DE69910672T2

DE69910672T2 - Weichstoffflachdichtung mit Randbedeckung

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Publication number: DE69910672T2
Application number: DE69910672T
Authority: DE
Inventors: Dennis M. Lancaster Dempsey; Christopher L. Oxford Morris
Original assignee: Interface Solutions Inc
Current assignee: Interface Solutions Inc
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: US6241253B1; CZ294857B6; GB2338270B; ES2207071T3; EP0964189A2; EP0964189A3; DE69910672D1; KR100474195B1; JP2000028004A; BR9901786A; PL333583A1; BR9901786B1; GB2338270A; CZ197099A3; GB9913204D0; KR20000005697A; PL192338B1; EP0964189B1

Description

Es werden Dichtungen vorgesehen, die eine Randbeschichtung auf wenigstens einem vertikalen Rand haben (der zwischen den beiden Flächen der Dichtung liegt). Die vorliegende Erfindung stellt Dichtungsrandbeschichtungen bereit, die optimiert und somit verbessert sind. Randbeschichtungen können an Dichtungen angelegt werden, um zweckbestimmt eine vollständige Abdichtung gegenüber Fluiden zu erhalten.
Die Abdichtungsfähigkeit von Weichdichtungsmaterialien ist äußerst wichtig und war der Brennpunkt einer beträchtlichen Entwicklungsarbeit. Die Randbeschichtung ist ein Merkmal, die neuerdings entwickelt wurde, um der Dichtung eine größere Abdichtungsfähigkeit zu geben. Die Randbeschichtung erlaubt in vorteilhafter Weise, dass der Rest der Dichtung eine Beschichtung wahlweise und vorzugsweise keine Beschichtung hat. Wenn die Dichtung unbeschichtet ist oder nur eine Ablösebeschichtung hat, bleibt der Widerstand der Dichtung gegen Kompressionsminderleistung erhalten.
Man hat bei den Dichtungen viele Formen verwendet, um eine gute oder bessere Abdichtfähigkeit zu erhalten, insbesondere gegenüber Fluiden.
Bekannt ist die Wulstbildung auf der Fläche der Dichtung. Eine solche Wulstbildung ist ein erhabener, auf der Fläche angebrachter Bereich. Die Wulstbildung erstreckt sich jedoch nicht über den Rand hinaus und erstreckt sich nicht auf den Rand. Obwohl die Wulstbildung dazu verwendet wird, die Abdichtfähigkeit zu vergrößern, kann die Wulstbildung eine perfekte Abdichtung auf Dauer nicht bereitstellen.
Ein Dichtungsmaterial, das zur Erzielung einer guten Abdichtung bei hohen Temperaturen bereitgestellt wird, ist in der US-5,240,766 beschrieben. Diese Referenz beschreibt ein Weichdichtungsbahnmaterial mit Faser, Füllstoff und Bindemittel. Nach der Referenz sorgt die Füllstoffkomponente für eine gewünschte Abdichtfähigkeit.
Eine andere Referenz, die ein Dichtungsbahnmaterial beschreibt, das gute Abdichteigenschaften hat, ist die US 5,437,767 . Diese Referenz beschreibt ein Dichtungsbahnmaterial mit Faser und Füllstoff. Die Füllstoffkomponente muss ein Gel-bildendes Material einschlie ßen. Dieser Füllstoff gibt der Dichtung gute Abdichteigenschaften, insbesondere gegenüber polaren Flüssigkeiten.
Eine andere Art einer Referenzdichtung beruht auf Beschichtungen zur Bereitstellung oder Verbesserung der Abdichtfähigkeit der Dichtung. Beispielsweise wird bei der US 4,499,135 die Dichtung mit einem Siliconharz imprägniert, um den Widerstand gegenüber Wasser/Frostschutzmischungen zu verbessern. Die US 3,661,401 erfordert, dass die Dichtung eine Beschichtung erhält, welche die ganze Dichtung abdeckt, die vertikalen Ränder eingeschlossen. Schließlich wird bei der US 4,600,201 die Dichtungsmatte mit einem polymerisierbaren flüssigen Imprägniermittel imprägniert, wobei auf wenigstens einen Teil wenigstens einer Mattenfläche eine Beschichtung aufgebracht wird, die ein polymerisierbares polymeres Material enthält. Dichtungsmaterial, das vollständig beschichtet ist, erweist sich im Allgemeinen jedoch als schlecht bei hohen Drucken, wodurch der Einsatzbereich der Dichtungen ernsthaft beschränkt wird.
