BE1028293A1

BE1028293A1 - Hochdruckdichtungsanordnung und Hochdruckanlage zur radialen Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters sowie deren Verwendung

Info

Publication number: BE1028293A1
Application number: BE20205321A
Authority: BE
Inventors: Matthias Zeiger; Peter Nünnerich; Wilfried Knauf
Original assignee: Thyssenkrupp Ag; Uhde High Pressure Tech Gmbh
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-12-08
Also published as: BE1028293B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckanlage mit einer Hochdruckdichtungsanordnung sowie eine Hochdruckdichtungsanordnung zur Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters einer Hochdruckanlage, und deren Verwendung. Der Behälterverschluss ist in einem zylindrischen Abschnitt des Hochdruckbehälters angeordnet. Die Hochdruckdichtungsanordnung weist zumindest einen Dichtungsring mit einer sich zumindest axial erstreckenden Innenumfangsfläche und einer sich zumindest axial erstreckenden Außenumfangsfläche sowie einer sich zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche zumindest radial erstreckenden Stirnfläche und einer der Stirnfläche gegenüberliegenden sich zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche zumindest radial erstreckenden Rückenfläche zur Ermöglichung der Abdichtung und Anlage an ein Dichtungsringgegenüber auf. Die Rückenfläche des Dichtungsringes ist zumindest abschnittsweise axial nach innen oder nach außen gewölbt und weist insbesondere eine konvexe oder konkave Wölbung auf.

Description

Beschreibung Hochdruckdichtungsanordnung und Hochdruckanlage zur radialen Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters sowie deren Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckdichtungsanordnung zur radialen Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters einer Hochdruckanlage sowie eine ent- sprechende Hochdruckanlage. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Hochdruck- dichtungsanordnung.

STAND DER TECHNIK Während einer Hochdruckbehandlung von Produkten werden diese Produkte in einem Hoch- druckbehälter, insbesondere einer Hochdruckkammer von einem Hochdruckmedium beauf- schlagt und unter einem Druck von bis zu 10.000 bar behandelt. Die Anwendungen von ho- hen Drücken über 500 bar oder sehr hohen Drücken bis 10.000bar üben besonders auch auf die Dichtungen, insbesondere die Hochdruckdichtungen, welche beispielsweise zwischen dem Hochdruckbehälter und dem Behälterverschluss (Behälterdeckel etc.) angeordnet sind, enorme Kräfte, Druckspannungen, Zugspannung usw. aus. Insbesondere führt der Druckauf- bau zu einer Verkleinerung des Volumens der Hochdruckdichtung während sich zeitgleich auch der Einbauraum der Hochdruckdichtung, also der Raum, in welchem die Hochdruckdich- tung angeordnet ist, vergrößert. Um diese Veränderungen auszugleichen bzw. zu kompensie- ren, muss die Hochdruckdichtung ein entsprechendes Dehnungsverhalten, insbesondere eine entsprechende Deformations-Kinematik aufweisen. Dabei werden diese Hochdruckdichtungen auch hohen Belastungsfrequenzen ausgesetzt. Die genannten Hochdrücke führen jedoch auch beim Hochdruckbehälter und beim Behälterverschluss selbst zu erheblichen Dehnungen oder Stauchungen, welche wiederum zu unerwünschter Bildung von Spalten, Fugen oder an- deren Öffnungen führen, in welche wiederum die Hochdruckdichtung unvorteilhaft hineinkrie- chen bzw. sich hineinbewegen kann. Durch ein derartiges Einschieben der Hochdruckdichtung in ungewollt gebildete Öffnungen, kann es unvorteilhaft auch zu dauerhaften Beschädigungen der Hochdruckdichtung kommen, sodass diese entsprechend ausgetauscht werden müssen. In der DE102017215193A1 ist eine Rotationsdichtungsanordnung für Hochdruckanwendun- gen mit einem Stützring aus einem zähelastisch verformbaren Material beschrieben. Der Dichtring liegt an der abzudichtenden Fläche dynamisch dichtend. Ein gummielastisch ver-

formbares Vorspannelement, dass zwischen der Dichtungshaltestruktur des einen Maschinen- teils und dem Stützring angeordnet ist, um den Dichtring über den Stützring in einer zur Dicht- fläche orthogonal ausgerichteten Vorspannrichtung gegen die Dichtfläche vorzuspannen, ist ebenfalls angeordnet. Bei Aufbringen des Druckes wird der Stützring mit seinem niederdruck- seitigen Stützschenkel zur Dichtfläche hinbewegt und mit seinem hochdruckseitigen Stütz- schenkel von der Dichtfläche abgehoben. Damit findet hier eine Verkippung des Stützringes und gleichzeitig auch des Dichtringes statt. Etwaige entstehende ungewollte Öffnungen, Spal- ten etc. während der Druckbeaufschlagung können jedoch mit einer derartigen - bei vornehm- lich Wellen angeordneten - Dichtungen nicht geschlossen, insbesondere nicht abgedichtet werden.

Auch in der EP2492551A1 ist eine hydrodynamische Rotationsdichtung gezeigt, welche zwi- schen einer ersten Maschinenkomponente, wie einer Welle, und einer zweiten Maschinenkom- ponente angeordnet ist. Die ringförmige Rotationsdichtung weist dabei flexible Körperlippen sowie einen Energizer auf, mit denen die gewünschte Dichtung erzielt werden soll. Bei derarti- gen Dichtungskonzepten ist es nicht erforderlich aufgrund von Hochdrücken entstehende Öff- nungen und Spalte abzudichten, sondern vielmehr im wesentlichen konstante Systeme lang- fristig abzudichten.

Inder DE112016005723T5 ist eine Dichtungsvorrichtung für Hochdruck-Hochtemperatur-An- wendungen beschrieben. Die Dichtungsvorrichtung dient dabei vornehmlich dazu einen ring- förmigen Raum abzudichten, innerhalb welchem ein Dichtungsring angeordnet ist. Der Quer- schnitt der Dichtungsringe dehnt sich lateral bei Druckbeaufschlagung aus, um eine Kon- taktspannung auf jedes der konzentrisch angeordneten Elemente auszuüben. Diese laterale Ausdehnung führt wieder zu erhöhten Belastungen innerhalb der Materialstruktur des Dich- tungsringes und zu einem bekannten frühzeitigen VerschleiB.

Die begrenzte Lebensdauer hochbelasteter Hochdruckdichtungen verursacht hohe Prozess- kosten aufgrund frühzeitigem Austausch, verbunden mit Anlagenstillständen pro Prozesszyk- lus. Gleichzeitig sollen jedoch die verwendeten Dichtungen hinsichtlich deren Ausgestaltung und des verwendeten Materials kostengünstig sein.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nach- teile bei einer Hochdruckdichtungsanordnung zur radialen Abdichtung eines Behälterver- schlusses eines Hochdruckbehälters einer Hochdruckanlage zumindest teilweise zu beheben.

Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckdichtungsanord- nung sowie eine Hochdruckanlage mit einer Hochdruckdichtungsanordnung zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Lebensdauer von Dichtungen, insbeson- dere Hochdruckbehälterdichtungen verbessert bzw. erhöht sowie eine hinreichende Abdich- tung; vorteilhaft auch bei einer ungewünschten Spaltbildung zwischen Behälterverschluss und Hochdruckbehälter ermöglicht. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Hochdruckdichtungsanordnung zur radia- len Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Hochdruckanlage mit einer entsprechenden Hochdruckdich- tungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8. Ferner wird die voranstehende Auf- gabe gelöst durch eine Verwendung einer Hochdruckdichtungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung beschrie- ben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäBen Hochdruck- anlage und der Verwendung der Hochdruckdichtungsanordnung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Be- zug genommen wird beziehungsweise werden kann.

