DE102019007195A1

DE102019007195A1 - Dichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019007195A1
Application number: DE102019007195.6A
Authority: DE
Inventors: Jochen Schroth; Manfred Stark
Original assignee: Maag Automatik GmbH
Current assignee: Maag Automatik GmbH
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-04-22
Also published as: US20210116028A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung eines Systems zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil (1) zu einem zweiten Bauteil (2), aufweisend zumindest ein erstes Dichtelement (3), welches ringförmig zum Durchtritt von Fluid ausgebildet ist, zumindest einen Dehnungsschlitz (4) aufweist und mit einer ersten Dichtfläche (5) abdichtend zu dem ersten Bauteil (1) zugeordnet ist und mit einer zweiten Dichtfläche (8) abdichtend zu dem zweiten Bauteil (2) zugeordnet ist, wobei das zumindest eine erste Dichtelement (3) flexibel ist und der Dehnungsschlitz (4) so ausgebildet ist, so dass radialer und resultierender axialer Druck des dort durchtretenden Fluids das erste Dichtelement (3) in radialer Richtung aufweitet und so radial in Richtung gegen das erste Bauteil (1) drückt, wobei die erste Dichtfläche (5) mit dem Dehnungsschlitz (4) durch Anliegen in Richtung des ersten Bauteils (1) gegen dieses abgedichtet ist, und so dass das erste Dichtelement (3) axial in Richtung gegen das zweite Bauteil (2) drückt, wobei die zweite Dichtfläche (8) mit dem Dehnungsschlitz (4) durch Anliegen in Richtung des zweiten Bauteils (2) gegen dieses abgedichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung bzw. ein System zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil zu einem zweiten Bauteil, insbesondere zur Verwendung in Kunststoffschmelze verarbeitenden Anlagen, wie etwa einem Schmelzefilter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Dichtvorrichtung weist zumindest ein erstes Dichtelement auf, welches ringförmig zum Durchtritt von Fluid, bevorzugt von niedrigviskoser Kunststoffschmelze, dort hindurch ausgebildet ist, und zumindest einen Dehnungsschlitz aufweist, wobei das zumindest erste Dichtelement mit einer ersten Dichtfläche abdichtend zu einem ersten Bauteil zugeordnet ist und mit einer zweiten Dichtfläche abdichtend zu einem zweiten Bauteil zugeordnet ist.
Generell kommen gemäß dem Stand der Technik beispielsweise im Bereich von Flachschiebersiebwechslem ringförmige Dichtungen aus PTFE-Material zum Einsatz. Gerade im Bereich hochviskoser Kunststoffschmelzen treten dabei sehr hohe Temperaturen auf. Die aus dem Stand der Technik bekannten PTFE-Dichtungen funktionieren allerdings nur bis zu Temperaturen von ca. maximal 250° C und sind generell Leckage-anfällig.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 900 350 A1 beschreibt eine Filtervorrichtung für Kunststoffschmelzematerial, bei welcher ein ringförmiges Dichtelement mit einem Dehnungsschlitz zum Einsatz kommt. Dieses Dichtelement ist allerdings so gestaltet, dass relativ große freie Schlitzbreiten im Bereich des zumindest einen Dehnungsschlitzes dort vorkommen. Dies erschwert das zuverlässige Abdichten, da bei der dortigen Dichtungsgestaltung leicht Kunststoffschmelze im Bereich des Dehnungsschlitzes dauerhaft eindringen kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dichtvorrichtung eines Systems zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil zu einem zweiten Bauteil, insbesondere für die Verwendung mit niedrigviskoser Kunststoffschmelze bei höhere Temperaturen vorzusehen, welche auf konstruktiv einfache Art eine zuverlässige Abdichtung ermöglicht und die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtvorrichtung bzw. ein System zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil zu einem zweiten Bauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Dichtvorrichtung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung bzw. das erfindungsgemäße System einer Dichtung zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil zu einem zweiten Bauteil, wobei das Fluid insbesondere bevorzugt eine hochviskose Kunststoffschmelze, besonders bevorzugt von höherer Temperatur im Bereich bis über 250° C sein kann, weist auf zumindest ein erstes Dichtelement, welches ringförmig zum Durchtritt von Fluid dort hindurch ausgebildet ist und zumindest einen Dehnungsschlitz aufweist und eine erste Dichtfläche, abdichtend zu dem ersten Bauteil zugeordnet aufweist, und mit einer zweiten Dichtfläche abdichtend zu dem zweiten Bauteil zugeordnet vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist das zumindest eine erste Dichtelement flexibel und mit dem Dehnungsschlitz so ausgebildet, dass radialer und resultierender axialer Druck des dort durchtretenden Fluids das erste Dichtelement in radialer Richtung aufweitet und so radial in Richtung gegen das erste Bauteil drückt, wobei die erste Dichtfläche mit dem Dehnungsschlitz durch Anliegen in Richtung des ersten Bauteils gegen dieses abgedichtet ist. Femer wird so das erste Dichtelement axial in Richtung gegen das zweite Bauteil gedrückt, wobei die zweite Dichtfläche mit dem Dehnungsschlitz durch Anliegen in Richtung des zweiten Bauteils gegen dieses abgedichtet ist. Erfindungsgemäß ist also durch die flexible Gestaltung mit dem Dehnungsschlitz des zumindest ersten Bauteils auf konstruktiv einfache Art ermöglicht, dass eine dreidimensionale Ausrichtung des ersten Dichtelements in radialer und resultierender axialer Richtung aufgrund des entsprechenden Drucks des durchtretenden Fluids sowohl gegen das erste Bauteil als auch gegen das zweite Bauteil eine zuverlässige Abdichtung erfolgt. Durch den Druck des durchtretenden Fluids wird das zumindest eine erste Dichtelement somit quasi in radialer Richtung aufgedehnt und in axialer Richtung jeweils gegen das abzudichtende erste Bauteil bzw. zweite Bauteil gepresst.
Auf konstruktiv besonders einfache Art und Weise wird die Druckbeaufschlagung in radialer und resultierender axialer Richtung dadurch bevorzugt ermöglicht, dass die erste Dichtfläche gegen die axiale Richtung geneigt ist, insbesondere in Art einer Konusfläche. Es kann sich dabei um einen Außenkonus handeln.
Besonders bevorzugt kann dazu eine in Gegenrichtung geneigte Dichtfläche, zugeordnet dem ersten Bauteil oder dem zweiten Bauteil, vorgesehen sein, durch welche bei Anliegen der geneigten ersten Dichtfläche der resultierende axiale Druck aufbaubar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche gegeneinander geneigt angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es allerdings, dass die erste Dichtfläche und die zweite Dichtfläche eine einheitliche Dichtfläche des ersten Dichtelements bilden.
Besonders einfach ist die erfindungsgemäße Konstruktion in dem Fall, in welchem das erste Dichtelement einstückig ausgebildet ist und der zumindest eine Dehnungsschlitz durchgehend durch das erste Dichtelement vorgesehen ist.
Dabei kann besonders bevorzugt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der zumindest eine Dehnungsschlitz bogenförmig von einer Innenwandung des ersten Dichtelements zur zweiten Dichtfläche verlaufend angeordnet sein.
Zum möglichst einfachen Einleiten des Drucks des durchtretenden Fluids durch die Dichtvorrichtung verläuft der Dehnungsschlitz zumindest im Bereich der Innenwandung des ersten Dichtelements radial.
