BE1028293A1 - High-pressure sealing arrangement and high-pressure system for the radial sealing of a container closure of a high-pressure container and their use - Google Patents
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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.The present invention relates to a high-pressure system with a high-pressure seal arrangement and a high-pressure seal arrangement for sealing a container closure of a high-pressure container of a high-pressure system, and the use thereof. The container closure is arranged in a cylindrical section of the high-pressure container. The high-pressure sealing arrangement has at least one sealing ring with an at least axially extending inner circumferential surface and an at least axially extending outer circumferential surface as well as an end surface extending at least radially between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface and a back surface which is at least radially extending between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface and opposite the end surface Facilitating sealing and contact with a sealing ring. The back surface of the sealing ring is at least partially curved axially inward or outward and has in particular a convex or concave curvature.
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.Description of high pressure sealing arrangement and high pressure system for radial sealing of a container closure of a high pressure container and their use. The present invention relates to a high pressure sealing arrangement for radial sealing of a container closure of a high pressure container of a high pressure system and a corresponding high pressure system. The invention also relates to the use of a high-pressure seal arrangement.
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-PRIOR ART During high-pressure treatment of products, these products are acted upon by a high-pressure medium in a high-pressure container, in particular a high-pressure chamber, and are treated under a pressure of up to 10,000 bar. The applications of high pressures over 500 bar or very high pressures up to 10,000 bar also exert enormous forces, compressive stresses, tensile stress on the seals, in particular the high-pressure seals, which are arranged, for example, between the high-pressure container and the container closure (container lid, etc.) etc. off. In particular, the pressure build-up leads to a reduction in the volume of the high-pressure seal while at the same time the installation space of the high-pressure seal, that is to say the space in which the high-pressure seal is arranged, also increases. In order to compensate for these changes, the high-pressure seal must have a corresponding expansion behavior, in particular corresponding deformation kinematics. In the process, these high-pressure seals are also exposed to high frequency of loads. However, the above-mentioned high pressures also lead to considerable expansions or compressions in the high-pressure container and the container closure itself, which in turn lead to the undesired formation of gaps, joints or other openings into which the high-pressure seal can disadvantageously creep or move. By pushing the high pressure seal into unintentionally formed openings in this way, the high pressure seal can also disadvantageously be permanently damaged, so that it must be replaced accordingly. DE102017215193A1 describes a rotary seal arrangement for high pressure applications with a support ring made of a viscoplastically deformable material. The sealing ring lies on the surface to be sealed with a dynamic seal. A rubber elastic
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.A malleable prestressing element that is arranged between the seal holding structure of the one machine part and the support ring in order to prestress the sealing ring against the sealing surface via the support ring in a prestressing direction orthogonal to the sealing surface is also arranged. When the pressure is applied, the support ring is moved towards the sealing surface with its support leg on the low pressure side and lifted off the sealing surface with its support leg on the high pressure side. Tilting of the support ring and, at the same time, of the sealing ring takes place here. Any unwanted openings, gaps, etc. that arise during the application of pressure cannot, however, be closed, in particular not sealed, with such seals, which are primarily arranged in shafts.
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.A hydrodynamic rotary seal is also shown in EP2492551A1, which is arranged between a first machine component, such as a shaft, and a second machine component. The annular rotary seal has flexible body lips and an energizer with which the desired seal is to be achieved. With such sealing concepts it is not necessary to seal openings and gaps that arise due to high pressures, but rather to seal essentially constant systems over the long term.
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.DE112016005723T5 describes a sealing device for high-pressure, high-temperature applications. The sealing device serves primarily to seal an annular space within which a sealing ring is arranged. The cross-section of the sealing rings expands laterally when pressure is applied in order to exert a contact stress on each of the concentrically arranged elements. This lateral expansion again leads to increased loads within the material structure of the sealing ring and to a known premature wear.
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.The limited service life of highly stressed high-pressure seals causes high process costs due to early replacement, combined with system downtimes per process cycle. At the same time, however, the seals used should be inexpensive in terms of their design and the material used.
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.DISCLOSURE OF THE INVENTION It is therefore the object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above in a high-pressure seal arrangement for radial sealing of a container closure of a high-pressure container of a high-pressure system.
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.In particular, the object of the present invention is to create a high-pressure seal arrangement and a high-pressure system with a high-pressure seal arrangement which, in a simple and inexpensive manner, improves or increases the service life of seals, in particular high-pressure container seals, as well as adequate sealing; advantageously also made possible in the event of an undesired gap formation between the container closure and the high-pressure container. The above object is achieved by a high pressure seal arrangement for radial sealing of a container closure of a high pressure container with the features of claim 1 and by a high pressure system with a corresponding high pressure seal arrangement with the features of claim 8. Furthermore, the above object is achieved by a Use of a high pressure seal arrangement with the features according to claim 11. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the high-pressure seal arrangement according to the invention also apply, of course, in connection with the high-pressure system according to the invention and the use of the high-pressure seal arrangement and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, there is always a reciprocal relationship. train is or can be taken.
