DE102012102834A1

DE102012102834A1 - Dichtring und Druckaufnehmer mit mindestens einem solchen Dichtring

Info

Publication number: DE102012102834A1
Application number: DE102012102834A
Authority: DE
Inventors: Michael Hügel
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-09-12
Also published as: US20150308575A1; CN104145144A; WO2013131703A1

Abstract

Ein Dichtring 10 zum Dichten im axial eingespannten Zustand umfasst einen metallischen oder keramischen Ringkörper, der im Querschnitt einen ersten Federschenkel 11 mit mindestens einer ersten Dichtfläche 14, 16 auf einer ersten Stirnseite des Ringkörpers und einen zweiten Federschenkel 12 mit mindestens einer zweiten Dichtfläche 15, 17 auf einer zweiten Stirnseite des Ringkörpers aufweist, die der ersten Stirnseite abgewandt ist, wobei zwischen dem ersten Federschenkel und dem zweiten Federschenkel ein diagonaler Verbindungsschenkel 13 verläuft, welcher mit dem ersten Federschenkel 11 in einem inneren Randbereich des Ringkörpers und mit dem zweiten Federschenkel in einem äußeren Randbereich des Ringkörpers verbunden ist, wobei die erste Dichtfläche 14, 16 ein plastisches Dichtmaterial aufweist, und wobei die zweite Dichtfläche 15, 17 ein plastisches Dichtmaterial aufweist, wobei der Dichtring insbesondere auf mindestens einer Stirnseite zwei Dichtflächen 14, 16, 15, 17, die voneinander radial beabstandet und durch eine umlaufende axiale Vertiefung 18, 19 im Federschenkel 11, 12 voneinander getrennt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtring und einen Druckaufnehmer mit mindestens einem solchen Dichtring.
In der Prozessindustrie werden u. a. Medien verarbeitet, denen gängige Elastomere nur bedingt standhalten. Es ist daher üblich, bei medienberührenden Dichtungen auf die ansonsten üblichen Elastomere zu verzichten, falls entsprechende Medien zu erwarten sind. Stattdessen werden durch metallische Dichtungen oder inerte Kunststoffe, insbesondere Fluorpolymere, wie beispielsweise PTFE, FEP oder PFA eingesetzt. Konstruktionen der gegeneinander zu dichtenden Bauteile sind dann den besonderen Eigenschaften der Dichtmaterialien anzupassen. So erfordern beispielsweise metallische Dichtungen in aller Regel große Einspannkräfte um die erforderlichen Flächenpressungen aufzubringen und Fluorpolymerdichtungen müssen konstruktiv elastisch vorgespannt sein, um Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen den gewöhnlich metallischen Dichtungspartnern und der Dichtung, thermische Verspannungen in der Konstruktion, sich lockernde Schrauben und ggf. mit den vorgenannten Effekten einhergehende Hystereseerscheinungen sowie Fließen des Dichtstoffs und Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können.
Daraus ergibt sich ein Problem für die industrielle Prozessmesstechnik, denn die Messgeräte sollen mit einer möglichst kleinen Variantenzahl hinsichtlich der Konstruktion für die unterschiedlichsten Prozessmedien geeignet sein. Da meistens Elastomerdichtungen ausreichen, ist es nicht gerechtfertigt, alle Geräte mit einer so aufwändigen Konstruktion, dass sie thermoplastische Dichtungen ausreichend elastisch vorspannen können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Dichtring und einen Druckmessaufnehmer mit einem solchen Dichtring bereitzustellen, der anstelle einer Elastomerdichtung einsetzbar ist, und chemisch beständige Werkstoffe aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Dichtring gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und den Druckmessaufnehmer gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11.
