DE102021134335A1 - Seal structure and related applications - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung offenbart Dichtungsstruktur (1) für die Schnittstelle zwischen zwei Verbindungsstücken (10), wobei durch die Verbindungsstücke (10) Medium fließbar ist, umfassend eine, insbesondere kreisringförmige, Trägerschicht (7) mit zumindest einem Dichtelement (2), das zwischen den beiden Verbindungsstücken (10) anordenbar ist, wobei das Dichtelement (2) dazu ausgestaltet ist, einen Austritt von Medium aus der Schnittstelle oder Eintritt in die Schnittstelle zu verhindern,wobei das Dichtelement (2) zumindest abschnittsweise auf der Trägerschicht (7) angeordnet ist,wobei die Trägerschicht (7) eine Aussparung (7a) umfasst; eine Sensorstruktur (3), die dazu ausgestaltet ist, das Medium zu detektieren, und ein damit korreliertes Messsignal auszugeben, wobei die Sensorstruktur (3) in Mediumkontakt steht, wenn das Dichtelement (2) undicht ist, wobei die Sensorstruktur (3) nicht auf dem Dichtelement (2) angeordnet ist, und wobei die Sensorstruktur (3) zumindest abschnittsweise in der Aussparung (7a) angeordnet ist; und eine Auswerteeinheit (4), die mit der Sensorstruktur (3) elektrisch verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, das Messsignal zu verarbeiten.Die Erfindung offenbart auch verschiedene Anwendungen.The invention discloses a sealing structure (1) for the interface between two connecting pieces (10), the medium being able to flow through the connecting pieces (10), comprising a carrier layer (7), in particular in the form of a circular ring, with at least one sealing element (2), which is placed between the two Connecting pieces (10) can be arranged, the sealing element (2) being designed to prevent medium from escaping from the interface or entering into the interface, the sealing element (2) being arranged at least in sections on the carrier layer (7), wherein the carrier layer (7) comprises a recess (7a); a sensor structure (3) which is designed to detect the medium and to output a measurement signal correlated therewith, the sensor structure (3) being in contact with the medium when the sealing element (2) is leaking, the sensor structure (3) not being open the sealing element (2) is arranged, and wherein the sensor structure (3) is arranged at least in sections in the recess (7a); and an evaluation unit (4) which is electrically connected to the sensor structure (3) and is designed to process the measurement signal. The invention also discloses various applications.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsstruktur für die Schnittstelle zwischen zwei Verbindungsstücken und Anwendungen derselben.The invention relates to a sealing structure for the interface between two connectors and applications thereof.
Medien, zum Beispiel chemische Produkte, Lebensmittel, Gas oder Mineralöl, werden in Tankcontainern, Tankaufliegern, Flexitanks oder Intermediate Bulk Containern (IBC) mittels LKW, Zug oder Schiff an ihre entsprechenden Ziele transportiert.Media, such as chemical products, food, gas or mineral oil, are transported to their respective destinations in tank containers, tank trailers, flexitanks or intermediate bulk containers (IBC) by truck, train or ship.
Eine Leckage des Transportbehältnisses muss vermieden werden oder zumindest frühzeitig erkannt werden. Gerade bei gefährlichen Stoffen entstehen große Folgeschäden, insbesondere für die Umwelt.A leak in the transport container must be avoided or at least detected early. Hazardous substances in particular result in major consequential damage, especially for the environment.
Messungen über Änderungen des Füllstands des Behältnisses sind in der Regel ungenau, da die austretenden Mengen anfangs gering sein können bzw. man ein bevorstehendes Versagen der Dichtung detektieren will, ohne dass schon Medium ausgetreten ist.Measurements of changes in the fill level of the container are generally inaccurate, since the escaping quantities can initially be small or one wants to detect an imminent failure of the seal without medium having already escaped.