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.The high-pressure sealing arrangement according to the invention is used for sealing, in particular for radial sealing of a container closure of a high-pressure container of a high-pressure system, the container closure being arranged in a cylindrical section of the high-pressure container. The container closure can rest on the outer circumference of the high-pressure container in which the container closure is slipped onto and partially over a distal end of the container closure. Or the container closure rests against an inner circumference of the high-pressure container in that the container closure is introduced at least in sections into the high-pressure container, in particular into a cylindrical section of the high-pressure container. Accordingly, the contact surfaces between the container closure and the high-pressure container must be sealed, in particular at least in the radial direction or at least in sections also in the axial direction, starting from the center line of an essentially cylindrical high-pressure container. Since the high-pressure container is deformed when pressure is applied to the high-pressure container, in particular an expansion of the high-pressure container, a gap is created between this high-pressure container and the container closure which expands at least in the radial direction. The high-pressure seal arrangement according to the invention serves to seal this gap, in particular in the radial direction, and accordingly also serves as a radial high-pressure seal arrangement. The high-pressure sealing arrangement according to the invention has at least one sealing ring with an at least axially (and also in the circumferential direction) extending inner circumferential surface and an at least axially (and also in the circumferential direction) extending outer circumferential surface and one between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface at least radially , i.e. in the transverse direction (and also in the circumferential direction) and an end face opposite the end face, between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface, which extends at least radially, i.e. in the transverse direction (and also in the circumferential direction), to enable sealing and contact with a sealing ring on. In particular, the back surface is used advantageously to enable a seal between the high-pressure container and the container closure. In addition, according to the invention, the back surface of the sealing ring is at least partially axially, i.e. viewed in the longitudinal direction, arched inward or outward or curved or bent and in particular has a convex curvature or concave curvature (shape), which advantageously extends along the circumferential direction, i.e. extends circumferentially. The curvature / curvature of the back surface has the effect that when the high pressure container is subjected to high pressure, the sealing ring exhibits expansion movements distributed in the sealing material in such a way that no high local peak loads arise, which advantageously extends the service life of the sealing ring, especially its continuous one Pressure cycles are increased. The curvature / arching of the back surface advantageously enables a deformation in the sense of a back arching of the edge areas (flanks) of the back surface when there is a convex arching or the protrusion of the central dellental area of the back surface when there is a concave arching or dent. It is advantageous that material-fatiguing expansion, in particular radial expansion of the sealing ring, as is sufficiently known from the general prior art, is significantly reduced. After the application of pressure to the high-pressure container, the back surface advantageously rests on a sealing ring opposite it in such a way that a gap that undesirably occurs during the application of pressure is also sealed. A side surface of an installation space for receiving the sealing ring or also a side surface of a support ring of a support ring arrangement also arranged in the installation space, as described in more detail below, serves as the opposite sealing ring.
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.According to a further development of the invention, the high-pressure seal arrangement has a support ring arrangement comprising at least one support ring. The support ring advantageously makes contact with the back surface of the sealing ring, at least in sections. It is also conceivable that the high-pressure seal arrangement has a support ring arrangement comprising at least two support rings, namely an outer support ring and an inner support ring, both support rings being arranged in contact with one another and at least the inner support ring contacting the back surface of the sealing ring at least in sections.
Eine Stützring- anordnung für Hochdruckdichtungen ist beispielsweise in der EP2805087B1 beschrieben, de- 5 ren Inhalt hiermit vollumfänglich in Anspruch genommen wird.A support ring arrangement for high pressure seals is described, for example, in EP2805087B1, the content of which is hereby fully used.
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.The support ring arrangement is advantageously used to support and protect the sealing ring, in particular to prevent any damage to the sealing ring by extrusion of sealing material into a gap that occurs during pressure build-up.
Vorteilhaft weist die Stützringanord- nung ein Material, wie PTFE (Polytetrafluorethylen) oder anderen Hochleistungskunststoffen oder Metalllegierungen aus zum Beispiel Titan oder Kupfer auf.The support ring arrangement advantageously has a material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or other high-performance plastics or metal alloys made of, for example, titanium or copper.
Es ist auch denkbar, dass bei Vorliegen von zwei oder mehr Stützringen der Stützringanordnung jeder der Stützringe aus ei- nem anderen Material gefertigt ist.It is also conceivable that when there are two or more support rings of the support ring arrangement, each of the support rings is made of a different material.
Der wenigstens eine Stützring weist beispielsweise einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt auf.The at least one support ring has, for example, a rectangular or trapezoidal cross section.
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.If there are two or more support rings per support ring arrangement, the support rings advantageously have a coordinated geometric shape, which enables the support rings to be arranged in a supporting manner and, if necessary, to allow them to slide past each other when the installation space is enlarged when pressure is applied.
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.It is also conceivable that one of the support rings or the at least one support ring is formed by the container closure itself and consequently represents a component of the container closure.
Im Zusammenhang mit der Hochdruckbe-In connection with the high pressure
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.handling of foodstuffs or other isostatic high-pressure applications in which the container closure often has to be removed from the high-pressure container and also reinserted, it is advantageous to design the support ring arrangement in such a way that it has sufficient play and thus a sufficient gap to the inner wall of the high-pressure container and in the unpressurized state / or to the container closure.
In der später detail-In the later detailed
liert beschriebenen Figur 1 ist eine entsprechende Anwendungssituation dargestellt.FIG. 1 described in detail shows a corresponding application situation.
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-In this context, a sealing ring geometry with a convex rear wall is particularly advantageous because the arching of the rear surface of the sealing ring against the corresponding counter surface of the support ring arrangement is only completed at a higher pressure level, in particular at a pressure level at which the clearance-related gap is already closed -
schlossen ist.is closed.
