DE4409627C1 - Lager- und Dichtungsanordnung für eine bewegbare Stange oder Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lager- und Dichtungsanordnung für eine bewegbare Stange oder Welle mit

• a) einer Lagerbuchse, die als Lager- und Dichtungsbuchse mit mindestens einer einstückig angeformten, als Dichtelement dienenden, geringere Wandstärke und dadurch eine gewisse Flexibilität aufweisenden Dichtlippe ausgebildet ist;
• b) mindestens einem der Lagerbuchse benachbarten Dichtungs­ element.

Zur Lagerung und Abdichtung bewegbarer Stangen, z. B. von Kol­ benstangen in Abfüllmaschinen für verderbliche Füllgüter, sind die verschiedensten Anordnungen bekannt. Am gebräuchlichsten ist die Verwendung von Einrichtungen, wie sie etwa auch in der Hydraulik verwendet werden. Dabei wird eine Kunststoff- Lagerbuchse eingesetzt, die ausschließlich Lager- und Führungs­ funktion besitzt. An einer oder auch beiden axialen Stirnseiten der Lagerbuchse ist jeweils in einem separaten Einbauraum eine O-Ring-, eine Gleitring- oder eine Nutring-Dichtung vorgesehen, welche von dem Maschinenteil, welches die Dichtung(en) und die Lagerbuchse aufnimmt, radial nach innen gegen die abzudich­ tende und zu führende Stange oder Welle gedrückt wird. Bei derartigen bekannten Lager- und Dichtungsanordnungen gibt es eine Vielzahl von Spalten und Toträumen, in denen sich Schmutz, bei der Verwendung in Abfüllmaschinen insbesondere Füllgutreste, festsetzen können. Derartige Spalte und Toträume sind schlecht zu reinigen und zu sterilisieren, so daß stets die Gefahr besteht, daß sich an diesen Stellen Impfnester bilden.

Eine Lager- und Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art ist aus der US 35 27 507 bekannt. Bei diesem Stande der Technik verbleiben jedoch axial gerichtete, ringförmige Spalte, in denen sich Verunreinigungen festsetzen könnten.

Die US 30 57 630 zeigt eine Dichtung, die durch einen O-Ring radial nach innen beaufschlagt ist. Auch dieser Stand der Tech­ nik vermeidet Spalte, die verschmutzungsgefährdet sind, nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lager- und Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche nicht nur leicht zu reinigen und zu sterilisieren ist, sondern schon im Vorfeld das Eindringen in Toträume und das Hinterkriechen der Dichtung durch das Füllgut nicht zuläßt und sich deshalb insbesondere aber nicht ausschließlich zur Verwendung in Abfüllmaschinen für verderbliche Füllgüter eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• c) jede Dichtlippe von einer zugeordneten elastisch vorgespann­ ten O-Ring-Dichtung radial nach innen beaufschlagt ist;
• d) jede O-Ring-Dichtung in einem über einen Schlitz nach außen geöffneten Ringraum angeordnet ist, dessen Volumen kleiner als das Volumen der O-Ring-Dichtung ist, derart, daß die O-Ring-Dichtung den Ringraum nicht nur ausfüllt, sondern durch den Schlitz nach außen gedrückt ist.

Die erfindungsgemäße Lager- und Dichtungsanordnung weist also eine spaltfreie durchgehende Innenfläche auf, welche an der Mantelfläche der abzudichtenden bewegbaren Stange oder Welle anliegt. Die O-Ring-Dichtungen werden ausschließlich als Vor­ spannelemente und statisch eingesetzt. Die gesamte Einheit aus Lager- und Dichtungsbuchse sowie den zugeordneten O-Ring- Dichtungen kann so zusammengefaßt werden, daß auch außerhalb der inneren, die Lagerungs- und Dichtungsfunktion ausführenden Zylinderfläche keine Toträume vorhanden sind. Dadurch, daß die O-Ring-Dichtung den Ringraum nicht nur ausfüllt, sondern durch den Schlitz nach außen gedrückt ist, entstehen "nur äußere" (also keine nach innen reichenden versteckten) Flächen, die problemlos zu reinigen sind.

Wenn die O-Ring-Dichtungen nicht nur radial, sondern auch axial beaufschlagt sind, füllen sie den Ringraum, in dem sie zur elastischen Beaufschlagung der entsprechen­ den Dichtlippe untergebracht sind, besonders gut und vollständig aus.