Der erfindungsgemäße Dichtring zum Dichten im axial eingespannten Zustand umfasst einen metallischen oder keramischen Ringkörper, der im Querschnitt einen ersten Federschenkel mit mindestens einer ersten Dichtfläche auf einer ersten Stirnseite des Ringkörpers und einen zweiten Federschenkel mit mindestens einer zweiten Dichtfläche auf einer zweiten Stirnseite des Ringkörpers aufweist, die der ersten Stirnseite abgewandt ist, wobei zwischen dem ersten Federschenkel und dem zweiten Federschenkel ein diagonaler Verbindungsschenkel verläuft, welcher mit dem ersten Federschenkel in einem inneren Randbereich des Ringkörpers und mit dem zweiten Federschenkel in einem äußeren Randbereich des Ringkörpers verbunden ist, wobei die erste Dichtfläche ein plastisches Dichtmaterial aufweist, und wobei die zweite Dichtfläche ein plastisches Dichtmaterial aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Dichtring auf mindestens einer Stirnseite zwei Dichtflächen die voneinander radial beabstandet sind und durch eine umlaufende axiale Vertiefung im Federschenkel voneinander getrennt sind, wobei in einer derzeit bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beide Stirnseiten jeweils zwei Dichtflächen aufweisen, die voneinander radial beabstandet sind und durch eine umlaufende axiale Vertiefung im Federschenkel voneinander getrennt sind. In einer Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich jeweils eine innere der beiden Dichtflächen bis zu einem inneren Randbereich der jeweiligen Stirnseite des Dichtrings und eine äußere der beiden Dichtflächen erstreckt sich bis zu einem äußeren Randbereich der jeweiligen Stirnfläche.
Die axiale Vertiefung in einem Federschenkel bewirkt, dass der Federschenkel zwischen den Dichtflächen weicher ist so dass der Federschenkel dort leichter verformbar ist ohne die Integrität der Dichtflächen zu beeinträchtigen. Die axialen Vertiefungen entlasten somit Übergangsbereiche zwischen den Federschenkeln und dem Verbindungsschenkel, wodurch der Anteil plastischer Verformung in diesem Übergangsbereich bei einer gegebenen axialen Kompression des Dichtrings gegenüber Dichtringen ohne eine solche axiale Vertiefung in den Federschenkeln erheblich reduziert ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens eine axiale Vertiefung, vorzugsweise jeweils beide axiale Vertiefungen, im entspannten Gleichgewichtszustand des Ringkörpers im Querschnitt ein minimal umschließendes Rechteck auf, dessen Fläche mindestens 1% vorzugsweise mindestens 1,5% und weiter bevorzugt mindestens 1,8% der Fläche des den Querschnitt des Ringkörpers minimal umschließenden Rechtecks beträgt.
Im Querschnitt der Ringkörpers wird der Verbindungsschenkel durch radiale Vertiefungen bezüglich einer axialen Außenlinie beim Außenradius des Ringkörpers und einer axialen Innenlinie beim Innenradius des Ringkörpers begrenzt.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens ein eine der radialen Vertiefungen umschließendes minimales Dreiecke eine Fläche auf, die nicht weniger als 10% vorzugsweise nicht weniger als 14% und besonders bevorzugt nicht weniger als 16% der Fläche des den Querschnitt des Ringkörpers minimal umschließenden Rechtecks beträgt.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens eine axiale Vertiefung, vorzugsweise jeweils beide axiale Vertiefungen, im entspannten Gleichgewichtszustand des Ringkörpers im Querschnitt ein minimal umschließendes Rechteck auf dessen Fläche zwischen 8% und 16%, insbesondere zwischen 10% und 14% der Fläche des jeweils die benachbarte radiale Vertiefung umschließenden minimalen Dreieckes beträgt.
Die benachbarte radiale Vertiefung einer axialen Vertiefung ist jene radiale Vertiefung, die den Federschenkel begrenzt, in dem die axiale Vertiefung ausgebildet ist.
