DE2947991A1

DE2947991A1 - GASKET FOR A TURNING MACHINE

Info

Publication number: DE2947991A1
Application number: DE19792947991
Authority: DE
Inventors: Peter Hold; Zehev Tadmor
Original assignee: USM Corp
Current assignee: Farrel Corp
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1980-06-12
Also published as: BR7907846A; ES486840A1; AU5331079A; IT1127671B; JPS6221607B2; BE880368A; GB2042406A; KR820001941B1; AU538430B2; PT70482A; IN153365B; FR2442707B3; YU292379A; CA1141795A; MX152466A; IT7927694A0; CS223974B2; NL7908642A; SE432557B; IL58786A0

Description

DIPL-INCHEINZBARDEHLE München, 2n.November 1979DIPL-INCHEINZBARDEHLE Munich, November 2, 1979 PATENTANWALT £ >J H ' V W IPATENT ADVERTISEMENT £> J H 'V W I Aktenzeichen: Mein Zeichen: ρ 3000Reference number: My reference: ρ 3000 Anmelder: USM CorporationApplicant: USM Corporation Farmington, Connecticut 06032Farmington, Connecticut 06032 Zustelladresse: 181 Elliot StreetDelivery address: 181 Elliot Street

Beverly, Mass. 01915 U.S.A.Beverly, Mass. 01915 U.S.A.

Dichtung für eine Dreh-BearbeitungsmaschineSeal for a lathe machine tool

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue und verbesserte Dichtung für eine Dreh-Bearbeitungsmaschine, insbesondere für eine Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von viskosen, Kunststoff-oder Polymermaterialien oder von körnigen Kunststoffoder Polymermaterialien.The present invention relates to a new and improved seal for a lathe machine tool, in particular for a processing machine for processing viscous, plastic or Polymer materials or of granular plastic or polymer materials.

Die wesentlichen Elemente eines grundlegenden, einzelnen ringförmigen Bearbeitungsdurchgangs des Standes der Technik enthalten ein drehbares Element, daä wenigstens einen ringförmigen Bearbeitungskanal aufweist und ein stationäres Element mit einer koaxialen Oberfläche, die mit dem Kanal zusammenwirkt, um einen umschlossenen Berabeitungsdruchganq zu bilden. Das stationäre Element weist einen Einlaß zum Zuführen von Material zu dem Bearbeitungsdurchgang und einen Auslaß auf, der von dem Einlaß um einen größeren Teil der Umfangsentfernung um den Bearbeitungskanal beabstandet ist, um bearbeitetes Material aus dem Burchgang zu entladen. Es ist ein Glied an dem stationären Element angeordnet, das eine Oberfläche einer flüssiges Material auffangenden bzw. sammelnden Endwand bildet. Dieses Glied ist in dem Durchgang in der Nähe des Auslasses angeordnet, um die Bewegung des in dem Durchgang zugeführten Materials zu hemmen oder zu beschränken und um mit den sich drehenden Kanalwänden zusammenzuwirken, um eine relative Bewegung zwischen den. Material und den inneren Oberflächen der Kanalwände, die in Richtung auf den Auslaß gedreht werden, zu bewirken. Diese charakteristische bzw. ausgeprägte Zusammenwirkung ermöglicht, daß nur flüssiges Material in Kontakt zu den inneren Oberflächen des sich drehenden Kanals gelangt, um in Vorwärtsrichtung zu der Oberfläche der das flüssige Material sammelnden Endwand mitgezogen werden, um gezielt bearbeitet und/oder entladen zu werden. The essential elements of a basic, single ring-shaped Prior art machining passageways include a rotatable member, at least one being annular Has machining channel and a stationary element with a coaxial surface which cooperates with the channel, in order to form an enclosed processing system. The stationary element has an inlet for supplying material to the machining passage and an outlet extending from the inlet by a greater part of the circumferential distance around the machining channel is spaced to discharge machined material from the passage. It is a link in the stationary Arranged element which forms a surface of a liquid material intercepting or collecting end wall. This link is located in the passage near the outlet to restrain movement of the material fed in the passage or to restrict and to cooperate with the rotating channel walls to allow relative movement between the. Material and the inner surfaces of the channel walls being rotated towards the outlet. This characteristic or pronounced interaction allows only liquid material to be in contact with the internal surfaces of the rotating channel to be dragged forward to the surface of the end wall collecting the liquid material in order to be processed and / or unloaded in a targeted manner.

Die wesentlichen Elemente der Bearbeitungsmaschine sind so anordnet, daß das Element das den drehbaren Kanal trägt in einem stationären Gehäuse oder einer stationären Kammer (dem stationären Element) gedreht werden kann. Der beschriebene Bearbei-The essential elements of the processing machine are arranged in such a way that that the element that supports the rotatable channel in a stationary housing or chamber (the stationary Element) can be rotated. The described machining

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tungskanal und vorzugsweise eine Mehrzahl von Bearbeitungskanälen ist bzw. sind in der zylindrischen Oberfläche eines Rotors ausgebildet, wobei jeder Kanal sich gegenüberliegende Seitenwände aufweist, die sich von der Oberfläche des Rotors aus nach innen erstrecken. Das beschriebene stationäre Gehäuse oder die Kammer weist eine innere zylindrische Oberfläche auf, die eine zusammenwirkende koaxiale Oberfläche besitzt, die zusammen mit dem ringförmigen Bearbeitungskanal bzw. den ringförmigen Bearbeitungskanälen einen umschlossenen Bearbeitungsdurchgang bzw. umschlossene Bearbeitungsdurchgänge bildet.processing channel and preferably a plurality of machining channels is or are in the cylindrical surface of a rotor each channel having opposing side walls that extend inwardly from the surface of the rotor. The stationary housing or the described Chamber has an inner cylindrical surface that has a cooperating coaxial surface that cooperates with the ring-shaped machining channel or the ring-shaped machining channels an enclosed machining passage or forms enclosed machining passes.

Diese Anordnungen sind nützlich, um feste Körper zu befördern, Kunststoff- oder Polymermaterial zu schmelzen oder zu plastizieren, um viskoses, flüssiges Material zu fördern, pumpen oder unter Druck zu setzen, um Material zu mischen, zu vermengen, zu dispergieren bzw. verteilen und zu homogenisieren,, und um zu verflüchtigen und/oder etwa molekulare oder mikroskopische oder makroskopische Strukturänderungen durch chemische Reaktionen, wie beispielsweise Polymersation,zu bewirken.These arrangements are useful for conveying solid bodies, for melting or plasticizing plastic or polymer material, for conveying, for pumping or for viscous, liquid material to put under pressure to mix, blend, disperse or distribute and homogenize material, and in order to volatilize and / or molecular or microscopic or macroscopic structural changes due to chemical reactions, such as polymerization.

Infolge der Vielseitigkeit und der Anpaßbarkeit des grundlegenden individuellen Bearbeitungsdurchgangs werden im allgemeinen eine Mehrzahl von ihnen angewendet, um im allgemeinen Bearbeitungsmaschinen mit einem oder mehreren Durchgängen zu bilden, die verschiedene Operationen oder Punktionen ausführen. Beispielsweise kann ein einzelner Kanal oder können mehrere einzelne Kanäle Material empfangen und von einem Durchgang zum anderen transportieren. Es kann auch ein einzelner Kanal oder es können auch mehrere einzelne Kanäle Polymer- oder Plastomermaterial bzw. -materialien schmelzen, mischen oder verflüchtigen, oder Polymer- oder Plastomermaterial bzw.-materialien entladen. Die einem einzelnen Durchgang zugewiesene besondere Funktion bestimmt im wesentlichen die Druckcharakteristiken des Durchgangs. Beispielsweise können einige zugewiesene Funktionen, wie beispielsweise Schmelzen oder Entladen, die Erzeugung von sehr großen Drücken in sich schließen. Andere Funktionen, wie beispielsweise Verflüchtigen, können die Erzeugung von ge-Due to the versatility and adaptability of the basic individual machining pass, in general a plurality of them used to form machine tools generally with one or more passes, who perform various operations or punctures. For example, a single channel or multiple channels can receive material and transfer it from one passage to the transport others. A single channel or several individual channels can also melt, mix or volatilize polymer or plastomer material or materials, or discharge polymer or plastomer material or materials. The particular function assigned to a single pass essentially determines the printing characteristics of the Passage. For example, some assigned functions, such as melting or discharging, can generate include very large pressures. Other functions, such as volatilization, can generate

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- <? 29Λ7991- <? 29Λ7991

ringen Drücken beinhalten, während Mischverfahren mittelmäßige Drücke in sich schließen. Es kann sich auch die Druckverteilung entlang des Umfangs jedes Durchgangs in Abhängigkeit von der dem Durchgang zugewiesenen Funktion oder der den Durchgang zuwiesenen Arbeitsweise verändern. Für einige Funktionen kann der Druck entlang des gesamten Umfangs oder nur entlang eines Teils des Umfanges sich lineal vergrößern. Einige Funktionen können Druckcharakteristiken vorsehen, die einen oder mehr Druckanstiege beinhalten, auf die ein oder mehrere scharfe Abfälle entlang des Umfangs 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.wrestling pressures, while mixing processes involve mediocre pressures. It can also affect the pressure distribution along the perimeter of each passage depending on the Change the function assigned to the run or the mode of operation assigned to the run. For some functions, the Pressure along the entire circumference or only along part of the circumference increases linearly. Some functions can Provide pressure characteristics that include one or more pressure rises on which one or more sharp drops are along follow the scope. In addition, often basic, individual processing passes with special printing characteristics, such as a high pressure, placed or provided next to or between units, which are completely different Have pressure characteristics such as low pressure.

In den meisten Beispielen ist es wünschenswert eine v/irksame Dichtung für einen oder für alle einzelnen Durchgänge einer Bearbeitungsmaschine mit mehreren Durchgängen zu bewirken, um zu verhindern, daß ein unerwünschtes Entweichen von Material aus wenigstens einem der Durchgänge eintritt. Bei diesem unerwünschten Entweichen bzw. Ausfließen kann es sich beispielsweise um ein äußeres Ausfließen von einem oder beiden Enddurchgang bzw. Enddurchgängen einer Bearbeitungsmaschine mit mehreren Durchgängen handeln. Es kann aber auch ein unerwünschtes Ausfließen intern zwischen benachbarten einzelnen Bearbeitungsdurchgängen eintreten. Bei allen Beispielen tritt ein Ausfließen hauptsächlich an einem Abstand bzw. Spiel auf, der bzw. das zwischen der Umfangsoberflache oder der oberen Oberfläche der drehbaren, zylindrischen Kanalwand bzw. der drehbaren zylindrischen Kanalwände und der stationären inneren koaxialen, ringförmigen Oberfläche erforderlich ist, insbesonde re an den Teilen de« Durchgangs, wo hohe Drücke erzeugt werden. -In most examples, it is desirable to provide an effective seal for one or all of the individual passages of a multi-pass machine tool to prevent undesired leakage of material from at least one of the passages. This undesired escape or outflow can be, for example, an external outflow from one or both end passages or end passages of a processing machine with several passages. However, undesirable leakage can also occur internally between adjacent individual machining passes. In all examples, leakage occurs primarily at a clearance required between the peripheral surface or top surface of the rotatable cylindrical channel wall or walls and the stationary inner coaxial annular surface, particularly in the parts of the passage where high pressures are generated . -

Die das externe und interne Ausfließen betreffenden Probleme sind bei Dreh-Bearbeitungsmaschinen mit mehreren Einheiten besonders kompliziert, infolge der radialen Differentialdrücke,The problems related to external and internal leakage are particular to multi-unit lathe machine tools complicated, due to the radial differential pressures,

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-Jäf-Yes

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die gewöhnlich entlang des Umfangs des Durchgangs bzw. der Durchgänge 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 Welle zu bewirjcen, wodurch eine unerwünschte Beschränkung der verfügbaren Toleranzen für den erforderlichen Abstand zwischen der oberen Oberfläche der drehbaren zylindrischen Kanalwand bzw. -wände und der stationären, inneren koaxialen, ringförmigen Oberfläche bewirkt wird.which are usually along the perimeter of the passageway or the Passages are generated. For example, the pressure at the entrance to the passage is generally small, during the Pressure on the part that forms the surface of the material collecting end wall can be extremely high. In fact, they can different radial pressures large enough to cause a deflection of the rotor or the shaft, whereby a undesirable limitation of the tolerances available for the required distance between the upper surface of the rotatable cylindrical duct wall or walls and the stationary, inner coaxial, annular surface is effected.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch das Problem des Ausfließens in Dreh-Bearbeitungsmaschinen und gibt gegenüber dem Bekannten verbesserte und neue Dreh-Bearbeitungsmaschinen an, die Dichtungen aufweisen, die ein Ausfließen bei hohen oder tiefen Drücken zwischen im wesentlichen koaxialen Oberflächen, die sich relativ zueinander bewegen, vermindern bzw. verhindern können.The present invention also addresses the problem of leakage in turning processing machines and indicates improved and new turning processing machines compared to the known, which have seals that permit leakage at high or low pressures between substantially coaxial surfaces, which can move relative to one another, reduce or prevent.