Die Lager- und Dichtungsbuchse kann einen Lagerbereich größerer Wandstärke aufweisen, der von einer Nut eines Lagergehäuses aufgenommen ist. Das Lagergehäuse dient dann gleichzeitig dazu, die O-Ring-Dichtung(en) unter Vorspannung zu setzen. Das Lagergehäuse seinerseits wird von dem (äußeren) Maschinenteil getragen.

Das Lagergehäuse ist vorteilhafter Weise aus zwei Teilen zusammengesetzt. Hierdurch wird die Montage der Lager- und Dichtungsbuchse, bei welcher der Lagerbereich größe­ rer Wandstärke in der Nut des Lagergehäuses aufgenommen werden soll, erleichtert.

Die Lager- und Dichtungsbuchse kann an jedem axialen Ende eine Dichtlippe aufweisen; in manchen Anwendungs­ fällen genügt jedoch auch eine Ausgestaltung, bei wel­ cher die Lager- und Dichtungsbuchse nur an einem axialen Ende eine Dichtlippe aufweist.

Die Lager- und Dichtungsbuchse besteht zweckmäßigerweise aus einem PTFE Werkstoff.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen axialen (Teil-)Schnitt durch eine Lager- und Dichtungsanordnung für eine Kolbenstange;

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform einer Lager- und Dichtungsbuchse.

In Fig. 1 ist schematisch die Lager- und Dichtungsan­ ordnung für eine Kolbenstange dargestellt, wie sie beispielsweise bei Dosierkolben in Vorrichtungen zum Abfüllen von Lebensmitteln und dergleichen Verwendung findet. Die Kolbenstange selbst ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 1 versehen; sie weist an ihrer oberen Stirnseite eine Befestigungs-Gewindebohrung 2 auf. Die Kolbenstange 1 ist in axialer Richtung beweglich; sie durchsetzt dabei die Mittelöffnung einer kombinierten Lager- und Dichtungsbuchse, die das Bezugszeichen 3 trägt und aus einem PTFE-Werkstoff hergestellt ist. Die Lager und Dichtungsbuchse 3 ist selbst nur in der linken Hälfte der Fig. 1 eingezeichnet; sie ist symmetrisch in der rechten Hälfte von Fig. 1 ergänzt zu denken.

Die Lager- und Dichtungsbuchse 3 ist im axial mittleren Lagerbereich 4 mit größerer Dicke ausgestaltet und dient hier der Lagerung und Führung der Kolbenstange 1. An beiden axialen Stirnflächen ist jeweils eine Dichtlippe 5, 6 einstückig an die Lager- und Dichtungsbuchse 3 angeformt, die aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Wandstärke in radialer Richtung eine gewisse Flexibilität aufweisen. Radial außerhalb der Dichtlippen 5, 6 ist jeweils eine O-Ring-Dichtung 7, 8 angeordnet, die in noch zu beschreibender Weise die zugehörige Dichtlippe 5, 6 nach innen in Richtung auf die Kolbenstange 1 drückt.

Die Lager- und Dichtungsbuchse 3 ist zusammen mit den O-Ring-Dichtungen 7, 8 von einem zweiteiligen Gehäuse 9 gehalten. Ein oberes Lagergehäuseteil 9a und ein unteres Lagergehäuse 9b bilden gemeinsam eine Nut 10, welche den mittleren Lagerbereich 4 der Lager- und Dichtungsbuchse 3 aufnimmt.

Die in Fig. 1 obere O-Ring-Dichtung 7 wird vom oberen Gehäuseteil 9a in eine nutförmige Ausnehmung 11 auf der Rückseite der oberen Dichtlippe 5 hineingedrückt. Die im Querschnitt kreisbogenförmige Ausnehmung 11 ist etwas kleiner als sie normalerweise bei der zum Einsatz kommenden O-Ring-Dichtung 7 verwendet würde. Hierdurch wird erreicht, daß die O-Ring-Dichtung 7 besonders stark verformt und aus dem Ringraum, der ihr zwischen dem oberen Gehäuseteil 9a und der Dichtlippe 5 der Lager- und Dichtungsbuchse 3 zur Verfügung steht, durch den Ring­ schlitz nach oben herausgedrückt wird. Leer- oder Toträume entstehen auf diese Weise im Inneren der Lager- und Dichtungs­ anordnung nicht. In entsprechender Weise ist auch die in Fig. 1 untere O-Ring-Dichtung 8 in einer im Quer­ schnitt kreisbogenförmigen, nutförmigen Ausnehmung 12 der Lager- und Dichtungsbuchse 3 untergebracht. Sie liegt zusätzlich auf einer Stufe 13 des unteren Lagerge­ häuseteils 9b auf und wird so auch axial beaufschlagt.

