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TECHNISCHER
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Prozeßsteuerungsgeber.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Prozeßdichtung
für einen
Prozeßsteuerungsgeber.
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Geber,
die Druck erfassen, weisen einen Drucksensor auf, der mit mindestens
einer Trennmembran gekoppelt ist. Die Trennmembran trennt den Drucksensor
von aggressiven Prozeßfluiden,
die gerade erfaßt
werden. Von der Trennmembran wird durch ein in einem Durchlaßkanal transportiertes,
im wesentlichen inkompressibles Trennfluid Druck zum Sensor übertragen,
der eine Meßmembran
aufweist. Die US-Patentschriften US-A-4 833 922 mit dem Titel "Modular Pressure
Transmitter" (Modularer
Druckgeber) und US-A-5 094 109 mit dem Titel "Pressure Transmitter with Stress Isolation
Depression" (Druckgeber
mit Spannungstrennunterdrückung)
stellen Druckgeber dieses Typs dar.
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US-A-4
798 089 offenbart eine Trennvorrichtung zum Auskoppeln von Druck
aus einem in einer Röhre
transportierten Druckfluid zu einem Drucksensor in einem Druckgeber.
Eine Trennmembran, Trennfluid und ein Druckdichtungsring bilden
eine ringförmige
Dichtung um einen aktiven Bereich der Trennmembran. Die Trennvorrichtung
weist eine starre Auflage auf, um den Druckdichtungsring auf Abstand
von dem aktiven Bereich zu halten, wodurch Druckmeßfehler
verringert werden, die mit der Wärmeausdehnung
des Trennfluids verbunden sind, so daß die ringförmige Dichtung über den
aktiven Bereich der Trennmembran hinausragt.
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Die
Prozeßfluidabdichtungsvorrichtung
für einen
Geber sollte in einer großen
Auswahl von chemischen Milieus, Temperaturbereichen und Spannungszuständen betriebsfähig sein
und über
einen breiten Druckbereich gut arbeiten. Zu den bevorzugten Dichtungsmaterialien
gehören
Teflon® und
andere Fluorkohlenstoffe. Hastelloy®, 316er
Edelstahl und weitere korrosions beständige Materialien werden als Baumaterialien
für benetzte
Oberflächen
bevorzugt. Diese Materialien weisen zwar sehr gute Korrosionsbeständigkeitseigenschaften
auf, aber ihre mechanischen Eigenschaften, wie z. B. die Streckgrenze
der korrosionsbeständigen
Legierungen und die Extrusionsbeständigkeit der Dichtungsmaterialien,
sind bestenfalls marginal. Dichtungsmaterial neigt zur Extrusion,
wenn es hohen Drücken
und Temperaturen ausgesetzt wird. Aus diesem Grund muß das Dichtungsmaterial
als Flachdichtung behandelt werden. Zur Bildung wirksamer Verschlüsse mit
Flachdichtungen ist gewöhnlich
ein Dichtungsmaterial notwendig, das unter starker Kompression eine
große
Oberfläche
aufweist. Die Druckspannung wird mechanisch zur Trennmembran und
schließlich
zur Meßmembran des
Druckgebers gekoppelt. Der Betrag der Spannung kann zeitlich mit
der Lockerung oder dem Nachziehen der Montagebolzen und mit dem
Herauspressen bzw. Extrudieren des Dichtungsmaterials der Flachdichtung
variieren. Diese Änderungen
führen zu
Instabilitäten
im Ausgangssignal des Drucksensors.
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Um
die mit der Prozeßtrennmembran
gekoppelte Spannung zu minimieren, wird die Membran vorzugsweise
von der Dichtungsvorrichtung abgetrennt, um eine Spannungstrennung
zu erreichen. Praktische Überlegungen
erschweren jedoch die Spannungstrennung der Membran. Durch Industrienormen
und die Forderung nach Rückwärtskompatibilität mit existierenden
Produkten werden Größe, Anordnung
und Ausführung
der Bolzen und Drucköffnungen
der Einheit vorgeschrieben. Durch die Gesamtgeometrie des Gebers
wird der Raum begrenzt, in den sich die Prozeßflachdichtungen und die Trennmembranen
teilen müssen.