Die vorliegende Erfindung gibt gegenüber den Bekannten eine neue Dichtung mit wenig Reibung an, die das Ausfließen von Material zwischen sich relativ zueinander bewegenden komplementären Oberflächen steuert. Die neue erfindungsgemäße Dichtung ist insbesondere geeignet das Ausfließen von Flüssigkeit zwischen dem relativ engen Umfangsteil in der Nähe eines drehbaren Kanals in einem Rotor und der stationären koaxialen, ringförmigen Oberfläche, die den Kanal abschließt und in den das Spiel bzw. der Abstand zwischen den Oberflächen den Eintritt nur eines dünnen Films aus flüssigem Material erlaubt, zu verhindern. Es wird eine Dichtung vorgesehen, die das Ausfließen dieses dünnen Films aus flüssigem Material zwischen zwei Oberflächen, die sich relativ zueinander bewegen, an dem Abstand oder in dessen Nähe wirksam vermindern oder verhin dern kann. Hauptsächlich wird diese Dichtung durch eine Mehrzahl von vorzugsweise parallelen,schraubenförmigen oder schrä-The present invention provides a novel low friction seal over the prior art which controls the flow of material between complementary surfaces moving relative to one another. The new seal according to the invention is particularly suitable for the outflow of liquid between the relatively narrow peripheral part in the vicinity of a rotatable channel in a rotor and the stationary coaxial, annular surface which closes the channel and in which the clearance or the distance between the surfaces is Entry of only a thin film of liquid material allowed to prevent. A seal is provided which can effectively reduce or prevent the leakage of this thin film of liquid material between two surfaces which move relative to one another at or near the distance. This seal is mainly made up of a plurality of preferably parallel, helical or oblique

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gen Dichtungskanälen bewirkt, die auf einer der sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen angeordnet sind, so daß während der Relativbewegung in den Abstand gelangte Flüssigkeit in die Dichtkanäle eindringen kann. Die effektive Breite der Oberfläche, die die schraubenförmigen Kanäle aufweist, und die Anzahl und der Winkel der schraubenförmigen Kanäle auf der Oberfläche und die Dimensionen oder die Geometrie der schraubenförmigen Kanäle werden so ausgewählt, daß die relative Bewegung zwischen der die schraubenförmigen Kanäle tragenden Oberfläche und der anderen Oberfläche eine wirksame Pumpwirkung erzeugt, die dem Fluß von flüssigem Material durch das Spiel entgegen tritt und widersteht, um dadurch die Länge der Durchdringung bzw. des Eindringens der Flüssigkeit in den Kanal zu steuern.gene sealing channels caused on one of the relative surfaces moving towards one another are arranged, so that liquid which has come into the spacing during the relative movement is in the sealing channels can penetrate. The effective width of the surface comprising the helical channels and the number and the angle of the helical channels on the surface and the dimensions or geometry of the helical channels are selected to allow relative movement an effective pumping action between the surface carrying the helical channels and the other surface which counteracts and resists the flow of liquid material through the game, thereby increasing the length of the penetration or to control the penetration of the liquid into the channel.

Die vorHegenrie Erfindung und insbesondere die bevorzugten Ausführungsformen stellen auch neue Dichtungen dar, die Leistungsverluste an der Dichtung zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Flächen minimalisieren oder vermindern und die ein externes Ausfließen von Material von Enddurchrfingen der Dreh-Bearbeitungsmaschinen oder ein inneres Ausfließen von Material von einem Durchgang der Bearbeitungsmaschine zu einem anderen Durchgang wirksam vermindert oder verhindern können.The prior invention, and particularly the preferred embodiments also represent new seals that reduce the performance of the seal between them relative to each other minimize or reduce moving surfaces and the external outflow of material from the end passages of the turning machine tools or an internal leakage of material from one passage of the processing machine to another Can effectively reduce or prevent passage.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Es zeigt:The following are the invention and its embodiments explained in connection with the figures. It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht, bei der Teile weggelassen wurden, um einen Rotor, einen Kanal und eine ringförmige/koaxiale Oberfläche sichtbar zu machen, die eine einzelne Bearbeitungseinheit einer Dreh-Bearbeitungsmaschine mit mehreren Einheiten bildet,Fig. 1 is a side view with parts omitted around a rotor, a channel and an annular / coaxial To make surface visible, which is a single processing unit of a lathe processing machine forms with several units,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Figur 1 in einem vergrößerten Maßstab, der die Beziehung zwischen 2 Oberflächen zeigt, die eine erfindungsgemäße, dynamische Dichtung bilden,FIG. 2 is a section of FIG. 1 on an enlarged scale showing the relationship between two surfaces shows, which form a dynamic seal according to the invention,

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Fin. 3 eine schematische Ansicht, die '.^eitere Beziehungen zwischen den eine erfindungsgenäße, dynamische Dichtung bildenden Oberflächen zeigt,Fin. 3 a schematic view showing the '. ^ Other relations shows between the surfaces forming a dynamic seal according to the invention,

Fig. 4 eine schcnatische Darstellung des zylindrischen Urnfangs te ils einer der in den Figuren 2 und 3 dargestellten überflächen in einer Ebene, der eine Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen aufweist,4 shows a schematic representation of the cylindrical circumference part of one of the surfaces shown in Figures 2 and 3 in a plane that has a plurality of helical sealing channels,

Fig. 5 die graphische Darstellung des entlang des Umfangs eines typischen Dearbeitungsdurchgangs einer Bearbeitungsmaschine mit mehreren Kanälen gemäß der Fig. 1 entwickelten Druckprofils,Figure 5 is a graphical representation of the along the perimeter of a typical machining pass of a machine tool pressure profile developed with several channels according to FIG. 1,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der für das Druckprofil der Fig. 5 berechneten Eindringlinge von Flüssigkeit, in die schraubenförmigen Dichtkanälo,FIG. 6 is a graphical representation of the liquid intrusions calculated for the pressure profile of FIG. 5; into the helical sealing ducts,

Fig. 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Endkanalwand einer Dreh-Bearbeitungsmaschine mit mehreren Durchgängen, wobei die Beziehung zwischen einem ortsfesten bzw. stationären Schaber und einer sich drehenden Oberfläche mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen üichtkanälen gezeigt ist,7 shows a partially sectioned side view of an end channel wall of a turning machine with multiple passes, the relationship being between a stationary or stationary doctor and a rotating surface with a plurality of helical air ducts is shown,

Fig. 7a eine Aufsicht auf die Endkanalwand und den Schaber der Figur 7,7a shows a plan view of the end channel wall and the scraper of Figure 7,

Fig. 7b einen Schnitt durch die L'ndkanalwand und den Schaber entlang der Linie 7b-7b in der Fig. 7a,7b shows a section through the end channel wall and the scraper along the line 7b-7b in Fig. 7a,

Fig. 8 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht der inneren Wände für benachbarte Kanäle einer Bearbeitungsmaschine mit mehreren Einheiten, die die Beziehung zwischen einem stationären Schaber und einer sich drehenden Oberfläche mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Kanälen zeigt,8 shows a partially sectioned side view of the inner walls for adjacent channels of a processing machine with multiple units showing the relationship between a stationary scraper and a self shows rotating surface with a plurality of helical channels,

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Fig. 8a eine Aussicht auf die Kanalwand und den Schaber der Fig.3,Fig. 8a a view of the channel wall and the scraper of Fig. 3,

Fig. Ob einen Schnitt der Kanalwand und des Schabers der Fig.3 entlang der Linie 8b-3b der Fig. 8a,Fig. Ob a section of the channel wall and the scraper of Fig. 3 along the line 8b-3b of Fig. 8a,

Fig. 9 (ähnlich wie Fig. 5) eine graphische Darstellung des entlang des Umfangs eines typischen Bearbeitunrrskanals einer Bearbeitungsmaschine mit mehreren Einheiten der Fig. 1 entwickelten üruckprofils,Figure 9 (similar to Figure 5) is a graphical representation of the along the perimeter of a typical machining channel a processing machine with several units of Fig. 1 developed back profile,

Fig.1ü eine graphische Darstellung der für das Druckprcfil der Fig. 9 berechneten L'indringlänge der Flüssigkeit in die schraubenförmigen Druckkanäle und die Auswirkung des periodischen Schabens von Flüssigkeit von den Oberflächen auf die Eindring länge der Flüssigkeit bei einer erfindungsgemäßen, dynamischen Dichtung,Fig.1ü a graphical representation of the for the Druckprcfil 9, the length of penetration of the liquid into the helical pressure channels and the Effect of periodic scraping of liquid from surfaces on the length of penetration of the liquid with a dynamic seal according to the invention,

Fig.11 einen Schnitt eines Kanals einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, 11 shows a section of a channel of a further embodiment of the invention,

Fig.11a eine Seitenansicht einer der die dynamische Dichtung der in der Fig. 11 dargestellten Ausführungsform bildenden Oberflächen,11a is a side view of one of the dynamic seals the embodiment shown in FIG forming surfaces,

Fig.11b eine zum Teil geschnittene Aufsicht der dynamischen Dichtung der Fig. 11, die die Beziehung eines stationären Schabers und einer sich drehenden Oberfläche mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen zeigt,11b shows a partially sectioned plan view of the dynamic Seal of Fig. 11 showing the relationship of a stationary scraper and a rotating surface shows with a plurality of helical sealing channels,

Fig.12 eine der Figur 11 ähnliche Ansicht, die eine weitere Ausführungs form der vorliegenden Erfindung zeigt,FIG. 12 is a view similar to FIG. 11 showing a further Embodiment of the present invention shows

Fig.12a eine Seitenansicht einer der die dynamische Dichtung der in der Fig. 12 dargestellten weiteren Ausführungsform bildenden Oberflächen,Fig.12a is a side view of one of the dynamic seals the surfaces forming the further embodiment shown in FIG. 12,

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INSPECTEDINSPECTED

Fig. 12b eine Aufsicht auf in der Fig. 12 dargestellte Teile, die die Beziehung eines Schabers zu einer stationären Oberfläche mit einer Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen zeigt,Fig. 12b is a plan view of parts shown in Fig. 12 showing the relationship of a doctor to a stationary Shows surface with a plurality of helical sealing channels,

Fig. 13 den Teil eines Schnitts einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem vergrößerten Maßstab, 13 shows part of a section of a further embodiment of the invention on an enlarged scale,

Fig. 14 und 14a ähnlich wie die Fig. 3 und 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,14 and 14a, similar to FIGS. 3 and 4, show a further embodiment of the invention,

Fig. 15 und 15a ähnlich wie die Fig. 3 und 4 eine weitere Ausbildungsform der Erfindung,15 and 15a, similar to FIGS. 3 and 4, show a further embodiment of the invention,

Fig. 16 und 17 jeweils einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im vergrößerten Maßstab, und16 and 17 each show a partial section of a further embodiment of the invention on an enlarged scale, and

Fig. 18, 19 und 20 graphische Darstellungen der Eindringlinge der Flüssigkeit in einer Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen, wie beispielsweise der Anzahl und des Winkels der schraubenförmigen Dichtkanäle und der Drehgeschwindigkeit der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche.Figures 18, 19 and 20 are graphical representations of the intruders of the liquid in a plurality of helical shapes Sealing channels depending on various conditions, such as the number and the angle of the helical sealing channels and the speed of rotation of the sealing channels bearing surface.