Der Dichtring ist insbesondere so gestaltet, dass er nach einer axialen Kompression dz aufgrund einer axialen Einspannung, wobei dz nicht weniger als 2% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten Stärke des Ringkörpers, insbesondere nicht weniger als 3% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten, und vorzugsweise nicht weniger als 4% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten beträgt, nach Wegfall der axialen Einspannung eine Relaxation um mindestens 0,2 dz vorzugsweise mindestens 0,3 dz aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Stirnseiten des Ringkörpers im Querschnitt abgerundete Randbereiche auf, deren Krümmungsradius nicht weniger als 0,2 mm, vorzugsweise nicht weniger als 0,4 mm beträgt.
Das minimale den Querschnitt umhüllende Rechteck im Gleichgewichtszustand des Ringkörpers weist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Höhe auf, die nicht mehr als 90%, bevorzugt nicht mehr als 80% und weiter bevorzugt nicht mehr als 75% seiner Breite beträgt, wobei die Höhe durch den maximalen axialen Gleichgewichtsabstand zwischen den Stirnflächen des Ringkörpers gegeben ist und die Breite der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius des Ringkörpers entspricht.
In einer Weiterbildung umfasst das plastische Dichtmaterial ein Fluor-Polymer, insbesondere PTFE, FEP oder PFA, vorzugsweise in einer mittleren Stärke von nicht weniger als 20 μm und nicht mehr als 100 μm. In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung beträgt die mittlere Stärke nicht weniger als etwa 30 μm nicht mehr als etwa 50 μm, insbesondere etwa 35 μm bis 45 μm.
Das PTFE kann insbesondere – nach entsprechender Reinigung und ggf. Plasmabehandlung der Oberflächen des Ringkörpers als Suspension aufgetragen und mittels Sintern verfestigt werden.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst das plastische Dichtmaterial ein plastisches Metall, beispielsweise Silber, Kupfer oder Gold.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Ringkörper Edelstahl, Hastalloy oder einen anderen elastischen metallischen Werkstoff.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Ringkörper einen elastischen keramischen Werkstoff, insbesondere Zirkonoxid.
Der erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer umfasst ein hydraulisches Messwerk welches einen Messwerkkörper und mindestens eine erste Trennmembran aufweist, die entlang einer umlaufenden Fügestelle mit dem Messwerkkörper verbunden und mit einem Medium, beaufschlagbar ist, wobei die Trennmembran in ihrem Randbereich eine ringförmige Trennmembrandichtfläche aufweist; wobei der Druckmessaufnehmer weiterhin mindestens einen Prozessanschlusskörper aufweist, wobei der Prozessanschlusskörper eine Druckausgangsöffnung aufweist, durch welche die Trennmembran mit dem Medium beaufschlagbar ist, wobei die Druckausgangsöffnung von einer ersten Prozessanschlusskörperdichtfläche ringförmig umgeben ist; wobei der Druckmessaufnehmer weiterhin mindestens einen erfindungsgemäßen Dichtring aufweist, wobei der Dichtring zwischen der ersten Trennmembrandichtfläche und der ersten Prozessanschlusskörperdichtfläche axial eingespannt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Messwerkkörper und dem Prozessanschlusskörper ein insbesondere formsteifer axialer Anschlag ausgebildet, der insbesondere den Dichtring ringförmig umgibt, so dass der Dichtring im Nebenschluss mit dem axialen Anschlag mit einer definierten axialen Kompression eingespannt ist.