Weiter gibt es in einer Vielzahl weiterer Applikationen Dichtungen, die Flüssigkeits- oder Gasaustritt verhindern sollen. Beispiele hierfür sind Prozessarmaturen, im Wasserverteilsystem oder im Abwassersammelsystem. Werden diese Dichtungen durch äußere Ereignisse (z.B. Stöße, Temperatur, Vibration, ...) oder interne Einflüsse (z.B. Alterung, Belastung durch das Medium in der Rohrleitung, ...) undicht, können größere Schäden für Mensch und Umwelt entstehen.There are also seals in a large number of other applications that are intended to prevent the escape of liquid or gas. Examples of this are process fittings, in the water distribution system or in the waste water collection system. If these seals leak as a result of external events (e.g. shocks, temperature, vibration, ...) or internal influences (e.g. aging, stress from the medium in the pipeline, ...), this can result in major damage to people and the environment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leckage an einem Transportbehältnis rechtzeitig zu erkennen und somit die Möglichkeit zu bieten einen größeren Folgeschaden zu vermeiden.The invention is based on the object of detecting a leak in a transport container in good time and thus offering the possibility of avoiding major consequential damage.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtungsstruktur für die Schnittstelle zwischen zwei Verbindungsstücken, wobei durch die Verbindungsstücke Medium fließbar ist, umfassend eine, insbesondere kreisringförmige, Trägerschicht mit zumindest einem Dichtelement, das zwischen den beiden Verbindungsstücken anordenbar ist, wobei das Dichtelement dazu ausgestaltet ist, einen Austritt von Medium aus der Schnittstelle oder Eintritt in die Schnittstelle zu verhindern, wobei das Dichtelement zumindest abschnittsweise auf der Trägerschicht angeordnet ist, wobei die Trägerschicht eine Aussparung umfasst; eine Sensorstruktur, die dazu ausgestaltet ist, das Medium zu detektieren, und ein damit korreliertes Messsignal auszugeben, wobei die Sensorstruktur in Mediumkontakt steht, wenn das Dichtelement undicht ist, wobei die Sensorstruktur nicht auf dem Dichtelement angeordnet ist, und wobei die Sensorstruktur zumindest abschnittsweise in der Aussparung angeordnet ist; und eine Auswerteeinheit, die mit der Sensorstruktur elektrisch verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, das Messsignal zu verarbeiten.The object is achieved by a sealing structure for the interface between two connecting pieces, with medium being able to flow through the connecting pieces, comprising a carrier layer, in particular in the form of a circular ring, with at least one sealing element which can be arranged between the two connecting pieces, with the sealing element being designed to preventing medium from escaping from the interface or entering the interface, the sealing element being arranged at least in sections on the carrier layer, the carrier layer comprising a recess; a sensor structure that is designed to detect the medium and to output a measurement signal correlated therewith, wherein the sensor structure is in contact with the medium when the sealing element is leaking, wherein the sensor structure is not arranged on the sealing element, and wherein the sensor structure is at least partially in the recess is arranged; and an evaluation unit which is electrically connected to the sensor structure and is designed to process the measurement signal.