Die Erfindung wird im Bezug auf ihre Verwendung in einer sich drehenden Bearbeitungsmaschine mit mehreren Durchgängen! beschrieben. Es ist jedoch festzustellen, daß die beschriebenen dynamischen Dichtungen im Zusammenhang mit anderen Anwendungsfällen nützlich sind, in denen eine Dichtung zwischen sich in Bezug aufeinander drehenden Oberflächen benötigt werden.The invention is described in relation to its use in a rotating machine tool with multiple passes! described. It should be noted, however, that the dynamic seals described in connection with other applications are useful where a seal is required between surfaces rotating with respect to one another.

Die in der Figur 1 dargestellte Dreh-Bearbeitungsmaschine weist ein drehbares Element mit einem Rotor 10 auf, der zur Drehung in einem Gehäuse 12 mit einer zylindrischen inneren Oberfläche angeordnet ist. Der Rotor 10 wird von der Antriebswelle 16 getragen bzw. gestützt, die in Endwänden 18 des Gehäuses 12 ge-The lathe machine tool shown in FIG. 1 has a rotatable element with a rotor 10 which is used for rotation is disposed in a housing 12 having a cylindrical inner surface. The rotor 10 is driven by the drive shaft 16 carried or supported, which are in end walls 18 of the housing 12

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lagert ist. Der Roter 10 weist eine Mehrzahl von Kanälen 20 auf, von denen jeder sich gegenüberliegende Seitenwand^ 24 aufweist, die in einer ortsfesten Beziehung zueinander stehen. Außerdem weist der Rotor 10 obere Oberflächenteile 26 auf, die koaxial zu der stationären inneren Oberfläche 14 des Gehäuses 12 an jeder Seite des Kanals 20 und zu der inneren Oberfläche 14 nah beabstandet angeordnet sind. Der drehbare Kanal 20 und die stationäre innere Oberfläche 14 des Gehäuses 12 bilden einen grundlegenden Bearbeitungsdurchgang, in den Material zur Bearbeitung durch eine Einlaßöffnung 2 8 eingeführt wird. Die Bewegung des Kanals 2O zieht in Kontakt mit den Kanalwänden 24 befindliches Material zu einem Teil, das eine nicht dargestellte Endwandoberfläche zum Materials amme In bildet. Gesammeltes, bearbeitetes Material wird durch die Auslaßöffnung 29 in dem Gehäuse 12 entladen. Beim Ziehen des Materials an den Kanalwänden 24 in Richtung auf die das Material sammelnde Oberfläche der Endwand 18 entsteht ein Druck, so daß der Kanal zu einem Bereich mit einem hohen Druck wird, der in der Drehrichtung ansteigt.is stored. The red 10 has a plurality of channels 20, each of which has opposing side walls ^ 24 which are in a fixed relationship to one another. aside from that the rotor 10 has upper surface portions 26 which are coaxial to the stationary inner surface 14 of the housing 12 on either side of the channel 20 and to the inner surface 14 close are spaced apart. The rotatable channel 20 and the stationary inner surface 14 of the housing 12 form a basic one Machining passage into which material for machining is introduced through an inlet opening 28. The movement of the Channel 20 draws material in contact with channel walls 24 to a portion that has an end wall surface, not shown to the material nurse In forms. Collected, processed Material is discharged through outlet opening 29 in housing 12. In pulling the material on the channel walls 24 towards the material collecting surface of the end wall 18 a pressure is created, so that the channel becomes an area with a high pressure which increases in the direction of rotation.

Wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht ein enges Spiel zwischen der oberen Oberfläche bzw. den oberen Oberflächen 26 und der stationären inneren Oberfläche 14 des Gehäuses 12. Im idealen Fall beträgt das Spiel 50 etv/a 2,5 mm oder weniger und vorzugsweise liegt es in einem Bereich von 0,75 bis 1,5 mm. Im allgemeinen sollte das Spiel 50 im wesentlichen konstant um den Umfang des Durchgangs verlaufen. Die Aufrechterhaltung eines solchen engen und konstanten Spiels kann jedoch durch die radialen Differentialdrücke, die entlang des Umfangs des Kanals 20 erzeugt werden, erschwert werden. Dieses Ungleichgewicht der radialen Drücke kann ausreichen, um eine Ablenkung bzw. Verbiegung der Welle oder des Rotors 10 von einem Bereich mit einem hohen Druck in Richtung auf einem Bereich mit einem niedrigen Druck zu verursachen. Es ist klar, daß jede Verbiegung die Aufrechterhaltung des gewünschten engen und konstanten Spiels 50 beeinträchtigen kann, weil ein zusätzliches Spiel erzeugt werden muß, um das Ausmaß irgendeiner Verbiegung zu kompensieren.As shown in FIG. 1, there is a tight clearance between the upper surface or the upper surfaces 26 and the stationary inner surface 14 of the housing 12. In the ideal case, the clearance 50 etv / a is 2.5 mm or less and preferably it is in a range from 0.75 to 1.5 mm. In general, the clearance 50 should be substantially constant run the perimeter of the passage. However, maintaining such tight and constant play can be achieved by the radial differential pressures running along the circumference of the channel 20 are generated, are made more difficult. This imbalance in radial pressures can be sufficient to cause deflection or bending of the shaft or rotor 10 from an area with a high pressure towards an area with a low pressure To cause pressure. It will be appreciated that any deflection will result in the maintenance of the tight and constant clearance 50 desired can affect because an additional play is generated must to compensate for the amount of any deflection.

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Flußsteuereinheiten können sich radial gegenüberliegend angeordnet werden, so daß die radialen Drücke, die in einem Teil eines Bearbeitungsdurchgangs oder einer Gruppe von Bearbeitungsdurchgängen erzeugt werden, durch in einem anderen Teil erzeugte radiale Drücke ausgeglichen werden. Während die Steuerung der Ablenkung einer Welle 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 vermindern. Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Dichtung zur Steuerung der Undichtheit zwischen sich am oder in der Nähe des Spiels bzw. Abstandes 50 relativ zueinander bewegenden Oberflächen. Flow control units can be arranged radially opposite one another so that the radial pressures generated in one part of a machining pass or group of machining passes are generated in another part radial pressures are compensated. While controlling the deflection of a wave a leak or losses through To reduce leakage, it is often desirable to use an auxiliary seal or to provide an additional seal to reduce leakage to the greatest possible extent. the The present invention relates to a new seal for controlling the leakage between them at or near the Game or distance 50 relative to each other moving surfaces.

Eine Ausführungsform einer dynamischen Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt, in denen eine Mehrzahl von schrägen, vorzugsweise parallelen, engen Dichtkanälen 27 in einer Oberfläche 26 zwischen den Kanalseitenwänden 24 ausgebildet sind und/oder von dieser Oberfläche 26 getragen werden, um eine dynamische Dichtung zwischen der Oberfläche 26 und der stationären, koaxialen Oberfläche 14 des Gehäuses 12 zu bilden. Wie dies dargestellt ist, sind die schrägen Dichtkanäle 27 vorzugsweise in die Oberfläche 26 eingeschnitten und bewegen sich relativ zu der glatten Oberfläche 14 des Gehäuses 12. Die bedeutendsten Beziehungen zwischen den verschiedenen Design- bzw. Entwurfsparametern der erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung sind in den Figuren 3 und 4 angegeben und es wird in der folgenden Beschreibung und der folgenden Erläuterung der erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung auf diese Figuren hingewiesen.An embodiment of a dynamic seal according to the present invention is shown in Figures 2, 3 and 4, in which a plurality of inclined, preferably parallel, narrow sealing channels 27 in a surface 26 are formed between the channel side walls 24 and / or are supported by this surface 26 in order to achieve a dynamic Form a seal between the surface 26 and the stationary, coaxial surface 14 of the housing 12. As shown this is, the inclined sealing channels 27 are preferably cut into the surface 26 and move relative to of the smooth surface 14 of the housing 12. The most significant relationships between the various design parameters of the dynamic seal according to the invention are shown in FIG Figures 3 and 4 indicated and it will be in the following description and the following explanation of the invention dynamic poetry pointed to these figures.

Wie bereits erwähnt wurde, wird die oben beschriebene dynamische Dichtung im wesentlichen dadurch erreicht, daß eine von zwei sich relativ zueinander in der Nähe oder an einem Spiel bzw. Abstand 50 bewegenden Oberflächen eine Mehrzahl von schrägen, vorzugsweise parallelen, Dichtkanälen auf-As already mentioned, the dynamic seal described above is achieved essentially by one of two surfaces moving relative to one another in the vicinity or at a clearance or distance 50 a plurality of inclined, preferably parallel, sealing channels

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v/eist. Tatsächlich funktioniert jeder schräge Dichtkanal als ein Segment einer Förderschnecke eines Extruders, wobei die stationäre koaxiale Oberfläche 14 für die Mehrzahl der Dichtkanäle (oder die Mehrzahl der Segmente der Förderschnecke des Extruders) als Rohr bzw. Zylinder wirkt. Demgemäß kann der Nettofluß q einer Flüssigkeit über die Breite 1 der Oberfläche 26 durch dieselbe Analyse bestimmt werden, die auf eine Förderschnecke angewendet wird. Der Nettofluß entspricht daher der Differenz zwischen dem Mitschleppfluß in einer Richtung und dem Druckfluß in der entgegengesetzten Richtung oderv / eist. In fact, each inclined sealing channel functions as a segment of a screw conveyor of an extruder, the stationary coaxial surface 14 for the majority of the sealing channels (or the majority of the segments of the screw conveyor of the Extruder) acts as a tube or cylinder. Accordingly, the net flow q of liquid over the width l of the surface 26 can be determined by the same analysis applied to a screw conveyor. The net flow therefore corresponds to Difference between entrainment flow in one direction and pressure flow in the opposite direction or

q = <3_D ~ <3p (Gleichung A)q = <3 _D ~ <3p (equation A)

wobei: q den theoretischen Mitschleppfluß und q den theoretischen Druckflußwhere: q the theoretical entrainment and q the theoretical pressure flow

bedeuten.mean.

