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Die
Erfindung betrifft eine Käsebruchherstellwanne,
die einen Halter mit einer Halterwand und einer zentralen Welle
aufweist, welche Schneid- und/oder
Rührelemente
trägt und
die benachbart zu mindestens einem Ende durch die Halterwand verläuft, wobei
die Käsebruchzubereitungswanne
mindestens eine Dichtungsanordnung für die durch die Halterwand
laufende Welle aufweist, wobei die Dichtungsanordnung mindestens
einen Aufnahmeraum und einen bei Betrieb darin aufgenommenen Dichtring
aufweist, wobei der Dichtring einen ringförmigen Körper aufweist, der abdichtend
an der Welle angebracht ist und der mit einer Dichtlippe versehen
ist, die mit einer Fläche
der Dichtungsanordnung zusammenwirkt, wobei die Fläche relativ
zu der Halterwand stationär
ist und radial relativ zu der Welle verläuft, und wobei der ringförmige Körper ferner
eine axiale Innenfläche
aufweist, die an ersten Positioniereinrichtungen der Dichtungsanordnung
anliegt, wobei die ersten Positioniereinrichtungen relativ zu der
Halterwand stationär
sind. Solche Käsebruchherstellwannen,
die auch als Käsebruch(herstell)behälter oder
Käsewannen
oder Käsebehälter bezeichnet werden,
sind aus der Praxis bekannt und werden beispielsweise von dem Anmelder
unter dem Markennamen Tetra Tebel OST vermarktet.
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In
dem
US-Patent 4,136,886 ist
eine Dichtungsvorrichtung für
eine eine Wand, beispielsweise einer Marmeladenherstellwanne oder
einer Käsebruchherstellwanne,
durchlaufende Welle beschrieben. Die bekannte Dichtungsvorrichtung
weist eine in einem Wandteil des Halters ausgebildete ringförmige Kammer
auf, die die Welle umschließt
und die je nach Ventilposition mit einer Zuführleitung für Reinigungsflüssigkeit
oder mit einer Ablassleitung verbunden ist. In der ringförmigen Kammer
befindet sich ein die Welle umschließender äußerer Dichtring des sogenannte
V-Typs. Ein solcher Ring weist eine nahezu V-förmige Nut in einer von der
Welle entfernten Fläche
auf, wo durch eine von der Welle schräg in Axialrichtung nach außen verlaufende
Lippe gebildet wird, deren freier Rand an einer Wand der ringförmigen Kammer
anliegt. Ferner ist an der Fläche
des die ringförmige
Kammer aufweisenden Wandteils, die dem Inneren des Halters zugewandt
ist, ein im Wesentlichen gleicher innerer Dichtring angeordnet, dessen
Lippe ein freies Ende aufweist, das an der genannten Fläche anliegt.
Zwischen der ringförmigen Kammer
und dem Inneren des Halters sind Spülkanäle für ein Reinigungsfluid vorgesehen.
Die Spülkanäle enden
derart unterhalb der Lippe des inneren Dichtrings, dass dieser von
dem Druck der Reinigungsflüssigkeit
von der Wandfläche
weggedrückt werden
kann, damit eine bestmögliche
Spülung
mit der Reinigungsflüssigkeit
ermöglicht
wird. Bei normaler Verwendung des Halters bewirkt der äußere Dichtring
eine Abdichtung der ringförmigen
Kammer in Axialrichtung von der ringförmigen Kammer nach außen, das
heißt
in einer von dem Inneren des Halters wegführenden Richtung. Der innere
Dichtring dient zum Verhindern eines Flüssigkeitsstroms von dem Halter
in die ringförmige
Kammer. Wenn trotzdem eine Leckage auftritt, kann die in der ringförmigen Kammer
aufgefangene Flüssigkeit über die
Ablassleitung abgeführt
werden.
