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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine zum Herstellen von Beuteln mit einem schüttfähigen und/oder flüssigen und/oder pastösen Füllgut. Ferner betrifft die Erfindung eine Flachdichtung für eine solche Verpackungsmaschine.
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Aus dem Stand der Technik sind Verpackungsmaschinen zum Herstellen und ggf. zum Abfüllen von Beuteln bekannt. Hierzu wird einer solchen Verpackungsmaschine eine Folie zugeführt, die gefaltet, gesiegelt und anschließend geschnitten wird, sodass aus der Folie eine Vielzahl von Beuteln entstehen. Diese werden durch eine Fülleinrichtung gefüllt und anschließend durch eine Siegeleinrichtung verschlossen.
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Beim Abfüllen von schüttfähigen, flüssigen oder pastösen Füllgütern kann es vorkommen, dass ein Teil des Füllguts nicht wie vorgesehen in die Beutel gelangt. Bspw. könnte ein Teil des schüttfähigen Füllguts, bei dem es sich z. B. um ein feines Pulver handeln kann, in die Umgebungsluft gelangen und sich auf Komponenten der Verpackungsmaschine absetzen. Auch ein Teil eines flüssigen oder pastösen Füllguts könnte mit Komponenten der Verpackungsmaschine in Kontakt kommen.
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Bei vielen Anwendungen, bspw. beim Verpacken von Lebensmitteln sind besondere Anforderungen in Bezug auf die Reinheit zu beachten. So muss besonders darauf geachtet werden, dass alle Komponenten der Verpackungsmaschine sauber gehalten werden und dass sich keine Überbleibsel des Füllguts an den Komponenten der Verpackungsmaschine absetzen. Hierzu ist es notwendig, die Komponenten der Verpackungsmaschine regelmäßig aufwendig zu reinigen.
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Besonders problematisch in diesem Zusammenhang sind Verschraubungen oder andere mechanische Verbindungen der Verpackungsmaschine mittels derer zwei Komponenten der Verpackungsmaschine mechanisch miteinander verbunden werden. Hierbei kann es vorkommen, dass sich ein Teil des Füllguts oder auch andere Verunreinigungen zwischen diese beiden Komponenten absetzen.
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Um dies zu verhindern, könnte bspw. eine Dichtung in Form eines O-Rings verwendet werden, die zwischen den beiden zu verbindenden Komponenten angeordnet ist. Eine solche Dichtung ist in 2 dargestellt. Hier soll bspw. eine erste Komponente 17 einer in 2 nicht näher dargestellten Verpackungsmaschine mit einer zweiten Komponente 26 mechanisch verbunden werden. Bei dieser kann es sich bspw. um den Metalltisch handeln, auf dem die einzelnen Komponenten der Verpackungsmaschine befestigt sind. Die beiden zu verbindenden Komponenten 17 und 26 sind durch zwei Schrauben 30a, 30b miteinander verbunden. In einer ringförmig verlaufenden Ausnehmung 40 an der Unterseite der ersten Komponente 17 verläuft der O-Ring 38, der die erste Komponente 17 gegenüber der zweiten Komponente 26 abdichtet.
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Das Vorsehen einer ringförmig verlaufenden Nut oder Ausnehmung in der ersten Komponente 17 zum Aufnehmen des O-Rings 38 führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten für die erste Komponente 17. Ferner ist es notwendig, die erste Komponente 17 für Verpackungsmaschinen, bei denen es einer guten Abdichtung bedarf, mit einer entsprechenden Nut vorzusehen, während dieselbe Komponente 17 bei Verpackungsmaschinen, die keine Abdichtung benötigen (weil sie z. B. ein anderes Füllgut abfüllen), anders gestaltet sein muss.
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Bei der Verwendung eines O-Rings ist ferner nachteilig, dass sich Schmutz im Hohlraum um den O-Ring herum absetzen kann. Außerdem kann der Zustand der Dichtung bei der in 2 dargestellten Ausführungsform nicht von außen geprüft werden.