Der erfindungsgemäße Druckmessaufnehmer umfasst gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen Messwandler, der in einer Wandlerkammer in dem Messwerkkörper angeordnet und über einen hydraulischen Pfad, mit dem an der Trennmembran anstehenden Druck beaufschlagbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Dichtring aufgrund der axialen Einspannung eine axiale Kompression dz auf, die nicht weniger als 2%, insbesondere nicht weniger als 3% und vorzugsweise nicht weniger als 4% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten beträgt, wobei die axiale Kompression dz nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 8% und vorzugsweise nicht weniger als 7% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten beträgt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Dichtring in der Weise axial eingespannt, dass das plastische Dichtmaterial über einen Temperaturbereich von –20°C bis 70°C, insbesondere von –40°C bis 80°C einer mit dem Radius variierenden Flächenpressung unterliegt, die mindestens den Bereich von 0,4 MPa bis 40 MPa überdeckt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Dichtring mit einer solchen Flächenpressung axial eingespannt, dass das plastische Dichtmaterial von dem metallischen oder keramischen Ringkörper in mindestens einem radialen Bereich durchstoßen ist, so dass der metallische oder keramische Ringkörper in diesem radialen Bereich direkt auf der Trennmembrandichtfläche aufliegt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Druckmessaufnehmer ein Differenzdruckmessaufnehmer, zum Erfassen der Differenz zwischen einem ersten Mediendruck und einem zweiten Mediendruck, welcher außer der ersten Trennmembran eine zweite Trennmembran aufweist, die mit einem Medium, beaufschlagbar und eine zweite ringförmige Trennmembrandichtfläche aufweist; wobei der Differenzdruckmessaufnehmer weiterhin einen zweiten Prozessanschlusskörper, einer zweiten Druckausgangsöffnung aufweist, durch welche die zweite Trennmembran mit einem Medium beaufschlagbar ist, wobei die zweite Druckausgangsfläche von einer zweiten Prozessanschlusskörperdichtfläche ringförmig umgeben ist; wobei der Differenzdruckmessaufnehmer weiterhin einen zweiten erfindungsgemäßen Dichtring aufweist, wobei der zweite Dichtring zwischen der zweiten Trennmembrandichtfläche und der zweiten Prozessanschlusskörperdichtfläche axial eingespannt ist, wobei der Differenzdruckmessaufnehmer einen Differenzdruckmesswandler aufweist, der weiterhin mit den an den beiden Trennmembranen anstehenden Mediendrücken beaufschlagbar ist, um deren Differenz zu ermitteln.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Messwerkkörper zwischen dem ersten Prozessanschlusskörper und dem zweiten Prozessanschlusskörper axial eingespannt.
Die Erfindung wird nun anhand des in den Zeichnungen Dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
1a: eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtrings;
1b: einen Querschnitt durch den Dichtring aus 1a an der Position Ib aus 1a;
2: einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers;
3: ein Detailquerschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers; mit dem Dichtring im entspannten Zustand
4: ein Detailquerschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers; mit dem Dichtring im eingespannten Zustand; und
5: eine Skizze zur Erläuterung einiger Definitionen.
Das in 1a und 1b gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtrings 10 weist korrosionsbeständigem Edelstahl auf. Der Dichtring hat einen Außendurchmesser von etwa knapp 5 cm. Der Innendurchmesser ist etwa 0,7 cm kleiner. Die Höhe des Dichtrings, 10, also der maximale Abstand in axialer Richtung beträgt etwa ein Viertel cm.
Der Dichtring 10 weist im wesentlichen die in 1b dargestellte Querschnittsform auf, die durch zwei im wesentlichen etwa parallel verlaufende Federschenkel 11, 12 und einen diese verbindenden diagonal verlaufenden Verbindungsschenkel 13 gekennzeichnet ist. Auf diese Form wird im folgenden auch unter der Bezeichnung Z-Form Bezug genommen.
