DD147567A5

DD147567A5 - Rotationsbearbeitungsmaschine,insbesondere zur bearbeitung viskoser kunststoff-oder polymermaterialien

Info

Publication number: DD147567A5
Application number: DD79217244A
Authority: DD
Inventors: Peter Hold; Zehev Tadmor
Original assignee: Usm Corp
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1981-04-08
Also published as: IT1127671B; JPS5581133A; IN153365B; CS223974B2; IT7927694A0; AU538430B2; YU292379A; KR820001941B1; DE2947991A1; IL58786A0; AR225618A1; NL7908642A; SE432557B; SE7909851L; BR7907846A; AU5331079A; BE880368A; FR2442707B3; JPS6221607B2; FR2442707A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationsbearbeitungsmaschine, insbesondere zur Bearbeitung viskoser oder koerniger Kunstoff- oder Polymermaterialien. Durch die Erfindung soll erreicht werden, dasz unabhaengig von dem in den Bearbeitungskanaelen des Rotors auftretenden Druck eine Durchbiegung des Rotors bzw. der Antriebswelle vermieden wird, wobei gleichzeitig ein Entweichen oder Ausflieszen der zu bearbeitenden Materialien bei hohen oder tiefen Druecken zwischen den koaxialen Umfangsflaechen sowohl zwischen benachbarten als auch stirnseitig befindlichen Bearbeitungskanaelen zu verhindern ist. Erfindungsgemaesz besitzt daher eine dynamische Dichtung eine Vielzahl von Kanaelen, die so angeordnet sind, dasz fluessiges Materials in die Dichtkanaele eindringbar ist, wobei die Breite I der die Dichtkanaele tragenden Umfangsflaeche, die Anzahl, der Winkel und die Geometrie der der dichtkanaele so gewaehlt ist, dasz das nach auszen gerichtete Eindringen der unter Druck stehenden Fluessigkeit in den Spalt und in die Dichtkanaele entgegengerichtet ist zu der nach innen gerichteten auf die Fluessigkeit in den Dichtkanaelen ausgeuebten Kraft.

Description

Berlin/ den 9. 5. 1980 ί 7 24 4 "*~ AP F 16 ϋ/217 244

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Rotationsbearbeitungsmaschine, insbesondere zur Bearbeitung viskoserKunststoff-, oder Polymermaterialien

Die Erfindung betrifft eine Rotationsbearbeitungsmaschine, insbesondere zur Bearbeitung viskoser Kunststoff- oder Polymermaterialien oder von körnigen Kunststoff- oder Polymermaterialien, mit einem Rotor mit einer wenigstens einen Bearbeitungskanal tragenden Umfangsflache und mit einem stationären Gehäuse, das eine zu der Umfangsflache des Rotors komplementäre Umfangsflache aufweist, die von der Umfangsfläche des Rotors durch einen engen Spalt getrennt ist und mit dem Bearbeitungskanal in Wirkverbindung steht, um einen umschlossenen ringförmigen Bearbeitungsdurchgang mit dem Bearbeitungskanal zu bilden, wobei dem stationären Gehäuse auch eine Einlaßöffnung zum Zuführen des Materials zu dem Bearbeitungsdurchgang, eine Auslaßöffnung, die von der Einlaßöffnung mit Abstand, und zwar unter Berücksichtigung eines größeren Teiles des Umfanges des Bearbeitungskanals, vorgesehen ist, um Material von dem Bearbeitungsdurchgang zu entladen, und ein Bauteil zugeordnet sind, das in dem Bearbeitungskanal angeordnet ist und eine Oberfläche bildet, die flüssiges Material auffängt bzw* sammelt₅ um dieses zu hemmen oder zu beschränken sowie eine Einrichtung zur Drehung des Rotors in eine Richtung vorgesehen ist, die von der Einlaßöffnung zu der das Material beschränkenden Oberfläche führt, so daß der Rotor und die das zugoführte Material beschränkende Oberfläche des Bauteiles zusammenwirken, und ein Druck entlang der Länge des Weges des Bearbeitungskanals in Richtung auf die das zugeführte Material beschränkende Oberfläche aufgebaut wird*,

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Bekannte Rotationsbearbeitungsmaschinen für die Bearbeitung von viskosen Kunststoff- oder Polymermaterialien enthalten einen Rotor, der wenigstens einen ringförmigen Bearbeitungskanal aufweist und ein stationäres Bauteil mit einer koaxialen Umfangsflache, die mit dem Bearbeitungskanal zusammenwirkt, um einen umschlossenen Bearbeitungsdurchgang zu bilden. Das stationäre Bauteil weist eine Einlaßöffnung zum Zuführen von Material zu dem Bearbeitungsdurchgang und eine Auslaßöffnung auf, die mit Abstand von der Einlaßöffnung, und zwar unter Berücksichtigung eines größeren Teiles des Umfangs des Bearbeitungskanales vorgesehen ist, um bearbeitetes Material aus dem Bearbeitungsdurchgang zu entladen« Es ist ein weiteres Bauteil an dem stationären Bauteil angeordnet, daß eine Oberfläche einer Endwand bildet, die flüssiges Material auffängt bzw« sammelte Dieses Bauteil ist in dem Bearbeitungsdurchgang in der Nähe der Auslaßöffnung angeordnet, um die Bewegung des in 'dem Bearbeitungsdurchgang zugeführten Materials zu hemmen oder zu beschränken und um mit den sich drehenden Seitenwänden der Bearbeitungskanäle zusammenzuwirken, um eine relative Bewegung zwischen dem Material und den inneren Oberflächen der Seitenwände der Bearbeitungskanäle, die in Richtung auf die Auolaßöffnung gedreht 'werden, zu .bewirken» Diese charakteristische bzw. ausgeprägte Zusammenvvirkung ermöglicht, daß nur flüssiges Material in Kontakt zu den inneren Oberflächen des sich drehenden Bearbeitungskanals gelangt, um in Vorwärtsrichtung zu der Oberfläche der das flüssige Material sammelnden Endwand mitgezogen zu werden, um gezielt bearbeitet und/oder entladen zu

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werden.

Die wesentlichen Bauteile der Rotationsbearbeitungsmaschine sind so angeordnet, daß der Rotor, der den drehbaren Bearbeitungskanal trägt, in einem stationären Gehäuse oder einer stationären Kammer gedreht werden kann» Der beschriebene Bearbeitungskanal und vorzugsweise eine Vielzahl von Bearbeitungskanälen ist bzw« sind in der zylindrischen Umfangsfläche eines Rotors ausgebildet, wobei jeder Bearbeitungskanal sich gegenüberliegende Seitenwände aufweist, die sich von der Umfangsflache des Rotors aus nach innen erstrecken« Das stationäre Gehäuse oder die Kammer weist eine innere zylindrische Umfangsflache auf, die eine zusammenwirkende koaxiale Umfangsflache besitzt, die zusammen mit dem bzw. den ringförmigen Bearbeitungskanälen einen bzw« mehrere umschlossene Bearbeitungsdurchgänge bildet.

Diese Anordnungen sind nützlich, um feste Körper zu befördern, Kunststoff- oder Polymermaterialien zu schmelzen oder zu plastizieren, um viskoses, flüssiges Material zu fördern, zu pumpen oder unter Druck zu setzen, um Material zu mischen, zu vermengen, zu dispergieren bzw« zu verteilen und zu homogenisieren, und um zu verflüchtigen und/oder etwa molekulare oder mikroskopische oder makroskopische Strukturänderungen durch chemische^Reaktionen_} wie beispielsweise Polymerisation, zu bewirken«

Infolge der Vielseitigkeit und der Anpoßbarkeit des grundle- · genden individuellen Bearbeitungsdruchgangs werden im allgemeinen eine Vielzahl von ihnen angewendet, um im allgemeinen Rotationsbearbeitungsmaschinen mit einem oder mehreren Bearbeitungsdurchgängen zu bilden, die verschiedene Operationen

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oder Funktionen ausführen. Beispielsweise kann ein einzelner Bearbeitungskanal oder können mehrere einzelne Bearbeitungskanäle Material empfangen und von einem Bearbeitungsdurchgang zum anderen transportieren. Es kann auch ein einzelner Bearbeitungskanal oder es können auch mehrere einzelne Bearbeitungskanäle Polymer- oder Plastomermaterial bzw* -materialien schmelzen, mischen oder verflüchtigen oder Polymeroder Plastomermaterial bzw. -materialien entladen. Die einem einzelnen Bearbeitungsdurchgang zugewiesene besondere Funktion bestimmt im wesentlichen die Druckcharakteristiken des Bearbeitungsdurchgangs* Beispielsweise können einige zugewiesene Funktionen, wie beispielsweise das Schmelzen oder Entladen zur Erzeugung von sehr großen Drücken führen. Andere Funktionen, wie beispielsweise das Verflüchtigen, können die Erzeugung von geringen Drücken beinhalten, während Mischverfahren mit mittelmäßigen Drücken verbunden sind. Es kann sich auch die Druckverteilung entlang dem Umfang jedes Bearbeitungsdurchgangs in Abhängigkeit von der dem Bearbeitungsdurchgang zugewiesenen Funktion oder öer dem Bearbeitungsdurchgang zugewiesenen Arbeitsweise verändern. Für einige Funktionen kann der Druck entlang dem gesamten Umfang oder nur entlang einem Teil des Umfangs sich linear vergrößern. Einige Funktionen können Druckcharakteristiken vorsehen, die einen oder mehr Druckanstiege beinhalten, auf die ein oder mehrere scharfe Abfälle entlang dem Umfang folgen. Außerdem werden oftmals grundlegende individuelle Bearbeitungsdurchgänge mit besonderen Druckcharakteristiken, wie beispielsweise einem hohen Druck, neben oder zwischen Einheiten angeordnet oder vorgesehen, die völlig andere Druckcharakteristiken, wie beispielsweise-einen niedrigen Druck, aufweisen.