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DE 698 22 736 T2 beschreibt eine Flachdichtung, die als Hochdruckdichtung im Motorenbau verwendet werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verpackungsmaschine mit einer Verschraubung bereitzustellen, die eine vereinfachte Abdichtung der verbundenen Komponenten ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Dichtung für eine Verpackungsmaschine bereitzustellen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine zum Herstellen von Beuteln mit einem schüttfähigen, flüssigen oder pastösen Füllgut weist folgende Komponenten auf:
eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von mindestens einer Folie, eine Siegeleinrichtung zum Siegeln der Folie sowie eine Schneidevorrichtung zum Herstellen von Beuteln aus der gefalteten und gesiegelten Folie. Zusätzlich kann die Verpackungsmaschine eine Fülleinrichtung und eine Siegeleinrichtung zum Verschließen der Beutel nach deren Füllen aufweisen. Sofern die Beutel aus einer einzigen Folienbahn hergestellt werden, wird nach der Zuführvorrichtung in der Regel eine Falteinrichtung zum Falten der Folie vorgesehen sein. Werden die Beutel aus zwei einzelnen Folienbahnen hergestellt, kann die Falteinrichtung durch eine Zusammenführvorrichtung ersetzt werden, die die mindestens zwei Folienbahnen zusammenführt bevor diese weiterverarbeitet werden.
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Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Komponenten der Verpackungsmaschine durch mindestens ein Befestigungselement, insbesondere durch mindestens eine Schraube miteinander verbunden. Hierbei kann es sich um zwei der o. g. Komponenten der Verpackungsmaschine handeln. Alternativ kann es sich hierbei auch um jegliche anderen Komponenten der Verpackungsmaschine handeln, die mechanisch miteinander zu verbinden sind. Die mindestens zwei Komponenten können bspw. durch Verschrauben oder eine andere lösbare Verbindung miteinander verbunden sein. Bspw. können bei zylindrischen Elementen auch Sicherungsringe nach DIN471 verwendet werden. Schraubverbindungen haben den Vorteil, dass gleichzeitig mit der Haltekraft auch die Dichtung vorgespannt wird. Bei einer Verbindung mit Wellensicherungsring muss erst die Dichtung zusammengepresst/vorgespannt werden, um den Sicherungsring montieren zu können. Andere Verbindungsarten sind ebenfalls denkbar. Wichtig ist lediglich, dass die beiden Komponenten auf irgendeine Weise mechanisch miteinander verbunden werden.
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Zwischen diesen beiden verbundenen Komponenten ist eine Flachdichtung zur Abdichtung gegenüber dem schüttfähigen, flüssigen oder pastösen Füllgut angeordnet.
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Diese weist erfindungsgemäß einen elastischen Dichtungsteil auf, der in radialer Richtung, d. h. in Verlaufsrichtung der Flachdichtung an einem im Wesentlichen nicht komprimierbaren, insbesondere metallischen Dichtungsteil angrenzt. Ein Angrenzen der beiden Dichtungsteile entlang ihres gesamten Verlaufs ist hierbei nicht notwendig. Es reicht, wenn ein Teil der beiden Dichtungsteile aneinander angrenzen und bspw. mechanisch miteinander verbunden sind. Die Verlaufsrichtung der Flachdichtung entspricht der Ebene der Flachdichtung.
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Der elastische Dichtungsteil ist vorzugsweise aus Gummi oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet.
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Erfindungsgemäß weist der elastische Dichtungsteil im nicht-komprimierten Zustand in axialer Richtung, d. h. senkrecht zur radialen Richtung, eine größere Dicke als der nicht-komprimierbare Dichtungsteil auf, sodass der elastische Dichtungsteil durch Anziehen eines Befestigungselements, insbesondere der mindestens einen Schraube bis zur geringeren Dicke des nicht-komprimierbaren Dichtungsteils in axialer Richtung komprimiert wird. Hierbei erfolgt vorzugsweise ein Ausdehnen des elastischen Dichtungsteils in radialer Richtung.
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Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine ist, dass keine der zu verbindenden Komponenten eine Nut oder Ausnehmung aufweisen muss, in die die Dichtung aufgenommen wird. Vielmehr ist es gar nicht notwendig, die zu verbindenden Komponenten zu verändern. Die beschriebene Flachdichtung wird lediglich zwischen die beiden zu verbindenden Komponenten gelegt. Anschließend werden diese miteinander verbunden, insbesondere verschraubt. Der durch die Flachdichtung entstehende Höhenzuwachs kann durch entsprechende Vorrichtungen an der Verpackungsmaschine kompensiert werden und beträgt ohnehin nur ein sehr geringes Ausmaß, z. B. 1,25 mm.
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Die Flachdichtung ist somit als separate Komponente ausgeführt und kann bei einer Verpackungsmaschine weggelassen werden, bei der keine Abdichtung notwendig ist. Eine spezielle Anpassung der zu verbindenden Komponenten der Verpackungsmaschine ist nicht notwendig.