Die erfindungsgemäße Hochdruckdichtungsanordnung dient zur Abdichtung, insbesondere zur radialen Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters einer Hoch- druckanlage, wobei der Behälterverschluss in einem zylindrischen Abschnitt des Hochdruck- behälters angeordnet ist. Der Behälterverschluss kann dabei am AuBenumfang des Hoch- druckbehälters anliegen, in dem der Behälterverschluss auf und teilweise über ein distales Ende des Behälterverschlusses gestülpt ist. Oder der Behälterverschluss liegt an einem In- nenumfang des Hochdruckbehälters an, indem der Behälterverschluss zumindest abschnitts- weise in den Hochdruckbehälter, insbesondere in einen zylindrischen Abschnitt des Hoch- druckbehälters eingebracht ist. Demzufolge ist eine Abdichtung der Kontaktflächen zwischen dem Behälterverschluss und dem Hochdruckbehälter, insbesondere zumindest in radialer Richtung oder wenigstens abschnittsweise auch in axialer Richtung, ausgehend von der Mit- tellinie eines im Wesentlichen zylindrischen Hochdruckbehälters, erforderlich. Da es bei einer Druckbeaufschlagung des Hochdruckbehälters zu einer Deformierung, insbesondere einer Aufweitung des Hochdruckbehälters kommt, entsteht zwischen diesem Hochdruckbehälter und dem Behälterverschluss ein Spalt, welcher sich zumindest in radialer Richtung ausdehnt. Die erfindungsgemäße Hochdruckdichtungsanordnung dient dazu diesen Spalt insbesondere in radialer Richtung abzudichten und dient demnach auch als radiale Hochdruckdichtungsan- ordnung. Die erfindungsgemäße Hochdruckdichtungsanordnung weist zumindest einen Dich- tungsring mit einer sich zumindest axial (und auch in Umfangsrichtung) erstreckenden Innen- umfangsfläche und einer sich zumindest axial (und auch in Umfangsrichtung) erstreckenden Außenumfangsfläche sowie einer sich zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenum- fangsfläche zumindest radial, also in Querrichtung (und auch in Umfangsrichtung) erstrecken- den Stirnfläche und einer der Stirnfläche gegenüberliegenden sich zwischen der Innenum- fangsfläche und der Außenumfangsfläche zumindest radial, also in Querrichtung (und auch in Umfangsrichtung) erstreckenden Rückenfläche zur Ermöglichung der Abdichtung und Anlage anein Dichtungsringgegenüber auf. Insbesondere die Rückenfläche dient vorteilhaft zur Er- möglichung einer Abdichtung zwischen dem Hochdruckbehälter und dem Behälterverschluss. Zudem ist die Rückenfläche des Dichtungsringes erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise axial, also in Längsrichtung betrachtet, nach innen oder nach außen gewölbt bzw. gekrümmt bzw. gebogen und weist insbesondere eine konvexe Wölbung oder konkave Wölbung (Form) auf, welche sich vorteilhaft entlang der Umfangsrichtung, also umlaufend erstreckt. Die Krüm- mung / Wölbung der Rückenfläche bewirkt, dass während einer Beaufschlagung des Hoch- druckbehälters mit Hochdruck der Dichtungsring derart im Dichtungsmaterial verteilte Deh- nungsbewegungen aufweist, dass keine hohen lokalen Spitzenbelastungen entstehen, wodurch vorteilhaft die Lebensdauer des Dichtungsringes, insbesondere dessen durchlau- fende Druck-Zyklen erhöht werden. Vorteilhaft ermöglicht die Krümmung / Wölbung der Rü- ckenfläche eine Deformierung im Sinne einer Rückwölbung der Kantenbereiche (Flanken) der Rückenfläche bei Vorliegen einer konvexen Wölbung oder der Vorwölbung des mittleren Del- lentalbereichs der Rückenfläche bei Vorliegen einer konkaven Wölbung bzw. Delle. Vorteilhaft ist, dass eine materialermüdende Dehnung, insbesondere radiale Dehnung des Dichtungsrin- ges, wie diese aus dem allgemeinen Stand der Technik hinreichend bekannt ist, deutlich re- duziert wird. Die Rückenfläche liegt vorteilhaft nach der Druckbeaufschlagung des Hochdruck- behälters derart an einem Dichtungsringgegenüber an, dass vorteilhaft auch ein während der Druckbeaufschlagung ungewollt entstehender Spalt abgedichtet ist. Als Dichtungsringgegen- über dient dabei beispielsweise eine Seitenfläche eines Einbauraumes zur Aufnahme des Dichtungsringes oder auch eine Seitenfläche eines Stützringes einer ebenfalls im Einbauraum angeordneten Stützringanordnung, wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung weist die Hochdruckdichtungsanordnung eine Stützringanordnung umfassend wenigstens einen Stützring auf. Der Stützring kontaktiert vor- teilhaft die Rückenfläche des Dichtungsringes wenigstens abschnittsweise. Es ist auch denk- bar, dass die Hochdruckdichtungsanordnung eine Stützringanordnung umfassend wenigstens zwei Stützringe, nämlich einen äußeren Stützring und einen inneren Stützring aufweist, wobei beide Stützringe einander kontaktierend angeordnet sind und zumindest der innere Stützring die Rückenfläche des Dichtungsringes wenigstens abschnittsweise kontaktiert.

Eine Stützring- anordnung für Hochdruckdichtungen ist beispielsweise in der EP2805087B1 beschrieben, de- 5 ren Inhalt hiermit vollumfänglich in Anspruch genommen wird.

Die Stützringanordnung dient vorteilhaft zur Abstützung sowie dem Schutz des Dichtungsringes, insbesondere um eine et- waige Beschädigung des Dichtungsringes durch Extrusion von Dichtungsmaterials in einen beim Druckaufbau entstehenden Spalte zu verhindern.

Vorteilhaft weist die Stützringanord- nung ein Material, wie PTFE (Polytetrafluorethylen) oder anderen Hochleistungskunststoffen oder Metalllegierungen aus zum Beispiel Titan oder Kupfer auf.

Es ist auch denkbar, dass bei Vorliegen von zwei oder mehr Stützringen der Stützringanordnung jeder der Stützringe aus ei- nem anderen Material gefertigt ist.

Der wenigstens eine Stützring weist beispielsweise einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt auf.

Bei Vorliegen von zwei oder mehr Stütrin- gen pro Stützringanordnung weisen die Stützringe vorteilhaft eine aufeinander abgestimmte geometrische Form auf, welche es ermöglicht die Stützringe abstützend aneinander anzuord- nen und gegebenenfalls ein aneinander vorbei Gleiten bei Auftreten der EinbauraumvergrôBe- rung bei Druckbeaufschlagung zu ermöglichen.

Es ist auch denkbar, dass einer der Stützringe oder der zumindest eine Stützring durch den Behälterverschluss selbst gebildet ist und folglich ein Bestandteil des Behälterverschlusses darstellt.

