auffalträume gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß weist die Packtulpe einen gehäusefesten, radial nach innen weisenden Absatz auf, auf dem der elastisch verformbare Einsatz an seinem vorderseitigen Rand abgestützt ist. Zur weiteren Reduzierung des konstruktiven Aufwandes ist es zweckmäßig, diesen Absatz als integralen unterseitigen Kragen der Führungshülse auszubilden und somit Führungshülse und Absatz einstückig zu gestalten. Da der Absatz relativ zur Führungshülse radial verbreitert ausgeführt ist, um ein Abstützen des vorderseitigen Randes des Einsatzes zu ermöglichen, können in ihm die Entlüftungskanäle mit besonders breitem Querschnitt ausgeführt sein, so dass der Strömungswiderstand für den Luftaustausch zwischen Auffalträumen und Umgebung weiter reduziert wird.
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Zudem kann die Führungshülse zum Zwecke einer optimierten Wärmeabfuhr beim Greifen von heiß abgefüllten Flaschen aus einem besonders gut wärmeleitenden Werkstoff, insbesondere einem metallischen Werkstoff, gefertigt sein.
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Die Führungshülse kann nun auf verschiedene Weise mit dem übrigen, den elastisch verformbaren Einsatz umgebenden Gehäuse verbunden sein. Nach einer ersten Ausgestaltung wird die Führungshülse von einer am Gehäuse angeschraubten Überwurfmutter gehalten. Hierdurch wird eine sichere, technisch einfach zu realisierende und jederzeit lösbare Verbindung realisiert. Eine hierzu alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Führungshülse selbst axial mit dem Gehäuse verbunden ist. Eine solche axiale Verbindung kann beispielsweise mittels einer platzsparenden Schnappverbindung realisiert sein. In diesem Falle ist eine Überwurfmutter oder ein ähnliches Element, welches die Führungshülse an dem Gehäuse der Packtulpe sichert, nicht mehr erforderlich, so dass einerseits die Teilezahl und somit der technische Aufwand weiter reduziert ist und andererseits eine weitere Minimierung der radialen Ausdehnung, d. h. des Unterschiedes zwischen Innen- bzw. Nutzdurchmesser und Außendurchmesser der Packtulpe erreicht wird.
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Hinsichtlich des den elastisch verformbaren Einsatz Druck beaufschlagenden Stellkolbens sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Packtulpe möglich. So kann nach einer weiteren Lehre der Erfindung der Stellkolben mit einer randseitigen Dichtlippe innen an der Wand des Gehäuses anliegen, wobei die Dichtlippe einen mit einem Druckmedium beaufschlagbaren, zwischen Stellkolben und Gehäuse gebildeten Druckraum nach unten begrenzt. Ferner kann der Stellkolben an seinem Umfang auf der den Druckraum abgewandten Seite der Dichtlippe einen radialen Absatz aufweisen, dem als axiale Hubbegrenzung des Stellkolbens ein gehäusefester Anschlag im Bereich des Einsatzes zugeordnet ist. Durch Realisierung eines solchen gehäusefesten Anschlages, wird eine übermäßige Druckbeaufschlagung und Verformung des Einsatzes infolge eines zu großen Hubweges des Stellkobens vermieden, wodurch ein jederzeit schonender Betrieb auch bei versehentlich überhöhter Druckbeaufschlagung gewährleistet ist. Zur weiteren Reduzierung des Konstruktions- und Fertigungsaufwandes kann dabei vorgesehen sein, dass der gehäusefeste Anschlag am oberen Rand der Führungshülse ausgebildet ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine auf ein Flaschenkopf gestülpte erfindungsgemäße Packtulpe im Axialschnitt,
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2 die Einzelheit X aus 1,
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3 eine auf ein Flaschenkopf gestülpte Packtulpe im Axialschnitt in einer zur 1 alternativen Ausführung,
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4 den Stellkolben und den elastisch verformbaren Einsatz der erfindungsgemäßen Packtulpe gemäß 1 und 2 als integrales Bauteil im Axialschnitt und
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5 die Führungshülse der Packtulpe gemäß 1 im Axialschnitt.
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Die in 1 dargestellte Packtulpe weist ein topfförmiges Gehäuse 1 auf, in der ein elastisch verformbarer hülsenförmiger Einsatz 2 und ein an dessen rückseitigen Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkender Stellkolben 3 untergebracht sind. Vorliegend sind der Einsatz 2 und der Stellkolben 3 einteilig ausgeführt und aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. An seinem vorderseitigen Rand ist der Einsatz 2 auf einem gehäusefesten, radial nach innen weisenden Absatz 4a abgestützt. Wie an sich bekannt, wird zwischen dem oberseitigen Rand des Stellkolbens 3 und der korrespondierenden Innenfläche des Gehäuses ein Druckraum 7 gebildet, in welchen über Einlässe 7a ein Druckmedium, insbesondere Pressluft, einströmen kann. Durch das Druckmedium wird der Stellkolben 3 mit Druck beaufschlagt, so dass er sich axial in Richtung der Öffnung der Packtulpe bewegen kann, wodurch der elastische Einsatz 2 zum Zwecke eines schonenden Greifens des in die Öffnung der Packtulpe eingeführten Flaschenkopf kontrolliert verformt wird. Dabei dient der Absatz 4a, auf dem der Einsatz 2 mit seinem vorderseitigen Rand abgestützt ist, als Widerlager.
