CN101625058B - 用于法兰连接的密封装置 - Google Patents

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Abstract

用于法兰连接的密封装置(1)，其包括金属插入物(3)，形成密封表面的软材料层(4、4’)和电传导平面电极(7)，依照本发明的平面电极(7)设置在由介电材料制造的载体层(6)上且随其形成线路载体(5)，该线路载体设置在金属插入物(3)和软材料层(4)的其中之一之间以用于检测作用在密封表面上的表面压力，该线路载体(5)连带金属插入物(3)一起形成容积测量设备，其中金属插入物(3)用作反电极。

Description

用于法兰连接的密封装置
技术领域
本发明涉及用于法兰连接的密封装置，其包括金属插入物，形成密封表面的软材料层和导电性平面电极。
背景技术
在工业系统中，对于密封装置的可靠性有很高的要求。在这样的连接中，密封材料和法兰两者都承受高的静压力和温度。为了达到相应要求的密封效果，必须在装配的时候确保限定的密封表面的表面压力。目前，这是通过在所有使用的密封装置中所需要的螺旋力而在理论上确定的，并且通过由此计算的螺纹紧固力矩引入到法兰连接。关于实际存在的密封表面的表面压力的可靠的信息不可能来源于影响法兰连接的多个因素。
具有前述特征的密封装置已经在DE4423893 C2中公开了。在已知的实施例中，提供了一铜金属片，其通过蚀刻的通道分割成导线轨道(conductor track)，并且涂敷有保护涂层。为了鉴别泄漏，可以提供以板极电容的方式使铜金属片的导线轨道和将要密封的金属法兰表面一起使用。此外，铜金属片的导线轨道可以用来与整体形成的传感器芯片接触。为了确定作用在密封平面上压力，还提供了一压电传感器金属片。另外，在DE 4423893 C2中公开了提供具有导线轨道的金属插入物，其在两个印刷线路板之间形成载体，并且导线轨道分别设置在保护涂层之间。在这里的实施例的内容中，两个印刷线路板用作分离的传感器元件。
公开的DE3006656 A1涉及具有压力传送功能的密封，提供的压力传感器带有两个电极层，并且在它们之间设置有电介质。在密封受压期间，由于电容变化，产生了被放大并被测定的电压差。由于仅仅记录压力上的变化，所确定的表面压力的精确度低，特别地，表面压力的逐渐的变化和绝对的数值不能可靠地确定。
在公开的DE10305110B3和DE10343498A1中介绍了用于法兰连接的密封装置，其分别地具有多个整体的、介电的测量传感器，所述传感器在周向以均匀的角度分布设置。因为多个分离的传感器必须设置并结合到密封中，所以生产成本很高。
此外，还在DE4101871 A1和WO94/11718中公开了密封装置，其中表面压力通过压电元件确定。
带有金属插入物和软材料层的用于法兰连接的通常的密封装置的基本设计公开在DE202006000726 U1中，该金属插入物形成用于密封的载体，并且特别地，具有波纹环的形状。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于法兰连接的密封装置，其可以以简单的方式制造，还使得表面压力可以精确地被确定。
出于具有上述介绍的特征的密封装置，为实现本发明的目的，通过设置在由介电材料制造的载体层上的平面电极，并且与其形成线路载体，其设置在金属插入物和软材料层中的一个之间，以用于检测作用在密封表面上的表面压力，该线路载体与金属插入物形成电容测量设备，其中金属插入物作用为反电极。因此，依照本发明，该密封装置不是由分离的插入的传感器形成。作为替代，该作为反电极的金属插入物形成整体测量设备的一部分以测量表面压力。优选的是，该线路载体是挠性的。
依照本发明设置的装置，作用在密封表面上的表面压力可以在密封安装时和安装之后的任意时间进行测量。因此，如果它已经设定了，表面压力偏离预定的数值或者表面压力在密封的周向上不是定值，那么可以确定法兰连接的螺纹被特别重新拧紧，并且在法兰连接中的力分布可以被校正。依照本发明的密封装置对于例如在工业设备中的大直径的法兰具有特别的优点，并且也确保在复杂的应用中对于法兰连接的法兰的有效的密封。
依照本发明的密封装置的有益的实施例，平面电极具有至少两个部分，优选为四个，该部分通过设置在线路载体上的导线轨道连接到界面。该部分优选的为同样的构造且以均一的间隔设置在周向。通过将平面电极分隔成多个部分，可以检测每个独立的部分中的表面压力。以这种方式，可以简单的方式确定在周向上的表面压力是否均一。当表面压力不是均一分布时，可以对法兰连接进行特定的校正。