Man hat festgestellt, dass durch Randbeschichtung der vertikalen Dichtungsränder, insbesondere der vertikalen Ränder um eine Öffnung herum und wahlweise des Außenrands der Dichtung, die sich ergebende Dichtung eine gute und sogar eine vollständige Abdichtung gegenüber Fluiden hat. Die vorliegende Erfindung beschreibt nun, wie diese Randbeschichtungen optimiert werden können, um eine bessere Abdichtungsfähigkeit und Gesamtdichtungen mit größerer Dichtigkeit zu erhalten.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine optimierte Randbeschichtung für vertikale Ränder eines Weichdichtungsmaterials zu beschreiben. Ein Weichdichtungsmaterial hat zwei gegenüberliegende Oberflächen (Flächen) und wenigstens einen Rand, der im Wesentlichen senkrecht zu diesen Oberflächen ist; der Rand (auf den hier als der senkrechte Rand der Dichtung Bezug genommen wird) hat weiterhin darauf eine Beschichtung, die sich direkt von dem Rand an seinem Mittelpunkt aus erstreckt und zu der äußeren Oberfläche der Beschichtung geht (worauf hier als "Dickenlänge B" Bezug genommen ist). Der Mittelpunkt des Randes ist die Mitte der Randlänge. Die Randlänge ist die kürzeste Entfernung an dem Rand zwischen den zwei Flächen auf einer geraden Linie.
Die Beschichtung muss auch eine Breite in der Richtung parallel zum Rand haben, so dass die Beschichtung den Rand von einer Seite zur anderen abdeckt und sich an wenigstens einer Ecke des Randes mit einem wirksamen Betrag vorbei erstreckt, um eine Sperre gegen den Durchgang von Fluiden auf die Fläche der Dichtung zu bilden. (Die Ecke befindet sich dort, wo der Rand auf eine der gegenüberliegenden Oberflächen, d. h. das Ende des Rands trifft). Die Länge oder die Entfernung, über die sich die Beschichtung an der Ecke des Rands vorbei (oder dem Ende des Rands) in einer Richtung senkrecht zu den gegenüberliegenden Oberflächen erstreckt, wird hier als "Lippe", "verlängerte Beschichtung", "vorstehende Länge", "vorstehender Abstand" bezeichnet und ist die so genannte "vorstehende Länge A". Die "Beschichtungsdicke" oder "Dickenlänge B" bezieht sich auf die Länge oder die Entfernung in der Beschichtung, die sich direkt von dem Dichtungsrand an seinem Mittelpunkt zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen aus erstreckt und an der Außenfläche der Dichtung endet.
Wenn die Beschichtung an dem Rand ausgebildet ist, so dass die Lippe oder die verlängerte Beschichtungssperre teilweise auf der Dichtungsfläche sitzt, bildet die Dichtung eine Abstützung für die vorstehende Lippe (oder verlängerte Beschichtung). In einem solchen Fall muss das Verhältnis von A : B ein Minimum von etwa 0,6 und vorzugsweise ein Minimum von etwa 0,9 betragen. In diesem Fall ist die Dickenlänge B eine Distanz von wenigstens etwa 0,06 mm (2 mils). Wenn jedoch die vorstehende Länge A von der Fläche nicht gehalten wird, ist die Dickenlänge B eine Minimallänge von etwa 0,08 mm (3 mils), während das Verhältnis von A : B ein Minimum von etwa 0,8 und vorzugsweise ein Minimum von etwa 1,25 ist. Die Dickenlänge B bildet eine Basis für die Beschichtung, die die vorstehende Länge A bildet.
Wenn sich der beschichtete Rand um eine Öffnung in dem Dichtungsflachmaterial erstreckt, bildet die Beschichtung eine "Primärdichtung" gegen den Durchgang von Fluiden, die von der Öffnung und quer über die Fläche der Dichtung gehen. Wenn der beschichtete Rand sich um die Außenseite des Umfangs der Dichtung erstreckt, bildet die Dichtung gegenüber den Fluiden eine Sekundärdichtung. Der beschichtete Rand kann sich entweder um eine Öffnung oder um die Außenseite der Dichtung herum erstrecken.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
1 ist ein Querschnitt des Randteils einer ersten Ausführungsform einer Weichdichtung nach der Erfindung,
2 zeigt wie 1 eine zweite Ausführungsform einer Weichdichtung,
3 zeigt wie 1 eine dritte Ausführungsform einer Weichdichtung,
4 zeigt wie 1 eine vierte Ausführungsform einer Weichdichtung,
5 ist ein kopiertes Foto einer Weichdichtung ähnlich der Ausführungsform von 1,
6 ist ein kopiertes Foto einer Weichdichtung ähnlich der Ausführungsform von 3, und
7 ist ein kopiertes Foto einer Weichdichtung ähnlich der Ausführungsform von 2.
1 und 7 zeigen eine Flachdichtung mit einem Rand 2 und gegenüberliegenden Flächen 1. Der Flachdichtungsrand 2 hat eine Beschichtung 5, die eine Randdichtung ist. Die Randdichtungsbeschichtung erstreckt sich über die Ebene der Fläche in eine Richtung senkrecht zu der Fläche. Die Beschichtung erstreckt sich über eine Entfernung 3, auf die hier als vorstehende Länge A Bezug genommen wird und die wenigstens etwa 0,06 mm (2,4 mils) über die Fläche hinausgeht. In der Figur ist nur eine Entfernung 3 angegeben, da die Entfernung auf jeder Seite der Dichtung die gleiche ist. In 1 bis 4 gibt es auf jeder Seite der Dichtung eine vorstehende Länge A gleicher Größe. Wenn sich die Beschichtung in nicht gleicher Größe über jede Fläche hinaus erstreckt, können die Entfernungen gesondert und beliebig mit "vorstehender Länge A₁" und "vorstehender Länge A₂" bezeichnet werden.
