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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren zur Fertigung von Dichtungsvorrichtungen für fluidführende Systeme.
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Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze zur Ausbildung von Dichtungen mit verbesserter Dichtheit mit entsprechenden Herstellungsverfahren bekannt. Zur Erhöhung der Dichtheit und insbesondere zum Ausgleich von Rauigkeiten an Dichtungen in fluidführenden Systemen werden nach bekannten Verfahren besondere Schichten oder Beschichtungen aufgebracht. Hierbei wird zunehmend auf polymere Werkstoffe zurückgegriffen, die aufgrund ihrer Elastizität oder Verformbarkeit zum abdichtenden Ausfüllen von Oberflächenrauigkeiten mindestens in einem Dichtungsbereich genutzt werden. Eine einstückige Verbindung mit einem einen Dichtungsbereich aufweisenden Körper bedingt dabei das Ausschneiden und nachfolgend exakte Anordnung von dünnen Folien sowie eine Fixierung durch Auflaminieren, wobei eine sichere Handhabung dünner Folien erforderlich ist.
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Auch ein mindestens bereichsweises Auftragen einer Schicht nach Art eines Druck- oder Lackierungsvorgangs zur partiellen Abdeckung stellt sich als aufwändiger Herstellungsprozess dar, der sich durch mehrstufige Beschichtungen mit Trocknungsschritten und ggf. unter Einsatz zusätzlicher Haftvermittler als zeitintensiv und schwer automatisierbar erweist. Hierbei können zudem je nach Mächtigkeit einer jeweiligen Schicht mehrere Trocknungsschritte und/oder definierte Änderungen der Lage der zu beschichtenden Teile im Verfahrensablauf vorzusehen sein.
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Hierzu Die
DE 10 2016 105 511 A1 offenbart ein Verfahren bei dem eine Dichtungsvorrichtung mit einem Körper als Bestandteil dieser Dichtungsvorrichtung, wobei dadurch ein Dichtungsbereich an dem Körper ausgebildet wird, dass ein Abschnitt eines thermoplastischen Schlauchs diesen Körper mindestens teilweise umgreift und durch thermische Schrumpfung auf diesem fixiert wird. Eine derartige Dichtungsvorrichtung hat sich in der Praxis bewährt, auch hat sind ein entsprechendes Herstellungsverfahren als serientauglich erwiesen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsvorrichtung sowie ein Herstellungsverfahren zu schaffen, bei dem eine verbesserte chemische Beständigkeit erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Demnach wird eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung mit einem Dichtungsbereich an einem ringförmigen Körper als Bestandteil dieser Dichtungsvorrichtung dadurch geschaffen, dass der ringförmige Körper mit einer Öffnung über einen thermoplastischen Schlauch angeordnet ist, und der Schlauch außerhalb der Öffnung des ringförmigen Körpers derart aufgeweitet ist, dass der Schlauch mindestens teilweise an einer der Stirnflächen des ringförmigen Körpers anliegt.
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Nachfolgend wird ein durch den thermoplastischen Schlauch umgriffener Bereich als Dichtung bzw. als partielle Beschichtung mit verbesserter Dichtungseigenschaft verwendet. Dabei ist nun die Öffnung des ringförmigen Körpers an einem Innendurchmesser mit einer schützenden Auskleidung versehen. Diese schützende Auskleidung weist eine durch das Material des thermoplastischen Schlauchs gegebene chemische Beständigkeit auf, die gegenüber der des Materials, aus dem der Ring selber besteht, deutlich verbessert ist.
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Durch das mindestens teilweise Umgreifen ist bereits ein guter Sitz der Beschichtung ohne jede Verschiebbarkeit an dem betreffenden Körper sichergestellt. Die Beschichtung des ringförmigen Körpers sorgt zudem nur zu einer vernachlässigbaren Verringerung einer durchströmbaren freien Querschnittsfläche in Vergleich zu der Querschnittsfläche des unbeschichteten ringförmigen Körpers.
