DE102021134335A1 - Seal structure and related applications - Google Patents

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DE102021134335A1
DE102021134335A1 DE102021134335.6A DE102021134335A DE102021134335A1 DE 102021134335 A1 DE102021134335 A1 DE 102021134335A1 DE 102021134335 A DE102021134335 A DE 102021134335A DE 102021134335 A1 DE102021134335 A1 DE 102021134335A1
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sensor structure
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Armin Wernet
Valentin Wittstock
Benjamin Scherer
Achim Gahr
Tobias Meinert
Matthias Altendorf
Manfred Jagiella
Ralf Steuerwald
Michael Ziesemer
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Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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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.
This is explained in more detail with reference to the following figures.
  • 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 1 dargestellt. Sie umfasst zumindest eine kreisringförmige Trägerschicht 7, ein Dichtelement 2, eine Sensorstruktur 3 und eine Auswerteeinheit 4. Die Dichtungsstruktur 1 findet Anwendung zwischen zwei Verbindungsstücken 10, also der Schnittstelle zwischen den Verbindungsstücken. Das Dichtelement 1 ist so ausgestaltet, dass es zwischen den Verbindungsstücken 10 anordenbar ist. Dies zeigt 4 und 6 exemplarisch für die Anordnung an einem Container 20 bzw. bei einer Wechselarmatur 30. Medium ist durch die Verbindungsstücke 10 fließbar oder strömbar. Im Allgemeinen befindet sich Medium im Verbindungsstück.The sealing structure 1 is, for example, in 1 shown. It comprises at least one annular carrier layer 7, a sealing element 2, a sensor structure 3 and an evaluation unit 4. The sealing structure 1 is used between two connecting pieces 10, ie the interface between the connecting pieces. The sealing element 1 is designed in such a way that it can be arranged between the connecting pieces 10 . this shows 4 and 6 exemplary for the arrangement on a container 20 or in a retractable fitting 30. Medium can flow or flow through the connecting pieces 10. Generally, medium resides in the connector.

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 element 2 is arranged on the carrier layer 7 at least in sections. The carrier layer 7 comprises, for example, aramid fibers bonded with NBR. The sealing element 2 is designed to prevent medium flowing through the connecting pieces from escaping from the interface or liquid (such as rainwater) from entering the interface from the outside.

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 connecting piece 10 .

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 sealing structure 1 is designed in a circular shape; Correspondingly, the carrier layer 7 and the sealing element 2 are also circular, ie designed as an annulus. The medium flows through the opening of the circular ring.

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 1 dargestellt.The sealing element 2 is, for example, a flat seal, a molded seal, for example U-shaped, or an O-ring and is made from polytetrafluoroethylene, graphite, a fluoroelastomer such as Viton, or perfluoro rubber. In the case of the circular and U-shaped configuration, the "U" encloses the carrier layer 7 and is located, for example, on the inner circle as in FIG 1 shown.

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 sensor structure 3 is arranged on a circular and/or flexible printed circuit board 8, for example as an electrode structure (see more on this below). The arrangement is designed in three parts, for example, with the printed circuit board 8 in the middle and a carrier layer 7 on each side. A sealing element 2 is located on the carrier layer 7, ie for the outside and inside. The carrier layer 7 thus comprises a first part and a second part. The three layers are, for example, glued or pressed together or form a positive connection. As an alternative to a printed circuit board 8, a correspondingly suitable substrate can be used.

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 circuit board 8 comprises at least one electrical, in particular passive, component that can be measured by the evaluation unit 4 and a missing measurement signal from the component indicates a tear in the sensor structure, a faulty measurement signal, or damage to the sensor structure 3 and/or evaluation unit 4.

