DE102009016552A1 - Ringförmiges Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen (PTFE) - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft profilierte, ringförmige Dichtungselemente aus Polytetrafluorethylen (PTFE), Verfahren zur Herstellung dieser Dichtungselemente sowie die Verwendung von profilierten, ringförmigen Dichtungselementen zur Abdichtung von Rohrflanschen von Kunststoffleitungssystemen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft profilierte, ringförmige Dichtungselemente aus Polytetrafluorethylen (PTFE), Verfahren zur Herstellung dieser Dichtungselemente sowie die Verwendung von profilierten, ringförmigen Dichtungselementen zur Abdichtung von Rohrflanschen von Kunststoffleitungen und anderen Flanschsystemen mit geringer Flächenpressung.
  • Zur Beförderung von Medien werden häufig Rohrleitungssysteme aus Kunststoff oder Stahl eingesetzt. Stahlrohrleitungssysteme haben auch bei guter Qualität das Problem sich beim Transport von korrosiven oder abrasiven Medien zu zersetzen. Dies kann zum Versagen der Rohrleitungen führen, so dass diese erneuert werden müssen. Kunststoffleitungssysteme sind daher unter Umständen für solche Medien besser geeignet. Kunststoffleitungssysteme bringen jedoch wiederum andere Probleme wie beispielsweise die Schwierigkeit der Gewährleistung einer über lange Zeit andauernden Abdichtung der Flanschelemente des Kunststoffleitungssystems mit sich.
  • Profildichtungen aus Elastomer sind im Stand der Technik beschrieben, können aber für Kunststoff Verbundleitungssysteme wegen den teilweise unzureichenden Materialeigenschaften und der dadurch verursachten schnellen Alterung und Versagen (durch chemischen Angriff oder Sprödbruch) nicht häufig eingesetzt werden.
  • PTFE-Dichtungen ohne Profilierung sind auch bekannt. Auf Grund der chemischen Beständigkeit sowie der langen Lebensdauer und der damit verbundenen Langzeitsicherheit wird bevorzugt PTFE mit oder ohne Füllstoff als Dichtungsmaterial in Kunststoffleitungen (besonders in ausgekleideten Kunststoffleitungen, sogenannten Kunststoffverbundsystemen) verwendet. Anders als in Stahlleitungen stellt jedoch die sehr geringe maximale Flächenpressung der Kunststoffflansche für die PTFE-Dichtung ein Problem dar.
  • Die bekannten Dichtungen sind demnach für die Abdichtung von Rohrflanschen eines Kunststoffleitungssystems nicht geeignet, da die zum sicheren Betrieb benötigte Restflächenpressung besonders bei höheren Temperaturen und Lastwechsel nicht sichergestellt werden kann. Diese Dichtungen haben deshalb generell den Nachteil, dass sie Kunststoffleitungssysteme nicht mit hoher Sicherheit abdichten.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, Dichtungen für Kunststoffleitungen zur Verfügung zu stellen, die mit hoher Sicherheit die Abdichtung eines Kunststoffleitungssystems gewährleisten können.
  • Die Aufgabe wurde nun durch ein ringförmiges Dichtungselement (1) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer Oberseite (2), einer Unterseite (3), einem Innenrand (4) und einem Außenrand (5), wobei die Ober- und Unterseite jeweils in Kontakt mit einem abzudichtenden Element kommen und die Ober- und Unterseite bei ansonsten flacher Ausgestaltung jeweils auf jeder Seite über mindestens zwei konzentrische Stege (z. B. 6a, 6c, 7a, 7c) verfügt und die Stege sich auf der Ober- und der Unterseite jeweils gegenüberliegen, gelöst.
  • Das erfindungsgemäße ringförmige Dichtungselement zeichnet sich durch eine deutlich höhere Betriebsflächenpressung bei hohen Temperaturen und Drücken (wie beispielsweise 90°C und 10 bar) und einer hervorragenden Dichtigkeit bei den gering erlaubten Flächenpressungen in Kunststoffleitsystemen (insbesondere Kunststoff Verbundleitungssystemen) aus.