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Gegenüber einer herkömmlichen Flachdichtung bietet die beschriebene erfindungsgemäße Flachdichtung den Vorteil, dass die beiden zu verbindenden Komponenten beim Anziehen des Befestigungselements, insbesondere der mindestens einen Schraube auf dem nicht-komprimierbaren Teil der Flachdichtung aufliegen. Es kann somit eine sehr stabile Verbindung der beiden Komponenten sichergestellt werden, da sich keine durchgehende elastische Flachdichtung zwischen ihnen befindet. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Flachdichtung derart ausgebildet, dass bei vollständig angezogenem Befestigungselement die zu verbindenden Komponenten an jeweils einer Fläche des nicht komprimierbaren Dichtungsteils anliegen, an den sich vorzugsweise in radialer Richtung nach außen der elastische Dichtungsteil anschließt. Es ist bevorzugt, dass der nicht-komprimierbare Dichtungsteil flächig ausgebildet ist und Bohrungen zum Durchführen der Schrauben aufweist.
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Eine unabhängige Erfindung betrifft die Verwendung einer Flachdichtung in einer Verpackungsmaschine, insbesondere für eine Verpackungsmaschine, wie sie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist. Die Flachdichtung ist zwischen zwei zu verbindenden Komponenten der Verpackungsmaschine anbringbar und weist einen elastischen Dichtungsteil auf, der in radialer Richtung, d. h. in Verlaufsrichtung der Flachdichtung, an einen im Wesentlichen nicht komprimierbaren, insbesondere metallischen Dichtungsteil angrenzt. Der elastische Dichtungsteil weist im nicht-komprimierten Zustand in axialer Richtung, d. h. senkrecht zur radialen Richtung eine größere Dicke als der nicht-komprimierbare Dichtungsteil auf, sodass der elastische Dichtungsteil durch Anziehen eines Befestigungselements, insbesondere mindestens einer Schraube bis zur geringeren Dicke des nicht-komprimierbaren Dichtungsteils in axialer Richtung komprimiert wird.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Flachdichtung wurden bereits im Zusammenhang der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine beschrieben. Die erfindungsmäße Flachdichtung kann sämtliche Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine beschrieben werden und umgekehrt.
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Besonders bevorzugt ist es, dass bei der Flachdichtung der elastische Dichtungsteil ringförmig ausgebildet ist und der nicht-komprimierbare Dichtungsteil in radialer Richtung innerhalb des elastischen Dichtungsteils angeordnet ist, sodass er von diesem umgeben ist. Der elastische Dichtungsteil kann insbesondere kreisringförmig ausgebildet sein. Allerdings ist eine kreisförmige Geometrie nicht unbedingt notwendig. So ist es bspw. möglich, dass lediglich ein Teil des elastischen Dichtungsteils kreisringförmig ausgebildet ist, während ein anderer Teil in Form einer Sekante gerade ausgebildet ist.
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Unabhängig von der geometrischen Ausgestaltung des elastischen Dichtungsteils ist es bevorzugt, dass der nicht-komprimierbare Dichtungsteil entlang seines Umfangs im Wesentlichen dem Verlauf der in radialer Richtung inneren Seite des elastischen Dichtungsteils entspricht.
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Auch andere geometrische Variationen bspw. in Form einer ovalförmigen Flachdichtung oder anderen Ausgestaltungen sind möglich.
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Nicht-runde Ausgestaltungen der Flachdichtung werden erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass der nicht-komprimierbare Dichtungsteil nicht durch Drehen hergestellt wird, sondern z. B. durch Wasserstrahlschneiden oder Laserschneiden. Insofern kann der nicht-komprimierbare Dichtungsteil jede beliebige Form annehmen und ist nicht auf rotationssymmetrische Formen beschränkt.