Die vorstehende Länge A sollte auf jeder Seite der Dichtung vorhanden sein, wo die Fläche 1 oder 7 auf den Rand 2 trifft. Die Beschichtung erstreckt sich auch über eine Entfernung 4 von der Oberfläche des Rands 2 nach außen (gemessen an einem Punkt an dem Rand, der gleichen Abstand von jeder Fläche hat). Die Entfernung 4, auf die hier als die Dickenlänge B Bezug genommen wird, ist die Entfernung (in 1) von der Mitte des Randes 2 direkt zur Außenfläche der Beschichtung 5. In 1 sollte das Verhältnis der vorstehenden Länge A zur Dickenlänge B etwa 0,8, und die Dickenlänge B wenigstens etwa 0,08 mm (3 mils) betragen.
2 zeigt eine Flachdichtung mit einem Rand 2 und gegenüberliegenden Flächen 1 und 7. Der Flachdichtungsrand 2 hat eine Dichtung 9, der eine Randdichtung ist. Aus der Figur ergibt sich, dass jede Fläche eine Ebene hat und sich die Randdichtungsbeschichtung über die Ebene jeder Fläche in einer senkrechten Richtung hinaus erstreckt. Die Beschichtung 9 erstreckt sich über eine Entfernung 3, auf die hier als vorstehende Länge A Bezug genommen ist. Die Beschichtung erstreckt sich hier an dem Eck und der Ebene jeder Fläche vorbei, da die Ecke sich in der Ebene der Fläche befindet. Die Beschichtung erstreckt sich auch über eine Entfernung 4, auf die hier als Dickenlänge B Bezug genommen wird, bei der es sich um die Entfernung von der Mitte des Randes 2 direkt zur Außenfläche der Beschich tung 9 handelt. Die Beschichtung 9 erstreckt sich nach außen auf die Flächen 1 und 7 in wahlweisen Formstrukturen 6 und 8, wobei jedoch die verlängerte Beschichtungssperre nicht auf der Dichtungsfläche liegt, so dass das Verhältnis der Länge A zur Länge B wenigstens 0,8 sein muss.
3 zeigt eine Flachdichtung mit einem Rand 2 und gegenüberliegenden Flächen 1 und 7. Der Flachdichtungsrand 2 hat eine Beschichtung 10, die eine Randdichtung ist. Die Randdichtungsbeschichtung erstreckt sich über die Ebene jeder Fläche in eine Richtung, die senkrecht zu der Fläche ist (3 als Entfernung 3 gezeigt). Diese vorstehende Länge A der Beschichtung liegt teilweise (längs der Entfernung C) auf der Fläche der Dichtung. Die Beschichtung erstreckt sich auch über eine Entfernung 4, auf die hier als Dickenlänge B Bezug genommen wird, wobei es sich um die Entfernung von der Mitte des Randes 2 direkt zur Außenfläche der Beschichtung 10 handelt. Die Randbeschichtung überlappt das Ende des Randes und erstreckt sich, die Ecke überlappend, auf eine Fläche der Dichtung. Die Dickenlänge B muss wenigstens etwa 0,06 mm (2 mils) und das Verhältnis von Länge A zu Länge B muss wenigstens etwa 0,6 betragen. Da ein Teil der Randbeschichtung (längs der Entfernung C) der Fläche der Dichtung getragen wird, kann das Verhältnis der Länge A zur Länge B kleiner sein als bei den Randbeschichtungen von 1, 2 und 4. Die Beschichtung kann sich in zulässiger Weise auf eine oder beide Dichtungsflächen erstrecken. Solche Beschichtungen bilden eine Sperre gegen den Durchgang von Fluiden und bilden keine Höhenbeschichtung über der Dichtung.
4 zeigt eine Flachdichtung mit einem Rand 2 und gegenüberliegenden Flächen 1 und 7. Der Flachdichtungsrand 2 hat eine Beschichtung 11, die eine Randdichtung ist. Die Randdichtungsbeschichtung erstreckt sich über die Ebene jeder Fläche in einer senkrechten Richtung hinaus. Die Beschichtung erstreckt sich über eine Entfernung 3, die eine vorstehende Länge A ist. Die Dicke der Beschichtung an der Mitte des Rands ist durch die Entfernung 4 (Dickenlänge B) angegeben.
5 zeigt eine Flachdichtung mit einem beschichteten Rand. Die Beschichtung erstreckt sich über die Ebene jeder Fläche in einer senkrechten Richtung hinaus. Dadurch ist eine verlängerte Beschichtung auf jeder Seite des beschichteten Randes vorhanden. Die Figur zeigt eine vorstehende Länge A₁ an der oberen Fläche und eine vorstehende Länge A₂ an der anderen (unteren) Fläche. Keine der vorstehenden Längen der Beschichtung liegt auf einer der Dichtungsflächen.
