DE102012221270A1

DE102012221270A1 - High pressure seal arrangement for process measurement between process terminal and cylindrical proximity switch in food industry, has housing with groove for accommodating O-ring and supporting ring having different elasticity

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

The high pressure seal arrangement has a cylindrical housing (1) that is screwed in a process terminal (2) and is provided with a groove (3) for accommodating an O-ring (4) and a supporting ring (5) with a different elasticity. The groove is formed with a chamfer (6). A tapered gap is formed by the process terminal and is sealed with the O-ring and the supporting ring. The pitch angle of the chamfer is formed in range of 8-30[deg] . The housing is made of metal such as stainless steel. An independent claim is included for a proximity switch.

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. The invention relates to a high-pressure seal for process measuring technology with a cylindrical, preferably inductive or magnetic proximity switch and a process connection according to the preamble of patent claim 1, as well as a cylindrical proximity switch for high-pressure applications according to claim 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. Inductive and magnetic proximity switches are widely used in automation technology and also in process measurement technology. In the food industry, they must withstand frequent high pressure cleaning procedures. When used in hydraulic actuators, eg. As in the query of piston positions, up to 500 bar act dynamically on the active surface.

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. The compressive strength is achieved by an all-metal housing, preferably made entirely of stainless steel, or with a face made of ceramic, which is rolled into the metal housing. The seal is made in most cases with an O-ring, for which a groove is incorporated in the housing.

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. With an O-ring with approx. 2 mm cord thickness and a housing diameter of the proximity switch of 10 mm, the diameter in the groove base is reduced to approx. 6 mm. The groove width is typically 3.6 mm, because because of the high pressure in addition to the O-ring also a support ring is required.

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. The disadvantage of the prior art is therefore that the remaining housing diameter below the groove leaves little room for electronic components. In addition, this bottleneck limits the diameter of a sensor coil or a shell core, which must pass through this point during production.

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. The DE 10 2004 061 159 A1 shows a compression fitting for connecting fluid pipes with each other or with a fitting. The seal is made by a clamping ring, which is pressed via a sliding ring, a squeezing ring and a spacer sleeve against the inner cone of a union nut.

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. Disadvantages are the high use of material by the 4 sealing elements, and the large line thickness of the squeezing ring, which limits the usable inner tube diameter, as already stated above.

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. The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to reduce the cord thickness of the O-ring (squeezing ring), with the same sealing effect, as well as to reduce the use of materials.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. This object is achieved by the features specified in claim 1. In the subclaims advantageous embodiments of the invention are given.

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. The essential idea of the invention is to slant the groove for the sealing medium to the side facing away from the pressure and to fill the resulting space between the inner and outer tube with a preferably wedge-shaped support ring which slides on the slope of the housing and the O-ring in the for the seal presses required position. Thus, the cord thickness of the O-ring can be reduced and the usable inner diameter can be correspondingly larger. This is particularly advantageous in the case of an inductive proximity switch in the all-metal housing, because the bottleneck mentioned above is widened during the assembly of the sensor coil or of the shell core. In this way, the sensitivity and interference immunity can be improved by using a larger sensor coil.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochdruckdichtung und 1 shows a high-pressure seal according to the invention and

2 eine Anordnung zur Positionsabfrage mit zwei induktiven Näherungsschaltern. 2 an arrangement for position sensing with two inductive proximity switches.

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. The 1 shows a high-pressure seal according to the invention. The housing 1 of the proximity switch is in the process connection 2 screwed. The threads are shown on the right side of the figure. The housing 1 has a groove 3 put on an o-ring 4 and a wedge-shaped support ring 5 receives. The two sealing elements differ in their elasticity, ie their moduli of elasticity are different, wherein the support ring 5 less elastic.

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. The groove 3 is at the process connection 2 opposite side with a slope 6 provided with the process connection 2 forms a tapered gap with the O-ring 4 and the wedge-shaped support ring 5 is sealed. The pressurized medium 8th presses the O-ring 4 against the support ring 5 who made the O-ring 4 supports and prevents its unwanted deformation. The two sealing elements move while on the slope 6 to the outside and are doing in the wedge-shaped tapered gap between the housing 1 and the process connection 2 pressed. The O-ring 4 has a cord thickness of 1.4 mm. The support ring 5 is 0.8 mm thick. This becomes a usable one Inner diameter of about 7 mm achieved. The enlarged by this arrangement interior of the proximity switch allows a shorter length and a larger sensor coil, which in turn increases the range and reliability of the proximity switch. The slope of the slope 6 is according to the invention between 15% and 55%, which corresponds to pitch angles between 8 ° and about 30 °. The O-ring is preferably made of an elastomer and the support ring 5 made of non-glass-reinforced polyoxymethylene (POM). It is also pairings polyamide with nitrile rubber (NBR) or NBR with foam rubber (no longer high pressure resistant) possible. The housing 1 consists mainly of metal, preferably stainless steel.

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. To facilitate the mounting of the support ring 5 the front end is the case 1 with a ramp 7 Mistake. It has the same diameter as the groove bottom.

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. The 2 shows an arrangement for piston position sensing inductive or magnetic proximity switches according to the invention. The arrangement off 1 is shown here reduced. Shown is a piston that moves past the proximity switches. The proximity switches output binary switching signals in the presence of the piston, which can be supplied to a higher-level control unit.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Gehäuse des Näherungsschalters Housing of the proximity switch
2 2: Prozessanschluss process connection
3 3: Nut groove
4 4: O-Ring (Quetschring) O-ring (squeezing ring)
5 5: keilförmiger Stützring wedge-shaped support ring
6 6: Schräge slope
7 7: Rampe (Montagehilfe) Ramp (mounting aid)
8 8th: Druckmedium (Wasser, Hydrauliköl, Luft, etc.) Pressure medium (water, hydraulic oil, air, etc.)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004061159 A1 [0006] 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. Arrangement for high-pressure seal for process measuring technology between a cylindrical proximity switch and a process connection ( 2 ), the housing ( 1 ) of the proximity switch a groove ( 3 ) for receiving an O-ring ( 4 ) and a support ring ( 5 ) having different elasticity, characterized in that the groove ( 3 ) with a slope ( 6 ) connected to the process connection ( 2 ) forms a tapered gap with the O-ring ( 4 ) and the support ring ( 5 ) is sealed.

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. Proximity switch for high-pressure applications in process measurement with a cylindrical housing ( 1 ) that in a process connection ( 2 ) is screwed, with a groove ( 3 ), an O-ring ( 4 ) and a support ring ( 5 ), whereby O-ring ( 4 ) and support ring ( 5 ) have different elasticities, characterized in that the groove ( 3 ) with a slope ( 6 ) connected to the process connection ( 2 ), the O-ring ( 4 ) and the support ring ( 5 ) can form a high pressure seal according to claim 1.

Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der Schräge (6) zwischen 8° und 30° liegt. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that the pitch angle of the slope ( 6 ) is between 8 ° and 30 °.

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. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that the groove ( 3 ) a ramp ( 7 ) as an assembly aid for the O-ring ( 4 ) and the support ring ( 5 ) having.

Näherungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuse (1) vorwiegend aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht. Proximity switch according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) consists mainly of metal, preferably stainless steel.