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Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem ein Körper mit einer Öffnung, insbesondere ein ringförmiger Körper, über einen thermoplastischen Schlauch angeordnet wird und der thermoplastische Schlauch nachfolgend zur Ausbildung eines Dichtungsbereichs an einem ringförmigen Körper außerhalb der Öffnung des ringförmigen Körpers derart aufgeweitet wird, dass eine Innenmantelfläche sowie eine Stirnfläche des ringförmigen Körpers mindestens teilweise durch den Schlauch abgedeckt werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine Stirnfläche und ein Teil einer Innenmantelfläche des Körpers mindestens teilweise durch eine aus einem thermoplastischen Schlauch gebildete Schicht überdeckt. Hierdurch wird bereits eine ausreichend sichere Fixierung einer Beschichtung für einen Einbau erzielt. Es wird dabei bevorzugt, dass mindestens eine Stirnfläche und/oder eine Innenmantelfläche des Körpers eine Fase, einen Absatz, mindestens eine konzentrisch und insbesondere geschlossen verlaufende Nut bzw. Vertiefung und/oder eine Materialanhäufung aufweist. Hierdurch werden vorteilhafterweise zusätzliche Haltestellen für den thermoplastischen Schlauch und/oder Flächen gebildet, die zur Verbesserung der Fixierung der Beschichtung unter Belastung durch eine i.d.R. axial gerichtete Anpresskraft beitragen.
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Vorzugsweise besteht der thermoplastische Schlauch aus mindestens einem Fluor-Polymer. Besonders bevorzugt wird als Material für den thermoplastischen Schlauch PTFE eingesetzt, das sogar den strengen Lebensmittelstandards gemäß FDA und KTW genügt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zu beschichtende Körper als Ring oder als Rohrabschnitt ausgebildet, der aus einem Metall oder einer Keramik besteht, oder der zu beschichtende Körper stellt einen mehrteilige Körper dar, der aus Ringen oder Scheiben auch unterschiedlicher Materialien besteht. Der beschichtete Körper wird dann nachfolgend als Bestandteil einer Dichtungsvorrichtung verwendet. Konkrete Ausführungsbeispiele hierzu wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch dargestellt und beschrieben.
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In einem bevorzugten Verfahren wird ein mit einer Beschichtung zu versehender Körper in einem Haltemittel fixiert. Vorzugsweise erfolgt diese Fixierung in einem bestimmten Abstand relativ zu weiteren in einem Prozessschritt zu beschichtenden Körpern unter Verwendung von Positionsmarken, Rasten oder ähnlichen Vorrichtungen. In einer im Wesentlichen axial fluchtenden Position wird nachfolgend eine thermoplastische Schlauchhülse durch die Öffnungen der zu beschichtenden Körper hindurchgeführt. Durch Erwärmen mindestens des mit einer Beschichtung zu versehenden Körpers oder der gesamten Vorrichtung wird der thermoplastische Schlauch dehn- und verformbarer. Durch zusätzliche Beaufschlagung mit erhöhtem Innendruck wird der Schlauch nach förmlich aufgeblasen, so dass er sich mindestens teilweise um die zu beschichtenden Körper herum konturtreu anlegt. Diese Ausformung des Schlauchs bleibt beim Abkühlen im Wesentlichen erhalten, so dass anschließend eine Vereinzelung und Nachbearbeitung der einzelnen Körper bzw. der jeweiligen Schlauchabschnitte daran erfolgen kann.
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Als vorteilhafter Zwischenschritt wird in einer alternativen Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens mindestens ein Beschneiden der Endbereiche des temperierten und unter einem Überdruck geweiteten Schlauchstücks vorgesehen. Hierbei ist in einer Ausführungsform auch eine Anpassung an eine vorgegebene Form vorgesehen.