Zum Zwecke der Darstellung ist die dynamische Dichtung der Figuren 2 bis 4 graphisch in der Fig. 4 gegenüber einem konstanten Druck dargestellt und der totale Nettofluß q ist unter Gleichgewichtsbedingungen Null oder: q_ß = q_p. Der Mitschleppfluß q_D ist lediglich eine Funktion der Geometrie des Dichtkanals und der Arbeitsgeschwindigkeit. Der Druckfluß q_ ist für einen vorgegebenen Druck umgekehrt proportional zur Länge des Eindringens der Flüssigkeit in den Kanal, d.h. zur Länge des Kanals, der mit Flüssigkeit gefüllt ist. Unter den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Bedingungen wird daher ein Gleichgewicht erreicht, sobald die Flüssigkeit die Dichtkanäle bis zu einer Länge durchdrungen hat, die den Druckfluß (der versucht, die Flüssigkeit in den Kanal zu bewegen) auf einen Wert vermindert, der gleich dem Mitschleppfluß ist. Wenn die in axialer Richtung gemessene Länge des Eindringens kleiner ist als die Länge des Dichtkanals 27, wird keine Flüssigkeit über die Breite 1 der die schraubenförmigen Kanäle tragenden Oberfläche 26 auslaufen.For purposes of illustration, the dynamic seal of FIGS. 2 to 4 is shown graphically in FIG. 4 against a constant pressure and the total net flow q under equilibrium conditions is zero or: q _β = q _p . The entrainment q _D is only a function of the geometry of the sealing channel and the operating speed. For a given pressure, the pressure flow q_ is inversely proportional to the length of the penetration of the liquid into the channel, ie to the length of the channel which is filled with liquid. Thus, under the conditions shown in Figures 3 and 4, equilibrium is reached as soon as the liquid has penetrated the sealing channels to a length which reduces the pressure flow (which tries to move the liquid into the channel) to an equal value that is being dragged along. If the length of penetration measured in the axial direction is smaller than the length of the sealing channel 27, no liquid will run out over the width 1 of the surface 26 carrying the helical channels.

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Die erfindungsgemäße dynamische Dichtung arbeitet jedoch nicht unter diesen Bedingungen des konstanten Druckes, wie dies in Verbindung mit der Fig. 4 erläutert wurde. Stattdessen zeigt die Fig. 5 ein typisches Druckprofil, das entlang des Umfangs eines Durchgangs einer Dreh-Bearbeitungsmaschine entwickelt wurde. Nach einer Periode eines relativ geringen Drucks steigt der Druck in dem Durchgang schrittweise an, erreicht einen maximalen Wert am Ende des Durchgangs und fällt dann plötzlich hinter einem Hindernis, wie beispielsweise einem Kanalblock, auf den ursprünglichen tiefen Pegel zurück. Die dynamische Dichtung nach der vorliegenden Erfindung arbeitet daher gewöhnlich gegen einen variablen Druck, der sich periodisch während jeder Umdrehung der Kanalwände 24 wiederholt. Die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in den schraubenförmigen Pichtkanälen 27 wurde für das in der Fig. 5 dargestellte Druckprofil durch ein geeignetes dynamisches Modell berechnet und ist in der Fig. 6 gegenüber dem Druckprofil aufgetragen. Es ist ersichtlich, daß sobald der Druck plötzlich abfällt, die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in einem Dichtkanal 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 Dichtkanal wieder an. Es kann im allgemeinen gesagt werden, daß der Nettofluß q (Gleichung A) niemals während irgendeiner Umdrehung das Gleichgewicht erreicht. Infolge der für die Entleerung der Flüssigkeit aus einem Dichtkanal geforderten Zeit, wenn der Druck am niedrigsten ist oder der Zeit, die erforderlich ist, um den Dichtkanal wieder mit Flüssigkeit zu füllen, wenn der Druck am größten ist, eilt die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in einem Dichtkanal dem Druckprofil vor oder nach. Nach dem in der Fig. 5 angezeigten plötzlichen Druckabfall erfolgt z.B. lediglich eine schrittweise Verminderung der Länge des Eindringens der Flüssigkeit in einem Dichtkanal. Dadurch, daß man jedoch die Länge jedes Dichtkanals lang genug macht, so daß die LängeHowever, the dynamic seal of the present invention does not work under these constant pressure conditions, as explained in connection with FIG. Instead shows Fig. 5 shows a typical pressure profile along the circumference one pass of a lathe machine tool was developed. After a period of relatively low pressure increases the pressure in the passage increases gradually, reaches a maximum value at the end of the passage and then suddenly falls behind an obstacle, such as a channel block, to the original low level. The dynamic Seal according to the present invention therefore usually operates against a variable pressure which increases periodically repeated during each revolution of the channel walls 24. The length of penetration of the liquid into the helical Pichtkanal 27 was calculated for the pressure profile shown in FIG. 5 by means of a suitable dynamic model and is plotted against the pressure profile in FIG. 6. It can be seen that as soon as the pressure suddenly drops, the length of penetration of the liquid in a sealing channel is gradually reduced to a point which is roughly opposite the point at which the pressure rises again. From then on, the length of penetration of the liquid increases in a sealing channel again. It can generally be said that the net flow q (equation A) never occurs during reaches equilibrium after any revolution. As a result of the drainage of the liquid from a sealing channel required time when the pressure is at its lowest or the time that is required to use the sealing channel again Filling liquid when the pressure is greatest, rushes the length of penetration of the liquid in a sealing channel the pressure profile before or after. After the sudden pressure drop indicated in Fig. 5, for example, only occurs a gradual reduction in the length of the penetration of the liquid in a sealing channel. By having one, however makes the length of each sealing channel long enough that the length

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des Eindringens der Flüssigkeit niemals die Länge des schraubenförmigen Dichtkanals bzw. der schraubenförmigen Dichtkanäle überschreitet, wird erreicht, daß ein unerwünschtes Ausfließen über die Breite 1 der eine Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen tragenden Oberfläche nicht eintreten kann.the penetration of the liquid never the length of the helical Sealing channel or the helical sealing channels, it is achieved that an undesirable outflow do not enter over the width 1 of the surface carrying a plurality of helical sealing channels can.

Die bevorzugten erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen weisen mehrere 'Gewindegänge' auf und besitzen vorzugsweise parallele schraubenförmige Dichtkanäle, mit einem relativ kleinen Steigungswinkel Θ. Der kleine Steigungswinkel θ ist wünschenswert, um Dichtungskanäle vorzusehen, die Minimaldurchdringungslängen für eine einen Dichtkanal tragende Oberfläche mit einer relativ kleinen Breite 1 aufweisen. Die Steigungswinkel Θ, die unter etwa 20° liegen, sind für erfindungsgemäße dynamische Dichtungen besonders geeignet.The preferred dynamic seals according to the invention have several 'threads' and preferably have parallel helical sealing channels, with a relative small pitch angle Θ. The small pitch angle θ is desirable in order to provide sealing channels that have the minimum penetration lengths for a surface carrying a sealing channel with a relatively small width 1. the Pitch angles Θ, which are below about 20 °, are for the invention dynamic seals particularly suitable.

Die Anzahl der Dichtungskanäle, die zur Herstellung der dynamischen Dichtung nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist ein sehr bedeutender Punkt. Weil die Kanalwand 24 einen relativ großen Außendurchmesser O.D. aufweist, ist eine mehrere Dichtkanäle tragende Oberfläche 26 besonders wünschenswert, weil die Steigung bzw. Ganghöhe L des schraubenförmigen Dichtkanals 27 größer ist als die Breite 1 der Dichtoberfläche 26. Demgemäß wird eine Mehrzahl von vorzugsweise parallelen schraubenförmigen Dichtkanälen gebildet, um eine wirksame dynamische Dichtung zu bewirken. Es gibt noch einen weiteren Grund, der für die Verwendung einer Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen spricht. Für einen Nettofluß q, der gleich Null ist, müssen der Druckfluß und der Mitschleppfluß gleich groß sein. Wenn jedoch das Verhältnis der Dichtkanaltiefe H (Fig. 3) zur Dichtkanalbreite W (Fig. 4) ansteigt, d.h. wenn die Kanalbreite W abnimmt, nimmt der Wert des Druckflusses in der Gleichung A schneller ab, als der Wert des Mitschleppflusses. Aus der oben angegebenen Gleichung AThe number of sealing channels used to produce the dynamic Gasket according to the present invention is applied is a very important point. Because the duct wall 24 a relatively large outer diameter O.D. has, a surface 26 carrying a plurality of sealing channels is particularly desirable, because the pitch or pitch L of the helical sealing channel 27 is greater than the width 1 of the sealing surface 26. Accordingly, a plurality of preferably parallel helical sealing channels is formed in order to be effective to effect dynamic sealing. There is another reason for using a plurality of helical ones Sealing channels speaks. For a net flow q equal to zero, the pressure flow and the entrainment flow be the same size. However, if the ratio of the sealing channel depth H (Fig. 3) to the sealing channel width W (Fig. 4) increases, i.e., as the channel width W decreases, the value of the pressure flow in equation A decreases faster than the value of the entrainment. From equation A given above

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ist ersichtlich, daß unter diesen Umständen, nämlich für die Abnahme der Kanalbreite W* die Dichtung effizienter wird, was bedeutet, daß ein Nettofluß des Wertes Null bei kleineren bzw. niedrigeren Eindringlängen der Flüssigkeit in dem Dichtkanal erreicht werden kann. Es ist aus der Gleichung für die Kanalbreite W (Fig. 4) auch ersichtlich, daß eine steigende Anzahl der Kanäle zu einer Verminderung der Kanalbreiten führt. Engere Dichtkanalbreiten W sind bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung besonders wünschenswert, wegen der radialen Differentialdrücke, die um den Umfang des Durchgangs herum anzutreffen sind. Durch die Verwendung einer Mehrzahl von parallelen schraubenförmigen Dichtkanälen mit engen Breiten W werden die Druckänderungen, die auf jeden einzelnen Dichtkanal zu irgendeiner Zeit wirken, auf einem kleinen Wert gehalten und jeder Kanal wirkt unabhängig.it can be seen that under these circumstances, namely for the decrease in the channel width W *, the seal becomes more efficient, what means that a net flow of the value zero with smaller or lower penetration lengths of the liquid in the sealing channel can be reached. It can also be seen from the equation for the channel width W (FIG. 4) that an increasing Number of channels leads to a reduction in the channel widths. Narrower sealing channel widths W are in the execution of the present Invention particularly desirable because of the radial differential pressures that exist around the perimeter of the passage are to be found. By using a plurality of parallel helical sealing channels with narrow Width W, the pressure changes which act on each individual sealing channel at any one time, are at a small value held and each channel works independently.