Um konstruktiv auf besonders einfache Weise ein zuverlässiges Abdichten und ein Eindringen bzw. Durchdringen von Fluid durch den erfindungsgemäßen Dehnungsschlitz besonders zuverlässig zu unterbinden, weist der zumindest eine Dehnungsschlitz bevorzugt zumindest im Bereich der zweiten Dichtfläche des ersten Dichtelements einen tangential davon auslaufenden Verlauf auf. Somit wird durch den auftretenden Druck der Dehnungsschlitz besonders zuverlässig in diesem Bereich komprimiert, so dass dort im Wesentlichen keine oder nur sehr wenig Schmelze eindringt und verbleibt. Dies erhöht die erfindungsgemäße Dichtwirkung weiter.
Besonders zuverlässig kann die erfindungsgemäße Dichtwirkung erreicht werden, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das entsprechende System im Bereich des ersten Bauteils dem ersten Dichtelement zugeordnet einen separaten, ringförmigen Dichtungssitz aufweist, in welchen sich das erste Dichtelement einpasst. In ähnlicher Weise kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Erzielung eines besseren Abdichtergebnisses die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße System so ausgestaltet sein, dass das zweite Bauteil dem ersten Dichtelement zugeordnet ein zweites Dichtelement, ringförmig zum Durchtritt von Fluid ausgebildet, aufweist. Dabei kann das zweite Dichtelement eine zu dem zweiten Bauteil abdichtend zugeordnete dritte Dichtfläche, anliegend an dem zweiten Bauteil, und eine zu dem ersten Dichtelement abdichten zugeordnete vierte Dichtfläche, anliegend an die zweite Dichtfläche, aufweisen. Auf diese Weise wird auch zum zweiten Bauteil hin eine besonders zuverlässige Abdichtung ermöglicht.
Bevorzugt weist dabei das zweite Dichtelement einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, welcher eine flexible Verformung des ersten Dichtelements durch den Druck des durchtretenden Fluids kompensiert, insbesondere im Bereich von höheren Temperaturen bei oder überhalb von 250° C. Auf diese Weise können Materialtoleranzen, welche insbesondere Druck- und Temperaturinduziert sind, besonders zuverlässig ausgeglichen werden, was die erfindungsgemäße Dichtwirkung der Dichtvorrichtung bzw. des Dichtsystems weiter verbessern kann. Besonders bevorzugt kann dabei das erste Dichtelement aus einer Edelstahllegierung bestehen und das zweite Dichtelement aus einer Kupferlegierung.
Bevorzugt ist das erste Bauteil eine Schmelzefiltereinrichtung oder eine Lochplatte einer Schmelzevorrichtung und das zweite Bauteil ein Flachschieber einer Schmelzevorrichtung. Gerade im Einsatz im Bereich einer Schmelzevorrichtung, insbesondere bei Verarbeitung von niedrigviskoser Kunststoffschmelze, kommen die erfindungsgemäßen Vorteile der Dichtvorrichtung bzw. des entsprechenden Dichtungssystems besonders zum Tragen, wie oben erläutert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

1a bis e Ansichten des ersten Dichtelements der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform davon;
2 a bis c Darstellungen eines zweiten Dichtelements der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform davon; und
3 eine Dichtvorrichtung eines Systems zum Abdichten eines Fluidvorgangs mit einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil im zusammengebauten Zustand in einer geschnittenen Seitenansicht gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die 1a zeigt in Draufsicht das zumindest eine erste Dichtelement 3 des erfindungsgemäßen Dichtvorrichtungssystems zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil 1 zu einem zweiten Bauteil 2, wobei die beiden Bauteile erst in 3 gezeigt werden. Gut zu erkennen ist in der Darstellung, dass das erste Dichtelement 3 ringförmig zum Durchtritt von Fluid dort hindurch ausgebildet ist und zumindest einen Dehnungsschlitz 4 aufweist. Femer weist es eine erste Dichtfläche 5 auf, welche in axialer Richtung in Art einer Konusfläche geneigt ist, wie dies beispielsweise in der geschnittenen Ansicht der 1b oder in den Seitenansichten der 1c und 1d sowie in der perspektivischen Ansicht der 1e gut zu erkennen ist. Das