DE102012221270A1

DE102012221270A1 - Hochdruckdichtung für die Prozessmesstechnik

Info

Publication number: DE102012221270A1
Application number: DE201210221270
Authority: DE
Inventors: Christian Wolf
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckdichtung für einen vorzugsweise induktiven Näherungsschalter in der Prozessmesstechnik. Das zylindrische Gehäuse 1 ist in einen Prozessanschluss 2 einschraubbar und mit einer Nut 3 zur Aufnahme eines O-Rings 4 und eines Stützrings 5 mit unterschiedlicher Elastizität versehen. Die Nut 3 weist eine Schräge 6 auf, die mit der Prozessanschluss 2 einen sich verjüngenden Spalt bildet, der mit dem O-Ring 4 und dem keilförmigen Stützring 5 abgedichtet ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Keilwinkel zwischen 8° und 30°. Das Gehäuse 1 besteht hauptsächlich aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckdichtung für die Prozessmesstechnik mit einem zylindrischen, vorzugsweise induktiven oder magnetischen Näherungsschalter und einem Prozessanschluss nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen zylindrischen Näherungsschalter für Hochdruckanwendungen nach Anspruch 2.
Induktive und magnetische Näherungsschalter sind in der Automatisierungstechnik und auch in der Prozessmesstechnik weit verbreitet. In der Lebensmittelindustrie müssen sie häufigen Hochdruckreinigungsprozeduren standhalten. Beim Einsatz in hydraulischen Stellgliedern, z. B. bei der Abfrage von Kolbenpositionen, wirken bis zu 500 bar dynamisch auf die aktive Fläche.
Die Druckfestigkeit wird durch ein Ganzmetallgehäuse, vorzugsweise komplett aus Edelstahl, oder mit einer Stirnfläche aus Keramik erreicht, die in das Metallgehäuse eingerollt wird. Die Abdichtung erfolgt in den meisten Fällen mit einem O-Ring, für den eine Nut in das Gehäuse eingearbeitet ist.
Bei einem O-Ring mit ca. 2 mm Schnurstärke und einem Gehäusedurchmesser des Näherungsschalters von 10 mm reduziert sich der Durchmesser im Nutgrund auf ca. 6 mm. Die Nutbreite beträgt typischerweise 3,6 mm, weil wegen des hohen Druckes neben dem O-Ring auch noch ein Stützring erforderlich ist.
Der Nachteil des Standes der Technik besteht also darin, dass der verbleibende Gehäusedurchmesser unterhalb der Nut nur noch wenig Raum für elektronische Bauelemente lässt. Außerdem begrenzt diese Engstelle den Durchmesser einer Sensorspule oder eines Schalenkerns, die bei der Fertigung diese Stelle passieren müssen.
Die DE 10 2004 061 159 A1 zeigt eine Klemmringverschraubung zur Verbindung von Fluidrohren untereinander oder mit einer Armatur. Die Dichtung erfolgt durch einen Klemmring, der über einen Gleitring, einen Quetschring und eine Distanzhülse gegen den Innenkonus einer Überwurfmutter gepresst wird.
Nachteilig sind der hohe Materialeinsatz durch die 4 Dichtungselemente, und die große Schnurstärke des Quetschringes, die den nutzbaren Innenrohrdurchmesser begrenzt, wie bereits oben ausgeführt wurde.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere die Schnurstärke des O-Rings (Quetschring), bei gleicher Dichtwirkung zu reduzieren, sowie den Materialeinsatz zu senken.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht darin, die Nut für das Dichtmedium zur druckabgewandten Seite hin anzuschrägen und den dadurch entstehenden Raum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr mit einem vorzugsweise keilförmigen Stützring auszufüllen, der auf der Schräge des Gehäuses gleitet und den O-Ring in die für die Dichtung erforderliche Position presst. So kann die Schnurstärke des O-Ringes reduziert und der nutzbare Innendurchmesser entsprechend größer werden. Das ist bei einem induktiven Näherungsschalter im Ganzmetallgehäuse besonders vorteilhaft, weil die oben erwähnte Engstelle bei der Montage der Sensorspule, bzw. des Schalenkerns verbreitert wird. Auf diese Weise können die Empfindlichkeit und die Störsicherheit durch den Einsatz einer größeren Sensorspule verbessert werden.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochdruckdichtung und
2 eine Anordnung zur Positionsabfrage mit zwei induktiven Näherungsschaltern.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochdruckdichtung. Das Gehäuse 1 des Näherungsschalters ist in den Prozessanschluss 2 eingeschraubt. Die Gewinde sind am rechten Rand der Figur dargestellt. Das Gehäuse 1 weist eine Nut 3 auf, die einen O-Ring 4 und einen keilförmigen Stützring 5 aufnimmt. Die beiden Dichtungselemente unterscheiden sich in ihrer Elastizität, d.h. ihre Elastizitätsmodule sind unterschiedlich, wobei der Stützring 5 weniger elastisch ist.
Die Nut 3 ist an der dem Prozessanschluss 2 abgewandten Seite mit einer Schräge 6 versehen, die mit dem Prozessanschluss 2 einen sich verjüngenden Spalt bildet, der mit dem O-Ring 4 und dem keilförmigen Stützring 5 abgedichtet ist. Das unter Druck stehende Medium 8 presst den O-Ring 4 gegen den Stützring 5, der den O-Ring 4 abstützt und dessen unerwünschte Deformation verhindert. Die beiden Dichtungselemente bewegen sich dabei auf der Schräge 6 nach außen und werden dabei in den sich keilförmig verjüngenden Spalt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Prozessanschluss 2 gepresst. Der O-Ring 4 hat eine Schnurstärke von 1,4 mm. Der Stützring 5 ist 0,8 mm stark. So wird ein nutzbarer Innendurchmesser von etwa 7 mm erreicht. Der durch diese Anordnung vergrößerte Innenraum des Näherungsschalters erlaubt eine kürzere Baulänge und eine größere Sensorspule, was wiederum die Reichweite und die Betriebssicherheit des Näherungsschalters erhöht. Die Steigung der Schräge 6 liegt erfindungsgemäß zwischen 15% und 55%, was Steigungswinkeln zwischen 8° und etwa 30° entspricht. Der O-Ring besteht vorzugsweise aus einem Elastomer und der Stützring 5 aus nicht glasfaserverstärktem Polyoxymethylen (POM). Es sind auch Paarungen Polyamid mit Nitrilkautschuk (NBR) oder NBR mit Moosgummi (nicht mehr hochdruckfest) möglich. Das Gehäuse 1 besteht hauptsächlich aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl.
Zur Erleichterung der Montage des Stützrings 5 ist das vordere Ende das Gehäuses 1 mit einer Rampe 7 versehen. Sie hat den gleichen Durchmesser wie der Nutgrund.
Die 2 zeigt eine Anordnung zur Kolbenpositionsabfrage mit erfindungsgemäßen induktiven oder magnetischen Näherungsschaltern. Die Anordnung aus 1 ist hier verkleinert dargestellt. Gezeigt wird ein Kolben, der sich an den Näherungsschaltern vorbei bewegt. Die Näherungsschalter geben bei Vorhandensein des Kolbens binäre Schaltsignale aus, die einer übergeordneten Steuereinheit zugeleitet werden können.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse des Näherungsschalters
2: Prozessanschluss
3: Nut
4: O-Ring (Quetschring)
5: keilförmiger Stützring
6: Schräge
7: Rampe (Montagehilfe)
8: Druckmedium (Wasser, Hydrauliköl, Luft, etc.)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004061159 A1 [0006]