Dadurch wird die Extrusion von Dichtungsmaterial wirkungsvoll verhindert.This effectively prevents the extrusion of sealing material.
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.According to a further development of the invention, the sealing ring is a C-profile sealing ring, also called U-ring seal, the end face of which has a first sealing lip and a second sealing lip as well as a light measure or a light or a light measure that is formed between the sealing lips.
Die Größe bzw.The size or
Ausprägung des LichtmaBes kann unterschiedlich sein und ist nicht auf eine definierte Größe bzw.Characterization of the light dimension can be different and is not limited to a defined size or
Ausprägung einge- schränkt.Characterization restricted.
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.The light advantageously enables a pliable base for the sealing lips described above, so that the profile height of the sealing ring in the area of the sealing lips (responsible for the fluid tightness) can have a large excess to the installation space of the seal and consequently a process-reliable sealing of the high-pressure container is guaranteed.
Das gewünschte Deformationsverhalten der Rückenfläche des Dichtungsringes wäh- rend der Druckbeaufschlagung wird dabei vorteilhaft nicht behindert.The desired deformation behavior of the back surface of the sealing ring during the application of pressure is advantageously not hindered.
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.This means that instead of an otherwise strong expansion, in particular radial expansion, of the back surface of the sealing ring, it now, as described above, arches or bulges back unhindered towards a planar back surface.
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.Alternatively, it is conceivable that the end face of the sealing ring is at least partially axially (i.e. viewed in the longitudinal direction) arched or curved or bent inward or outward, in particular having a convex or concave curvature (shape).
Es ist zudem denkbar, dass auch die Dichtungslippen selbst zusätzlich eine sich in axialer Richtung betrachtete konvexe oder konkave Wölbung oder Struktur aufweisen.It is also conceivable that the sealing lips themselves also additionally have a convex or concave curvature or structure viewed in the axial direction.
Diese konvexen oder konkaven Wölbungen der Stirnfläche und/oder der Dichtungslippen selbst erstrecken sich vor- nehmlich entlang der Umfangsrichtung.These convex or concave bulges of the end face and / or of the sealing lips themselves extend primarily along the circumferential direction.
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.The design of the end face of the sealing ring advantageously contributes to supporting the desired deformation / deformation of the back surface of the sealing ring, as already mentioned above.
Zudem ist die Ausgestaltung der Stirnfläche des Dichtungsringes auch abhängig vom Einsatzgebiet der Hochdruckdich- tungsanordnung, der Einbaulage usw.In addition, the design of the end face of the sealing ring is also dependent on the area of application of the high-pressure seal arrangement, the installation position, etc.
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.It is also conceivable that the end face of the sealing ring is congruent to the back surface of the sealing ring, in particular that the end face has a convex curvature or a convex curvature.
Krümmung aufweist, welche kongruent zur konvexen Wölbung bzw.Has curvature which is congruent to the convex curvature or
Krümmung der Rückenfläche ausgebildet ist.Curvature of the back surface is formed.
Das bedeutet, dass die Stirnfläche und die Rückenfläche des Dichtungsringes eine vergleichbare, insbesondere identische Ausformung aufweisen.This means that the end face and the back face of the sealing ring have a comparable, in particular identical shape.
Dadurch werden vorteilhaft die Herstellkosten des Dichtungsringes reduziert und dessen Sta- bilität erhöht.This advantageously reduces the manufacturing costs of the sealing ring and increases its stability.
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.According to an alternative embodiment, it is conceivable that the end face of the sealing ring is incongruent, in particular opposite to the back surface of the sealing ring, in particular that the end face has a concave curvature, in particular a dent (depression) and the back surface has a convex curvature.
Es ist auch denkbar,It is also conceivable
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.that the back surface has a concave curvature, in particular a dent (depression), and the front surface has a convex curvature. Such a configuration of the sealing ring advantageously enables a simple and reliable deformation of the sealing ring in the area of the back surface in such a way that the curvature, dent or otherwise corresponding deformation is reduced, advantageously completely eliminated. Under a reduction or
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.The abolition of said deformation is understood to mean the creation of an essentially planar rear surface of the sealing ring that extends at least in the transverse direction (and in the circumferential direction). In the context of the invention, an essentially planar back surface can have a slight deformation or corrugation, etc. that is not relevant for the reliable sealing. A generated planar back surface advantageously also enables adequate application of any sealing lips (if present) and / or the sealing sides, such as the outer circumferential surface, in order to achieve adequate sealing between the high-pressure container and the container closure, made possible by applying the back surface to a corresponding sealing ring opposite, how to create a corresponding wall of the installation space or a correspondingly positioned support ring. This is described in more detail below. According to one embodiment of the invention, at least the inner circumferential surface or the outer circumferential surface, viewed in the longitudinal direction (axially), is planar. In the context of the invention, a planar design means that the surface mentioned, in particular its surface, has no convex or concave curvature. Accordingly, it is also possible for both surfaces, namely the inner circumferential surface and the outer circumferential surface, to be planar, at least viewed in the longitudinal direction (axially). Such a design of the sealing ring enables a simple and inexpensive production of the sealing ring. However, it is also conceivable that at least the inner circumferential surface or the outer circumferential surface has a convex curvature or a concave curvature, in particular a concave dent. This means that either the inner circumferential surface has a convex curvature, while the outer circumferential surface is planar or is convexly curved or concave or curved, or 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 derIt is also conceivable that the end face has at least one projection, such as a nose, tip, tail, etc. This at least one projection advantageously extends axially, that is to say in the longitudinal direction and / or radially, that is to say in the transverse direction outward in the direction of the outer peripheral surface or viewed axially and / or radially inward in the direction of the inner peripheral surface. It is also conceivable that the end face has two such projections, one of the projections extending axially and / or radially outward in the direction of the
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.Outer circumferential surface viewed extends, while the other of the projections axially and / or radially inwardly viewed in the direction of the inner circumferential surface, extends. This advantageously results in an increased pressure force locally, so that the initial tightness is improved, particularly at low pressures. At higher pressures, the seals are advantageously self-reinforcing.