Im Zusammenhang mit der Hochdruckbe-

handlung von Lebensmitteln oder andere isostatischen Hochdruckanwendungen, bei denen der Behälterverschluss häufig aus dem Hochdruckbehälter herausgenommen und auch wie- dereingeführt werden muss, ist es vorteilhaft die Stützringanordnung derart zu gestalten, dass diese im drucklosen Zustand ein hinreichendes Spiel und somit einen hinreichenden Spalt zur Hochdruckbehälterinnenwand und/oder zum Behälterverschluss aufweist.

In der später detail-

liert beschriebenen Figur 1 ist eine entsprechende Anwendungssituation dargestellt.

In die- sem Zusammenhang ist eine Dichtungsringgeometrie mit konvexer Rückwand besonders vor- teilhaft, weil erst bei einem höheren Druckniveau die Rückwölbung der Rückenfläche des Dichtungsringes gegen die entsprechende Gegenfläche der Stützringanordnung abgeschlos- sen ist, insbesondere bei einem Druckniveau bei dem der spielbedingte Spalt bereits ge-

schlossen ist.

Dadurch wird die Extrusion von Dichtungsmaterial wirkungsvoll verhindert.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist der Dichtungsring ein C-Profil Dichtungsring, auch Nutring-Dichtung genannt, dessen Stirnfläche eine erste Dichtungslippe und eine zweite Dichtungslippe sowie ein LichtmaB bzw. eine Lichte oder ein lichtes Maß, welches zwischen den Dichtungslippen ausgebildet ist, aufweist.

Die Größe bzw.

Ausprägung des LichtmaBes kann unterschiedlich sein und ist nicht auf eine definierte Größe bzw.

Ausprägung einge- schränkt.

Vorteilhaft ermöglicht die Lichte einen biegeweichen Grund für die oben beschriebe- nen Dichtlippen, sodass die Profilhöhe des Dichtungsringes im Bereich der (für die Fluiddich- tigkeit verantwortlichen) Dichtlippen ein großes Übermaß zum Einbauraum der Dichtung auf- weisen kann und folglich ein prozesssicheres Abdichten des Hochdruckbehälters gewährleis- tet ist.

Das gewünschte Deformationsverhalten der Rückenfläche des Dichtungsringes wäh- rend der Druckbeaufschlagung wird dabei vorteilhaft nicht behindert.

Das bedeutet, dass an- stelle einer ansonsten starken Dehnung, insbesondere Radialdehnung der Rückenfläche des Dichtungsringes diese sich nun, wie oben beschrieben, ungehindert hin zu einer planaren Rü- ckenfläche zurückwölbt bzw. aufwölbt.

Es ist alternativ denkbar, dass die Stirnfläche des Dichtungsringes zumindest abschnittsweise axial (also in Längsrichtung betrachtet) nach innen oder nach außen gewölbt bzw. gekrümmt bzw. gebogen ist, insbesondere eine konvexe oder konkave Wölbung (Form) aufweist.

Es ist zudem denkbar, dass auch die Dichtungslippen selbst zusätzlich eine sich in axialer Richtung betrachtete konvexe oder konkave Wölbung oder Struktur aufweisen.

Diese konvexen oder konkaven Wölbungen der Stirnfläche und/oder der Dichtungslippen selbst erstrecken sich vor- nehmlich entlang der Umfangsrichtung.

Die Ausgestaltung der Stirnfläche des Dichtungsrin- ges trägt vorteilhaft dazu bei die gewünschte Deformierung / Deformation der Rückenfläche des Dichtungsringes zu unterstützen, wie bereits oben genannt.

Zudem ist die Ausgestaltung der Stirnfläche des Dichtungsringes auch abhängig vom Einsatzgebiet der Hochdruckdich- tungsanordnung, der Einbaulage usw.

Es ist des Weiteren denkbar, dass die Stirnfläche des Dichtungsringes kongruent zur Rücken- fläche des Dichtungsringes ausgebildet ist, insbesondere, dass die Stirnfläche eine konvexe Wölbung bzw.

Krümmung aufweist, welche kongruent zur konvexen Wölbung bzw.

Krümmung der Rückenfläche ausgebildet ist.

Das bedeutet, dass die Stirnfläche und die Rückenfläche des Dichtungsringes eine vergleichbare, insbesondere identische Ausformung aufweisen.

Dadurch werden vorteilhaft die Herstellkosten des Dichtungsringes reduziert und dessen Sta- bilität erhöht.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es denkbar, dass die Stirnfläche des Dich- tungsringes inkongruent, insbesondere gegensätlich zur Rückenfläche des Dichtungsringes ausgebildet ist, insbesondere, dass die Stirnfläche eine konkave Wölbung, insbesondere Delle (Vertiefung) und die Rückenfläche eine konvexe Wölbung aufweisen.

Es ist auch denkbar,

dass die Rückenfläche eine konkave Wölbung, insbesondere Delle (Vertiefung) und die Stirn- fläche eine konvexe Wölbung aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung des Dichtungsringes ermöglicht vorteilhaft ein einfaches und prozesssicheres Deformieren des Dichtungsringes im Bereich der Rückenfläche derart, dass die Krümmung, Delle oder anderweitig entsprechende Verformung reduziert, vorteilhaft vollständig aufgehoben wird. Unter einer Reduzierung bzw.

einer Aufhebung der genannten Deformierung wird eine Erzeugung einer sich zumindest in Querrichtung (und in Umfangsrichtung) erstreckenden im Wesentlichen planaren Rückenflä- che des Dichtungsringes verstanden. Eine im Wesentlichen planare Rückenfläche kann im Rahmen der Erfindung eine geringfügige, für die prozesssichere Abdichtung nicht relevante Deformierung oder Wellung etc. aufweisen. Eine erzeugte planare Rückenfläche ermöglicht vorteilhaft zudem das hinreichende Anlegen etwaiger Dichtlippen (sofern vorhanden) und/oder der Dichtungsseiten, wie der Außenumgangsfläche, um eine hinreichende Abdichtung zwi- schen dem Hochdruckbehälter und dem Behälterverschluss, ermöglicht durch das Anlegen der Rückenfläche an ein entsprechendes Dichtungsringgegenüber, wie eine entsprechende Wandung des Einbauraumes oder einen entsprechend positionierten Stützring, zu erzeugen. Dies wird nachfolgend noch ausführlicher beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest die Innenumfangsfläche oder die Außenumfangsfläche, in Längsrichtung (axial) betrachtet, planar ausgebildet. Eine planare Ausbildung bedeutete hier im Rahmen der Erfindung, dass die benannte Fläche, insbeson- dere deren Oberfläche, keine konvexe oder konkave Wölbung aufweist. Demzufolge ist es auch möglich, dass beide Flächen, nämlich die Innenumfangsfläche und die Außenumfangs- fläche, zumindest in Längsrichtung (axial) betrachtet, planar ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung des Dichtungsringes ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Dichtungsringes. Es ist jedoch auch denkbar, dass zumindest die Innenumfangsfläche oder die Außenumfangsfläche eine konvexe Wölbung oder eine konkave Wölbung, insbesondere konkave Delle aufweist. Das bedeutet, dass entweder die Innenumfangsfläche eine konvexe Wölbung aufweist, während die Außenumfangsfläche planar ausgebildet oder konvex gewölbt oder konkav gewölbt bzw. gekrümmt ist, oder vice versa.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Stirnfläche wenigstens einen Vorsprung, wie eine Nase, Zip- fel, Ausläufer etc. aufweist. Dieser wenigstens eine Vorsprung erstreckt sich vorteilhaft axial, also in Längsrichtung und/oder radial, also in Querrichtung nach außen in Richtung der Au- Benumfangsfiäche betrachtet oder axial und/oder radial nach innen in Richtung der Innenum- fangsfläche betrachtet. Auch ist es denkbar, dass die Stirnfläche zwei derartige Vorsprünge aufweist, wobei sich einer der Vorsprünge axial und/oder radial nach außen in Richtung der

Außenumfangsfläche betrachtet erstreckt, während sich der andere der Vorsprünge axial und/oder radial nach innen in Richtung der Innenumfangsfläche betrachtet, erstreckt. Vorteil- haft ergibt sich hierdurch lokal eine erhöhte Andruckkraft, so dass insbesondere bei kleinen Drücken die Anfangsdichtheit verbessert ist. Bei höheren Drücken sind die Dichtungen vorteil- haft selbstverstärkend dichtend.