Die Federschenkel (11, 12) weisen auf den beiden Stirnseiten des Dichtrings jeweils zwei Dichtflächen 14, 16, 15, 18 auf, die durch axiale Vertiefungen 18, 19 voneinander getrennt und radial beabstandet sind. Die Vertiefungen können beispielsweise einige Zehntel mm betragen, jeweils gemessen von der Höhe der am weitesten vorstehenden Dichtfläche. Wie in der 1b zu erkennen ist die Höhe der Dichtflächen 15, 19 am unteren Federschenkel 12 etwa identisch während die Höhe der Dichtfläche 16 am freien Ende des oberen Federschenkels etwas geringer ist, als die Höhe der Dichtfläche 14 an dem mit dem Verbindungsschenkel 13 verbundenen Ende des Federschenkels 12. Damit ist die mit der Dichtfläche 16 an dem freien Ende des Federschenkels erzielte Flächenpressung bei einer ebenen Gegenfläche etwas reduziert. In einer bevorzugten Ausgestaltung soll diese Dichtfläche 16 gegen eine Trennmembran dichten. Durch die reduzierte Flächenpressung wird störende der Einfluss des Dichtrings auf das Übertragungsverhalten der Trennmembran reduziert.
Selbstverständlich sind die Dichtflächen 14, 15, 16, 17 und die axialen Vertiefungen 18, 19 ringförmig umlaufend.
Die axialen Vertiefungen dienen insbesondere dazu einerseits die Federschenkel weicher zu gestalten und andererseits Flächenpressungsgradienten für ein plastisches Dichtmaterial zu erzeugen, wobei das plastische Dichtmaterial insbesondere eine PTFE-Schicht in einer Stärke von etwa 40 μm umfasst. Die Beschichtung mit PTFE kann beispielsweise durch Aufbringen einer Suspension mit Anschließendem Sintern bei Temperaturen bis zu 300°C erfolgen. Ein kommerzieller Anbieter für derartige Beschichtungen ist beispielsweise die Firma Rhenoterm aus Kempen die eine solche Beschichtung anbietet.
Zur Beschreibung der Größe der axialen Vertiefungen wird kurz auf 5 verwiesen. 5 zeigt ein den Querschnitt des Ringkörpers umhüllendes Rechteck mit einer Fläche A, welches das kleinstmögliche Rechteck ist, das den Querschnitt umhüllen kann. Ähnliche umhüllende Rechtecke mit minimaler Fläche dA3, dA4 lassen sich für die axialen Vertiefungen zwischen den Dichtflächen definieren. Die Forderung an die umhüllenden Rechtecke ist, dass sie sich vom Rand des den Ringkörper umhüllenden Rechtecks einwärts erstrecken und die jeweilige Vertiefung vollständig umschließen.
Hierbei bedarf es eines Kommentars für die Fälle, bei denen die an die Vertiefung angrenzenden Dichtflächen ungleiche Höhen aufweisen, wie dies bei der Vertiefung mit der Fläche dA3 der Fall ist. Das die Vertiefung umhüllende Rechteck erstreckt sich radial nur bis zu dem Radius, bei dem die Höhe der angrenzenden Dichtfläche erreicht ist, bzw. nach einer Folge einer starken konkaven und einer anschließenden starken konvexen Krümmung am Rand der Vertiefung praktisch keine Krümmung mehr vorhanden ist, bzw. nur eine so schwache Krümmung auftritt dass der Krümmungsradius mehr als die axiale Höhe des Dichtrings beträgt.
Mit diesen Definitionen beträgt die Fläche dA3, dA4, der umhüllenden Rechtecke der axialen Vertiefungen 18, 19 etwa ein Fünfzigstel der Fläche A des umhüllenden Rechtecks.
Mit entsprechenden Definitionen für umhüllende Dreiecke mit Flächen dA1, dA2, welche radiale Vertiefungen umschließen, die den Verbindungsschenkel begrenzen, und die ebenfalls in 5 dargestellt sind, lassen sich die den Verbindungsschenkel begrenzenden radialen Vertiefungen durch minimale umhüllende Dreiecke beschreiben, deren Fläche dA1, dA2 etwa jeweils ein Sechstel bis etwa ein Fünftel der Fläche A des den Ringkörper umhüllenden Rechtecks aufweisen.
