DE202005005346U1

DE202005005346U1 - Kolben für Dosiergeräte, insbesondere zur Verwendung in der Lebensmittel- und/oder chemischen sowie pharmazeutischen Industrie, mit verbesserten Dichtungssystemen

Info

Publication number: DE202005005346U1
Application number: DE200520005346
Authority: DE
Original assignee: Crespi Carlo Ponte dell'Olio
Current assignee: Crespi Carlo Ponte dell'Olio
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2015-04-06
Also published as: ITPC20040022A1; US20050263002A1; US7178451B2

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 und 5 in einer Perspektivansicht das innere Element bzw. äußere Element der auf den in 3 gezeigten Kolben aufgepassten Abdichtung zeigen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst der erfindungsgemäße Kolben einen im wesentlichen zylindrischen Körper 1, der mit einem Kopplungsteil 2 zur Anbringung der Kolbenstange ausgestattet ist, wobei die Basis des Körpers eine Nut 3 aufweist, die durch eine Endwand 4 und eine ringförmige Leiste bzw. Rippe begrenzt ist. Der restliche zylinderförmige Abschnitt des Körpers 1 trägt die Bezugsziffer 6.
Eine Kappe 7, die eine Kopfwand 8 und eine Seitenwand 9 hat, ist auf den Abschnitt 6 des Kolbens 1 aufgepasst. Am Ende der Wand 9 befindet sich eine ringförmige Leiste bzw. Rippe 10, die im Wesentlichen denselben Durchmesser wie die Leiste bzw. Rippe 5 des Kolbenkörpers hat, und die eine ringförmige Nut 11 sowie einen mit der Wand 8 verbundenen konvexen Wandabschnitt hat.
Die Innenseite der Kappe 7 besitzt einen ringförmigen Sitz 12, der zur Aufnahme einer Dichtungseinheit 13 ausgelegt ist.
Die Dichtungseinheit 13 umfasst eine ringförmige Abstützung 14 mit einer Umfangsnut 15, die ein Paar Seitenwände 16 und 17 bestimmt und dazu ausgelegt ist, um ein federbelastetes Element 18 aufzunehmen, das vorzugsweise V-förmig ist und so geformt ist, dass es eine Vielzahl von Flügeln 19 an der Aussenkante hat, die dazu neigen, sich nach außen zu öffnen, um gegen die Wand 9 der Kappe 7 zu drücken und sie ge gen die Wand 20 der Kammer gedrückt zu halten, in welcher sich der Kolben bewegt.
Ein Kunststoffring 23 ist in die Feder 18 eingeführt, um sie in ihrer Stellung zu halten, wodurch sie im Innern der Abstützung 14 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 Nut 22 bildet, die dazu ausgelegt ist, um die ringförmige Leiste bzw. Rippe 10 der Kappe und die Leiste bzw. Rippe 5 des Körpers 1 aufzunehmen, die zusammengefügt sind.
Der Innendurchmesser sowohl der Abstützung 14 als auch der Kappe 7 ist gleich groß wie der Außendurchmesser des Abschnitts 6 des Kolbens 1.
Um den Kolben zusammenzubauen, wird das federbelastete Element 18 in die Umfangsnut der ringförmigen Abstützung 14 eingeführt und mittels eines Rings 23 positioniert und verriegelt. Die Anordnung wird dann in die Kappe eingeführt, in der sie in einer ringförmigen Nut 12 untergebracht ist, wobei die Flügel 19 der Feder gegen die Kappenwand radial nach außen drücken.
Die Kappe wird dann auf den Abschnitt 6 des Kolbenkörpers 1 aufgepasst, bis die ringförmige Leiste bzw. Rippe 10 mit der ringförmigen Leiste bzw. Rippe 5 des Körpers 1 in Kontakt gelangt.
Der Ring 21, der infolge der geneigten Kerbe sich öffnen kann, wird dann eingeführt, und die Nut 22 passt um die zusammengefügten Rippen bzw. Leisten 10 und 5.
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 Rings 21 als Führung wirkt und die komplexe Außenfläche 9 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 Feder 18 auf die Seitenwand der Kappe 7 und drücken sie derart nach außen, dass sie konstant gegen die Wand 20 der Kammer ge presst wird, wodurch jegliches Spiel oder jegliche Abnutzung kompensiert wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 3 bis 5 dargestellt.
Der Kolben ist hier durch einen Körper 30 und eine Kopfplatte 31 gebildet, die zusammengebaut sind und einen Sitz für das Einführen der Dichtung 32 zwischen ihnen bilden.
Auch hier weist die Abdichtung 32 wiederum eine innere ringförmige Abdichtung 33 auf, zwischen deren Seitenwänden ein federbelastetes Element 34 eingeführt ist und durch einen Ring 35 positioniert und gehalten wird.
Die Abstützung 33 mit der Feder 34 wird dann in eine ringförmige Abdichtung 36 eingeführt, die beim Zusammenbau des Kolbens zwischen dem Körper 30 und der Kopfplatte 31 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 Kammerwand 37 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

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.