Die Trägerschicht 7 umfasst eine kreisförmige Aussparung 7a. In dieser Aussparung 7a angeordnet ist die Sensorstruktur 3, siehe dazu die 2a mit einem Querschnitt der als Sandwich ausgestalteten Anordnung. Die beiden Trägerschichten 7 sind je in mechanischem Kontakt mit den Verbindungsstücken 10, wobei die Dichtelemente 2 entsprechend dichten (siehe oben). Die Sensorstruktur 3 hingegen wird nicht auf einer Kontaktfläche aufgebracht, sondern ist in dieser Ausgestaltung radial weiter außen angeordnet. Die Sensorstruktur 3 ist in der Aussparung 7a, wobei sich darin Flüssigkeit ansammeln kann. Die Aussparung 7a kann dazu ein mediumsdurchlässiges Füllmaterial umfassen, beispielsweise ein schwammartiges oder poröses Füllmaterial. Gleichzeitig wird dadurch sichergestellt, dass sich die Dichteigenschaften nicht verändern (keine Berührung der Kontaktfläche) und es keinen Kurzschluss zwischen Sensorstruktur 3 und Verbindungsstücken 10 geben kann. 2a zeigt diese Sandwichstruktur mit den beiden Trägerschichten 7 und den jeweiligen Aussparungen 7a.The carrier layer 7 comprises a circular recess 7a. The sensor structure 3 is arranged in this recess 7a, see FIG 2a with a cross-section of the arrangement designed as a sandwich. The two carrier layers 7 are each in mechanical contact with the connecting pieces 10, with the sealing elements 2 sealing accordingly (see above). The sensor structure 3, on the other hand, is not applied to a contact surface, but is arranged further radially outwards in this embodiment. The sensor structure 3 is in the recess 7a, in which liquid can collect. For this purpose, the recess 7a can comprise a medium-permeable filling material, for example a spongy or porous filling material. At the same time, this ensures that the sealing properties do not change (no touching of the contact surface) and that there cannot be a short circuit between the sensor structure 3 and the connecting pieces 10 . 2a shows this sandwich structure with the two carrier layers 7 and the respective recesses 7a.

2b zeigt eine Ausgestaltung. Dabei sind die Trägerschicht 7 und das Dichtelement 2 einstückig ausgestaltet. Die Trägerschicht 7 „umfasst“ auch die Leiterplatte bzw. in anderen Worten, die Leiterplatte ist hierbei nicht nötig. Auf der Ober- bzw. Unterseite der Trägerschicht ist die Dichtung 2 aufgebracht, bzw. ist Teil derselben. Auch hier umfasst die Trägerschicht 7 eine Aussparung 7a, in der sich die Sensorstruktur 3 befindet. Die Sensorstruktur 3 kann beispielsweise gedruckt sein (wobei dies prinzipiell auch in der Ausgestaltung in 2a möglich ist). 2 B shows an embodiment. The carrier layer 7 and the sealing element 2 are designed in one piece. The carrier layer 7 also “encloses” the printed circuit board or, in other words, the printed circuit board is not necessary here. The seal 2 is applied to the top or bottom of the carrier layer or is part of the same. Here, too, the carrier layer 7 includes a recess 7a in which the sensor structure 3 is located. The sensor structure 3 can, for example, be printed (although this is also possible in principle in the embodiment in 2a is possible).

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 connectors 10 includes the backing layer 7. This may also be an integral part of the connector, such as a flange. The flange (ie the connection piece with the integral carrier layer) comprises a groove, ie the recess 7a. The sensor structure 3 is arranged in this groove. The sealing element 2 is then designed in the shape of a ring and is arranged between the connecting pieces 10 . In this configuration too, the sensor structure 3 is not in contact with the seal 2. Here the sensor structure 3 can comprise two electrodes, see below. In one configuration, the sensor structure 3 comprises a single Electrode as transmitting electrode. The counter-electrode is formed by the connecting piece 10 as the receiving electrode, ie approximately the flange. The capacitance or conductivity between flange and electrode can be measured.

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 1 dargestellt ist nur die erste Seite 3i, der Querschnitt in 2a/b zeigt beide Seiten. Die Leiterplatte 8 mit den Sensorstrukturen 3i, 3o wird so angeordnet, dass die Sensorstrukturen 3i, 3o jeweils genau in den Aussparungen 7a der Trägerschicht 7 angeordnet sind. Die beiden Sensorstrukturen 3i, 3o sind in der abgebildeten Ausgestaltung miteinander kontaktiert. Möglich ist aber ebenso, dass diese nicht miteinander kontaktiert sind.The sensor structure 3 is designed in two parts with a first part 3i, which is arranged on a first side of the printed circuit board 8, and a second part 3o, which is arranged on a second side of the printed circuit board 8. In 1 only the first side 3i is shown, the cross section in 2a/b shows both sides. The printed circuit board 8 with the sensor structures 3i, 3o is arranged in such a way that the sensor structures 3i, 3o are each arranged precisely in the cutouts 7a of the carrier layer 7. FIG. In the configuration shown, the two sensor structures 3i, 3o are in contact with one another. However, it is also possible that they are not in contact with each other.

