WO2002059508A1 - Dichtung zweischen zwei bauteilen, zwischen denen eine relativbewegung durchgeführt werden soll - Google Patents

Dichtung zweischen zwei bauteilen, zwischen denen eine relativbewegung durchgeführt werden soll Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a seal between two components between which a relative movement is to be carried out with a high-pressure and high-temperature-resistant seal which can be acted upon by a pressure medium which can be supplied and regulated from the outside and is arranged in an annular pressure chamber.
  • the filter cassette is slidably mounted in the filter housing perpendicular to the axis of the production channel, then fixed in the working position and must be reliably sealed here against the escape of plastic masses, whereby if the filter cassette is to be moved , the seal must be removed for a short time to avoid wear and tear when moving the filter cassette.
  • an annular pressure chamber is formed by two metal bellows arranged concentrically to one another, which are attached on the one hand to an annular pressure element and on the other hand to the housing.
  • annular piston which is movable in the annular cylinder space has a number of piston seals on the outer and inner diameter which can give rise to malfunctions due to leakage and therefore require a correspondingly high level of maintenance work in order to ensure proper functioning
  • annular pressure chamber is closed off by a membrane which is arranged on the end face. The membrane can be elastically deformed in the axial direction and, when the ring pressure chamber is pressurized, rests on the circumference of the sieve insert
  • Material can emerge from the production channel and can penetrate into the interacting components of the housing.
  • the sealing membrane wears out when the seal is moved.
  • the invention has for its object to provide a sealing arrangement for components between which a relative movement is to be carried out, in which on the one hand an effective sealing and fixing of the components takes place against each other, on the other hand, the device is sealed against any production medium emerging from the production channel should and finally the actual sealing membrane, which consists of metal in a known manner, does not have to perform any major movements in order to achieve an effective seal.
  • a bellows is not used, but a sealing membrane is used as a seal, and that inner supports are provided which are effectively arranged on the side on which the controllable and controllable pressure medium for actuating the Sealing of the membrane is supplied, wherein the membrane has a small expansion range and is sealed on its inside, ie the side to which the controllable and controllable pressure medium is supplied.
  • a sealing ring which may have tooth-shaped recesses, is preferably arranged between the outside of the sealing membrane and the component to be sealed.
  • two sealing membranes are preferably provided, which also have support rings, wherein these two sealing membranes can be arranged one behind the other in the axial direction of the production channel.
  • a support body is provided on the side on which the controllable and controllable pressure medium acts, wherein a pressure transmission piece is also provided which bears on the sealing ring and the two membranes are fixed in a sealed manner on the inner supports and the pressure transmission piece.
  • the sealing membrane is preferably made of metal, but can also be made from high-temperature-resistant, elastic materials.
  • Fig. 1 is a sieve cassette used in a production channel, which can be determined via the sealing arrangement and the controllable pressure, thereby simultaneously sealing against the medium in the production channel, in the
  • the sieve cassette has a slide 12 which carries the actual sieve 32.
  • An inlet channel 2 (FIG. 2) for a pressure fluid is provided in the housing 1, the direction of entry being designated by the arrow P.
  • the pressurized fluid leads into an annular pressure chamber 5, in which a sealing membrane 3 is arranged, which from the
  • Pressurized fluid is applied to its inside 21.
  • the sealing membrane 3 bears against a sealing ring 4, which bears with its sealing surface 10 (see FIG. 2) against a surface 11 of the slide 12 to be sealed.
  • the sealing ring 4 is subjected to the appropriate pressure and rests with its sealing surface 10 on the sealing surface 11 of the slide 12.
  • an inner support 6 is provided and the sealing membrane 3 has one or more expansion areas 8, which, however, are of relatively small design.
  • the outside 23 of the sealing membrane 3 facing away from the inside 21 lies against the sealing ring 4, and it can be seen from the illustration in FIG. 2 that if for some reason the pressure on the outside 23 of the sealing membrane 3 is greater than the pressure generated by the controllable pressure medium on the inside 21, the sealing membrane 3 lies tightly with its inside 21 on the inner support 6 and thus cannot be destroyed.
  • the sealing membrane 3 is also sealed, for example by welding at 9, on the inner support 6.
  • the sealing membrane 3 can have two expansion regions 8.
  • a different shape of the sealing membrane 3 can be seen from the illustration in FIG. 4, without expansion regions being provided here.