Durch die beanspruchte Vorrichtung ist es möglich bei Dichtungssysteme frühzeitig Veränderung zu erkennen, um drohende Leckagen möglichst noch vor ihrem Entstehen zu detektieren und Gegenmaßnahmen zu treffen, um somit größere Schäden durch Leckagen zu vermeiden.The claimed device makes it possible to detect changes in sealing systems at an early stage in order to detect impending leaks as far as possible before they occur and to take countermeasures in order to avoid major damage caused by leaks.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem zumindest einen Dichtelement um eine Flachdichtung, eine Formdichtung, insbesondere U-förmig, oder einen O-Ring handelt.One embodiment provides that the at least one sealing element is a flat gasket, a molded gasket, in particular U-shaped, or an O-ring.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Dichtelement aus Polytetrafluorethylen, Grafit, einem Fluorelastomer, etwa Viton, Perfluorkautschuk o.ä. gefertigt ist.One embodiment provides that the sealing element is made of polytetrafluoroethylene, graphite, a fluoroelastomer such as Viton, perfluoro rubber or the like.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur auf einer, insbesondere kreisringförmigen und/oder flexiblen, Leiterplatte oder einem Substrat angeordnet ist.One embodiment provides that the sensor structure is arranged on a printed circuit board, in particular a circular and/or flexible one, or a substrate.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Trägerschicht und das Dichtelement einstückig ausgestaltet sind.One embodiment provides that the carrier layer and the sealing element are designed in one piece.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur in die Aussparung gedruckt ist.One embodiment provides that the sensor structure is printed in the recess.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Dichtungsstruktur, insbesondere auf der Leiterplatte, dem Substrat oder der Trägerschicht, zumindest ein elektrisches, insbesondere passives, Bauteil umfasst, das durch die Auswerteeinheit messbar ist und ein fehlendes Messsignal des Bauteils auf einen Abriss der Sensorstruktur, ein fehlerhaftes Messignal, oder Beschädigung der Sensorstruktur und/oder Auswerteeinheit hindeutet.One embodiment provides that the sealing structure, in particular on the printed circuit board, the substrate or the carrier layer, comprises at least one electrical, in particular passive, component which can be measured by the evaluation unit and a missing measurement signal from the component indicates a tear in the sensor structure, a faulty one measuring signal, or damage to the sensor structure and/or evaluation unit.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Trägerschicht zweiteilig mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil ausgestaltet ist, und der erste und zweite Teil jeweils eine Aussparung umfasst.One embodiment provides that the carrier layer is designed in two parts with a first part and a second part, and the first and second parts each include a recess.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Leiterplatte oder das Substrat zwischen dem ersten und zweiten Teil der Trägerschicht angeordnet ist.One configuration provides that the printed circuit board or the substrate is arranged between the first and second part of the carrier layer.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur zweiteilig ausgestaltet ist, mit einem ersten Teil, der auf einer ersten Seite der Leiterplatte oder dem Substrat angeordnet ist und einem zweiten Teil, der auf einer zweiten Seite der Leiterplatte oder dem Substrat angeordnet ist, insbesondere ist der erste und zweite Teil jeweils in einer Aussparung angeordnet.One embodiment provides that the sensor structure is designed in two parts, with a first part, which is arranged on a first side of the circuit board or the substrate, and a second part, which is arranged on a second side of the circuit board or the substrate, in particular the first and second part each arranged in a recess.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Teil und der zweite Teil der Sensorstruktur miteinander kontaktiert sind.One configuration provides that the first part and the second part of the sensor structure are in contact with one another.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur zumindest eine erste und eine zweite Elektrode als erstes Elektrodenpaar umfasst, wobei die erste Elektrode radial weiter Innen angeordnet ist als die zweite Elektrode, insbesondere sind die erste und zweite Elektrode auf dem ersten Teil der Trägerschicht angeordnet.One embodiment provides that the sensor structure comprises at least a first and a second electrode as a first pair of electrodes, the first electrode being arranged radially further inwards than the second electrode, in particular the first and second electrodes being arranged on the first part of the carrier layer.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass wobei die Sensorstruktur zumindest ein dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet ist.One configuration provides that the sensor structure comprises at least one third electrode, with the third electrode being arranged between the first and second electrodes.