Pro Seite umfasst die Sensorstruktur 3i oder 3o eine erste und zweite Elektrode. Dies ist in 1 durch die beiden gestrichelten Kreise für die erste Seite 3i angedeutet. Diese Elektroden bilden ein erstes Elektrodenpaar. In einer Ausgestaltung wird ein zweites Elektrodenpaar gebildet durch eine dritte und vierte Elektrode auf der zweiten Seite 3o. Eine Ausgestaltung umfasst lediglich eine dritte Elektrode, wobei die dritte Elektrode zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet ist. In diesem Fall ist vorzugsweise die radial mittige Elektrode die Sendeelektrode und die beiden anderen Elektroden sind die Empfängerelektroden.The sensor structure 3i or 3o includes a first and second electrode per side. this is in 1 indicated by the two dashed circles for the first side 3i. These electrodes form a first pair of electrodes. In one embodiment, a second pair of electrodes is formed by a third and fourth electrode on the second side 3o. One configuration comprises only a third electrode, with the third electrode being arranged between the first and second electrodes. In this case, the radially central electrode is preferably the transmitting electrode and the other two electrodes are the receiving electrodes.

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 sensor structure 3 is designed to detect the medium and to output a measurement signal correlated therewith. If the sealing element 2 is defective, the sensor structure 3 is in contact with the medium. A leak in the sealing element 2 can thus be detected. The evaluation unit 4 is electrically connected to the sensor structure 3 and is designed to process the measurement signal, for example to forward the measurement signal or to output a warning signal, for example if a threshold value of the measurement signal is exceeded. The evaluation unit 4 can transmit the measurement signal and/or the warning signal to a superordinate unit, in particular wirelessly. As shown, the evaluation unit 4 and the sensor structure 3 are connected to one another by a cable. A wireless variant is possible, for example using Bluetooth or ZigBee.

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 evaluation unit 4 includes an energy supply unit 5 for supplying the sensor structure 3 and the evaluation unit 4 itself with energy. This can be designed, for example, as a power pack, battery, accumulator, solar cell, or vibration generator.

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 structure 1 is connected to the connecting piece 10 by gluing, welding or screwing. For this purpose, the sealing structure 1 comprises either corresponding holes 6 or threads with the corresponding counterparts on the connecting pieces 10.

Die Sensorstruktur 3 ist als kapazitiver, induktiver, konduktiver, optischer, akustischer, temperaturabhängiger, auf Wärmeleitfähigkeit basierender, (elektromagnetischer Sensor oder Drucksensor ausgestaltet.The sensor structure 3 is designed as a capacitive, inductive, conductive, optical, acoustic, temperature-dependent, thermal conductivity-based (electromagnetic) sensor or pressure sensor.

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 sensor structure 3 in the first part 3i or second part 3o include a first or second electrode, transmitting coil or receiving coil, light source or light receiver, sound source or sound receiver, heater or temperature sensor, magnetic field generator or magnetic field receiver, or high-frequency transmitter or high-frequency receiver.

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 element 2 . Specifically, a measurement of the capacitance between two or more electrodes (permeability/permittivity of the medium), between an electrode and a flange, the conductivity between two or more electrodes, sound propagation time, optical turbidity, optical refraction, thermal conductivity, change in a microwave line / Microwave resonator or a change in the magnetic field or a magnetic-inductive field.

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 sensor structure 3, this is only possible if the medium is non-aqueous.

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 carrier layer 7 can include two, for example different, sensor structures 3 . In the case of the sandwich structure discussed above in one embodiment, four sensor structures are therefore required, with two being the same in each case. A specific configuration looks as described in the following paragraph. In this configuration too, the sensor structures 3 are not located on a sealing surface.

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 cutout 7a. Two recesses 7a may be necessary for this. The first sensor structure is considered conductive Sensor and the second sensor structure designed as a pressure sensor. The pressure sensor includes at least one strain gauge.

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 structure 1 can also include two (annular) sealing elements 2 , with the sensor structure 3 then being arranged radially between the sealing elements 2 . Particularly in the configuration with a strain gauge as the pressure sensor (likewise circular), it is advantageous to use two sealing elements, with the strain gauge being arranged between the sealing elements. In addition, a second sensor structure 3 can also be used radially further outward. This second sensor structure prevents the ingress of e.g. rainwater from the outside or can prevent the liquid from completely escaping from the inside. Since the second structure responds first in the event of liquid entering from the outside, the distinction between rainwater and the medium can be realized in this way.

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 structure 1 . For example, a measurement can be taken every hour. If the measured value changes every hour, a leak can also be closed.

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 elements 10 or the escape of medium can also be detected directly.