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Die Vorrichtung wird in einem abschließenden Bearbeitungsschritt vorzugsweise einem Verpressen oder Verprägen unterzogen. Das Verpressen oder Verprägen wird temperiert, vorzugsweise jedoch unter Verwendung eines Werkzeugs auf Raumtemperatur bzw. dementsprechend kalt durchgeführt.
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Potentielle Anwendungen für Produkte gemäß vorliegender Erfindung sind z.B. statische Dichtungen für Rohrleitungsverschraubungen, für die Abdichtung von Schrauben und Bolzen, für die Abdichtung von Flanschen mit erhöhten Ansprüchen bezüglich chemischer Beständigkeit z.B. gegenüber Reinigungsmedien wie sie in Abfüllanlagen für Getränke zum Reinigen von Rohrleitungen eingesetzt werden. Die Dichtungen eignen sich auch für die Gestaltungen von totraumfreien Anlagen oder Rohrleitungssystemen. Die Bandbreite der Formgebung reicht bei den ringförmig geschlossenen Körpern von Metallringen mit PTFE-Umhüllung über dünne Blechringe mit Sicke ebenfalls mit PTFE Umhüllung hinaus. Beispielsweise kann auch ein Elastomer-0-Ring am Innendurchmesser mit PTFE oder einem anderen chemisch beständigeren Werkstoff überzogen werden.
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Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
- 1: Schnittdarstellungen durch zwei Bauformen beschichteter Körper;
- 2: eine Schnittdarstellung durch einen nach dem Stand der Technik beschichteten Körper bei einer Verwendung als Entkopplungsdichtung in einer Einbausituation;
- 3: eine Schnittdarstellung zur Darstellung wesentlicher Teilschritte eines Herstellungsverfahrens;
- 4: eine Schnittdarstellung gemäß 3 mit Darstellung von Schritten der Nachbearbeitung;
- 5a - 5e: Schnittdarstellungen von Bauformen zu beschichtender Körper;
- 6a bis 6d: Schnittdarstellungen beschichteter Körper gemäß 1 mit Variationen der Oberflächenkonturen;
- 7a - 7d: Schnittdarstellungen beschichteter Körper mit zusätzlichen Ausgleichs- und/oder Dichtungselementen;
- 8a und 8b: Schnittdarstellungen zweier Rohrverbindungen unter Verwendung von Ausführungsbeispielen von beschichteten Körpern zur Abdichtung von Flanschbereichen;
- 9a bis 9c: Schnittdarstellungen beschichteter Körper in Form von Metallringen
- 10: eine Schnittdarstellung eines beschichteten Körpers in Form eines Dichtrings mit kreisförmigem Querschnitt und
- 11: eine Schnittdarstellung eines in zwei Schritten fast vollständig umschließend beschichteten Körpers.
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Über die verschiedenen Abbildungen der Zeichnung hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung durch Körper 1 als Bestandteil einer hier nicht weiter dargestellten Dichtungsvorrichtung. Ein Körper 1 hat die Form eines Rings und kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein. In 1 ist links ein Körper 1 dargestellt, der aus drei Scheiben 1a aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist, das Ausführungsbeispiel von 1 auf der rechten Seite zeigt einen einstückigen Ring 1. Je nach technisch gewünschten Eigenschaften des Körpers 1 werden als grundsätzliche Bauformen Stapel aus Scheiben und/oder Ringen als Teilkörper auch miteinander kombiniert, wie auch unterschiedliche Materialen für die Teilkörper als Bestandteile zum Aufbau des Körpers 1 genutzt werden können.
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Unabhängig von einem jeweiligen Aufbau ist der Körper 1 als Ring mit einer partiellen Beschichtung 2 versehen. Diese Beschichtung 2 umschließt die Oberfläche des Rings 1 nicht vollständig, sie erstreckt sich vielmehr von einer Innenmantelfläche 3 einer Ausnehmung 4 her über Planflächen bzw. Stirnflächen 5, 6 bis ungefähr zu Außenkanten 7, 8 hin. Die Beschichtung 2 überdeckt damit also beide Planflächen 5, 6 sowie die Innenmantelfläche 3 des Rings 1. Ein Außenumfang bzw. eine äußere Mantelfläche 9 des Körpers 1 ist nicht mit der Beschichtung 2 versehen. Damit entspricht die dargestellte partielle Beschichtung 2 im Schnitt der Form eines gestreckten Buchstaben „C“.
