УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЗМА ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ОПОРЫ Российский патент 2011 года по МПК F16J15/00 

Изобретение касается уплотнительного устройства для механизма вращающейся опоры с неподвижной и вращающейся частями и вращающимся распределителем.

Подобные механизмы вращающейся опоры применяются, например, в упаковочных, обрабатывающих и наполняющих машинах с напитками, лекарственными средствами и тому подобным. Через подобный механизм вращающейся опоры вращающаяся часть подобной установки соединена с неподвижной частью с возможностью вращения. В зависимости от исполнения машины подобные механизмы вращающейся опоры должны выполнять различные требования.

При основном использовании механизм вращающейся опоры служит не только для размещения на опоре вращающейся части машины, но и дополнительно для того, чтобы передавать жидкие или газообразные продукты во вращающуюся часть машины. Для этого применяются так называемые вращающиеся распределители, с помощью которых, например, жидкий продукт, подаваемый в машину по трубопроводу, направляется во вращающуюся часть машины и там через множество разливочных узлов заливается в емкости, идущие через установку.

Дополнительно или альтернативно имеются возможности использования, при которых зоны машины, в которых также могут находиться вращающиеся части, надежно отгорожены от окружающей среды. Это достигается благодаря тому, что эти части машины обнесены защитным ограждением, внутренняя часть которых доступна лишь по определенному пути. Так внутренняя часть защитного ограждения может быть выдержана, например, практически стерильной, чтобы осуществлять асептическую обработку и заполнение, например, емкостей для напитков или емкостей для лекарственных средств. В подобных случаях использования необходимо, чтобы и вращающиеся соединения были выполнены таким образом, чтобы никакие нежелательные субстанции не могли попасть во внутреннюю часть защитного ограждения.

Из DE 29620323 U1 известен вращающийся распределитель, у которого очищающая жидкость направляется внутрь кольцевого пространства, которое формируется кольцевым уплотнением и закрывается с трех сторон. При этом запорная жидкость подводится радиально снаружи, направляясь к соответствующему уплотнению, и радиально наружу отводится, затем подается к внутреннему кольцевому пространству уплотнения. Между каждым кольцеобразным жидкостным каналом или смежно с центральным подводом продукта предусмотрены эти кольцевые уплотнения с одним внутренним кольцевым каналом.

Обычные уплотнительные системы для механизмов вращающейся опоры часто не соответствуют необходимым требованиям в отношении герметичности и надежности уплотнения. К тому же профилактическое обслуживание и технический контроль обычных уплотнительных систем связаны с большими расходами, являются сложными и обычно требуют разборки соответствующего соединения для того, чтобы установить, достаточно ли еще работоспособно уплотнение. К тому же нарушения функционирования уплотнения удается регулярно обнаруживать только тогда, когда загрязнение зоны пространства особой чистоты продвинулось уже настолько, что возможно большая доля емкостей, обрабатываемых в ней, стала тем временем непригодной.

Изобретение должно предоставить в распоряжение уплотнительное устройство с продолжительным сроком действия, обеспечивающее надежную герметизирующую функцию при одновременном раннем обнаружении возможных негерметичностей в системе.

Изобретение решает эту задачу посредством уплотнительного устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Наличие двух отстоящих друг от друга уплотнений уже повышает надежность герметизации. Вследствие того что между уплотнениями дополнительно расположена камера для приема преграждающей среды, может быть надежно предотвращено проникновение нежелательной субстанции с одной стороны герметизирующего компоновочного решения на другую его сторону. Для преодоления герметизирующего компоновочного решения в целом субстанция, после того как она проникла через первое уплотнительное кольцо, должна была бы также поступать через камеру с преграждающей средой. В зависимости от исполнения изобретение предотвращает прохождение различным образом. В исполнении изобретения преграждающая среда может иметь, например, избыточное давление по сравнению с зонами, примыкающими к уплотнительному устройству. Таким образом, надежно предотвращается уже само проникновение нежелательных субстанций в уплотнительное устройство, так как при нарушении герметичности одного из обоих уплотнений преграждающая среда выдавливается через уплотнение и таким образом никакая нежелательная субстанция не может проникнуть через уплотнение.