  • Anders als in Stahlleitungen ist in Kunststoffleitungen die sehr geringe maximale Flächenpressung ein Problem für diese Dichtungstechnik. Kunststoffleitungen können in der Regel nur in etwa 50% der für diese Dichtungsmaterialien optimalen Mindestflächenpressungen aufbringen. Die vorliegende Erfindung beruht nun auf dem Prinzip der Reduzierung der zu verpressenden Fläche der Dichtung um 30 bis 80%, vorzugsweise 40 bis 60% bzw. um etwa 50% (d. h. 45–55%). Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft deshalb ein erfindungsgemäßes ringförmiges Dichtungselement (1), wobei die Oberfläche aller vorhandenen konzentrischen Stege (6, 7) 30% bis 80% und vorzugsweise 40% bis 60% und besonders bevorzugt etwa 50% (d. h. 45–55%) der gesamten Oberfläche der Ober- und Unterseite (2, 3) des ringförmigen Dichtungselements (1) ausmachen.
  • Durch die Reduzierung der Dichtungsfläche erhöht sich, bei gleichem Anzugsmoment der Schrauben, die tatsächliche Flächenpressung auf optimale Werte. Hierzu wird die Dichtung bei der Herstellung beispielsweise so verpresst, das umlaufende, sich auf beiden Seiten der Dichtung gegenüberstehende Stege, stehen bleiben. Die erfindungsgemäßen Dichtungselemente können auch durch andere Herstellungsmethoden wie beispielsweise direktem Pressen und Sintern aus PTFE Pulver hergestellt werden.
  • Die erfindungsgemäß ringförmigen Dichtungselemente (1) bestehen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit oder ohne Füllstoffe, bevorzugt aus PTFE mit Füllstoffen. Als mögliche Füllstoffe für die erfindungsgemäßen Dichtungselemente können anorganische bzw. organische Füllstoffe mit hoher Temperaturbeständigkeit eingesetzt werden. Geeignete anorganische hochtemperaturbeständige Füllstoffe sind beispielsweise Glasfasern, Kohle (Pulver/Fasern), Grafit, Bronze, Molybdändisulfit, Stahlpulver, Aluminiumoxid, Calciumfluorid und Glimmer. Organische Füllstoffe mit hoher Temperaturbeständigkeit sind beispielsweise Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamidimid (PAI), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfon (PPSO2) Aromatischer Polyester und Aramid.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungselemente besteht darin, dass der Wartungsaufwand von Kunststoffleitungssystemen durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Dichtungselemente verringern werden kann. So ist es beispielsweise nicht mehr so häufig erforderlich zu überprüfen, ob Schrauben der Rohrflansche des Systems aufgrund der geringen Restflächenpressung der Dichtungselemente nachgezogen werden müssen, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten.
  • Die Dicke des ringförmigen Dichtungselements spielt hierbei eine untergeordnete Rolle und könnte beispielsweise 2 mm, 3 mm oder 6 mm betragen. Auch andere Dicken sind möglich. Die Nennweite der ringförmigen Dichtung ist nicht entscheidend. Aufgrund des ungünstigen Verhältnisses von Dichtfläche zu Schraubenzahl sind die erfindungsgemäßen Dichtungselemente insbesondere für die kritischsten Nennweiten von DN50 und DN200 getestet worden. Die erfindungsgemäßen Dichtungselemente sind deshalb für diese Nennweiten besonders bevorzugt.
  • Die Ober- bzw. Unterseite (2, 3) des ringförmigen Dichtungselements kommen jeweils in Kontakt mit einem abzudichtenden Element. Das abzudichtende Element ist dabei in der Regel ein Flansch einer Rohrleitung. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft deshalb ein ringförmiges Dichtungselement (1), wobei die abzudichtende Elemente Rohrflansche eines Kunststoffleitungssystems, insbesondere eines Kunststoff Verbundleitungssystems sind.
