DE3835505A1 - Abdichtung fuer hin- und hergehende kolben, plunger, stangen, zylinder und stangenlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für hin- und hergehende Kolben, Plunger, Stangen, Zylinder und Stangenlager, die jeweils eine Nut für die Aufnahme dieser Abdichtung aufweisen, welche aus einem Reibring aus Kunststoff, insbesondere Teflon ®, und einem am Nutengrund anliegenden Pufferring, insbesondere aus Silikon­ gummi, besteht, insbesondere für einen Dosierkolben in einer Abfülleinrichtung für flüssige oder viskose Nahrungsmittel.

Derartige Abdichtungen sind aus der Hydraulik bekannt (siehe den in Kopie beigefügten Prospekt der Firma Busak + Luyken hinsichtlich sog. Turcon-Glyd-Ringe bzw. Turcon- Stepseal K). Bei diesen bekannten Konstruktionen werden O-Ringe als Pufferringe verwendet, die den Druck des Teflonringes radial nach außen oder, im Falle beispielsweise eines Stangenlagers, radial nach innen verstärken und im übrigen eine Nachstellung des Kunststoff- bzw. Teflonringes bewirken sollen, sobald letzterer Verschleißerscheinungen zeigt.

Die Bemessung des jeweiligen O-Rings ist dabei so daß er auch in Einbaustellung, also dann, wenn er vom Reibring unter Druck gesetzt worden ist, den Nutengrund nicht ausfüllt, da er dies aufgrund seiner kreisförmigen bzw. ovalen Kon­ figuration nicht kann.

Bei Verwendung einer solchen Abdichtung an Dosierkolben in einer Abfülleinrichtung für flüssige oder viskose Nahrungsmittel ergibt sich hierdurch die Schwierigkeit, daß in der Umgebung des im Betrieb einen im wesentlichen ovalen Querschnitt einnehmenden O-Pufferrings Zwischenräume zwischen demselben und der Nutenwand verbleiben, in die sich Nahrungsmittelreste setzen können, die einen idealen Nährboden für Bakterien bilden, beispielsweise im Falle von Milch- oder Joghurtprodukten. Besondere Problembereiche sind hierbei die Nutenecken bzw. die radialen Hohlräume zwischen Nutengrund, Nutenwänden und O-Ring, da diese Bereiche auch bei einer Spülung der Abfülleinrichtung, und damit der Dosierzylinder und Dosierkolben derselben, mit Reinigungsmittel von dem letzteren praktisch nicht erreicht werden. Zumindest ist dabei ein einwandfreies Spülen bzw. Reinigen nicht möglich, da das jeweilige flüssige bzw. viskose Nahrungsmittel zwar in die genannten Hohlräume ein­ treten kann, jedoch praktisch darin abgeschlossen bleibt. Allenfalls durch ein Entfernen der Abdichtung, d.h. sowohl zunächst des Reibrings als auch anschließend des Pufferrings bzw. O-Rings, kann eine einwandfreie Reinigung erreicht werden. Eine solche Demontage ist jedoch naturgemäß zeit- und arbeits­ aufwendig, ganz abgesehen davon, daß auch die Stillstandszeit der die Abfülleinrichtung aufweisenden Maschine negativ zu Buche schlägt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird somit darin gesehen, eine Abdichtung der beschriebenen Art zu schaffen, die ohne Demontage eine zuverlässige Reinigung der Abdichtung und ihrer Umgebung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontur des Pufferrings sowohl in ihrem am Nutengrund anliegenden als auch in ihrem an die Seitenwände der Nut angrenzenden Bereich der Kontur der Nut entspricht und auch in entspannter Stellung an der Nut anliegt, und daß die Kontur des Pufferrings in ihrem an den Reibring angrenzenden und diesem zugewandten Bereich jeweils an die Nutenwände anschließend in Umfangsrichtung verlaufende Rücksprünge aufweist, derart, daß in entspannter Stellung Pufferring und Reibring sich nur im Bereich einer radialen Mittelebene und zu beiden Seiten derselben berühren, hin­ gegen in Spannstellung bei je nach Einbausituation radialer Kontraktion oder Expansion des Reibrings infolge elastischer Verformung des Pufferrings beide Ringe im wesentlichen über die volle Breite des Reibrings aneinander anliegen.

Dadurch, daß der Pufferring erfindungsgemäß derart geformt ist, daß er am Nutengrund und an den Seitenwänden der Nut anliegt, entfällt für das Druckmedium, beispielsweise Nahrungsmittel, die Möglichkeit, in Zwischenräume zwischen der Nut und dem Pufferring einzudringen und dort ggf. Bakterienherde zu bilden, die das geförderte Druckmittel bzw. Medium, insbesondere Nahrungsmittel, verunreinigen könnten bzw. sich aus diesem Bereich nur schwer oder überhaupt nicht entfernen lassen würden.

