DE202005005346U1 - Kolben für Dosiergeräte, insbesondere zur Verwendung in der Lebensmittel- und/oder chemischen sowie pharmazeutischen Industrie, mit verbesserten Dichtungssystemen - Google Patents
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Abstract
Kolben
für Dosiergeräte mit verbessertem
Dichtungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Dichtungsmittel
enthält,
das durch eine Dichtung gebildet ist, bestehend aus einem äußeren Teil
(7, 36), der mit der Wand (20, 37) des Zylinders in Berührung ist,
in welchem sich der Kolben bewegt, sowie einem inneren Teil (14,
33), der aus einem anderen Material als der äußere Teil gefertigt ist, wobei
der innere Teil eine Umfangsnut aufweist, in welcher ein elastisches
Mittel (18, 34) eingeführt ist,
das gegen den äußeren Teil
der Dichtung drückt,
um sie mit der Zylinderwand in Berührung zu halten.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, der für die Verwendung bei Dosiermaschinen ausgelegt ist, die in der Lebensmittel-, der chemischen sowie pharmazeutischen Industrie verwendet werden. Besondere Merkmale des Kolbens sind verbesserte Dichtungssysteme, insbesondere Dichtungen mit einer ringförmigen Abstützung, die in einem Sitz eingeführt ist, der im Körper des Kolbens ausgebildet ist, der eine Umfangsnut hat, und mit einem ausdehnbaren Stahlfeder-Element, das in die Nut eingeführt ist, und mit einem Dichtungselement, das die ringförmige Abstützung an der Außenseite umgibt und der Wirkung der Feder ausgesetzt ist, die es ständig gegen die Wände des Dosierzylinders gedrückt hält.
- Der Kolben hat vorzugsweise einen zylindrischen Körper mit einer ringförmigen Rippe bzw. Leiste in einer Zwischenstellung bzw. an einer mittleren Stelle, eine Kappe aus Materi al, das dazu bestimmt ist, eine Abdichtung gegen die Zylinderwand zu bilden, wobei die Kappe auf den Körper gepasst ist, und mit einer ringförmigen Abstützung mit einer Ausdehnungsfeder, die in einer Nut der Innenwand der Kappe untergebracht ist, wobei die Kappe eine ringförmige Rippe bzw. Leiste an der freien Kante hat. Ein Klemmring mit einer Nut, die dafür ausgelegt ist, um auf die ringförmige Rippe bzw. Leiste der Kappe und auf die ringförmige Rippe bzw. Leiste an dem Kolbenkörper zu passen, ist vorgesehen, um die Elemente zusammenzuhalten, wobei der Ring auch als Führung für den Kolben gegen die Zylinderwand dient.
- Der so gefertigte Kolben hat einen sehr einfachen Aufbau und besteht aus nur wenigen Teilen, lässt sich rasch und leicht zusammenbauen und bildet vor allem mit der Zylinderwand eine ausgezeichnete Abdichtung, die über die Zeit hinweg konstant bleibt, ohne Hohlräume, Hinterschneidungen oder andere Räume zu bilden, in denen sich das Produkt ablagern werden könnte, wobei man Gefahr liefe, dass es fermentiert werden könnte und sich mit der Zeit verschlechtern könnte bzw. beeinträchtigt werden könnte.
- Die in der Lebensmittel- und pharmazeutischen Industrie verwendeten Geräte müssen nach sehr strengen Hygiene-Kriterien gefertigt werden, und die Nutzungsbedingungen sind ebenfalls streng, wonach je nach der Art des behandel ten Produktes und der Kenngrößen der Geräte eine gründliche Reinigung der Geräte in Abständen von einigen wenigen Stunden oder Tagen erforderlich sind.
- Insbesondere müssen sich Konstrukteure auf diesem Gebiet jeden Tag mit dem Problem der Auslegung von Maschinen auseinandersetzen, bei denen die Oberflächen, die mit dem Produkt in Berührung kommen, möglichst frei von Ecken, Hohlräumen, Hinterschneidungen und anderweitigen unregelmäßigen Oberflächen sind, die Bereiche enthalten, in denen das Produkt abgelagert und dann fermentiert oder verschlechtert werden könnte, was dazu führen würde, dass die gesamte Produktionscharge weggeworfen werden müsste und die Maschinen für Reinigungs- und Wartungsarbeiten abgeschaltet werden müssten.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf dieses Gebiet und insbesondere auf kolbenbetriebene volumetrische Dosiergeräte, die in diesen Industrien verwendet werden.