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-According to a further (second) aspect of the invention, a high-pressure system for high-pressure treatment of a product is claimed. The high-pressure system has a high-pressure container and a container closure that closes the high-pressure container. The container closure has an annular installation space for receiving a high-pressure seal arrangement, as described above. The high-pressure system has the high-pressure sealing arrangement, as described above, for sealing a gap between the high-pressure container and the container closure that occurs at least when the high-pressure container is under high pressure. In this context, a high-pressure system is to be understood, for example, as an HPP - high-pressure preservation system for food - in which, as is known, high pressures of up to 6000 bar, sometimes even higher than the usual process pressure, are used. When such a high pressure is applied during the product treatment of a product, such as a foodstuff, inside the high-pressure container closed with the container closure, the installation space widening and the resulting gap is unfavorable for the high-pressure seal arrangement between the container closure and the high-pressure container. At the same time, the volume of the high-pressure seal arrangement arranged within the installation space or the sealing ring used is reduced. In a fundamentally known manner, the sealing ring tries to counteract this reduction in volume by expanding or expanding further and further within the space available to it. However, this expansion in turn causes fatigue of the sealing ring material with the resulting damage to the sealing ring material, as a result of which it continuously loses its sealing effect and has to be replaced. In contrast, the high-pressure seal arrangement according to the invention fulfills the expansion required to ensure the sealing effect, advantageously primarily through deformation, in particular arching back, of the back surface of the sealing ring. According to one embodiment, the installation space has a side surface extending radially (i.e. in the transverse direction) and in the circumferential direction of the container closure and an axially (i.e. in the longitudinal direction) and in the circumferential direction of the container closure.
ckende Bodenfläche auf.creasing floor area.
Die Positions- und Richtungsbezeichnungen basieren auf der Be- trachtung einer Mittelachse eines zylinderförmigen Abschnittes des Behälterverschlusses.The position and direction designations are based on the consideration of a central axis of a cylindrical section of the container closure.
Vorteilhaft weist der Behälterverschluss einen zylinderförmigen Abschnitt auf, welcher in einen entsprechenden zylinderförmigen Abschnitt des Hochdruckbehälters eingreift.The container closure advantageously has a cylindrical section which engages in a corresponding cylindrical section of the high-pressure container.
Die Innenum- fangsfläche des Dichtungsringes ist zu der Bodenfläche des Einbauraumes und die Rückenflä- che des Dichtungsringes zu der Seitenfläche des Einbauraumes ausgerichtet.The inner circumferential surface of the sealing ring is aligned with the bottom surface of the installation space and the back surface of the sealing ring with the side surface of the installation space.
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.It is conceivable that the back surface of the sealing ring makes contact with the side surface of the installation space - in the pressureless state - at least in sections, in particular if the sealing ring is arranged within the installation space without a support ring arrangement.
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.If a support ring arrangement or at least one support ring is arranged within the installation space, it is advantageously positioned between the sealing ring and the side surface of the installation space.
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.Accordingly, it is otherwise also conceivable that when at least one support ring is arranged within the installation space, the sealing ring, in particular the back surface of the sealing ring, makes contact with the support ring - in the unpressurized state - at least in sections.
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.In a pressureless state of the high-pressure container, the sealing ring is arranged in the installation space in such a way that a cavity is formed at least in sections between the sealing ring and the side surface of the installation space.
Entsprechendes gilt für die oben ge- nannte Anordnung eines Stützringes innerhalb des Einbauraums.The same applies to the above-mentioned arrangement of a support ring within the installation space.
In diesem Falle ist zwischen dem Dichtungsring und dem Stützring zumindest abschnittweise ein Hohlraum ausgebildet.In this case, a cavity is formed at least in sections between the sealing ring and the support ring.
Dieser Hohlraum wird im Wesentlichen aufgrund der vorliegenden konkaven oder konvexen Struktur bzw.This cavity is mainly due to the concave or convex structure or
Wölbung bzw.Curvature or
Krümmung der Rückenfläche des Dichtungsringes verursacht.Causes curvature of the back surface of the sealing ring.
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.This means that, for example, when there is a convex curvature, this curvature contacts the side surface of the installation space or the support ring, while the end areas, in particular the flanks of this curvature, are spaced from the side surface of the installation space or from the support ring, thus creating a cavity is.
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.In an embodiment with a support ring arrangement having two support rings, namely an outer support ring arranged within the installation space and an inner support ring arranged within the installation space, the following arrangement takes place, for example.
