DE4436224C1 - Flachdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung, umfassend ein Dichtelement aus ela­ stomerem Werkstoff, das unter elastischer Vorspannung dichtend zwischen ei­ ner ersten und einer zweiten abzudichtenden Fläche angeordnet ist, wobei das Dichtelement außenumfangsseitig auf der dem abzudichtenden Medium abge­ wandten Seite zumindest ein eine Leckage anzeigendes Leckage-Reservoir auf­ weist und wobei das Leckage-Reservoir durch zumindest einen volumenverän­ derlichen Hohlraum gebildet ist.

Eine solche Flachdichtung ist aus der DE-PS 5 56 982 bekannt. Die vorbekannte Flachdichtung gelangt im Bereich der Hochvakuumtechnik zur Anwendung, um Undichtigkeiten feststellen zu können. Hinter einer Hauptdichtung ist ein gegen die Atmosphäre durch eine Nebendichtung abgeschlossener Hohlraum angeord­ net, der mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist. Innerhalb des Hohlraums ist eine Druckmesseinrichtung vorgesehen. Wird die Hauptdichtung undicht, sinkt der Druck innerhalb des Hohlraums unter den Atmosphärendruck. Durch die Messung des Drucks im Hohlraum kann demnach die Hauptdichtung geprüft werden.

Aus der DE 35 09 775 C2 ist ein Überwachungsgerät für die Dichtung von Rohrflanschverschraubungen bekannt, das durch Erzeugung elektrischer Mel­ designale Leckagen anzeigt.

Flachdichtungen sind allgemein bekannt und gelangen-beispielsweise bei Ma­ schinen und Anlagen als Zylinderkopfdichtungen, Ventildeckeldichtungen, Öl­ wannendichtungen oder Flanschdichtungen zur Anwendung. Neben dem Ab­ dichten von flüssigen Medien besteht außerdem die Möglichkeit, Flachdichtun­ gen zum Abdichten gasförmiger Medien zu verwenden. Dabei ist allerdings zu beachten, daß die vorbekannten Dichtelemente aus elastomerem Werkstoff mit zunehmender Gebrauchsdauer relaxieren und eine sichere Abdichtung durch die nachlassende Verpressung des Dichtelements zwischen den abzudichtenden Flä­ chen nicht mehr sicher gewährleistet ist. Greift das abzudichtende Medium den elastomeren Werkstoff beispielsweise chemisch an, wird das Dichtelement im Laufe der Zeit vom abzudichtenden Medium durchdrungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung der eingangs ge­ nannten Art derart weiterzuentwickeln, daß im Laufe der Gebrauchsdauer auf­ tretende Leckagen des abzudichtenden Mediums angezeigt und an einem unkon­ trollierten Austritt in die Umgebung gehindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Flachdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü­ che Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß das Dichtelement außenumfangsseitig auf der dem abzudichtenden Medium abgewandten Seite zumindest ein eine Leckage anzeigendes Leckage-Reservoir aufweist. Wird im Laufe der Zeit das Dichtelement infolge Permeation bei relaxationsbedingter nachlassender Verpressung zwischen den abzudichtenden Flächen und/oder chemischen Angriffen vom abzudichtenden Medium durchdrungen, so sammelt sich dieses im Leckage-Reservoir. Das in das Leckage-Reservoir ausgetretene abzudichtende Medium wird gesammelt und zumindest vorübergehend gespei­ chert. Eine mit der Überwachung des Dichtelements beauftragte Person kann die Undichtigkeit des Dichtelements anhand der Veränderungen im/am Leckage-Re­ servoir erkennen. Ein unkontrollierter Austritt des abzudichtenden Mediums in die Umgebung wird durch die erfindungsgemäße Flachdichtung sicher vermie­ den. Besonders bei der Abdichtung unsichtbarer und geruchsfreier gasförmiger Medien sind die Vorteile der beanspruchten Flachdichtung von hervorzuheben­ der Bedeutung. Das Leckage-Reservoir ist durch zumindest einen volumenveränder­ lichen Hohlraum gebildet, wobei der Hohlraum durch eine aufblähbare, gasdichte Folie aus polymerem Werkstoff und die außenumfangsseitige Begrenzung des Dichtelements begrenzt ist, wobei die Folie und das Dichtelement gasdicht mit­ einander verbunden sind und die Folie im Bereich ihrer Verbindung mit dem Dichtelement zwischen den abzudichtenden Flächen und der angrenzenden Oberfläche des Dichtelements angeordnet ist. Das Leckage-Reservoir ist durch die gasdichte Folie zur Umgebung hin gasdicht abgeschlossen. Im Neuzustand der Flachdichtung und/oder bei neuwertigen Gebrauchseigenschaften kann die Folie beispielsweise zusammengefaltet sein. Mit zunehmender Permeation des Dichtelements wird dieses von abzudichtendem Medium allmählich durchdrungen und sammelt sich im Hohlraum, der durch die aufblähbare Folie zur Umgebung hin verschlossen ist. Mit zunehmender Leckage wird die Folie zunehmend auf­ gebläht, so daß die Undichtigkeit des Dichtelements erkennbar ist, ohne daß ab­ zudichtendes Medium an die Umgebung abgegeben wird. Die Folie besteht aus einem Material, das gegen das abzudichtende Medium resistent ist.