- In den meisten dieser Maschinen besteht der aktive Teil, der das Produkt dosiert, aus einem Kolben, der in einer Zylinderkammer arbeitet und je nach seinem Hub eine größere oder kleinere Menge Produkt abgibt.
- Diese Kolben sind mit geeigneten Dichtungen ausgestattet, die eine perfekte Abdichtung gegen die Wand des Zylinders bilden, um zu gewährleisten, dass nicht die geringste Spur an Produkt an den Wänden haftet.
- Die europäische Patentanmeldung Nr. 1151922, die vom vorliegenden Anmelder eingereicht wurde, beschreibt eine aseptische Abdichtung zur Verwendung in Dosiermaschinen, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, die so ausgelegt ist, dass sie eine Infiltration oder Sedimentation des Produktes entlang des Umfanges der Dichtung verhindert, und die aus zwei Teilen besteht: einer abgedichteten äußeren Abdeckung aus einem Material, das geeignet ist, um dynamischen Spannungen zu widerstehen, sowie einem zweiten Element, das im Innern des ersten untergebracht ist, um jegliche mögliche Infiltration von Material zu verhindern, wobei das Element in der Lage ist, einer statischen Kompression zu widerstehen, und eine Schubwirkung gegen die Seitenwände des am weitesten außen liegenden Materials ausübt, um eine Abdichtung bei Berührung mit der Zylinderwand zu bilden.
- Diese Art der Abdichtung für den Kolben einer Dosiereinheit hat gute Betriebskenngrößen, kann jedoch noch verbessert werden. Der für das innere Element verwendete Kunststoff besitzt ein gewisses Ausmaß an "Gedächtnis", das heißt die Fähigkeit, seine ursprüngliche Form nach Spannung bzw. Be anspruchungen und Verformungen wieder einzunehmen, so dass es eine begrenzte Fähigkeit hat, eine durch Abnutzung verursachte Verschlechterung des äußeren Rings zu kompensieren, was dazu führt, dass nach einigen Stunden Arbeit die Dichtung ausgetauscht werden muss, da sie, obwohl sie nicht vollständig abgenutzt ist, keinen ausreichenden Druck mehr gegen die Zylinderwände ausübt, um die erforderliche Dichtigkeit zu gewährleisten.
- Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, bei der eine Kunststoffkappe aufgepasst wird, die so geformt ist, dass sie eine Abdichtung mit der Zylinderwand auf dem letzten Abschnitt des Kolbens bildet, und eine ringförmige Abstützung mit einer Umfangsnut in eine Nut in der Kappe eingeführt wird, wobei ein in die Kappennut eingeführtes, durch eine Stahlfeder belastetes Element einen Schub nach außen gegen die Kappenwand ausübt, so dass sie gegen die Zylinderwand gepresst gehalten wird.
- Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Abdichtung für die Kolben von Dosiergeräten und umfasst einen äußeren ringförmigen Körper, der dazu ausgelegt ist, um auf den Kolben aufgepasst zu werden, um die Abdichtung zu bilden, sowie einen inneren ringförmigen Körper, der in den äußeren ringförmigen Körper einzuführen ist, wobei der innere Körper eine Nut enthält, in der ein ausdehnbares, durch eine Stahlfeder belastetes Element untergebracht ist, das von innen auf das äußere kreisförmige Element einwirkt, um es gegen die Zylinderwand gepresst zu halten.
- Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkend aufzufassenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlich beschrieben, wobei:
-
1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kolbens für Dosiergeräte zeigt, der zusammengebaut und in eine zylindrische Kammer eingeführt ist; -
2 eine auseinander gezogene Ansicht des erfindungsgemäßen Kolbens zeigt; -
3 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kolbens für Dosiergeräte zeigt, der mit einer Dichtung ausgestattet ist, die gemäss der vorliegenden Erfindung gefertigt ist; -
4 und5 in einer Perspektivansicht das innere Element bzw. äußere Element der auf den in3 gezeigten Kolben aufgepassten Abdichtung zeigen. - Wie in
1 und2 gezeigt, umfasst der erfindungsgemäße Kolben einen im wesentlichen zylindrischen Körper1 , der mit einem Kopplungsteil2 zur Anbringung der Kolbenstange ausgestattet ist, wobei die Basis des Körpers eine Nut3 aufweist, die durch eine Endwand4 und eine ringförmige Leiste bzw. Rippe begrenzt ist. Der restliche zylinderförmige Abschnitt des Körpers1 trägt die Bezugsziffer6 . - Eine Kappe
7 , die eine Kopfwand8 und eine Seitenwand9 hat, ist auf den Abschnitt6 des Kolbens1 aufgepasst. Am Ende der Wand9 befindet sich eine ringförmige Leiste bzw. Rippe10 , die im Wesentlichen denselben Durchmesser wie die Leiste bzw. Rippe5 des Kolbenkörpers hat, und die eine ringförmige Nut11 sowie einen mit der Wand8 verbundenen konvexen Wandabschnitt hat. - Die Innenseite der Kappe
7 besitzt einen ringförmigen Sitz12 , der zur Aufnahme einer Dichtungseinheit13 ausgelegt ist. - Die Dichtungseinheit
13 umfasst eine ringförmige Abstützung14 mit einer Umfangsnut15 , die ein Paar Seitenwände16 und17 bestimmt und dazu ausgelegt ist, um ein federbelastetes Element18 aufzunehmen, das vorzugsweise V-förmig ist und so geformt ist, dass es eine Vielzahl von Flügeln19 an der Aussenkante hat, die dazu neigen, sich nach außen zu öffnen, um gegen die Wand9 der Kappe7 zu drücken und sie ge gen die Wand20 der Kammer gedrückt zu halten, in welcher sich der Kolben bewegt. - Ein Kunststoffring
23 ist in die Feder18 eingeführt, um sie in ihrer Stellung zu halten, wodurch sie im Innern der Abstützung14 gehalten wird. - Den Abschluss des Kolbens bildet ein offener Ring
21 , der in geneigter Richtung geschnitten ist und eine glatte Außenfläche hat, während der innere Teil so geformt ist, dass er eine Nut22 bildet, die dazu ausgelegt ist, um die ringförmige Leiste bzw. Rippe10 der Kappe und die Leiste bzw. Rippe5 des Körpers1 aufzunehmen, die zusammengefügt sind. - Der Innendurchmesser sowohl der Abstützung
14 als auch der Kappe7 ist gleich groß wie der Außendurchmesser des Abschnitts6 des Kolbens1 . - Um den Kolben zusammenzubauen, wird das federbelastete Element
18 in die Umfangsnut der ringförmigen Abstützung14 eingeführt und mittels eines Rings23 positioniert und verriegelt. Die Anordnung wird dann in die Kappe eingeführt, in der sie in einer ringförmigen Nut12 untergebracht ist, wobei die Flügel19 der Feder gegen die Kappenwand radial nach außen drücken. - Die Kappe wird dann auf den Abschnitt
6 des Kolbenkörpers1 aufgepasst, bis die ringförmige Leiste bzw. Rippe10 mit der ringförmigen Leiste bzw. Rippe5 des Körpers1 in Kontakt gelangt. - Der Ring
21 , der infolge der geneigten Kerbe sich öffnen kann, wird dann eingeführt, und die Nut22 passt um die zusammengefügten Rippen bzw. Leisten10 und5 . - Die Anordnung hat den in
1 im Querschnitt gezeigten Aufbau. - Der Kolben ist nur bereit, um in die Zylinderkammer
20 eingeführt zu werden, wobei die Außenfläche des Rings21 als Führung wirkt und die komplexe Außenfläche9 der Kappe eine Abdichtung mit der Kammerwand bildet. - Der so gewonnene Kolben besitzt keine Hinterschneidungen, Hohlräume oder Sitze in den Bereichen, die mit dem Produkt in Berührung sind, in denen das Produkt sich festsetzen kann, und er lässt sich leicht und schnell zusammenbauen.
- Während des Betriebs wirken die Flügel
19 der Feder18 auf die Seitenwand der Kappe7 und drücken sie derart nach außen, dass sie konstant gegen die Wand20 der Kammer ge presst wird, wodurch jegliches Spiel oder jegliche Abnutzung kompensiert wird. - Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
3 bis5 dargestellt. - Der Kolben ist hier durch einen Körper
30 und eine Kopfplatte31 gebildet, die zusammengebaut sind und einen Sitz für das Einführen der Dichtung32 zwischen ihnen bilden. - Auch hier weist die Abdichtung
32 wiederum eine innere ringförmige Abdichtung33 auf, zwischen deren Seitenwänden ein federbelastetes Element34 eingeführt ist und durch einen Ring35 positioniert und gehalten wird. - Die Abstützung
33 mit der Feder34 wird dann in eine ringförmige Abdichtung36 eingeführt, die beim Zusammenbau des Kolbens zwischen dem Körper30 und der Kopfplatte31 gehalten wird. - Auch hier besitzt der zusammengebaute Kolben wiederum keine Hinterschneidungen oder Hohlräume in dem Bereich, der mit dem Produkt in Berührung gelangt, und die Abdichtung wird aufgrund der durch die Feder
34 ausgeübten Kraft konstant bzw. ständig gegen die Kammerwand37 gedrückt. - Ein Fachmann auf diesem Gebiet könnte verschiedene Abwandlungen und Veränderungen erwägen, die jedoch allesamt in den Schutzbereich der durch die folgenden Ansprüche definierten Erfindung fallen.
