DE2944072A1

DE2944072A1 - Abdichteinrichtung fuer wellen und achsen

Info

Publication number: DE2944072A1
Application number: DE19792944072
Authority: DE
Inventors: Sven-Arne Andersson; Goeran Berggren
Original assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak International AB
Current assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak AB
Priority date: 1978-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1980-05-14
Also published as: JPS5563056A; SE423436B; FR2440502A1; IT1124894B; SE7811266L; IT7926991A0

Description

Patentanwälte

DIpL Ing. Hans-Jürgen Müller 2 9 A 4 O 7 2

Dr. rer. nat. Thomas Berendt " 3'

Dr.-Ing. Hans Leyh HJM/Na

LucÜe-Grahn-StroBe 38 D β München 80

Tetra Pak International AB
S-221 01 Lund 1

Abdichteinrichtung für Wellen oder Achsen

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bisher konnte nicht festgestellt werden, daß bereits bekannte Abdichteinrichtungen diesen Forderungen genügen, obwohl hierfür ein großes Bedürfnis beispielsweise in der Molkereiindustrie besteht, um eine für flüssige Molkerei-Produkte geeignete Dichtung zu schaffen, die eine genügende Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Reinigungsverfahren aufweist, die erforderlich sind, um für ausreichende hygienische Verhältnisse zu sorgen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abdichteinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, zusammen mit flüssigen Nahrungsmitteln verwendet zu werden, ohne die Nachteile der bisher bekannten Abdichtungen solcher Art aufzuweisen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung einer Dichtung, die neben der Eigenschaft,zusammen mit Nahrungsmitteln gewaschen zu werden, auch sterilisiert werden zu können unter Verwendung bei für Nahrungsmittel üblichen Verfahren und die darüber hinaus keine Taschen, Nischen oder dergl. Aussparun-

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Diese und andere Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, da3 die Abdichteinrichtung für eine rotierende /eile bzw. eine Achse einen Kanal einstellbarer Weite, der sich in Richtung zur Wellen- bzw. Achsenoberfläche öffnet, und eine Dichtung aufweist, die im Kanal angeordnet ist, wobei das Dichtelement eine Dichtlippe aufweist, die sich an der Wellenoberfläche abstützt, sowie einen biegbaren flexiblen Ring, der sich an derjenigen Seite der Dichtungsiippe abstützt, die von der Wellen- bzw. Schaftoberfläche abgewandt ist, und wobei die Anordnung im Kanal bzw. dem Durchgang so erfolgt, daß der Ring bei einer Verminderung der Weite bzw. des Durchmessers des Kanals gegen die Dichtlippe und zwar in Richtung der Wellenoberfläche drückt.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sowie weitere Charakteristika derselben sind in Unteransprüchen beansprucht und anhand der folgenden Beschreibung erläutert.

Eine bevorzugte Ausbildung der Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung beschrieben, die lediglich diejenigen Teile zeigt, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

In der Zeichnung ist im Querschnitt ein Teil einer Zahnradpumpe dargestellt, die zum Pumpen von beispielsweise Milch im Rahmen des Abfüllens und Verpackens von Milch in Einweg- bLw. Wegwerfpackungen verwendet wird. Der dargestellte Teil der Zahnradpumpe

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weist einen Teil einer Abschluß- bsw. Endwand 1 und ein^ ir^bti re Welle 3 auf, die durch ein Loch in derselben hindurc^gsfuhrt ist. Das Loch 2 weist an esin&n seitlichen Stirnflächen ir. Richtung zur Innenseite des Puapengehäuses einen Flansch 4 au-, dsr mit der Endwand 1 integriert ist, und am entgegengesetzte;: Ende einen Flansch 5, der vom Pumpengehäuse abnehmbar ist. Zwischen den Flanschen 4, 5 befindet sich eine Abdichteinrichtung 6 gemäß der Erfindung; sie ist in der Ausnehmung bzw. dem Loch 2 untergebracht und weist einen Dichtungahaltering 7 auf, der in Axialrichtung des Loches 2 verstellt bzw. verschoben werden kann. Zwischen dem Dichtungs-Halteeleeent 7 und dem Flansch 4 befindet sich ein im wesentlichen U-föreiger Kanal, in dem ein Dichtungselement θ angeordnet ist. Dia Dichtung 8 weist zwei Teile guf_f nämlich einen Dichtring Bit ainera Ie wesentlichen U-förEigen Querschnitt, dessen U-försig® Ausnehmung in Richtung zur Flansch gewandt ist, und einem flexiblen baw. biegbaren Ring 10, der in dieser Ausnehmung angeordnet ist. Der Schenkel des Dichtringes 9 mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt ist der Oberfläche der rotierenden Welle 3 zugewandt und bildet eine Dichtlippe 11, die durch den flexiblen Ring 10 gegen die Oberfläche der Welle 3 gedrückt wird. Der flexible Ring 10 ist in Form eines O-Ringes ausgebildet und füllt den Rsum aus« der zwischen den Schenkeln des Dichtringes 9 gebildet wird, und erstreckt sich etwas über die Au3enränder der Schenkel hinaus, so daß er sich an der Oberfläche des Flansches 4 an derStell» abstützt, die vom Inneren des Pumpengehäuses abgewandt ist.. Di« Eodenwand verbindet c:e Schenkel des Dichtringes 9 und stützt sich gleichzeitig a» Eiohtungs-Halteelement 7 eb; infolgedessen füllt das Dichtelement 8 als Ganzes den Kanal ia wesentlichen aus, der zwischen dem Flansch 4 und dem Helteelement 7 für die Dichtung gebildet wird