In manchen Anwendungsfällen, wenn größte Dichtigkeit unbedingt erforderlich ist, und/oder bereits kleinste Leckagen erkannt werden sollen, besteht die Mög­ lichkeit, daß ihm Hohlraum des Leckage-Reservoirs eine durch chemische Reak­ tion mit dem abzudichtenden Medium expandierende Blähsubstanz angeordnet ist. Bereits kleinste Mengen Leckage, die das Dichtelement durchdrungen haben, lösen im Leckage-Reservoir mit der Blähsubstanz eine chemische Reaktion aus, die zu einer Volumenvergrößerung des Hohlraums und zu einer Entfaltung der Folie führt. In Abhängigkeit von der verwendeten Blähsubstanz, dem abzudich­ tenden Medium und der Volumenvergrößerung des Hohlraums, der das Leckage­ Reservoir bildet, können Rückschlüsse auf die Menge der durch das Dichtele­ ment entwichenen Leckage gezogen werden.

In den Fällen, in denen die Flachdichtung schlecht zugänglich ist und/oder eine Volumenvergrößerung des Leckage-Reservoirs nur schlecht erkennbar ist, kann es vorgesehen sein, daß ein elektrischer Kontakt durch die aufgeblähte Folie betätigbar ist und daß der Kontakt mit einem Meldesignal signalleitend verbun­ den ist. Generell besteht die Möglichkeit, daß die aufgeblähte Folie einen ur­ sprünglich unterbrochenen elektrischen Kontakt herstellt oder einen bestehen­ den elektrischen Kontakt unterbricht. In jedem Falle wird die Herstellung oder Unterbrechung des Kontakts durch ein akustisches und/oder optisches Meldesi­ gnal angezeigt. Ein akustisches Meldesignal kann beispielsweise durch einen Pfeifton erzeugt werden. Das optische Meldesignal ist meist durch ein Blinklicht gebildet. Das Meldesignal wird bevorzugt erst beim Überschreiten eines gerade noch zulässigen Leckage-Schwellwerts aktiviert, der in Abhängigkeit von den besonderen Gegebenheiten des Anwendungsfalles festlegbar ist.

Das Dichtelement kann mit der Folie eine Einheit bilden und dichtend zwischen einem oberen und einem unteren Träger angeordnet sein. Die Träger bestehen dabei bevorzugt aus einem polymeren Werkstoff, wobei die abzudichtenden Flä­ chen durch die Berührungsstellen des Dichtelements an den Trägern gebildet sind. Die Träger können auf den dem Dichtelement abgewandten Seiten mit ei­ ner Flüssigdichtung zur Abdichtung gegenüber den miteinander zu verbindenden Maschinenelementen versehen sein.

Hinsichtlich einer verbesserten Handhabung der Flachdichtung können das Dichtelement, die Folie und die Träger eine vormontierbare Einheit bilden. Mon­ tagefehler und/oder eine Beschädigung der Verbindung zwischen dem Dichtele­ ment und der Folie können durch eine derartige Ausgestaltung minimiert wer­ den.

Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Flachdichtung werden nach­ folgend anhand der schematisch dargestellten Fig. 1 bis 6 näher beschrie­ ben.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Flachdichtung ge­ zeigt. Fig. 1 zeigt die Flachdichtung im Neuzustand, in Fig. 2 ist die Flachdichtung am Ende ihrer Gebrauchsdauer gezeigt.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das im we­ sentlichen dem Ausführungsbeispiel aus den Fig. 1 und 2 entspricht, wobei zusätzlich eine Warnleuchte vorgesehen ist, die Undichtigkeiten des Dichtele­ ments jenseits eines als maximal zulässig festgelegten Schwellwerts zur Anzeige bringt. Über einen Kontakt wird ein elektrisches Signal ausgelöst.

In den Fig. 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel gezeigt, ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel aus den Fig. 3 und 4.

In den Fig. 1 bis 6 sind drei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Flachdichtungen gezeigt, die jeweils ein Dichtelement 1 aufweisen, das beispielsweise aus einem elastomerem Werkstoff besteht und unter elastischer Vorspannung zwischen der ersten und der zweiten abzudichtenden Fläche 2, 3 angeordnet ist. Die abzudichtenden Flächen 2, 3 können beispielsweise einen Bestandteil eines oberen und eines unteren Trägers 13, 14 bilden oder durch die Flächen der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente gebildet sein.

Auf der dem abzudichtenden Medium 4 abgewandten Seite 5 des Dichtelements 1 ist in jedem Ausführungsbeispiel eine gasundurchlässige Folie 8 aus polymerem Werkstoff angeordnet, die im Bereich der Verbindungen 10 mit dem Dichtelement 1 gasdicht verbunden sind. Das Leckage-Reservoir 6 ist durch einen aufblähbaren Hohlraum 7 gebildet, der durch das Dichtelement 1 austretendes, abzudichtendes Medium 4 aufzunehmen vermag.

In den Fig. 1, 3 und 5 ist die erfindungsgemäße Flachdichtung jeweils im Neuzustand und/oder mit neuwertigen Gebrauchseigenschaften gezeigt. Das Dichtelement 1 ist unter elastischer Vorspannung zwischen den abzudichtenden Flächen 2, 3 angeordnet. Das abzudichtende Medium 4 wird sicher innerhalb des abzudichtenden Raums zurückgehalten. Die Folie 8 ist in diesem Betriebs­ zustand zusammengefaltet und der volumenveränderliche Hohlraum 7, der durch die Folie 8 und die umfangsseitige Begrenzung 9 des Dichtelements 1 begrenzt ist, weist sein geringstes Volumen auf.

In Fig. 1 kann die gute Funktionsfähigkeit der Flachdichtung durch eine visuelle Kontrolle vorgenommen werden.

In Fig. 3 ist die Folie 8 mit einer elektrisch leitenden, hier nicht dargestellten Oberflächenbeschichtung versehen, die beispielsweise durch eine aufgedampfte Metall-Folie gebildet sein kann. Dadurch, daß die Folie 8 die elektrischen Kontak­ te 11 nicht berührt und dadurch der Stromkreis unterbrochen ist, bleibt das als Lampe ausgebildete Meldesignal 12 außer Funktion und zeigt dadurch an, daß noch keine oder nur eine unbedenklich geringe Menge Leckage in das Leckage­ Reservoir 6 eingedrungen ist.

In Fig. 5 ist der elektrische Kontakt 11 als Ring ausgebildet, der mit einer Soll­ bruchstelle 16 versehen ist. Im zusammengefalteten Zustand der Folie 8 sind die Kontakte 11 elektrisch leitend miteinander verbunden und das als Meßuhr aus­ gebildete Meldesignal 12 signalisiert die guten Gebrauchseigenschaften der Flachdichtung.