Claims (8)
- Kolben für Dosiergeräte mit verbessertem Dichtungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Dichtungsmittel enthält, das durch eine Dichtung gebildet ist, bestehend aus einem äußeren Teil (
7 ,36 ), der mit der Wand (20 ,37 ) des Zylinders in Berührung ist, in welchem sich der Kolben bewegt, sowie einem inneren Teil (14 ,33 ), der aus einem anderen Material als der äußere Teil gefertigt ist, wobei der innere Teil eine Umfangsnut aufweist, in welcher ein elastisches Mittel (18 ,34 ) eingeführt ist, das gegen den äußeren Teil der Dichtung drückt, um sie mit der Zylinderwand in Berührung zu halten. - Kolben für Dosiergeräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Teil (
7 ) der Abdichtung aus einer Kappe besteht, die den Kolbenkopf abdeckt. - Kolben für Dosiergeräte mit einem verbesserten Dichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: – einen zylindrischen Körper (
1 ), der eine ringförmige Nut (3 ) an einem Ende besitzt und eine äußere Leiste bzw. Rippe (4 ) sowie eine innere Leiste bzw. Rippe (5 ) bestimmt; – eine Kappe (7 ), die dazu ausgelegt ist, um über den ringförmigen Körper (1 ) aufgepasst zu werden, wobei die Kappe (7 ) eine äußere Nut (11 ) an der Basis aufweist, die eine ringförmige Rippe bzw. Leiste (10 ) bestimmt, die denselben Durchmesser wie die innere Rippe bzw. Leiste (5 ) des zylindrischen Körpers (6 ) hat, und wobei die Kappe eine innere ringförmige Nut (12 ) aufweist; – eine ringförmige Abstützung (14 ), die in die in der Kappe (7 ) vorhandene Nut (12 ) eingeführt ist, wobei die ringförmige Abstützung eine Umfangsnut (15 ) enthält, in die ein federbelastetes Element (18 ) eingeführt ist, das sich nach außen hin öffnet, wobei das federbelastete Element auf die Seitenwand der Kappe einwirkt, um sie gegen die wand (20 ) des Zylinders zu drücken, in welchem sich der Kolben bewegt; und – einen Ring (21 ), der eine innere Nut (22 ) aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie um die ringförmige Rippe bzw. Leiste (5 ) des Körpers und die ringförmige Rippe bzw. Leiste (10 ) der Kappe passt, um die Anordnung in ihrer Position zu halten. - Kolben für Dosiergeräte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das federbelastete Element (
18 ) aus einem Element mit einem V-förmigen Abschnitt gebildet ist, der eine Vielzahl von Einkerbungen auf mindestens einer der Wände besitzt, die eine Reihe von Flügeln bilden, wobei das federbelastete Element in die Umfangsnut (15 ) der ringförmigen Abstützung (14 ) eingefügt ist, so dass die Flügel nach außen ragen und mit der Wand der Kappe (7 ) in Eingriff gelangen bzw. sie berühren, wobei ein Ring (23 ) in die Feder eingepasst ist, um sie in der Umfangsnut positioniert zu halten. - Kolben für Dosiergeräte mit einem verbesserten Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Dichtungselement enthält, das durch eine ringförmige Abdichtung (
36 ) gebildet ist, die auf dem Körper des Kolbens (30 ) montiert ist, innerhalb derer eine ringförmige Abstützung (33 ) eingeführt ist, die eine Umfangsnut besitzt, in der ein federbelastetes Element (34 ) auf die Innenwand der Dichtung (36 ) einwirkt und eine nach außen gerichtete radiale Schubkraft ausübt, welche dazu neigt, die Abdichtung auszudehnen, um sie mit der Wand (37 ) des Zylinders in konstanter Berührung zu halten, in welcher sich der Kolben bewegt. - Kolben für Dosiergeräte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Abdichtung (
36 ) den Ring (33 ) auf drei Seiten umgibt. - Kolben für Dosiergeräte nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das federbelastete Element (
18 ,34 ) aus Stahl mit einem V-Abschnitt gefertigt ist und eine Vielzahl von Flügeln aufweist, die sich nach außen hin öffnen. - Kolben nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Ring (
35 ) enthält, der in das federbelastete Element eingeführt ist, um es in der ringförmigen Abstützung (33 ) zu halten und zu positionieren.
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