В другом исполнении изобретения преграждающая среда также может иметь небольшое избыточное давление по отношению к окружающей среде и может быть целесообразным образом соединена через один или несколько проходов с устройством обеспечения. Если загрязнение смогло попасть через уплотнение в камеру, то оно будет засасываться в устройство обеспечения и таким образом оно не сможет пройти через уплотнительное устройство.

Если в камере или в устройстве обеспечения, соединенном с ней, предусмотрено отслеживание давления, то негерметичности в обоих этих случаях могут быть рано обнаружены, так как при негерметичности одного из обоих уплотнений может быть обнаружено и измерено либо падение давления, либо рост давления в камере с преграждающей средой.

В качестве преграждающей среды рассматриваются жидкости или газы, которые, в зависимости от вида применения, могут иметь стерилизующие свойства для того, чтобы, например, при использовании пространства особой чистоты в случае проникновения микроорганизмов в камеру самим тотчас убивать их, так что никакое загрязнение с биологически активными субстанциями не может проникнуть в пространство особой чистоты.

У соответствующего изобретению вращающегося распределителя между отдельными распределительными камерами предусмотрены соответственно уплотнительные устройства согласно изобретению. Распределительные камеры, обычно, по существу, кольцевидные, расположены между неподвижной и вращающейся частями вращающегося распределителя и имеют проход наружу в неподвижную часть, через который направляется жидкая или газообразная субстанция в кольцевое пространство. Оно, в свою очередь, имеет во вращающейся части одно или несколько трубообразных соединений с одним или при необходимости обоими неподвижными концами вращающейся части. Так субстанции, введенные в неподвижную часть, могут быть направлены через кольцевое пространство на проходы к вращающейся части и там заимствованы. Разумеется, транспортировка может производиться и в противоположном направлении. Во многих видах использования с помощью подобного вращающегося распределителя направляется множество различных веществ от неподвижной во вращающуюся часть распределителя. Для этого несколько кольцевидных камер расположены рядом друг с другом в осевом направлении и оснащены соответственно одним или несколькими подсоединениями к неподвижной стороне и к вращающейся части. Подсоединения, с точки зрения площади, расположены чаще всего звездообразно вокруг распределителя. Для герметизации между собой разных кольцевидных пространств распределителя между ними предусмотрено соответственно, по меньшей мере, одно уплотнительное устройство согласно изобретению. Таким образом, может быть надежно предотвращено попадание субстанции из одного кольцевого пространства в другие и смешивание соответствующих субстанций.

В исполнении изобретения возможно, что между двумя кольцевидными распределительными камерами предусмотрены два уплотнительных устройства или более, между которыми соответственно предусмотрена одна последующая пустая камера, которая в исполнении изобретения также может иметь соединение с наружной стороной. Таким образом удается рано обнаружить протекания, так как тогда в пустую камеру проникает что-то из преграждающей среды или смеси преграждающей среды и субстанции, находящейся в примыкающей распределительной камере, и это что-то может быть обнаружено снаружи, через проход.

В следующем исполнении вращающегося распределителя, соответствующего изобретению, все или некоторые камеры с преграждающей средой могут быть соединены между собой, а общий подвод и отвод преграждающей среды разделяться таким образом, чтобы уменьшить число подсоединений. Также если в различных частях уплотнительного устройства используются различные преграждающие среды, то могут быть соединены между собой, по меньшей мере, некоторые камеры.

Эти и другие преимущественные исполнения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, которые прилагаются к описанию.