erste Dichtelement 3 ist dabei einstückig ausgebildet und der Dehnungsschlitz 4 ist durchgehend dort hindurch vorgesehen, wobei der Dehnungsschlitz 4 bogenförmig von einer Innenwandung 10 des ersten Dichtelements 3 zur zweiten Dichtfläche 8 verläuft. Dabei ist der Verlauf des Dehnungsschlitzes 4 zumindest im Bereich der Innenwandung 10 des ersten Dichtelements 3 radial und verläuft dann weiter bogenförmig bis zum Bereich des tangentialen Auslaufens im Bereich der zweiten Dichtfläche 8 des ersten Dichtelements 3. Somit kann auf erfindungsgemäß einfache Art erreicht werden, dass durch den anliegenden Schmelzedruck sowohl eine radiale Druckbeaufschlagung des ersten Dichtelements 3 als auch eine axiale Druckbeaufschlagung des Dichtelements 3 dafür sorgt, dass möglichst wenig bzw. gar keine Schmelze im verspannten Zustand zwischen dem ersten abzudichtenden Bauteil und dem zweiten abzudichtenden Bauteil sich im Dehnungsschlitz 4 befindet. In den Darstellungen der 1a bis 1e ist gut zu erkennen, dass die erste Dichtfläche 5 und die zweite Dichtfläche 8 aneinander angrenzen, aber durch einen Winkel voneinander unterschiedlich angeordnet sind. Erfindungsgemäß wäre es auch denkbar, allerdings in den Figuren nicht dargestellt, dass die erste Dichtfläche 5 und die zweite Dichtfläche 8 eine einheitliche Dichtfläche des ersten Dichtelements 3 bilden, beispielsweise wenn die Dichtfläche 8 in einem identischen Konuswinkel an die erste Dichtfläche 5 unmittelbar sich anschließen würde.
Die 2a bis 2c zeigen ein dem zweiten Bauteil und dem ersten Dichtelement 3 zugeordnetes zweites Dichtelement 6, welches ringförmig ebenfalls zum Durchtritt von Fluid ausgebildet ist. Das zweite gezeigte Dichtelement 6 weist dabei eine zu dem zweiten Bauteil abdichtend zugeordnete dritte Dichtfläche 7 auf, im zusammengebauten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung anliegend an das zweite Bauteil, und eine zu dem ersten Dichtelement 3 abdichtend zugeordnete vierte Dichtfläche 9, im zusammengebauten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung anliegend an die zweite Dichtfläche 8 des ersten Dichtelements 3. Dabei wird das erste Dichtelement in die sich ergebende Ausnehmung des zweiten Dichtelements 6 eingesetzt. Es sei angemerkt, dass im Randbereich, beispielsweise in 2b der geschnittenen Seitenansicht des zweiten Dichtelements 6 gut zu sehen, das zweite Dichtelement abgeschrägte Ränder aufweist, welche in zusammengesetztem Zustand im Wesentlichen eine Fortführung der Ränder der Konusfläche des ersten Dichtelements 3 fortführen. Das zweite Dichtelement 6 weist erfindungsgemäß bevorzugt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, welcher eine flexible Verformung des ersten Dichtelements 3 durch den Druck des durchtretenden Fluids im Temperaturbereich welcher den Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung vorsieht, ermöglicht. Damit wird bevorzugt eine verbesserte Dichtwirkung durch Ausgleich von Toleranzen ermöglicht.
Die 3 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht das erfindungsgemäße Dichtungssystem mit der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung in einer Zusammenbausituation mit dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 2. Gut zu erkennen ist dabei auch ein weiterer separater ringförmiger Dichtungssitz 11, zugeordnet dem ersten Dichtelement 3 und dem erste Bauteil 1, wobei der dortige Dichtungssitz 11 einen dem konisch geformten Teil des ersten Dichtelements entsprechendes gegenläufig konisch ausgebildetes Anlageelement bildet. Erfindungsgemäß kann somit besonders einfach die radial auftretende Druckkraft auch in axiale Richtung durch entsprechendes Anliegen der jeweiligen Dichtungsflächen aneinander umgelenkt werden, wodurch es zu einer Art Verklemmung des ersten Dichtelements gegen das zweite Dichtelement und somit des zweiten Dichtelements gegen das zweite Bauteil kommt. Ebenfalls wird dadurch das erste Dichtelement gegen das erste Bauteil 1 bzw. gegen den entsprechenden Dichtungssitz 11 angedrückt und entsprechend abgedichtet.