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In den meisten Beispielen ist es wünschenswert, eine wirksame Dichtung für einen oder für alle einzelnen Bearbeitungsdurchgänge einer Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen zu bewirken, um zu verhindern, daß ein unerwünschtes Entweichen von Material aus wenigstens einem der Bearbeitungsdurchgänge eintritt« Bei diesem unerwünschten Entweichen bzw_e Ausfließen kann es sich beispielsweise um ein äußeres Ausfließen von einem oder beiden Endbearbeitungsdurchgängen einer Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen handeln. Es kann aber auch ein unerwünschtes Ausfließen intern zwischen benachbarten einzelnen Bearbeitungsdurchgängen eintreten«, Bei allen Beispielen tritt ein Ausfließen hauptsächlich an einem Spalt auf, der zwischen der Umfangsflache der drehbaren zylindrischen Seitenwände der Bearbeitungskanäle und der stationären inneren koaxialen, ringförmigen Umfangsflache erforderlich ist, insbesondere an den Teilen des Bearbeitungsdurchgangs, an denen hohe Drücke erzeugt wordene

Die das externe und interne Ausfließen betreffenden Probleme sind bei Rotationsbearbeitungsmaschinen mit mehreren Einheiten besonders kompliziert, infolge der radialen Differentialdrücke, die gewöhnlich entlang dem Umfang bzw* den Bearbeitungsdurchgängen erzeugt werden«, Beispielsweise ist der Druck am Eingang des Durchlasses im allgemeinen klein, während der Druck an dem Teil, das die Oberfläche der Material sammelnden Endwand bildet, extrem hoch sein kann. Tatsächlich können die unterschiedlichen radialen Drücke groß genug sein, eine Durchbiegung des Rotors oder der Antriebswelle zu bewirken, wodurch eine unerwünschte Beschränkung der verfügbaren Toleranzen für den erforderlichen Abstand zwischen der Umfangsfläche der bzw« den drehbaren zylindrischen Kanalwänden und

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der stationären, inneren koaxialen, ringförmigen Umfangs flache bewirkt wird.

Ziel'der Erfindung ist es, unabhängig davon, ob in einem odor mehreren der inneren Bearbeitungskanäle und/oder einem oder beiden äußeren Bearbeitungskanälen des Rotors ein extremer Druck auftritt, eine Durchbiegung des Rotors sowie aer Antriebswelle zu vermeiden, wobei gleichzeitig zu erreichen ist, daß ein Entweichen bzw. Ausfließen der zu bearbeitenden Materialien bei hohen oder tiefen Drücken zwischen den im wesentlichen koaxialen Umfangsflachen sowohl zwischen benachbarten Bearbeitungskanälen als auch von den stirnseitig befindlichen Searbeitungskanälen nach außen vermieden bzw. verhindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationsbearbeitungsmaschine, insbesondere zur Bearbeitung viskoser Kunststoff-oder Polyrnermaterialien zu schaffen, bei der durch Anordnung und Ausbildung einer Dichtung, die den Bearbeitungskanäle aufweisenden Rotor bzw» dem Gehäuse zuzuordnen ist, das,Ausfließen von Material zwischen sich relativ zu-einander bewegenden komplementären unter Bildung eines Spaltes angeordneten Oberflächen verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine dynamische Dichtung zum Verhindern des Ausfließens von unter Druck stehendem Material an dem Spalt eine Vielzahl von Dichtkanälen auf der zylindrischen inneren Umfanasflache bzw.

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auf der äußeren Urnfangsflache aufweist, die so angeordnet sind, daß flüssiges Material in die Dichtkanäle eindringbar ist, wobei die Breite der die.Dichtkanäle tragenden zylindrischen inneren Umfangsflache bzw« äußeren Umfangsflache , die Anzahl, der Winkel und die Geometrie der Dichtkanäle so ausgewählt ist, daß das nach außen gerichtete Eindringen der unter Druck stehenden Flüssigkeit in den Spalt und in die Dichtkanäle entgegengerichtet ist zu der nach innen gerichteten auf die Flüssigkeit in den Dichtkanälen ausgeübten Kraft, wenn die zylindrische innere Umfangsflache und die äußere Umfangsflache relativ zueinander bewegt werden, um dem Ausmaß des Eindringens der unter Druck stehenden Flüssigkeit in jeden der Dichtkanäle Widerstand entgegenzusetzen.

Dabei weist der eine Flüssigkeit beinhaltende Teil des Rotors eine Zone eines minimalen Druckes auf₀ Zweckmäßigerweise ist weiterhin ein Schaber vorgesehen, der in den Spalt hineinragt, um Flüssigkeit von der die Dichtkanäle tragenden äußeren Umfangsflache bzw, der zylindrischen inneren Umfangsflache zu beseitigen, so daß der Flüssigkeitskontakt wenigstens während eines Teiles der Umdrehung des Rotors unterbrochen wird. Der eine Flüssigkeit beinhaltende Teil des Rotors besitzt vorteilhaft einen Bereich eines ersten Druckes, während umfangsmäßig mit Abstand ein Bereich mit einem größeren Druck vorgesehen ist.

Die Länge der Dichtkanäle ist in weiterer Ausgestaltung so gewählt, daß beim Betrieb der Rotationsbearbeitungsmaschine das Ausmaß des Eindringens der Flüssigkeit die Länge jedes Dichtkanals nicht überschreitete Die Anordnung der Dichtkanäle erfolgt dabei vorzugsweise schraubenförmig, sie können aber auch so angeordnet werden, daß sie zumindest schräg ver-

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laufen« Der Steigungswinkel jedes Dichtkanals sollte 20 oder weniger betragen, er kann aber auch bei 15 oder darunter liegen und ist in dieser Größenordnung besonders günstig.

Die Dichtkanäle können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung so angeordnet sein, daß entweder die die Vielzahl der Dichtkanäle tragende zylindrische innere Umfangsflache stationär oder aber die die Vielzahl der Dichtkanäle tragende, äußere Umfangsflache drehbar ist. Der zwischen aer zylindrischen inneren Umfangsflache und der äußeren Umfangsflache vorgesehene Spalt sollte 2,5 mn oder weniger betragen, es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn, dieser bei 1,25 mm oder darunter liegt, so daß die Wirksamkeit des Spaltes dadurch erhöht wird« Unabhängig davon, ob nun die Dichtkanäle schraubenförmig oder schräg verlaufen, sind sie immer so anzuordnen, daß sie parallel zueinander verlaufen«

Eine verbesserte Dichtung in Verbindung mit der benachbarten Umfangsflache, besonders bei größeren Durchbiegungen der Antriebswelle, also größerem Spalt, wird erreicht, wenn die dynamische Dichtung ein abgestumpftes konisches Bauteil aus einem steif federnden Material enthält, das abgestumpfte konische Bauteil in der Nähe der äußeren freien Kanten eine Oberfläche aufweist, die am nächsten an dem Bearbeitungskanal angeordnet ist, um durch den Druck verschiebbar zu sein, eine Einrichtung zum Halten der inneren Kanten des abgestumpften konischen Bauteiles gegen eine Druckverschiebung vorgesehen ist, so daß die äußeren freien Kanten mit der zylindrischen inneren Umfangsflache des Gehäuses eine Dichtung bilden, und die Dichtkanäle entweder in der zylindrischen inneren Umfangsf.lache oder in den äußeren freien Kanten ausgebildet

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Während bei der erfindungsgemäßen Rotationsbearbeitungsmaschine im wesentlichen die äußere Umfangsflache des Rotors der Umfangsoberflächenbereiche ist, ist die zylindrische innere Umfangsflache des Gehäuses hinsichtlich der dynamischen Dichtung nur durch einen Teil der zylindrischen inneren Umfangsflache des Gehäuses gebildet.

Es kann aber auch eine Anordnung der dynamischen Dichtung vorgenommen werden, bei der der Rotor im Bereich der dynamischen Dichtung eine äußere Oberfläche besitzt, die ringförmig ausgebildet und im. Bereich der äußeren Umfangsflache jeweils an der Stirnseite des Rotors angeordnet ist und bei der dieser äußeren Oberfläche ein stationäres ringförmiges Bauteil gegenübersteht, das eine stationäre Oberfläche aufweist und fest an der stationären zylindrischen inneren Umfangsflächc des Gehäuses angeordnet ist.

Unabhängig von der Ausbildung der dynamischen Dichtung können die Dichtkanäle an jeder Seite des Bearbeitungskanals angeordnet sein. Grundsätzlich besitzt der Rotor jedoch eine Vielzahl von Bearbeitungskanälen, wobei jeder Bearbeitungskanal eine ihm zugeordnete dynamische Dichtung der unterschiedlichsten Ausführungsform aufweist»

Um von der zylindrischen inneren Umfangsflache bzw, der äußeren Umfangsflache weggeschabte Flüssigkeit weiter zu lenken, weist schließlich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Schaber eine dem Fluß zugewandte Fläche auf, die sich über die zylindrische innere Umfangsflache bzw* die äußere Umfangsflache erstreckt und um einen -Winkel zur Richtung der Bewegung der zylindrischen inneren Umfangsflache bzw» der äußeren Umfangsflache relativ zu dem Schaber geneigt ist«

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Bei dieser erfindungsgemäßen Rotationsbearbeitungsmaschine kann durchaus der Auslaß von einem Bearbeitungskanal mit dem Einlaß eines weiteren Bearbeitungskanals verbunden sein.