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.The outer support ring rests on the side surface of the installation space and makes contact with the side surface at least in sections, the inner support ring being arranged between the outer support ring and the sealing ring.
Die Innenumfangsfläche des Dichtungsrin- ges ist zu der Bodenfläche des Einbauraumes und die Rückenfläche des Dichtungsringes ist zu dem inneren Stützring ausgerichtet.The inner circumferential surface of the sealing ring is aligned with the bottom surface of the installation space and the back surface of the sealing ring is aligned with the inner support ring.
Das bedeutet, dass in einem drucklosen Zustand desThis means that when the
Hochdruckbehälters der Dichtungsring derart im Einbauraum angeordnet ist, dass zwischen dem Dichtungsring und dem inneren Stützring ein Hohlraum, wie oben bereits beschrieben, ausgebildet ist.High-pressure container, the sealing ring is arranged in the installation space such that a cavity, as already described above, is formed between the sealing ring and the inner support ring.
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.It is fundamentally known that support rings only ensure continuous contact with the wall of the high-pressure container above a defined pressure. Thanks to the convex or concave curvature or curvature or arch shape of the back surface of the sealing ring, when pressure is applied, as mentioned above, a “backward curvature” of the back surface with very little expansion of the sealing ring takes place. As a result, the back surface of the sealing ring does not come into contact with the support ring until the above-mentioned defined pressure, which advantageously counteracts erosion of the sealing ring, in particular its flank areas due to an extrusion of sealing ring material into the resulting gap . This erosion is advantageously counteracted even without the use of a support ring or a support ring arrangement, since the “arching back” of the back surface has a positive effect on extrusion of the sealing material into the gap that is created.
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.The length of the back surface is advantageously dimensioned in such a way that it corresponds to the opposite surface of the sealing space, in particular the expanded installation space, when the high pressure is applied, especially taking into account the compression of the sealing material and the expansion of the sealing space or installation space.
Bei der beschriebenen Hochdruckanlage ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Hochdruckdichtungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.The high-pressure system described results in all of the advantages that have already been described for a high-pressure seal arrangement according to the first aspect of the invention.
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 dieAccording to a further (third) aspect of the invention, a use of a high-pressure sealing arrangement, as described above, for sealing a gap between a container closure and a high-pressure container of a high-pressure installation described above is claimed. The sealing ring deforms when the high-pressure container closed with the container closure is subjected to pressure, in particular high pressure, in such a way that the back surface of the sealing ring rests against a sealing ring, such as a side surface of an installation space, that a sealing ring between this in particular the side surface of the installation space and the back surface of the sealing ring existing cavity is at least reduced by the
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.Flanks are deformed in the case of a convex curvature of the back surface in the direction of the sealing ring opposite, in particular the side surface of the installation space, or by creating a depression (valley valley) in the case of a concave curvature, in particular a concave dent of the back surface in the direction of the sealing ring opposite, in particular the side surface of the Installation space is deformed.
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.The sealing ring, in particular the back surface of the sealing ring, consequently rests against the sealing ring opposite to the side surface of the installation space, in that this back surface forms an at least almost planar surface.
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.In this case, a complete seal between the high-pressure container and the container closure is advantageously made possible and at the same time an excessive expansion behavior, which is unfavorable for the sealing material of the sealing ring, is reduced.
Gleichzeitig wird dadurch ein Extruieren von Dichtungsringmaterial, insbesondere dessen Flankenbereiche in den entste- henden Spalt vermieden.At the same time, this avoids the extrusion of the sealing ring material, in particular its flank areas, into the resulting gap.
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.If there is a support ring arrangement with one support ring (or a large number, in particular two support rings) within the installation space, the back surface of the sealing ring rests against the (inner) support ring as a sealing ring opposite, that a support ring between the (inner) support ring and the sealing ring The cavity is reduced, in particular filled, by deforming the flanks in the case of a convex curvature of the back surface in the direction of the (inner) support ring or by creating a depression (valley valley) in the case of a concave curvature, in particular a concave dent in the back surface in the direction of the (inner) support ring is deformed.
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.The described use of a high pressure seal arrangement results in all the advantages that have already been described for a high pressure seal arrangement according to the first aspect of the invention and for a high pressure system according to the second (further) aspect of the invention.
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.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung sowie ein Aus- schnitt aus einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckanlage, sowie deren Verwendung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of a high-pressure seal arrangement according to the invention and a section from an embodiment of a high-pressure system according to the invention, as well as their use, are explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen jeweils schematisch:They each show schematically:
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 erfindungsgemäßenFIG. 1 shows a section of an embodiment of a high-pressure system according to the invention with a high-pressure container and container closure and, in detail B, an embodiment of a high-pressure system according to the invention
Hochdruckdichtungsanordnung,High pressure seal assembly,
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-1a shows a section of a further embodiment of a high-pressure system according to the invention with a high-pressure container and container closure and, in detail B, a further embodiment of a high-pressure system according to the invention.