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2 stellt einen Schnitt durch einen mit einer Beschichtung
2 gemäß
1 versehenen Körper
1 bei einer Verwendung als Entkopplungsdichtung
10 in einer Einbausituation in einem Drucksensor
11 als Anwendungsfall dar in einer direkten Gegenüberstellung mit einer bekannten Dichtungsbauform. Für den Einsatz in Drucksensoren sind z.B. aus der
DE 10 2004 057 967 A1 Entkopplungsringe
12 bekannt, die zwischen einem Gehäuse
13 und einer keramischen Druckmesszelle
14, nachfolgend abgekürzt als DMZ, unter axialer Vorspannung eingebaut werden. Diese Entkopplungsringe
12 bestehen als Ring oder Rohrabschnitt bevorzugt aus dem gleichen keramischen Material wie die DMZ
14. Derartige Entkopplungsringe
12 weisen in einer Weiterbildung gemäß der
DE 10 2013 111 910 A1 in Kontaktflächen zur DMZ
14 sowie zum umgebenden Gehäuse
13 ferner jeweils eine Beschichtung
15 auf. Die Beschichtung
15 besteht aus einem PTFE-Werkstoff und einem haftvermittelnden Werkstoff, z.B. PFA. Durch Vorspannung wird die Beschichtung
15 plastisch verformt und dichtet somit ein Fluid gegenüber dem Gehäuse
13 bzw. gegenüber der DMZ
14 ab. Thermisch induzierte Spannungen können durch die dünne Beschichtung
15 aus PTFE entkoppelt werden. Damit erfährt die DMZ
14 keine thermisch induzierten Spannungen, was die Messung eines möglichst temperaturunabhängigen Drucksignals ermöglicht.
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Nachteilig an der Verwendung eines in vorstehend beschriebener Weise nach diesem Stand der Technik beschichteten Körpers 1 als Entkopplungsdichtung bzw. Entkopplungsring 12 ist insbesondere ein aufwändiger Herstellungsprozess, der sich durch mehrstufige Beschichtung mit Haftvermittler und PTFE als zeitintensiv und schwer automatisierbar erweist. Das Auflaminieren einer solchen Entkopplungsdichtung erfordert eine sichere Handhabung dünner Folien, das Ausscheiden von dünnen Folien und die Anordnung von dünnen Folien in einem beheizbaren Formwerkzeug. Auch bleiben Teile des Körpers 1 unbeschichtet.
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Ein Stoffschluss, wie er bei einer Beschichtung zwischen der aus PTFE gebildeten Entkopplungsschicht durch einen haftvermittelnden Werkstoff und dem Trägerring bzw. ringförmigen Körper gemäß der Offenbarung der
DE 10 2013 111 910 A1 vorgesehen ist, ist nicht in allen Anwendungen erforderlich. Der Dichtring kann durch entsprechend hohe axiale Vorspannkräfte soweit elastisch/plastisch verformt werden, so dass eine hohe Dichtheit erlangt wird. Der Stoffschluss bietet lediglich mit Blick auf eine Handhabung der Dichtung in der Montage in einen jeweiligen Einbauraum Vorteile, da das PTFE hierbei nicht verrutschen kann. Durch eine erfindungsgemäße Verwendung eines PTFE-Schlauchs ist ein solcher Dichtungsring herstellbar, bei dem die wahlweise eine oder beide Planflächen sowie die Innenmantelfläche mit einer PTFE-Folie nur formschlüssig überzogen werden. Dieser Formschluss reicht in vielen Anwendungen bereits völlig aus, um die sichere Handhabung der Entkopplungsdichtung
10 beim Einbau, also im Wesentlichen vor Aufbringung der axialen Vorspannkraft, zu ermöglichen. Beim Aufbringen der axialen Vorspannkraft genügt entweder eine gute axiale Ausrichtung und/oder eine gewisse Oberflächenrauheit, um ein Verrutschen der PTFE-Auflage zu vermeiden, da sich das PTFE-Material mit steigendem Druck in die Rauheitstäler einbetten kann. Zudem ist die bevorzugte Dicke einer PTFE-Auflage mit weniger als ca. 50 µm bis etwa 500 µm je nach Baugröße einer Dichtungsanordnung sehr gering, so dass das Verhältnis von Dicke zu Dichtflächenbreite sehr klein ist.