AusführunqebeisDiel

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig» It eine Seitenansicht der Rotationsbearbeitungsmaschine, bei der Teile weggelassen wurden, urn einen Rotor, Bearbeitungskanäle und eine ringförmige, koaxiale Umfangsflache sichtbar zu machen;

Fig. 2; einen Ausschnitt der Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab;

Fig«, 3ί eine schematische Ansicht, die weitere Beziehungen zwischen den die dynamische Dichtung bildenden Umfangsflachen zeigt;

Fig<f 4s eine schematische Darstellung der zylindrischen inneren Umfangsflache einer der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Umfangsflachen in einer Ebene, die eine Vielzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen aufweist;

Fig* 5: die graphische Darstellung des entlang dem

Umfang eines typischen Bearbeitungsdurchgangs einer Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehre-

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ren Dichtkanälen gemäß der Fig. 1 entwickelten Druckprofils;

Fig» 6: eine graphische Darstellung der für das Druckprofil der Fig« 5 berechneten Eindringlänge von Flüssigkeit in die schraubenförmigen Dichtkanäle;

Fig» 7: eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Endwand eines Bearbeitungskanals einer Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen, wobei die Beziehung zwischen einem ortsfesten bzw« stationären Schaber und einer sich drehenden zylindrischen inneren Umfangsflache mit einer Vielzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen gezeigt ist,

Fig« 7a: eine Draufsicht auf die Endwand und den Schaber nach Fig, 7;

Fig, 7b: einen Schnitt 7b-7b durch die Endwand und den Schaber nach Fig_e 7a;

Fig_e 8: eine zum Teil geschnittene Seitenansicht der inneren Seitenwände benachbarter Dichtkanäle einer · Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen , die die Beziehung zwischen einem stationären Schaber und einer sich drehenden zylindrischen inneren Umfangsflache mit einer-Vielzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen zeigt;

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Fig* Sas eine Draufsicht auf die Seitenwand und den Schaber nach Fig« 8;

Fig, 8b: einen Schnitt 8b - 8b der Seitenwand und des Schabers nach Fig» 8a;

Fig. 9; eine graphische Darstellung des entlang dem

Umfang eines typischen ßearbeitungskanals einer Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen nach Fig« I entwickelten Druckprofils;

Fig« 10t eine graphische Darstellung der für das Drucicprofil nach Fig. 9 berechneten Eindringlänge der Flüssigkeit in die schraubenförmigen Dichtkanäle und die Auswirkung des periodischen Schabens von Flüssigkeit von den Umfangsflächen auf die Eindringlänge der Flüssigkeit bei einer erfindungsgemäßen, dynamischen Dichtung;

Fig. 11: einen Schnitt eines Bearbeitungskanals in Verbindung mit einer Weiteren Äusführungsform der dynamischen Dichtung;

Fig« lla: eine Seitenansicht einer der die dynamische

Dichtung der in dor Fig» Il dargestellten Ausführungsforrn bildenden Oberflächen;

Fig» lib: eine zum Teil geschnittene Draufsicht der dynamischen Dichtung nach Fig* 11, die die Beziehung eines stationären Schabers und einer sich drehenden Oberfläche mit einer Vielzahl von

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schraubenförmigen Dichtkanälen zeigt;

Fig, 12: eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht, die eine

weitere Ausführungsform der dynamischen Dichtung zeigt;

Fig. 12a: eine Seitenansicht einer der die dynamische

Dichtung der in der Fig. 12 dargestellten weiteren Ausführungsform bildenden Oberflächen;

Fig. 12b: eine zum Teil geschnittene Draufsicht der dynamischen Dichtung nach Fig. 12, die die Beziehung eines Schabers zu einer stationären Oberfläche mit einer Vielzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen zeigt;

Fig₀ 13: ' den Teil eines Schnittes einer weiteren Ausführungsform der dynamischen Dichtung in einem vergrößerten Maßstab;

Fig, 14

und 14a: ähnlich wie die Fig* 3 und 4 eine weitere Ausführungsform der dynamischen Dichtung;

Fig. 15 .

und 15as ähnlich wie die Fig« 3 und 4 eine Möglichkeit

einer weiteren Ausbildungsform der dynamischen

Dichtung;

Figc 16

und 17: jeweils einen Teilschnitt von weiteren Ausführungsformen der dynamischen Dichtung im vergrößerten Maßstab;

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Fig· 18, 19

und 20: graphische Darstellungen der Eindringlänge der Flüssigkeit in einer Vielzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen, wie beispielsweise der Anzahl und des Winkels der schraubenförmigen Dichtkanäle und der Drehgeschvvindigkeit der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche bzw, Umfangsfläche_s

Die Erfindung wird in bezug auf ihre Verwendung in einer Rotationsbearbeitungsmaschine mit mehreren Begrbeitungsdurchgängen beschrieben. Es ist jedoch festzustellen, daß die beschriebenen dynamischen Dichtungen im Zusammenhang mit anderen Anivendungsf allen nützlich sind, in denen eine Dichtung zwischen sich drehenden Umfangsflachen benötigt wird»

Die in der Fig« 1 dargestellte Rotationsbearbeitungsmaschine weist ein drehbares Element mit einem Rotor 10 auf, der drehbar in einem mit einer zylindrischen inneren Umfangsflache versehenen Gehäuse 12 angeordnet ist. Der Rotor 10 wird von der Antriebswelle 16 getragen bzw« gestützt, die in Endwänden 18 des Gehäuses 12 gelagert ist» Der Rotor 10 weist eine Vielzahl von Bearbeitungskanälen 20 auf, von denen jeder durch gegenüberliegende Seitenwände 24 begrenzt ist, die in einer ortsfesten Beziehung zueinander stehen. Außerdem weist der Rotor 10 äußere UmfangsfIschen 26 auf, die koaxial zu oer stationären zylindrischen inneren Umfangsflache 14 des Gehäuses 12 an jeder Seite eines jeden Bearbeitungskanals 20 und zu der zylindrischen inneren Umfangsflache 14 mit geringem Abstand angeordnet sind* Oeder Bearbeitungskanal 20, der drehbar ist, und die stationäre zylindrische innere Oberfläche 14 des Gehäuses 12 bilden einen grundlegenden ßearbei-

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tungsdurchgang, in den Material zur Bearbeitung durch eine Einlaßöffnung 28 eingeführt wird. Die Bewegung des Bearbeitungskanals 20 zieht in Kontakt mit den Seitenwänden 24 befindliches Material zu einem Teil, das eine nicht dargestellte Endwandoberfläche zum Materialsammeln bildet. Gesammeltes, bearbeitetes Material wird durch die Auslaßöffnung 29 in dem Gehäuse 12 entladen« Beim Ziehen des Materials an den Seitenwänden 24 in Richtung auf die das Material sammelnde Oberfläche der Endwand 18 entsteht ein Druck, so daß der Bearbeitungskanal 20 zu einem Bereich mit einem hohen Druck wird, der in der Drehrichtung ansteigt« .

Wie in der Fig„ 1 dargestellt ist, besteht ein enger Spalt 50 zwischen der bzw« den äußeren Uinfangsflachen 26 und der stationären zylindrischen inneren Umfangsflache 14 des Gehäuses 12« Im idealen Fall beträgt der Spalt 50 etwa 2,5 mm oder weniger, wobei er vorzugsweise in einem Bereich von 0,75 bis 1,5 mm liegt. Im allgemeinen sollte der Spalt 50 im wesentlichen konstant um den äußeren Umfang des Rotors 10 verlaufen* Die Aufrechterhaltung eines solchen engen und konstanten Spalts 50 kann jedoch durch die radialen Differentialdrücke, die entlang dem Umfang des Bearbeitungskanals 20 erzeugt werden, erschwert werden. Dieses Ungleichgewicht der radialen Drücke kann ausreichen, um eine Ablenkung bzw« Verbiegung der Antriebswelle 16 oder des Rotors 10 von einem Bereich mit einem hohen Druck in Richtung auf einen Bereich mit einem niedrigen Druck zu verursachen« Es ist klar, daß jede Verbiegung die Aufrechterhaltung des gewünschten engen und konstanten Spalts 50 beeinträchtigen kann, weil ein zusätzliches Spiel erzeugt werden muß, um das Ausmaß irgendeiner Verbiegung zu kompensieren„

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Den Fluß des zu verarbeitenden Materials steuernde Einheiten können radial sich gegenüberliegend angeordnet werden, so daß die radialen Drücke, die in einem Teil eines Bearbeitungsdurchgangs oder einer Gruppe von Bearbeitungsdurchgängen erzeugt werden_s durch in einem anderen Teil erzeugte radiale Drücke ausgeglichen werden« Während die Steuerung der Ablenkung einer Antriebswelle eine Undichtheit bzw» Verluste durch Lecken vermindern kann» ist es oft wünschenswert, eine Hilfsdichtung oder eine zusätzliche Dichtung vorzusehen, um eine Undichtheit auf das größtmögliche Ausmaß zu verraindern_e Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue dynamische Dichtung zur Steuerung der Undichtheit zwischen sich ara oder in der Nähe des Spalts 50 relativ zueinander bewegenden Umfangsflächen«,

Eine Ausf ührungsf orin einer dynamischen Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Fig« 2; 3 und 4 dargestellt, in denen eine Vielzahl von schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanälen 27 an der äußeren Umfangsflache 26 des Rotors 10 zwischen den Seitenwänden 24 der Bearbeitungskanäle 20 ausgebildet sind und/oder von der äußeren Umfangsfläche 26 getragen werden, um eine dynamische Dichtung zwi·= sehen der äußeren Umfangsflache 26 und der stationären zylindrischen inneren Umfangsflache 14 des Gehäuses 12 zu bilden« Dabei sind die 'schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtksnäle 21 eng zueinander angeordnet und verlaufen parallel« Wie dies dargestellt ist_ff sind die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 vorzugsweise an der äußeren Umfangsfläche 26 eingeschnitten und bewegen sich relativ zu der glatten zylindrischen inneren Umfangsflache 14 des Gehäuses 12* Die bedeutendsten Beziehungen zwischen den verschiedenen Design« bzw* Entwurfsparametern der erfindungsgemäßen dyna«