Nachdem der Reibring mit axialem Spiel in der Nut angeordnet zu werden pflegt, z.B. um seine radiale Verlagerung nicht zu behindern, kann somit das Medium nur noch in den Bereich zwischen dem Reibring und den Seitenwänden der Nut eindringen, wie auch in den Bereich zwischen den Seitenwänden der Nut, der Unterseite des Reibrings und der Oberseite des Puffer­ rings, soweit im letztgenannten Bereich Reibring und Puffer­ ring nicht aneinander anliegen. In diese Bereiche kann jedoch auch ein Reinigungs- und Spülmittel sehr einfach eindringen, wie auch wieder austreten, so daß sich diese Bereiche einwandfrei sauberhalten lassen, und zwar ohne Demontage der Abdichtung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform derselben, bei welcher die je nach Einbausituation radial innere oder die radial äußere Fläche des Reibrings zylindrisch ist, sind die Rücksprünge am Pufferring von Abschrägungen gebildet, die ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufen und eine besonders einfache Konfiguration des Pufferrings darstellen, wobei sich dann im wesentlichen dreieckige Pufferräume zwischen Pufferring, Reibring und Nutenseitenwänden ergeben.

Die Erfindung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung sind im folgenden anhand eines Vergleichs zwischen einer Abdichtung nach dem nächstliegenden Stand der Technik und einer Ab­ dichtung nach der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Abdichtung nach dem nächstliegenden Stand der Technik in entspannter Stellung an einem Kolben, d.h. vor dem Einfahren des Kolbens mit der Abdichtung in den zugehörigen Zylinder;

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch die gleiche Abdichtung in Spannlage, d.h. nach radialer Zusammendrückung bzw. Kontraktion der Abdichtung nach dem Einfahren des Kolbens in den Zylinder;

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden teil­ weisen Längsschnitt durch eine Aus­ führungsform nach der Erfindung;

Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden teil­ weisen Längsschnitt durch die Aus­ führungsform nach Fig. 3.

Der nächstliegende Stand der Technik wird entsprechend den Fig. 1 und 2 am Beispiel einer Kolben-Abdichtung 1 erläutert, die in einer im wesentlichen rechteckigen Nut 2, die ggf. auch abgerundete Ecken aufweisen kann, eines Kolbens 3 angeordnet ist, der mit einem Zylinder 4 zusammenarbeitet.

Die Abdichtung 1 besteht aus einem Kunststoffring 5, der an seiner Oberseite 6, die in Einbaustellung an der Innen­ wand 7 des Zylinders anliegt (Fig. 2), seitliche Abschrä­ gungen 8 und 9 aufweist, die einerseits das Einfahren des Kolbens 3 in den Zylinder 4 erleichtern und andererseits den Abrieb verringern.

Am Nutengrund 10 liegt ein Pufferring 11 in Form eines O-Rings aus Silikongummi an, dessen Lage und Konfiguration in ent­ spannter Stellung aus Fig. 1, in Spann- bzw. Einbaustellung aus Fig. 2 hervorgehen. In der letztgenannten Lage ist der Reibring 5 radial zusammengedrückt, seine Anpreßkraft bestimmt sich einerseits durch seine Zusammendrückung und andererseits durch die Zusammendrückung bzw. Verformung des Reibrings 11.

Wie man aus Fig. 2 leicht entnimmt, bilden sich mit fort­ schreitender Zusammendrückung des Pufferrings 11 mehr oder weniger abgeschlossene, radial umlaufende Dreiecksräume 14 zwischen dem Nutengrund 10 und den Seitenwänden 12, 13 einerseits und dem Pufferring 11 andererseits. Es sind diese Dreiecksräume 14, die bei der Reinigung große Probleme bereiten, die bei der Förderung bzw. Dosierung von insbesondere Nahrungsmitteln auftreten.

Beim Gegenstand der Erfindung hingegen, die anhand der Fig. 3 und 4 erläutert ist, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugs­ zeichen bezeichnet worden sind, ist dieses Problem dadurch gelöst, daß die Kontur des Pufferrings 11′ sowohl in ihrem am Nuten­ grund 10 anliegenden als auch in ihrem an die Seitenwände 12, 13 der Nut 2 angrenzenden Bereich der Kontur der Nut 2 entspricht und auch in entspannter Stellung (Fig. 3) an der Nut 3 anliegt. Dabei weist die Kontur des Pufferrings 11′ in ihrem an den Reibring 5 angrenzenden und diesem zugewandten Bereich jeweils an die Nutenwände 12, 13 anschließend in Umfangsrichtung verlaufende Rücksprünge 15, 16 auf, derart, daß in entspannter Stellung Pufferring 11′ und Reibring 5 sich nur im Bereich einer radialen Mittelebene M und zu beiden Seiten derselben berühren, hingegen in Spannstellung (Fig. 4) bei radialer Kontraktion des Reibrings 5 infolge elastischer Verformung des Pufferrings 11′ beide Ringe 5, 11′ im wesentlichen über die volle Breite des Reibrings 5 aneinander anliegen.