Die Prozeßtrennmembranen
müssen
in die durch die Bolzenanordnung festgelegten Grenzen passen. Raum
innerhalb der Bolzengrenze, der zur Abdichtung genutzt wird, ist
im allgemeinen nicht für
Trennmembranen verfügbar.
Häufig
ist eine Verkleinerung der Trennmembranen nicht wünschenswert,
da kleinere Trennmembranen empfindlicher gegen Spannungskopplung
sind und daher Instabilitäten
entstehen.
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Typischerweise
müssen
Kompromisse zwischen den verschiedenen konkurrierenden Erfordernissen
der Druckgeberkonstruktion geschlossen werden: 1) der Notwendigkeit
großer nachgiebiger
Membranen; 2) der Notwendigkeit von Membranen, die gut gegen die
Spannungen der Abdichtungsvorrichtung isoliert sind; 3) der Notwendigkeit
einer Abdichtungsvorrichtung mit ausreichender Oberfläche; 4) der
Notwendigkeit einer Abdichtungsvorrichtung, die mit ausreichender
Kraft zusammengehalten wird, um zuverlässig zu sein; und 5) der Beschränkung, daß alle Strukturen
in die durch die Bolzenanordnung festgelegte Grenze passen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Prozeßsteuerungsgeräte werden
mit einem Prozeß verbunden,
indem sie an einem Flansch angebracht werden können, der einen ersten Durchlaß aufweist,
der so angepaßt
ist, daß er
mit Prozeßfluid gefüllt wird.
Ein Körper
des Prozeßsteuerungsgeräts weist
eine an den ersten Durchlaßkanal
angrenzende Öffnung
zur Aufnahme von Prozeßfluid
aus dem ersten Durchlaßkanal
auf, wenn das Prozeßsteuerungsgerät an dem
Flansch angebracht wird. Die Dichtung des Prozeßsteuerungsgeräts ist so
angepaßt,
daß sie
an dem Flansch angebracht werden kann, um das Auslaufen von Prozeßfluid am
Flansch vorbei zu verhindern. Die Dichtung weist einen Ring auf,
der in der Öffnung
positioniert und an seinem Außendurchmesser
mit dem Körper
verbunden ist. Der Ring weist einen Mittelabschnitt zwischen seinem
Innendurchmesser und seinem Außendurchmesser auf,
wobei der Mittelabschnitt gegen eine Oberfläche des Flanschs abgewinkelt
ist, so daß der
Mittelabschnitt durch hohe Prozeßdrücke gegen die Flanschoberfläche flachgedrückt wird,
um dadurch zu verhindern, daß der
Ring durch die hohen Prozeßdrücke bleibend
verformt wird. Dichtungsmaterial ist mit dem Ring in der Nähe seines
Innendurchmessers verbunden. Der Ring ist so angepaßt, daß das Dichtungsmaterial
in Kontakt mit dem Flansch gedrückt wird,
um das Auslaufen von Prozeßfluid
aus dem ersten Durchlaßkanal
und aus der Öffnung
am Flansch vorbei zu verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZICHNUNGEN
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1 zeigt
eine unvollständige
Schnittansicht eines Druckgebers mit einer Prozeßdichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 zeigt
eine Schnittansicht eines Teils des in 1 dargestellten
Druckgebers, welche die erfindungsgemäße Prozeßdichtung detaillierter darstellt. 2 enthält ein Nebenbild
A, das eine Draufsicht der Prozeßdichtung zeigt.
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3 zeigt
eine detailliertere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Prozeßdichtung
des Druckgebers ohne Trennmembran.
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4 zeigt
eine Schnittansicht eines Teils eines Druckgebers, die eine alternative
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Prozeßdichtung
darstellt.
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5 zeigt
eine Schnittansicht eines Teils eines Druckgebers, die eine alternative
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Prozeßdichtung
darstellt.