Wie bereits erwähnt, ist der Dichtunjrs-Halter 7 axial 1 '.*·· -: :.l·. 2 vsrsteilbar; bei der hier beachr!ebenen bevorzugten Auabiiaung wird er dauernd in Richtung su* Flansch 4 und zwar «it Hilf* einer wendelformigen Druckfeder 12 vorgespannt, die zwischen dsn Licht-ongehalter 7 und den Flansch 5 eingesetzt bzw. eingedrückt ist. Die Feder 12 preßt daher den Dichtungehalter 7 mit einer gewissen

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vorbestimmten Kraft in Richtung zum Flansch 4 und führt dazu, daß die Weite des Kanals, der zwischen dem Dichtungshalter 7 und dem Flansch 4 verläuft, vermindert wird. Das in diesem Kanal angeordnete Dichtungselement 8 ist daher einer axialen Kompressionskraft unterworfen, die zuerst und am stärksten auf den flexiblen Ring 10 drückt, der aus elastischem bzw. biege- oder federelastischem Material, beispielsweise Silikon-Kautschuk hergestellt ist und sich in radialer Richtung expandiert und den Kontaktdruck der Dichtlippe 11 gegen die Oberfläche der Welle 3 vergrößert, v/enn er mit zunehmender Kraft gegen den Flansch 4 gedruckt wird. Außerdem gewährleistet die von der Feder 12 ausgeübte Axialkraft, daß der flexible Ring f]üssigkeitsdicht gegen den Flansch 4 drückt, so daß das innerhalb des Pumpengehäuses gepumpte Fluidum sicher vor dem Austreten geschützt ist. Das Dichtungselement 6 besteht gemäß der Erfindung wie bereits erwähnt aus zwei Teilen, die unterschiedliche Funktionen haben und daher aus unterschiedlichen Materialien mit optimalen Eigenschaften für die jeweilige Funktion hergestellt werden können. Der Dichtungsring 9 und insbesondere die Dichtlippe 11 sollen aus einem Material mit geringem Reibungswiderstand und großer Abriebfestigkeit beispielsweise aus Tetrafluoräthylen hergestellt sein, da die Dichtungslippe dauernd gegen die Oberfläche der rotierenden Welle 3 gedruckt wird. Was den flexiblen Ring 10 anbetrifft, ist die Abriebbzw. Verschleißfestigkeit nicht von besonderer Bedeutung, da er stationär angeordnet ist und lediglich in Kontakt mit feststehenden Flächen steht. Andererseits ist die Flexibilität bzw. elastische Biegbarkeit des Ringes von größter Bedeutung, so d.aß der Ring aus einem elastischen bzw. feder-elastischem oder biegeelastischem Material wie Silikon-Kautschuk hergestellt ist. Diese beiden bevorzugten Werkstoffe, Tetrafluoräthylen und Silikon-Kautschuk, sind resistent gegenüber Chemikalien, die zum Waschen der Pumpe verwendet werden, und die darüber hinaus erhöhten Temperaturen standhalten, die bei der Dampfsterilisierung der Pumpe auftreten. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausbildung wird mit Hilfe der Feder der Kontaktdruck der Dichtlippe gegen die Wellenoberfläche automatisch aufgenommen und dadurch

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auch der Verschleiß der Dichtungslippe kompensiert, so daß eine sichere Dichtung der Welle während der gesamten Lebensdauer des Dichtungselements garantiert wird. Der Kontaktdruck der Feder 12 gegen den Dichtungshalter 7 kann verändert werden. Falls erwünscht, kann auch auf die Feder 12 verzichtet werden und diese durch ein gewendeltes oder schraubenförmiges Element ersetzt werden, mit dessen Hilfe der Dichtungshalter 7 in Axialrichtung verschiebbar ist. Das Schraubelement sollte dann zum manuellen Einstellen von der Außenseite des Pumpgehäuses aus zugänglich sein.