Gemäß einem weiteren (zweiten) Aspekt der Erfindung ist eine Hochdruckanlage zur Hoch- druckbehandlung eines Produktes beansprucht. Die Hochdruckanlage weist einen Hochdruck- behälter sowie einen den Hochdruckbehälter verschließenden Behälterverschluss auf. Der Be- hälterverschluss weist einen ringförmigen Einbauraum zur Aufnahme einer Hochdruckdich- tungsanordnung, wie zuvor beschrieben, auf. Die Hochdruckanlage weist die Hochdruckdich- tungsanordnung, wie zuvor beschrieben, zur Abdichtung eines zumindest während eines mit Hochdruck beaufschlagten Zustandes des Hochdruckbehälters entstehenden Spaltes zwi- schen dem Hochdruckbehälter und dem Behälterverschluss auf. Als Hochdruckanlage ist da- bei beispielsweise eine HPP - Hochdruckkonservierungs-Anlage für Lebensmittel - zu verste- hen, bei welcher bekannter Weise Hochdrücke von bis zu 6000bar, teils sogar noch höher, als üblicher Prozessdruck eingesetzt werden. Beim Aufbringen eines derartigen hohen Druckes während der Produktbehandlung eines Produktes, wie eines Lebensmittels, innerhalb des mit dem Behälterverschluss verschlossenen Hochdruckbehälters, kommt es zu einer für die Hoch- druckdichtungsanordnung zwischen Behälterverschluss und Hochdruckbehälter ungünstiger Aufweitung des Einbauraumes und einer dadurch entstehenden Spaltbildung. Zeitgleich ver- ringert sich das Volumen der innerhalb des Einbauraumes angeordneten Hochdruckdich- tungsanordnung bzw. des verwendeten Dichtungsringes. In grundlegend bekannter Weise versucht der Dichtungsring dieser Volumenverringerung entgegen zu wirken, indem dieser sich immer weiter innerhalb des ihm zur Verfügung stehenden Raumes ausweitet bzw. aus- dehnt. Diese Ausdehnung verursacht jedoch wiederum eine Ermüdung des Dichtungsringma- terials mit daraus resultierender Beschädigung des Dichtungsringmaterials, wodurch dieser kontinuierlich an Dichtwirkung verliert und ausgetauscht werden muss. Demgegenüber erfüllt die erfindungsgemäße Hochdruckdichtungsanordnung die erforderliche Aufweitung zur Si- cherstellung der Dichtwirkung vorteilhaft vorranging durch eine Deformierung, insbesondere Rückwölbung der Rückenfläche des Dichtungsringes. Gemäß einer Ausführungsform weist der Einbauraum eine sich radial (also in Querrichtung) sowie in Umfangsrichtung des Behälterverschlusses erstreckende Seitenfläche und eine sich axial (also in Längsrichtung) sowie in Umfangsrichtung des Behälterverschlusses erstre-

ckende Bodenfläche auf.

Die Positions- und Richtungsbezeichnungen basieren auf der Be- trachtung einer Mittelachse eines zylinderförmigen Abschnittes des Behälterverschlusses.

Vorteilhaft weist der Behälterverschluss einen zylinderförmigen Abschnitt auf, welcher in einen entsprechenden zylinderförmigen Abschnitt des Hochdruckbehälters eingreift.

Die Innenum- fangsfläche des Dichtungsringes ist zu der Bodenfläche des Einbauraumes und die Rückenflä- che des Dichtungsringes zu der Seitenfläche des Einbauraumes ausgerichtet.

Es ist denkbar, dass die Rückenfläche des Dichtungsringes die Seitenfläche des Einbauraumes — im drucklo- sen Zustand - zumindest abschnittsweise kontaktiert, insbesondere, wenn der Dichtungsring ohne Stützringanordnung innerhalb des Einbauraumes angeordnet ist.

Ist eine Stützringan- ordnung oder zumindest ein Stützring innerhalb des Einbauraumes angeordnet, so ist diese/dieser vorteilhaft zwischen dem Dichtungsring und der Seitenfläche des Einbauraumes positioniert.

Demnach ist es anderenfalls auch denkbar, dass bei einer Anordnung zumindest eines Stützringes innerhalb des Einbauraumes der Dichtungsring, insbesondere die Rücken- fläche des Dichtungsringes, den Stützring — im drucklosen Zustand - zumindest abschnitts- weise kontaktiert.

In einem drucklosen Zustand des Hochdruckbehälters ist der Dichtungsring derart im Einbau- raum angeordnet, dass zwischen dem Dichtungsring und der Seitenfläche des Einbauraums zumindest abschnittsweise ein Hohlraum ausgebildet ist.

Entsprechendes gilt für die oben ge- nannte Anordnung eines Stützringes innerhalb des Einbauraums.

In diesem Falle ist zwischen dem Dichtungsring und dem Stützring zumindest abschnittweise ein Hohlraum ausgebildet.

Dieser Hohlraum wird im Wesentlichen aufgrund der vorliegenden konkaven oder konvexen Struktur bzw.

Wölbung bzw.

Krümmung der Rückenfläche des Dichtungsringes verursacht.

Das bedeutet, das beispielsweise bei Vorliegen einer konvexen Wölbung diese Wölbung die Seitenfläche des Einbauraumes oder den Stützring kontaktiert, während die Endbereiche, ins- besondere die Flanken dieser Wölbung von der Seitenfläche des Einbauraumes bzw. von dem Stützring beabstandet angeordnet sind und dadurch ein Hohlraum erzeugt ist.

Bei einer Ausgestaltung mit einer Stützringanordnung aufweisend zwei Stützringe, nämlich ei- nem innerhalb des Einbauraumes angeordneten äußeren Stützringes und eines innerhalb des Einbauraumes angeordneten inneren Stützringes, findet beispielsweise folgende Anordnung statt.

Der äuBere Stützring liegt an der Seitenfläche des Einbauraumes an und kontaktiert die Seitenfläche zumindest abschnittsweise, wobei der innere Stützring zwischen dem äußeren Stützring und dem Dichtungsring angeordnet ist.

Die Innenumfangsfläche des Dichtungsrin- ges ist zu der Bodenfläche des Einbauraumes und die Rückenfläche des Dichtungsringes ist zu dem inneren Stützring ausgerichtet.