  • Erfindungswesentlich ist, dass die Ober- und die Unterseite des Dichtungselements jeweils über mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, konzentrische Stege (6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c) verfügen. Das Dichtungselement kann auch vier oder mehr konzentrische Stege jeweils auf einer Seite aufweisen. Die Tiefe der gepressten Bereiche kann beispielsweise 0,2 bis 1 mm betragen und hängt insbesondere auch von der Dicke der Dichtungselemente ab (die Tiefe kann also – je nachdem wie dick die Dichtungselemente sind – auch mehr oder weniger als die oben genannte Tiefe betragen). Die Breite (15, 3) der Stege ist beliebig, sofern insgesamt mit den mindestens vier, vorzugsweise mindestens sechs, vorhandenen Stegen auf der Ober- und der Unterseite des Dichtungselements (1) eine Reduzierung der zu verpressenden Fläche des Dichtungselements um 30 bis 80% erreicht wird.
  • Die Ausgestaltung der Stege ist beliebig. Besonders geeignet sind beispielsweise Stege mit einem rechteckigen Querschnitt (10), einen Querschnitt (11) mit konvex gekrümmten Längsseiten, einen trapezförmigen Querschnitt (12), bei dem die lange Seite des Trapezes jeweils mit der Ober- bzw. der Unterseite (2, 3) verbunden ist und einen Steg (13) mit zwei abgerundeten Längskanten. Die Stege können innerhalb eines erfindungsgemäßen ringförmigen Dichtungselements auch unterschiedlich ausgestaltet sein. Die Oberseite (14a) bzw. die Unterseite (14b) der Stege ist (im Querschnitt) halbkreisförmig vorzugsweise jedoch leicht gekrümmt oder flach.
  • Ein weiteres wichtiges Erfindungsmerkmal ist, dass sich die Stege auf der Ober- und der Unterseite jeweils gegenüberliegen (siehe beispielsweise 1 und 3), vorzugsweise genau gegenüberliegen (d. h. Abweichung von höchstens 1 mm, vorzugsweise von höchstens 0,05 mm); d. h. an der Stelle wo es auf der Oberseite des Dichtungselements ein Steg hat, befindet sich auf der Unterseite des Dichtungselements auch ein Steg. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die sich gegenüberliegenden Stege bezüglich des Querschnitts gleich ausgestaltet.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft das erfindungsgemäße ringförmige Dichtungselement (1), wobei sich die Stege (6a, 7a) auf der Ober- und Unterseite (2, 3) sich direkt an den Innenrand (4) des ringförmigen Dichtungsrings (1) anschließen und zumindest ein Teil der Längskanten (9a, 10a) der Stege ein Teil des Innenrands (4) bilden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das erfindungsgemäße ringförmige Dichtungselement (1) jeweils auf der Ober- und Unterseite (2, 3) jeweils mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Stege, wobei jeweils der zu dem Außenrand (5) nächstgelegene Steg (in 1, 6c) auf der Oberseite und der zu dem Außenrand (5) nächstgelegene Steg auf der Unterseite (in 1, 7c) sich direkt an den Außenrand (5) des ringförmigen Dichtungselements (1) anschließen und zumindest ein Teil der Längskanten dieser Stege (in 1, 9b und 10b) ein Teil des Außenrands (5) des Dichtungselements bilden.
  • Die Ober- und die Unterseite (2, 3) eine bevorzugten erfindungsgemäßen ringförmigen Dichtungselements (1) haben bis auf die vorhandenen Stege (mindestens 6a, 6b, 7a, 7b) eine flache Ausgestaltung, so dass es sich bei dem vorliegenden Dichtungselement bis auf die Profilierung durch die vorhandenen Stege vorzugsweise um eine Flachdichtung handelt.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein ringförmiges profiliertes Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen (PTFE), welches bei einem Druck von 10 bar, einer Temperatur von 90°C, einer Flächenpressung von 10 MPa (N/mm2) und einer Nennweite des Dichtungselements von DN50 eine spezifische Leckrate von weniger als 10–4 mbar·l/s·m) vorzugsweise 2,3·10–5 mbar·l/(s·m) und eine Restflächenpressung von 4 bis 5 MPa (N/mm2) erreicht. Das profilierte Dichtungselement ist vorzugsweise ringförmig und (bis auf die vorhandenen Profile) eine Flachdichtung. Die Profilierung des Dichtungselements ergibt sich wie oben beschrieben vorzugsweise durch das Vorhandensein