ßen Hochdruckdichtungsanordnung,ßen high pressure seal assembly,
Figur 2, 3, 4 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Hochdruckdichtungsanordnung und deren Ver- wendung,2, 3, 4 in a sectional view an embodiment of a high-pressure seal arrangement known from the general state of the art and its use,
Figur 5, 6, 7 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung und deren Verwendung,Figure 5, 6, 7 in a sectional view of an embodiment of a high pressure seal arrangement according to the invention and its use,
Figur 8 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge-FIG. 8 in a sectional illustration a further embodiment of an inventive
mäßen Hochdruckdichtungsanordnung,moderate high pressure seal arrangement,
Figur 9 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen Hochdruckdichtungsanordnung,FIG. 9 shows a sectional illustration of a further embodiment of a high-pressure seal arrangement according to the invention,
Figur 10 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Dichtungsringes einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung,FIG. 10 shows, in a sectional view, an embodiment of a sealing ring of a high-pressure sealing arrangement according to the invention,
Figur 11 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrin- ges einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung,FIG. 11 shows, in a sectional illustration, a further embodiment of a sealing ring of a high-pressure sealing arrangement according to the invention,
Figur 12 in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsrin- ges einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung, undFIG. 12 shows, in a sectional illustration, a further embodiment of a sealing ring of a high-pressure sealing arrangement according to the invention, and
Figur 13 eine Darstellung der Richtungsbezeichnungen anhand einer Ausführungsform eines Dichtungsringes.FIG. 13 shows the directional designations based on an embodiment of a sealing ring.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 bis 13 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference symbols in FIGS. 1 to 13.
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.Since the sealing ring according to the general state of the art has a mode of operation that differs from the sealing ring according to the present invention, the sealing ring and the sealing ring and their surfaces are identified with reference numerals that differ from one another.
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.In FIGS. 1 and 1a, a section of an embodiment of a high-pressure system 100 according to the invention with high-pressure container 20 and container closure 10 and, in detail B, a respective embodiment of a high-pressure seal arrangement 1 according to the invention are shown schematically in a sectional illustration.
Der Behälterverschluss 10 weist einen zylindrischen Abschnitt 11 auf, welcher in einen zylindrischen Abschnitt 21 des Hoch- druckbehälters 20 eingreift.The container closure 10 has a cylindrical section 11 which engages in a cylindrical section 21 of the high-pressure container 20.
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.The outer circumferential wall 12 of the container closure 10 is aligned coaxially to the inner wall 22 of the high pressure container 20 and makes contact with an inner wall 22 of the high pressure container 20 at least in sections, advantageously over the entire circumference.
Der Behälterverschluss 10 weist einen Einbauraum 40 auf, welcher als ringförmige Nut bzw.The container closure 10 has an installation space 40 which is designed as an annular groove or
Aussparung in der Außenumfangswandung 12 ausgebildet ist.Recess is formed in the outer peripheral wall 12.
Inner- halb des Einbauraumes 40 ist eine Hochdruckdichtungsanordnung 1 angeordnet.A high-pressure seal arrangement 1 is arranged inside the installation space 40.
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.According to FIG. 1 a, this high-pressure sealing arrangement 1 has only one sealing ring 2 and, according to FIG. 1, a sealing ring 2 and a support ring arrangement 30.
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.The support ring arrangement 30, as shown in FIG. 1, comprises two support rings 31, 32, namely an outer support ring 31 and an inner support ring 32. The inner support ring 32 is arranged between the outer support ring 31 and the sealing ring 2.
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.As shown in particular in detail B of FIG. 1 or FIG is not acted upon with high pressure, essentially at least in sections over its entire circumference, with a function-related intermediate space (not shown here) for bringing in or removing the container closure 10 into or out of the high-pressure container 20 for its closure or removal.
Öffnung vorliegt.Opening is present.
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.Even in the unpressurized state, the high-pressure sealing arrangement 1, in particular the sealing ring 2, ensures adequate sealing between the container closure 10 and the high-pressure container 20. A gap is formed when high pressure is applied in FIGS. 2 to 7 below.
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.An arrangement of support rings 31, 32 and sealing ring 90 within an installation space 40, known from the general prior art, is shown in FIGS.
Der Ein- bauraum 40 weist eine sich vollumfänglich erstreckende, ringförmige Seitenfläche 41 sowie eine sich vollumfänglich erstreckende, ringförmige Bodenfläche 42 auf.The installation space 40 has a fully extending, annular side surface 41 and a fully extending, annular bottom surface 42.
Der Einbauraum 40 ist am Behälterverschluss 10 ausgebildet, welcher mit einem zu verschließenden Hochdruck- behälter 20 in Wirkverbindung gebracht wird.The installation space 40 is formed on the container closure 10, which is brought into operative connection with a high-pressure container 20 to be closed.
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.A support ring arrangement 30 having an outer support ring 31 and an inner support ring 32 are arranged in the installation space 40 such that the outer support ring 31 at least partially or in sections contacts the side surface 41 of the installation space 40.
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.The inner support ring 32 is positioned between the outer support ring 31 and the sealing ring 90 and completely contacts the planar, in particular straight, back surface 91 of the sealing ring 90 (viewed in the transverse direction, radially).
Der gezeigte Dichtring 90 weist ein C-Profil auf, kann jedoch auch eine andereThe sealing ring 90 shown has a C-profile, but it can also have a different one
Profilierung aufweisen.Have profiling.
Die der Rückenfläche gegenüberliegende Stirnfläche 92 ist demnach durch ein Lichtmaß 93 unterbrochen.The end face 92 opposite the back face is accordingly interrupted by a clear dimension 93.