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6 zeigt
eine Schnittansicht eines Teils eines Druckgebers, die eine alternative
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Prozeßdichtung
darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
einen Druckgeber 10 mit einem Geberkörper 12, einem Flansch
(oder koplanaren Verteilerstück) 13 und
einem Sensorkörper 14 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist zwar mit einem koplanaren
Flansch dargestellt, kann aber mit einem beliebigen Flanschtyp, Verteilerstück oder
einem anderen Verbindungsstück verwendet
werden, das für
die Aufnahme von Prozeßfluid
eingerichtet ist. Der Sensorkörper 14 weist einen
Drucksensor 16 auf, und der Geberkörper weist eine Geberschaltung 20 auf.
Eine Sensorschaltung 18 ist über einen Übertragungsbus 22 mit
der Geberschaltung 20 verbunden. Die Geberschaltung 20 sendet
Informationen zum Druck des Prozeßfluids über eine Zweidraht-Prozeßregelschleife
(oder einen -regelkreis), die ausschließlich durch einen Regler über die
Regelschleife gespeist wird.
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Der
Drucksensor 16 mißt
eine Druckdifferenz zwischen dem Druck P1 in dem Durchlaßkanal 24 und
dem Druck P2 in dem Durchlaßkanal 26 des Flanschs 13.
Der Druck P1 ist über
den Durchlaßkanal 32 mit
dem Sensor 16 gekoppelt. Der Druck P2 ist über den
Durchlaßkanal 34 mit
dem Sensor 16 gekoppelt. Der Durchlaßkanal 32 erstreckt
sich durch die Kupplung 36 und das Rohr 40. Der
Durchlaßkanal 34 erstreckt
sich durch die Kupplung 38 und das Rohr 42. Die
Durchlaßkanäle 32 und 34 sind
mit ein relativ inkompressiblen Fluid gefüllt, wie z. B. mit Öl. Die Kupplungen 36 und 38 sind
in den Sensorkörper 14 eingeschraubt
und bieten einen langen Flammenlöschweg
zwischen dem Inneren des Sensorkörpers, das
die Sensorschaltung 18 aufnimmt, und dem in den Durchlaßkanälen 24 und 26 enthaltenen
Prozeßfluid.
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Der
Durchlaßkanal 24 ist
angrenzend an die Öffnung 28 im
Sensorkörper 14 angeordnet.
Der Durchlaßkanal 26 ist
angrenzend an die Öffnung 30 im
Sensorkörper 14 angeordnet.
Die Membran 46 ist in der Öffnung 28 angeordnet
und angrenzend an den Durchlaßkanal 24 mit
dem Sensorkörper 14 verbunden.
Der Durchlaßkanal 32 erstreckt
sich durch die Kupplung 36 und den Sensorkörper 14 zur
Membran 46. Die Membran 50 ist mit dem an den
Durchlaßkanal 26 angrenzenden
Sensorkörper 14 verbunden.
Der Durchlaßkanal 34 erstreckt
sich durch die Kupplung 38 und den Sensorkörper 14 zur
Membran 50.
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Im
Betrieb drückt
der Flansch 13 auf die Dichtungen 48 und 52,
wenn der Geber 10 an den Flansch 13 angeschraubt
wird. Die Dichtung 48 sitzt angrenzend an die Öffnung 24 und
die Membran 46 am Sensorkörper 14 und verhindert
das Auslaufen von Prozeßfluid
aus dem Durchlaßkanal 24 und
der Öffnung 28 am
Flansch 13 vorbei nach außen. Die Dichtung 52 ist
angrenzend an die Öffnung 26 und die
Membran 50 mit dem Sensorkörper 14 verbunden und
verhindert das Auslaufen von Prozeßfluid aus dem Durchlaßkanal 26 und
der Öffnung 30 am Flansch 13 vorbei
nach außen.
Die erfindungsgemäßen Dichtungen 48 und 52 sind
vorzugsweise identisch. Die Dichtung 48 wird weiter unten
anhand der 2–6 näher erläutert.