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur zumindest eine dritte und eine vierte Elektrode als zweites Elektrodenpaar umfasst, wobei die dritte Elektrode radial weiter Innen angeordnet ist als die vierte Elektrode, insbesondere sind die dritte und vierte Elektrode auf dem zweiten Teil der Trägerschicht angeordnet.One embodiment provides that the sensor structure comprises at least a third and a fourth electrode as a second pair of electrodes, with the third electrode being arranged radially further inwards than the fourth electrode, in particular the third and fourth electrodes being arranged on the second part of the carrier layer.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aussparung ein mediumsdurchlässiges Füllmaterial umfasst, insbesondere mit schwammartigem oder porösem Füllmaterial.One embodiment provides that the recess includes a medium-permeable filling material, in particular with a spongy or porous filling material.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Dichtungsstruktur zwei, insbesondere kreisförmige, Dichtelemente umfasst, wobei die Sensorstruktur radial zwischen den Dichtelementen angeordnet ist.One embodiment provides that the sealing structure comprises two, in particular circular, sealing elements, with the sensor structure being arranged radially between the sealing elements.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorstruktur als kapazitiver, induktiver, konduktiver, optischer, akustischer, temperaturabhängiger, auf Wärmeleitfähigkeit basierender, magnetischer Sensor oder Drucksensor, insbesondere als Dehnungsmessstreifen, ausgestaltet ist.One embodiment provides that the sensor structure is designed as a capacitive, inductive, conductive, optical, acoustic, temperature-dependent, magnetic sensor or pressure sensor based on thermal conductivity, in particular as a strain gauge.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Dichtungsstruktur eine Identifizierungseinheit umfasst, insbesondere einen RFID-Chip, (E)EPROM, einen Chip für akustische Oberflächenwellen, oder ein passives Bauteil, das über den jeweiligen Wert codiert, für eine eindeutige Identifizierung der Dichtungsstruktur, insbesondere mit Seriennummer, Herstellungsdatum, Lieferdatum, Einbaudatum o.ä.One embodiment provides that the sealing structure includes an identification unit, in particular an RFID chip, (E)EPROM, a chip for surface acoustic waves, or a passive component that encodes the respective value for unique identification of the sealing structure, in particular with serial number, date of manufacture, date of delivery, date of installation, etc.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Auswerteeinheit beim Überschreiten des Messsignals über einen Schwellenwert ein Warnsignal ausgibt.One embodiment provides that the evaluation unit emits a warning signal when the measurement signal exceeds a threshold value.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Auswerteeinheit das Messsignal und/oder das Warnsignal an eine übergeordnete Einheit, insbesondere drahtlos, überträgt.One embodiment provides that the evaluation unit transmits the measurement signal and/or the warning signal to a superordinate unit, in particular wirelessly.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Energieversorgungseinheit zur Versorgung der Sensorstruktur und die Auswerteeinheit mit Energie, wobei die Energieversorgungseinheit ein/e Netzteil, Batterie, Akku, Solarzelle, oder Vibrationsgenerator umfasst.One embodiment provides that an energy supply unit for supplying the sensor structure and the evaluation unit with energy, the energy supply unit comprising a power pack, battery, accumulator, solar cell or vibration generator.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Dichtungsstruktur zumindest einen der beiden Verbindungsstücke umfasst.One embodiment provides that the sealing structure includes at least one of the two connecting pieces.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Verbindungstück die Trägerschicht, insbesondere als integraler Teil, umfasst, und die Sensorstruktur in der Aussparung im Verbindungsstück angeordnet ist.One embodiment provides that the connecting piece includes the carrier layer, in particular as an integral part, and the sensor structure is arranged in the recess in the connecting piece.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben, zwischen einem Tankcontainer, Tankauflieger, Flexitank oder Intermediate Bulk Container und einem Auslassventil.The object is further achieved by using the sealing structure as described above between a tank container, tank trailer, flexitank or intermediate bulk container and an outlet valve.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben zwischen einem Flansch und einer Armatur.The object is further achieved by applying the sealing structure as described above between a flange and a fitting.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben, zwischen zwei Behältnissen, insbesondere zwischen zwei Flanschen oder Rohren oder zwischen einem Flansch und einem Rohrabschnitt.The object is further achieved by using the sealing structure as described above between two containers, in particular between two flanges or pipes or between a flange and a pipe section.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Anwendung der Dichtungsstruktur wie oben beschrieben zwischen zwei Fügestellen, insbesondere bei Pumpen oder Ventilen.The object is further achieved by using the sealing structure as described above between two joints, in particular in the case of pumps or valves.
Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.
-
1 zeigt die beanspruchte Dichtungsstruktur in einer Ausgestaltung. -
2a/b zeigen einen Teil der beanspruchten Dichtungsstruktur im Querschnitt. -
3 zeigt die Anwendung bei Rohren. -
4 zeigt die Anwendung bei einem Container. -
5 zeigt ein Auslassventil eines Containers mit einer Dichtungsstruktur. -
6 zeigt die Anwendung bei einer Wechselarmatur.
-
1 shows the claimed sealing structure in one embodiment. -
2a/b show part of the claimed sealing structure in cross-section. -
3 shows the application for pipes. -
4 shows the application for a container. -
5 shows an outlet valve of a container with a sealing structure. -
6 shows the application for a retractable fitting.
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are marked with the same reference symbols.
Die Dichtungsstruktur 1 ist beispielsweise in
Das Dichtelement 2 ist zumindest abschnittsweise auf der Trägerschicht 7 angeordnet. Die Trägerschicht 7 umfasst etwa Aramidfasern, gebunden mit NBR. Das Dichtelement 2 ist dazu ausgestaltet, einen Austritt von durch die Verbindungsstücke fließendes Medium aus der Schnittstelle oder Eintritt von Flüssigkeit (etwa Regenwasser) von außen in die Schnittstelle zu verhindern.The sealing
Ein „Verbindungsstück“ ist dabei ein Rohr, Rohrleitung, Flansch, Behälter, Ventil etc. Durch das Verbindungsstück 10 fließt oder strömt ein Medium.A “connecting piece” is a pipe, pipeline, flange, container, valve, etc. A medium flows or flows through the
Die Dichtungsstruktur 1 ist kreisförmig ausgestaltet; entsprechend ist die Trägerschicht 7 wie auch das Dichtelement 2 ebenfalls kreisförmig, also als Kreisring ausgestaltet. Das Medium fließt dabei durch die Öffnung des Kreisrings.The
Das Dichtelement 2 ist beispielsweise eine Flachdichtung, eine Formdichtung, etwa U-förmig, oder ein O-Ring und etwa aus Polytetrafluorethylen, Grafit, einem Fluorelastomer, etwa Viton, oder Perfluorkautschuk gefertigt. Bei der kreisförmigen und U-förmigen Ausgestaltung umschließt das „U“ die Trägerschicht 7 und befindet sich beispielsweise am Innenkreis wie in
Die Dichtungsart ist dabei nicht festgelegt, mögliche Ausgestaltungen umfassen ein Flanschdichtung, Wellendichtung, Flächendichtung, etc.The type of seal is not specified, possible configurations include a flange seal, shaft seal, surface seal, etc.