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 structure 1 comprises an identification unit, in particular an RFID chip, (E)EPROM, a chip for surface acoustic waves, or a passive component which encodes the respective value for a clear identification of the sealing structure 1, in particular with a serial number, date of manufacture, delivery date, etc.

Die folgenden Figuren umfassen Anwendungen der beanspruchten Dichtungsstruktur 1.The following figures include applications of the claimed sealing structure 1.

Die 4 zeigt die Anwendung der Dichtungsstruktur 1 zwischen einem Tankcontainer 20 und einem Auslassventil 10. Ebenso möglich sich Anwendungen bei einem Tankauflieger, Flexitank oder Intermediate Bulk Container.The 4 shows the application of the sealing structure 1 between a tank container 20 and an outlet valve 10. Applications in a tank trailer, flexitank or intermediate bulk container are also possible.

5 zeigt ein Auslassventil 21 eines Containers 20 aus 4 mit einer Dichtungsstruktur 1, die auf der rechten Seite der Figur abgebildet ist. Die Dichtungsstruktur 1 umfasst die Trägerstruktur 7 mit einem Dichtelement 2, hier eine Flachdichtung. Zu sehen sind die Löcher 6 und das Dichtelement 2. Die Dichtungsstruktur 1 wird an der Stelle des Ventils 21 angeordnet, die mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet ist. Der davon linke Teil ragt aus dem Container 20 heraus, der davon rechte Teil ist im Container 20 angeordnet. Das Ventil 21 ist mittels des Verbindungsstücks 10 an den Container 20 angeschraubt, wobei die Dichtungsstruktur 1 ein Auslaufen von Medium aus dem Container verhindert. Sollte das Dichtelement 2 defekt sein, kann ein Auslaufen von Medium aus dem Container 20 mittels der integrierten Sensorstruktur 3 rechtzeitig erkannt werden und ein entsprechendes Warnsignal weitergegeben werden. 5 shows an outlet valve 21 of a container 20 from 4 with a sealing structure 1 shown on the right side of the figure. The sealing structure 1 includes the support structure 7 with a sealing element 2, here a flat gasket. The holes 6 and the sealing element 2 can be seen. The part on the left protrudes from the container 20 , the part on the right is arranged in the container 20 . The valve 21 is screwed to the container 20 by means of the connecting piece 10, the sealing structure 1 preventing leakage of medium from the container. Should the sealing element 2 be defective, a leakage of medium from the container 20 can be detected in good time by means of the integrated sensor structure 3 and a corresponding warning signal can be passed on.

Grundsätzlich kann die Dichtungsstruktur 1 wie oben erwähnt bei verschiedenen Arten von Dichtungen verwendet werden. 5 zeigt weitere Dichtelemente 2, nämlich von links nach rechts eine Formdichtung, zwei Flachdichtungen und einen O-Ring. Diese können in verschiedenen Bereichen Anwendung finden. 5 zeigt lediglich ein Beispiel. Der O-Ring kann am Auslassventil innerhalb des Tanks auf Höhe der Feder Anwendung finden. Das Auslassventil ist aus verschiedenen Teilen zusammengebaut und wird Mittels Schrauben zusammengehalten. An den Verbindungsstücken finden etwa die Flachdichtungen Anwendung. Die Formdichtung kann an einem Absperrhahn im Innern des Ventils 21 Anwendung finden.In principle, as mentioned above, the sealing structure 1 can be used in various types of seals. 5 shows further sealing elements 2, namely from left to right a molded seal, two flat seals and an O-ring. These can be used in various areas. 5 only shows an example. The O-ring can be used on the outlet valve inside the tank at the level of the spring. The outlet valve is assembled from different parts and is held together by means of screws. For example, flat gaskets are used on the connecting pieces. The molded seal can be found on a stopcock inside the valve 21 application.

6 zeigt die Anwendung der Dichtungsstruktur 1 zwischen einem Flansch und einer Armatur 30. Der Flansch bzw. das entsprechende Gegenstück an der Armatur sind dabei die „Verbindungstruktur 10“. 6 shows the application of the sealing structure 1 between a flange and a fitting 30. The flange or the corresponding counterpart on the fitting are the "connection structure 10".

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 3.The application of the sealing structure 1 between two containers, in particular between two flanges 11 or pipes 10 or between a flange and a pipe section, shows the 3 .