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Die
erfindungsgemäßen Dichtungen 48 und 52 vermindern
drastisch die mechanischen Spannungen an den Trennmembranen 46 und 50,
die herkömmlicherweise
durch eine Flachdichtung verursacht werden, die zum Abdichten zwischen
dem Flansch 13 und dem Körper 14 benutzt wird.
Die Erfindung bietet gegenüber
dem Stand der Technik zahlreiche Vorteile, zu denen die folgenden
gehören: 1)
Minimieren der Kraft, die zum Bereitstellen einer wirksamen Abdichtung
benötigt
wird; 2) die Abdichtungskraft wird weitgehend unabhängig von
der Kraft, die durch die Zugspannung in den Bolzen entsteht, die
den Geber mit einem Prozeßflansch
verbinden; 3) Verwenden des Prozeßdrucks selbst zur Bereitstellung
der Kraft für
die Abdichtung bei hohen Drücken;
4) in dem begrenzten Bereich können Trennmembranen
mit größerem Durchmesser
als sonst möglich
installiert werden; und 5) Lockerung der Bedingungen für die Verwendung
von Materialien mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei
der Herstellung der Feder, so daß Materialien mit besseren
Korrosionseigenschaften eingesetzt werden können.
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Die 2 und 3 zeigen
in Schnittdarstellung eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung 48.
Die Dichtung 48 ist ringförmig. Die Dichtung könnte jedoch
jede geeignete geschlossen-krummlinige Form aufweisen. 2 zeigt
in Schnittdarstellung die Dichtung 48, wobei Abschnitte
zur Veranschaulichung entfernt sind. Das Nebenbild A zeigt eine
Draufsicht der Dichtung 100, die ihre Ringform besser darstellt.
Die Dichtung 48 funktioniert mit einem Sensorkörper 14 und
einem Durchlaßkanal 24,
um zu verhindern, daß Prozeßfluid aus
dem Durchlaßkanal 24 und
der Öffnung 28 in die
Umgebung ausläuft. 3 zeigt
ausführlicher
die konkreten Merkmale der Dichtung 48.
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Die
Dichtung 48 weist einen geformten oder gestanzten Ring 100 mit
kreisförmigem
Querschnitt und ein Flachdichtungsmaterial 102 auf. Der
geformte Ring 100 mit kreisförmigem Querschnitt wird am Außendurchmesser 103 mittels
der Schweißverbindung 104 am
Sensorkörper 14 angeschweißt. Auf diese
Weise ist die Dichtung 48 über der Trennmembran 46 einseitig
eingespannt. In bevorzugten Ausführungsformen
wird der Ring 100 aus 316-er Edelstahl, Hastelloy®,
Tantal (Ta), Monel oder anderen geeigneten Materialien gestanzt.
Im allgemeinen bestehen alle benetzten Oberflächen vorzugsweise aus dem gleichen
Material. Der Begriff "benetzte
Oberflächen" bezieht sich auf
die Oberflächen
am Flansch 13 oder im Geber 10, die durch das
Prozeßfluid
benetzt werden. Um diese Bedingung zu erfüllen, wird der Ring 100 vorzugsweise
aus dem gleichen Material gefertigt wie die benetzten Oberflächen des Flanschs 13.
Der Ring 100 ist zwar vorzugsweise ein ausgestanztes Teil,
kann aber in an deren Ausführungsformen
ein spanend bearbeitetes oder auf andere Weise gefertigtes Teil
sein.
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Das
Dichtungsmaterial 102 ist vorzugsweise ein Material wie
etwa glasgefülltes
Teflon®,
graphitgefülltes
Teflon®,
Viton® oder
andere, dem Fachmann bekannte O-Ring-Materialien. Im allgemeinen
werden elastischere Dichtungsmaterialien bevorzugt. Die Schweißverbindung 104 ist
in einigen Ausführungsformen
vorzugsweise eine Stumpfstoßverbindung.
Der Ring 100 kann unter Anwendung von Befestigungsverfahren
wie z. B. WIG-Schweißen, Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen und
Plasmaschweißen
am Sensorkörper 14 befestigt
oder damit verbunden werden. Vorzugsweise erfordert die Schweißverbindung 104 keine
zusätzlichen
Materialien, so daß die
Korrosion an der Verbindung 104 minimiert wird.