Die Sensorstruktur 3 ist auf einer kreisringförmigen und/oder flexiblen Leiterplatte 8 angeordnet, beispielsweise als Elektrodenstruktur (siehe dazu unten mehr). Die Anordnung ist beispielsweise dreiteilig ausgestaltet mit der Leiterplatte 8 in der Mitte und jeweils zu einer Seite mit einer Trägerschicht 7. Auf der Trägerschicht 7 befindet sich jeweils ein Dichtungselement 2, also für die Außen- bzw. Innenseite. Die Trägerschicht 7 umfasst somit einen ersten Teil und einen zweiten Teil. Die drei Schichten sind beispielsweise miteinander verklebt oder verpresst oder bilden eine formschlüssige Verbindung. Alternativ zu einer Leiterplatte 8 kann ein entsprechend geeignetes Substrat verwendet werden.The
Die Leiterplatte 8 umfasst zumindest ein elektrisches, insbesondere passives, Bauteil, das durch der Auswerteeinheit 4 messbar ist und ein fehlendes Messsignal des Bauteils auf einen Abriss der Sensorstruktur, ein fehlerhaftes Messignal, oder Beschädigung der Sensorstruktur 3 und/oder Auswerteeinheit 4 hindeutet.The printed
Die Trägerschicht 7 umfasst eine kreisförmige Aussparung 7a. In dieser Aussparung 7a angeordnet ist die Sensorstruktur 3, siehe dazu die
Bei einer Ausgestaltung umfasst ein (oder beide) Verbindungstück 10 die Trägerschicht 7. Diese kann auch integraler Teil des Verbindungstücks sein, beispielsweise eines Flanschs. Der Flansch (also das Verbindungstück mit der integralen Trägerschicht) umfasst eine Nut, also die Aussparung 7a. In dieser Nut angeordnet ist die Sensorstruktur 3. Das Dichtelement 2 ist dann ringförmig ausgestaltet und zwischen den Verbindungsstücken 10 angeordnet. Auch in dieser Ausgestaltung befindet sich die Sensorstruktur 3 nicht in Kontakt mit der Dichtung 2. Hier kann die Sensorstruktur 3 zwei Elektroden umfassen, siehe unten. In einer Ausgestaltung umfasst die Sensorstruktur 3 eine einzelne Elektrode als Sendeelektrode. Die Gegenelektrode wird gebildet durch das Verbindungstück 10 als Empfangselektrode, also etwa den Flansch. Es kann die Kapazität oder Leitfähigkeit zwischen Flansch und Elektrode gemessen werden.In one embodiment, one (or both) of the
Die Sensorstruktur 3 ist zweiteilig ausgestaltet mit einem ersten Teil 3i, der auf einer ersten Seite der Leiterplatte 8 angeordnet ist und einem zweiten Teil 3o, der auf einer zweiten Seite der Leiterplatte 8 angeordnet ist. In
Pro Seite umfasst die Sensorstruktur 3i oder 3o eine erste und zweite Elektrode. Dies ist in
Die Sensorstruktur 3 ist dazu ausgestaltet ist, das Medium zu detektieren, und ein damit korreliertes Messsignal auszugeben. Ist das Dichtelement 2 defekt, steht die Sensorstruktur 3 mit dem Medium in Kontakt. Eine Leckage des Dichtelements 2 kann somit erkannt werden. Die Auswerteeinheit 4 ist mit der Sensorstruktur 3 elektrisch verbunden und dazu ausgestaltet ist, das Messsignal zu verarbeiten, beispielsweise das Messignal weiterzuleiten oder ein Warnsignal auszugeben, etwa wenn ein Schwellenwert des Messignals überschritten wird. Die Auswerteeinheit 4 kann das Messsignal und/oder das Warnsignal an eine übergeordnete Einheit, insbesondere drahtlos, übertragen. Die Auswerteeinheit 4 und die Sensorstruktur 3 sind wie dargestellt mit eine Kabel miteinander verbunden. Eine drahtlose Variante ist möglich, etwa mittels Bluetooth oder ZigBee.The
Die Auswerteeinheit 4 umfasst eine Energieversorgungseinheit 5 zur Versorgung der Sensorstruktur 3 und der Auswerteeinheit 4 selbst mit Energie. Dies kann beispielsweise ausgestaltet sein als Netzteil, Batterie, Akku, Solarzelle, oder Vibrationsgenerator.The
Die Dichtungsstruktur 1 ist mit dem Verbindungsstück 10 durch Kleben, Schweißen oder Verschrauben verbunden. Dazu umfasst die Dichtungsstruktur 1 entweder entsprechende Löcher 6 oder Gewinde mit den entsprechenden Gegenstücken an der Verbindungstücken 10.The sealing
Die Sensorstruktur 3 ist als kapazitiver, induktiver, konduktiver, optischer, akustischer, temperaturabhängiger, auf Wärmeleitfähigkeit basierender, (elektromagnetischer Sensor oder Drucksensor ausgestaltet.The
