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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dichtungselement zur stirnseitigen Abdichtung einer flüssigkeitsspeichernden Kammer, insbesondere einer Rakelkammer, gegenüber einer rotierenden Walze, insbesondere einer Rasterwalze, mit einem Dichtungskörper quaderartiger Grundform mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen und zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen, der eine Längsrichtung definiert und an seiner Oberseite eine Dichtungsfläche aufweist, die einen sich zwischen den Seitenflächen erstreckenden, konkav entlang der Längsrichtung nach innen gewölbten, insbesondere zylindersegmentförmig ausgebildeten Dichtungsflächenabschnitt zur Anlage an einer rotierenden Walze aufweist.
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Derartige Dichtungselemente sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie werden insbesondere eingesetzt, um die Farbkammern, auch Rakelkammern genannt, von Rotationsdruckmaschinen und insbesondere Flexo-Druckmaschinen stirnseitig abzudichten. Über eine solche Farb- oder Rakelkammer wird eine flüssige Druckfarbe auf eine rotierende Farb- oder Druckwalze, die insbesondere als Rasterwalze ausgebildet sein kann, aufgebracht.
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Eine Rakelkammer hat ein längliches Gehäuse, welches parallel zu der Druckwalze ausgerichtet ist und einen zur Druckwalze offenen Innenraum aufweist der während des Druckbetriebs mit Farbe gefüllt ist. An dem Gehäuse sind zwei Rakelmesser derart angebracht, dass sie den Innenraum über die Länge des Gehäuses randseitig teilweise überdecken. Dabei stehen sie über die Gehäusewand vor und weisen einen definierten und gegebenenfalls einstellbaren Einstellwinkel zur Druckwalze auf.
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Ein Dichtungselement der eingangs genannten Art ist aus der
EP 2 930 025 A1 bekannt. Dieses Dichtungselement besitzt einen Dichtungskörper quaderartiger Grundform, der zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen, die in der Längsrichtung des Dichtungskörpers verlaufen, und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufweist.
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An der Oberseite des Dichtungskörpers ist eine Dichtungsfläche vorgesehen, die einen sich zwischen den Seitenflächen, das heißt über die gesamte Breite des Dichtungskörpers erstreckenden, konkav nach innen gewölbten Dichtungsflächenabschnitt zur Anlage an einer rotierenden Druckwalze aufweist. Konkret ist der nach innen gewölbte Dichtungsflächenabschnitt in Art eines Zylindersegments ausgebildet, das quer zur Längsrichtung des Dichtungskörpers ausgerichtet ist, so dass die Wölbung des Dichtungsflächenabschnitts in der Längsrichtung verläuft.
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In der Längsrichtung betrachtet auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des nach innen gewölbten Dichtungsflächenabschnitts sind äußere Dichtungsflächenabschnitte vorgesehen, an denen im Betrieb die Rakelmesser zur Anlage kommen. Diese äußeren Dichtungsflächenabschnitte sind als ebene Flächen ausgebildet, die ausgehend von dem konkaven Dichtungsflächenabschnitts zu den Stirnflächen des Dichtungskörpers hin abfallen.
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Derartige Dichtungselemente liegen im Betrieb an der Umfangsfläche der rotierenden Druckwalze an und sin deshalb einer beträchtlichen mechanischen Beanspruchung sowie Verschleiß ausgesetzt. Um dieser Problematik zu begegnen wird in der
EP 2 930 025 A1 vorgeschlagen, on die Dichtungsfläche des Dichtungselements ein Gleitmaterial wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) eizuvulkanisieren, wodurch eine lange Nutzungsdauer bei hoher mechanischer Stabilität erreicht wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dichtungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das besonders gute Dichtungseigenschaften bei hoher Laufleistung aufweist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Dichtungselement der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass in der Dichtungsfläche eine kanalförmige Ausnehmung ausgebildet ist, die sich in den Dichtungskörper in dessen Längsrichtung wenigstens über die gesamte Länge des konkaven Dichtungsflächenabschnitts erstreckt und den konkaven Dichtungsabschnitt in zwei stegförmige Teilflächen unterteilt, die entlang der Ausnehmung auf gegenüberliegenden Seiten von dieser verlaufen.