Изобретение подробнее представлено с помощью чертежей, на которых показано:

фиг.1 - рассеченный вид сбоку вращающегося устройства с уплотнительным устройством согласно изобретению,

фиг.2 - частично увеличенный вид в другой плоскости сечения вращающегося устройства согласно фиг.1,

фиг.3 - разрез через вращающийся распределитель, соответствующий изобретению, по первой плоскости сечения,

фиг.4 - разрез через вращающийся распределитель на фиг.3 по второй плоскости сечения,

фиг.5 - разрез через вращающийся распределитель согласно фиг.3 по третьей плоскости сечения,

фиг.6 - самостоятельное, последующее исполнение настоящего изобретения.

Механизм 1 вращающейся опоры представлен подробно на фиг.1. Он имеет неподвижную часть 2 и вращающуюся часть 3. Механизм вращающейся опоры служит, например, в качестве носителя в машине для обработки емкостей в установке асептического наполнения. Вращающаяся часть 3 вращается приводным устройством, подробно не изображенным. Между неподвижной частью 2 и вращающейся частью 3 расположено уплотнительное устройство 4, соответствующее изобретению, которое на фиг.2 подробно не представлено.

Вращающийся распределитель с уплотнительным устройством 4 согласно изобретению имеет между неподвижной частью 2 и вращающейся частью 3 первое уплотнение 5 и второе уплотнение 6, прилегающие в форме уплотнительных колец к вращающейся части 3. Между обоими уплотнениями 5 и 6 расположена кольцеобразная камера 7, содержащая преграждающую среду. Преграждающая среда вводится по приточной магистрали 8 в камеру 7 и может сливаться из камеры через сливную магистраль 9, так что возможна циркуляция. Приток 8 и слив 9 соединены с узлом обеспечения, который нагнетает с избыточным давлением в камеру преграждающую среду, например 15%-ный раствор Н₂О₂, и отслеживает поддержание давления. При нарушении герметичности одного из обоих уплотнений 5 или 6 регистрируется падение давления и инициируется соответствующий сигнал на техническое обслуживание.

Благодаря этому уплотнению становится возможным предотвратить проникновение нежелательных субстанций, например смазывающего средства, из подшипника 10 в зону вращающейся части 3. Таким образом, возможно, что вращающаяся часть расположена в асептическом окружении и таким образом предотвращаются загрязнения или проникновение микроорганизмов и тому подобного в эту часть установки через уплотнительное устройство 4. Если действительно одно из обоих уплотнений 5 или 6 становится негерметичным, то посредством находящейся в камере 7 под давлением преграждающей среды, имеющей согласно исполнению стерилизирующие свойства, предотвращается, по меньшей мере, загрязнение микроорганизмами, так как они, с одной стороны, не могут проникнуть через уплотнительные устройства благодаря преграждающей среде, находящейся под давлением, а с другой стороны, убиваются непосредственно при контакте с этой средой.

Вращающийся распределитель 20, соответствующий изобретению, изображен на фиг.3-5. Он применяется, например, в установке наполнения емкостей напитками, подробно не представленной. При этом он имеет также неподвижную часть 22 и вращающуюся часть 23. Он служит, с одной стороны, для того, чтобы нести вращающуюся базовую пластину 21 наполняющей установки, а с другой стороны, для того чтобы направлять жидкие и газообразные среды из неподвижной зоны установки во вращающуюся часть.

Таким образом, заливаемый продукт направляется через первое подсоединение 24, по существу, в кольцевое пространство 25, расположенное в неподвижной части 22 и в соответствующей ей зоне вращающейся части 23 вращающегося распределителя 20. Во вращающейся части 23 вращающегося распределителя предусмотрены несколько соединений между кольцевым пространством 25 и полой средней частью 26 вращающейся части 23, так что заливаемый продукт, находящийся в кольцевом пространстве 25, может быть направлен далее через внутреннюю полость вращающейся части 23 на вращающиеся разливочные узлы, подробно не представленные.