6 zeigt eine Flachdichtung mit einem beschichteten Rand. Die Beschichtung erstreckt sich über die Ebene jeder Fläche in einer senkrechten Richtung hinaus und bildet eine vorstehende Länge A₁, die sich senkrecht zur oberen Fläche erstreckt, sowie eine vorstehende Länge A₂, die sich senkrecht zur unteren Fläche erstreckt. Beide Längen A₁ und A₂ liegen mit einem Teil auf der Fläche der Dichtung auf. Es kann ferner vermerkt werden, dass die Beschichtung den gesamten Rand der Dichtung abdeckt und sich nach außen auf die Fläche der Dichtung erstreckt.
7 zeigt eine Flachdichtung mit einem beschichteten Rand. Die Beschichtung erstreckt sich über die Ebene jeder Fläche in einer senkrechten Richtung hinaus und bildet eine vorstehende Länge A₂, die über die obere Fläche hinausgeht, sowie eine vorstehende Länge A₂, die sich über die untere Fläche hinaus erstreckt. Jede der vorstehenden Längen (A₁ und A₂) liegen zum Teil auf einer der Flächen der Dichtung auf. Es kann ferner vermerkt werden, dass die Beschichtung auf dem Dichtungsrand den gesamten Rand der Dichtung abdeckt und sich nach außen auf beide Flächen der Dichtung erstreckt.
Die Flächen oder Oberflächen 1 (die "obere" Fläche) und 7 (die "untere" Fläche) der Dichtungen in den obigen Figuren haben jeweils eine Flächenebene. Die Flächenebenen sind im Wesentlichen parallel zueinander. In 1 bis 4 geht die Flächenebene durch die Ecke zwischen der Fläche und dem Rand 2, der im Wesentlichen senkrecht zu jeder Fläche ist. Die Randfläche erstreckt sich um eine Öffnung und ist mit der Beschichtung versehen, die sich über die Flächenebene hinaus erstreckt oder vorsteht.
Die Randbeschichtungen der vorliegenden Erfindung haben zwei grundsätzliche Ausgestaltungen, nämlich 1) eine, bei der die Lippe oder die verlängerte Beschichtungssperre teilweise von der Dichtungsfläche abgestützt wird (wie es in den 3, 6 und 7 der Fall ist), und 2) eine, bei der sich die Beschichtung nur an der Ecke zwischen dem Rand und der Fläche vorbei erstreckt (wie es in 1, 2, 4 und 5 der Fall ist), wobei die Beschichtung nicht auf der Fläche aufliegt oder von ihr gehalten wird.
Die Lippe der Beschichtung (vorstehende Länge A) muss sich über wenigstens eine Ecke des Randes mit einer Größe hinaus erstrecken, die für die Bildung einer Sperre gegen den Durchgang von Fluiden auf der Fläche der Dichtung wirksam ist. Die Entfernung, mit der sich die vorstehende Länge A über die Sperre hinaus erstrecken muss, hängt von dem Aufbau der Beschichtung ab. Wenn die Lippe der Beschichtung sich teilweise auf der Fläche der Dichtung befindet (wie in 3, 6 und 7), sollte die minimale Länge der Dickenlänge B jedoch nicht kleiner als etwa 0,06 mm (2 mils) sein, während die vorstehende Länge A wenigs tens etwa 0,08 mm (3 mils) und vorzugsweise wenigstens etwa 0,25 mm (10 mils) betragen muss. Geeigneterweise liegt die vorstehende Länge A in dem Bereich von etwa 0,08 mm (3 mils) bis etwa 3,8 mm (150 mils), und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 2,5 mm (100 mils).
Wenn die Lippe der Beschichtung nicht auf der Fläche liegt, damit man eine Dichtung erhält, die eine perfekte Abdichtung quer über dem beschichteten Rand aufweisen kann, muss die vorstehende Länge A wenigstens 0,1 mm (4 mils) betragen, wobei jedoch die minimale Länge der Dickenlänge B wenigstens etwa 0,08 mm (3 mils) und das Verhältnis der vorstehenden Länge A zur Dickenlänge B wenigstens etwa 0,8 und vorzugsweise wenigstens etwa 2 betragen muss. Vorzugsweise ist die vorstehende Länge A wenigstens etwa 0,13 mm (5 mils) und besonders bevorzugt wenigstens etwa 0,25 mm (10 mils) lang. Die vorstehende Länge A liegt zweckmäßigerweise im Bereich von etwa 0,1 mm (4 mils) bis etwa 3,8 mm (150 mils), vorzugsweise im Bereich von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 3,2 mm (125 mils).