von jeweilig mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, konzentrischen Stegen auf der Oberseite und auf der Unterseite des Dichtungselements. Die Ausgestaltung des ringförmigen profilierten Dichtungselements und der Stege ist vorzugsweise so wie in dieser Anmeldung ausführlich beschrieben wird. Das ringförmige profilierte Dichtungselement gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine Flachdichtung mit Stegen bei der die gesamte Stegoberfläche 30% bis 80% und vorzugsweise 40% bis 60% und besonders bevorzugt etwa 50% (d. h. 45–55%) der gesamten Oberfläche des Dichtungselements ausmacht.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen, ringförmigen Dichtungselements aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit oder ohne Füllstoff (vorzugsweise mit Füllstoff), wobei
    • a) ein ringförmiges Dichtungselement aus PTFE mit oder ohne Füllstoff (vorzugsweise mit Füllstoff) derart verpresst wird, dass jeweils mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, konzentrischen Stege auf der Oberseite (2) und der Unterseite (3) (d. h. die Profilierung) des ringförmigen Dichtungselements entstehen, oder
    • b) PTFE-Pulver mit oder ohne Füllstoff (vorzugsweise mit Füllstoff) direkt. gesintert und verpresst wird, so dass jeweils ein ringförmiges Dichtungselements mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, konzentrischen Stege auf der Oberseite (2) und der Unterseite (3) (d. h. die Profilierung) des ringförmigen Dichtungselements entsteht.
  • Für die Herstellmethode a) werden vorzugsweise bekannte Flachdichtungen aus PTFE mit oder ohne Füllstoff in einem Stahlwerkzeug unter einer Presse in kaltem Zustand bei Raumtemperatur verpresst. Eine Verpressung mit aufgeheizten Werkzeugen und/oder vorgeheizten Dichtungen ist auch möglich. Für die oben genannte Herstellmethode b) wird PTFE-Pulver mit oder ohne Füllstoffe im beheizten Presswerkzeug direkt gesintert. Vorzugsweise wird auch durch die Herstellmethode b) eine ringförmige profilierte Flachdichtung hergestellt. Mit den oben genannten Methoden ist es möglich die in dieser Anmeldung beschriebenen Dichtungselemente herzustellen.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen ringförmigen Dichtungselements zur Abdichtung von Rohflanschen eines Kunststoffleitungssystems, insbesondere eines Kunststoff Verbundleitungssystems.
  • Wie die nachfolgenden Beispiele exemplarisch zeigen, führt der Einsatz der erfindungsgemäßen Dichtungselemente zu hervorragenden Dichtungsergebnissen in Kunststoffleitungen, die in einer bestandenen Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft) Prüfung in Kunststoffverbundleitungen beim TÜV-Süd (Deutschland) resultierten. Der geprüfte Bereich ging über die normalerweise maximalen Einsatzmöglichkeiten (80°C/6 bar bzw. 50°C/10 bar) der Kunststoffleitungen hinaus (90°C/10 bar). Diese erfindungsgemäßen Dichtungselemente eröffnen völlig neue Möglichkeiten und Sicherheiten für Kunststoffverbundleitungssystem bzw. für Flanschsysteme mit geringer maximaler Flächenpressung.
  • Figuren:
  • 1: Querschnitt eines erfindungsgemäßen bevorzugten ringförmigen Dichtungselements (1) mit drei Stegen jeweils auf der Oberseite (6a, 6b und 6c) und der Unterseite (7a, 7b, 7c). Die Stege (6a, 7a) auf der Ober- und Unterseite (2, 3) schließen sich direkt an den Innenrand (4) des ringförmigen Dichtungsrings (1) an. Die Längskanten (9a, 10a) der Stege bilden dabei ein Teil des Innenrands (4). Die Figur zeigt weiter, dass ein Steg (6c) auf der Oberseite und ein Steg auf der Unterseite (7c) sich direkt an den Außenrand (5) des ringförmigen Dichtungsrings (1) anschließen und die Längskanten der Stege (9b, 10b) ein Teil des Außenrands (5) bilden.
  • 2: Draufsicht (Ober- oder Unterseite) auf ein erfindungsgemäß bevorzugtes ringförmiges Dichtungselement (1) mit drei Stegen (6a bzw. 7a, 6b bzw. 7b und 6c bzw. 7c, je nachdem ob man das Dichtungselement von der Ober- oder der Unterseite betrachtet). Dargestellt sind auch der Innen- (4) und der Außenrand (5) des erfindungsgemäß bevorzugten ringförmigen. Dichtungselements (1).