Подобным образом через другое подсоединение 27 стерильный воздух направляется в кольцевое пространство 28, расположенное также в неподвижной части и в соответствующей ей вращающейся части. Во вращающейся части 23 предусмотрен трубообразный проход 29, который, с одной стороны, связан с кольцевым пространством 28, а с другой стороны, с подсоединением 30 в верхней части вращающейся части 3. Таким образом может быть направлен и стерильный воздух из неподвижной части в подвижную часть установки. Аналогично этому по кольцевому пространству 31 передается другая жидкость посредством подсоединений, подробно не представленных. Через подсоединения 32 и 33 через кольцевое пространство 34 и соединительную магистраль 35 направляется другая жидкость, например очищающая пена или очищающий раствор.

В том числе между соответственно двумя кольцевыми пространствами теперь применяются уплотнительные устройства, соответствующие изобретению.

Между кольцевым пространством 25 и кольцевым пространством 28 расположено первое уплотнение 41 и второе уплотнение 42, между которыми находится кольцеобразная камера 43. В этой кольцеобразной камере 43 находится преграждающая среда из 15%-ного раствора H₂O₂. Уплотнения 41 и 42 выполнены соответственно таким образом, что свое основное герметизирующее действие они проявляют применительно к соседним кольцевым пространствам и таким образом предотвращают смешивание содержимого обоих кольцевых пространств. Таким же образом выполнено уплотнительное устройство 40 между кольцевым пространством 28 и кольцевым пространством 31.

Для повышения герметичности между пространствами 31 и 34 уплотнительное устройство, соответствующее изобретению, выполнено сдвоенным. Так, сначала предусмотрены два уплотнения 44, герметизирующие в направлении пространства 31, между которыми предусмотрена камера 45 с преграждающей средой. В кольцевом пространстве 34 расположены два уплотнения 46, герметизирующие в направлении этого пространства и между которыми в данном случае предусмотрена камера 47 с преграждающей средой. Между этими обоими сдвоенными уплотнительными устройствами находится пустое пространство 48, доступ в которое осуществляется по проходу 49. Он служит для повышения безопасности, так как при появлении неисправности одного из уплотнений фрагменты преграждающей среды сначала попадают внутрь пустого пространства 48 и через проходы 49 отводятся наружу. Таким образом можно рано обнаружить нарушения в работе уплотнительного устройства, в частности, и, следовательно, перед смешиванием содержимого кольцевых пространств 31 и 34.

Для герметизации кольцевого пространства 34 сверху предусмотрены три уплотнения 50, между которыми расположены две камеры 51 с преграждающей средой 51. Аналогично этому на нижней стороне устройств расположены три уплотнения 52, которые также включают между собой две камеры 53 с преграждающей средой, так что и камера 25 надежно герметизирована.

Камеры 43, 45 и 53 соединены соответственно между собой магистралью 54 во вращающейся части 23, а через подсоединения 55, 56 доступны снаружи. Через эти подсоединения преграждающая среда может быть введена в камеры 43, 45 и 53 и удалена из них. В дополнение к этому также возможно регулирование и отслеживание давления, так что, например, может быть создано, поддержано и отслежено избыточное давление в камерах для того, чтобы таким образом повысить далее надежность герметизации и одновременно просто сделать возможным обнаружение в случае появления негерметичности с помощью контроля над падением давления. Камеры 47 и 51 соединены между собой по разъединенной магистрали 57, которая доступна через подключения 58 и 59. Так камера 43 может быть герметизирована посредством применения альтернативной преграждающей среды с отличающимся, при необходимости, давлением.

Естественно, изобретение не ограничено представленным примером исполнения, а может быть преобразовано во многих отношениях, не уходя от основного замысла. В частности, вид и исполнение подсоединений к камерам и общее исполнение вращающегося распределителя или прочих вращающихся соединений, которые могут быть герметизированы с помощью уплотнительного устройства, соответствующего изобретению, могут варьироваться в широких диапазонах. Геометрические размеры и применяемые материалы могут меняться в широких диапазонах.