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Ein
Nachteil des bekannte Dichtungssystems besteht darin, dass insbesondere
bei relativ großen
Haltern mit einer langen Welle, beispielsweise bei Käsebruchherstellwannen
mit einem Inhalt von 20.000 Litern oder mehr, immer noch relativ
viele Leckagen auftreten, was unerwünscht ist. Der Grund für dieses
Problem wird sowohl dem relativ großen radialen Spiel der Welle
aufgrund von Herstellungstoleranzen und der Durchbiegung der Welle
als auch dem relativ großen
axialen Spiel der Welle aufgrund der Expansionsdifferenzen zwischen
der relativ massiven Welle und dem Halter bei Temperaturschwankungen
zugeschrieben. Die Lippe der Dichtringe wird dabei derart belastet,
dass die Dichtwirkung verringert wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile
zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren. Zu diesem Zweck ist
erfindungsgemäß eine Käsebruchherstellwanne
des oben beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
des Dichtrings sowohl radial als auch axial sowohl von einem radialen
als auch von einem axialen Außenrandbereich
des ringförmigen Körpers schräg an außen verläuft, und
sich zwischen der Dichtlippe und der radialen Innenfläche des
ringförmigen
Körpers,
welche an der Welle anliegt, eine axiale Außenfläche des ringförmigen Körpers befindet,
die zum Fixieren des Dichtrings zwischen den ersten und zweiten
Positioniereinrichtungen direkt mit zweiten Positioniereinrichtungen
zusammenwirkt, welche relativ zu der Halterwand stationär sind und bei
denen die Lippe frei bleibt.
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Es
wird auf
US-A-4 989
504 Bezug genommen, in der eine Käsebruchherstellwanne mit einer Dichtungsanordnung
für eine
Welle mit einem zwei Dichtlippen aufweisenden Dichtring beschrieben
ist. Bei dieser bekannten Dichtungsanordnung ist der Dichtring jedoch
nicht an der Welle, sondern an einem stationären Teil der Halterwand angebracht
ist. Eine Dichtlippe berührt
die Fläche
der Welle, und die andere Dichtlippe liegt an einer radialen Fläche eines an
der Welle vorgesehenen Flansches an. Auch hier gibt es im Wesentlichen
die gleichen Nachteile wie oben anhand des Dichtsystems aus
US-A 4 136 886 beschrieben.
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Ferner
wird auf
DE 37 00839
A1 Bezug genommen, in der eine Dichtungsanordnung für einen Halter
mit einem um eine Welle platzierten Dichtring beschrieben ist. Dieser
bekannte Dichtring weist eine Dichtlippe auf, die im Wesentlichen
gleich ausgeführt ist
wie die Dichtlippe des erfindungsgemäßen Dichtrings. Der bekannte
Dichtring ist jedoch in Positioniereinrichtungen montiert, die sich
zusammen mit der Welle bewegen und somit relativ zu der Halterwand
nicht stationär
sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinzuziehung
der Zeichnungen näher
erläutert.
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1 zeigt
einen schematischen vertikalen Längsschnitt
eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Käsebruchherstellwanne;
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt des in 1 gezeigten
Teils, der in 1 in großem Maßstab als II angegeben ist,
mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung;
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3 zeigt
in noch größerem Maßstab eine schematische
Ansicht des Teils III aus 2; und
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4 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Dichtrings für eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung.
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1 zeigt
schematisch, größtenteils
im Wesentlichen in Form eines vertikalen Längsschnitts, ein Ausführungsbeispiel
eines Halters 1, der für
die Erfindung zweckmäßig ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Halter eine Käsebruchherstellwanne, die
auch als Käsewanne
oder Käsebruchbehälter bezeichnet
wird. Der Käsebruchbehälter weist
einen im Wesentlichen horizontalen zylindrischen Behälter 2 mit
Endverschlüssen 3 und 4 auf.
In dem Behälter verläuft in Längsrichtung
eine zentrale Welle 5, die Käsebruchschneid- und -rührelemente 6 trägt und die
zwecks Drehung von einem Antriebsmotor 7 in Wirkverbindung
mit diesem stehend angetrieben wird. Solche Behälter sind, wie auch in der
Zeichnung gezeigt, typischerweise mit einer leichten Neigung montiert,
um das Entleeren des Behälters
zu erleichtern.