Wenn die Beschichtung teilweise von der Dichtungsfläche abgestützt wird, kann das Verhältnis der vorstehenden Länge A (Entfernung 4) zur Dicke B (Entfernung 3) so gering wie etwa 0,6 (ein Minimum von 0,6) sein. Zweckmäßigerweise kann das Verhältnis in dem Bereich von etwa 0,6 bis etwa 10 liegen. Wenn jedoch die verlängerte Beschichtung nicht teilweise auf der Dichtungsfläche liegt, gibt es keine Dichtungsbasis für die Beschichtung, und das Verhältnis muss größer sein, um eine vollständige Abdichtung zu erhalten. Bei einer solchen Beschichtung sollte das Verhältnis ein Minimum von etwa 0,8 oder mehr und vorzugsweise wenigstens etwa 2 oder mehr betragen. Das Verhältnis sollte zweckmäßigerweise im Bereich von etwa 0,8 bis etwa 20 liegen. Wenn das Verhältnis zu groß wird, kann die Sperre gegen Fluide durch das Ablegen oder Umfalten der verlängerten Beschichtungssperre gestört werden. Das maximale Verhältnis ist deshalb vorzugsweise etwa 9.
Wenn sich die verlängerte Beschichtungssperre auf die Fläche der Dichtung erstreckt, kann die Dickenlänge B (Entfernung 3) von etwa 0,06 mm (2 mils) bis etwa 1,3 mm (50 mils) und vorzugsweise von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 1 mm (40 mils) lang sein. In einem solchen Fall kann die Entfernung C, mit der sich die Beschichtung auf der Dichtungsfläche erstreckt, ein Minimum von etwa 0,025 mm (1 mil) und vorzugsweise ein Minimum von etwa 0,13 mm (5 mils) betragen. Akzeptabel liegt es in dem Bereich mit einer Länge von etwa 0,025 mm (1 mil) bis etwa 6,4 mm (250 mils). Wenn die verlängerte Beschichtung sich nicht auf die Fläche der Dichtung erstreckt, kann die Dickenlänge B in dem Bereich von etwa 0,08 mm (3 mils) bis etwa 1,3 mm (50 mils) und vorzugsweise von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 1 mm (40 mils) lang sein.
Die Randbeschichtungen der vorliegenden Erfindung müssen innerhalb eines spezifischen Verhältnisbereichs der vorstehenden Länge A zur Dickenlänge B liegen, um bessere Sperren für die Abdichtung gegenüber Fluidleckagen zu bilden. (In 1 und 2 ist dies als Entfernung 3 über der Entfernung 4 gezeigt.)
Die Randbeschichtungen der vorliegenden Erfindung kommen an den vertikalen Rändern der Weichdichtungsmaterialien zum Einsatz. Solche Dichtungsflachmaterialien sind porös und kompressibel. Die Randbeschichtungen werden auf den Rand oder die Ränder so abgelegt, wie es erforderlich ist, um die Dichtung gegen den Durchgang von Fluiden sowohl in der Flachdichtung als auch quer über den Rand auf die Fläche der Dichtung abzudichten. Vorzugsweise wird ein ganzer Rand beschichtet, obwohl es nicht erforderlich ist, wenn eine geeignete Dichtung durch die Beschichtung nur in einem Abschnitt des Rands vorgesehen wird, beispielsweise wenn sich Bolzenbereiche nahe an einem Öffnungsrand befinden, kann die Beschichtung nahe am Bolzen wahlweise vorgesehen und somit weggelassen werden.
Solche Randbeschichtungen wurden bereits in der EP 0 899 488 A1 und EP 0 899 489 A1 beschrieben. Diese Anmeldungen geben jedoch nicht die Lehre, dass die Beschichtungen dadurch verbessert werden können, dass die Dicke der Beschichtungen in der Entfernung 4 (siehe 1 und 2) vergrößert werden.
Eine vollständig beschichtete Dichtung kann den Vorteil eines Abdichtungsvermögens haben, das durch die Breitrand-Randbeschichtungen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, obwohl bei manchen Ausgestaltungen zur Bewahrung der Widerstands gegen einen Kompressionsabfall der Gesamtbetrag der Beschichtung, der die Dichtungsflächen abdeckt, vorzugsweise so begrenzt ist, dass nur ein Teil der Dichtung abgedeckt ist, während der Rest der Dichtung unbeschichtet bleibt. Vorzugsweise deckt zur Bewahrung des Widerstands gegen Kompressionsabfall eine Beschichtung bis zu etwa 50% der Dichtung ab und ist besonders bevorzugt darauf beschränkt, ein Maximum von etwa 30% der Dichtung abzudecken.
Für den Einsatz der Breitrandbeschichtung der vorliegenden Erfindung werden Weichdichtungsmaterialien bevorzugt. Viele Arten von Weichdichtungsmaterialien weisen Fasern und ein Bindemittel auf, wobei vorzugsweise ein Füllstoff zugesetzt ist. Solche Weichdichtungsmaterialien sind porös und kompressibel. Die geschnittenen Dichtungsrän der, die porös sind, sind ideal für die Randbeschichtung, da diese dazu beiträgt, den Strom von Fluiden aus der Dichtung abzudichten, indem sie entweder in die Poren eindringt oder diese wenigstens verschließt.