Die in der Fig. 6 dargestellte Eindringgrenze der Flüssigkeit stellt den Bereich dar, über den die Dichtungskanäle 27 während einer vollständigen Umdrehung der die schraubenförmigen Dichtungskanäle tragenden Oberfläche 26 gefüllt sind. Dieser Bereich entspricht auch dem Bereich der stationären koaxialen inneren ringförmigen Oberfläche 14, der mit Flüssigkeit in Verbindung steht. Dieser Flüssigkeitskontakt mit der den schraubenförmigen Dichtkanal tragenden Oberfläche 26 und mit der koaxialen inneren ringförmigen Oberfläche 14 erzeugt eine Scherung, die den wünschenswerten Mitschleppfluß erzeugt, der das Ausmaß des Eindringens der Flüssigkeit in den Dichtkanälen beschränkt. Die Scherung erzeugt jedoch auch einen nicht wünschenswerten Leistungsverlust der Dichtung, weil Energie in Wärme übergeführt bzw. als Wärme verbraucht wird.The penetration limit of the liquid shown in FIG. 6 represents the area over which the sealing channels 27 during one complete revolution of the surface 26 carrying the helical sealing channels are filled. This area also corresponds to the area of the stationary coaxial inner annular surface 14, which is with liquid communicates. This liquid contact with the surface 26 and 26 carrying the helical sealing channel with the coaxial inner annular surface 14 creates a shear that creates the desirable entrainment, which limits the extent to which the liquid can penetrate the sealing channels. However, the shear also creates one undesirable loss of performance of the seal because energy is converted into heat or consumed as heat.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Energieverluste an den neuen dynamischen Dichtungen dadurch wesentlich vermindert werden, daß der Flüssigkeitskontakt zwischen den die dynamische DichtungAccording to a particularly preferred embodiment of the present Invention, energy losses in the new dynamic seals can be significantly reduced in that the fluid contact between the the dynamic seal

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während eines Teils jeder Umdrehung einer der die dynamische Dichtung erzeugenden Oberflächen, unterbrochen wird. Diese Ausführungsform ist in den Figuren 7, 7a, 7b, 8, 8a, 8b, % und 10 dargestellt. Wie in den Figuren 7, 7a und 7b dargestellt ist, ist ein Schaber bzw. Abkratzer 30 an der Einlaßseite eines Kanalblocks 19 (Fig. 7a) angeordnet, um Flüssigkeit von der den schraubenförmigen Dichtkanal tragenden Oberfläche 26 wegzukratzen, die eine dynamischeDichtung darstellt, die so entworfen ist, daß ein externes Ausfließen von dem Enddurchgang einer Dreh-Bearbeitungsmaschine vermieden wird. Das Spiel zwischen dem Schaber 30 und den Umfangsteilen 26 der schraubenförmigen Dichtkanäle 27 muß klein sein. Vorzugsweise sollte dieses Spiel klein genug sein, damit das meiste der den schraubenförmigen Dichtkanal tragenden Oberfläche 26 und die stationäre, innere, koaxiale ringförmige Oberfläche 14 kontaktierendenFlüssigkeit weggekratzt wird. Dementsprechend wird nach dem Abkratzen bzw. Abschaben der Flüssigkeitskontakt zwischen der Oberfläche 26, die die schraubenförmigen Dichtkanäle 27 trägt,und der Oberfläche 14 unterbrochen und die Dichtkanäle 27 bleiben mit Flüssigkeit in dem Maße gefüllt, in dem sie vor dem Abkratzen' 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. die schraubenförmigen Dichtkanäle gepumpt ist, um den Flüssigkeitskontakt zwischen den koaxialen ringförmigen Oberflächen der dynamischen Dichtung wieder herzustellen. Von der die schraubenförmigen Dichtkanäle tragenden Oberfläche abgeschabtes' Flüssigkeitsmaterial wird bei geringen Drücken in den Einlaß entladen. one of the dynamic seal producing surfaces is interrupted during part of each revolution. This embodiment is shown in FIGS. 7, 7a, 7b, 8, 8a, 8b, % and 10. As shown in Figures 7, 7a and 7b, a scraper 30 is positioned on the inlet side of a channel block 19 (Figure 7a) to scrape liquid from the helical sealing channel bearing surface 26 which is a dynamic seal which is designed to avoid external leakage from the end passage of a lathe working machine. The play between the scraper 30 and the peripheral parts 26 of the helical sealing channels 27 must be small. Preferably, this clearance should be small enough that most of the liquid contacting the helical sealing channel bearing surface 26 and the stationary, inner, coaxial annular surface 14 is scraped away. Accordingly, after the scraping or scraping, the liquid contact between the surface 26, which carries the helical sealing channels 27, and the surface 14 is interrupted and the sealing channels 27 remain filled with liquid to the extent that they were filled before the scraping. Power losses due to energy consumption in the dynamic seal are therefore reduced after scraping and do not increase again until sufficient liquid has been pumped into the helical sealing channel or channels to restore the liquid contact between the coaxial annular surfaces of the dynamic seal. Liquid material scraped off the surface carrying the helical sealing channels is discharged into the inlet at low pressures.

Die Figuren 8, 8a und 8b zeigen einen Schaber 31, der mit einer anderen Form einer erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung zusammenwirkt, die zwischen den das Spiel bestimmenden Oberflächen erzeugt wird. Wie dargestellt ist, sind zwei Sätze von sich schneidenden schraubenförmigen Dichtkanälen 27FIGS. 8, 8a and 8b show a scraper 31 which cooperates with another form of dynamic seal according to the invention which is produced between the surfaces which determine the play. As shown, there are two sets of intersecting helical sealing channels 27

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und 27a auf der Umfangsfläche 26 zwischen den Kanalwänden 24 von benachbarten Bearbeitungsdurchgängen angeordnet, wobei die Steigungen der Dichtkanäle 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 schraubenförmigen Dichtkanäle tragenden Oberfläche 26 gehalten, um den Flüssigkeitskontakt zwischen den die dynamische Dichtung erzeugenden Oberflächen zu unterbreche]
laden.and 27a disposed on the peripheral surface 26 between the channel walls 24 of adjacent machining passages, the slopes of the sealing channels of each set being opposite. The scraper 31 is located on the inlet side of the channel block 19 (Fig. 8a) and is held in close scraping relation to the surface 26 carrying the helical sealing channels to break the fluid contact between the dynamic seal producing surfaces]
load.

brechen und um das abgeschabte Material in den Einlaß zu ent-break and to remove the scraped-off material into the inlet

Die Vorteile des Unterbrechens des Flüssigkeitskontakts zwischen den Oberflächen der erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen sind auch in den Figuren 9 und 10 dargestellt. Die Fig. 9 (wie die Fig. 5) zeigt ein typisches Druckprofil, das entlang des ümfangs eines Durchgangs einer Dreh-Bearbeitungsmaschine entwickelt wird. Die berechnete Länge der Durchdringung der Flüssigkeit in den schraubenförmigen Dichtkanälen für das Druckprofil der Figur 9, die aber einen Schaber aufweisen, der mit der die schraubenförmigen Dichtkanäle tragenden Oberfläche zusammenwirkt, wie dies zuvor beschrieben und dargestellt wurde, ist in der Fig. 10 dargestellt. Wie dort gezeigt ist, wird das 'Abkratzen' am Einlaß oder an dem oder in der Nähe des Niederdruckbereiches des Durchgangs vorgenommen. Das Abkratzen unterbricht den Flüssigkeitskontakt zwischen den Oberflächen der dynamischen Dichtung, beläßt die schraubenförmigen Dichtkanäle aber bis zu einem Pegel mit Flüssigkeit gefüllt. Weil die Schicht, die den Flüssigkeitskontakt zwischen den Oberflächen 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 3O oder 31 bis zu etwa dem Punkt 13 auf der Skala der Fig. 10 erstreckt. Wenn jedoch einmal der Druck zu steigen beginnt, folgen die Länge der Flüssigkeitseindringung unmittelbarThe advantages of breaking fluid contact between the surfaces of the dynamic seals of the invention are also shown in FIGS. 9 and 10. Fig. 9 (like Fig. 5) shows a typical pressure profile running along the amount of one pass of a lathe processing machine is developed. The calculated length of the penetration the liquid in the helical sealing channels for the pressure profile of Figure 9, but which have a scraper, which cooperates with the surface carrying the helical sealing channels, as described above and is shown in FIG. 10. As shown there, the 'scraping' is done on the inlet or on the or made near the low pressure area of the passage. Scraping breaks the contact with the liquid between the surfaces of the dynamic seal, but leaves the helical sealing channels up to a level with Liquid filled. Because the layer that allows fluid contact between the surfaces of the dynamic seal is generated, removed, there is a decreased power loss and very little ingress of liquid into the area which extends from the rear side of the scraper 30 or 31 to approximately the point 13 on the scale of FIG. However, once the pressure begins to rise, the length of fluid penetration immediately follows

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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. 10 beträchtlich kleiner ist als der maximale Flüssigkeitseindringungsbereich der Fig. 5 Ein Schaber erzeugt daher verminderte Leistungsverluste ohne den Wirkungsgrad der dynamischen Dichtung zu verschlechtern.and very precisely the pressure profile, with maximum penetration appearing fairly close to the pressure maximum. A comparison of the Fig. 10 with Fig. 5 shows that the area of maximum liquid penetration of Fig. 10 is considerably smaller than the maximum liquid penetration range of FIG. 5, a scraper therefore produces reduced performance losses without to degrade the efficiency of the dynamic seal.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung werden die dynamischen Dichtungen zwischen den Oberflächen errichtet, bzw. erzeugt, die das Spiel 50 (Fig. 2 und 3) bestimmen. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch auch dynamische Dichtungen zwischen anderen Oberflächen, die in der Nähe anstatt an dem Spiel 50 liegen. Die Figuren 11, 11a, 11b, 12, 12a und 12b zeigen solche weiteren Ausführungsformen der Erfindung. Die Fig. 11 zeigt eine dynamische Dichtung, bei der ein Teil der äußeren Oberfläche 32 des Rotors 10 mit einer Mehrzahl von schrägen Dichtkanälen 3 5 versehen ist, die sich entlang der äußeren Oberfläche 32 erstrecken. Der Teil der äußeren Oberfläche 32, der die Mehrzahl der Dichtkanäle 35 trägt, weist eine Breite 1 (Fig. 11 und 11a) auf. Die Oberfläche 32, die die Dichtkanäle trägt, bewegt sich bei der Drehung relativ zu der stationären Oberfläche 33, die von der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche durch ein festes, enges Spiel 51 beabstandet ist, das dasselbe sein kann, wie das Spiel 50, das größer oder kleiner sein kann als das Spiel 50, im allgemeinen aber etwa 2,5 mm oder weniger beträgt. Die stationäre Oberfläche 33 wird durch ein stationäres ringförmiges Element 34 gebildet, das fest an der stationären inneren Oberfläche 14 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Die Fig. 11a zeigt eine Ansicht der äußeren Oberfläche 32 des Rotors 10, die eine Mehrzahl von spiralförmigen Dichtkanälen 35 in der Breite 1 aufweist, die sich um die äußeren Umfangsbereiche der äußeren Oberfläche 32 erstrecken. Während die Nuten in der Fig. 11a in einer gekrümmten Spiral-In the embodiments of the invention described so far, the dynamic seals between the surfaces established or generated, which determine the game 50 (FIGS. 2 and 3). However, the present invention relates to also dynamic seals between other surfaces that are in proximity rather than on clearance 50. Figures 11, 11a, 11b, 12, 12a and 12b show such further embodiments of the invention. Fig. 11 shows a dynamic Seal in which part of the outer surface 32 of the rotor 10 is provided with a plurality of inclined sealing channels 35 extending along the outer surface 32. That portion of the outer surface 32 that has the majority the sealing channels 35 has a width 1 (Fig. 11 and 11a). The surface 32, which carries the sealing channels, moves during rotation relative to the stationary surface 33, that of the surface carrying the sealing channels is spaced apart by a solid, close game 51, which can be the same as the game 50, which can be larger or smaller may be 50 as the clearance, but is generally about 2.5 mm or less. The stationary surface 33 is through a stationary annular element 34 is formed, which is fixedly arranged on the stationary inner surface 14 of the housing 12 is. Fig. 11a shows a view of the outer surface 32 of the rotor 10, which has a plurality of spiral-shaped Has sealing channels 35 in the width 1, which extend around the outer circumferential regions of the outer surface 32. While the grooves in Fig. 11a in a curved spiral