Die Hochdruckdichtungsanordnung 80 liegt gemäß der Figur 2 in einem Ruhezustand vor.According to FIG. 2, the high-pressure seal arrangement 80 is in a state of rest.
Das bedeutet, dass der Hochdruckbehälter 20 nicht mit Hochdruck beaufschlagt ist.This means that the high-pressure container 20 is not subjected to high pressure.
Demgegenüber zeigt die Figur 3 eine Spaltbildung zwischen dem Hochdruckbehälter 20 und dem Behälterverschluss 10. Insbesondere erstreckt sich der SpaltIn contrast, FIG. 3 shows the formation of a gap between the high-pressure container 20 and the container closure 10. In particular, the gap extends
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.50, which arises due to the application of high pressure to the high-pressure container 20, between the inner wall 22 of the high-pressure container 20 and the outer circumferential wall 12 of the container closure 10, mostly over its entire circumference.
Dieser Spalt 50 entsteht im Wesentlichen aufgrund einer „Aufweitung“ des Hochdruckbehälters 20, wodurch sich folg- lich auch der Einbauraum 40 vergrößert.This gap 50 arises essentially due to a “widening” of the high-pressure container 20, as a result of which the installation space 40 is consequently also enlarged.
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.At the same time, the high pressure used also ensures compression of the sealing ring 90. In order to compensate for this, the sealing ring 90 has to expand, as shown in FIG.
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 derThe expansion 95 leads to great material stresses within the sealing ring 90. In addition, it is conceivable that when the gap 50 occurs, edge areas 94 of the sealing ring 90 are drawn into the resulting gap 50, in particular if a corresponding (new) Positioning at least one of the
Stützringe 31, 32 zu spät erfolgt bzw. verzögert erfolgt.Support rings 31, 32 take place too late or take place with a delay.
Das führt zu ungewünschter Erosion des Materials des Dichtringes 90 und folglich zu dessen dauerhafter Beschädigung.This leads to undesired erosion of the material of the sealing ring 90 and consequently to its permanent damage.
In diesem Fall muss dann der Dichtring 90 ausgetauscht werden.In this case, the sealing ring 90 must then be replaced.
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 entstandeneIn the best case, as shown in FIG. 4, the sealing ring 90 expands sufficiently, in particular after a corresponding (new) positioning of a support ring 31, 32 has taken place, so that the resulting
Spalt 50 während der Druckbeaufschlagung entsprechend abgedichtet werden kann.Gap 50 can be sealed accordingly during the application of pressure.
Im Vergleich dazu zeigen die Figuren 5 bis 7 in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckdichtungsanordnung 1 und deren Verwendung.In comparison, FIGS. 5 to 7 show, in a sectional illustration, an embodiment of a high-pressure seal arrangement 1 according to the invention and its use.
Die Aus- gestaltung des Einbauraumes 40, der Stützringanordnung 30, des Hochdruckbehälters 20 so-The design of the installation space 40, the support ring arrangement 30, the high-pressure container 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.like the container closure 10 correspond to the configuration described for FIGS. 2 to 4, so that this description is consequently applied here accordingly.
EinA
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.The essential difference is the sealing ring 2, which, in contrast to the sealing ring 90, has a convexly curved back surface 6. However, it is also conceivable that the back surface 6 is concave or curved, as shown in more detail in the following embodiments. The sealing ring 2 has a C-shape with sealing lips 5.1. 5.2, in particular a first sealing lip 5.1 and a second sealing lip 5.2 as the end face 5, which are spaced apart from one another by means of a clear dimension 9. FIG. 5 is the counterpart to FIG. 2 already described above, in particular with regard to the installation situation of the support ring arrangement 30 within an installation space 40 during a pressureless state, in particular a state during which the high-pressure container 20 is not subjected to high pressure. The sealing ring 2, which is also arranged in the installation space 40, contacts the inner support ring 32 at least in sections, in particular with its convex curvature 7 of the back surface 6 inner support ring 32 and the flanks 8 of the sealing ring 2, a cavity 70 is created.
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.As shown in FIG. 6, high pressure is applied to the high-pressure container 20, so that a high-pressure container 20 is consequently present. As already described for FIG. 3, a gap 50 is created between the high-pressure container 20 and the container closure 10. Unlike in the general prior art described, there is no immediate expansion of the sealing ring 2. Rather, the sealing ring 2 only deforms when a high pressure is applied, at which a new / re) positioning of at least one of the support rings 31, 32, in particular the inner support ring 32, is made possible. As a deformation of the sealing ring 2, a back arching 60 or an arching 60 of its back surface 6 is understood in such a way that, as shown in FIG Move in the direction of the bottom surface 42 of the installation space 40. As a result, only a low expansion behavior of the sealing ring 2 is advantageously produced. In addition, erosion of the sealing ring 2, in particular due to an extrusion of the flanks 8 into the gap 50 that is formed, is also reduced at the same time. After the end of the deformation, in particular the arching back 60 of the back surface 6 of the sealing ring 2, the back surface 6 rests against the inner support ring 32, as shown in FIG. 7, comparable to FIG. The back surface 6 now has an essentially planar surface.