In den meisten Flächen befinden sich eine Fläche und die Kante zwischen dem Rand und der Fläche in einer Ebene (die durch beide hindurchgeht). In einigen Fällen jedoch kann durch Verwendung von Druck ein Flächenbereich zwangsweise in eine andere Ebene als die übrige Fläche gebracht werden. Wird dies bei der Dichtung an einer Stelle angrenzend an eine Öffnung ausgeführt, kann die Kante zwischen der Fläche und dem Rand abgerundet werden und es kann schwieriger sein, die Stelle der Kante oder der Flächenebene festzustellen, die durch die Kante hindurchgeht. In solchen Fällen kann die Kante, an der die Beschichtung vorbei vorstehen sollte, durch Feststellen des Punkts festgelegt werden, wo der abgeschnittene Abschnitt des Randes endet. Dies ist der Punkt der Kante, an der die Beschichtung vorbei vorstehen sollte. Der Schnittabschnitt des Randes enthält gewöhnlich mehr Poren als die Oberfläche der Dichtungsfläche und unterscheidet sich auch im Aussehen, indem er einen Querschnitt von Materialien innerhalb der Dichtung zeigt. Die vorstehende Länge A wird dann von der Kante aus oder von der Kantenebene aus, die durch die Kante geht, gemessen.
Dichtungen mit den abgedichteten Randbeschichtungen der vorliegenden Erfindung geben in erfolgreicher Weise eine Abdichtung von hervorragend bis vollständig. Es können Flanschdrucke verwendet werden, die so gering wie 17,3 N/cm² (25 psi) sind, obwohl, da es leichter ist, eine hervorragende bis totale Abdichtung bei höheren Flanschdrucken zu erreichen, bevorzugt wird, Flanschdrucke von wenigstens 207 N/cm² (300 psi) oder mehr zu verwenden. Eine totale Abdichtung kommt vor, wenn die Beschichtung vollständig verhindert, dass Fluide im Leckstrom an der Öffnung vorbei quer über die Fläche der Dichtung und auch durch die Flachdichtung hindurchfließen.
Die Beschichtung kann in filmbildender Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch Tauchen, Schmelzen oder Bemalen des freiliegenden Randes, während nicht zu beschichtende Dichtungsabschnitte geschützt werden.
Bei einigen Ausführungsformen wird eine Beschichtung auf einen Öffnungsrand dadurch aufgebracht, dass eine Vielzahl von Flachdichtungen so zusammen angeordnet werden, dass von den Öffnungen der Vielzahl von Flachdichtungen ein Hohlraum gebildet wird und dass dann die Ränder der Öffnung an jeder Flachdichtung mit einem Beschichtungsmaterial kontaktiert werden, so dass die Ränder mit einer Menge beschichtet werden, die zur Erzielung einer ausreichenden Abdichtung der Dichtung längs des Randes der Öffnung, wo der Rand beschichtet ist, wirksam ist. Separate Nicht-Flachdichtungen (Abstandshalter), die die gleiche Form wie die Dichtung haben, können zwischen den einzelnen Flachdichtungen so angeordnet werden, dass sich die Beschichtung an der Kante der Dichtung bilden und darüber hinaus erstrecken und die vorstehende Länge A (Entfernung 3) bilden kann.
Bei einem bevorzugten Verfahren verformt oder streckt sich die verwendete Beschichtung, während sie nass ist oder bevor sie vollständig fest wird. Wenn dann die Dichtungen getrennt werden, bevor die Beschichtung an dem Rand fest wird, wird die Beschichtung gezogen und streckt sich so, dass sich die vorstehende Länge A bildet. Eine Beschichtung, die besonders gut dafür ist, ist ein Acryllatexpolymer.
Vorzugsweise haben die Flachdichtungen, wenn die Öffnungsränder beschichtet werden, wenigstens eine oder mehrere Abstandshalterbahnen zwischen den beiden Flachdichtungen. Derartige weitere Bahnen zwischen den Flachdichtungen sind "Abstandshalter" und trennen die Dichtungen voneinander. Diese Abstandshalter ermöglichen eine Trennung zwischen jeder Flachdichtung derart, dass sich die vorstehende Länge A bilden kann. Die Abstandshalterbahnen haben auch Öffnungen, jedoch können die Öffnungen breiter oder kleiner sein oder die gleiche Größe wie die Öffnungen der Dichtungen haben. Wenn die Abstandshalter eine Öffnung haben, die breiter ist als die der Dichtung, liegt ein Teil der Flachdichtungsfläche frei und das Beschichtungsmaterial kann die Fläche kontaktieren und beschichten, wo sie um die Öffnung herum freiliegt. In einem solchen Fall, in welchem eine oder beide Flächen in einer Größe Freiliegen, die dahingehend wirksam ist, dass sie es ermöglicht, dass die Beschichtung die freiliegende Fläche kontaktiert, wird eine vorstehende Länge gebildet, die teilweise auf der Dichtungsfläche liegt. Vorzugsweise liegt die Dichtungsfläche um den Rand herum mit der Beschichtung frei in einer Größe von wenigstens etwa 0,13 mm (5 mils); besonders bevorzugt liegt die Dichtung frei für die Beschichtung mit einer Größe von wenigstens etwa 0,2 mm (8 mils).