Mit anderen Worten beträgt die Fläche der umhüllenden Rechtecke der axialen Vertiefungen jeweils mehr als 10% der Fläche der soeben erörterten Dreiecke. Damit tragen die axialen Vertiefungen erheblich zur Flexibilität des Ringkörpers bei, wodurch die jeweiligen Übergangsbereiche zwischen den Federstegen 11, 12 und dem Verbindungssteg 13 entlastet werden.
Anhand der 2 bis 4 soll nun die Wirkweise des Dichtrings 10 bei einem erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmers 20 erläutert werden. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Differenzdruckmessaufnehmer mit einem hydraulischen Messwerkkörper der zwischen zwei Prozessanschlusskörpern 30, so genannten Prozessanschlussflanschen und jeweils einem dazwischen liegenden Dichtring 10 axial eingespannt ist, um über zwei stirnseitige Trennmembranen 22 jeweils einen durch die Prozessanschlussflansche 30 zugeführten Mediendruck zu einem Differenzdruckmesswandlerelement 26, in einer Wandlerkammer im Innern des Messwerkkörpers zuleiten zu können.
Die Wirkweise der eingespannten Dichtringe 10, wird nun anhand der 3 und 4 genauer erläutert. 2 zeigt zunächst einen Dichtring 10 der lose und entspannt in einer umlaufenden Ringnut 33 positioniert ist, die in einem Randbereich 31 eines Prozessanschlusskörpers ausgebildet ist. Von oben ist ein hydraulischer Messwerkkörper 21 aufgelegt, wobei unmittelbar gegenüber der Oberseite des Dichtrings ein Randbereich einer Trennmembran 22, welcher als Trennmembrandichtfläche 23 dient, positioniert ist. Zunächst verlaufen die Dichtflächen des Dichtrings 10, eine als Dichtfläche dienende Basis der Ringnut 32 und die Trennmembrandichtfläche 23 im wesentlichen parallel, insbesondere planparallel.
Durch Einspannen des Dichtrings 10 mit einer axialen Kompression um gut 4% seiner axialen Höhe wird der Dichtring, wie in 4 gezeigt, erheblich verformt, wobei sowohl die Verbindungsschenkel als auch die Federschenkel Verformungen aufweisen. Das Ausmaß der Einspannung ist durch einen axialen Anschlag 24, 34 zwischen dem Prozessanschlusskörper 30 und dem Messwerkkörper 21 definiert.
Durch die gezeigte Verformung der Federschenkel treten jeweils in den Randbereichen der Dichtflächen, die den axialen Vertiefungen zugewandt sind, Flächenpressungsmaxima auf, die zum Durchstoßen der PTFE-Schicht führen können. Jeweils zum inneren und äußeren Rand des Ringkörpers hin fällt die Flächenpressung stetig ab, so dass immer ein Flächenpressungsbereich zwischen 40 MPa und 0,4 MPa zuverlässig abgedeckt wird.
Die verbleibende Elastizität im Ringkörper reicht aus, um Spannungsänderungen zwischen dem Prozessanschlusskörper und dem Messwerkkörper auszugleichen.

Claims

Dichtring (10) zum Dichten im axial eingespannten Zustand, umfassend: einen metallischen oder keramischen Ringkörper, der im Querschnitt einen ersten Federschenkel (11) mit mindestens einer ersten Dichtfläche (14, 16) auf einer ersten Stirnseite des Ringkörpers und einen zweiten Federschenkel (12) mit mindestens einer zweiten Dichtfläche (15, 17) auf einer zweiten Stirnseite des Ringkörpers aufweist, die der ersten Stirnseite abgewandt ist, wobei zwischen dem ersten Federschenkel und dem zweiten Federschenkel ein diagonaler Verbindungsschenkel (13) verläuft, welcher mit dem ersten Federschenkel (11) in einem inneren Randbereich des Ringkörpers und mit dem zweiten Federschenkel in einem äußeren Randbereich des Ringkörpers verbunden ist, wobei die erste Dichtfläche (14, 16) ein plastisches Dichtmaterial aufweist, und wobei die zweite Dichtfläche (15, 17) ein plastisches Dichtmaterial aufweist.