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Am
Innendurchmesser 106 ist durch die Krümmung am Ende 109 des
Rings 100 eine Rinne bzw. ein Kanal 108 ausgebildet.
Die Rinne 108 ist so angepaßt, daß sie das Dichtungs- oder Flachdichtungsmaterial 102 aufnimmt.
Der Ring 100 weist eine Biegung 110 auf, die im
allgemeinen nach oben zum Flansch 13 am Innendurchmesser 103 gerichtet
ist. Der Mittelabschnitt 112 ist nach oben abgewinkelt,
so daß er
in der Nähe
des Innendurchmessers 106 näher am Flansch 13 liegt
als in der Nähe
des Außendurchmessers 103.
Die Formen und Orientierungen der Biegung 110, des Mittelabschnitts 112 und
des Endabschnitts 109 sind so beschaffen, daß, wenn der
Flansch 13 und der Geber miteinander verbunden werden,
der Ring 100 zusammengedrückt wird und sich leicht biegt,
so daß das
Ende 109 an die Membran 46 (in 3 nicht
dargestellt) angepreßt wird.
Die Gesamtform des Rings 100 und der Winkel des Mittelabschnitts 112 ergeben
den Kompressionsbereich oder -abstand Dc.
Der Kompressionsbereich Dc ist mindestens
gleich einem Abstand, der ausreicht, um dem Ring 100 eine
ausreichende Blattfederwirkung zu verleihen, so daß die Dichtung 48 für ausreichende
Abdichtung bei niedrigen Drücken sorgt,
dabei aber noch einem Druck bis zu 31,026 MPa (4500 psi) widerstehen
kann. Mit anderen Worten, diese Konfiguration liefert eine ausreichende Kraft,
um das Material 102 ausreichend zusammenzupressen, um bei
niedrigen Prozeßdrücken und
sogar unter Vakuumbedingungen (z. B. 0 psia) eine Abdichtung herzustellen.
Mit steigendem Prozeßdruck übt das Prozeßfluid eine
Kraft auf die Rückseite 114 des
Rings aus (d. h. es drückt
den Ring 100 weiter zum Flansch 13 hin) und erhöht die Kompression
der Dichtung. Bei hinreichender elastischer Nachgiebigkeit des Rings
ist immer eine stärkere
Kraft verfügbar, als
sie zum Abdichten benötigt
wird. Der benötigte Betrag
der Kraft variiert ein wenig bei verschiedenen Dichtungsmaterialien.
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Der
Ring 100 ist so geformt, daß der Mittelabschnitt 112 bei
sehr hohen Drücken
gegen den Flansch 13 flacher wird. Dieses Merkmal verhindert, daß der Ring 100 bei
hohen Drücken
bleibend verformt wird. Die starke Krümmung des Rings 100 am Innen-
und am Außendurchmesser 103 und 106 verstärkt diese
Abschnitte ausreichend gegen die Abflachungskräfte des Prozeßdrucks.
Die einseitig eingespannte Struktur des Dichtungsrings 100 ermöglicht die
Installation einer Membran mit größerem Durchmesser vor dem Anschweißen des
Dichtungsrings. Da die Dichtung 48 die durch die Bolzen
(nicht dargestellt) bereitgestellten Klemm- oder Befestigungskräfte nicht
nutzt, kann der Innendurchmesser 106 des Rings 100 kleiner
sein als der Außendurchmesser der
Membran 46, so daß die
Dichtung 48 und die Membran 46 tatsächlich einander überlappen.