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Eine dementsprechende, erfindungsgemäße Dichtung als Entkopplungsdichtung, die auch in anderen Dichtungsanwendungen und Einsatzfällen z.B. in der chemischen Industrie Vorteile bieten kann, ist dagegen Ergebnis eines vergleichsweise einfacheren Herstellungsverfahrens. Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Herstellungsverfahrens ist nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Bei diesem Verfahren finden ein Haltemittel 16 für mehrere zu beschichtende Körper 1 Verwendung. Das Haltemittel 16 weist Vorsprünge 17 als definierte Aufnahmen der zu beschichtenden Körper 1 auf, wobei diese Vorsprünge 17 in Nuten 18 eines jeweiligen Körpers 1 fixierend eingreifen. Ein Abstand A zwischen benachbarten Körpern 1 wird durch Abstandsmittel 19 eingerichtet. Es ergibt sich bei gleichartigen Körpern 1 damit eine Anordnung, in der die Ausnehmungen 4 der Körper 1 fluchtend in einer Linie liegen.
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Durch die Ausnehmungen 4 hindurch wird nun ein Schlauch 20 auf einem thermoplastischen Material geführt, so dass jeder der ringförmigen Körper 1 nun mit der Öffnung 4 über bzw. auf dem thermoplastischen Schlauch 20 angeordnet ist. Der Schlauch 20 ist in 3 in dieser Ausgangsposition nur gestrichelt dargestellt, da der Schlauch 20 in einem weiteren Fertigungsverfahren zur Ausbildung eines Dichtungsbereichs an einem jeden der Körper 1 außerhalb einer jeden Öffnung 4 derart aufgeweitet wird, dass eine Innenmantelfläche 3 sowie mindestens eine Stirnfläche 8, 9 des Körpers 1 mindestens teilweise durch den Schlauch 20 abgedeckt werden. Dazu wird das thermoplastische Material des Schlauchs 20 durch Temperaturerhöhung und/oder elektromagnetische Strahlung verformbar gemacht bzw. erweicht. Durch einen Druckunterschied wird der Schlauch 20 dann um den mit einer Beschichtung zu versehenden Körper 1 herum mindestens teilweise umschließend aufgeweitet. Die Abbildung von 3 stellt hierzu einen erhöhten Innendruck P als Auslöser für eine durch gebogene Pfeile angedeutete, von einer Mittelachse nach außen hin gerichtete Verformung der Schlauchs 20 nach Art eines Blasformens an. Damit überzieht der verformte Schlauch 20 die Innenmantelflächen 3 sowie die Stirnflächen 5, 6 jedes der Körper 1 und verläuft weiter entlang der Abstandsmittel 19 zu einem weiteren Körper 20. Alternativ oder zusätzlich kann auch außerhalb des Schlauchs 20 mit einem Unterdruck gearbeitet werden. In jedem Fall verringert sich durch diese erzielte Aufweitung eine Wandstärke D des thermoplastischen Schlauchs 20 in einem thermisch erweichten Ausgangszustand von etwa 0,5 mm bis 3 mm nach maximaler Weitung auf eine Wandstärke d von ca. 0,1 mm bis etwa 0,45 mm. Für den vorstehend beschriebenen Vorgang können auch aus der Herstellung sog. Formschläuche aus PTFE-Material her grundsätzlich bekannte Werkzeuge in angepasster Form eingesetzt werden.