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form dargestellt sind, können die Nuten auch gerade und schräg angeordnet sein, ohne daß der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Die Figur 11b zeigt eine Ansicht, die die Beziehung zwischen den Oberflächen 32 und 33, die die dynamische Dichtung der Fig. 11 bilden und einem Schaber 36 aufzeigen. Wie dies dargestellt ist, ist der Schaber 36 fest in dem stationären ringförmigen Glied 34 angeordnet und erstreckt sich von der Oberfläche 33 aus nach außen, um den Flüssigkeitskontakt zwischen den Oberflachet 32,/feu unterbrechen. Der Schaber 36 erstreckt sich wenigstens über die Breite 1 und ist am Einlaß oder in der Nähe des Einlasses(nicht dargestellt) des Durchgangs angeordnet.shape are shown, the grooves can also be arranged straight and inclined, without the scope of the present invention is left. Figure 11b is a view showing the relationship between surfaces 32 and 33 forming the Form the dynamic seal of FIG. 11 and reveal it to a scraper 36. As shown, the scraper 36 is solid disposed in the stationary annular member 34 and extending outwardly from the surface 33, around the Interrupt liquid contact between the surfaces 32, / feu. The scraper 36 extends at least over the width 1 and is at the inlet or in the vicinity of the inlet (not shown) of the passage arranged.

Die Figuren 12, 12a und 12b zeigen eine weitere alternative Form, bei der die dynamische Dichtung zwischen den Flächen in der Nähe des Spiels 50 anstatt bei dem Spiel 50 verwirklicht ist. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von schraubenförmigen oder schrägen Dichtkanälen 37 an einer stationären Oberfläche 38 eines ringförmigen Elements 39 vorgesehen, das an der stationären inneren Oberfläche 14 des Gehäuses 12 befestigt ist. Die Breite 1 der die stationären Kanäle tragenden Oberfläche 38 ist von einem Teil einer externen Oberfläche 40 des Rotors 10 durch ein Spiel bzw. Abstand 51 beabstandet. Die Fig. 12a zeigte eine schematische Seitenansicht des ringförmigen Elements 39 mit einer Mehrzahl von Dichtkanälen 37, die innerhalb der Breite 1 der Oberfläche 38 vorgesehen sind. Die Fig. 12b zeigt eine Aufsicht, die die Beziehung zwischen den die dynamische Dichtung der Fig. 12 bildenden Oberflachenund einen Schaber 41 zeigt. Der Schaber 41 ist fest in dem stationären ringförmigen Teil 39 angeordnet und wird von diesem festgehalten. Er erstreckt sich von der Oberfläche 38 aus nach außen, um einen Flüssigkeitskontakt zwischen den Oberflächen 38 und 40 zu unterbrechen. Wie dies in der Fig. 12a dargestellt ist, erstreckt sich der Schaber 41 wenigstens über die Breite 1 und ist, wie diesFigures 12, 12a and 12b show a further alternative Form in which the dynamic sealing between the surfaces is realized near the clearance 50 instead of the clearance 50 is. In the illustrated embodiment, there is a plurality provided by helical or inclined sealing channels 37 on a stationary surface 38 of an annular element 39, which is attached to the stationary inner surface 14 of the housing 12. The width 1 of the stationary Channel bearing surface 38 is spaced from part of an external surface 40 of rotor 10 by clearance 51 spaced. 12a shows a schematic side view of the annular element 39 with a plurality of sealing channels 37 which are provided within the width 1 of the surface 38. Fig. 12b shows a plan view, which shows the relationship between the surfaces forming the dynamic seal of FIG. 12 and a scraper 41. The scraper 41 is fixedly arranged in the stationary annular part 39 and is held by this. He extends outwardly from surface 38 to break fluid contact between surfaces 38 and 40. As shown in FIG. 12a, the scraper 41 extends at least over the width 1 and is like this

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auch in den Fällen aller zuvor beschriebenen Schaber der Fall war, an dem Einlaß (nicht dargestellt) oder in der Nähe des Einlasses oder in einem Tiefdruckbereich des Durchgangs angeordnet.was also the case in the cases of all scrapers previously described, at the inlet (not shown) or in the vicinity of the inlet or arranged in a low pressure area of the passage.

Die dynamische Dichtung, die in den Figuren 12, 12a und 12b dargestellt ist, unterscheidet sich etwas von den zuvor beschriebenen dynamischen Dichtungen, bei denen die Mehrzahl der Dichtkanäle in einer sich drehenden Oberfläche enthalten waren. Bei der dynamischen Dichtung der Figuren 12, 12a und 12b ist die Mehrzahl der DichtkanHle in einer stationären Oberfläche ausgebildet. Wie bereits erörtert wurde, ändert sich die Eindringlänge einer Flüssigkeit in jedem von einer sich drehenden zylindrischen Fläche getragenen Dichtkanal progressiv während jeder Umdrehung, infolge der entlang des Umfangs des Durchgangs anzutreffenden Differentialdrücke. Dies ist graphisch in den Figuren 5, 6, 9 und 10 dargestellt. Diese Längenänderung des Eindringens der Flüssigkeit in jedem schraubenförmigen Dichtkanal tritt nicht bei dynamischen Dichtungen mit einer stationären, die schraubenförmigen Dichtkanäle tragenden Oberfläche, während jeder Umdrehung ein. Stattdessen 'sieht' jeder schraubenförmige Kanal immer während jeder Umdrehung der Kanalwände 24 des Rotors 10 denselben Spitzendruck, weil jeder Dichtkanal sich immer an einer ortsfesten Position um den Umfang des Kanals befindet. Demgemäß wird sich die Eindringlänge der Flüssigkeit in jeden stationären Dichtkanal unterscheiden, die maximale Länge des Eindringens in irgendeinen gegebenen Kanal wird aber immer im wesentlichen konstant sein, solange ein konstanter Druck an diesen Dichtkanal während jeder Umdrehung des Rotors 10 angelegt wird. Solange jedoch die Eindringlänge ^der Flüssigkeit in irgendeinen schraubenförmigen Kanal an der stationären Oberfläche nicht die Länge irgendeines Dichtkanals überschreitet, tritt ein unerwünschtes Entweichen zwischen den Oberflächen nicht ein.The dynamic seal shown in Figures 12, 12a and 12b differs somewhat from the previously described dynamic seals in which the majority of the sealing channels were contained in a rotating surface. In the dynamic seal of FIGS. 12, 12a and 12b, the majority of the sealing channels are formed in a stationary surface. As already discussed, the length of penetration of a liquid in each sealing channel carried by a rotating cylindrical surface changes progressively during each revolution as a result of the differential pressures encountered along the circumference of the passage. This is shown graphically in FIGS. 5, 6, 9 and 10. This change in length of the penetration of the liquid in each screw-shaped sealing channel does not occur in dynamic seals with a stationary surface that supports the screw-shaped sealing channels during each revolution. Instead, each helical channel always 'sees' the same peak pressure during each revolution of the channel walls 24 of the rotor 10 because each sealing channel is always in a fixed position around the circumference of the channel. Accordingly, the length of penetration of the liquid into each stationary sealing channel will differ, but the maximum length of penetration into any given channel will always be essentially constant as long as a constant pressure is applied to that sealing channel during each revolution of the rotor 10. However, as long as ^{the length of penetration of the} liquid into any helical channel on the stationary surface does not exceed the length of any sealing channel, undesired leakage between the surfaces does not occur.

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Die Figur 13 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung, die ebenfalls zwischen einen Spalt 50 bestimmenden Oberflächen ausgebildet ist, die aber in derselben Weise funktioniert wie die im Zusammenhang mit den Figuren 12, 12a und 12b beschriebene Dichtung. Wie in der Fig. 13 dargestellt ist, sind die schraubenförmigen Dichtkanäle 42 in der stationären inneren Oberfläche 14 des Gehäuses 12 angeordnet bzw. ausgebildet, das zu den oberen Oberflächenteilen 26 des Rotors 10 koaxial ist und von diesen durch ein Spiel 50 getrennt ist. Demgemäß wird sich die Eindringlänge der Flüssigkeit in jeden schraubenförmigen Dichtkanal 42, der von der stationären inneren Oberfläche 14 getragen wird, ändern. Wie aber auch bei der dynamischen Dichtung der Figuren 12, 12a und 12b, wird die maximale Länge des Eindringens der Flüssigkeit in irgendeinen vorgegebenen schraubenförmigen Kanal 42 an einer Stelle mit einem festen Druck entlang des sich drehenden Kanals 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 Kanals überschreitet, ein Ausfließen bzw. Entweichen von Flüssigkeit entlang der dynamischen Dichtung, die zwischen den Oberflächen am Spiel 50 besteht, nicht eintreten.FIG. 13 shows a further embodiment of one according to the invention dynamic seal, which is also formed between a gap 50 defining surfaces, the but functions in the same way as the seal described in connection with Figures 12, 12a and 12b. As 13, the helical sealing channels 42 are in the stationary inner surface 14 of the Housing 12 arranged or formed which is coaxial with the upper surface parts 26 of the rotor 10 and from these is separated by a game 50. Accordingly, the length of penetration of the liquid into each helical sealing channel will be increased 42 carried by the stationary inner surface 14. As is the case with dynamic sealing of Figures 12, 12a and 12b, the maximum length of the Penetration of the liquid into any given helical channel 42 at one point with a fixed pressure will always be essentially constant along the rotating channel as long as a constant pressure is fixed at this Position is created. Accordingly, as long as the penetration length of the liquid in any one becomes stationary helical sealing channel 42 does not exceed the length of the channel, an outflow or escape of liquid will not occur along the dynamic seal that exists between the surfaces on the game 50.

In der bisherigen Beschreibung der Erfindung wird das Entweichen der Flüssigkeit an dem durch die beiden koaxialen Oberflächen bestimmten Spiel durch eine Mehrzahl von schraubenförmigen oder schrägen Dichtkanälen gesteuert, die von einer der Oberflächen getragen werden bzw. an einer dieser Oberflächen angeordnet sind. Solche Merkmale der Dichtkanäle, wie die Anzahl, die Geometrie, die Abmessungen und der Winkel, werden so ausgewählt, daß die Länge des Eindringens der Flüssigkeit in jeden Dichtkanal nicht die Länge des Dichtkanals, in den die Flüssigkeit eindringt, überschreitet. Die HauptfunktionIn the previous description of the invention, the escape of the liquid on the through the two coaxial Surfaces specific game controlled by a plurality of helical or inclined sealing channels, which of one of the surfaces are supported or are arranged on one of these surfaces. Such features of the sealing channels, such as the number, the geometry, the dimensions and the angle, are chosen so that the length of penetration of the liquid in each sealing channel does not exceed the length of the sealing channel into which the liquid penetrates. The main function

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der dynamischen Dichtungen nach der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, der Ausdehnung bzw. der Größe des Eindringens der Flüssigkeit in den Kanal Widerstand entgegenzusetzen, um dadurch den Betrag der an dem Spiel entweichenden Flüssigkeit zu steuern. Ein Grad dieser Steuerung kann auch dann noch bewirkt werden, wenn die Länge des Eindringens des Verlustfluids in einen Kanal die Länge des durchdrungenen Kanals überschreitet. Unter solchen Umständen tritt ein Entweichen der Flüssigkeit an dem Spiel ein, die schraubenförmigen Dichtkanäle ermöglichen aber eine Steuerung des Betrags des Entweichens und dieser Betrag kann geringer sein als der Betrag, der sich ohne Dichtkanäle ergeben würde.the dynamic seals according to the present invention, however, is the extent or the size of the Resistance to penetration of the liquid into the channel is opposed, thereby reducing the amount of the game escaping Control fluid. A degree of this control can still be effected even if the length of penetration of the Loss of fluid in a channel exceeds the length of the penetrated channel. In such circumstances, an escape occurs of the liquid in the game, but the helical sealing channels allow the amount to be controlled of escape and this amount can be less than the amount that would result without sealing channels.