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mischen Dichtung sind in den Fig_e 3 und 4 angegeben und es wird in der folgenden Beschreibung und der folgenden Erläuterung der erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung auf diese Figuren hingewiesen·

Wie bereits erwähnt Wurde, wird die oben beschriebene dynamische Dichtung im wesentlichen dadurch erreicht, daß eine von zwei sich relativ zueinander mit einem Spalt 50 bewegenden Umfangsflachen, und zwar einer zylindrischen inneren Umfangsfläche 14 und einer äußeren Umfangsflache 26 eine Vielzahl von schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanälen 27 aufweist* Tatsächlich funktioniert jeder schräge bzw_c schraubenförmige Dichtkanal 27 als ein Segment einer Förderschnecke eines Extruders, wobei die stationäre zylindrische innere Umfangsflache 14 für die Vielzahl der schrägen bzw_ß schraubenförmigen Dichtkanäle 27 (oder die Vielzahl der Segmente der Förderschnecke des Extruders) als Rohr bzw, Zylinder wirkt» Demgemäß kann der Nettofluß q einer Flüssigkeit über die Breite 1 der äußeren Umfangsflache 26 durch dieselbe Analyse bestimmt werden, die auf eine Förderschnecke angewendet wird« Der Nettofluß q entspricht daher der Differenz zwischen, dem Mitschleppfluß q_Q in einer Richtung und dem Druckfluß q in der entgegengesetzten Richtung oder

q = q_D - q_p „(Gleichung A)

wobei? q_. den theoretischen Mitschleppfluß und q den theoretischen Druckfluß

bedeuten,.

Zum Zwecke der Darstellung ist die dynamische Dichtung der

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Fig* 2 bis 4 graphisch in der Fig_fl 4 gegenüber einem konstanten Druck dargestellt und eier totale Nettofluß q ist unter Gleichgewichtsbedingungen Null oder s q_D = q » Der Mitschleppfluß q_D ist lediglich eine Funktion der Geometrie des schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanals 27 und der Arbeitsgeschwindigkeit* Der Druckfluß q ist für einen vorgegebenen Druck umgekehrt proportional zur Länge des Eindringens der Flüssigkeit in den schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 27, d_e h_o zur Länge des schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanals 27, der mit Flüssigkeit gefüllt ist* Unter den in den Fig« 3 und 4 dargestellten Bedingungen wird daher ein Gleichgewicht erreicht, sobald die Flüssigkeit die schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanäle 27 bis zu einer Länge durchdrungen hat, die den Druckfluß (der versucht, die Flüssigkeit in den schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 27 zu bewegen) auf einen Wert vermindert, der gleich dem Mitschleppfluß q„ ist« Wenn die in axialer Richtung gemessene Länge des Eindringens kleiner ist als die Länge des schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanals 27, wird keine Flüssigkeit über die Breite 1 der die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 tragenden äußeren Umfangsflache 26 auslaufen»

Die erfindungsgemäße dynamische Dichtung arbeitet jedoch nicht unter den Bedingungen des konstanten Druckes, wie dies in Verbindung mit aer Fig» 4 erläutert wurde* Stattdessen zeigt die Fig_s 5 ein typisches Druckprofil, das entlang dem Umfang eines Bearbeitungedurchgangs einer Rotationsbearbeitungssnaschin© entwickelt wurde«, Nach einer Periode eines re- · lativ geringen Druckes steigt der Druck in dem Bearbeitungsdurchgang schrittweise an, erreicht einen maximalen Werf am Ende des Bearbeitungsdurchgangs und fällt dann plötzlich hinter einem Hindernis, wie beispielsweise einem Kanalblock,

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auf den ursprünglichen tiefen Pegel zurücke Die dynamische Dichtung nach der vorliegenden Erfindung arbeitet daher gewöhnlich gegen einen variablen Druck, der sich periodisch während jeder Umdrehung der Seitenwände 24 der.Bearbeitungskanäle 20 wiederholt« Die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 wurde für das in der Fig* 5 dargestellte Druckprofil durch ein geeignetes dynamisches Modell berechnet und ist in der Fig_e 6 gegenüber dem Druckprofil aufgetragen* Es ist ersichtlich, daß, sobald der Druck plötzlich abfällt» die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in einem schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 27 schrittweise bis zu einem Punkt vermindert wird, der ungefähr dem Punkt gegenüberliegt, an dem der Druck wieder ansteigt Von da an steigt die Eindringlänge der Flüssigkeit in einem schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanal 27 wieder an» Es kann im allgemeinen gesagt werden, daß der Nettofluß q (Gleichung A) niemals während irgendeiner Umdrehung das Gleichgewicht erreichte Infolge der für die Entleerung der Flüssigkeit aus einem schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanal 27 geforderten Zeit, wenn der Druck am niedrigsten ist oder der Zeit, die erforderlich ist, um den schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanal 27 wieder mit Flüssigkeit zu füllen, wenn der Druck am größten ist, eilt die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in einem schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanal 27 dem Druckprofil vor oder nache Nach dem in dor Fig_o 5 angezeigten plötzlichen Druckabfall erfolgt z« B_e lediglich eine schrittweis© Verminderung der Länge des Eindringens der Flüssigkeit in einen schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanal 27 „ Dadurch, daß man jedoch die Länge jedes schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanals 27 lang genug macht, so daß die Länge des Eindringens der Flüssigkeit niemals die Länge des oder der schrägen bzw«

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schraubenförmigen Dichtkanäle 27 überschreitet, wird erreichte daß ein unerwünschtes Ausfließen über die Breite 1 der eine Vielzahl von schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanälen 27 tragenden äußeren Umfangsflache 26 nicht eintreten kann«

Die bevorzugten erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen weisen mehrere Gewindegänge auf und besitzen schräge bzw« schraubenförmige Dichtkanäle 27 mit einem relativ kleinen Steigungswinkel Q₀ Der kleine Steigungswinkel θ ist wünschenswert, um schräge bzw« schraubenförmige Dichtungskanäle 27 vorzusehen, die Minimaldurchdringungslängen für die einen schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanal 27 tragende äußere Umfangsflache 26 mit einer relativ kleinen Breite 1 aufweisen« Die Steigungswinkel Θ, die unter etwa 20° liegen, sind für erfindungsgemäße dynamische Dichtungen besonders geeignet«.

Die Anzahl der schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanäle 27, die zur Herstellung der dynamischen Dichtung nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist ein sehr bedeutender Punkte Weil die Seitenwände 24 der Bearbeitungskanäle 20 einen relativ großen Außendurchmesser aufweisen, ist ein© mehrere schräge bzw* schraubenförmige Dichtkanäle 27 tragende äußere Umfangsflache 26 besonders wünschenswert _s weil die Steigung bzw«, Ganghöhe L des schrägen Dichtkanals 27 größer ist als die Breite 1 der äußeren Umfangsflache 26_e Demgemäß wird eine Vielzahl von schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanälen 27 gebildet, um eine wirksame dynamische Dichtung zu bewirken«, Es gibt noch einen weiteren Grund, der für die Verwendung einer Vielzahl von schrägen bzw«, schraubenförmigen Dichtkanälen 27 spricht. Für einen Nettofluß q, der gleich Null ist, müssen der Druckfluß q und der Mitschleppfluß q_D

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gleich groß sein« Wenn jedoch das Verhältnis der Tiefe H des schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanals 27 (Fig* 3) zur Breite W der schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanals 27 (Fig_e 4) ansteigt, d* h», wenn die Breite V/ des schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanals 27 abnimmt, nimmt der Wert des Druckflusses q in der Gleichung A schneller ab, als der Wert des Mitschleppflusses q in der Gleichung A schneller ab, als der Wert des Mitschleppflusses q_Q* Aus der oben angegebenen Gleichung A ist ersichtlich, daß unter diesen Umständen, nämlich für die Abnahme der Breite W des Dichtkanals 27, die Dichtung effizienter wird, was bedeutet, daß ein Nettofluß q des Wertes Null bei kleineren bzw« niedrigeren Eindringlängen der Flüssigkeit in dem schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 27 erreicht werden kann» Es ist aus der Gleichung für die Breite VV des schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanals 27 (Fig. 4) auch ersichtlich, daß eine steigende Anzahl der schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanäle 27 zu einer Verminderung der Breite W der schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanäle 27 führte Engere Breiten VV der schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 sind bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung besonders wünschenswert, wegen der radialen Differentialdrücke, die um den Umfang des Bearbeitungsdurchgangs herum anzutreffen sind«, Durch die Verwendung einer Vielzahl von schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanälen 27 mit enger Breite W der schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 werden die Druckänderungen, die auf jeden einzelnen schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanal 27 zu irgendeiner Zeit wirken, auf einen kleinen Wert gehalten und jeder schräge bzw« parallele Dichtkanal 27 wirkt unabhängig»