Mit zunehmender Gebrauchsdauer besteht die Möglichkeit, daß das Dichtelement 1 durch Relaxation mit verringerter Vorspannung zwischen den abzudichtenden Flächen 2, 3 gehalten ist und/oder daß es infolge chemischer Angriffe durch das abzudichtende Medium 4 eine vergrößerte Durchlässigkeit aufweist. Bei der er­ findungsgemäßen Flachdichtung werden die sich verschlechternden Gebrauchseigenschaften angezeigt und ein Austritt des abzudichtenden Mediums 4 an die Umgebung wird zuverlässig verhindert.

In den Fig. 2, 4 und 6 sind die Flachdichtungen am Ende ihrer Gebrauchs­ dauer gezeigt.

In Fig. 2 ist der Hohlraum 7, der das Leckage-Reservoir 6 bildet, vollständig ausgefüllt und zeigt daher das Ende der Gebrauchsdauer der Flachdichtung an.

In Fig. 4 berührt die Folie 8 mit ihrer elektrisch leitenden Oberfläche die elektri­ schen Kontakte 11 und schließt dadurch einen Stromkreis, so daß das als Lampe ausgebildete Meldesignal 12 auf das Ende der Gebrauchsdauer hinweist, zusätzlich zu dem ausgefüllten Hohlraum 7.

In Fig. 6 hat sich der das Leckage-Reservoir 6 bildende Hohlraum 7 mit zuneh­ mender Gebrauchsdauer der Flachdichtung ständig vergrößert, bis der elektri­ sche Kontakt 11 im Bereich seiner Sollbruchstelle 16 durch die sich auffaltende Folie 8 getrennt wurde. Daraus resultierend ändert sich die Anzeige des als Meßuhr ausgebildeten Meßsignals 12 als Zeichen dafür, daß die Leckage einen gerade noch zulässigen Schwellwert überschritten hat.

Sollen bereits geringste Leckagen des abzudichtenden Mediums 4 zur Anzeige gebracht werden, kann es vorgesehen sein, daß innerhalb des Leckage-Reser­ voirs 6 der Fig. 1, 2 und 5 eine Blähsubstanz angeordnet ist, die mit bereits sehr geringen Mengen des abzudichtenden Mediums 4 chemisch reagiert, so daß eine Volumenvergrößerung des Hohlraums 7 hervorgerufen wird. Die Empfind­ lichkeit ist im wesentlichen abhängig von der chemischen Reaktion, die das ab­ zudichtende Medium mit der Blähsubstanz bewirkt.

Das abzudichtende Medium 4 ist in den beschriebenen und gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen gasförmig.

Claims (6)

1. Flachdichtung, umfassend ein Dichtelement aus elastomerem Werkstoff, das unter elastischer Vorspannung dichtend zwischen einer ersten und ei­ ner zweiten abzudichtenden Fläche angeordnet ist, wobei das Dichtele­ ment außenumfangsseitig auf der dem abzudichtenden Medium abge­ wandten Seite zumindest ein eine Leckage anzeigendes Leckage-Reservoir aufweist und wobei das Leckage-Reservoir durch zumindest einen volu­ menveränderlichen Hohlraum (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (7) durch eine aufblähbare, gasdichte Folie (8) aus polymerem Werkstoff und die außenumfangsseitige Begrenzung (9) des Dichtelements (1) begrenzt ist, daß die Folie (8) und das Dichtelement (1) gasdicht miteinander verbunden sind und daß die Folie (8) im Bereich ihrer Verbindung (10) mit dem Dichtelement (1) zwischen den abzudichtenden Flächen (2, 3) und der angrenzenden Oberfläche des Dichtelements (1) angeordnet ist.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohl­ raum (7) des Leckage-Reservoirs (6) eine durch chemische Reaktion mit dem abzudichtenden Medium (4) expandierende Blähsubstanz angeordnet ist.

3. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein elektrischer Kontakt (11) durch die aufgeblähte Folie (8) be­ tätigbar ist und daß der Kontakt (11) mit einem Meldesignal (12) signallei­ tend verbunden ist.

4. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Dichtelement (1) mit der Folie (8) dichtend zwischen einem oberen (13) und einem unteren Träger (14) angeordnet ist.

5. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (13, 14) aus einem polymeren Werkstoff bestehen.

6. Flachdichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Dichtelement (1), die Folie (8) und die Träger (13, 14) eine vormontierbare Einheit (15) bilden.