Beim Gegenstand der Erfindung ist der Pufferring mit dem Bezugszeichen 11′ versehen, nachdem er sich von dem O-förmigen Pufferring 11 nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 und 2 erfindungswesentlich unterscheidet. Er füllt ersichtlich den unteren Bereich der Nut 2 vollständig aus, so daß sich insbesondere im Bereich der Ecken des Nutengrundes 10 keine ringförmigen oder wie auch immer gearteten, beispielsweise im Quer­ schnitt dreieckige Taschen bilden können, die beim Stand der Technik gemäß Fig. 1 und 2 regelrechte Bakterienherde bilden können.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die radial innere Fläche des Reibrings zylindrisch und die Rücksprünge bzw. Abschrägungen 15 und 16 gemäß Fig. 3, die in entspannter Stellung der Abdichtung vorhanden sind, verschwinden im wesentlichen gemäß Fig. 4 in der Spann- bzw. Betriebsstellung, in welcher die Abdichtung, die hier mit dem Bezugszeichen 1′ versehen ist, unter dem Einfluß der Zylinderinnenwand 4′ zusammengedrückt worden ist, wobei sich der Reibring 5 infolge einer Durchmesserverringerung und der erfindungsgemäße Puffer­ ring 11′ durch elastische Verlagerung von Material im Bereich seiner radial äußeren Fläche verformt haben. Durch die Spalten zwischen den axialen Stirnwänden 17 und 18 des Reibrings 5 (Fig. 4) und den Seitenwänden 12 und 13 der Nut 2 kann im Falle einer erforderlichen Reinigung Spül- und Reinigungsmittel (nicht gezeigt) zutreten und die durch diese Abstände gebildeten Spalte (siehe beispielsweise Spalt 19 in Fig. 3) vollständig reinigen, ohne daß Nahrungsmittel oder dergl. zurückbleibt.

Selbst dann, wenn sich die dem Reibring 5 zugewandte Seite des Pufferrings 11′ nicht vollständig bzw. nicht in gesamter Breite b (Fig. 4) des Reibrings 5 an die radial innere, zylindrische Fläche desselben anlegen sollte, bleibt doch infolge der erfindungsgemäßen Formgebung stets ein freier Zulauf und Ablauf des Spül- und Reinigungsmittels über die Spalte 19 erhalten, d.h. es können sich keine abgeschlossenen Faul­ taschen oder dergl. bilden, wie dies bei entsprechender axialer Verlagerung des O-förmigen Pufferrings 11 beim Gegenstand des Standes der Technik (siehe Fig. 2) zwangsläufig der Fall ist, da sich hier nun einmal Reste des verderblichen Mediums zwischen dem Nutengrund 10 und dem Pufferring 11 fest­ setzen können.

Der erfindungsgemäße Pufferring 11′ kann mit einer bestimmten Vorspannung in der Nut 2 sitzen, so daß es dem geförderten Medium unmöglich ist, in den Bereich zwischen Pufferring 11′ und Nut 2 einzudringen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die dem Reibring 5 zugewandte Seite des Pufferrings 11′ auch in anderweitiger Form konvex ausgebildet sein kann, derart, daß diese Fläche eine ballige Form aufweist, bzw. auch im Querschnitt einen Polygonzug beschreiben kann.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer sogenannten Recht­ ecknut mit im wesentlichen zylinderflächigem Nutengrund erläutert. Dieser Nutengrund kann jedoch auch ausgerundet bzw. konkav bzw. im Querschnitt bogenförmig, trapezförmig oder sonstwie kantig bzw. eckig bzw. einen Polygonzug darstellend ausgebildet sein.

Claims (3)

1. Abdichtung für hin- und hergehende Kolben, Plunger, Stangen, Zylinder und Stangenlager, die jeweils eine Nut für die Aufnahme dieser Abdichtung auf­ weisen, welche aus einem Reibring aus Kunststoff, insbesondere Teflon ®, und einem am Nutengrund anliegenden Pufferring, insbesondere aus Silikon­ gummi, besteht, insbesondere für einen Dosierkolben in einer Abfülleinrichtung für flüssige oder viskose Nahrungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Pufferrings (11′) sowohl in ihrem am Nutengrund (10) anliegenden, als auch in ihrem an die Seitenwände (12, 13) der Nut (2) angrenzenden Bereich der Kontur der Nut (2) entspricht und auch in entspannter Stellung an der Nut (2) anliegt, und daß die Kontur des Pufferrings (11′) in ihrem an den Reibring (5) angrenzenden und diesem zugewandten Bereich jeweils an die Nutenwände (12, 13) anschließend in Umfangsrichtung verlaufende Rücksprünge (15, 16) aufweist, derart, daß in entspannter Stellung Puffer­ ring (11′) und Reibring (5) sich nur im Bereich einer radialen Mittelebene und zu beiden Seiten derselben berühren, hingegen in Spannstellung (Fig. 4) bei je nach Einbausituation radialer Kontraktion oder Expansion des Reibrings (5) infolge elastischer Verformung des Pufferrings (11′) beide Ringe (5, 11′) im wesentlichen über die volle Breite des Reibrings (5) aneinander an­ liegen.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, bei welcher die je nach Einbausituation radial innere oder die radial äußere Fläche des Reibrings zylindrisch ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rücksprünge (15, 16) am Pufferring (11′) von Abschrägungen gebildet sind.

3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut im Querschnitt rechteckig ist.