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Die
zentrale Welle ist außerhalb
des Behälters 2 in
einer Lagerstruktur 8 auf der Nichtantriebsseite auf Lagern
montiert und auf der Antriebsseite über eine Kupplungsstruktur 9 mit
dem Antriebsmotor 7 verbunden, der gleichzeitig die gleiche
Funktion eines Lagers hat. Bei einem großen Behälter, der einen Inhalt von
beispielsweise 20.000 Litern oder mehr haben kann, weist die zentrale
Welle 5 eine beträchtliche
Länge auf,
die zum Beispiel in der Größenordnung
von 5 m liegen kann. Die zentrale Welle ist im Wesentlichen massiv,
das heißt
als sehr dickwandiges Rohr ausgebildet. Der Durchmesser der Welle
kann in der Größenordnung
von beispielsweise 10 bis 12 cm liegen. Eine solche Welle verbiegt
sich in gewissem Maße
unter ihrem eigenen Gewicht und infolge der bei Betrieb auftretenden
Last, die in Nachbarschaft der Lagerstrukturen durch ein gegebenenfalls
vorhandenes Spiel aufgenommen werden muss. Gleichzeitig sollte jedoch
die Dichtwirkung der Dichtungsstruktur beibehalten werden.
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Ferner
expandiert bei einer Temperaturerhöhung der Halter selbst, der
typischerweise eine Wanddicke in der Größenordnung von einigen wenigen
Millimetern, beispielsweise 3 mm, aufweist, schneller als die zentrale
Welle. Folglich kann sich beispielsweise bei Reinigungsverfahren,
bei denen eine Spülung
mit einer erwärmten
Reinigungsflüssigkeit
erfolgt, bei einem großen
Behälter
die Dichtungsanordnung auf der Seite des äußeren Lagers 8 relativ zu
der zentralen Welle über
eine relativ große
Distanz verschieben, die beispielsweise in der Größenordnung
von 5 mm liegen kann. Auch dieser Effekt sollte die Dichtwirkung
so wenig wie möglich
beeinflussen.
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2 zeigt
den Teil II aus 1 in größerem Maßstab. Die zentrale Welle 5 verläuft von
dem Inneren des Behälters über einen
Wellenzapfen 10 mit reduziertem Durchmesser durch eine
große Öffnung 11 in
dem Endverschluss 3 des Behälters 2 und durch eine
Dichtungsanordnung 13, die über einen Stützring 12 an
dem Endverschluss 3 angebracht ist, zur Außenseite
des Behälters.
Ferner ist jenseits der Dichtungsanordnung 13 von der Dichtungsanordnung
entfernt eine externe Lagerstruktur 8 auf dem Stützring 12 montiert.
Die Lagerstruktur 8 weist ein Lagergehäuse 14 auf, das bei
diesem Ausführungsbeispiel
ein Kugellager 15 enthält,
welches bei diesem Ausführungsbeispiel
den Endteil 16 mit leicht weiter reduziertem Durchmesser
des Wellenzapfens 10 aufnimmt. Das Lagergehäuse 14 ist über eine
Anzahl von radial verteilten Armen 17, von denen einer gezeigt
ist, mit einem Befestigungsring 18 verbunden, der wiederum
mit Schrauben 19 an dem Stützring 12 angebracht
ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass 2 und 3 die
Dichtungsanordnung an dem Nichtantriebsende der zentralen Welle
zeigen. Eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung
kann jedoch auch am anderen Ende der Welle vorgesehen sein.
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Das
in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung
ist in leicht vergrößertem Maßstab schematisch
in 3 dargestellt. Gemäß 2 und 3 weist
die Dichtungsanordnung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in Axialrichtung betrachtet und relativ zu dem Inneren des Behälters einen
inneren Dichtring 20 und einen im Wesentlichen gleich ausgebildeten äußeren Dichtring 21 auf,
die beide an dem Wellenzapfen 10 angebracht sind.
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Die
Dichtringe sind aus einem geeigneten elastischen Material gefertigt
und weisen bei diesem Ausführungsbeispiel
einen ringförmigen
Körper 22 mit
einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und einer axial äußeren Fläche 40,
einer axial inneren Fläche 41,
einer radial äußeren Fläche 42 und
einer radial inneren Fläche 43 auf.
Siehe auch 4, die schematisch in leicht
vergrößertem Maßstab einen
Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Dichtrings
zeigt. Der ringförmige Körper 22 bildet
direkt eine Abdichtung relativ zu dem Wellenzapfen 10.
Ferner weist der ringförmige
Körper
eine Dichtlippe 23 auf, die schräg nach oben und in montiertem
Zustand von dem ringförmigen
Körper, insbesondere
sowohl von einem radial als auch axial äußeren Rand des ringförmigen Körpers, nach
außen
verläuft.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
verläuft
die Dichtlippe 23 in einer Linie mit einer Diagonalen des
ringförmigen
Körpers,
das heißt
von dem Übergangsbereich
zwischen den Flächen 40 und 42 aus 4 aus.