Konkrete Ausgestaltungen der Sensorstruktur 3 umfassen bei dem ersten Teil 3i bzw. zweiten Teil 3o eine erste bzw. zweite Elektrode, Sendespule bzw. Empfangsspule, Lichtquelle bzw. Lichtempfänger, Schallquelle bzw. Schallempfänger, Heizer bzw. Temperatursensor, Magnetfeldgenerator bzw. Magnetfeldempfänger, oder Hochfrequenzsender bzw. Hochfrequenzempfänger.Specific configurations of the
Durch Ausnutzung der entsprechenden Messprinzipien ist es möglich eine Leckage des Dichtelements 2 zu erkennen. Konkret wird also eine Messung der Kapazität zwischen zwei oder mehreren Elektroden (Permeabilität/Permittivität des Mediums), zwischen einer Elektrode und einem Flansch, die Leitfähigkeit zwischen zwei oder mehreren Elektroden, Schalllaufzeit, optischen Trübung, optische Brechung, thermische Leitfähigkeit, Änderung in einer Mikrowellenleitung / Mikrowellenresonator oder eine Änderung des Magnetfeldes oder eines magnetische-induktiven Feldes durchgeführt.By using the corresponding measurement principles, it is possible to detect a leak in the sealing
Die Sensorstruktur wird kapazitiv und/oder resistiv (Leitfähigkeit) ausgelesen. Durch den Quotienten aus Kapazität und Leitfähigkeit kann zwischen verschiedenen Flüssigkeiten unterschieden werden und festgestellt werden, ob es sich um von außen eindringende Feuchtigkeit oder austretendes Medium handelt. Je nach Art der Sensorstruktur 3 ist dies nur möglich, wenn das Medium nichtwässrig ist.The sensor structure is read capacitively and/or resistively (conductivity). The quotient of capacity and conductivity can be used to distinguish between different liquids and to determine whether it is moisture penetrating from outside or a medium escaping. Depending on the type of
Eine Trägerschicht 7 kann zwei, beispielsweise verschiedene, Sensorstrukturen 3 umfassen. Bei der oben in einer Ausgestaltung angesprochenen Sandwichstruktur werden also vier Sensorstrukturen benötigt, wobei jeweils zwei gleich sind. Eine konkrete Ausgestaltung sieht dabei wie im folgenden Absatz beschrieben aus. Auch in dieser Ausgestaltung befinden sich die Sensorstrukturen 3 nicht auf einer Dichtfläche.A
Die Trägerschicht umfasst also eine erste und zweite Sensorstruktur, wobei die erste Sensorstruktur und die zweite Sensorstruktur zumindest abschnittsweise in der Aussparung 7a angeordnet sind. Gegebenenfalls sind dazu zwei Aussparungen 7a nötig. Die erste Sensorstruktur ist als konduktiver Sensor und die zweite Sensorstruktur als Drucksensor ausgestaltet. Der Drucksensor umfasst zumindest einen Dehnungsmessstreifen.The carrier layer thus comprises a first and second sensor structure, the first sensor structure and the second sensor structure being arranged at least in sections in the
Die Dichtungsstruktur 1 kann auch zwei (kreisringförmige) Dichtelemente 2 umfassen, wobei die Sensorstruktur 3 dann radial zwischen den Dichtelementen 2 angeordnet ist. Insbesondere in der Ausgestaltung mit einem Dehnungsmessstreifen als Drucksensor (ebenfalls kreisringförmig) ist es vorteilhaft zwei Dichtelemente zu benutzen, wobei der Dehnungsmessstreifen zwischen den Dichtelementen angeordnet ist. Es kann zusätzlich auch eine zweite Sensorstruktur 3 radial weiter außen verwendet werden. Diese zweite Sensorstruktur verhindert das Eindringen von z.B. Regenwasser von außen oder kann ein komplettes Austreten der Flüssigkeit von Innen verhindern. Da im Fall von Flüssigkeitseintritt von außen die zweite Struktur zuerst anspricht, kann auf diese Weise die Unterscheidung Regenwasser-Medium realisiert werden.The sealing
Mit der grundsätzlich gleichen Anordnung können die Elektroden als Spulen verwendet werden und es kann eine Leitfähigkeit, etwa auf induktive Weise, gemessen werden. Die Elektrodenanordnung kann auch für eine konduktive Leitfähigkeitsmessung verwendet werden.With basically the same arrangement, the electrodes can be used as coils and conductivity can be measured, such as in an inductive manner. The electrode arrangement can also be used for a conductive conductivity measurement.