Die in der Fig_e 6 dargestellte Eindringgrenze der Flüssig-

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keit stellt den Boreich dar» über den die schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanäle 27 während einer vollständigen Umdrehung der die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtungskanäle 27 tragenden äußeren Umfangsflache 26 gefüllt sind« Dieser Bereich entspricht auch dem Bereich der stationären zylindrischen inneren Umfangsflache 14, der mit Flüssigkeit in Verbindung steht_e Dieser Flüssigkeitskontakt mit der den schrägen bzw«, schraubenförmigen Dichtkanal 27 tragenden äußeren Umfangsfläche 26 und mit der zylindrischen inneren Umfangsfläche 14 erzeugt eine Scherung, die den wünschenswerten Mitschleppfluß q_Q erzeugt, der das Ausmaß des Eindringens der Flüssigkeit in die sehragen bzw„ schraubenförmige Dichtkanäle 27 beschränkt« Die Scherung erzeugt jedoch auch einen nicht wünschenswerten Leistungsverlust der dynamischen Dichtung, weil Energie in Wärme übergeführt bzw« als Wärme verbraucht wird*

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Energieverluste an den dynamischen Dichtungen dadurch wesentlich vermindert werden, daß der Flüssigkeitskontakt zwischen den die dynamische Dichtung während eines Teils jeder Umdrehung einer der die dynamische Dichtung erzeugenden Oberflächen, unterbrochen wird* Diese Ausführungsform ist in den Fig«, 7; 7a; 7b ι 8j 8a ί 8b j 9 und 10 dargestellt«, Wie in den Figuren 7; 7a; 7b dargestellt ist, ist ein Schaber 30 an der Einlaßseite eines Kanalblocks 19 (Fig«, 7a) angeordnet, um Flüssigkeit von der den schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 27 tragenden äußeren Umfangsf lache 26 zu beseitigen, die eine dynamische Dichtung darstellt, die so entworfen ist, daß ein externes Ausfließen von dem Endbearbeitungsdurchgang einer Rotationsbearbeitungs»

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maschine vermieden wird· Das Spiel zwischen dem Schaber 30 und der äußeren. Umfangsfläche 26 der schrägen bzw« schrauben-=· förmigen Dichtkanäle 27 muß klein sein« Vorzugsweise sollte dieses Spiel klein genug sein, damit das meiste der den schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanal 27 tragenden äußeren Umfangsfläche 26 und der die stationäre, zylindrische, innere Umfangsfläche 14 kontaktierenden Flüssigkeit beseitigt wirde Dementsprechend wird nach dem Abschaben der Flüssigkeitskontakt zwischen der äußeren Umfangsfläche 26, die die schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanäle 27 trägt, und der zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 unterbrochen und die schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanäle 27 blei« ben mit Flüssigkeit in dem Maße gefüllt, in dem sie vor dem Abschaben gefüllt waren* Leistungsverluste durch Energieverbrauch bei der dynamischen Dichtung werden daher nach dem Abschaben vermindert und steigen nicht wieder an, bis genügend Flüssigkeit in den bzw_e die schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanäle 27 gepumpt ist, um den Flüssigkeitskontakt zwischen der zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 und der äußeren Umfangsfläche 26 der dynamischen Dichtung wieder herzustellen«. Von der die schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanäle 27 tragenden äußeren Umfangsfläche 26 abgeschabtes Flüssigkeitsmaterial wird bei geringen Drücken in den Einlaß entladen*

Die Fig« Sj 8a und 8b zeigen einen Schaber 31, der mit einer anderen Form einer erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung zusammenwirkt, dio zwischen der den Spalt 50 bestimmenden zylindrischen, inneren Umfangsflache 14 und der zylindrischen, äußeren Umfangsfläche 26 erzeugt wird. Wie dargestellt ist, sind zwei Sätze von sich schneidenden schrägen bzw« schrau-

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benförmigen Dichtkanälen 27 und 27a auf der äußeren Umfangsfläche 25 zwischen den Seitenwänden 24 von benachbarten Bearbeitungsdurchgängen angeordnet,wobei die Steigungen der schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 Jedes Satzes entgegengesetzt sind* Der Schaber 31 ist an der Einlaßseite des Kanalblocks 19 (Fig* 8a) angeordnet und wird in einer engen Schabebeziehung zu der die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 tragenden äußeren Umfangsflache 26 gehalten, um den Flüssigkeitskontakt zwischen der die dynamische Dichtung erzeugenden zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 und der äußeren Umfangsflache 26 zu unterbrechen und um das abgeschabte Flüssigkeitsmaterial in den Einlaß zu entladen«

Die Vorteile des Unterbrechens des Flüssigkeitskontakts zwischen der zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 und öer äußeren Umfangsfläche 26 der erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen sind auch in den Fig_e 9 und 10 dargestellt« Die Fig* 9 (wie die Fig* 5} zeigt ein typisches Druckprofil, das entlang dem Umfang eines Bearbeitungsdurchganges einer Rotationsbearbeitungsmaschine entwickelt wird« Die berechnete Länge der Durchdringung der Flüssigkeit in den schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanälen 27 für das Druckprofil der Fig« 9» die aber einen Schaber 301 31 aufweisen, der mit der die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 tragenden äußeren Umfangsfläche 26 zusammenwirkt, wie dies zuvor beschrieben und dargestellt wurde, ist in der Fig« IO dargestellte Wie dort gezeigt ist, wird das Abschaben am Einlaß oder an dem oder in der Nähe des Niederdruckbereiches des Bearbeitungsdurchgangs vorgenommene Das Beseitigen, also Abschaben, unterbricht den Flüssigkeitskontakt zwischen der zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 und der äußeren Um-

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fangsflache 26 der dynamischen Dichtung, beläßt die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 aber bis zu einem Pegel mit Flüssigkeit gefüllt* Weil die Schicht, die den Flüssigkeitskontakt zwischen der zylindrischen, inneren Umfangs» fläche 14 und der äußeren Unifangsfläche 26 der dynamischen Dichtung erzeugt, entfernt ist, besteht ein verminderter Leistungsverlust und ein sehr kleines Eindringen von Flüssigkeit in den Bereich,, der sich von der Rückseite des Schabers 30 oder 31 bis zu etwa dem Punkt 13 auf der graphischen Darstellung der Fig© 10 erstreckte Wenn jedoch einmal der Druck zu steigen beginnt, folgen die Länge der Flüssigkeitseindringung unmittelbar und sehr genau dem Druckprofil, wobei ein maximales Eindringen ziemlich nahe am Druckmaximum erscheint» Ein Vergleich der Fig«, 10 mit der Fig. 5 zeigt, daß der Bereich der maximalen Flüssigkeitseindringung der Fig« IO beträchtlich kleiner ist als der maximale Flüssigkeitseindrin-Qungsbereich der Fig«, 5_β Ein Schaber 30; 31 erzeugt daher verminderte Leistungsverluste ohne den Wirkungsgrad der dynamischen Dichtung zu verschlechtern«

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden die dynamischen Dichtungen zwischen der zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 und der äußeren Umfangsfläche 26 errichtet_s bzw« erzeugt, die den Spalt 50 (Fig_e 2 und 3) bestimmen« Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch auch dynamische Dichtungen zwischen anderen Oberflächen, die in der Nähe des Spaltes 50 liegen« Die Fig_e Hi 11a; lib j 12; 12a; 12b zeigen solche weiteren Ausführungsformen der Erfindung« Die Fig« 11 zeigt eine dynamische Dichtung, bei der ein Teil der aup^eren Oberfläche 32 des Rotors 10 mit einer Vielzahl von Dichtkanälen 35 versehen ist* die sich entlang der äuße»

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ren Oberfläche 32 erstrecken und schräg verlaufen*» Der Teil der äußeren Oberfläche 32, der die Vielzahl der Dichtkanäle 35 trägt, weist eine Breite 1 (Fig* 11 und Ha) auf«, Die äußere Oberfläche 32, die die Dichtkanäle 35 trägt, bewegt sich bei der Drehung relativ zu der stationären Oberfläche 33, die von der die Dichtkanäle 35 tragenden äußeren Oberfläche 32 durch einen engen Spalt 51 getrennt ist, der derselbe sein kann, wie der Spalt 50 und der größer oder kleiner sein kann als der Spalt 50, im allgemeinen aber etwa 2,5 mm oder weniger beträgt«, Die stationäre Oberfläche 33 wird durch ein stationäres ringförmiges Bauteil 34 gebildet, das fest an der stationären, zylindrischen, inneren Umfangsfläche 14 des Gehäuses 12 angeordnet ist« Die Fig» lla zeigt eine Ansicht der äußeren Oberfläche 32 des Rotors 10, die eine Vielzahl von Dichtkanälen 35 in der Breite 1 aufweist, die spiralförmig angeordnet sind und sich um die äußeren Umfangsbereiche der äußeren Oberfläche 32 erstrecken» Während die Dichtkanäle 35 in der Fig« lla in einer gekrümmten Spiralform dargestellt sind, können sie auch gerade und schräg angeordnet sein, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird«. Die Fig_e 11b zeigt eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der äußeren Oberfläche 32 und der stationären Oberfläche 33, die die dynamische Dichtung der Fig* 11 bilden und einem Schaber 36 aufzeigen« Wie dargestellt ist, ist der Schaber 36 fest in dem stationären ring-, förmigen Bauteil 34 angeordnet und erstreckt sich von der stationären Oberfläche 33 aus nach außen, um den Flüssigkeitskontakt zwischen der äußeren Oberfläche 32 und der stationären Oberfläche 33 zu unterbrechen« Der Schaber 36 erstreckt sich wenigstens über die Breite 1 und ist am Einlaß oder in der Nähe des Einlasses (nicht dargestellt) des Bear-

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beitungsdurchgangs angeordnet*