Jeder vertikale Rand zwischen den gegenüberliegenden Flächen eines Flachdichtungsmaterials kann eine Beschichtung erhalten, einschließlich des Rands, der den äußeren Umfang der Dichtung bildet. Die Beschichtung kann organische, anorganische oder anorganische/organische Hybrid-Polymere sowie gefüllte Polymere aufweisen. Wenn auf den vertikalen Rand eines Einsatzes Fluide treffen, ist jedoch eine Polymerbeschichtung besonders zweckmäßig und bevorzugt. Geeignete Polymerbeschichtungsmaterialien sind Beschichtungen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Acryl, Acrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Fluorsilicon, Polyurethan, Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR), Fluorpolymeren, hydriertem NBR, Siliconkautschukbeschichtungen (sowohl UV-härtbar, wärmehärtbar als auch bei Raumtemperatur härtbar), Styrolbutadienpolymer, Fluorelastomerpolymer, Fluorsiliconpolymer, Acryl-Acrylnitrilpolymer, carboxyliertes Acrylnitrilpolymer, Chloroprenkautschukpolymer, Ethylenpropylenkautschukpolymer, Ethylen/Vinylacetat, Epoxid und Mischungen davon besteht. Es kann jeder Latex verwendet werden. Geeignet sind auch Polymerpulver, die erhitzt werden, um sie auf der Oberfläche der Dichtung zu schmelzen und eine Beschichtung an dem Dichtungsrand zu bilden. Tatsächlich kann jedes Pulver, das geschmolzen werden kann, zum Dichten und Beschichten der Dichtung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird besser aus den nachstehenden Beispielen verständlich. Diese Beispiele sollen die Erfindung nur erläutern und nicht beschränken. Alle Teile und Prozentsätze sind, wenn nicht anders angegeben, gewichtsbezogen.
Beispiele
Es werden identische ringförmige Dichtungen aus einem Dichtungsflachmaterial aus Papier auf Zellulosebasis ausgeschnitten. Jede Dichtung war ein Kreis und hatte die folgenden Abmessungen: Ringinnendurchmesser 6,4 cm (2,5 Zoll) (von einer Seite der Öffnung zur anderen), Ringaußendurchmesser 9,5 cm (3,75 Zoll), Dicke 0,8 mm (31 mils). Bei allen Dichtungen war der innere vertikale Rand der Öffnung mit einem Acryllatex für die Dichtungsproben beschichtet. Die Dickenlänge B (angezeigt als Entfernung 4 in 1 und 2) und die vorstehende Länge A (angezeigt als Entfernung 3 in 1 und 2) werden für jede Dichtung bei jedem der Beispiele als "Länge B" und "Länge A" angegeben.
Ferner wird das Ergebnis des EMALT-Dichtungstests angegeben, der die Dichtungsqualität und die Dichtungseffektivität anzeigt. Der EMALT-Dichtungstest steht für das Dichtungsvermögen der geprüften Dichtung. Für den EMALT-Test wurden die Dichtungsproben in einen Zylinder gelegt, der mit Stickstoff unter Druck gesetzt werden konnte. Für diese Versuche betrug der Flanschdruck 207 N/cm² 8300 psi), während der Stickstoffdruck in dem Zylinder auf 9,7 N/cm² (14 lb/in² (psi)) gebracht wurde, und die Anzahl der Minuten gemessen wurde, die vergingen, während der Druck auf 9,0 N/cm² (13 psi) abfiel. Je länger es dauert, bis der Druck abfällt, desto besser ist die Abdichtung. Wenn der Druck in dem Zylinder überhaupt nicht abfiel, lag kein Leckstrom von Stickstoff an der Dichtung vorbei nach außen vor, und die Dichtung wurde als "totale Abdichtung" bezeichnet, während bei weniger perfekten Dichtungen der Druckabfall in einer Minute angegeben wird. Der Versuch wurde an einem glatten Flansch durchgeführt, bei dem der mittlere Rauigkeitswert von 0,46 μm gemessen wurde (18 Ra, wenn Ra in Mikrozoll gemessen wurde).
Die Beispiele 1 bis 11 der EMALT-Ergebnisse sind eine totale Abdichtung. Bei den Beispielen 12 bis 18 wird die Abdichtung als Leckrate in psi/min angegeben.
Beispiele 1 bis 9
Bei der Beschichtung der folgenden Beispiele lag die vorstehende Lippe (Länge A) teilweise auf der Dichtungsfläche auf. Eine "totale Abdichtung" bedeutet, dass es keinen messbaren Druckabfall in den ersten 10 Minuten gab.
Beispiele 10 und 11
Bei der Beschichtung der folgenden Beispiele lag die vorstehende Lippe (Länge A) teilweise auf der Dichtungsfläche auf.
Die Dichtungen dieser Beispiele haben eine Länge A mit einem unterschiedlichen Wert auf jeder Seite der Dichtung. Die Länge wird mit A1 und A2 angegeben.