Grundsätzlich relevant zur Erkennung einer Leckage ist nicht der absolute Messwert, sondern die Änderung des Messwert gegenüber einem vorherigen Zustand, etwa einem Grundzustand, der direkt nach Installation der Dichtungsstruktur 1 bestimmt wird. Beispielsweise kann eine Messung jede Stunde vorgenommen werden. Verändert sich der Messwert stündlich, kann auch eine Leckage geschlossen werden.It is not the absolute measured value that is fundamentally relevant for detecting a leak, but rather the change in the measured value compared to a previous state, for example a basic state that is determined directly after installation of the sealing
Neben der Leckageerkennung am Dichtelement kann somit auch ein veränderter Abstand zwischen den Verbindungselementen 10 oder der Austritt von Medium direkt erkannt werden.In addition to detecting leakage on the sealing element, a changed distance between the connecting
Die Dichtungsstruktur 1 umfasst eine Identifizierungseinheit, insbesondere einen RFID-Chip, (E)EPROM, einen Chip für akustische Oberflächenwellen, oder ein passives Bauteil, das über den jeweiligen Wert codiert, für eine eindeutige Identifizierung der Dichtungsstruktur 1, insbesondere mit Seriennummer, Herstellungsdatum, Lieferdatum, o.ä.The sealing
Die folgenden Figuren umfassen Anwendungen der beanspruchten Dichtungsstruktur 1.The following figures include applications of the claimed sealing
Die
Grundsätzlich kann die Dichtungsstruktur 1 wie oben erwähnt bei verschiedenen Arten von Dichtungen verwendet werden.
Die Anwendung der Dichtungsstruktur 1 zwischen zwei Behältnissen, insbesondere zwischen zwei Flanschen 11 oder Rohren 10 oder zwischen einem Flansch und einem Rohrabschnitt, zeigt die
Ebenso möglich ist die Anwendung zwischen zwei Fügestellen, insbesondere bei Pumpen oder Ventilen.It can also be used between two joints, especially with pumps or valves.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Dichtungsstruktursealing structure
- 22
- Dichtelementsealing element
- 33
- Sensorstruktursensor structure
- 3i3i
- erster Teil von 3first part of 3
- 3o3o
- zweiter Teil von 3second part of 3
- 44
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 55
- Energieversorgungseinheitpower supply unit
- 66
- LochHole
- 77
- Trägerschichtbacking layer
- 7a7a
- Aussparungrecess
- 88th
- Leiterplattecircuit board
- 1010
- Verbindungsstückconnector
- 1111
- Flanschflange
- 2020
- ContainerContainer
- 2121
- Auslassventiloutlet valve
- 2222
- Ort der Anbringung von 1 an 21Place of attachment from 1 to 21
- 3030
- Wechselarmaturretractable fitting
Claims (27)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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2021
- 2021-12-22 DE DE102021134335.6A patent/DE102021134335A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KRATT-STUBENRAUCH, KAI, DR.-ING., DE |
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R163 | Identified publications notified |