Das bedeutet, dass in einem drucklosen Zustand des

Hochdruckbehälters der Dichtungsring derart im Einbauraum angeordnet ist, dass zwischen dem Dichtungsring und dem inneren Stützring ein Hohlraum, wie oben bereits beschrieben, ausgebildet ist.

Es ist grundlegend bekannt, dass Stützringe erst ab einem definierten Druck einen durchge- henden Kontakt zur Wandung des Hochdruckbehälters gewährleisten. Dank der konvexen 0- der konkaven Krümmung bzw. Wölbung bzw. Bogenform der Rückenfläche des Dichtungsrin- ges findet bei einer Druckbeaufschlagung, wie oben genannt, eine „Rückwölbung“ der Rü- ckenfläche mit sehr geringer Dehnung des Dichtungsringes statt. Hierdurch kommt es eben- falls erst ab oben genanntem definiertem Druck zu einem Anlegen der Rückenfläche des Dich- tungsringes an den Stützring, wodurch vorteilhaft einer Erosion des Dichtungsringes, insbe- sondere dessen Flankenbereiche aufgrund einer Extrusion von Dichtungsringmaterial in den entstehenden Spalt hinein, entgegengewirkt wird. Dieser Erosion wird vorteilhaft auch ohne Verwendung eines Stützringes oder einer Stützringanordnung entgegengewirkt, da das „Rück- wölben“ der Rückenfläche einer Extrusion des Dichtungsmaterials in den entstehenden Spalt hinein positiv entgegenwirkt.

Vorteilhaft ist die Länge der Rückenfläche derart bemessen, dass diese, insbesondere unter Berücksichtigung der Kompression des Dichtungsmaterials und der Aufweitung des Dich- tungsraumes bzw. Einbauraumes, bei Anliegen des Hochdruckes der Gegenfläche des Dich- tungsraumes, insbesondere des aufgeweiteten Einbauraumes entspricht.

Bei der beschriebenen Hochdruckanlage ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Hochdruckdichtungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.

Gemäß einem weiteren (dritten) Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung einer Hochdruck- dichtungsanordnung, wie zuvor beschrieben, zur Abdichtung eines Spaltes zwischen einem Behälterverschluss und einem Hochdruckbehälter einer zuvor beschriebenen Hochdruckan- lage beansprucht. Der Dichtungsring deformiert sich bei einer Beaufschlagung des mit dem Behälterverschlusses verschlossenen Hochdruckbehälters mit Druck, insbesondere Hoch- druck, derart, dass sich die Rückenfläche des Dichtungsringes derart an ein Dichtungsringge- genüber, wie beispielsweise einer Seitenfläche eines Einbauraumes anlegt, dass ein zwischen diesem Dichtungsringgegenüber, insbesondere der Seitenfläche des Einbauraumes und der Rückenfläche des Dichtungsringes bestehender Hohlraum zumindest reduziert wird, indem die

Flanken bei einer konvexen Wölbung der Rückenfläche in Richtung des Dichtungsringgegen- übers, insbesondere der Seitenfläche des Einbauraumes deformiert werden oder indem eine Vertiefung (Dellental) bei einer konkaven Wölbung, insbesondere einer konkaven Delle der Rü- ckenfläche in Richtung des Dichtungsringgegenübers, insbesondere der Seitenfläche des Ein- bauraumes deformiert wird.

Der Dichtungsring, insbesondere die Rückenfläche des Dich- tungsringes legt sich folglich an das Dichtungsringgegenüber, wie die Seitenfläche des Ein- bauraumes an, indem diese Rückenfläche eine zumindest nahezu planare Fläche ausbildet.

Dabei wird vorteilhaft eine vollständige Abdichtung zwischen dem Hochdruckbehälter und dem Behälterverschluss ermöglicht und gleichzeitig ein für das Dichtungsmaterial des Dich- tringes ungünstiges überhöhtes Dehnungsverhalten reduziert.

Gleichzeitig wird dadurch ein Extruieren von Dichtungsringmaterial, insbesondere dessen Flankenbereiche in den entste- henden Spalt vermieden.

Bei Vorliegen einer Stützringanordnung mit einem Stützring (oder eine Vielzahl, insbesondere zwei Stützringen) innerhalb des Einbauraumes legt sich die Rückenfläche des Dichtungsringes derart an den (inneren) Stützring als Dichtungsringgegenüber an, dass ein zwischen dem (in- neren) Stützring und dem Dichtungsring bestehender Hohlraum reduziert, insbesondere aus- gefüllt wird, indem die Flanken bei einer konvexen Wölbung der Rückenfläche in Richtung des (inneren) Stützringes deformiert werden oder indem eine Vertiefung (Dellental) bei einer kon- kaven Wölbung, insbesondere einer konkaven Delle der Rückenfläche in Richtung des (inne- ren) Stützringes deformiert wird.

Bei der beschriebenen Verwendung einer Hochdruckdichtungsanordnung ergeben sich sämt- liche Vorteile, die bereits zu einer Hochdruckdichtungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einer Hochdruckanlage gemäß dem zweiten (weiteren) Aspekt der Er- findung beschrieben worden sind.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom- binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfin- dung zu verlassen.

Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung sowie ein Aus- schnitt aus einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckanlage, sowie deren Verwendung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen jeweils schematisch:

Figur 1 in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt einer Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Hochdruckanlage mit Hochdruckbehälter und Behälterver- schluss sowie im Detail B eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Hochdruckdichtungsanordnung,

Figur 1a in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckanlage mit Hochdruckbehälter und Behälterver- schluss sowie im Detail B eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemä-

ßen Hochdruckdichtungsanordnung,

Figur 2, 3, 4 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Hochdruckdichtungsanordnung und deren Ver- wendung,

Figur 5, 6, 7 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung und deren Verwendung,

Figur 8 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge-

mäßen Hochdruckdichtungsanordnung,

Figur 9 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen Hochdruckdichtungsanordnung,

Figur 10 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Dichtungsringes einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung,

Figur 11 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrin- ges einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung,

Figur 12 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrin- ges einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung, und

Figur 13 eine Darstellung der Richtungsbezeichnungen anhand einer Ausführungsform eines Dichtungsringes.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 13 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Da der Dichtring gemäß dem allgemeinen Stand der Technik eine zum Dichtungsring gemäß der vorliegenden Erfindung abweichende Wirkungs- weise aufweist, werden der Dichtring und der Dichtungsring sowie deren Flächen mit zueinan- der abweichenden Bezugszeichen gekennzeichnet.

In den Figuren 1 und 1a sind jeweils schematisch in einer Schnittdarstellung ein Ausschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckanlage 100 mit Hochdruckbehäl- ter 20 und Behälterverschluss 10 sowie im Detail B eine jeweilige Ausführungsform einer er- findungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung 1 gezeigt.

Der Behälterverschluss 10 weist einen zylindrischen Abschnitt 11 auf, welcher in einen zylindrischen Abschnitt 21 des Hoch- druckbehälters 20 eingreift.

Die AuBenumfangswandung 12 des Behälterverschlusses 10 ist dabei koaxial zur Innenwandung 22 des Hochdruckbehälters 20 ausgerichtet und kontaktiert dabei eine Innenwandung 22 des Hochdruckbehälters 20 zumindest abschnittsweise, vorteil- haft vollumfänglich.

Der Behälterverschluss 10 weist einen Einbauraum 40 auf, welcher als ringförmige Nut bzw.