Кроме того, в рамках самостоятельного усовершенствования представленного изобретения предусмотрено выполнять уплотнительное устройство для уплотняемого соединения, по меньшей мере, двух соединенных между собой элементов, неподвижных в собранном состоянии, причем, по меньшей мере, один из таких элементов имеет магистраль для текучей среды.

Далее предусмотрено, что расположен, по меньшей мере, один уплотнительный элемент для герметизации от окружающей среды магистрали текучей среды или места соединения, по меньшей мере, двух элементов, причем снаружи внутреннего пространства, определенного уплотнительным элементом, расположена камера (7, 43, 45, 47, 51, 53) для приема выходящей среды или преграждающей среды. Как уже описано ранее, посредством этого исполнения надежно и простым образом можно добиться функционирования уплотнительных элементов посредством контроля камеры (7, 43, 45, 47, 51, 53).

Изобретение относится к вращающимся распределителям. Вращающийся распределитель в качестве механизма вращающейся опоры с неподвижной и вращающейся частями, между которыми расположены, по меньшей мере, два уплотнительных устройства, которые содержат по два отстоящих друг от друга уплотнения, между которыми расположена камера для приема преграждающей среды, выполненная, по существу, кольцеобразной и имеющая, по меньшей мере, один приток снаружи. В неподвижной и вращающейся частях распределителя предусмотрены соответственно два кольцевых пространства, между которыми расположено, по меньшей мере, одно уплотнительное устройство, причем, по меньшей мере, между двумя уплотнительными устройствами, расположенными между двумя кольцеобразными камерами, предусмотрено одно пустое пространство, которое, по меньшей мере, через один проход соединено с внешним пространством, причем протекающая среда может собираться в пустом пространстве и через проход из уплотнительного устройства выводиться наружу. Изобретение повышает надежность соединения. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вращающийся распределитель в качестве механизма вращающейся опоры с неподвижной и вращающейся частями, причем между неподвижной (2, 22) и вращающейся (3, 23) частями расположены, по меньшей мере, два уплотнительных устройства (40), которые содержат по два отстоящих друг от друга уплотнения (5, 6, 41, 42, 44, 46, 50, 52), между которыми расположена камера (7, 43, 45, 47, 51, 53) для приема преграждающей среды, выполненная, по существу, кольцеобразной и имеющая, по меньшей мере, один приток (8, 55, 56, 58, 59) снаружи, отличающийся тем, что в неподвижной и вращающейся частях распределителя предусмотрены соответственно два кольцевых пространства (25, 28, 31, 34), между которыми расположено, по меньшей мере, одно уплотнительное устройство (40), причем, по меньшей мере, между двумя уплотнительными устройствами (40), расположенными между двумя кольцеобразными камерами (7, 43, 45, 47, 51, 53), предусмотрено одно пустое пространство (48), которое, по меньшей мере, через один проход (49) соединено с внешним пространством, причем протекающая среда может собираться в пустом пространстве (48) и через проход (49) из уплотнительного устройства выводиться наружу.

2. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что камера (7, 43, 45, 47, 51, 53) выполнена с возможностью циркуляции преграждающей среды.

3. Распределитель по п.2, отличающийся тем, что при наличии нескольких имеющихся в наличии уплотнительных устройств (40), по меньшей мере, две камеры (7, 43, 45, 47, 51, 53) имеют соединение для прохождения преграждающей среды.

4. Распределитель по п.3, отличающийся тем, что камера (7, 43, 45, 47, 51, 53) выполнена с возможностью отслеживания давления и/или отслеживания уровня наполнения.

5. Распределитель по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что преграждающая среда является жидкой и/или газообразной.

6. Распределитель по п.5, отличающийся тем, что преграждающая среда представляет собой раствор дезинфицирующего средства.