Dichtring nach Anspruch 1, wobei der Dichtring auf mindestens einer Stirnseite zwei Dichtflächen (14, 16, 15, 17)) die voneinander radial beabstandet sind und durch eine umlaufende axiale Vertiefung (18, 19) im Federschenkel (11, 12) voneinander getrennt sind.
Dichtring nach Anspruch 2, wobei beide Stirnseiten jeweils zwei Dichtflächen aufweisen, die voneinander radial beabstandet sind und durch eine umlaufende axiale Vertiefung im Federschenkel voneinander getrennt sind.
Dichtring (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei mindestens eine axiale Vertiefung (18, 19) im entspannten Gleichgewichtszustand des Ringkörpers im Querschnitt ein minimal umschließendes Rechteck aufweist, dessen Fläche (dA3, dA4) mindestens 1% vorzugsweise mindestens 1,5% und weiter bevorzugt mindestens 1,8% der Fläche (A) des den Querschnitt des Ringkörpers minimal umschließenden Rechtecks beträgt.
Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Querschnitt des Ringkörpers der Verbindungsschenkel durch radiale Vertiefungen bezüglich einer axialen Außenlinie beim Außenradius des Ringkörpers und einer axialen Innenlinie beim Innenradius des Ringkörpers begrenzt, ist, wobei mindestens ein eine der radialen Vertiefungen umschließendes minimales Dreiecke eine Fläche (dA1, dA2) aufweist, die nicht weniger als 10% vorzugsweise nicht weniger als 14% und besonders bevorzugt nicht weniger als 16% der Fläche (A) des den Querschnitt des Ringkörpers minimal umschließenden Rechtecks beträgt.
Dichtring nach Anspruch 2 und nach Anspruch 5, wobei mindestens eine axiale Vertiefung, vorzugsweise jeweils beide axiale Vertiefungen, im entspannten Gleichgewichtszustand des Ringkörpers im Querschnitt ein minimal umschließendes Rechteck auf dessen Fläche (dA3, dA4) zwischen 8% und 16%, insbesondere zwischen 10% und 14% der Fläche (dA1, dA2) des jeweils die benachbarte radiale Vertiefung umschließenden minimalen Dreieckes beträgt.
Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtring nach einer axialen Kompression dz aufgrund einer axialen Einspannung, wobei dz nicht weniger als 2%, insbesondere nicht weniger als 3%, und vorzugsweise nicht weniger als 4% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten beträgt, nach Wegfall der axialen Einspannung eine Relaxation um mindestens 0,2 dz vorzugsweise mindestens 0,3 dz aufweist.
Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseiten des Ringkörpers im Querschnitt abgerundete Randbereiche aufweisen, deren Krümmungsradius nicht weniger als 0,2 mm, vorzugsweise nicht weniger als 0,4 mm beträgt.
Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das minimale den Querschnitt umhüllende Rechteck im Gleichgewichtszustand des Ringkörpers eine Höhe aufweist, die nicht mehr als 90%, bevorzugt nicht mehr als 80% und weiter bevorzugt nicht mehr als 75% seiner Breite beträgt, wobei die Höhe durch den maximalen axialen Gleichgewichtsabstand zwischen den Stirnflächen des Ringkörpers gegeben ist und die Breite der Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius des Ringkörpers entspricht.
Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das plastische Dichtmaterial ein Fluor-Polymer, insbesondere PTFE, FEP oder PFA, vorzugsweise in einer mittleren Stärke von nicht weniger als 20 μm und nicht mehr als 100 μm, umfasst, wobei die mittlere Stärke nicht weniger als etwa 30 μm nicht mehr als etwa 50 μm, insbesondere etwa 35 μm bis 45 μm beträgt.