线路载体的平面电极包括，特别地，应用在介电体载体层的金属涂层。银或者银合金是优选考虑作为涂层材料。
线路载体具有界面，通过它可以找回电变量。该界面优选的是设置在软材料层的外侧，并且便利地设置有用于塞连接的连接部件。例如，平面电极以及反电极可以被提供电压，并且可以测量物理量的变化，例如电流或者电容。
线路载体还可以包括电子元件，其优选的是设置在界面区域中。所述元件可以，例如，是电容器或电阻器，其提供所适配的阻抗，对于连接到界面的设备具有无误差的信号传输的观测。
金属插入物优选的是构造为波纹环。该波纹环由薄片金属制造，并且包括构造为波纹形或者Z字形的外形的径向部分。该金属插入物便利地连接到线路载体的电传导接触表面，该接触表面可以通过导线轨道连接到界面。在作为波纹环的实施例中，其优点是当界面压力增加时，波纹形或者Z字形的外形被压缩，由此，在本发明的范围内，波纹环的薄片金属作为容积测量设备的反电极，特别是大电容变化因此被观测到。最后，该金属插入物还可以具有涂层，例如以石墨的形式，由此本发明随后操作原理没有改变。
在密封装置的两侧的软材料层包括通常用于法兰密封的密封材料，例如纤维材料或石墨或含氟聚合物。该软材料层可以包括密封材料或，依照本发明的优选的实施例，形成涂层。含氟聚合物构成的涂层是特别优选的。上述的涂层的特点不仅在于有效的密封作用，还在于形成对线路载体的有效的保护。该涂层仅在密封的外部表面上的界面的区域中具有开口是便利的，并且该界面突出以能够容易连接到电子设备，以用于检测要测量的值。
依照本发明的密封装置适应于高质量密封的要求且很容易地满足适当的标准，尤其是那些德国空气质量标准TA-Luft。该密封装置的特征在于：作用在密封表面上的表面压力通过与整合于密封装置中的测量设备检测，其依照电容方法操作。测量的值能够通过界面和电子计量单位传送。当将密封装置连接到电子计量单位时，还可以在密封装置的数据存储中储存特别的标记，其可以由电子计量单位读取。因此可以提供ID-代码，通过该代码密封装置的单独数据，例如类型标识，用于电容测量的测量区域，批号，单独密封的系列号或类似物可通过数据存储库的匹配确定。可选择地或附带地对ID-代码，更详细的信息也可以直接地存储在用于密封装置的相应的大型数据存储库中。除了通过计量单位的密封装置的自动识别外，该存储的数据还可以用于质量管理和用于产品监管，其中数据传输也可以从计量单位间接或者直接提供到中央电脑，例如中央控制和检测单元和/或密封装置的制造业者的电脑。
附图说明
此后本发明将依照仅仅表示了一个实施例的附图进行描述，其中图示的是：
图1显示了法兰连接中的通过密封装置的径向截面的详图；
图2显示了在图1的沿A-A平面剖开的通过密封装置的水平的截面图；
图3显示了在径向截面中的依照本发明的密封装置的另一实施例的详图。
具体实施方式
在图1中，密封装置1显示在法兰连接的法兰2、2’之间。该密封装置1包括金属插入物3以及形成密封表面的软材料层4、4’。在插入物3与软材料层4的其中一层之间，设置了线路载体5以用于检测作用在密封表面上的表面压力。
从图1和图2的比较可以得出线路载体5包括由介电材料制造的载体层6和设置在载体层上的电传导平面电极7。该线路载体5连带金属插入物3形成电容测量装置，插入物3用作反电极。线路载体5是挠性的。
从图2中的线路载体5的平面视图可以看到，在该实施例中平面电极7包括四个部分8，其具有相同的构造并且以均一的间隔在周向设置。该部分8通过导线轨道9连接到界面，该界面设置在软材料层4、4’的外侧，由此位于实际的密封之外且设置有连接部件11用于插塞式连接。电子计量单位16可以连接到界面10用于数据检测和处理。载体5还可以包括电子元件12，其允许提高信号和数据传输。
线路载体5的平面电极7包括应用到介电载体层6的金属涂层。优选的涂敷金属是银或者银合金。
金属插入物3构造为波纹环且连接到线路载体的电传导接触表面13。从图2中可以看到接触表面13通过导线轨道9’还连接到界面10。
在图3的实施例中，软材料层4、4’形成涂层14，其优选的包括含氟聚合物。此外，在图3所示的实施例中，在线路载体5与金属插入物3之间设置了由介电材料制造的额外的分隔层15。
通过将集成于密封装置1的传感器，在已安装密封的状态下确定密封表面的表面压力是可能的。已测量的数值可以检测和处理并从连接到界面10的电子评估装置16的运送，且以所期望的测量单位显示。便利地，计量单位16是可移动的，因此其可以应用在多个密封装置1上。
依照本发明通过密封装置1在安装启动和操作的过程中可以实现费用的节省，例如取得更大的工作效益。此外，密封的形状和尺寸可以经济有效地制造，其是挠性的且能够适用于具体的需求。