Die Fig* 12; 12a und 12b zeigen eine weitere alternative Form, bei der die dynamische Dichtung zwischen den Oberflächen in der Nähe des Spaltes 50 verwirklicht ist. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Vielzahl von schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanälen 37 an einer stationären Oberfläche 38 eines stationären ringförmigen Bauteils 39 vorgesehen, das an der zylindrischen, inneren Urnfangsflache 14 des Gehäuses 12 befestigt ist« Die Breite 1 der die schraubenförmigen bzw« schrägen Dichtkanäle 37 tragenden stationären Oberfläche 38 ist zu einem Teil einer externen Oberfläche 40 des Rotors 10 unter Bildung eines Spaltes 51 zugeordnete Die Fig, 12a zeigt eine schematische Seitenansicht des stationären ringförmigen Bauteils 39 mit einer Vielzahl von Dichtkanälen 37, die innerhalb der Breite 1 der stationären Oberfläche 38 vorgesehen sind«. Die Rig₆ 12b stellt eine Ansicht dar, die die Beziehung zwischen den die dynamische Dichtung der Fig« 12 bildenden Oberflächen, und zwar der stationären Oberfläche 38 und der externen Oberfläche sowie einem Schaber 41 zeigte Der Schaber 41 ist fest in dem stationären ringförmigen Bauteil 39 angeordnet und wird von diesem festgehalten^ Er erstreckt sich von der stationären Oberfläche 38 aus nach außen, um einen Flüssigkeitskontakt zwischen der stationären Oberfläche 38 und der externen Oberfläche 40 zu unterbrechen« Wie dies in der Fig« 12a dargestellt ist, erstreckt sich der Schaber- 41 wenigstens über die Breite 1 und ist, wie dies auch in den Fällen aller zuvor beschriebenen Schaber 30; 31 der Fall ist, an dem Einlaß (nicht dargestellt) oder in der Nähe des Einlasses oder in einem Tiefdruckbereich des Bearbeitungsdurchgangs angeordnete

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Die dynamische Dichtung, die in den Fig_e 12; 12a und 12b dargestellt ist, unterscheidet sich etwas von den zuvor beschriebenen dynamischen Dichtungen, bei denen die Vielzahl der schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 bzw«, der Dichtkanäle 35, die auch schraubenförmig angeordnet sind, im Rotor 10 enthalten ist, denn bei der dynamischen Dichtung nach Fig« 12ί 12a und 12b ist die Vielzahl der schraubenförmigen bzw«, schrägen Dichtkanäle 37 in einer stationären Oberfläche 38 ausgebildete Vi/ie bereits erörtert wurde, ändert sich die Eindringiänge einer Flüssigkeit in jedem von einer sich drehenden zylindrischen äußeren Umfangsflache 26 getragenen schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanal 27 progressiv während jeder Umdrehung, infolge der entlang dem Umfang des Bearbeitungsdurchgangs anzutreffenden Differentialdrücke« Dies ist graphisch in den Fig» 5; 6; 9 und 10 dargestellt* Diese Längenänderung des Eindringens der Flüssigkeit in jedem schrägen bzw_o schraubenförmigen Dichtkanal 27 bzw« Dichtkanal 35 tritt nicht bei dynamischen Dichtungen mit einer die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 37 tragenden stationären Oberfläche 38, während jeder Umdrehung ein«. Stattdessen ist an jedem schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 37 immer während jeder Umdrehung der Seitenwände 24 des Rotors derselbe Spitzendruck vorhanden, weil jeder schraubenförmige bzw« schräge Dichtkanal 37 sich immer .an einer ortsfesten Position um den Umfang des Bearbeitungskanals 20 befindet* Demgemäß wird sich die Eindringlänge der Flüssigkeit in jeden stationären schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanal 37- unterscheiden, die maximale Länge des Eindringens in irgendeinen gegebenen schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanal 37 wird aber immer im wesentlichen konstant sein, solange ein konstanter Druck an diesen schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 37 wäh-

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rend jeder Umdrehung des Rotors 10 vorhanden ist* Solange jedoch die Eindringlänge der Flüssigkeit in irgendeinen schrägen bzw* schraubenförmigen Kanal 37 an der stationären Oberfläche 38 nicht die Länge irgendeines schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanals 37 überschreitet, tritt ein unerwünschtes Entweichen zwischen den Oberflächen nicht ein»

Die Fig„ 13 zeigt eine weitere Ausführungsforrn einer erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung, die ebenfalls zwischen einen Spalt 50 bestimmenden Umfangsflachen ausgebildet ist, die aber in derselben Weise funktioniert wie die im Zusammenhang mit den Fig, 12; 12a und 12b beschriebene dynamische Dichtung» Wie in der Fig₀ 13 dargestellt ist, sind die schraubenförmigen Dichtkanäle 42 in der stationären, zylindrischen, inneren Umfangsflache 14 des Gehäuses 12 angeordnet bzw« ausgebildet, das zu der äußeren Umfangsflache 26 des Rotors 10 koaxial ist und von diesem durch den Spalt 50 getrennt ist. Demgemäß wird sich die Eindringlänge der Flüssigkeit in jeden schraubenförmigen Dichtkanal 42, der von der stationären zylindrischen inneren Umfangsflache 14 getragen wird, ändern«» Wie aber auch bei der dynamischen Dichtung der Fig* 12; 12a und 12b, wird die maximale Eindringlänge der Flüssigkeit in irgendeinen vorgegebenen schraubenförmigen Dichtkanal 42 an einer Stelle mit einem festen Druck entlang dem sich drehenden Bearbeitungskanal 20 im wesentlichen immer konstant sein, solange ein konstanter Druck an dieser festen Stelle angelegt wird« Demgemäß wird, solange wie die Durchdringungslänge der Flüssigkeit in irgendeinem stationären schraubenförmigen Dichtkanal 42 nicht die Länge des Bearbeitungskanals 20 überschreitet, ein Ausfließen bzw* Entweichen von Flüssigkeit entlang der dynamischen Dichtung, die zwischen den Umfangsflachen, am Spalt 50 besteht, nicht eintreten«

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In der bisherigen Beschreibung der Erfindung wird das Entweichen der Flüssigkeit an dem durch die beiden koaxialen Umfangsflachen bzw» Oberflächen bestimmten Spalt 50; 51 durch eine Vielzahl von schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanälen 271 35; 37 gesteuert, die von einer der Urnfangsflächen bzw« Oberflächen getragen werden bzw« an einer dieser Umfangsflachen bzw« Oberflächen angeordnet sind. Solche Merkmale der schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27; 35; 37, wie die Anzahl, die Geometrie, die Abmessungen und der Winkel, werden so ausgewählt_s daß die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in jeden schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanal 27; 35; 37 nicht die Länge des schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanals 27; 35; 37, in den die Flüssigkeit eindringt, überschreitet_e Die Hauptfunktion der dynamischen Dichtungen nach der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, der Ausdehnung bzw«, der Größe des Eindringens der Flüssigkeit in den schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanal 27; 35; 37 Widerstand entgegenzusetzen, um dadurch den Betrag der an dem Spalt 50; 51 entweichenden Flüssigkeit zu steuern«, Ein Grad dieser Steuerung kann auch dann noch bewirkt werden, wenn die Länge des Eindringens des Verlustfluids in einen schrägen bzw« schraubenförmigen Kanal 27; 35; 37 die Länge des durchdrungenen schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanals 27; 351 37 überschreitet«. Unter solchen Umständen tritt ein Entweichen der Flüssigkeit an dem Spalt 50; 51 ein, die schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanäle 271 35; 37 ermöglichen aber eine Steuerung des Betrags des Entweichens und dieser Betrag kann geringer sein als der Betrag , der sich ohne die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27; 35; 37 ergeben· würde*

Die Fig* 14; 14sι 15 und 15a zeigen'Ausführungsformen der

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vorliegenden Erfindung, bei denen eine wirksame Steuerung des Entweichens von Flüssigkeit an dem Spalt 50 bewirkt werden kann, selbst wenn die Durchdringung der entweichenden Flüssigkeit die Länge des schrägen bzw_e schraubenförmigen Dichtkanals 27 übersteigt,, Die in den Fig* 14 und 14a dargestellte Ausführungsform schließt eine Vielzahl von schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanälen 27 ein, die an der äußeren Umfangsflsche 26 der Seitenwände 24 angeordnet sind* Wie dargestellt ist, erstreckt sich die Breite 1 der die schrägen bzw» schraubenförmigen Dichtkanäle 27 tragenden äußeren Umfangsfläche 26 nicht über die gesamte Breite der äußeren Umfangsfläche 26 und die Durchdringung bzw* das Eindringen von Flüssigkeit in die schrägen bzw«, schraubenförmigen Dichtkanäle kann die Länge der schrägen bzw, schraubenförmigen Dichtkanäle 27 übersteigen« Es ist jedoch ein Eindringflüssigkeit sammelnder Kanal 57 vorgesehen, um die die schrägen bzw. schraubenförmigen Dichtkanäle 27 durchdringende Flüssigkeit zu sammeln und die gesammelte bzw» aufgefangene Flüssigkeit zurückzuhalten, bis sie durch die schrägen bzw« schraubenform migen Dichtkanäle 27 an dem Tiefdruckbereich des Bearbeitungsdurchgangs entladen werden kann« Der die Eindringflüssigkeit sammelnde Kanal 57 weist vorzugsweise etwa dieselbe Tiefe H .(Fig. A) auf, wie der bzw« die schrägen bzw«, schraubenförmigen Dichtkanäle 27»

Die Fig_c 15 und 15a zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der in den Fig, 14 und 14a dargestellten Ausführungsform,» Die Breite 1 der die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27 tragenden äußeren Umfangsflache 26 belegt wieder einen Teil der gesamten Breite der äußeren Umfangsflache Anders als bei der dynamischen Dichtung der Fig« 15 sind je-