  • 3: Stege mit einem rechteckigen Querschnitt (10; 3a), einem Querschnitt mit konvex gekrümmten Längskanten (11; 3b), einem trapezförmigen Querschnitt (12; 3c), bei dem die lange Seite des Trapezes jeweils mit der Ober- bzw. Unterseite (2, 3) verbunden ist und einen Steg (13; 3d) mit zwei abgerundeten Längskanten. Die Oberseite (14a) bzw. die Unterseite (14b) der Stege ist (im Querschnitt) flach dargestellt. Längskanten (16) von Stegen sind illustrativ für die Stege mit rechteckigem Querschnitt (10) und für denjenigen mit konvex gekrümmten Längskanten (11) dargestellt.
  • Beispiele:
  • 1. Herstellung der ringförmigen Dichtungselemente
  • Zwei erfindungsgemäße PTFE-Dichtungen mit Nennweite DN50 (Abmessungen: Außendurchmesser 108 mm, Innendurchmesser 68 mm und einer Dicke von 3 mm) und Nennweite von DN200 (Abmessungen: Außendurchmesser 274, Innendurchmesser 218 mm und einer Dicke von 3 mm) wurden so verpresst, dass jeweils auf jeder Seite (Ober- und Unterfläche) genau gegenüberliegend drei definierte konzentrische Stege (bei DN50, siehe 1 oder 2) bzw. vier definierte konzentrische Stege (bei DN200) die ca. 50% der gesamten Ober- und Unterseitenfläche ausmachen, entstanden. Jeweils der erste Steg (6a, 7a) auf der Ober- und Unterseite (2, 3) schließt sich dabei direkt an den Innenrand (4) des ringförmigen Dichtungsrings (1) an, so dass zumindest ein Teil der Längskanten (9a, 10a) des Steges ein Teil des Innenrandes (4) bilden. Der jeweils letzte Steg (6c bei DN50; für DN200 nicht dargestellt) auf der Oberseite und der letzte Steg (7c bei DN50; für DN200 nicht dargestellt) auf der Unterseite schließen sich direkt an den Außenrand (5) des ringförmigen Dichtungsrings (1) an und zumindest ein Teil der Längskanten der Stege (9b, 10b bei DN50; für DN200 nicht dargestellt) bilden ein Teil des Außenrands (5).
  • 2. Prüfungsaufbau
  • Aufgrund des ungünstigen Verhältnisses von Dichtfläche zu Schraubenzahl und Größe wurden die kritischsten Flanschverbindungen der Nennweite DN50 und DN200 für die Leckagemessung verwendet und um die Restflächenpressung zu ermitteln.
  • Die Dichtungselemente wurden entsprechend DIN 28090-2 (Sept. 1995) mit einem handelsüblichen GFK-Flanschpaar DN50 bzw. DN200 PN10, eine Flachdichtung für statischen Einsatz auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) und den zugehörigen kalibrierten Messschrauben in einem Kunststoff-Verbund-Rohrsystem (Material PVDF/GFK stellvertretend für alle Kunsstoffverbundsysteme; Innenliner aus Polyvinylidenflourid mit glasfaserverstärkten Kunststoff als Verstärkungsummantelung; Flansche ebenfalls aus GFK) eingebaut. Die Oberflächen der Flanschdichtflächen sind glatt. Die Dichtoberflächen (Ober- und Unterseite der Dichtungselemente sowie die Oberflächen der Flanschdichtflächen) wurden nicht nachgearbeitet. Die Flanschverbindung wurde mit Luft mit einer Temperatur von ca. 90°C durchströmt. Die Temperaturmessung erfolgte direkt am Flansch mit einer Temperaturmessung der Firma Ahlborn (System Almend®) Die Montage der Flanschverbindung erfolgte nach bekannten Methoden. Alle Messschrauben wurden vor Beginn der Prüfungen und zwischen deren Verlauf kalibriert. Die Kalibrierung der Messschrauben erfolgte in einer Universalprüfmaschine (Zwick 1485) mittels einer geeigneten Vorrichtung, die es ermöglicht, die Messschrauben mit Messuhr und Adapter in der Universalprüfmaschine aufzunehmen. Die Vorrichtung wurde in Anlehnung an ASTM F38 (Korrekturlinie der Standfestigkeit der Zugprüfmaschine der Firma Zwick/Software TEST EXPERT) erstellt. Bei der Kalibrierung selbst waren die Schrauben so eingebaut, dass sie bei Zugbeanspruchung nicht verkanten können. Anschließend wurden die Schrauben stufenweise jeweils um 5 μm gedehnt und die entsprechenden Kräfte aufgezeichnet. Für jede Schraube wurden drei Messreihen aufgenommen und für die Erstellung der Kalibrierkurven die Mittelwerte verwendet.
  • Weiter wurde ein Kraft/Dehnungs-Diagramm erstellt, mit dessen Hilfe für jede gewünschte Schraubenvorspannung die äquivalente Schraubenlängung abgelesen werden kann. Das Anziehen der Schrauben erfolgte hierbei mit einem Drehmomentenschlüssel. Da die Gewinde, Köpfe und Unterlegscheiben sämtlicher Schrauben vor jedem Versuch sorgfältig gereinigt und geschmiert wurden, ist davon auszugehen, dass die Schraubenkraft der mit und ohne Messuhr verwendeten Schrauben annähernd gleich ist. Die ermittelte Schraubenkraft der Messschrauben mit Messuhr wurde daher entsprechend auf sämtliche Schrauben umgelegt.
  • Nach dieser Temperaturauslagerung wurde die Flanschverbindung mit dem Heliummassenspektrometer (Alcatel, ASM 120 h) auf Leckage geprüft.
  • 3. Messung der Flächenpressung und Leckagerate
  • Die Prüfung der Leckagemenge wurde mit dem Heliummassenspektrometer gemäß der VDI2440 (Richtlinie Verein Deutscher Ingenieure; Emissionsminderung – Mineralölraffinerien, Ausgabedatum November 2000, siehe insbesondere Kapitel 3.3.1.4.; Flanschverbindungen) und Auslagerung der Flansche bei maximaler Betriebstemperatur (90°C) durchgeführt. Danach wurde das Flanschsystem auf Raumtemperatur abgekühlt. Der Flansch wurde evakuiert und mit Helium auf 10 bar gefüllt und geprüft. Das Prüfmedium war Helium. Während der Prüfung fand ein Lastwechsel von 3–4 Stunden über einen Zeitraum von 4 Tagen zwischen Raumtemperatur und 90°C statt.
    Nennweite Flächenpressung [N/mm2] Temperatur [°C] Druck [bar] Leckagerate [mbar·l/(s·m)]
    DN50 10 90 10 2,3·10–5*
    DN200 10 90 10 8,7·10–5*
    Tabelle 1: Ergebnis der Prüfung in Anlehnung an VDI2440 [s. o.]
    • * = Mittelwert aus 3 Messungen
  • Es zeigte sich schon beim Einbau, dass die Dichtung aufgrund der Geometrie eine für diese Art der Dichtung gute Vorspannung aufzeigt. Der Flanschverbund zeigte unter der aufgebrachten Temperatur eine wesentlich höhere Restflächenpressung 4–5 N/mm2 als Erfahrungswerte aus dem Stand der Technik (PTFE Dichtungen aus dem Stand der Technik erreichen 1 bis 2 N/mm2 unter gleichen Bedingungen). Die Schraubenverbindungen wurden während des gesamten Versuchs nicht nachgezogen. Die Leckagemessung zeigte, dass die Dichtungen aufgrund der Geometrie und der Profilierung eine ausgezeichnete Rückstellkraft im geprüften Temperaturprofil bis 90°C aufweist.
  • Dadurch wurde erstmalig die TA-Luft-Zertifizierung (VDI2440) für ein Kunststoffverbundsystem erreicht.