Gemäß der gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist somit ein besonders einfach und zuverlässiges Abdichten eines Fluiddurchgangs zwischen zwei Bauteilen insbesondere beim Einsatz in Schmelzevorrichtungen für niedrigviskose Kunststoffschmelzen bei höheren Temperaturen im Bereich von 250° C und höher erfindungsgemäß möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2900350 A1 [0004]

Claims

Dichtvorrichtung eines Systems zum Abdichten eines Fluiddurchgangs von einem ersten Bauteil (1) zu einem zweiten Bauteil (2), aufweisend: - zumindest ein erstes Dichtelement (3), welches ringförmig zum Durchtritt von Fluid ausgebildet ist, zumindest einen Dehnungsschlitz (4) aufweist und mit einer ersten Dichtfläche (5) abdichtend zu dem ersten Bauteil (1) zugeordnet ist und mit einer zweiten Dichtfläche (8) abdichtend zu dem zweiten Bauteil (2) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste Dichtelement (3) flexibel ist und der Dehnungsschlitz (4) so ausgebildet ist, so dass radialer und resultierender axialer Druck des dort durchtretenden Fluids das erste Dichtelement (3) in radialer Richtung aufweitet und so radial in Richtung gegen das erste Bauteil (1) drückt, wobei die erste Dichtfläche (5) mit dem Dehnungsschlitz (4) durch Anliegen in Richtung des ersten Bauteils (1) gegen dieses abgedichtet ist, und so dass das erste Dichtelement (3) axial in Richtung gegen das zweite Bauteil (2) drückt, wobei die zweite Dichtfläche (8) mit dem Dehnungsschlitz (4) durch Anliegen in Richtung des zweiten Bauteils (2) gegen dieses abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Dichtfläche (5) gegen die axiale Richtung geneigt ist, insbesondere in Art einer Konusfläche.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtfläche (5) und die zweite Dichtfläche (8) eine einheitliche Dichtfläche des ersten Dichtelements (3) bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (3) einstückig ausgebildet ist und der zumindest eine Dehnungsschlitz (4) durchgehend ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsschlitz (4) bogenförmig von einer Innenwandung (10) des ersten Dichtelements (3) zur zweiten Dichtfläche (8) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsschlitz (4) zumindest im Bereich der Innenwandung (10) des ersten Dichtelements (3) radial davon verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Dehnungsschlitz (4) zumindest im Bereich der zweiten Dichtfläche (8) des ersten Dichtelements (3) tangential auslaufend davon verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) dem ersten Dichtelement (3) zugeordnet einen separaten, ringförmigen Dichtungssitz (11) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (2) dem ersten Dichtelement (3) zugeordnet ein zweites Dichtelement (6) ringförmig zum Durchtritt von Fluid ausgebildet aufweist, wobei das zweite Dichtelement (6) eine zu dem zweiten Bauteil (2) abdichtend zugeordnete dritte Dichtfläche (7), anliegend an das zweite Bauteil (2), und eine zu dem ersten Dichtelement (3) abdichtend zugeordnete vierte Dichtfläche (9), anliegend an die zweite Dichtfläche (8), aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (6) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher eine flexible Verformung des ersten Dichtelements (3) durch den Druck des durchtretenden Fluids kompensiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) eine Lochplatte einer Schmelzevorrichtung ist und das zweite Bauteil (2) ein Flachschieber einer Schmelzevorrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid eine niedrigviskose Kunststoffschmelze ist.