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doch ein vertiefter Teil 59, die Breite 1 der die schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle tragenden äußeren Umfangsfläche und der die Eindringflüssigkeit sammelnde Kanal 57 entlang der gesamten Breite der äußeren Umfangsflache 26 im Bereich der Seitenwand 24 angeordnet« Die Tiefe H des die Eindringflüssigkeit sammelnden Kanals 57 sollte vorzugsweise ebenso groß sein wie die Tiefe H (Fig« 4) des bzw« der schrägen bzw* schraubenförmigen Dichtkanäle 27 _θ Die Tiefe des vertieften Teils 59 kann dieselbe sein, wie die Tiefe H des oder der schrägen bzw« schraubenförmigen Dichtkanäle 27» Sie kann sich von dieser Tiefe aber auch unterscheiden« Der vertiefte Teil 59 kann sich aber auch konisch nach unten von der äußeren Umfangsflache 26 aus verjüngen (nicht dargestellt)*

Die verschiedenen Ausführungsformen der dynamischen Dichtungen sind im Zusammenhang mit Rotationsbearbeitungsmaschinen mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen beschrieben, die wenigstens eine erfindungsgemäße dynamische Dichtung, vorzugsweise aber eine Vielzahl von erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen, aufweisen, um ein unerwünschtes Entweichen von Flüssigkeit nach außen von einer oder mehr Endeinheiten der Rotationsbearbeitungsmaschine zu vermeiden oder um ein unerwünschtes inneres Entweichen von Flüssigkeit von einem Bearbeitungskanal 20 oder von mehreren Bearbeitungskanälen 20 zu einem anderen Bearbeitungskanal 20 zu vermeiden«, Demgemäß werden die erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen vorzugsweise bei Rotationsbearbextungsmaschinen mit mehreren Bearbeitungsdurchgängen angewendet«. Im wesentlichen weist bei Rotationsbearbeitungsmaschinen mit mehreren Einheiten der Rotor 10, der die Bearbeitungskanäle 20 trägt, zylindrische Teile zwischen den Bearbeitungskanälen 20 auf, die in einer

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engen Beziehung zum Gehäuse 12 des Rotors 10 stehen«

Bei einer bevorzugten Ausführungsform solcher Rotationsbearbeitungsmaschinen sind Übergabedurchgänge zwischen den Bearbeitungskanälen 20 mit entfernbaren den Fluß des zu verarbeitenden Materials steuernden Einheiten versehen, die von dem Gehäuse 12 der Rotationsbearbeitungsmaschine gehalten werden« Es können auch Oberflächenteile vorhanden sein, die einen Teil der Oberfläche des ringförmigen Gehäuses 12 bilden, wobei dann die Obergabedurchgänge mit den den Fluß des zu verarbeitenden Materials steuernden Einheiten in diesen Oberflächenteilen vorgesehen sind« Die den Fluß des zu verarbeitenden Materials steuernden Einheiten können auch die Kanalendblöcke tragen, die sich in die Bearbeitungskanäle 20 des Rotors 10 erstrecken. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Obergabedurchgänge und die Kanalendblöcke am Umfang und/oder axial angeordnet, um die Lagerbeanspruchung zu vermindern, um sich gegenüberliegende radiale Kräfte in den Bearbeitungskanälen 20 zu entwickeln. Beispielsweise können die ringförmigen Bearbeitungsdurchgänge, die Kanalendblöcke und die Obergabedurchgänge so angeordnet sein, daß radiale Kräfte in wenigstens einem der ringförmigen Bearbeitungsdurchgänge entwickelt werden, um diese den in wenigstens einem anderen ringförmigen Bearbeitungsdurchgang entwickelten Kräften entgegenzustellen, um ein im wesentlichen axiales Gleichgewicht der radialen Kräfte zu erzeugen,. Ein axiales Gleichgewicht der radialen Kräfte ist wünschenswerte weil eine Ablenkung bzw» Durchbiegung der Antriebswelle 16 oder des Rotors 10 minimalisiert wird, um-dadurch eine engere und bessere Kontrolle der Abstände zwischen den Oberflächen bzw* Umfangsflachens die die dynamischen Dichtungen der vorlie« genden Erfindung bilden, zu .ermöglichen«

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Die dynamischen Dichtungen der vorliegenden Erfindung sind im allgemeinen geeignet,eine Dichtung zwischen Umfangsflachen bzw« Oberflächen zu ermöglichen, die voneinander durch einen Spalt 50,- 51 getrennt sind, der bis zu etwa 2,5 mm reicht« Die erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen sind jedoch besonders wirksam, wenn die die dynamische Dichtung bildenden Umfangsflachen bzw_c Oberflächen voneinander durch einen Spalt 50; 51 getrennt sind, der etwa 1,2 mm oder weniger, beträgt« Demgemäß stellt aer Grad der Durchbiegung bzw« Ablenkung der Antriebswelle 16 oder des Rotors 10 einen Faktor dar, der bei der Auswahl der besonderen erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung zur Verwendung in einer Rotationsbearbeitungsmaschine betrachtet werden sollte«

Es können noch andere Vorteile dadurch erreicht werden, daß eine dynamische Dichtung vorgesehen wird, bei aer verschachtelte abgestumpfte konische Bauteile aus einem steif federnden Material zwischen relativ zueinander drehbaren koaxialen Umfangsflachen vorgesehen werden, wobei innere Kantenbereiche aer Teile eine Umfangsflache bilden, die in der Nähe und in einer flußresistenten Beziehung zu einer koaxialen Umfangsfläche angeordnet ist und wobei äußere Kantenbereiche eine Umfangsflache bilden, die in der Nähe und in einer flußresistenten Beziehung zu der anderen koaxialen Urafangsflache liegt« Randbereiche sowohl an den inneren als auch an den äußeren Teilen der Bauteile werden gehalten, damit ein Druck gegen die Bauteile die äußeren und inneren Kanten jeweils in eine verbesserte Dichtbeziehung zu ihren"benachbarten Umfangsflächen bringt bzw« drückt«

Die Fig_e 16 und 17 zeigen diese Ausbildungsform der dynamischen Dichtung der vorliegenden Erfindung_e Wie in den Fig_a und 17 dargestellt ist, werden die abgestumpften konischen

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Bauteile 44 von dem Rotor 10 getragen, wobei sie so ausgerichtet sind, daß die Oberflächen 43 des abgestumpften konischen Bauteils 44 sich gegen den Bearbeitungskanal 20, d. h. gegen den Hochdruckbereich, neigt« Die inneren Kanten 45 der abgestumpften konischen Bauteile 44, die am weitesten von dem Bearbeitungskanal 20 entfernt sind, werden gegen eine axiale Bewegung festgehalten und werden in einer dichtenden Beziehung zu dem Rotor 10 durch eine Schulter 46 und eine Haltevorrichtung 47 gehaltene Die Haltevorrichtung 47 wirkt auf das abgestumpfte konische.Bauteil 44, das am weitesten von dem Bearbeitungskanal 20 entfernt ist, um das abgestumpfte konische Bauteil 44 als Gruppe bzw«, als Ganzes gegen die \ Schulter 46 zu halten« Die äußeren freien Kanten 48 der abgestumpften konischen Bauteile 44, die dem Bearbeitungskanal 20 am nächsten sind, bilden eine äußere Umfangsflache 49, die in einer dichtenden Beziehung zu der zylindrischen inneren Umfangsflache 14 steht, so daß die abgestumpften konischen Bauteile 44 den Raum zwischen der äußeren Umfangsflache 49 und der zylindrischen Umfangsflache 14 des Gehäuses 12 abdichten. Gemäß der in der Fig* 16 dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die äußere Umfangsflache 49 eine Vielzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen 52 aufweisen, um die Dichtung zwischen der äußeren Umfangsflache 49 und der zylindrischen inneren Umfangsflache 14 zu verbessern« Die in der Fig» 16 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform wird besonders bevorzugt, wenn es Durchbiegungen der Antriebswelle 16 erfordern, daß größere Abstände als 0,127 mm zwischen der äußeren Umfangsfläche 49 und der zylindrischen inneren Umfangsfläche 14 aufrechterhalten werden« Die Fig_e > 17 zeigt eine alternative Anordnung der Bauteile der dynamischen Dichtung der Fig* 16₀ Wie in der Fig_e 17 dargestellt

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ist, ist eine Vielzahl von schraubenförmigen Dichtungskanälen 53 an der zylindrischen inneren Umfangsflache 14 vorgesehen, um eine dynamische Dichtung zwischen der die schraubenförmigen Dichtkanäle 53 tragenden zylindrischen inneren Umfangsflache 14 und der äußeren Umfangsflache 49 zu bilden»

Zusätzliche Einzelheiten, die die vorliegende Erfindung betreffen, werden in Verbindung mit den Fig_e 18; 19 und 20 beschriebene Diese Figuren zeigen eine Berechnung der maximalen Länge der Flüssigkeitseindringung in jeden Dichtkanal 27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53 in bezug auf die Umdrehungen pro Minute für mehrere Werte der Breite l_e Die Breite 1 der die Dichtkanäle 27; 27a; 35; 37; 42} 52; 53 tragenden Umfangsflache bzw« Oberfläche und die Anzahl und die Geometrie der Dichtkanäle 27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53, wie auch andere Betriebsbedingungen, sind in jeder Figur angegeben* Diese Figuren zeigen, daß etwa zehn oder mehr Dichtkanäle 27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53, die eine bestimmte Geometrie aufweisen und eine axiale Länge von etwa 12,5 mm besitzen«, ein Ausfließen bzw_e Entweichen der Flüssigkeit über der Breite 1 steuern können, insbesondere wenn der Steigungswinkel O klein ist, beispielsweise unter 15 , liegt» Es sollte erwähnt werden, daß der maximale Druck von lOOO psi gut oberhalb des normal erwarteten Druckes liegt, der in einem Bearbeitungsdurchgang einer Rotationsbearbeitungsmaschine erzeugt wird« Der maximale Druck wurde jedoch ausgewählt, um die maximale axiale Eindringlänge der Flüssigkeit in die Dichtkanäle der angegebenen Geometrie oder Dimensionen unter extremen Betriebsbedingungen zu bestimmen«

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die vorliegende

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Erfindung eine neue dynamische Dichtung zjum Steuern des Entweichens von Flüssigkeit zwischen zwei relativ zueinander drehbaren, koaxialen und eng beabstandeten Umfangsflachen bzw» Oberflächen betrifft«, Die dynamische Dichtung der vorliegenden Erfindung ist besonders an Rotationsbearbeitungsmaschinen anpassbar, um flüssige und/oder feste polymerische Materialien in einer wirksameren Weise bearbeiten zu können, indem sie eine sichere Dichtung mit einer niedrigen Reibung zur Steuerung des Entweichens von Flüssigkeit nach innen oder nach außen mit einem minimalen Leistungsverlust an der dynamischen Dichtung ermöglicht. Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine neue und nützliche Einrichtung dar, die besonders wünschenswerte und unerwartete verbesserte Charakteristiken der Gesamtfunktion gegenüber den bekannten Einrichtungen liefert.