Die Figuren 14, 14a, 15 und 15a zeigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen eine wirksame Steuerung des Entweichens von Flüssigkeit an dem Spiel bewirkt werden kann, selbst wenn die Durchdringung der entweichenden Flüssigkeit die Länge des Dichtkanals übersteigt. Die in den Figuren 14 und 14a dargestellte Ausführungsform schließt eine Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen 27 ein, die an der Umfangsoberfläche 26 der Kanalwand 24 angeordnet sind. Wie dargestellt ist, erstreckt sich die Breite 1 der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche nicht über die gesamte Breite der Oberfläche 26 und die Durchdringung bzw. das Eindringen von Flüssigkeit in Kanäle 27 kann die Länge der Kanäle 27 übersteigen. Es ist jedoch ein Eindringflüssigkeit sammelnder Kanal 57 vorgesehen, um die die Kanäle 27 durchdringende Flüssigkeit sammeln und die gesammelte bzw. aufgefangene Flüssigkeit zurückzuhalten, bis sie durch die Kanäle 27 an dem Tiefdruckbereich des Durchgangs entladen werden kann. Der Eindringflüssigkeit auffangende Kanal 57 weist vorzugsweise etwa dieselbe Tiefe H (Fig. 4) auf, wie der Kanal bzw. die Kanäle 27.Figures 14, 14a, 15 and 15a show embodiments of the present invention in which an effective control of the leakage of liquid on the game can be effected, even if the penetration of the escaping liquid exceeds the length of the sealing channel. The in Figures 14 The embodiment illustrated in FIGS. 14 and 14a includes a plurality of helical sealing channels 27 which are arranged on the circumferential surface 26 of the channel wall 24. As shown is, the width 1 of the surface carrying the sealing channels does not extend over the entire width of the surface 26 and the penetration or penetration of liquid into channels 27 can exceed the length of the channels 27. However, a penetrating fluid collecting channel 57 is provided, in order to collect the liquid penetrating the channels 27 and to retain the liquid which has been collected or caught, until it can be discharged through channels 27 at the low pressure area of the passageway. The penetrating liquid The collecting channel 57 preferably has approximately the same depth H (FIG. 4) as the channel or channels 27.

Die Figuren 15 und 15a zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der in den Figuren 14 und 14a dargestellten Ausführungsform.Figures 15 and 15a show a modified embodiment the embodiment shown in Figures 14 and 14a.

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Die Breite 1 der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche belegt wieder einen Teil der gesamten Breite der Oberfläche 26. Anders als bei der Dichtung der Fig. 15 sind jedoch ein vertiefter Teil 59, die Breite der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche 1 und der Eindringflüssigkeit auffangende Kanal 57 entlang der gesamten Breite der Oberfläche 26 der Kanalwand 24 angeordnet. Die Tiefe des die Eindringflüssigkeit auffangenden Kanals sollte vorzugsweise ebenso groß sein wie die Tiefe H (Fig. 4) des Kanals 27 bzw. der Kanäle 27. Die Tiefe des vertieften Teil 59 kann dieselbe sein, wie die Tiefe des Kanals 27 oder der Kanäle 27. Sie kann sich von dieser Tiefe aber auch unterscheiden. Der vertiefte Teil 59 kann sich aber auch konisch nach unten von der Oberfläche 26 aus verjüngen (nicht dargestellt).The width 1 of the surface carrying the sealing channels again occupies part of the total width of the surface 26. Different 15 than in the case of the seal of FIG. 15, however, there is a recessed part 59, the width of which carries the sealing channels Surface 1 and the penetrating fluid collecting channel 57 along the entire width of the surface 26 of the channel wall 24 arranged. The depth of the channel collecting the penetrating liquid should preferably be as great as the depth H (Fig. 4) of the channel 27 or the channels 27. The depth of the recessed part 59 can be the same as that The depth of the channel 27 or the channels 27. It can, however, also differ from this depth. The in-depth part 59 but can also taper conically downwards from the surface 26 (not shown).

Die verschiedenen Ausführungsformen der dynamischen Dichtungen sind im Zusammenhang mit Dreh-Bearbeitungsmaschinen mit mehreren Durchgängen beschrieben, die wenigstens eine erfindungsgemäße dynamische Dichtung, vorzugsweise aber eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen, aufweisen, um ein unerwünschtes Entweichen von Flüssigkeit nach außen von einer oder mehr Endeinheiten der Bearbeitungsmaschine zu vermeiden oder um ein unerwünschtes inneres Entweichen von Flüssigkeit von einem Kanal oder von mehreren Kanälen zu einem anderen Kanal zu vermeiden. Demgemäß werden die erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen vorzugsweise bei Dreh-Bearbeitungsmaschinen mit mehreren Durchgängen angewendet. Im wesentlichen weist bei Bearbeitungsmaschinen mit mehreren Einheiten der Rotor, der die Bearbeitungskanäle trägt, zylindrische Teile zwischen den Bearbeitungskanälen auf, die in einer engen Beziehung zum Gehäuse des Rotors stehen.The various embodiments of the dynamic seals are related to lathe machine tools described several passes, the at least one inventive dynamic seal, but preferably a plurality of dynamic seals according to the invention, an undesired escape of liquid to the outside from one or more end units of the processing machine to avoid or an undesired internal escape of liquid from one or more channels Avoid channels to another channel. Accordingly, the dynamic seals of the present invention are preferred used in turning machine tools with several passes. Essentially points in machine tools with several units the rotor that carries the machining channels, cylindrical parts between the machining channels which are closely related to the housing of the rotor.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform solcher Bearbeitungs-In a preferred embodiment of such machining

zwischen Kanälen maschinen sind Ubertragungsdurchgänge/durch entfernbare Fluß-between canals machines are transmission passages / by removable flux

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Steuereinheiten vorgesehen, die von dem Gehäuse der Bearbeitungsmaschine gehalten werden und Oberflächenteile aufweisen, die einen Teil der Oberfläche des ringförmigen Gehäuses bilden, wobei die Übertragungskanäle in diesen Oberflächenteilen der Flußsteuereinheiten ausgebildet sind. Die Flußsteuereinheiten können auch die Kanalendblöcke tragen, die sich in die Bearbeitungskanäle des Rotors erstrecken. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Übertragungskanäle und die Endblöcke am Umfang und/oder axial angeordnet, um die Lagerbeanspruchung zu vermindern, um sich gegenüberliegende radiale Kräfte In den Bearbeitungskanälen zu entwickeln. Beispielsweise können die ringförmigen Durchgänge, die Blockteile und die Übertragungsdurchgänge so angeordnet sein, daß radiale Kräfte in wenigstens einem der ringförmigen Durchgänge entwickelt werden, um diese radialen, in wenigstens einem anderen ringförmigen Durchgang entwickelten Kräfte entgegenzustellen, um ein im wesentlichen axiales Gleichgewicht der radialen Kräfte zu erzeugen. Ein axiales Gleichgewicht der radialen Kräfte ist wünschenswert, weil eine Ablenkung bzw. Durchbiegung der Welle oder des Rotors minimalisiert wird, um dadurch eine engere und bessere Kontrolle der Abstände zwischen den Oberflächen, die die dynamischen Dichtungen der vorliegenden Erfindung bilden, zu ermöglichen.Control units are provided from the housing of the processing machine are held and have surface portions that form part of the surface of the annular housing form, the transmission channels being formed in these surface parts of the flow control units. The flow control units can also carry the channel end blocks that extend into the machining channels of the rotor. In another embodiment, the transmission channels and the end blocks are circumferential and / or axial arranged to reduce the bearing stress to oppose radial forces in the machining channels to develop. For example, the ring-shaped passages, the block parts and the transfer passages may be so arranged be that radial forces are developed in at least one of the annular passages to these radial, to oppose forces developed in at least one other annular passage in order to produce a substantially axial Create balance of radial forces. An axial balance of the radial forces is desirable because one Deflection or bending of the shaft or the rotor is minimized is to allow closer and better control of the distances between the surfaces that make the dynamic Form seals of the present invention to enable.

Die dynamischen Dichtungen der vorlegenden Erfindung sind im allgemeinen geeignet eine Dichtung zwischen Oberflächen zu ermöglichen, die voneinander durch Abstände getrennt sind, die bis zu etwa 2,5 mm reichen. Die erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungen sind jedoch besonders wirksam, wenn die die Dichtung bildenden Oberflächen voneinander durch Abstände getrennt sind, die etwa 1,2 mm oder weniger, betragen. Demgemäß stellt der Grad der Durchbiegung bzw. Ablenkung der Welle oder des Rotors einen Faktor dar, der bei der Auswahl der besonderen erfindungsgemäßen dynamischen Dichtung zur Verwendung in einer Dreh-Bearbeitungsmaschine betrachtet werden sollte.The dynamic seals of the present invention are in generally suitable to enable a seal between surfaces separated from one another by distances which range up to about 2.5 mm. However, the dynamic seals of the invention are particularly effective when the seal forming surfaces are separated from each other by distances that are about 1.2 mm or less. Accordingly represents the degree of deflection of the shaft or rotor is a factor to consider when choosing the particular dynamic seal according to the invention for use in a lathe machining center should be considered.

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Es können noch andere Vorteile dadurch erreicht werden, daß eine Dichtung vorgesehen wird, bei der verschachtelte abgestumpfte konische Teile aus einem steif federnden Material zwischen relativ zueinander drehbaren koaxialen Oberflächen vorgesehen werden, wobei innere Kantenbereiche der Teile eine Oberfläche bilden, die in der Nähe und in einer flußresistenten Beziehung zu einer koaxialen Oberfläche angeordnet ist und wobei äußere Kantenbereiche eine Oberfläche bilden, die in der Nähe und in einer flußresistenten Beziehung zu der anderen koaxialen Oberfläche liegt. Randbereiche sowohl an den inneren als auch an den äußeren Teilen der Glieder werden gehalten, damit ein Druck gegen die Glieder die äußeren und inneren Kanten jeweils in eine verbesserte Dichtbeziehung zu ihren benachbarten Oberflächen bringt bzw. drückt.Still other advantages can be obtained by providing a seal in which nested truncated conical parts made of a rigidly resilient material between relatively rotatable coaxial surfaces may be provided, with inner edge regions of the parts forming a surface which is close to and in a flow resistant Relationship to a coaxial surface and with outer edge areas forming a surface, which is close to and in a flux-resistant relationship with the other coaxial surface. Border areas both on the inner as well as on the outer parts of the limbs are held, so that a pressure against the limbs the outer and pushes inner edges into an improved sealing relationship with their adjacent surfaces, respectively.