  • the expansion is made possible by the material of the seal and the shape of the sealing membrane.
  • a modified embodiment can again be seen from the illustration in FIG. 5. It can be clearly seen here that the free ends of the sealing membrane 3 are fixed in a sealed manner via the seals 9 on the inner support 6.
  • FIG. 6 also shows that different designs of the sealing membrane 3 are possible, and again and again the sealing membrane 3, when the pressure on the outside 23 becomes greater than the sealing pressure, the sealing membrane 3 is effectively supported on the inner support 6 ,
  • two support membranes 3 and 3a are provided, and in addition support rings 7 are provided which are arranged on the outside 23 of the membranes 3, 3a.
  • the controllable and controllable pressure medium acts directly on the sealing ring 4, and here too it is ensured that if the pressure in the production channel becomes greater than that on the inside 21 of the
  • FIG. 9 shows that the two sealing membranes 3 and
  • control and regulatable pressure medium again acts emitterlessly on a pressure transmission piece 15 which bears against the sealing ring 4, the sealing membranes 3 and 3a being fixed in an effectively sealed manner at 9 and 9a on the pressure transmission piece 15 and on the inner support 6.
  • the membranes are supported on the outside 23 by support rings 7.
  • a support body 17 is provided between the two membranes, which ensures effective support of the membranes 3 and 3a.

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Abstract

Dichtung zwischen zwei Bauteilen (4,12), zwischen denen eine Relativbewegung durchgeführt werden soll mit einer hochdruck- und hochtemperaturbeständigen Dichtung, die mit einem von aussen zuführbaren und regelbaren Druckmedium beaufschlagbar ist und in einer Ringdruckkammer (5) angeordnet ist, wobei die Dichtung als Dichtmembrane (3) ausgebildet ist, auf der dem Druckmedium zugewandten Innenseite (21) der Dichtmembrane eine der Form der Dichtmembrane angepasste Innenstütze (6) angeordnet ist, die Aussenseite der Dichtmembrane dem abzudichtenden Bauteil (12) mittelbar (4) oder unmittelbar anliegt, die Dichtmembrane wenigstens einen Dehnungsbereich (8) aufweist und die Dichtmembrane auf ihrer Innenseite abgedichtet (9) festgelegt ist.

Description

„Dichtung zwischen zwei Bauteilen, zwischen denen eine Rela- tivbewegunq durchgeführt werden soll"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zwischen zwei Bau- teilen, zwischen denen eine Relativbewegung durchgeführt werden soll mit einer hochdruck- und hochtemperaturbeständigen Dichtung, die mit einem von außen zuführbaren und regelbaren Druckmedium beaufschlagbar ist und in einer Ringdruckkammer angeordnet ist.
Zum Beispiel in Strömungsarbeitsmaschinen sind häufig Bauteile vorhanden, zwischen denen eine Relativbewegung erforderlich ist. Zum Beispiel bei diskontinuierlich arbeitenden Filterwechseleinrichtungen in der Kunststoffindustrie wird die Filter- kassette senkrecht zur Achse des Produktionskanales im Filtergehäuse verschiebbar gelagert, dann in der Arbeitsposition festgestellt und muß hier zuverlässig gegen das Austreten von plastischen Massen abgedichtet werden, wobei, wenn die Filterkassette verschoben werden soll, die Abdichtung kurzfristig aufge- hoben werden muß, um Verschleißerscheinungen beim Verschieben der Filterkassette zu vermeiden. In der gattungsbildenden DE-A 30 43 217 wird eine Werkzeugwechselvorrichtung beschrieben, bei der eine Ringdruckkammer durch zwei konzentrisch zueinander angeordneten Metallfaltenbälge gebildet wird, die einerseits an einem ringförmigen Druckelement und andererseits am Gehäuse befestigt sind. Durch das Zuführen eines Druckmediums in die durch die Metallfaltenbälge gebildete Ringdruckkammer kann der Dichtdruck erhöht oder aufgehoben werden.
Der Einsatz solcher Metallfaltenbälge hat folgende Nachteile:
Mit den Metallfaltenbälgen sind keine hohen Drücke in der Dichtung möglich. Dadurch lassen sich keine hohen Drücke im Pro- duktionskanal abdichten, und die Schmelze aus dem Produktionskanal kann bis zum Metallfaltenbalg vordringen und dadurch kann der Balg zerstört werden.