Beispiele 12 bis 18
Bei der Beschichtung der folgenden Beispiele war die vorstehende Lippe (Länge A) so gestaltet, wie in 4 gezeigt ist. Die Dichtungsgüte ist durch die Abfallgeschwindigkeit psi/min angegeben.

Claims

Weichstoffdichtungsmaterial, welches ein Bahnmaterial aufweist, das zwei gegenüberliegende Flächen (1, 7) und einen Rand (2) hat, der im wesentlichen senkrecht zu den beiden Flächen (1, 7) ist, wobei der Rand (2) einen Mittelpunkt hat, der von jeder Fläche (1, 7) gleich beabstandet ist, wobei auf dem Rand (2) eine Beschichtung (5, 11) vorgesehen ist, und wobei die Beschichtung (5, 11) – eine Dickenlänge (B, 4), die dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Rands (2) und der äußeren Oberfläche der Beschichtung (5, 11) in einer Ebene parallel zu den Flächen (1, 7) entspricht, und – wenigstens eine Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) hat, die der Entfernung entspricht, mit der sich die Beschichtung (5, 11) über die angrenzende Fläche (1, 7) hinaus in einer dazu senkrechten Richtung erstreckt, – wobei die Dickenlänge (B, 4) ein Minimum von wenigstens etwa 0,08 mm (3 mils) hat und – wobei das Verhältnis der Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) zur Dickenlänge (B, 4) wenigstens etwa 0,8 beträgt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach Anspruch 1, bei welchem die Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) im Bereich von 0,1 mm (4 mils) bis etwa 3,8 mm (150 mils) und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 3,2 mm (125 mils) liegt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Verhältnis der Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) zur Dickenlänge (B, 4) 0,8 bis 20, vorzugsweise 2 bis 9 beträgt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Dickenlänge (B, 4) im Bereich von etwa 0,08 mm (3 mils) bis etwa 1,3 mm (50 mils) und vorzugsweise im Bereich von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 1 mm (40 mils) liegt.
Weichstoffdichtungsmaterial, welches ein Bahnmaterial aufweist, das zwei gegenüberliegende Flächen (1, 7) und einem Rand (2) hat, der im wesentlichen senkrecht zu den beiden Flächen (1, 7) ist, wobei der Rand einen Mittelpunkt hat, der von jeder Fläche (1, 7) gleich beabstandet ist, wobei auf dem Rand (2) eine Fläche (1, 7) gleich beabstandet ist, wobei auf dem Rand (2) eine Beschichtung (9, 10) vorgesehen ist, und wobei jede Beschichtung (9, 10) – eine Dickenlänge (B, 4), die dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Randes (2) und der äußeren Oberfläche der Beschichtung (9, 10) in einer Ebene parallel zu den Flächen (1, 7) entspricht, – wenigstens eine Vorsprungslänge (A; A₁, A₂), die der Entfernung entspricht, mit der sich die Beschichtung (9, 10) über die angrenzende Fläche (1, 7) hinaus in einer dazu senkrechten Richtung erstreckt, und – eine Überlappungsdistanz (C, 6, 8) hat, längs der sich die Beschichtung (9, 10) von dem Rand (2) auf wenigstens einer Fläche (1, 7) erstreckt, – wobei die Dickenlänge (B, 4) ein Minimum von wenigstens etwa 0,06 mm (2 mils) hat und – wobei das Verhältnis der Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) zur Dickenlänge (B, 4) wenigstens etwa 0,6 beträgt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach Anspruch 4, bei welchem die Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) im Bereich von etwa 0,08 mm (3 mils) bis etwa 3,8 mm (150 mils) und vorzugsweise im Bereich von etwas 0,25 mm (10 mils) bis etwa 2,5 mm (100 mils) liegt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem das Verhältnis der Vorsprungslänge (A; A₁, A₂) zur Dickenlänge (B, 4) 0,6 bis 10, vorzugsweise 2 bis 9 beträgt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem die Dickenlänge (B, 4) im Bereich von etwa 0,06 mm (2 mils) bis etwa 1,3 mm (50 mils) und vorzugsweise von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 1 mm (40 mils) liegt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei welchem die Überlappungsdistanz (C, 6, 8) im Bereich von etwa 0,025 mm (1 mil) bis etwa 6,4 mm (250 mils), vorzugsweise bei 0,13 mm (5 mils) liegt.
Weichstoffdichtungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Beschichtung (5, 9, 10, 11) ein Polymermaterial ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylharzderivat, Acrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Fluorsilikon, Polyurethan, Acrylnitrilbutadienkautschuk (NBR), Fluorpolymeren, Hydro-NBR, Silikonkautschukbeschichtungen (sowohl UV-härtbar als auch bei Raumtemperatur härtbar), Styrolbutadienpolymer, Fluorelastomerpolymer, Fluorsilikonpolymer, Acryl- Acrylnitril-Polymer, karboxyliertem Acrylnitrilpolymer, Chloroprenkautschukpolymer, Ethylenpropylenkautschukpolymer, Ethylen-/Vinylazetat, Epoxidharz und Mischungen davon besteht.