Die ganze oben geschilderte Lager- und Dichtungsan­ ordnung, bestehend aus den beiden Gehäuseteilen 9a, 9b, der Lager- und Dichtungsbuchse 3 sowie den beiden O-Ring-Dichtungen 7 und 8, wird von einem Maschinenteil 14 getragen. Das Maschinenteil 14 weist einen nach oben offe­ nen, im wesentlichen zylindrischen Aufnahmeraum 15 auf, der nach unten durch einen radial nach innen vorstehen­ den Ringflansch 16 begrenzt wird. Das Lagergehäuse 9 liegt auf dem Ringflansch 16 über eine Flachringdich­ tung 17 auf. Eine durch Schrauben 18 an dem Maschinenteil 14 befestigte Ringscheibe 19 übergreift mit ihrem inne­ ren Rand das obere Lagerteil 9a und hält so die gesamte Lager- und Dichtungsanordnung an ihrem Platz.

Ersichtlich ist die Anordnung so, daß es innerhalb der Lager- und Dichtungsanordnung keine Spalte, Tot- oder Leer­ räume gibt, in denen sich Füllgutreste festsetzen könn­ ten.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lager- und Dichtungsbuchse dargestellt, welches demjenigen von Fig. 1 sehr ähnlich ist. Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.

Der einzige Unterschied zwischen den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 besteht darin, daß bei demjenigen der Fig. 1 an beiden axialen Enden, bei demjenigen von Fig. 2 jedoch nur an einem axialen Ende eine Dicht­ lippe 5, 6 bzw. 105 vorgesehen ist. Die Dichtlippe 105 wird genau wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 radial nach innen durch eine O-Ring-Dichtung 107 beauf­ schlagt, die beim Einbau in ein entsprechendes Lager­ gehäuse unter Vorspannung gebracht wird. Der in der Wandstärke verdickte Bereich 104 erstreckt sich beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 bis zum unteren axialen Ende.

Claims (7)

1. Lager- und Dichtungsanordnung für eine bewegbare Stange oder Welle mit

• a) einer Lagerbuchse, die als Lager- und Dichtungsbuchse mit mindestens einer einstückig angeformten, als Dichtelement dienenden, geringere Wandstärke und dadurch eine gewisse Flexibilität aufweisenden Dichtlippe ausgebildet ist;
• b) mindestens einem der Lagerbuchse benachbarten Dichtungs­ element, dadurch gekennzeichnet, daß
• c) jede Dichtlippe (5, 6; 105) von einer zugeordneten elas­ tisch vorgespannten O-Ring-Dichtung (7, 8; 107) radial nach innen beaufschlagt ist;
• d) jede O-Ring-Dichtung (7, 8; 107) in einem über einen Schlitz nach außen geöffneten Ringraum (11, 12) angeordnet ist, dessen Volumen kleiner als das Volumen der O-Ring-Dichtung (7, 8; 107) ist, derart, daß die O-Ring-Dichtung (7, 8; 107) den Ringraum (11, 12) nicht nur ausfüllt, sondern durch den Schlitz nach außen gedrückt ist.

2. Lager- und Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die O-Ring-Dichtung (8) gleichzeitig radial und axial beaufschlagt ist.

3. Lager- und Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Dichtungsbuchse (3; 103) einen Lagerbereich (4; 104) größerer Wandstärke aufweist, der von einer Nut (10) eines Lagergehäuses (9) aufgenommen ist.

4. Lager- und Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (9) aus zwei Teilen (9a, 9b) zusammengesetzt ist.

5. Lager- und Dichtungsanordnung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Dichtungsbuchse (3) an jedem axiale Ende eine Dichtlippe (5, 6) aufweist.

6. Lager- und Dichtungsanordnung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Dichtungsbuchse (103) nur an einem axialen Ende eine Dichtlippe (105) aufweist.

7. Lager- und Dichtungsanordnung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager- und Dichtungsbuchse (3; 103) aus einem PTFE-Werkstoff besteht.