Aus der US-A 36 84419 ist eine Anordnung für das Feststellen und Abdichten des Filterträgers im Gehäuse einer Filterwechselvorrichtung bekannt. Hier ist ein Ringkolben vorgesehen, der sich in einem ringförmigen Zylinderraum bewegt und hydraulisch beaufschlagt wird. Mittels eines dem Ringkolben vorgelagerten Dichtungsringes wird durch Anstellen des Kolbens entlang dem Umfang des in Arbeitsposition befindlichen Filtereinsatzes auf dem Filterträger eine Dichtungsfläche geschaffen, die das Austreten des Kunststoffes verhindert. Bei dieser bekannten Anordnung besteht ein wesentlicher Nachteil darin, dass der in dem ringförmigen Zylinderraum bewegliche Ringkolben eine Anzahl von Kolbendichtungen auf dem äußeren und inneren Durchmesser besitzt, die Anlaß zu Störungen durch Undichtigkeit geben können und deshalb zur Gewährleistung der einwandfreien Funktion einen entsprechend hohen Wartungsaufwand erfordern. Aus der DE-A 29 03 773 ist es bekannt, dass die Ringdruckkammer durch einer Membrane abgeschlossen wird, die stirnseitig angeordnet ist. Die Membrane ist in axialer Richtung elastisch ver ormbar und legt sich bei Druckbeaufschlag der Ring- druckkammer entlang des Umfanges des Siebeinsatzes an den
Siebträger an. Der Siebträger soll damit gegenüber dem Siebgehäuse abgedichtet und festgestellt werden. Um die erforderliche Hubmöglichkeit zu schaffen, kann die Membrane nur dünn ausgebildet sein, wobei in dieser Literaturstelle nicht ausgeführt wird, aus welchem Werkstoff die Membrane bestehen soll.
Bei dieser bekannten Anordnung besteht der Nachteil, dass dann, wenn der Mediendruck im Produktionskanal größer wird als der Druck des Druckmediums, mit dem der Dichtdruck her- beigeführt werden soll, die Dichtmembrane zerstört wird und
Werkstoff aus dem Produktionskanal austreten kann und in die zusammenwirkenden Bauteile des Gehäuses eindringen kann. Außerdem verschleißt die Dichtmembrane beim Verschieben der Dichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtanordnung für Bauteile zu schaffen, zwischen denen eine Relativbewegung durchgeführt werden soll, bei der einerseits eine wirksame Abdichtung und Festlegung der Bauteile gegeneinander erfolgt, andererseits gleichzeitig eine Abdichtung der Vorrichtung gegen aus dem Produktionskanal ggf. austretendem Produktionsmedium erfolgen soll und schließlich die eigentliche Dichtmembrane, die in bekannter Weise aus Metall besteht, keine großen Bewegungen ausführen muß, um zu einer wirksamen Abdichtung zu kommen.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen erläutert. Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, dass nicht ein Faltenbalg zur Anwendung kommt, sondern als Dichtung eine Dichtmembrane eingesetzt wird und daß Innenstüt- zen vorgesehen sind, die auf der Seite wirksam angeordnet sind, auf der das Steuer- und regelbare Druckmedium für die Betätigung der Abdichtung der Membrane zugeführt wird, wobei die Membrane einen kleinen Dehnungsbereich aufweist und an ihrer Innenseite, d. h. der Seite, der das regelbare und steuer- bare Druckmedium zugeführt wird, abgedichtet festgelegt ist.
Zwischen der Außenseite der Dichtmembrane und dem abzudichtenden Bauteil ist vorzugsweise ein Dichtring angeordnet, der zahnförmige Ausnehmungen aufweisen kann.
Gemäß eine weiteren Ausführungsform der Erfindung werden vorzugsweise zwei Dichtmembranen vorgesehen, die ebenfalls Stützringe aufweisen, wobei diese beiden Dichtmembranen in Achsrichtung des Produktionskanales hintereinander angeordnet sein können. Bei dieser Ausführungsform sind zwischen den beiden Dichtmembranen an deren Innenseite, d. h. der Seite, auf die das steuerbare und regelbare Druckmedium wirkt, ein Stützkörper vorgesehen, wobei weiterhin ein Druckübermittlungsstück vorgesehen ist, das am Dichtring anliegt und die bei- den Membranen an den Innenstützen und dem Druckübermittlungsstück abgedichtet festgelegt sind.