Claims

Anordnung zur Hochdruckdichtung für die Prozessmesstechnik zwischen einem zylindrischen Näherungsschalter und einem Prozessanschluss (2), wobei das Gehäuse (1) des Näherungsschalters eine Nut (3) zur Aufnahme eines O-Rings (4) und eines Stützrings (5) mit unterschiedlicher Elastizität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (3) mit einer Schräge (6) versehen ist, die mit dem Prozessanschluss (2) einen sich verjüngenden Spalt bildet, der mit dem O-Ring (4) und dem Stützring (5) abgedichtet ist.
Näherungsschalter für Hochdruckanwendungen in der Prozessmesstechnik mit einem zylindrischen Gehäuse (1), dass in einen Prozessanschluss (2) einschraubbar ist, mit einer Nut (3), einem O-Ring (4) und einem Stützring (5), wobei O-Ring (4) und Stützring (5) unterschiedliche Elastizitäten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (3) mit einer Schräge (6) versehen ist, die mit der Prozessanschluss (2), dem O-Ring (4) und dem Stützring (5) eine Hochdruckdichtung nach Anspruch 1 bilden kann.
Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der Schräge (6) zwischen 8° und 30° liegt.
Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (3) eine Rampe (7) als Montagehilfe für den O-Ring (4) und dem Stützring (5) aufweist.
Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuse (1) vorwiegend aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht.