Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur passgenauen Abdichtung einer von einer nicht- planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats umfassend einen Adapter mit einer ersten Stirnfläche als Auflagefläche, die ein erstes Oberflächenprofil aufweist, das dem passgenauen Negativprofil der nicht-planen Dichtfläche entspricht. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur passgenauen Abdichtung einer von einer nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats umfassend einen Adapter mit einer ersten Stirnfläche als Auflagefläche, die ein erstes Oberflächenprofil aufweist, wobei das erste Oberflächenprofil unregelmäßig ist.

Es ist im Allgemeinen bekannt, dass Abdichtungen einer von einer nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats existieren. So gibt es beispielsweise ringförmige Abdichtungselemente, die in der Regel als Standardprodukte in einer Massenfertigung hergestellt werden. In der Regel sind die Dichtungs- und Flanschmaße von ringförmigen Dichtungen und Flanschen Gegenstand entsprechender Normungen. In der Regel werden Flachdichtungen als Flanschdichtungsringe verwendet. Ein wesentliches Kriterium bei der Verwendung eines Flanschdichtungsrings bzw. eines zugeordneten Flansches ist die an den Dichtflächen wirkende Flächenpressung, die abhängig von dem abdichtenden Material in geeigneter Weise eingestellt werden muss. Bei einer zu hohen Flächenpressung besteht grundsätzlich die Gefahr einer Zerstörung des Flanschdichtungsrings, wobei die Dichtungswirkung bei einer zu niedrigen Flächenpressung unzureichend ist. Zudem können Abdichtungen auch harschen chemischen Bedingungen ausgesetzt sein, sodass auch die chemische Beständigkeit der Abdichtung von großer Bedeutung ist.

Das Dokument DE 102013 002 753 B3 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselementes zur Abdichtung einer Verbindung von zwei Flanschen, von denen wenigstens einer eine nicht-plane Dichtfläche aufweist, wobei an einer Vielzahl von in Umfangsrichtung wenigstens eines Flansches liegenden Umfangspositionen, die in einer Richtung senkrecht zur Umfangstangente, insbesondere in einer radialen Richtung hintereinander liegen, ein jeweiliger Abstandswert zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtflächen der Flansche bestimmt wird und aus den mehreren Abstandswerten jeder Umfangsposition ein einziger Dickenwert ermittelt wird und in Abhängigkeit aller von der Umfangsposition abhängiger Dickenwerte ein Dichtungselement gefertigt wird, welches eine von der Umfangsposition abhängige Dicke aufweist, die an jeder zu den Flanschen korrespondierenden Umfangspositionen in einer Richtung senkrecht zur Umfangstangente, insbesondere in radialer Richtung konstant ist und dem ermittelten Dickenwert der jeweiligen Umfangsposition entspricht.

Ein Nachteil dieser Umsetzung ist es, dass bei signifikanten Abweichungen des Abstandswerts in senkrechter Richtung zur Umfangstangente keine Dichtheit in der Regel erreicht werden kann, da nur ein Dickenwert pro Umfangsposition in radialer Richtung beachtet wird. Zudem kann das Dichtelement durch physikalische oder chemische Beanspruchungen verschleißen oder ermüden, wodurch ein neues Dichtelement aufwendig gefertigt und montiert werden muss.

Das Dokument DE 102011056835 B4 offenbart einen Flanschdichtungsring mit einem ringförmigen metallischen Grundkörper und mit Dichtflächen, die von Abschnitten des Grundkörpers gebildet sind, wobei der metallische Grundkörper zumindest dreiteilig aus einem Oberteil, einem Unterteil und einem Zwischenteil gebildet ist und das Zwischenteil zumindest einen Hohlraum aufweist, in dem ein nicht-elektrischer Drucksensor eingesetzt ist, wobei der Drucksensor an beiden Seiten des Zwischenteils von dem Oberteil sowie dem Unterteil verdeckt angeordnet und gegenüber einem Innenumfang des Flanschdichtungsrings abgedichtet ist. Hierbei ermittelt der Drucksensor einen lokalen Druck innerhalb des Flanschdichtungsrings, wodurch die lokale Flächenpressung am Drucksensor ermittelt werden kann.

Ein Nachteil dieser Umsetzung ist es, dass bei signifikanten Abweichungen des Abstandswerts in radialer und/oder senkrechter Richtung zur Umfangstangente keine Dichtheit erreicht werden kann, auch wenn die Flächenpressung durch den Drucksensor optimal eingestellt werden kann.

Es stellten sich daher die Aufgaben, eine Vorrichtung zur Abdichtung einer nicht-planen Dichtfläche bereitzustellen, die bei einer chemischen Zersetzung, einem signifikanten Verschleiß oder einer Materialermüdung einfach, schnell, kostengünstig und ohne signifikante Lageabweichung austauschbar ist. Eine weitere Aufgabe war es, dass bei einer Reparatur der Vorrichtung die in der Regel benötigten Ersatzteile einfach, schnell und kostengünstig bereitgestellt werden können. Eine zusätzliche Aufgabe war es, eine Vorrichtung zur zuverlässigen Abdichtung einer nicht-planen Dichtfläche bereitzustellen, auch wenn die Abstandswerte in radialer und/oder senkrechter Richtung zur Umfangstangente der nicht- planen Dichtflächen signifikant abweichen sollten. Hierbei ist die Sicherstellung der mechanischen Integrität eine Grundvoraussetzung für eine zuverlässige Abdichtung.

Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zur passgenauen Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, durch ein Dichtsystem nach Anspruch 11, durch eine Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 17, durch ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung oder des Dichtsystems nach Anspruch 18 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines für die Vorrichtung geeigneten Adapters nach Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 3 bis 10 und vorteilhafte Ausführungsformen des Dichtsystems sind in den Ansprüchen 12 bis 16 gegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur passgenauen Abdichtung einer von einer nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats umfasst einen Adapter mit einer ersten Stirnfläche als Auflagefläche, die ein erstes Oberflächenprofil aufweist, das dem passgenauen Negativprofil der nicht-planen Dichtfläche entspricht oder unregelmäßig ist, und zumindest eine Flachdichtung, die zwischen der nicht-planen Dichtfläche des Apparats und der ersten Stirnfläche des Adapters angeordnet ist.

Daraus ergibt sich der Vorteil, dass wegen des passgenauen Negativprofils beziehungsweise des unregelmäßigen Oberflächenprofils lokal keine zu großen Flächenpressungen erreicht werden, die zu einer physikalischen Beschädigung der Flachdichtung führen würden. Die zwischen dem Adapter und der nicht-planen Dichtfläche angeordnete Flachdichtung kann somit auf ihrer gesamten Fläche mit einer homogenen und für den jeweiligen Dichtungstyp geeigneten Flächenpressung verpresst werden, sodass infolgedessen eine technisch dichte Dichtfläche realisiert werden kann. Zudem ist die Flachdichtung leicht kommerziell verfügbar, da diese keiner speziellen Anfertigung für die nicht-plane Dichtfläche unterliegt.

Der Begriff „Apparat“ ist in dieser Schrift als allgemeine Bezeichnung für ein aus mehreren Bauteilen zusammengesetztes technisches Gerät zu verstehen, welches bestimmte Funktionen erfüllt. Somit kann ein „Apparat“ beispielhaft ein Mischer, eine Kolonne, ein Reaktor oder ein Wärmeübertrager sein.

Unter dem Begriff „nicht-plane Dichtfläche“ wird in dieser Schrift eine unebene, dreidimensionale Fläche verstanden, die mit einer entsprechenden Vorrichtung oder einem entsprechenden Bauteil so verbunden werden kann, dass eine technische Dichtheit erreicht wird und somit kein oder nur ein unwesentlicher Mengenstrom an Fluid bei der nicht-planen Dichtfläche austreten kann. Hierbei kann ein unwesentlicher Mengenstrom an austretendem Fluid als der Mengenstrom verstanden werden, der durch die Normbedingung TA-Luft maximal zulässig ist. Die Normbedingung TA-Luft ist durch die technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft gegeben, deren Neufassung in der ersten allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes- Immissionsschutzgesetz beim Umweltbundesamt: https://www.umweltbundesanit.de/ (abgerufen am 4.07.2022) zugänglich ist.

Der Apparat weist bevorzugt zumindest teilweise eine Beschichtung auf. Weiter bevorzugt ist die Beschichtung eine emaillierte Schicht. Die nicht-plane Dichtfläche ist insbesondere an der Beschichtung ausgebildet. Der Apparat weist insbesondere eine emaillierte Schicht auf und weiter bevorzugt ist die nicht-plane Dichtfläche an der emaillierten Schicht ausgebildet. Die nicht- plane Dichtfläche entsteht insbesondere herstellungsbedingt durch Bildung oder Aufbringung der Beschichtung. So ist die nicht-plane Dichtfläche insbesondere eine Oberfläche eines beschichteten, insbesondere eines emaillierten, Apparats.

In dieser Schrift wird unter dem Begriff „Öffnung eines Apparats“ beispielhaft ein Mannloch eines Apparats oder die von einem Flansch umgebene Öffnung eines Apparats verstanden.

Der Begriff „Adapter“ ist in dieser Schrift als ein Bauteil zu verstehen, das auf einer mit einer Flachdichtung belegten Dichtfläche positioniert werden kann, um nach dem Verpressen des Adapters mit der Dichtfläche eine technische Dichtheit erzielen zu können.

In dieser Schrift wird unter dem Begriff „Oberflächenprofil“ beispielsweise die geometrische Oberfläche der abzudichtenden nicht-planen Dichtfläche verstanden. Das erste Oberflächenprofil ist insbesondere unregelmäßig. So weist das erste Oberflächenprofil insbesondere Erhöhungen und Vertiefungen auf, wobei die Erhöhungen und Vertiefungen bevorzugt unterschiedlich von einem mittleren Niveau des ersten Oberflächenprofils abweichen. Weiterhin weisen benachbarte Erhöhungen und/oder Vertiefungen bevorzugt unterschiedliche Abstände zueinander auf. Eine Differenz zwischen einer maximalen Oberflächenprofilhöhe und einer minimalen Oberflächenprofilhöhe beträgt bevorzugt weniger als 10 mm, weiter bevorzugt weniger als 7 mm. Das erste Oberflächenprofil ist typischerweise durch die Oberfläche der Beschichtung des Apparats bestimmt. So ist das erste Oberflächenprofil insbesondere durch Bildung oder Aufbringung der Beschichtung des Apparats bedingt.

Unter dem Begriff „Negativprofil“ wird in dieser Schrift ein berechnetes Oberflächenprofil verstanden, das dem gespiegelten Oberflächenprofil der abzudichtenden nicht-planen Dichtfläche entspricht. Somit entsprechen die Höhen im Negativprofil den Tiefen im Oberflächenprofil und umgekehrt. Dieses berechnete Negativprofil kann dann durch ein Bearbeitungswerkzeug, wie beispielhaft eine CNC-Fräsmaschine, auf einer Stirnfläche eines Adapters erstellt werden. Nach der Bearbeitung entspricht somit das Oberflächenprofil dieser Stirnfläche dem berechneten Negativprofil unter Beachtung der Mess- und Fertigungstoleranzen.

Der Begriff „Flachdichtung“ ist in dieser Schrift als eine Dichtung zu verstehen, die beispielhaft im Maschinen-, Apparate- und Rohrleitungsbau als Dichtelement zwischen zwei Flanschen eines Bauteils oder eines Apparats eingebaut werden kann. Typischerweise ist eine Flachdichtung ringförmig, bevorzugt kreisrund. Auf die Flachdichtung wirken vor allem Druck, Temperatur und das abzudichtende Fluid. Zu berücksichtigen sind in der Regel die chemischen und physikalischen Beanspruchungen.

Der Begriff „Auflagefläche“ ist in dieser Schrift beispielhaft als eine Fläche oder als eine Stützfläche zu verstehen, auf die zum Beispiel eine Flachdichtung gelegt werden kann.

Die Passgenauigkeit des passgenauen Negativprofils kann beispielhaft durch das bestimmte Integral F der Stammfunktion f(r, phi) gegeben sein: F = $ _A f(r,phi) dA, wobei dA das Oberflächenelement ist und die Integration über die Stirnfläche A des Adapters erfolgt. Die Stammfunktion bestimmt die Beträge der einzelnen lokalen Spalthöhen, die sich zwischen der nicht-planen Dichtfläche und der Stirnfläche des Adapters ergeben, wenn der Adapter auf der nicht-planen Dichtfläche positioniert ist, wobei die jeweiligen Orte der einzelnen lokalen Spalthöhen durch die radiale Koordinate r und die Umfangskoordinate phi definiert sind. Innerhalb der Stammfunktion wird von den einzelnen lokalen Spalthöhen bevorzugt noch die Dicke der Flachdichtung abgezogen, um die Passgenauigkeit so zu berechnen, als ob der Adapter ohne Flachdichtung auf die nicht-plane Dichtfläche positioniert sei. Durch die Integration des bestimmten Integrals F über die Stirnfläche A des Adapters kann der Wert der Passgenauigkeit berechnet werden.

In einem weiteren Beispiel zur Berechnung des Werts der Passgenauigkeit beträgt der Wert der Passgenauigkeit die maximal auftretende lokale Spalthöhe, die sich zwischen der nicht-planen Dichtfläche und der Stirnfläche des Adapters ergibt, wenn der Adapter auf der nicht-planen Dichtfläche positioniert ist. Hierbei kann vorzugsweise von der maximalen lokalen Spalthöhe noch die Dicke der Flachdichtung abgezogen, um den Wert der Passgenauigkeit so zu berechnen, als ob der Adapter ohne Flachdichtung auf die nicht-plane Dichtfläche positioniert sei.

Der Wert der Passgenauigkeit wird hauptsächlich durch die Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Adapters und/oder durch die Messgenauigkeit der Vermessung der nicht- planen Dichtfläche eines Apparats und/oder durch die Genauigkeit der Positionierung des Adapters geprägt. Der maximal zulässige Wert für die Passgenauigkeit ist für jeden Anwendungsfall spezifisch. Dabei können die Art der Flachdichtungen, das Material der Flachdichtungen, die Größe der nicht-planen Dichtfläche den maximal zulässigen Wert für die Passgenauigkeit beeinflussen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Adapter aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder aus verschiedenen Metallen oder Metalllegierungen gefertigt. Bevorzugt werden nichtrostende austenitische, superaustenitische oder austenitisch-ferritische Stähle oder Nickelbasislegierungen.