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Um Körper 1 von innen her und seitlich mit einer PTFE-Folie zu kaschieren weist ein Werkzeug gemäß 3 Mittel auf, in der die Körper 1 festgehalten und positioniert werden. Es können in einem Werkzeug mehrere Ringe gleichzeitig mit einer inneren PTFE-Hülle versehen werden. Die nach einem Blasform-Vorgang zusammenhängenden Bereiche werden nachfolgend oder auch direkt in dem Werkzeug vereinzelt. 4 stellt dazu in Fortführung der Darstellung von 3 einen Ausschnitt aus einem längeren Stück des wieder soweit erstatten Schlauchs 20 mit einem der teilweise umschlossenen Körper 1 dar. Parallel zu den Stirnflächen 5, 6 verlaufende gestrichelte Linien zeigen Schnittebenen an, durch die nun vereinzelte Körper 1 mit jeweils einem Abschnitt 21 des Schlauchs 20 erhalten werden. Eine Nachbearbeitung und Anpassung des Schlauchabschnitts 21 an eine vorgegebene Form wird dann durchgeführt, indem es einem Verpressen oder Verprägen unterzogen wird. Dazu wird der Schlauchabschnitt 21 abermals in einer Halterung temperiert, in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der noch erwärmte Schlauchabschnitt 21 in einem auf Raumtemperatur befindlichen Werkzeug einer Kombination aus Verpressen, Verprägen und Zuschneiden nach Art eines Stanzvorgangs unterzogen. Hierbei wird ein Beschneiden von Endbereichen 22 des jeweiligen Schlauchabschnitts 21 so durchgeführt, dass Schnittkanten 23 des Schlauchabschnitts 21 mit den Außenkanten 7, 8 des Körpers 1 abschließen.
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Ein Herstellungsverfahren umfasst hier folgende Schritte:
- - Bereitstellen von strukturgebenden Ringen oder Teilen;
- - Bereitstellen eines Polymerschlauchs;
- - Bereitstellen eines Blasformwerkzeugs;
- - Einlegen der zu umhüllenden Ringe in das Blasformwerkzeug;
- - Schließen des Werkzeugs, z.B. um eine Trennebene;
- - Vorwärmen des Polymerschlauchs;
- - Einführen des vorgewärmten Polymerschlauchs in das Werkzeug;
- - Abdichten eines Endes des Polymerschlauchs, z.B. Quetschen;
- - Polymerschlauch mit Innendruck beaufschlagen;
- - Kühlzeit ggf. währenddessen Haltevorrichtungen zurückziehen;
- - Schlauch abschneiden,
- - Ringe bereits in dem Werkzeug vereinzeln;
- - Öffnen des Werkzeugs;
- - Umgeformter Bereich mit mehreren Ringen entnehmen;
- - Ringe vereinzeln, ggf. besäumen/trimmen oder bearbeiten;
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Die Abbildungen der 5a - 5e zeigen als Schnittdarstellungen ergänzend zu 3 weitere Bauformen von zu beschichtenden Körpern 1 mit Beispielen für Vorsprünge 17 als Aufnahme in einem Haltmittel 16. So zeigt 5a dahingehend eine Abwandlung von 3, dass hier statt einer V- eine U-förmige Nut 18 in dem Körper 1 vorgesehen ist. In 5b werden korrespondierende Absätze zur Lagesicherung genutzt. 5c offenbart die Verwendung einer halbkreisförmigen Nut 18, die über einen Hohlring in dem Haltemittel 16 fixiert ist. In den Ausführungsbeispielen der 5d und 5e sind die Haltemittel 16 teilweise verschieblich ausgebildet.