Claims

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& ι f & ^ «4 _ 38 Erfindungsanspruch

> .la.nn—inn—miiim-niftfTffwi ·π m τ "ι nrm-«/ii TIIi im Ti ¹H¹IIMi

le Rotatlonsbearbei'cungsmaschine, insbesondere zur Bearbeitung viskoser Kunststoff» oder Polymermaterialien oder von körnigen Kunststoff« oder Polymermaterialien mit einem Rotor mit einer wenigstens einen Bearbeitungskanal tragenden Umfangsflache und mit einem stationären Gehäuse, das eine zu der Umfangsflache des Rotors komplementäre Umfangsflache aufweist, die von der Umfangsflache des Rotors durch einen engen Spalt getrennt ist und mit dem Bearbeitungskanal in Wirkverbindung steht, um einen umschlossenen ringförmigen Bearbeitungsdurchgang mit dem Bearbeitungskanal zu bilden, wobei dem stationären Gehäuse auch eine Einlaßöffnung zum Zuführen des Materials zu 'dem Bearbeitungsdurchgang, eine Auslaßöffnung, die von der Einlaßöffnung mit Abstand, und zwar unter Berücksichtigung eines größeren Teiles des Umfangs des Bearbeitungskanals, vorgesehen ist, um Material von dem Bearbeitungsdurchgang zu entladen, und ein Bauteil zugeordnet sind, das in dem Bearbeitungskanal angeordnet ist und eine Oberfläche bildet, die flüssiges Material auffängt bzw_e sammelt, um dieses zu hemmen oder zu beschränken sowie eine Einrichtung zur Drehung des Rotors in eine Richtung vorgesehen ist, die von der Einlaßöffnung zu der das Material beschränkenden Oberfläche führt, so daß der Rotor und die das zugeführte Material beschränkende Oberfläche des Bauteils zusammenwirken und ein Druck entlang der Länge des Weges des Bearbeitungskanals in Richtung auf die das zugeführte Material beschränkende Oberfläche aufgebaut wird, gekennzeichnet dadurch, daß eine dynamische Dichtung zum Verhindern des Ausfliessens von unter
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Druck stehendem Material an dem Spalt (50; 51) eine Vielzahl von Dichtkanälen (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) auf der zylindrischen inneren Umfangsflache (14) bzw. auf der äußeren Umfangsflache (26) aufweist, die so angeordnet sind, daß flüssiges Material in die Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) eindringbar ist, wobei die Breite (1) der die Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) tragenden zylindrischen inneren Umfangsflache (14) bzw· äußeren Umfangsflache (26), die Anzahl, aer Winkel und die Geometrie der Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) so ausgewählt ist, daß das nach außen gerichtete Eindringen der unter Druck stehenden Flüssigkeit in den Spalt (50; 51) und in die Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) entgegengerichtet ist zu der nach innen gerichteten auf die Flüssigkeit in den Dichtkanälen (27; 27a; 3 ; 37; 42; 52; 53) ausgeübten Kraft, wenn die zylindrische innere Umfangsflache (14) und die äußere Umfangsflache (26) relativ zueinander bewegt, werden, um dem Ausmaß des Eindringens der unter Druck stehenden Flüssigkeit in jeden der Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) Widerstand entgegenzusetzen.

2„ Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der eine Flüssigkiet beinhaltende Teil des Rotors (10) eine Zone eines minimalen Druckes aufweist, und daß ein Schaber (30; 31; 36) vorgesehen ist, der in den Spalt hineinragt* .

3«. Rotatxonsbearbeitungsmaschine nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der eine Flüssigkeit beinhaltende Teil des Rotors (10) einen Bereich eines ersten Drucks aufweist und daß ein umfangsmäßig mit Abstand vorgesehener Bereich einen größeren Druck aufweist,.

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4« Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß beim Betrieb der' Drehbearbeitungsmaschine das Ausmaß des Eindringens der Flüssigkeit die Länge jedes Dichtkanals (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) nicht überschreitet, .

5« Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) schraubenförmig angeordnet sind.

6e Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Steigungswinkel 9 jedes Dichtkanals (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) 20° oder weniger beträgt.

7« Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Steigungswinkel (Q) jedes Dichtkanals (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) 15° oder weniger beträgt* . .

8«. Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die die Vielzahl der Dichtkanäle (42; 53) tragende zylindrische innere Umfangsfläche (14) stationär ist» .

9« Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die die Vielzahl der Dichtkanäle (27; 27a; 52) tragende äußere Umfangsflache (26) drehbar ist«, '.-..

10* Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Spalt (50; 51) zwischen der zylindrischen inneren Umfangsflache (14) und oer äußeren Umfangsflache (26) 2,5 mm oder weniger be-
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trägt*
11. Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Spalt (50; 51) zwischen der zylindrischen inneren Umfangsflache (14) und der äußeren Umfangsflache (26) 1,25 mm oder weniger beträgt.
12. Rotationsbearbeitungsmaschine nach einera äer Punkte 1 . bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Dichtkanäle (27; 27ä; 35; 37; 42; 52; 53) im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.

13* Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt I₁ gekennzeichnet dadurch, daß die dynamische Dichtung ein abgestumpftes konisches Bauteil (44) aus einem steif federnden Material enthält, daß das abgestumpfte konische Bauteil (44) in der Nähe der äußeren freien Kanten (48) eine Oberfläche (43) aufweist, die am nächsten an dem Bearbeitungskanal (20) angeordnet ist, um durch den Druck verschiebbar zu sein, und daß eine aus einer Schulter (46) und einer Haltevorrichtung (47) bestehende Einrichtung zum Halten der inneren Kanten (45) des abgestumpften konischen Bauteiles (44) gegen eine Druckverschiebung vorgesehen ist, so daß die äußeren freien Kanten (48) mit der zylindrischen inneren Umfangsflache (14) des Gehäuses (12) eine Dichtung bilden, und daß die Dichtkanäle (52; 53) entweder in der zylindrischen inneren Umfangsfläche (14) oder in den äußeren freien Kanten (48) ausgebildet sind«

14« Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Umfangsflache (26) des Ro-

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tors (10) der Umfangsoberflächenbereich ist und daß die zylindrische innere Umfangsflache (14) des Gehäuses (12) durch einen Teil der zylindrischen inneren Unifangsfläche (14) des Gehäuses (12) gebildet wird*

15* Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt l_t gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor (10) in Bereich der dynamischen Dichtung eine äußere Oberfläche (32) besitzt, die ringförmig ausgebildet und im Bereich der äußeren Umfangsflache (26) jeweils an der Stirnseite des Rotors (10) angeordnet ist und daß dieser äußeren Oberfläche (32) ein stationäres ringförmiges Bauteil (34) gegenüber steht, das eine stationäre Oberfläche (33) aufweist und fest an der stationären zylindrischen inneren Umfangsflache (14) des Gehäuses (12) angeordnet ist.

16« Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1, 14 und 15, gekennzeichnet dadurch, daß die dynamische Dichtung Dichtkanäle (27; 27a; 35; 37; 42; 52; 53) aufweist, die an jeder Seite des Bearbeitungskanals (20) angeordnet sinde

Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1, 14, 15 und 16, gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor (IG) eine Vielzahl von Bearbeitungskanälen (20) aufweist, und daß jeder Bearbeitungskanal (20) eine ihm zugeordnete dynamische Dichtung mit einer am Rotor (10) vorgesehenen äußeren Umfangsflache (26), einer äußeren Oberfläche (32) oder einer externen Oberfläche (40) und einer in der Nähe des Rotors (10) am Gehäuse (12) befindlichen zylindrischen inneren Umfangsflache oder einer stationären Oberfläche (33; 38) aufweist*

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18. Rotationsbearbeitungsmaschine nach Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Schaber (30; 31; 36) eine dem Fluß zugewandte Fläche aufweist, die sich über die zylindrische innere Umfangsflache (14) bzw* die äußere Umfangsflache (26) erstreckt und um einen Winkel zur Richtung der Bewegung der zylindrischen inneren Umfangsflache (14) bzw« der äußeren Umfangsflache ( 26) relativ zu dem Schaber (30; 31; 36) geneigt ist«

19e Rotationsbearbeitungsmaschine nach einem der Punkte 1, 14, 15 und 16, gekennzeichnet dadurch, daß der Auslaß von einem Bearbeitungskanal (20) mit dem Einlaß eines weiteren Bearbeitungskanals (20) verbunden ist«

Hierzu .JLjäien Zeichnungen