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Erfindungsgemäß wird somit die Dichtungsfläche in ihrer Längsrichtung durch eine geradlinige, kanalförmige Ausnehmung, die bevorzugt in Querrichtung des Dichtungskörpers betrachtet mittig in dem Dichtungskörper ausgebildet ist, in zwei stegförmige Teilflächen unterteilt. Durch die kanalförmige Ausnehmung wird die Gesamtfläche des konkaven Dichtungsabschnitts, mit dem das Dichtungselement an einer Druck- oder Farbwalze in Anlage kommt, reduziert mit der Folge, dass sich die Flächenpressung an diesen stegförmigen Teilflächen im Vergleich zu einer Dichtungsfläche ohne kanalförmige Ausnehmung erhöht, so dass ein sicherer Kontakt zwischen dem Dichtungselement und der Farbwalze sichergestellt wird. Gleichzeitig wird durch die kanalförmige Ausnehmung die Flexibilität des Dichtungskörpers im Bereich des konkaven Dichtungsflächenabschnitts erhöht. Schließlich kann sich in der kanalförmigen Ausnehmung Farbe sammeln, welche eine Art Schmierfilm bildet und somit zu einer Selbstschmierung zwischen dem Dichtungselement und der Farbwalze beiträgt.
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In an sich bekannter Weise kann die Dichtungsfläche in der Längsrichtung betrachtet auf gegenüberliegenden Seiten des konkaven Dichtungsflächenabschnitts positionierte und insbesondere an diesen angrenzende äußere Dichtungsflächenabschnitte aufweisen, an denen im Betrieb die Rakelmesser zur Anlage kommen. Diese äußeren Dichtungsflächenabschnitte sind als ebene Flächen ausgebildet, die ausgehend von dem konkaven Dichtungsflächenabschnitt zu den Stirnflächen des Dichtungskörpers hin abfallen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann sich die kanalartige Ausnehmung bis in die äußeren Dichtungsflächenabschnitte erstrecken.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die kanalförmige Ausnehmung einen V-förmigen Querschnitt, der ausgehend von der Dichtungsfläche in den Dichtungskörper zuläuft.
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Die eingangs genannte Aufgabe ist bei einem Dichtungselement ferner dadurch gelöst, dass eine Dichtungslippe von der Dichtungsfläche nach oben abragt, die entlang des äußeren Rands, insbesondere entlang des gesamten äußeren Rands, der Dichtungsfläche verläuft und vorzugsweise mit den Seitenflächen und Stirnflächen des Dichtungskörpers bündig abschließt.
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Die umlaufende Dichtungslippe dient dazu, eine sichere Abdichtung der Farbkammer herzustellen, wenn die Farbkammer noch nicht mit vollem Druck gegen die Farbwalze gepresst wird. Ferner verhindert sie, dass Farbe, die sich in der kanalförmigen Ausnehmung sammelt und zur Selbstschmierung beiträgt, entweichen kann.
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An den Endbereichen der kanalartigen Ausnehmung ist bevorzugt jeweils ein Dichtungslippenabschnitt der Dichtungslippe ausgebildet, welcher die entlang der Seitenflächen verlaufenden Dichtungslippenabschnitte der Dichtungslippe miteinander verbindet. In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass die beiden Dichtungslippenabschnitte, welche die entlang der Seitenflächen verlaufenden Dichtungslippenabschnitte verbinden, jeweils eine V-artige Struktur besitzen, wobei die V-Spitzen jeweils benachbart zu einem axialen Ende der kanalförmigen Ausnehmung auf der Dichtungsfläche, insbesondere auf den äußeren Dichtungsflächenabschnitten, positioniert sind und voneinander wegweisen, und die freien Enden der Dichtungslippenabschnitten mit den entlang der Seitenflächen verlaufenden Dichtungslippenabschnitten verbunden sind. Dabei beträgt der Öffnungswinkel der V-förmigen Dichtungslippenabschnitte mindestens 60° und höchstens 120°, bevorzugt 90°. Die V-artig ausgebildeten Dichtungslippenabschnitte dienen zur Verbesserung der Abstützung der an ihnen in Anlage kommenden Rakelmesser. Des Weiteren dienen sie zur Abdichtung der kanalförmigen Ausnehmung gegen einen Verlust von Farbe, die sich in der Ausnehmung gesammelt hat.
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Bevorzugt weisen die Dichtungslippen eine Höhe zwischen 0,2 mm und 1,5 mm, insbesondere 0,5 bis 1 mm und bevorzugt 0,8 mm auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Dichtungskörper zumindest im Bereich der Dichtungsfläche aus einem vulkanisierbaren Material und ist ein Gleitmaterial in die Dichtungsfläche einvulkanisiert. Durch eine Einvulkanisierung des Gleitmaterials in die Dichtungsfläche wird im Unterschied zu einer bloßen Beschichtung der Dichtungsfläche das Gleitmaterial mit dem Material des Dichtungskörpers vernetzt. Die Einvulkanisierung führt also gegenüber einer Beschichtung zu einer erhöhten mechanischen Stabilität und einer längeren Nutzungsdauer bis zum vollständigen Abrieb des Gleitmaterials.