Aussparung in der Außenumfangswandung 12 ausgebildet ist.

Inner- halb des Einbauraumes 40 ist eine Hochdruckdichtungsanordnung 1 angeordnet.

Diese Hochdruckdichtungsanordnung 1 weist gemäß der Figur 1a lediglich einen Dichtungsring 2 und gemäß der Figur 1 einen Dichtungsring 2 sowie eine Stützringanordnung 30 auf.

Die Stützringanordnung 30, wie in der Figur 1 gezeigt, umfasst hierbei zwei Stützringe, 31, 32, nämlich einen äußeren Stützring 31 und einen inneren Stützring 32. Der innere Stützring 32 ist zwischen dem äußeren Stützring 31 und dem Dichtungsring 2 angeordnet.

Wie insbeson- dere im Detail B der Figur 1 oder der Figur 1a gezeigt, kontaktiert die Außenumfangswandung 12 des Behälterverschlusses 10 die Innenwandung 22 des Hochdruckbehälters 20 im druck- losen Zustand, also in einem Zustand der Hochdruckanlage 100, in welchem der Hochdruck- behälter 20 nicht mit Hochdruck beaufschlagt ist, im Wesentlichen zumindest abschnittsweise vollumfänglich, wobei ein funktionsbedingter (hier nicht gezeigter) Zwischenraum zum Einbrin- gen oder Ausbringen des Behälterverschlusses 10 in bzw. aus dem Hochdruckbehälter 20 zu dessen Schließung bzw.

Öffnung vorliegt.

Bereits im drucklosen Zustand sorgt die Hochdruck- dichtungsanordnung 1, insbesondere der Dichtungsring 2 für eine hinreichende Abdichtung zwischen dem Behälterverschluss 10 und dem Hochdruckbehälter 20. Eine Spaltbildung bei Hochdruckbeaufschlagung wird in den nachfolgenden Figuren 2 bis 7 dargestellt.

In den Figuren 2 bis 4 ist eine aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Anordnung von Stütringen 31, 32 und Dichtring 90 innerhalb eines Einbauraumes 40 gezeigt.

Der Ein- bauraum 40 weist eine sich vollumfänglich erstreckende, ringförmige Seitenfläche 41 sowie eine sich vollumfänglich erstreckende, ringförmige Bodenfläche 42 auf.

Der Einbauraum 40 ist am Behälterverschluss 10 ausgebildet, welcher mit einem zu verschließenden Hochdruck- behälter 20 in Wirkverbindung gebracht wird.

Eine Stützringanordnung 30, aufweisend einen äußeren Stützring 31 sowie einen inneren Stützring 32 sind derart in dem Einbauraum 40 an- geordnet, dass der äußere Stützring 31 die Seitenfläche 41 des Einbauraumes 40 zumindest teilweise bzw. abschnittsweise kontaktiert.

Der innere Stützring 32 ist zwischen dem äußeren Stützring 31 und dem Dichtring 90 positioniert und kontaktiert die planar, insbesondere ge- radlinig ausgebildete Rückenfläche 91 des Dichtringes 90 (in Querrichtung, radial, betrachtet) vollständig.

Der gezeigte Dichtring 90 weist ein C-Profil auf, kann jedoch auch eine andere

Profilierung aufweisen.

Die der Rückenfläche gegenüberliegende Stirnfläche 92 ist demnach durch ein Lichtmaß 93 unterbrochen.

Die Hochdruckdichtungsanordnung 80 liegt gemäß der Figur 2 in einem Ruhezustand vor.

Das bedeutet, dass der Hochdruckbehälter 20 nicht mit Hochdruck beaufschlagt ist.

Demgegenüber zeigt die Figur 3 eine Spaltbildung zwischen dem Hochdruckbehälter 20 und dem Behälterverschluss 10. Insbesondere erstreckt sich der Spalt

50, welcher aufgrund des Beaufschlagens des Hochdruckbehälters 20 mit Hochdruck ent- steht, zwischen der Innenwandung 22 des Hochdruckbehälters 20 und der Außenumfangs- wandung 12 des Behälterverschlusses 10, zumeist vollumfänglich.

Dieser Spalt 50 entsteht im Wesentlichen aufgrund einer „Aufweitung“ des Hochdruckbehälters 20, wodurch sich folg- lich auch der Einbauraum 40 vergrößert.

Gleichzeitig sorgt der verwendete Hochdruck auch zu einer Komprimierung des Dichtringes 90. Um dies auszugleichen, muss der Dichtring 90 sich ausdehnen, wie in der Figur 3 gezeigt.

Die Ausdehnung 95 führt zu großen Materialspannun- gen innerhalb des Dichtringes 90. Zudem ist es denkbar, dass bei einem Auftreten des Spal- tes 50 Kantenbereiche 94 des Dichtringes 90 in den entstehenden Spalt 50 hineingezogen werden, insbesondere, wenn eine entsprechende (Neu-)Positionierung zumindest eines der

Stützringe 31, 32 zu spät erfolgt bzw. verzögert erfolgt.

Das führt zu ungewünschter Erosion des Materials des Dichtringes 90 und folglich zu dessen dauerhafter Beschädigung.

In diesem Fall muss dann der Dichtring 90 ausgetauscht werden.

Im Besten Fall, wie in der Figur 4 ge- zeigt, dehnt sich der Dichtring 90 hinreichend aus, insbesondere nachdem eine entspre- chende (Neu-) Positionierung eines Stützringes 31, 32 erfolgt ist, sodass der entstandene

Spalt 50 während der Druckbeaufschlagung entsprechend abgedichtet werden kann.

Im Vergleich dazu zeigen die Figuren 5 bis 7 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung 1 und deren Verwendung.

Die Aus- gestaltung des Einbauraumes 40, der Stützringanordnung 30, des Hochdruckbehälters 20 so-

wie des Behälterverschlusses 10 entsprechen der zu den Figuren 2 bis 4 beschriebenen Aus- gestaltung, sodass folglich diese Beschreibung hier entsprechende Anwendung findet.

Ein

Wesentlicher Unterschied ist der Dichtungsring 2, welcher im Gegensatz zum Dichtring 90 eine konvex gebogene Rückenfläche 6 aufweist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Rückenflä- che 6 konkav gebogen bzw. gekrümmt ist, wie in nachfolgenden Ausführungsformen noch genauer dargestellt. Der Dichtungsring 2 weist eine C-Form mit Dichtungslippen 5.1. 5.2, ins- besondere einer ersten Dichtungslippe 5.1 und einer zweiten Dichtungslippe 5.2 als Stirnseite 5 auf, welche mittels eines Lichtmaßes 9 voneinander beabstandet sind. Die Figur 5 ist das Pendant zur oben bereits beschriebenen Figur 2, insbesondere hinsichtlich der Einbausitua- tion der Stützringanordnung 30 innerhalb eines Einbauraumes 40 während eines drucklosen Zustandes, insbesondere eines Zustandes, während welchem der Hochdruckbehälter 20 nicht mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der ebenfalls im Einbauraum 40 angeordnete Dichtungsring 2 kontaktiert zumindest abschnittweise, insbesondere mit dessen konvexer Wölbung 7 der Rü- ckenfläche 6, den inneren Stützring 32. Die Flanken 8 des Dichtungsringes 2 sind folglich vom inneren Stützring 32 beabstandet, sodass zumindest in diesem Bereich zwischen dem inneren Stützring 32 und den Flanken 8 des Dichtungsringes 2 ein Hohlraum 70 entsteht.