Die Dichtlippen 23 der Dichtringe 20,21 bilden
einen Dichtrand 24, der operativ eine Abdichtung relativ
zu einer radialen Fläche
der Dichtungsanordnung bildet.
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Beispiele
für geeignete
Materialien für
die Dichtringe sind Kautschuk oder kautschukartige Materialien,
wie beispielsweise lebensmittelechte FPM-Polymere oder EPDM oder dergleichen
Materialien.
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Die
Dichtungsanordnung weist ferner ein scheibenförmiges Gehäuse 25 auf, das mit
Positioniereinrichtungen zum Befestigen der Dichtringe versehen
ist. Das scheibenförmige
Gehäuse
ist mit Schrauben 19a oder dergleichen an dem Stützring 12 montiert,
wobei eine Dichtungseinrichtung, wie z. B. ein O-Ring 26,
dazwischen angeordnet ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist das scheibenförmige
Gehäuse 25 eine
zentrale scheibenförmige
Vertiefung auf, in der ein Ring 27 montiert ist. Der Ring 27 liegt
mit seiner dem Inneren des Behälters
zugewandten Fläche
unter Zwischenschaltung eines ersten O-Rings 28a an einem
radialen Flansch 29 des scheibenförmigen Gehäuses 25 an. Der Ring 27 liegt
ferner mit seiner axial nach außen weisenden
Fläche
unter Zwischenschaltung eines zweiten O-Rings 28b an einem
ringförmigen
Element 30 an, das eine zentrale Kammer 31 um
den Wellenzapfen 10 bildet. Die zentrale Kammer 31 ist über mindestens
eine Bohrung 32 in dem ringförmigen Element 30 mit
mindestens einer Zuführleitung 33 für eine Reinigungsflüssigkeit
verbunden. Die zentrale Kammer 31 ist ferner über mindestens
eine weitere Bohrung 34 mit mindestens einer Ablassleitung 35 für Leckfluid
und Reinigungsflüssigkeit
verbunden. Es ist jedoch auch möglich,
eine oder mehrere kombinierte Zuführ-/Ablassleitungen zu verwenden.
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In
der Kammer 31 befindet sich ferner der äußere Dichtring 21.
Bei der Lippe 23 des äußeren Dichtrings 21,
die von dem radialen und axialen äußeren Rand des ringförmigen Körpers schräg nach außen verläuft, liegt
der Dichtrand 24 an einer radialen Innenfläche 37 einer
Außenwand 36 der
Kammer 31 an.
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Ferner
ist benachbart zu dem Wellenzapfen 10 die Außenwand 36 der
Kammer 31 mit Nocken 38 versehen, die unterhalb
der Dichtlippe 23 des äußeren Dichtrings 21 axial
nach innen verlaufen, wobei die Nocken 38 an der axial äußeren Fläche 40 des ringförmigen Körpers 22 des
Dichtrings 21 anliegen. Statt der Nocken 38 kann
auch eine ringförmige Schulter
mit querverlaufenden Nuten oder dergleichen verwendet werden.
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Der äußere Dichtring 21 liegt
ferner mit seiner axial inneren Fläche 41 an der axial äußeren Fläche 50 des
Rings 27 an. Der Ring 27 weist ferner an seiner
axial äußeren Fläche 50 benachbart
zu dem Dichtring 21 radial verteilte Vertiefungen 51 auf,
die einen Durchgang für
eine Reinigungsflüssigkeit
bilden. Der Ring 27 weist ähnlich wie die Kammerwand 6 auf
der axial inneren Fläche 52,
das heißt
der dem Inneren des Behälters
zugewandten Fläche,
Nocken 53 oder dergleichen auf, die unterhalb der Dichtlippe 23 des
inneren Dichtrings an der axial äußeren Fläche 40 des
inneren Dichtrings 20 anliegen. Die Dichtlippe 23 des
inneren Dichtrings 20 liegt dann mit ihrem Dichtrand 24 an
der Fläche 52 des
Rings 27 an.
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Die
axial innere Fläche 41 des
inneren Dichtrings 20 liegt an radial verteilen Fingern 54 des scheibenförmigen Gehäuses 25 an.