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Vorteilhaft kann das Gleitmaterial Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweisen oder daraus bestehen. Polytetrafluorethylen (PTFE) besitzt eine hohe Abriebsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit sowie einen sehr niedrigen Gleitreibungskoeffizienten.
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Der Dichtungskörper kann aus einem elastischen Vollmaterial, insbesondere aus Gummi oder Kautschuk bestehen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst der Dichtungskörper einen Grundkörper und ein Formteil, wobei der Grundkörper und das Formteil fest miteinander verbunden, insbesondere verklebt sind.
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Zusätzlich können der Grundkörper und das Formteil formschlüssig miteinander verbunden sein. Hierzu ist beispielsweise in der Oberseite des Grundkörpers wenigstens eine Ausnehmung ausgebildet, in die ein korrespondierender, von der Unterseite des Formteils abragender Vorsprung eingreift, um das Formteil formschlüssig mit dem Grundkörper zu verbinden und an diesem zu positionieren.
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Bevorzugt erstrecken sich die Ausnehmungen und der korrespondierende Vorsprung über die gesamte Breite des Grundkörpers.
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Der Grundkörper besteht vorteilhaft aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem geschäumten Material. Der zweiteilige Aufbau des Dichtungselements aus einem Grundkörper und einem Formteil, an dem die Dichtungsfläche angeordnet ist, ermöglicht es, für das Formteil ein im Hinblick auf die gewünschten Funktionen Beständigkeit und Wärmeleitung optimales Material auszuwählen.
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In bevorzugter Weise weist das Formteil eine geringere Elastizität als der Grundkörper auf. Bei der Verwendung eines festen, gummi- oder kautschukartigen Materials ist der Abrieb an der Dichtungsfläche des Formteils - bereits ohne einvulkanisiertes Gleitmaterial - gegenüber dem elastischen Material des Grundkörpers deutlich herabgesetzt. Diese Ausgestaltung ist im Hinblick auf die Aufgabenstellung insbesondere solchen Lösungen überlegen, die unmittelbar das elastische Material des Grundkörpers vor Abrieb und Überhitzung schützen.
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Das Formteil kann aus Gummi oder Kautschuk bestehen. Andere vulkanisierbare Materialien können aber auch eingesetzt werden.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung auf die Unteransprüche sowie nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtungselements unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.
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In der Zeichnung zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Dichtungselements und
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht des Dichtungselements.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtungselements dargestellt, das dazu dient, eine Kamerrakel seitlich abzudichten. Das Dichtungselement besitzt einen Dichtungskörper 1 quaderartiger Grundform mit zwei aneinander gegenüberliegenden Seitenflächen und zwei aneinander gegenüberliegenden Stirnflächen. Dabei definiert der Dichtungskörper eine Längsrichtung L, die durch die Seitenflächen vorgegeben wird.
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An seiner Oberseite weist der Dichtungskörper 1 eine Dichtungsfläche auf, die einen zentralen Dichtungsflächenabschnitt 2 zur Anlage an einer rotierenden Farbwalze aufweist und eine zu dieser Farbwalze korrespondierende Form aufweist. Hierzu ist der zentrale Dichtungsflächenabschnitt 2 konkav nach innen gewölbt ausgebildet und besitzt die Form eines Zylindermantelsegments, das sich quer zur Längsrichtung L des Dichtungskörpers 1 über dessen gesamte Breite erstreckt. Somit verläuft die konkave Wölbung entlang der Längsrichtung L des Dichtungskörpers 1.
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Die Dichtungsfläche weist weiterhin in der Längsrichtung betrachtet auf gegenüberliegenden Seiten des konkaven Dichtungsflächenabschnitts 2 positionierte und an diesen angrenzende äußere Dichtungsflächenabschnitte 3 auf, an denen im Betrieb Rakelmesser zur Anlage kommen. Die äußeren Dichtungsflächenabschnitte 3 sind als ebene Flächen ausgebildet, die ausgehend von dem konkaven Dichtungsflächenabschnitt 2 zu den Stirnflächen des Dichtungskörpers 1 hin abfallen, so dass der Dichtungskörper 1 im Bereich der Stirnflächen eine geringere Höhe besitzt als im Bereich des zentralen, konkaven Dichtungsflächenabschnitts 2.
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In der Dichtungsfläche ist eine kanalförmige Ausnehmung 4 ausgebildet, die sich geradlinig in der Längsrichtung des Dichtungskörpers über die gesamte Länge des konkaven Dichtungsflächenabschnitts 2 bis in die äußeren Dichtungsflächenabschnitte 3 erstreckt und die Dichtungsfläche, d.h. den konkaven Dichtungsflächenabschnitt 2 und den äußeren Dichtungsflächenabschnitt 3 in zwei stegförmige Teilflächen 2a, 2b, 3a, 3b unterteilt, die entlang der Ausnehmung 4 auf gegenüberliegenden Seiten von dieser verlaufen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die kanalförmige Ausnehmung 4 in Querrichtung des Dichtungselements betrachtet mittig von dem Dichtungskörper 1, so dass die stegförmigen Teilflächen 2a, 2b eine übereinstimmende gleichbleibende Breite besitzen.