Wie in der Figur 6 gezeigt, wird der Hochdruckbehälter 20 mit einem Hochdruck beaufschlagt, sodass folglich ein unter Druck stehender Hochdruckbehälter 20 vorliegt. Hierbei wird, wie be- reits zur Figur 3 beschrieben, ein Spalt 50 zwischen dem Hochdruckbehälter 20 und dem Be- hälterverschluss 10 erzeugt. Anders, als im beschriebenen allgemeinen Stand der Technik vorherrschend, findet keine sofortige Dehnung des Dichtungsringes 2 statt. Vielmehr defor- miert sich der Dichtungsring 2 erst ab Anliegen eines Hochdruckes, bei welchem auch eine Neu-/Um-) Positionierung zumindest eines der Stützringe 31, 32, insbesondere des inneren Stützringes 32 ermöglicht wird. Als Deformierung des Dichtungsringes 2 wird dabei ein Rück- wölben 60 oder ein Aufwölben 60 dessen Rückenfläche 6 derart verstanden, dass sich, wie in der Figur 6 gezeigt, die Flanken 8 in Richtung der Stützringanordnung 30 sowie in Richtung der Innenwandung 22 des Hochdruckbehälters 20 bzw. in Richtung Bodenfläche 42 des Ein- bauraumes 40 bewegen. Dadurch wird vorteilhaft lediglich ein geringes Dehnungsverhalten des Dichtungsringes 2 erzeugt. Zudem wird gleichzeitig auch eine Erosion des Dichtungsrin- ges 2, insbesondere durch eine Extrusion der Flanken 8 in den sich bildenden Spalt 50 redu- ziert. Nach Beendigung der Deformierung, insbesondere Rückwölbung 60 der Rückenfläche 6 des Dichtungsringes 2, liegt die Rückenfläche 6, wie in der Figur 7 gezeigt, vergleichbar zur Figur 4, an dem inneren Stützring 32 an. Die Rückenfläche 6 weist nun eine im Wesentlichen planare Oberfläche auf.

In den Figuren 8 und 9 sind jeweils in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer er- findungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung 1 dargestellt. Die Ausgestaltung des Ein- bauraumes 40, der Stützringanordnung 30, des Hochdruckbehälters 20 sowie des Behälter- verschlusses 10 entsprechen im Wesentlichen den in den Figuren 2 bis 7 erläuterten Ausge- staltungen, sodass diese Erläuterungen hiermit vollumfänglich einbezogen sind und nicht nochmals aufgeführt werden. Abweichend zu den Figuren 2 bis 4 bzw. 5 bis 7 ist jedoch die Ausgestaltung des Dichtungsringes 2, welcher anstelle einer konvexen Wôlbung 7, wie zu den Figuren 5 bis 7 gezeigt, eine konkave Wölbung 7.1 bzw. eine konkave Delle 7.1 an dessen Rü- ckenfläche 6 aufweist. Bei Vorliegen eines drucklosen Zustandes, wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, kontaktieren folglich die Flanken 8 des Dichtungsringes 2 den inneren Stützring 32 zumindest abschnittweise, während die konkave Delle 7.1 des Dichtungsringes 2 von diesem inneren Stützring 32 beabstandet ist, wie in der Figur 8 gezeigt. Wird nun der Hochdruckbe- hälter 20 mit einem Hochdruck beaufschlagt und steht der Hochdruckbehälter 20 folglich un- ter Druck, bildet sich, wie beispielsweise in der Figur 6 gezeigt, ein Spalt 50 aus und der Dich- tungsring 2 erfährt eine Deformierung. Dabei wôlbt sich die konkave Delle 7.1 derart zurück, dass diese letztlich ebenfalls den inneren Stützring 31 kontaktiert. Diese Deformierung der RÜ- ckenfläche 6 des Dichtungsringes 2 findet vorteilhaft erst ab einem Hochdruckwert statt, bei welchen auch zumindest einer der Stützringe 31, 32, insbesondere der innere Stützring 32 sich derart positioniert, dass der Spalt 50 durch einen Abschnitt des einen Stützringes 31 oder 32 verschlossen wird. Der in der Figur 9 gezeigte Dichtungsring 2 weist zwar eine konvexe Wölbung 7 der Rückenflä- che 6 auf, jedoch ist dieser Dichtungsring 2 kein C-Profil-Dichtungsring, wie beispielsweise in den Figuren 5 bis 8 dargestellt. Vielmehr weist der Dichtungsring 2 eine Bogenform oder eine Halbmondform auf. Die Stirnfläche 5 des Dichtungsringes 2 ist folglich konkav gewôlbt, weist also eine konkave Wölbung (Delle) 7.1 auf. Demnach sind die Rückenfläche 6 und die Stirnflä- che 5 des Dichtungsringes 2 inkongruent zueinander ausgebildet. Die Deformierung des Dich- tungsringes 2 selbst bei Anliegen eines definierten Hochdruckes erfolgt, wie beispielsweise zu den Figuren 6 und 7 beschrieben.

In den Figuren 10 bis 12 sind jeweils in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Dichtungsringes 2 einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung 1 dargestellt. Alle Dichtungsringe 2 der Figuren 10 bis 12 weisen jeweils eine Rückenfläche 6 mit einer kon- vexen Wölbung 7 auf. Unterschiede zeigen sich jedoch in der Stirnfläche 5 des Dichtungsrin- ges 2. So weist der Dichtungsring 2 der Figur 10 eine konkave Wölbung 7.1 bzw. konkave Delle 7.1 mit ausgebildeten Vorsprüngen 5.3 auf. Der in der Figur 11 gezeigte Dichtungsring

2 weist dagegen eine Stirnfläche 5 ebenfalls mit einer konvexen Wölbung 7 auf. Sodass die Rückenfläche 6 und die Stirnfläche 5 des Dichtungsringes 2 kongruent zueinander ausgebildet sind. Jedoch weist zusätzlich die Innenumfangsfläche 3 sowie auch die Außenumfangsfläche 4 eine konkave Wölbung 7.1 bzw. eine konkave Delle 7.1 auf. Der in der Figur 12 gezeigte Dichtungsring 2 weist eine sogenannte Tonnenform auf. Das bedeutet, dass die Rückenfläche 6 und die Stirnfläche 5 derart kongruent zueinander ausgebildet sind, dass beide Flächen 6 und 5 eine konvexe Wölbung 7 aufweisen. Die Innenumfangsfläche 3 sowie die Außenum- fangsfläche 4 sind dagegen im Wesentlichen planar, also ohne Wölbung oder Delle, ausgebil- det.

In der Figur 13 ist schematisch eine Darstellung der Richtungsbezeichnungen anhand einer Ausführungsform eines Dichtungsringes 2 dargestellt. Eine Ausdehnung des Dichtungsringes 2 ist folglich in Längsrichtung 501 (längs oder axial), in Querrichtung 502 (quer, lateral oder radial) und/oder in Umfangsrichtung 503 (umlaufend) denkbar.