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)

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.Sealing structure (1) for the interface between two connectors (10), through which connectors (10) medium can flow, comprising - A, in particular annular, carrier layer (7) with at least one sealing element (2) between the two connecting pieces (10), the sealing element (2) being designed to prevent medium from escaping from the interface or entering into the interface, wherein the sealing element (2) is 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, wherein the sensor structure (3) is in contact with the medium when the sealing element (2) is leaking, wherein the sensor structure (3) is not arranged on the sealing element (2), 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. Dichtungsstruktur (1) nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem zumindest einen Dichtelement (2) um eine Flachdichtung, eine Formdichtung, insbesondere U-förmig, oder einen O-Ring handelt.Seal structure (1) after claim 1 , wherein the at least one sealing element (2) is a flat seal, a molded seal, in particular U-shaped, or an O-ring. Dichtungsstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dichtelement (2) aus Polytetrafluorethylen, Grafit, einem Fluorelastomer, etwa Viton, Perfluorkautschuk o.ä. gefertigt ist.Seal structure (1) after claim 1 or 2 , wherein the sealing element (2) is made of polytetrafluoroethylene, graphite, a fluoroelastomer such as Viton, perfluoro rubber or the like. Dichtungsstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sensorstruktur (3) auf einer, insbesondere kreisringförmigen und/oder flexiblen, Leiterplatte (8) oder einem Substrat angeordnet ist.Sealing structure (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the sensor structure (3) is arranged on a circuit board (8) or a substrate, in particular an annular and/or flexible circuit board. Dichtungsstruktur (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerschicht (7) und das Dichtelement (2) einstückig ausgestaltet sind.Sealing structure (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the carrier layer (7) and the sealing element (2) are designed in one piece. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensorstruktur (3) in die Aussparung (7a) gedruckt ist.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, in which the sensor structure (3) is printed in the recess (7a). Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Dichtungsstruktur (1), insbesondere auf der Leiterplatte (8), dem Substrat oder der Trägerschicht (7), zumindest ein elektrisches, insbesondere passives, Bauteil umfasst, das durch die 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.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, wherein the sealing structure (1), in particular on the printed circuit board (8), the substrate or the carrier layer (7), comprises at least one electrical, in particular passive, component which is detected by the evaluation unit (4 ) is measurable and a missing measurement signal from the component indicates a demolition of the sensor structure, an incorrect measurement signal, or damage to the sensor structure (3) and/or evaluation unit (4). Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Trägerschicht (7) zweiteilig mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil ausgestaltet ist, und der erste und zweite Teil jeweils eine Aussparung umfasst.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, wherein the carrier layer (7) is designed in two parts with a first part and a second part, and the first and second parts each comprise a recess. Dichtungsstruktur (1) nach Anspruch 4 und 8, wobei die Leiterplatte (8) oder das Substrat zwischen dem ersten und zweiten Teil der Trägerschicht (7) angeordnet ist.Seal structure (1) after claim 4 and 8th , wherein the printed circuit board (8) or the substrate is arranged between the first and second part of the carrier layer (7). Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, wobei die Sensorstruktur (3) zweiteilig ausgestaltet ist mit einem ersten Teil (3i), der auf einer ersten Seite der Leiterplatte (8) oder dem Substrat angeordnet ist und einem zweiten Teil (3o), der auf einer zweiten Seite der Leiterplatte (8) oder dem Substrat angeordnet ist, insbesondere ist der erste und zweite Teil (3i, 3o) jeweils in einer Aussparung angeordnet.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, in particular according to claim 8 , wherein the sensor structure (3) is designed in two parts with a first part (3i) which is arranged on a first side of the printed circuit board (8) or the substrate and a second part (3o) which is arranged on a second side of the printed circuit board (8 ) or the substrate is arranged, in particular the first and second parts (3i, 3o) are each arranged in a recess. Dichtungsstruktur (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der erste Teil und der zweite Teil der Sensorstruktur (3i, 3o) miteinander kontaktiert sind.Sealing structure (1) according to the preceding claim, wherein the first part and the second part of the sensor structure (3i, 3o) are in contact with one another. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, wobei die Sensorstruktur (3) 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.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, in particular according to claim 8 , wherein the sensor structure (3) comprises at least a first and a second electrode as a first pair of electrodes, wherein the first electrode is arranged radially further inwards than the second electrode, in particular the first and second electrodes are arranged on the first part of the carrier layer. Dichtungsstruktur (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Sensorstruktur (3) zumindest ein dritte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet ist.Sealing structure (1) according to the preceding claim, wherein the sensor structure (3) comprises at least one third electrode, the third electrode being arranged between the first and second electrodes. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 12, wobei die Sensorstruktur (3) 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.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, in particular according to claim 12 , wherein the sensor structure (3) comprises at least a third and a fourth electrode as a second pair of electrodes, wherein the third electrode is arranged radially further inwards than the fourth electrode, in particular the third and fourth electrodes are arranged on the second part of the carrier layer. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aussparung (7a) ein mediumsdurchlässiges Füllmaterial umfasst, insbesondere mit schwammartigem oder porösem Füllmaterial.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, wherein the recess (7a) comprises a medium-permeable filling material, in particular with spongy or porous filling material. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zwei Dichtelemente (2), wobei die Sensorstruktur (3) radial zwischen den Dichtelementen (2) angeordnet ist.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, comprising two sealing elements (2), wherein the sensor structure (3) is arranged radially between the sealing elements (2). Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensorstruktur (3) als kapazitiver, induktiver, konduktiver, optischer, akustischer, temperaturabhängiger, auf Wärmeleitfähigkeit basierender, (elektro-)magnetischer Sensor oder Drucksensor, insbesondere als Dehnungsmessstreifen, ausgestaltet ist.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor structure (3) is designed as a capacitive, inductive, conductive, optical, acoustic, temperature-dependent, based on thermal conductivity, (electro)magnetic sensor or pressure sensor, in particular as a strain gauge. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend 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, insbesondere mit Seriennummer, Herstellungsdatum, Lieferdatum, Einbaudatum o.ä.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, comprising an identification unit, in particular an RFID chip, (E)EPROM, a chip for surface acoustic waves, or a passive component which encodes the respective value, for a clear identification of the sealing structure, in particular with serial number, date of manufacture, date of delivery, date of installation or similar. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (4) beim Überschreiten des Messsignals über einen Schwellenwert ein Warnsignal ausgibt.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (4) emits a warning signal when the measurement signal exceeds a threshold value. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (4) das Messsignal und/oder das Warnsignal an eine übergeordnete Einheit, insbesondere drahtlos, überträgt.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (4) transmits the measurement signal and/or the warning signal to a higher-level unit, in particular wirelessly. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, die eine Energieversorgungseinheit (5) zur Versorgung der Sensorstruktur und die Auswerteeinheit mit Energie, wobei die Energieversorgungseinheit ein/e Netzteil, Batterie, Akku, Solarzelle, oder Vibrationsgenerator umfasst.Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, which comprises an energy supply unit (5) 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. Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zumindest einen der beiden Verbindungsstücke (10).Sealing structure (1) according to one of the preceding claims, comprising at least one of the two connecting pieces (10). Dichtungsstruktur (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Verbindungstück (10) die Trägerschicht (7), insbesondere als integraler Teil, umfasst, und die Sensorstruktur (3) in der Aussparung (7a) im Verbindungsstück (10) angeordnet ist.Sealing structure (1) according to the preceding claim, wherein the connecting piece (10) comprises the carrier layer (7), in particular as an integral part, and the sensor structure (3) is arranged in the recess (7a) in the connecting piece (10). Anwendung der Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, zwischen einem Tankcontainer (20), Tankauflieger, Flexitank oder Intermediate Bulk Container und einem Auslassventil.Application of the sealing structure (1) according to one of the preceding claims between a tank container (20), tank trailer, flexitank or intermediate bulk container and an outlet valve. Anwendung der Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, zwischen einem Flansch und einer Armatur (30).Application of the sealing structure (1) according to any one of the preceding claims, between a flange and a fitting (30). Anwendung der Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, zwischen zwei Behältnissen, insbesondere zwischen zwei Flanschen oder Rohren oder zwischen einem Flansch und einem Rohrabschnitt.Application of the sealing structure (1) according to one of the preceding claims, between two containers, in particular between two flanges or pipes or between a flange and a pipe section. Anwendung der Dichtungsstruktur (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, zwischen zwei Fügestellen, insbesondere bei Pumpen oder Ventilen.Application of the sealing structure (1) according to one of the preceding claims between two joints, in particular in pumps or valves.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1674769A1 (en) 2004-12-21 2006-06-28 Carl Freudenberg KG Sealing arrangement
EP2250409B1 (en) 2008-01-07 2015-07-01 Odyssian Technology L.L.C. Seals with integrated leak progression detection capability
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US20200191679A1 (en) 2018-12-13 2020-06-18 Juei-Liu Wang Anti-leak flanged joint structure with detection and early warning function, and pipe joint leakage prevention device using the same

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