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Erfindungsgemäß umfasst die Packtulpe gehäusefest angeordnete Mittel zur axialen Be- und Entlüftung der bei axialer Druckbeaufschlagung des Einsatzes 2 zwischen dem Einsatz 2 und dem ihn umgebenden Gehäuse 1 gebildeten Auffalträume. Diese sind vorliegend als eine zwischen der Innenseite des Gehäuses 1 und der Außenseite des Einsatzes 2 konzentrisch angeordnete Führungshülse 4 ausgebildet. Die Führungshülse 4 ihrerseits weist zur Realisierung der Be- und Entlüftung der Auffalträume eine Mehrzahl von über den Umfang der Führungshülse 4 verteilten Öffnungen 4b auf, welche in in die Führungshülse 4 eingeformte axial verlaufende Entlüftungskanäle 4c übergehen. Vorliegend sind, wie in 5 dargestellt, in der Führungshülse 4 insgesamt drei Öffnungen 4b vorgesehen, welche in einem 120°-Abstand zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass zu jedem Zeitpunkt ein Luftaustausch zwischen den bei Stauchung des elastisch verformbaren Einsatzes 2 entstehenden Auffalträumen und der Umgebung möglich ist.
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Weiterhin ist die Führungshülse im dargestellten Ausführungsbeispiel zum Zwecke einer optimierten Wärmeabfuhr beim Greifen von heiß abgefüllten Flaschen aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
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Der Absatz 4a, auf welchem der elastisch verformbare Einsatz 2 abgestützt ist, ist vorliegend einstückig mit der Führungshülse 4 ausgebildet und umfasst eine umlaufende Nut 4a* als Mittel zur radialen Fixierung des vorderseitigen Randes des Einsatzes 2. Durch eine derartige radiale Fixierung des vorderseitigen Randes des Einsatzes 2 ist es nicht mehr erforderlich, diesen versteift und somit breiter auszuführen, um ein unkontrolliertes Einknicken des Einsatzes bei Druckbeaufschlagung durch den Stellkolben 3 zu verhindern.
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Vorliegend ist die umlaufende Nut 4a* bezüglich ihrer Breite derart dimensioniert, dass sie nicht den gesamten vorderseitigen Rand des Einsatzes 2, sondern lediglich einen von dem vorderseitigen Rand des Einsatzes 2 abstehenden umlaufenden Randbereich 2a mit reduzierter Wandstärke aufnimmt, wie in 2 im Detail dargestellt. Hierbei ist die Nuttiefe bevorzugt geringer bemessen als die Höhe des in die Nut 4a* eingreifenden Randbereiches 2a, so dass zwischen der Oberkante der umlaufenden Nut 4a* und dem vorderseitigen Rand des Einsatzes 2 ein freier Abstandsbereich 5 gebildet ist (s. 2). Hierdurch wird das kontrollierte Verformen des Einsatzes in Richtung des zu greifenden Flaschenkopfes 6 weiter erleichtert.
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Der elastische Einsatz 2 und der Stellkolben 3 weisen weitere vorteilhafte Merkmale auf. So ist der Stellkolben 3 vorliegend mit einer randseitigen Dichtlippe 2b versehen, wodurch er innen an der Wand des Gehäuses 2 anliegt und den Druckraum 7 nach unten hin abdichtend begrenzt. Ferner umfasst der Stellkolben 3 an seinem Umfang auf der dem Druckraum 7 abgewandten Seite der Dichtlippe 2b einen radialen Absatz 2c, dem als axiale Hubbegrenzung des Stellkolbens 3 ein gehäusefester Anschlag zugeordnet ist. Bevorzugt wird der gehäusefeste Anschlag durch den oberseitigen Rand 4d der Führungshülse 4 gebildet.
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Der elastisch verformbare Einsatz 2 seinerseits ist derart ausgebildet, dass er zumindest an seiner Außenseite über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von Materialschwächungen, insbesondere in Nutform, aufweist, wie insbesondere in 4 erkennbar. Hierbei kann die Anzahl der Materialschwächungen und die Anzahl der Öffnungen 4b in der Führungshülse 4 derart aufeinander abgestimmt sein, dass die durch die Materialschwächungen gebildeten Räume 8 zwischen Gehäuse 1 und elastischem Einsatz 2 über die in der Führungshülse 4 gebildeten Entlüftungskanäle 4c permanent zur Umgebung geöffnet sind. Diese Konstellation ist für eine wirksame Be- und Entlüftung der bei Stauchung des elastischen Einsatzes 2 entstehenden Auffalträumen jedoch nicht unbedingt erforderlich, so dass beim Zusammensetzen der Packtulpe nicht auf eine entsprechende relative Ausrichtung von Einsatz 2 und Führungshülse geachtet zu werden braucht.
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Die Führungshülse 4, die über ihren radial nach innen weisenden Absatz 4a der Abstützung des elastisch verformbaren Einsatzes 2 dient und somit entsprechende Druckkräfte aufnehmen muss, kann auf verschiedene Weise an dem Gehäuse 1 der Packtulpe gehalten sein. Eine erste Möglichkeit besteht, wie in 1 gezeigt, darin, die Führungshülse 4 durch eine Überwurfmutter 1a zu sichern, die über ein Gewinde 1b am Gehäuse 1 festgeschraubt ist. Eine solche lösbare und technisch leicht realisierbare Verbindung hat jedoch den Nachteil, dass sie bezüglich ihres radialen Platzbedarfes nicht optimiert ist, so dass die Differenz zwischen Innen- bzw. Nutzdurchmesser der Packtulpe und Außendurchmesser für einige Anwendungen zu groß ist. In der in 3 dargestellten alternativen Ausführung der Packtulpe ist die Führungshülse 4* über eine Schnappverbindung 1c* mit dem Gehäuse 1* verbunden. Hierdurch wird eine sichere und besonders platzsparende Verbindung geschaffen und zusätzlich die Teilezahl reduziert.