Bezugszeichenliste 1 Hochdruckdichtungsanordnung 2 Dichtungsring 3 Innenumfangsfläche 4 Außenumfangsfläche 5 Stirnfläche

5.1 erste Dichtungslippe

5.2 zweite Dichtungslippe

5.3 Vorsprung 6 Rückenfläche 7 konvexe Wôlbung

7.1 konkave Wôlbung / konkave Delle 8 Flanken 9 Lichte / Lichtes Maß / LichtmaB 10 Behälterverschluss 11 zylindrischer Abschnitt 12 Außenumfangswandung 20 Hochdruckbehälter 21 zylindrischer Abschnitt 22 Innenwandung 30 Stütringanordnung 31 äußerer Stützring 32 innerer Stützring 40 Einbauraum 41 Seitenfläche 42 Bodenfläche 50 Spalt 60 Aufwôlbung / Rückwölbung 70 Hohlraum

80 Hochdruckdichtungsanordnung — Stand der Technik 90 Dichtring — Stand der Technik 91 Rückenfläche — Stand der Technik

92 Stirnfläche — Stand der Technik 93 Lichte / Lichtes Maß / LichtmaB 94 Kanten/Kantenbereiche — Stand der Technik 95 Ausdehnung

100 Hochdruckanlage 501 Längsrichtung / längs / axial 502 Querrichtung / quer / lateral / radial

503 Umfangrichtung / umlaufend

Claims

Patentansprüche

1. Hochdruckdichtungsanordnung (1) zur Abdichtung eines Behälterverschlusses (10) ei- nes Hochdruckbehälters (20) einer Hochdruckanlage (100), wobei der Behälterverschluss (10) in einem zylindrischen Abschnitt (21) des Hochdruck- behälters (20) angeordnet ist, und wobei die Hochdruckdichtungsanordnung (1) zumin- dest - einen Dichtungsring (2) mit einer sich zumindest axial erstreckenden Innenumfangsflä- che (3) und einer sich zumindest axial erstreckenden Außenumfangsfläche (4) sowie ei- ner sich zwischen der Innenumfangsfläche (3) und der Außenumfangsfläche (4) zumin- dest radial erstreckenden Stirnfläche (5) und einer der Stirnfläche (5) gegenüberliegen- den sich zwischen der Innenumfangsfläche (3) und der Außenumfangsfläche (4) zumin- dest radial erstreckenden Rückenfläche (6) zur Ermöglichung der Abdichtung und An- lage an ein Dichtungsringgegenüber aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Rückenfläche (6) des Dichtungsringes (2) zumindest abschnittsweise axial nach in- nen oder nach außen gewölbt ist, insbesondere eine konvexe (7) oder konkave Wölbung (7.1) aufweist.

2. Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckdichtungsanordnung (1) eine Stützringanordnung (30) umfassend we- nigstens einen Stützring (31, 32), insbesondere eine Stützringanordnung (30) umfas- send wenigstens zwei Stützringe (31, 32), nämlich einen äußeren Stützring (31) und ei- nen inneren Stützring (32) aufweist, wobei beide Stützringe (31, 32) einander kontaktie- rend angeordnet sind und zumindest der innere Stützring (32) die Rückenfläche (6) des Dichtungsringes (2) wenigstens abschnittsweise kontaktiert.

3. Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (2) ein C-Profil Dichtungsring ist, dessen Stirnfläche (5) eine erste Dichtungslippe (5.1) und eine zweite Dichtungslippe (5.2) sowie ein Lichtmaß (9) auf- weist.

4. Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) des Dichtungsringes (2) zumindest abschnittsweise axial nach innen oder nach außen gewölbt ist, insbesondere eine konvexe (7) oder konkave Wölbung (7.1) aufweist.

5. Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) des Dichtungsringes (2) kongruent zur Rückenfläche (6) des Dich- tungsringes (2) ausgebildet ist, insbesondere, dass die Stirnfläche (5) eine konvexe Wölbung (7) aufweist, welche kongruent zur konvexen Wölbung (7) der Rückenfläche (6) ausgebildet ist.

6. Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) des Dichtungsringes (2) inkongruent, insbesondere gegensätzlich zur Rückenfläche (6) des Dichtungsringes (2) ausgebildet ist, insbesondere, dass die Stirn- fläche (5) eine konkave Wölbung (7.1) und die Rückenfläche eine konvexe Wölbung (7) aufweisen.

7. Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Innenumfangsfläche (3) oder die AuBenumfangsfläche (4) zumindest in Querrichtung betrachtet planar ausgebildet ist, oder dass zumindest die Innenumfangs- fläche (3) oder die AuBenumfangsfläche (4) eine konvexe Wölbung (7) oder eine kon- kave Wölbung (7.1) aufweist.

8. Hochdruckanlage (100) zur Hochdruckbehandlung eines Produktes, wobei die Hoch- druckanlage (100) einen Hochdruckbehälter (20) sowie einen den Hochdruckbehälter (20) verschließenden Behälterverschluss (10) aufweist, wobei der Behälterverschluss (10) einen ringförmigen Einbauraum (40) zur Aufnahme einer Hochdruckdichtungsan- ordnung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, und wobei die Hochdruckanlage (100) die Hochdruckdichtungsanordnung (1) gemäß einem der voran- gegangenen Ansprüche wenigstens zur Abdichtung eines zumindest während eines mit

Hochdruck beaufschlagten Zustandes des Hochdruckbehälters (20) entstehenden Spal- tes (50) zwischen dem Hochdruckbehälter (20) und dem Behälterverschluss (10) auf- weist.

9. Hochdruckanlage (100) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbauraum (40) eine sich radial sowie in Umfangsrichtung des Behälterverschlus- ses (10) erstreckende Seitenfläche (41) und eine sich axial sowie in Umfangsrichtung des Behälterverschlusses (10) erstreckende Bodenfläche (42) aufweist, wobei die In- nenumfangsfläche (3) des Dichtungsringes (2) zu der Bodenfläche (42) des Einbaurau- mes (40) und die Rückenfläche (6) des Dichtungsringes (2) zu der Seitenfläche (41) des Einbauraumes (40) ausgerichtet sind.

10. Hochdruckanlage (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem drucklosen Zustand des Hochdruckbehälters (20) der Dichtungsring (2) derart im Einbauraum (40) angeordnet ist, dass zwischen dem Dichtungsring (2) und der Sei- tenfläche (41) des Einbauraums (40) zumindest abschnittsweise ein Hohlraum (70) aus- gebildet ist

11. Verwendung einer Hochdruckdichtungsanordnung (2) gemäß einem der vorangegange- nen Ansprüche 1 bis 7 zur Abdichtung eines Spaltes (50) zwischen einem Behälterver- schluss (10) und einem Hochdruckbehälter (20) einer Hochdruckanlage (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 8 bis 10, wobei der Dichtungsring (2) bei einer Beaufschlagung des mit dem Behälterverschlusses (10) verschlossenen Hochdruckbe- hälters (20) mit Druck, insbesondere Hochdruck, sich derart deformiert, dass die Rü- ckenfläche (6) des Dichtungsringes (2) sich derart an ein Dichtungsringgegenüber an- legt, dass ein zwischen dem Dichtungsringgegenüber bestehender Hohlraum (70) zu- mindest reduziert wird, indem Flanken (8) des Dichtringes (2) bei einer konvexen Wöl- bung (7) der Rückenfläche (6) in Richtung des Dichtungsringgegenübers deformiert werden oder indem ein Dellental bei einer konkaven Wölbung (7.1) der Rückenfläche (6) in Richtung des Dichtungsringgegenübers deformiert wird.