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Bei
der beschriebenen Anordnung sind die ringförmigen Körper der Dichtringe 20 und 21 relativ zu
den Endverschlüssen 3 des
Behälters
direkt befestigt. Wenn sich der Wellenzapfen 10 und die
Behälterwand
relativ zueinander in Axialrichtung bewegen, verbleiben die Dichtringe
in derselben Position relativ zu der Behälterwand und gleiten die radial
inneren Flächen 43 der
Dichtringe über
den Wellenzapfen, ohne dass die Dichtlippen 23 dadurch
belastet werden oder ihre Ausrichtung verändern. Die Dichtwirkung der
Dichtlippen 23 wird somit nicht beeinflusst.
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Die
Finger 54, der Ring 27 und das ringförmige Element 30 umgeben
den Wellenzapfen 10 mit einem gewissen Spiel "d", wodurch eine leichte Radialbewegung
des Wellenzapfens 10 relativ zu der Dichtungsanordnung
ermöglicht
wird. Bei einer solchen Bewegung gleiten die Dichtränder 24 der
Dichtlippen in gewissem Maße über die
radialen Flächen 37 und 52 der
Kammerwand 36 und des Rings 27, wobei die ursprüngliche
Ausrichtung der Dichtlippen im Wesentlichen erhalten bleibt und
die Dichtwirkung garantiert bleibt.
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Wenn
in der Kammer 31 und/oder in dem Inneren des Behälters ein
erhöhter
Flüssigkeitsdruck auftritt,
werden die Dichtlippen 23 der Dichtringe derart stärker gegen
die Flächen 37 bzw. 52 gedrückt, dass
die Dichtwirkung weiter gesteigert werden kann.
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Bei
einem Reinigungszyklus wird bei geschlossenerer Ablassleitung 35 eine
Reinigungsflüssigkeit
unter Druck über
die Zuführleitung 33 für die Reinigungsflüssigkeit
und die Bohrung 32 in die Kammer 31 geleitet.
Diese Reinigungsflüssigkeit
kann die Lippe 23 des äußeren Dichtrings 21 nicht
passieren, sondern kann über
die Vertiefungen 51 in dem Ring 27 und über den
Zwischenraum zwischen dem Ring 27 und dem Wellenzapfen 10 und über den
Zwischenraum zwischen den Nocken 53 in den Zwischenraum 55 unterhalb
der Dichtlippe 23 des inneren Dichtrings gelangen. Die
Lippe 23 kann sich unter dem Einfluss des von der Reinigungsflüssigkeit
aufgebrachten Drucks nach oben durchbiegen, so dass die Reinigungsflüssigkeit
passieren kann, wodurch der Raum unterhalb der Lippe gereinigt wird.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass anhand der vorstehenden Beschreibung
verschiedene konstruktive Änderungen
für Fachleute
auf dem Sachgebiet offensichtlich sind. Somit kann, falls gewünscht, die beschriebene
Dichtungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen Dichtring in einem Aufnahmeraum und
einem anderen Dichtringtyp in dem anderen Aufnahmeraum ausgebildet
sein. Ferner kann, falls gewünscht,
die Dichtungsanordnung mit nur einem einzigen Aufnahmeraum für einen
Dichtring ausgebildet sein. In diesem Fall kann bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
der äußere Aufnahmeraum
zwischen dem Ring 27 und der Kammerwand 36 vorgesehen
sein und kann der Dichtring 21 wegfallen. Der Ring 27 kann
dann mit Schrauben oder dergleichen an dem scheibenförmigen Gehäuse 25 angebracht sein.
Die Abdichtung erfolgt dann über
den Dichtring 20 in dem Aufnahmeraum 31a, der
zwischen der axial inneren Fläche
des Rings 27 und den Fingern 54 gebildet ist.
Eine solche Einzeldichtung kann beispielsweise in einem Käsebruchbehälter zum
Herstellen von flachem Käse
oder in einem Käsebruchverteilbehälter für Blockformer
oder in einem Mischbehälter
für Käsebruch
und Sahne verwendet werden. Ferner kann, falls gewünscht, die
Dichtungsanordnung mit mehr als zwei axial aufeinanderfolgenden
Aufnahmeräumen
für Dichtringe ausgebildet sein,
wobei ein erfindungsgemäßer Dichtring
in mindestens einem Aufnahmeraum verwendet wird.
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Diese
und ähnliche
Modifikationen fallen in den Rahmen der Erfindung, die durch den
Umfang der beiliegenden Patentansprüche definiert ist.