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Entsprechend kann auch der elastische Dichtungsteil nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
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Es ist bevorzugt, dass der elastische Dichtungsteil durch Verbindungselemente derart mit dem nicht-komprimierbaren Dichtungsteil verbunden ist, dass eine Bewegung des elastischen Dichtungsteils in radialer Richtung nach außen zumindest im Bereich der Verbindungselemente verbunden wird. Derartige Verbindungselemente sind insbesondere bei gerade verlaufenden Abschnitten des elastischen Dichtungselements von Vorteil. Beim Komprimieren des elastischen Dichtungselements in axialer Richtung dehnt sich dieses durch den entstehenden Materialüberschuss in radialer Richtung aus. Gleichzeitig findet auch eine Ausdehnung in Umfangsrichtung statt, sodass sich der Umfang des elastischen Dichtungselements vergrößert. Hierdurch bewegt sich das elastische Dichtungselement in radialer Richtung nach außen vom nicht-komprimierbaren Dichtungselement weg. Da eine derartige Bewegung unerwünscht ist, werden die beschriebenen Verbindungselemente vorgesehen, durch die das elastische Dichtungselement mit dem nicht-komprimierbaren Dichtungselement verbunden ist. Durch diese Verbindungselemente wird das elastische Dichtungselement in radialer Richtung nach innen gehalten und kann sich nicht vom nicht-komprimierbaren Dichtungselement in radialer Richtung nach außen weg bewegen. Es ist bevorzugt, dass die Verbindungselemente gebildet sind durch je eine Ausnehmung an der Umfangsseite des nicht-komprimierbaren Dichtungselements und ferner durch jeweils ein Halteelement, das insbesondere einstückig mit dem elastischen Dichtungselement ausgebildet ist und das derart formschlüssig in die Ausnehmung greift, dass das elastische Dichtungselement und das nicht-komprimierbare Dichtungselement zusammengehalten werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass jede Ausnehmung mindestens eine und insbesondere zwei Hinterschneidungen aufweist. Das Halteelement ist hierbei entsprechend derart ausgebildet, dass es in radialer Richtung nach innen hinter die mindestens eine Hinterschneidung greift und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem elastischen Dichtungsteil und dem nicht-komprimierbaren Dichtungsteil erzeugt. Anders ausgedrückt kann das Halteelement wie ein Puzzlestück in die jeweilige Ausnehmung des nicht-komprimierbaren Dichtungsteils gelegt werden, da es im Wesentlichen dieselbe Form aufweist.
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Es ist bevorzugt, dass die Halteelemente im Wesentlichen rund oder schwalbenschanzförmig ausgebildet sind.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Ausnehmungen im nicht-komprimierbaren Dichtungsteil geringfügig größer als das Halteelement sind. Hierdurch kann sich das Halteelement, das vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der elastische Dichtungsteil besteht, wenn es beim Anziehen der mindestens einen Schraube in axialer Richtung komprimiert wird, sich in radialer Richtung innerhalb der Ausnehmung ausdehnen. Dies bedeutet, dass im nichtkomprimierten Zustand des elastischen Dichtungsteils zwischen den Halteelementen und der jeweiligen Ausnehmung ein Spalt existiert, der erst bei einer Ausdehnung des jeweiligen Halteelements in radialer Richtung ausgefüllt wird.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass der elastische Dichtungsteil und der nicht-komprimierbare Dichtungsteil in einer gemeinsamen Ebene zwischen den zu verbindenden Komponenten der Verpackungsmaschine angeordnet sind. Der elastische Dichtungsteil kann im nicht-komprimierten Zustand bspw. in axialer Richtung eine Stärke von 1,5 mm aufweisen, während der nicht-komprimierbare Dichtungsteil bspw. eine Stärke von 1,25 mm aufweisen kann. Beim Anziehen der mindestens einen Schraube wird somit der elastische Dichtungsteil in axialer Richtung auf eine Stärke von 1,25 mm komprimiert, sodass er hierdurch seine Dichtungsfunktion erfüllen kann.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Verbindungselemente entlang des Umfangs des nicht-komprimierbaren Dichtungsteils in einem Abstand von höchstens 70 mm, bevorzugt höchstens 50 mm und besonders bevorzugt höchstens 40 mm angeordnet sind. Hierbei können z. B. entlang eines runden Abschnitts des elastischen Dichtungsteils die Halteelemente in größeren Abständen angeordnet werden als entlang eines gerade verlaufenden Dichtungsteils. Dies liegt darin begründet, dass eine gerade verlaufende Flachdichtung beim Verpressen stärker in radialer Richtung nach außen wandert als dies bei einer rund verlaufenden Flachdichtung der Fall ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass der elastische Dichtungsteil in radialer Richtung eine Breite von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 7 mm und besonders bevorzugt höchstens 5 mm aufweist.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsmäßen Verpackungsmaschine,
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2 eine Darstellung einer Verschraubung zweier Komponenten einer Verpackungsmaschine mit einer O-Ring-Dichtung,
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3 eine Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung,
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4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung,
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5 eine Darstellung einer Verschraubung mit einer gewöhnlichen Flachdichtung,
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6 den elastischen Dichtungsteil und den nicht-komprimierbaren Dichtungsteil getrennt voneinander.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine 10 dargestellt. Diese weist eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von mindestens einer Folie 14 auf. Diese wird zunächst einer Falteinrichtung 16 zugeführt, durch die sie gefaltet wird. Die gefaltete Folie 14' wird dann einer Siegelvorrichtung 18 zugeführt. Hier kann bspw. eine durchgehende untere Siegelnaht 19 hergestellt werden. Ferner können vertikal verlaufende Siegelnähte 21 erzeugt werden. Diese können so breit sein, dass die Folie 14' in der Schneidevorrichtung 20 in der Mitte einer jeweiligen vertikal verlaufenden Siegelnaht 21 geschnitten wird, sodass einzelne Beutel 28 entstehen. Diese sind an ihrer Oberseite geöffnet und werden in der Füllvorrichtung 22 gefüllt. Anschließend können sie in der Siegelvorrichtung 24 an ihrer Oberseite versiegelt werden.