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Durch die kanalförmige Ausnehmung 4, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen V-förmigen Querschnitt besitzt, wird die Dichtungsfläche verkleinert mit der Folge, dass bei gleichbleibenden Anpressdruck an die Farbwalze die Flächenpressung in den stegförmigen Teilflächen 2a, 2b, 3a, 3b erhöht und damit eine sichere Anlage an der Farbwalze gewährleistet ist.
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Außerdem kann sich in der kanalförmigen Ausnehmung 4 Farbe sammeln, welche eine Art Schmierfilm bildet und somit zu einer Selbstschmierung zwischen dem Dichtungselement und der Farbwalze beiträgt. Schließlich wird durch die kanalförmige Ausnehmung 4 die Flexibilität des Dichtungselements erhöht, was ebenfalls zu einer optimalen Abdichtung beiträgt.
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Ferner weist das Dichtungselement eine von der Dichtungsfläche nach oben abragende Dichtungslippe 5 auf, die sich entlang des gesamten äußeren Rands der Dichtungsfläche erstreckt und entsprechend zwei entlang der Seitenflächen verlaufende Dichtungslippenabschnitte 5a und zwei entlang der Stirnflächen verlaufende Dichtungslippenabschnitte 5b aufweist. Die Dichtungslippe 5 besitzt eine Höhe von etwa 0,8 mm und schließt mit den Seitenflächen und Stirnflächen des Dichtungskörpers 1 bündig ab.
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An den axialen Endbereichen der kanalartigen Ausnehmung 4 ist jeweils ein Dichtungslippenabschnitt 5c der Dichtungslippe 5 ausgebildet, welcher die entlang der Seitenflächen verlaufenden Dichtungslippenabschnitte 5a der Dichtungslippe 5 miteinander verbindet. Die beiden Dichtungslippenabschnitte 5c besitzen jeweils eine V-artige Struktur, wobei die V-Spitzen jeweils benachbart zu einem axialen Ende der kanalförmigen Ausnehmung 4 auf den äußeren Dichtungsflächenabschnitten 3 positioniert sind und voneinander weg weisen und die freien Enden der Dichtungslippenabschnitte mit den entlang der Seitenflächen verlaufenden Dichtungslippenabschnitten 5a verbunden sind. Dabei beträgt der Öffnungsring der V-förmigen Dichtungslippenabschnitte 5c etwa 90°.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Dichtungskörper 1 im Bereich der Dichtungsfläche aus einem vulkanisierbaren Material, in welches ein Gleitmaterial 6, welches bevorzugt aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht oder enthält, vulkanisiert ist. Konkret ist das Gleitmaterial 6 im Bereich der konkaven Dichtungsflächenabschnitts 2 und ein daran angrenzenden Teil der äußeren Dichtungsflächenabschnitte 3 vorgesehen. Dadurch besitzt die Dichtungsfläche eine hohe Abrieb- und Hitzebeständigkeit sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die eine hohe Verschleißfestigkeit bewirken. Die Eindringtiefe des vulkanisierten Gleitmaterials in die Dichtungsfläche beträgt 0,2 mm, insbesondere 0,3 mm, und liegt damit deutlich über der Dicke von herkömmlichen Beschichtungen.
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Der Dichtungskörper 1 besitzt einen Grundkörper 1a und ein Formteil 1b. Der Grundkörper 1 besteht dabei aus einem elastischen, insbesondere geschäumten Material und ist fest mit dem Formteil 1b verbunden, insbesondere verklebt. Das Formteil 1b besteht dagegen aus einem härteren und weniger elastischen Material als der Grundkörper 1a, nämlich beispielsweise aus Gummi oder Kautschuk. Zusätzlich sind der Grundkörper 1a und das Formteil 1b formschlüssig miteinander verbunden. Hierzu sind in der Oberseite des Grundkörpers 1a zwei Ausnehmungen 4 ausgebildet, in die korrespondierende von der Unterseite des Formteils 1b abragende Vorsprünge 8 eingreifen. Dabei erstrecken sich die Ausnehmungen 7 und die korrespondierenden Vorsprünge 8 über die gesamte Breite des Grundkörpers 1 und sind im unterhalb der äußeren Dichtungsflächenabschnitte 3 positioniert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2930025 A1 [0004, 0007]