Eine vereinfachte Ausbildung gemäß der Erfindung liegt dann vor, wenn der Dichtring 9 mit U-förmigem Querschnitt weggelassen und durch eine einfache Dichtlippe ersetz wird, die beispielsweise mit dem Dichtungshalter 7 verbunden und mit Hilfe eines flexiblen Elements, das den Raum zwischen dem Dichtungshalter 7 und dem Flansch 4 ausfüllt, gegen die Wellenoberfläche gepreßt wird.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die automatische Einstellung des Kontaktdruckes der Dichtungslippe 1¹ gegen die drehbare Welle, der mit Hilfe der Feder erzeugt wird, eine ausreichend vergrößerte Dauerhaftigkeit der Dichtungslippe und zugleich eine genügende Abdichtung sicherstellt und zwar unabhängig vom Verschleiß der Dichtungslippe. Da die Abdichteinrichtung auch nicht teuer ist und darüber hinaus einfach hergestellt werden kann, wurde gefunden, daß sie sehr gut zur Anwendung in Pumpen für flüssige Nahrungsmittel geeignet ist. Der Schutzumfang ist Jedoch nicht darauf beschränkt, da die Abdichteinrichtung in einem breiten Gebiet verwendet werden kann, wo hohe Anforderungen an die Resistenz, gute Dichtungseigenschaften und Wirtschaftlichkeit gestellt wird.

Zusammenfassend wird festgestellt, daß sich die Erfindung mit dem Abdichten eines Wellendurchgangs in Pumpen, insbesondere für flüssige Nahrungsmittel befaßt, bei denen besondere Forderungen an Abdichtungseinrichtungen gestellt werden. Neben dem wirksamen und sicheren Abdichten in der üblichen Weise ist es erforderlich, daß

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sie auch wie der Rest der Pumpe in wirksamer Weise gereinigt und sterilisiert werden kann. Eine Dichtungseinrichtung, die diesen Anforderungen genügt, soll keine unzulässigen Taschen oder Ecken aufweisen und soll aue einem Material hergestellt sein, das sowohl durch chemische Mittel als auch durch Dampf zu reinigen ist. Eine solche Dichtungseinrichtung weist gemäß der Erfindung eine Dichtlippe und einen flexiblen Ring auf, der in einem Kanal angeordnet ist und diesen in der Wand des Pumpengehäuses befindlichen Kanal ausfüllt. Die Weite bzw.
Größe des Kanals kann verändert werden und durch Vermindern der Weite wird der flexible Ring veranlaßt, sich radial auszudehnen und dadurch die Dichtungslippe stärker gegen die Wellenoberfläche zu drücken. Hierdurch kann die Abnutzung der Dichtungslippe kompensiert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Abdichteinrichtung für eine rotierbare Welle bzw. Achse mit ~" einem Kanal bzw. Durchlaß veränderbarer bzw. einstellbarer Weite, der sich in Richtung zur Wellenoberfläche öffnet, und eine im Kanal angeordnete Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (8) eine Dichtlippe (11) aufweist, die sich an der Wellenoberfläche abstutzt, und daß ein flexibler bzw. biegbarer Ring (10) gegen die Seite der Dichtlippe (11) drückt, die der Wellenoberfläche abgewandt ist, und so im Kanal angeordnet ist, daß er bei einer Verminderung der Weite des Kanals in Richtung auf die Wellenoberfläche auf die Dichtlippe drückt.

2. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (11) von einem Schenkel eines Dichtringes (9) mit U-förmigem Querschnitt gebildet ist und daß der flexible Ring (10) so zwischen den Schenkeln des Dichtringes (9) angeordnet ist, daß er den Raum zwischen diesen ausfüllt und etwas über die Außenränder der Schenkel hinausragt.

3. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible bzw. biegbare Ring (10) ein O-Ring ist.

U. Abdichteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Schenkeln des Dichtringes (9) angeordnete flexible Ring (10) gegen die Begrenzungsfläche des Kanals drückt, die der Druck- bzw. Preßfläche am nächsten steht, und daß sich die die Schenkel des U-förmigen Dichtringes (9) verbindende Bodenwand an der entgegengesetzten Begrenzungsfläche des Kanals abstützt.

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5. Abdichteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Kanals durch axiales Verstellen eines ringförmigen Halteorgans (7) für die Dichtung (8) einstellbar ist, die die Weite des Kanals begrenzt.

6. Abdichteinrichtung nach Anspruch S₅ dadurch gekennzeichnet, dai3 das Halteelement (7) in Richtung des Kanals vorgespannt ist.

7. Abdichteinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (7) in Axialrichtung der Welle (3) mitteis eines wendel- bzw= gewindeartigen Elements verstellbar ist.

8. Abdichteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (11) aus einem Material niedrigen Reibungswiderstandes und großer Verschleißfestigkeit besteht.

9. Abdichteinrichtung nach Anspruch 8₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (11) aus Tetrafluorethylen besteht.

10. Abdichteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Ring (10) aus elastischem bzw. biegeelastischem Material besteht.

11. Abdichteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Ring (10) aus Silicon-Kautschuk besteht.

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