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Das
nicht flache (d. h. stegförmige)
Profil des Dichtungsrings 100 erleichtert das Auswechseln
des Dichtungsmaterials vor Ort. Ferner verlängern die Merkmale des Rings 100,
die seine Abflachung unter der durch hohe Prozeßdrücke erzeugten Kraft ermöglichen,
die Lebensdauer des Rings 100. Die Länge des Rings 100 (d.
h. der Abstand zwischen dem Innendurchmesser 103 und dem
Außendurchmesser 106)
ist vorzugsweise so groß wie
möglich,
um die Leistungsfähigkeit
des Rings zu verbessern. Eine lange Federplatte (d. h. der Ring 100)
trägt dazu
bei, Toleranzzuwächse
und Formänderungen
des Dichtungsmaterials 102 im Lauf der Zeit auszugleichen. Sie
verteilt außerdem
die mechanischen Spannungen über
eine größere Fläche und
bewirkt dadurch, daß der
Ring 100 länger
hält. Der
größte Durchmesser
des Rings 100 wird wegen der Raum- und Konstruktionsbeschränkungen
von Druckgebern genau kontrolliert. Der größte Außendurchmesser des Rings 100 (und
damit der Dichtung 48) wird durch die Bolzenanordnung gemäß Industrienorm
festgelegt. Der Innendurchmesser wird durch die Größe der verwendeten
Bolzen und durch die Größe der Öffnung 24 kontrolliert,
durch die das unter Druck stehende Prozeßfluid eintritt und die gleichfalls
durch eine industrielle Vereinbarung festgelegt wird.
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Wie
oben diskutiert, wird der Dichtungsring 100 vorzugsweise
durch eine Stumpfstoß-Schweißverbindung 104 fixiert.
In 4 ist jedoch eine durchgeschweißte Verbindung 116 dargestellt,
die durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen entsteht. 4 zeigt
außerdem
eine alternative Konfiguration für
die Dichtung 48. In der in 4 dargestellten
Ausführungsform überlappt
der Ring 100 den Schlitzbereich 118 und ist parallel
zu diesem Schlitzbereich des Sensorkörpers 14, in dem sich
die durchgeschweißte
Verbindung 116 befindet. Der Ring 100 paßt in den
Schlitzbereich 118. Ferner weist die in 4 dargestellte
Ausführungsform
der Dichtung 48 zwar die im Ring 100 ausgebildete
Rinne 108 auf, aber die Biegung 110 und der abgewinkelte
Mittelabschnitt 112 (beide in 3 dargestellt),
werden durch einen gekrümmten
Abschnitt 120 ersetzt, der einen wesentlich kleineren Krümmungsgrad
aufweist als die Biegung 110. Der gekrümmte Abschnitt 120 liefert jedoch
ebenso wie die vorhergehende Ausführungsform eine Druckkraft
zum Anpressen des Materials 102 an den Flansch 13.
Außerdem
kann der Abschnitt 120 unter hohem Druck um den Abstand
Dc zusammengedrückt werden, um die Haltbarkeit
der Dichtung zu erhöhen.
Die Rinne 108 im Ring 100 eignet sich entweder
für ein
Flachdichtungsmaterial, wie z. B. Teflon®, oder
für ein
elastomeres O-Ring-Material, wie z. B. Fluorkohlenstoff oder Nitril.
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Eine
vorbeschichtete oder dünn
beschichtete Flachdichtungskonstruktion ist in 5 dargestellt.
Die Konfiguration der in 5 dargestellten Dichtung weist
eine Biegung 110 wie die in 3 gezeigte
auf, enthält
aber keine im Ring 100 ausgebildete Rinne 108.
Statt dessen ist der Ring 100 jenseits der Biegung 110 im
wesentlichen flach und am Innendurchmesser 106 leicht zum
Flansch hin abgewinkelt. Am Ring 100 ist am Innendurchmesser 106 vorbeschichtetes
oder dünn
beschichtetes Dichtungs- oder Flachdichtungsmaterial 122 befestigt,
um eine Abdichtung gegen eine Oberfläche des Flanschs 13 zu
bilden.