Druckmessaufnehmer, umfassend: ein hydraulisches Messwerk (20), welches einen Messwerkkörper (21) und mindestens eine erste Trennmembran (22) aufweist, die entlang einer umlaufenden Fügestelle mit dem Messwerkkörper (20) verbunden und mit einem Medium, beaufschlagbar ist, wobei die Trennmembran (22) in ihrem Randbereich eine ringförmige Trennmembrandichtfläche (23) aufweist; wobei der Druckmessaufnehmer weiterhin mindestens einen Prozessanschlusskörper (30) aufweist, wobei der Prozessanschlusskörper eine Druckausgangsöffnung aufweist, durch welche die Trennmembran (22) mit dem Medium beaufschlagbar ist, wobei die Druckausgangsöffnung von einer ersten Prozessanschlusskörperdichtfläche (32) ringförmig umgeben ist; wobei der Druckmessaufnehmer weiterhin mindestens einen Dichtring (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei der Dichtring (10) zwischen der ersten Trennmembrandichtfläche und der ersten Prozessanschlusskörperdichtfläche axial eingespannt ist.
Druckmessaufnehmer nach Anspruch 11, wobei zwischen dem Messwerkkörper und dem Prozessanschlusskörper ein insbesondere formsteifer axialer Anschlag (24, 34) ausgebildet ist, so dass der Dichtring (10) im Nebenschluss mit dem axialen Anschlag (24, 34) mit einer definierten axialen Kompression eingespannt ist.
Druckmessaufnehmer nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Dichtring (10) aufgrund der axialen Einspannung eine axiale Kompression dz aufweist, die nicht weniger als 2%, insbesondere nicht weniger als 3% und vorzugsweise nicht weniger als 4% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten beträgt, wobei die axiale Kompression dz nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 8% und vorzugsweise nicht weniger als 7% des maximalen axialen Abstands zwischen den beiden Stirnseiten beträgt.
Druckmessaufnehmer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Dichtring (10) in der Weise axial eingespannt ist, dass das plastische Dichtmaterial über einen Temperaturbereich von –20°C bis 70°C, insbesondere von –40°C bis 80°C einer mit dem Radius variierenden Flächenpressung unterliegt, die mindestens den Bereich von 0,4 MPa bis 40 MPa überdeckt.
Druckmessaufnehmer nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Dichtring mit einer solchen Flächenpressung axial eingespannt, dass das plastische Dichtmaterial von dem metallischen oder keramischen Ringkörper in mindestens einem radialen Bereich durchstoßen ist, so dass der metallische oder keramische Ringkörper in diesem radialen Bereich direkt auf der Trennmembrandichtfläche aufliegt.
Druckmessaufnehmer nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Druckmessaufnehmer ein Differenzdruckmessaufnehmer, zum Erfassen der Differenz zwischen einem ersten Mediendruck und einem zweiten Mediendruck ist, welcher weiterhin eine zweite Trennmembran aufweist, die mit einem Medium, beaufschlagbar ist und eine zweite ringförmige Trennmembrandichtfläche aufweist; wobei der Differenzdruckmessaufnehmer weiterhin einen zweiten Prozessanschlusskörper, einer zweiten Druckausgangsöffnung aufweist, durch welche die zweite Trennmembran mit einem Medium beaufschlagbar ist, wobei die zweite Druckausgangsfläche von einer zweiten Prozessanschlusskörperdichtfläche ringförmig umgeben ist; wobei der Differenzdruckmessaufnehmer weiterhin einen zweiten Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei der zweite Dichtring zwischen der zweiten Trennmembrandichtfläche und der zweiten Prozessanschlusskörperdichtfläche axial eingespannt ist, wobei der Differenzdruckmessaufnehmer einen Differenzdruckmesswandler aufweist, der weiterhin mit den an den beiden Trennmembranen anstehenden Mediendrücken beaufschlagbar ist, um deren Differenz zu ermitteln.