Die Fig. 16 und 17 zeigen diese Ausbildungsform der dynamischen Dichtung der vorliegenden Erfindung. Wie in den Figuren 16 und 17 dargestellt ist, werden die abgestumpften konischen Glieder 44 von dem Rotor 10 getragen, wobei sie so ausgerichtet sind, daß die Oberflächen 43 des Teils 44 sich gegen den Kanal 20, d.h. gegen den Hochdruckbereich, neigt. Die inneren Kanten 45 der Glieder 44, die am weitesten von dem Kanal 20 entfernt sind, werden gegen eine axiale Bewegung festgehalten und werden in einer dichtenden Beziehung zu dem Rotor durch eine Schulter 46 und eine Haltevorrichtung, wie beispielsweise einen Ring 47, gehalten. Die Haltevorrichtung 47 wirkt auf das Glied 44, das am weitesten von dem Kanal entfernt ist, um das Glied 44 als Gruppe bzw. als Ganzes gegen die Schulter 46 zu halten. Die äußeren freien Kanten 48 der Glieder, die dem Kanal 20 am nächsten sind, bilden eine Oberfläche 49, die in einer dichtenden Beziehung zu der inneren zylindrischen Oberfläche 14 steht, so daß die Glieder 44 den Raum zwischen der Oberfläche 49 und der inneren Oberfläche 14 des Gehäuses 12 abdichten. Gemäß der in der Fig. 16 dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Oberfläche 49 eine Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtkanälen 52 aufweisen, um die Dichtung zwischenFigures 16 and 17 show this embodiment of the dynamic seal of the present invention. As in Figures 16 16 and 17, the truncated conical members 44 are carried by the rotor 10 and are so oriented are that the surfaces 43 of the part 44 slopes towards the channel 20, i.e. towards the high pressure area. The inner ones Edges 45 of links 44 furthest from channel 20 are restrained against axial movement and are in sealing relationship with the rotor by a shoulder 46 and a retainer such as a ring 47 held. The retainer 47 acts on the member 44 that is furthest from the channel to prevent the To hold member 44 as a group or as a whole against shoulder 46. The outer free edges 48 of the links that form the channel 20 closest to form a surface 49 which is in sealing relationship with the inner cylindrical surface 14 stands so that the members 44 seal the space between the surface 49 and the inner surface 14 of the housing 12. According to the embodiment shown in FIG In accordance with the invention, the surface 49 may have a plurality of helical sealing channels 52 in order to seal between

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der Oberfläche 49 und der Oberfläche 14 zu verbessern. Die in der Fig. 16 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform wird besonders bevorzugt, wenn es Durchbiegungen der Welle erfordern, daß größere Abstände als 0,127 mm zwischen der Oberfläche 49 und der Oberfläche 14 aufrechterhalten werden. Die Fig. 17 zeigt eine alternative Anordnung der Elemente der dynamischen Dichtung der Fig. 16. Wie in der Fig. 17 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von schraubenförmigen Dichtungskanälen an der inneren Oberfläche 14 vorgesehen, um eine dynamische Dichtung zwischen der die schraubenförmigen Kanäle tragenden Oberfläche 14 und der Oberfläche 49 zu bilden. the surface 49 and the surface 14 to improve. the Embodiment according to the invention shown in FIG. 16 is particularly preferred when deflections of the shaft require that greater distances than 0.127 mm between the Surface 49 and surface 14 are maintained. Fig. 17 shows an alternative arrangement of the elements the dynamic seal of FIG. 16. As shown in FIG is, a plurality of helical seal channels are provided on the inner surface 14 to to form a dynamic seal between the surface 14 bearing the helical channels and the surface 49.

Zusätzliche Einzelheiten, die die vorliegende Erfindung betreffen, werden in Verbindung mit den Figuren 18, 19 und 20 beschrieben. Diese Figuren zeigen eine Berechnung der maximalen Länge der Flüssigkeitseindringung in jeden Dichtkanal in Bezug auf die Umdrehungen pro Minute für mehrere Werte der Breite 1. Die Breite 1 der die Dichtkanäle tragenden Oberfläche und die Anzahl und die Geometrie der Dichtkanäle, wie auch andere Betriebsbedingungen, sind in jeder Figur angegeben. Diese Figuren zeigen, daß etwa 10 oder mehr Kanäle, die eine bestimmte Geometrie aufweisen und eine axiale Länge von etwa 12,5 mm besitzen, ein Ausfließen bzw. Entweichen der Flüssigkeit über der Breite 11 steuern können, insbesondere wenn der Wert von θ klein, beispielsweise unter 15°, liegt. Es sollte erwähnt werden, daß der maximale Druck von 1OOO psi gut oberhalb des normal erwarteten Druckes liegt, der in einem Durchgang einer Dreh-Bearbeitungsmaschine 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.Additional details relating to the present invention are described in connection with FIGS. 18, 19 and 20. These figures show a calculation of the maximum Length of the liquid penetration into each sealing channel in relation to the revolutions per minute for several values the width 1. The width 1 of the surface carrying the sealing channels and the number and geometry of the sealing channels, as well as other operating conditions, are indicated in each figure. These figures show that about 10 or more channels, which have a certain geometry and an axial length of about 12.5 mm, an outflow or escape of the Can control fluid over the width 11, especially when the value of θ is small, for example below 15 °. It should be noted that the maximum pressure of 1000 psi is well above the normally expected pressure that is generated in one pass of a turning machine. Of the However, maximum pressure was selected to be the maximum axial length of penetration of the liquid into the sealing channels specified Determine geometry or dimensions under extreme operating conditions.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die vorliegendeFrom the above description it can be seen that the present

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Erfindung eine neue Dichtung zum Steuern des Entweichens von Flüssigkeit zwischen zwei relativ zueinander drehbaren, koaxialen und eng beabstandeten Oberflächen betrifft. Die Dichtung der vorliegenden Erfindung ist besonders an Dreh-Bearbeitungsmaschinen 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 eines Entweichens von Flüssigkeit nach innen oder nach außen mit einem minimalen Leistungsverlust an der 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.Invention a new seal for controlling the escape of liquid between two relatively rotatable, coaxial and closely spaced surfaces. The seal of the present invention is particularly useful on lathe machine tools adaptable to manipulate liquid and / or solid polymeric materials in a more efficient manner to be able to by providing a secure seal with a low friction to control leakage of fluid inwards or outwards with a minimal loss of performance at the seal. Accordingly, the present Invention represents a new and useful device which has improved upon particularly desirable and unexpected ones Provides characteristics of the overall function compared to the known devices.

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Claims

DIPUINCHEINZBARDEHLE München, pq.Noven.ber 1979DIPUINCHEINZBARDEHLE Munich, pq.Noven.ber 1979

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

Aktenzeichen: Mein Zeichen: P 3000File number: My reference: P 3000

Applicant: USM Corporation

Expectations

Machine for processing materials with a rotatable element with a surface carrying at least one processing channel, with a stationary element which has a surface complementary to the surface of the rotatable element, which is spaced from the surface of the rotatable element by a close clearance and with the Processing channel is cooperatively arranged to form an enclosed annular processing passage with the processing channel, the stationary member also having an inlet for supplying the material to the passage, an outlet which is spaced from the inlet by a circumferential distance around the passage for material from the passage and associated with a portion disposed in the passage and providing a surface for restricting the main body of material contained in the passage and having means for rotating the rotatable member in a direction away from the inlet to the that Material restricting surface leads so that the rotatable element and the restricting surface of the part cooperate and a pressure is built up along the length of the path of the channel towards the restricting surface, characterized in that a dynamic

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Seal (27,27a; 35; 37; 42; 52) to prevent leakage of pressurized material on the game (50; 51) a plurality of sealing channels on one of the surfaces (14,26), which are arranged so that liquid material can penetrate into the channels that the width (L) the one surface (14; 26), the number, the angle and the geometry of the channels is selected so that the after outwardly directed penetration of the pressurized liquid in the game (50,51) and in the opposite direction in the channels is to the inwardly directed force exerted on the liquid in the sealing channels (27,27a; 35; 37; 42; 52), when the surfaces (14; 26) are moved relative to one another, to oppose the extent of the penetration of the pressurized liquid into each of the sealing channels .

2. Machine according to claim 1, characterized in that the a liquid containing part of the rotor (10) has a zone of minimum pressure that the machine a Scraper (30,31,36), which protrudes into the game (50,51) to one of the surface parts (14,26) enough to remove liquid penetrating into the zone, so that the liquid contact is interrupted during at least part of the revolution of the rotor (10).

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the part of the rotor containing a liquid has an area a first pressure and that a circumferentially spaced area has a greater pressure.

4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that when the machine is in operation, the extent to which the liquid penetrates the length of each sealing channel (27, 27 *; 35; 37; 42; 52;) does not exceed.

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5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the sealing channels are arranged helically.

6. Machine according to claim 5, characterized in that the pitch angle of each sealing channel is 20 or less.

7. Machine according to claim 6, characterized in that the pitch angle of each sealing channel is 15 or less.

8. Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the surface area (14; 26) carrying the plurality of sealing channels is stationary.

9. Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the surface area (14; 26) carrying the plurality of sealing channels is rotatable.

10. Machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the play (50/51) between the surface areas (14; 26) is 2.5 mm or less.

11. Machine according to claim 10, characterized in that the game (50; 51) between the surface areas (14; 26) Is 1.25 mm or less.

12. Machine according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the sealing channels (27,27a; 35; 37; 42; 52) essentially are arranged parallel to each other.

13. Machine according to claim 1, characterized in that the seal comprises a truncated conical member (44) on a rigidly resilient material, that the member (44) near the outer edges (48) has a surface (43) which located closest to the processing channel ( ² °)

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is to be displaceable by the pressure and that means (46,47) for holding the inner edges (45) of the Member (44) is provided against pressure displacement so that the outer edges (48) with the surface area (14) of the housing (12) form a seal, and that the Sealing channels (52) either in the surface area (14) or formed in the outer edges (48).

14. Machine according to claim 1, characterized in that the cylindrical surface (26) of the rotor (10) the circumferential surface area forms and that the surface area (14) of the housing (12) through part of the cylindrical inner surface (14) of the housing (12) is formed.

15. Machine according to claim 1, characterized in that the peripheral surface area of the seal is an annular Surface area (32) of the rotor (10) contains the inside of the cylindrical surface (26) and on the machining channel (20) opposite side of the surface (24) is arranged, and that the stationary surface area of the housing (12) has a corresponding annular surface area (34) extending within from the cylindrical inner surface (14) of the housing (12).

16. Machine according to one of claims (1, 14 and 15), characterized characterized in that the seal has surface areas with sealing channels arranged on each side of the machining channel 20.

17. Machine according to one of claims 1, 14,15 and 16), characterized characterized in that the rotor (10) has a plurality of machining channels (20), and that each machining channel has an associated seal with an annular one Circumferential surface area (26; 40; 32) of the rotor do) and

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a nearby stationary surface area (14; 33; 38) of the housing (12).

18. Machine according to claim 2 or 3, characterized in that that the scraper (3O; 31; 36) has a surface facing the river, which extends over the surface area

(14; 26) and at an angle to the direction of movement of the surface area (14; 26) relative to the Scraper (3O; 31; 36) is inclined to thereby remove from the surface area (14; 26) scraped away liquid in directing the area.

19. Machine according to one of claims (1,14,15 and 16), characterized characterized in that the outlet of a processing channel (20) with the inlet of a further processing channel (20) connected is.

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