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Die Komponenten 16–24 der Verpackungsmaschine sind vorzugsweise mit dem Metalltisch 26 verschraubt. Hierzu kann bspw. jede Vorrichtung Befestigungsansätze 40a, 40b aufweisen, mithilfe derer sie unter Verwendung der Schrauben 30a, 30b mit dem Tisch 26 verschraubt ist.
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2 wurde bereits in der Einleitung der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
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In 3 ist ein Querschnitt durch eine beispielhafte erfindungsgemäße Verschraubung dargestellt. Es werden die beiden Komponenten 26 und 41 durch die Schrauben 30a, 30b miteinander verbunden. Bei der Komponente 26 kann es sich um den in 1 dargestellten Tisch der Verpackungsmaschine 10 handeln. Die Komponente 41 kann bspw. eine Führungssäule 43 aufweisen, in der mithilfe eines nicht dargestellten Gleitlagers eine vertikal bewegliche Antriebsstange geführt wird. Bei der Komponente 41 kann es sich jedoch auch um jegliche andere Komponente der Verpackungsmaschine 10 handeln.
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Die erfindungsgemäße Flachdichtung 32 weist einen inneren nicht-komprimierbaren Dichtungsteil 32b und einen äußeren elastischen Dichtungsteil 32a auf. Diese sind in einer gemeinsamen Ebene zwischen den beiden zu verbindenden Komponenten 26, 41 angeordnet. Im komprimierten Zustand weist der elastische Teil 32a in axialer Richtung a die Dicke d2 auf.
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In 4 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsmäßen Flachdichtung dargestellt. Der nicht-komprimierbare innere Dichtungsteil 32b weist entlang seines Umfangs eine Vielzahl von Ausnehmungen 34b auf, in die puzzleförmige Halteelemente 34a des elastischen Dichtungsteils 32a eingreifen. Im nicht-komprimierten Zustand es elastischen Dichtungsteils 32a ist zwischen den puzzleförmigen Halteelementen 34a und den Ausnehmungen 34b ein kleiner Schlitz 39 ausgebildet. Dieser ermöglicht ein Ausdehnen der Halteelemente 34a, wenn diese in axialer Richtung komprimiert werden.
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Jede Ausnehmung weist jeweils zwei Hinterschneidungen 36a, 36b auf, hinter die die puzzleförmigen Halteelemente 34a greifen und so einen Formschluss herstellen.
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Weiterhin weist der nicht-komprimierbare Dichtungsteil 32b mehrere Bohrungen 41 für die Schrauben 30a, 30b auf. Diese sind aus Stabilitätsgründen möglichst radial nach außen versetzt.
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Der Abstand a zwischen zwei Verbindungselemente 34 kann bspw. 30 bis 40 mm aufweisen.
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In 5 ist eine ähnliche Verschraubung, wie in 3 dargestellt, wobei hier eine gewöhnliche Flachdichtung anstelle der erfindungsgemäßen Flachdichtung verwendet wird. Hierbei entsteht der Nachteil, dass keine stabile Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Komponenten 26, 41 sichergestellt werden kann.
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In 6 sind der elastische Dichtungsteil 32a und der nicht-komprimierbare Dichtungsteil 32b getrennt voneinander dargestellt.