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Die 6a bis 6d stellen Schnittdarstellungen mit einer abschließend bearbeiteten Beschichtung 2 versehener Körper 1 gemäß 1 dar, die Variationen der Oberflächen der Stirnflächen 5, 6 oder der äußeren Mantelfläche 9 aufweisen. Die Ausführungsbeispiele der 6a und 6b zeigen an den versetzt zueinander angeordnete Ausnehmungen bzw. Nuten 24 und Ringe 25. Die folgenden beiden Ausführungsbeispiele nicht zeigen die Besonderheit, wonach der Körper 1 durch die Beschichtung 20 hier nicht mehr symmetrisch überzogen worden ist. 6c zeigt Stufen 26 an den Stirnflächen 5, 6. Dabei sind hier die Überdeckungen der Stirnflächen 5, 6 durch die partielle Beschichtung 2 unterschiedlich lang ausgebildet. 6d offenbart über unterschiedlich ausgebildete Beschichtungen 2 hinaus eine Fase 27 an der Innenmantelfläche 3 der Ausnehmung 4 des Körpers 1. Die Beschichtung 2 greift in die Fase 27 fixierend ein und überdeckt nur die Stirnfläche 5 des Körpers 1.
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Bei den 7a - 7d umfasst der beschichtete Körper 1 selber zusätzliche elastomere Ausgleichs- und/oder Dichtungselemente 29 unterschiedlicher Bauform in Schnittdarstellungen. In einer der Ausführungsform von 1 vergleichbarer Weise sind diese erweiterten Körper 1 über die Stirnflächen 5, 6 des Körpers 1 hinweg durch das Material des Schlauchs überdeckt.
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Entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele werden vorgespannte Axialdichtungsanordnungen mit einer Dichtung bestehend aus einem Stützkörper 1 und einer Ummantelung in Form einer partiellen Beschichtung 2 an dem Außenumfang bzw. der Mantelfläche 10 sowie an mindestens einer der beiden Stirnflächen 8, 9 hergestellt. Die Stirnseiten bzw. Stirnflächen 8, 9 des entsprechenden Rings 1 oder Rohrabschnitts sind in weiteren Ausführungsbeispielen gemäß den Abbildungen der 8a und 8b einsetzbar. Die 8a und 8b zeigen Schnittdarstellungen zweier Rohrverbindungen 30 unter Verwendung von Ausführungsbeispielen von beschichteten Körpern 1 zur Abdichtung von Flanschbereichen.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen der 9a bis 9c werden beschichtete Körper 1 in Form von Metallringen 31 verwendet. Die Metallringe 31 weisen unterschiedliche Profilierungen auf. 9a zeigt einen z-förmigen Querschnittsverlauf, 9b ein Doppel-z und 9c eine Umkehrung von 9b mit einer Umkrempelung an einem Innenradius.
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10 ist eine Schnittdarstellung eines beschichteten Körpers 1 in Form eines Dichtrings 31 mit kreisförmigem Querschnitt. Dieser Dichtring 31 kann als Metall, aber auch einem elastomeren Material gebildet sein.
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In den meisten statischen Dichtungsanwendungen ist gegenüber dem Innendurchmesser bzw. der Innenmantelfläche
3 der Ausnehmung
4 abzudichten. Deshalb stellt die vorstehend beschriebene, zu dem Außenmantel
9 hin offene Umhüllung nicht unbedingt einen Nachteil dar.
11 zeigt als Abhilfe eine Schnittdarstellung eines in zwei Schritten fast vollständig umschließend beschichteten Körpers
1. Dazu wird erst ein vorstehend beschriebenes Verfahren durchlaufen, wobei nun Schnittkanten
23 des Schlauchabschnitts
21 ungefähr auf der Hälfte der Stirnflächen
5,
6 des Körpers
1 liegen. Damit ist die Innenmantelfläche
3 der Ausnehmung
4 soweit umschlossen, dass in einem zweiten Prozessschritt gemäß der
DE 10 2016 105 511 A1 die äußere Mantelfläche
9 mit einem noch freien Teil der Stirnflächen
5,
6 des Körpers
1 überdeckt werden. Die Schnittkanten
23 der beiden Schlauchabschnitte
21 können entweder einen schmalen Spalt bilden, oder einander überlappen.