Claims (15)

1.一种用于法兰连接的密封装置(1)，其包括金属插入物(3)，形成密封表面的软材料层(4、4’)，金属插入物(3)构造为波纹环，其特征在于：电传导平面电极(7)设置在由介电材料制造的载体层(6)上且与其形成线路载体(5)，该线路载体设置在金属插入物(3)与软材料层(4)中的一个之间以用于检测作用在密封表面上的表面压力，该线路载体(5)与金属插入物(3)形成电容测量设备，其中金属插入物(3)起反电极作用。 
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：线路载体(5)是挠性的。 
3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：平面电极(7)具有至少两个部分(8)，该两个部分(8)通过导线轨道(9)连接到界面(10)。 
4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于：所述部分(8)具有相同的构造且以均匀的间隔在周向上设置。 
5.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：线路载体(5)的平面电极(7)包括金属涂层，所述金属涂层应用于介电载体层(6)上。 
6.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：线路载体(5)具有界面(10)，通过该界面可以找回电变量。 
7.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于：界面(10)设置在软材料层(4，4’)的外侧。 
8.根据权利要求6或7所述的密封装置，其特征在于：界面(10)包括用于插塞式连接的连接元件(11)。 
9.根据权利要求8所述的密封装置，其特征在于：线路载体(5)包括电子元件(12)。 
10.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：金属插入物(3)连接到线路载体(5)的电传导接触表面(13)，该接触表面(13)通过导线轨道(9’)被连接到界面(10)。 
11.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：软材料层(4，4’)形成涂层(14)。 
12.根据权利要求11所述的密封装置，其特征在于：涂层(14)包括含氟 聚合物。 
13.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：在线路载体(5)与金属插入物(3)之间和/或线路载体(5)与临近的软材料层(4)之间设置由介电材料制造的分隔层(15)。 
14.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于：所述金属涂层是银或者银合金制成的。 
15.根据权利要求9所述的密封装置，其特征在于：该电子元件(12)设置在界面(10)的区域中。 
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