Die Dichtmembrane besteht gemäß der Erfindung vorzugsweise aus Metall, kann aber auch aus hochtemperaturfesten, elasti- sehen Werkstoffen gefertigt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Von den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine in einem Produktionskanal eingesetzte Siebkassette, die über die Dichtanordnung und den regelbaren Druck festgelegt werden kann, wobei gleichzeitig hierdurch eine Abdichtung gegen das im Produktionskanal befindliche Medium erfolgt, in den
Fig. 2 - 7 verschiedene Ausführungsformen der Dichtung, und in den
Fig. 8 + 9 den Einsatz von zwei Dichtmembranen.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Gehäuses 1 dargestellt, das einen Produktionskanal 16 umgibt, wobei in dem Produktionskanal 16 eine Siebkassette 31 eingesetzt ist, die senkrecht zur Zeichnungsebene verschiebbar gelagert ist. Die Siebkassette weist einen Schieber 12 auf, der das eigentliche Sieb 32 trägt.
In dem Gehäuse 1 ist ein Eintrittskanal 2 (Fig. 2) für ein Druckfluid vorgesehen, wobei die Eintrittsrichtung mit dem Pfeil P bezeichnet ist. Das Druckfluid führt in eine Ringdruckkammer 5, in der eine Dichtmembrane 3 angeordnet ist, die von dem
Druckfluid auf ihrer Innenseite 21 beaufschlagt wird. Die Dichtmembrane 3 liegt an einem Dichtring 4 an, der mit seiner Dichtfläche 10 (siehe Fig. 2) an einer abzudichtenden Fläche 11 des Schiebers 12 anliegt. Durch Zuführen des Druckfluids auf die dem Druckfluid zugewandte Seite der Dichtmembrane (Innenseite 21), wird der Dichtring 4 mit entsprechendem Druck beaufschlagt und legt sich mit seiner Dichtfläche 10 an die Dichtfläche 11 des Schiebers 12 an.
Der Form der Dichtmembrane 3 angepaßt ist eine Innenstütze 6 vorgesehen und die Dichtmembrane 3 weist einen oder mehrere Dehnungsbereiche 8 auf, die aber relativ klein ausgebildet sind. Die der Innenseite 21 abgewandte Außenseite 23 der Dichtmembrane 3 liegt dem Dichtring 4 an, und es ist aus der Darstellung in Fig. 2 erkennbar, dass dann, wenn aus irgendwelchen Gründen der Druck auf der Außenseite 23 der Dicht- membrane 3 größer wird als der durch das regelbare Druckmedium auf der Innenseite 21 erzeugte Druck, sich die Dichtmembrane 3 dicht mit ihrer Innenseite 21 an die Innenstütze 6 anlegt und damit nicht zerstört werden kann. Die Dichtmembrane 3 ist außerdem beispielsweise durch Verschweißen bei 9 abgedichtet an der Innenstütze 6 festgelegt.
Aus der Darstellung in Fig. 3 ist erkennbar, dass die Dichtmembrane 3 zwei Dehnungsbereiche 8 aufweisen kann.
Aus der Darstellung in Fig. 4 ist eine andere Formgestaltung der Dichtmembrane 3 ersichtlich, ohne dass hier Dehnungsbereiche vorgesehen sind. Die Dehnung wird durch das Material der Dichtung und die Form der Dichtmembrane ermöglicht.
Aus der Darstellung in Fig. 5 ist wiederum eine abgeänderte Ausführungsform erkennbar. Hierbei ist deutlich erkennbar, dass die freien Enden der Dichtmembrane 3 über die Abdichtungen 9 an der Innenstütze 6 abgedichtet festgelegt sind.
Auch die Ausführungsform gemäß Fig. 6 zeigt, dass unterschiedliche Gestaltungen der Dichtmembrane 3 möglich sind und immer wieder die Dichtmembrane 3 dann, wenn der Druck auf der Außenseite 23 größer als der Dichtdruck wird, die Dicht- membrane 3 wirksam auf der Innenstütze 6 abgestützt wird.