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Für den letzteren Fall ist exemplarisch in einem mittleren Bereich der Stirnflächen 5 eine nutförmige, geschlossene Ausnehmung 32 vorgesehen, in der eine solche Überlappung vollständig aufgenommen werden kann. Insgesamt ergibt sich gemäß 12 eine über Dichtflächen 33 in einem Einbaufall durch thermoplastische Schlauchabschnitte 21 vollständig geschlossene Anordnung hohe chemischer Güte.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren umfasst damit eine Anzahl von Teilschritten und ermöglicht dabei einen automatisierten und wirtschaftlichen Herstellprozess zur Massenherstellung bei geringer Bauteilstreuung. Mit diesem Verfahren könnten Metallringe, Keramikringe oder auch Kunststoff- und Elastomer-Ringe, jeweils ein- oder mehrteilig, innen und seitlich z.B. mit mindestens einer PTFE-Folienschicht umhüllt werden. Im Ergebnis wurden vorstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben, bei denen ein Ring oder Rohrstück, bei dem reines PTFE als Ummantelung dient, mit einer verbesserten Dichtung versehen sind, die als nicht verschiebbar und zuverlässig dichtend und gutsitzend getestet wurde. Durch kaltes Nachprägen der angebrachten PTFE-Ummantelung wurde der Sitz auf der Dichtung noch verbessert. Ein Einsatz sehr teurer elastomerer Werkstoffe kann vorteilhafterweise vermieden werden. Anwendbar ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Dichtung, Entkopplungsdichtung oder Entkopplungsringen bestehend aus einem strukturbildendem ringförmigen Körper und einer formschlüssigen Umhüllung, die sich ausgehend vom Innendurchmesser über beide Stirnflächen erstrecken kann. Zusätzliche, die Dichtheit begünstigende Details, wie konzentrische Nuten, nichtkonzentrische Vertiefungen ggf. zur Ableitung von Permeationsleckage, können flexibel im Rahmen einer zuverlässigen Massenfabrikation integriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Körper
- 1a
- Scheibe
- 2
- partielle Beschichtung
- 3
- Innenmantelfläche der Ausnehmung 4
- 4
- Ausnehmung des Körpers 1
- 5
- Planfläche / Stirnfläche des Körpers 1
- 6
- Planfläche / Stirnfläche des Körpers 1
- 7
- Außenkante
- 8
- Außenkante
- 9
- Außenumfang / Mantelfläche
- 10
- Entkopplungsdichtung
- 11
- Drucksensor
- 12
- Entkopplungsring/Rohrstück als zu beschichtender Körper
- 13
- keramische Druckmesszelle / DMZ
- 14
- Beschichtung, nach dem Stand der Technik ausgeführt
- 15
- Gehäuse
- 16
- Haltemittel
- 17
- Vorsprung als Aufnahme
- 18
- Nut im Körper 1
- 19
- Abstand oder Abstandsmittel
- 20
- thermoplastische Schlauch
- 21
- Schlauchabschnitt
- 22
- Endbereich des Schlauchabschnitts 21
- 23
- Schnittkante
- 24
- Ausnehmung bzw. Nut als Ausnehmung in Stirnflächen 5, 6
- 25
- Ringe
- 26
- Stufe
- 27
- Nut
- 28
- Fase
- 29
- elastomeres Ausgleichs- und/oder Dichtungselement
- 30
- Rohrverbindung
- 31
- Metallring
- 32
- Ausnehmung
- 33
- Dichtungsfläche
- A
- Abstand
- d
- Schichtdicke nach Weitung des Schlauchs 20
- D
- Schichtdicke nach einem thermischen Erweichen von 20.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016105511 A1 [0004, 0034]
- DE 102004057967 A1 [0021]
- DE 102013111910 A1 [0021, 0023]