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Wenn
bessere Federeigenschaften für
eine Konstruktion mit stärker
Durchbiegung oder für
eine Hochdruckkonstruktion benötigt
werden, kann der Ring aus einem Verbundwerkstoff gefertigt werden, der
eine Schicht 123 aus Material mit guten Federeigenschaften
und eine Schicht 124 aus korrosionsbeständigem Material aufweist. Die
korrosionsbeständige
Schicht 124 ist so an der Schicht 123 befestigt, daß das korrosionsbeständige Material
dem Prozeßfluid
ausgesetzt ist, wie in 6 dargestellt. In 6 hat
der Ring 100 eine ähnliche
Form wie die in 3 dargestellte, weist aber eine
Materialschicht 123 mit verbesserten Federeigenschaften,
aber geringerer Korrosionsbeständigkeit
auf. Mit der Schicht 123 ist entlang der Rückseite 114 ein
korrosionsbeständiges Verkleidungsmaterial 124 verbunden.
Das Verkleidungsmaterial 124 wird über den Innendurchmesser 106 umgebogen,
um zu verhindern, daß das
Prozeßfluid
mit der Grenzfläche
der Verkleidung in Kontakt kommt.
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Die
vorliegende Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben worden, aber der Fachmann wird erkennen, daß Veränderungen
in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und
vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist die erfindungsgemäße Dichtung
zwar allgemein in Bezug auf Druckgeber beschrieben worden, kann
aber bei jedem Prozeßsteuerungsgerät eingesetzt
werden, das mit dem Prozeß gekoppelt wird.
Andere Prozeßsteuerungsgeräte, bei
denen die erfindungsgemäße Dichtung
eingesetzt werden kann, sind unter anderem Temperaturfühler und
-geber, Druckfühler
und -geber, Druckdifferenzfühler
und -geber, Absolutdruckfühler
und -geber, Überdruckfühler und
-geber, Durchflußfühler und
-geber und pH-Fühler
und -geber, um nur einige zu nennen. Ferner ist zwar dargestellt
worden, daß bevorzugte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Prozeßdichtung
einen Ring mit kreisförmigem
Querschnitt enthalten, der gekrümmte
Abschnitte zur Aufnahme eines Dichtungsmaterials und/oder zur Erhöhung der Haltbarkeit
der Dichtung aufweist, aber es können eine
große
Anzahl von einseitig eingespannten Ringformen mit kreisförmigem Querschnitt
eingesetzt werden. Ferner ist zwar die erfindungsgemäße Dichtung
als ringförmige
Abdichtungsvorrichtung beschrieben worden, aber in anderen Ausführungsformen
kann die erfindungsgemäße Dichtung
eine nicht ringförmige
Dichtung sein. Ferner ist zwar beschrieben worden, daß die erfindungsgemäße Dichtung hauptsächlich an
ihrem Außendurchmesser
mit dem Körper
des Prozeßsteuerungsgeräts verbunden
ist, aber in anderen möglichen
Ausführungsformen
kann die erfindungsgemäße Dichtung
auch an ihrem Innendurchmesser mit dem Prozeßsteuerungsgerät verbunden
sein.
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Die
vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtung
werden die von außen
angreifenden Kräfte,
die benötigt
werden, um eine wirksame Abdichtung herzustellen, minimiert oder
beseitigt. Daher ist die Dichtungskraft weitgehend unabhängig von
der Kraft, die durch die Zugspannung in den Bolzen bereitgestellt
wird, die das Prozeßsteuerungsgerät mit einem
Prozeßflansch
verbinden. Ferner nutzt die vorliegende Erfindung den Prozeßdruck selbst,
um eine Kraft zum Abdichten bei hohen Drücken bereitzustellen. Daher nehmen
mit steigendem Druck des Prozeßfluids
die Dichtungsfähigkeiten
der erfindungsgemäßen Dichtung
gleichzeitig zu. Außerdem
ermöglicht
die erfindungsgemäße, einseitig
eingespannte Konstruktion die Verwendung von Trennmembranen mit
größerem Durchmesser.
Ferner läßt die erfindungsgemäße Dichtung
eine Lockerung der Anforderungen zu, wonach das Dichtungsmaterial
hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisen muß, so daß statt dessen
Materialien mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit eingesetzt werden
können.
Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte spezielle Flansch/Körper-Dichtung beschränkt. Ferner
bedeutet "Flansch" jede Kupplung, mit
der ein Gerät
vor Ort verbunden werden kann, um Prozeßfluid aufzunehmen.