  • 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 Nicht-Patentliteratur
    • - DIN 28090-2 (Sept. 1995) [0030]
    • - ASTM F38 [0030]
    • - VDI2440 (Richtlinie Verein Deutscher Ingenieure; Emissionsminderung – Mineralölraffinerien, Ausgabedatum November 2000, siehe insbesondere Kapitel 3.3.1.4.; Flanschverbindungen) [0033]
    • - VDI2440 [0036]

Claims (14)

  1. Ringförmiges Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer Oberseite, einer Unterseite, einem Innenrand und einem Außenrand, wobei die Ober- und Unterseite jeweils in Kontakt mit einem abzudichtenden Element kommen und die Ober- und Unterseite bei ansonsten flacher Ausgestaltung jeweils auf jeder Seite über mindestens zwei konzentrische Stege verfingen und die Stege sich auf der Ober- und der Unterseite jeweils gegenüberliegen.
  2. Ringförmiges Dichtungselement nach Anspruch 1, wobei die abzudichtende Elemente Rohrflansche eines Kunststoffleitungssystems, insbesondere eines Kunststoff Verbundleitungssystems sind.
  3. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberfläche aller vorhandenen konzentrischen Stege 30% bis 80% und vorzugsweise 40% bis 60% der gesamten Oberfläche der Ober- und Unterseite des Dichtungselements ausmachen.
  4. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Stege auf der Ober- und Unterseite sich direkt an den Innenrand des ringförmigen Dichtungsrings anschließen und zumindest ein Teil der Längskanten der Stege ein Teil des Innenrands bilden.
  5. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Ober- und Unterseite jeweils über mindestens zwei Stege verfügen und die jeweils zu dem Außenrand nächstgelegene Stege auf der Ober- und der Unterseite sich direkt an den Außenrand des ringförmigen Dichtungselements anschließen und zumindest ein Teil der Längskanten dieses Stege ein Teil des Außenrands des Dichtungselements bilden.
  6. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die sich gegenüberliegenden Stege auf der Ober-/Unterseite des Dichtungselements bezüglich Ihres Querschnitts gleich ausgestaltet sind.
  7. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das ringförmige Dichtungselement eine Flachdichtung ist.
  8. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche wobei die Ober- und Unterseite bei ansonsten flacher Ausgestaltung jeweils auf jeder Seite über mindestens drei konzentrische Stege verfügen und die Stege sich auf der Ober- und der Unterseite jeweils gegenüberliegen.
  9. Ringförmiges Dichtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche aus Polytetrafluorethylen (PTFE) mit Füllstoffen.
  10. Ringförmiges profiliertes Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen (PTFE) welches bei einem Druck von 10 bar, einer Temperatur von 90°C, einer Flächenpressung von 10 MPa (N/mm2) und einer Nennweite des Dichtungselements von DN50 eine spezifische Leckrate von weniger als 10–4 mbar·l/s·m) vorzugsweise 2,3·10–5 mbar·l/(s·m) und eine Restflächenpressung von 4 bis 5 MPa (N/mm2) erreicht.
  11. Ringförmiges profiliertes Dichtungselement nach Anspruch 10, wobei das ringförmige profilierte Dichtungselement gemäß einem ringförmigen Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist.
  12. Ringförmiges Dichtungselement nach Anspruch 10, wobei das ringförmige profilierte Dichtungselement eine Flachdichtung mit Stegen ist und die gesamte Stegoberfläche 30% bis 80% und vorzugsweise 40% bis 60% der gesamten Oberfläche des Dichtungselements ausmachen.
  13. Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Dichtungselements aus Polytetrafluorethylen (PTFE), wobei a) eine ringförmiges Dichtungselements aus PTFE optional mit einem Füllstoff derart verpresst wird, dass jeweils mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, konzentrischen Stege auf der Oberseite und der Unterseite des ringförmigen Dichtungselements entstehen, oder b) PTFE-Pulver optional mit einem Füllstoff direkt gesintert und verpresst wird, so dass jeweils ein ringförmiges Dichtungselement mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, konzentrischen Stege auf der Oberseite und der Unterseite des Dichtungselements entsteht.
  14. Verwendung eines ringförmigen Dichtungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Abdichtung von Rohflanschen eines Kunststoffleitungssystems, insbesondere eines Kunststoff Verbundleitungssystems.
DE200910016552 2009-04-06 2009-04-06 Ringförmiges Dichtungselement aus Polytetrafluorethylen (PTFE) Withdrawn DE102009016552A1 (de)

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