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 FIGS. 8 and 9, an embodiment of a high-pressure seal arrangement 1 according to the invention is shown in a sectional illustration. The design of the installation space 40, the support ring arrangement 30, the high-pressure container 20 and the container closure 10 essentially correspond to the configurations explained in FIGS. 2 to 7, so that these explanations are hereby fully included and will not be repeated. In contrast to FIGS. 2 to 4 or 5 to 7, however, the configuration of the sealing ring 2, which instead of a convex curvature 7, as shown in FIGS. 5 to 7, has a concave curvature 7.1 or a concave dent 7.1 on its back. Has ckenfläche 6. When there is a pressureless state, as shown in Figures 8 and 9, the flanks 8 of the sealing ring 2 contact the inner support ring 32 at least in sections, while the concave dent 7.1 of the sealing ring 2 is spaced from this inner support ring 32, as in the figure 8 shown. If the high pressure container 20 is now subjected to high pressure and the high pressure container 20 is consequently under pressure, a gap 50 forms, as shown for example in FIG. 6, and the sealing ring 2 experiences a deformation. The concave dent 7.1 bulges back in such a way that it ultimately also makes contact with the inner support ring 31. This deformation of the back surface 6 of the sealing ring 2 advantageously only takes place from a high pressure value at which at least one of the support rings 31, 32, in particular the inner support ring 32, is positioned in such a way that the gap 50 is covered by a section of the one support ring 31 or 32 is closed. The sealing ring 2 shown in FIG. 9 has a convex curvature 7 on the back surface 6, but this sealing ring 2 is not a C-profile sealing ring, as shown, for example, in FIGS. Rather, the sealing ring 2 has an arc shape or a crescent shape. The end face 5 of the sealing ring 2 is consequently curved in a concave manner, that is to say has a concave curvature (dent) 7.1. Accordingly, the back surface 6 and the end surface 5 of the sealing ring 2 are designed to be incongruent to one another. The deformation of the sealing ring 2 takes place even when a defined high pressure is applied, as described, for example, with regard to FIGS. 6 and 7.
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 DichtungsringIn FIGS. 10 to 12, an embodiment of a sealing ring 2 of a high-pressure sealing arrangement 1 according to the invention is shown in a sectional illustration. All sealing rings 2 of FIGS. 10 to 12 each have a back surface 6 with a convex curvature 7. However, differences can be seen in the end face 5 of the sealing ring 2. The sealing ring 2 in FIG. 10 has a concave curvature 7.1 or a concave dent 7.1 with projections 5.3 formed. The sealing ring shown in FIG. 11
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.2, on the other hand, has an end face 5, likewise with a convex curvature 7. So that the back surface 6 and the end surface 5 of the sealing ring 2 are designed to be congruent to one another. However, the inner circumferential surface 3 and also the outer circumferential surface 4 have a concave curvature 7.1 or a concave dent 7.1. The sealing ring 2 shown in FIG. 12 has a so-called barrel shape. This means that the back surface 6 and the end surface 5 are designed to be congruent to one another in such a way that both surfaces 6 and 5 have a convex curvature 7. The inner circumferential surface 3 and the outer circumferential surface 4, on the other hand, are essentially planar, that is to say without a bulge or dent.
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.A representation of the directional designations based on an embodiment of a sealing ring 2 is shown schematically in FIG. An expansion of the sealing ring 2 is consequently conceivable in the longitudinal direction 501 (longitudinally or axially), in the transverse direction 502 (transversely, laterally or radially) and / or in the circumferential direction 503 (circumferentially).
Bezugszeichenliste 1 Hochdruckdichtungsanordnung 2 Dichtungsring 3 Innenumfangsfläche 4 Außenumfangsfläche 5 StirnflächeLIST OF REFERENCE NUMERALS 1 high-pressure seal arrangement 2 sealing ring 3 inner circumferential surface 4 outer circumferential surface 5 end face
5.1 erste Dichtungslippe5.1 first sealing lip
5.2 zweite Dichtungslippe5.2 second sealing lip
5.3 Vorsprung 6 Rückenfläche 7 konvexe Wôlbung5.3 Protrusion 6 back surface 7 convex curvature
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 Hohlraum7.1 concave curvature / concave dent 8 flanks 9 clear / clear dimension / clear dimension 10 container closure 11 cylindrical section 12 outer circumferential wall 20 high pressure container 21 cylindrical section 22 inner wall 30 support ring arrangement 31 outer support ring 32 inner support ring 40 installation space 41 side surface 42 bottom surface 50 gap 60 bulge / back bulge 70 cavity
80 Hochdruckdichtungsanordnung — Stand der Technik 90 Dichtring — Stand der Technik 91 Rückenfläche — Stand der Technik80 High pressure sealing arrangement - state of the art 90 Sealing ring - state of the art 91 Back surface - state of the art
92 Stirnfläche — Stand der Technik 93 Lichte / Lichtes Maß / LichtmaB 94 Kanten/Kantenbereiche — Stand der Technik 95 Ausdehnung92 Front surface - state of the art 93 Clearance / clear dimension / clear dimension 94 Edges / edge areas - state of the art 95 Extension
100 Hochdruckanlage 501 Längsrichtung / längs / axial 502 Querrichtung / quer / lateral / radial100 high pressure system 501 longitudinal / longitudinal / axial 502 transverse / transverse / lateral / radial
503 Umfangrichtung / umlaufend503 circumferential direction / circumferential
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