Das gleiche trifft auf die Ausführungsform gemäß Fig. 7 zu.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 sind zwei Stützmembra- nen 3 und 3a vorgesehen, und zusätzlich sind Stützringe 7 vorgesehen, die auf der Außenseite 23 der Membranen 3, 3a angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform beaufschlagt das regel- und steuerbare Druckmedium unmittelbar den Dichtring 4, und auch hier ist sichergestellt, dass, wenn der Druck im Pro- duktionskanal größer wird als der auf die Innenseite 21 der
Dichtmembranen 3 und 3a wirkende steuerbare und regelbare Druck, eine wirksame Abdichtung der Vorrichtung gegenüber dem ggf. aus dem Produktionskanal 16 austretenden Produktionsmedium erfolgt.
Schließlich zeigt Fig. 9, dass die beiden Dichtmembranen 3 und
3a in Achsrichtung des Produktiongskanales 16 hintereinander angeordnet sind. In diesem Fall wirkt ebenfalls wieder das Steuer- und regelbare Druckmedium unmitterbar auf ein Druckübermittlungsstück 15, das dem Dichtring 4 anliegt, wobei die Dichtmembranen 3 und 3a wirksam abgedichtet bei 9 und 9a an dem Druckübermittlungsstück 15 und an der Innenstütze 6 festgelegt sind. Auch hier sind auf der Außenseite 23 die Membranen durch Stützringe 7 abgestützt. Zusätzlich ist zwischen den beiden Membranen ein Stützkörper 17 vorgesehen, der eine wirksame Abstützung der Membranen 3 und 3a gewährleistet.
Aus Fig. 9 ist weiterhin erkennbar, dass der eigentliche Dichtring 4 mit zahnartigen Ausnehmungen 33 ausgerüstet ist, wodurch ein hoher Flächendruck erzeugt wird und gleichzeitig diese zahnartigen Ausnehmungen 33 in der Lage sind, Festpartikelchen aufzunehmen, die die Abdichtung zwischen der Dichtfläche 10 und der abzudichtenden Fläche 11 stören könnten.

Claims

Patentansprüche:
1. Dichtung zwischen zwei Bauteilen (12, 1), zwischen de- nen eine Relativbewegung durchgeführt werden soll mit einer hochdruck- und hochtemperaturbeständigen Dichtung (3), die mit einem von außen zuführbaren und regelbaren Druckmedium beaufschlagbar ist und in einer Ringdruckkammer (5) angeordnet ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass a) die Dichtung als Dichtmembrane (3) ausgebildet ist, b) auf der dem Druckmedium zugewandten Innenseite (21) der Dichtmembrane (3) eine der Form der Dicht- membrane (3) angepasste Innenstütze (6) angeordnet ist, c) die Außenseite (23) der Dichtmembrane (3) dem abzudichtenden Bauteil (12) mittelbar oder unmittelbar anliegt, d) die Dichtmembrane (3) wenigstens einen Dehnungsbereich (8) aufweist und e) die Dichtmembrane (3) auf ihrer Innenseite (21) abgedichtet festgelegt ist.
2. Dichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembrane (3) an der Innenstütze (6) abgedichtet festgelegt ist.
3. Dichtung nah Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. dass zwischen der Außenseite (23) der Dichtmembrane (3) und dem abzudichtenden Bauteil (12) ein Dichtring (4) angeordnet ist.
4. Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (4) zahnförmige Ausnehmungen (33) aufweist.
5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dichtmembranen (3, 3a) vorgesehen sind, deren vom Druckmedium beaufschlagte Innenseite (21) der Innenstütze (6) und dem Dichtring (4) zugewandt sind, wobei auf der Außenseite (23) der beiden Dichtmembranen (3, 3a) Stützringe (7) vorgesehen sind, die Dichtmembranen (3, 3a) im wesentlichen U-förmig gestaltet sind und an der Innenstütze (6) und dem Dichtring (4) abgedichtet festgelegt sind.
6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtmembranen (3, 3a) mit ihren Stützringen (7) in Achsrichtung eines Produktionskanales (16) hintereinander angeordnet sind, zwischen den beiden Dichtmembranen (3, 3a) an deren Innenseite (21) ein Stützkörper (17) vorgesehen ist, auf der Innenseite (21) der Membrane (3, 3a) ein Druckübermittlungsstück (15) vorgesehen ist, das an dem Dichtring (4) anliegt und die beiden Membranen (3, 3a) an der Innenstütze (6) und dem Druck- Übermittlungsstück (15)abgedichtet festgelegt sind.
7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembranen (3, 3a) aus Metall bestehen.
8. Dichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembranen (3, 3a) aus hochtemperaturfesten, elastischen Werkstoffen bestehen.
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