Dies bietet den Vorteil, dass der Adapter eine größere Härte als die Flachdichtung aufweist und dadurch das Oberflächenprofil des passgenauen Negativprofils auf dem Adapter auch während der Abdichtung erhalten bleibt und sich die Flachdichtung im Wesentlichen nur verformt. Zudem weist der Adapter eine hohe Festigkeit auf, die hohe Flächenpressungen zulässt und eine längere Lebensdauer verspricht. Eine lange Lebensdauer kann zudem durch die Verwendung eines ausreichend korrosionsbeständigen Materials, wie eines Metalls oder einer Metalllegierung, erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Flachdichtung zumindest teilweise Grafit oder zumindest teilweise Perfluoralkoxy-Polymere (PFA). Diese Materialien sind insbesondere bei chemischen Verfahren zu bevorzugen, da sie eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber beispielsweise säurehaltigen Substanzen aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zur passgenauen Abdichtung mit Flachdichtungen aus Grafit mit Spießblech oder Streckmetalleinlagen oder mit Flachdichtungen aus PFA ausgestattet. Dadurch werden geeignete Flachdichtungen eingesetzt, die in Kombination mit dem Adapter im Einsatz standhalten können, weil das Material der Flachdichtung eine ausreichende Verformungsfähigkeit zur Anpassung an das Oberflächenprofil des Adapters und an das Oberflächenprofil der nicht-planen Dichtfläche aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Adapter eine sich unter Bildung eines Winkels an die erste Stirnfläche anschließende äußere Mantelfläche, an der mindestens zwei Positionierelemente ortsfest fixiert sind. Die Positionierelemente weisen jeweils eine Führungsschiene auf, die derart ausgelegt ist, dass beim Positionieren des Adapters auf die mit der Flachdichtung bedeckte erste nicht-plane Dichtfläche des Apparats die jeweilige Führungsschiene von einer Erhebung am Apparat, bevorzugt von einer Passschraube am Apparat, geführt wird und dadurch der Adapter seine vorbestimmte Position erreicht. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine radiale Verschiebung oder eine Verschiebung in Umfangsrichtung bei der Positionierung vermieden wird. Dadurch kann der Adapter möglichst einfach in seine vorgesehene Position in Relation zur nicht-planen Dichtfläche positioniert werden, so dass im Anwendungsfall eine passgenaue Abdichtung der von der nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung des Apparats einfach erreicht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Führungsschiene modular, damit diese wieder nach der Positionierung entfernt werden kann. Dadurch können dann nach der Positionierung beispielsweise Klemmbügelschrauben zur Verspannung der Vorrichtung mit der nicht-planen Dichtfläche des Apparats störungsfrei verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Führungsschiene eine Arretierlasche, die bevorzugt ein Langloch umfasst. Damit wird eine einfach umzusetzende Konstruktion ermöglicht, die auch eine einfache und eine hinreichende genaue Positionierung zulässt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das jeweilige Positionierelement mit mindestens einem Befestigungselement, bevorzugt einer Schraube, besonders bevorzugt einer Passschraube, an die äußere Mantelfläche des Adapters ortsfest fixiert, oder die äußere Mantelfläche des Adapters weist je Positionierelement eine Nut auf und das Positionierelement umfasst mindestens eine Schraube und eine Feder, wobei die jeweilige Feder in die jeweilige Nut der äußeren Mantelfläche des Adapters passt, und die Schraube die Nut mit der Feder ortsfest fixiert. Dadurch wird eine sehr präzise Fixierung des Adapters mit der nicht-planen Dichtfläche gewährleistet. Vorzugsweise kann die Nut eine mehrkantige Nut sein, wie beispielsweise eine dreikantige Nut oder eine vierkantige Nut.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Adapter ein Deckel, bevorzugt ein Mannloch oder ein Blinddeckel.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Adapter eine zweite Stirnfläche als weitere Auflagefläche, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Stirnfläche befindet und ein zweites Oberflächenprofil aufweist, wobei das zweite Oberflächenprofil des Adapters dem passgenauen Negativprofil einer an einem Bauteil angeordneten, eine Öffnung umgebenden Dichtfläche entspricht, und wobei die Vorrichtung zumindest eine weitere Flachdichtung enthält, die zwischen der Dichtfläche des Bauteils und der zweiten Stirnfläche des Adapters angeordnet ist. Das zweite Oberflächenprofil ist insbesondere unregelmäßig. So weist das zweite Oberflächenprofil insbesondere Erhöhungen und Vertiefungen auf, wobei die Erhöhungen und Vertiefungen bevorzugt unterschiedlich von einem mittleren Niveau des zweiten Oberflächenprofils abweichen. Weiterhin weisen benachbarte Erhöhungen und/oder Vertiefungen bevorzugt unterschiedliche Abstände zueinander auf. Eine Differenz zwischen einer maximalen Oberflächenprofilhöhe und einer minimalen Oberflächenprofilhöhe beträgt bevorzugt weniger als 10 mm, weiter bevorzugt weniger als 7 mm. Das Bauteil weist bevorzugt zumindest teilweise eine Beschichtung auf. Weiter bevorzugt ist die Beschichtung eine emaillierte Schicht. Die an dem Bauteil angeordnete, eine Öffnung umgebende Dichtfläche ist insbesondere an der Beschichtung ausgebildet. Das Bauteil weist insbesondere eine emaillierte Schicht auf und weiter bevorzugt ist die an dem Bauteil angeordnete, eine Öffnung umgebende Dichtfläche an der emaillierten Schicht ausgebildet. Die an dem Bauteil angeordnete, eine Öffnung umgebende Dichtfläche entsteht insbesondere herstellungsbedingt durch Bildung oder Aufbringung der Beschichtung. So ist die an dem Bauteil angeordnete, eine Öffnung umgebende Dichtfläche insbesondere eine Oberfläche eines beschichteten, insbesondere eines emaillierten, Bauteils.

Das zweite Oberflächenprofil ist typischerweise durch die Oberfläche der Beschichtung des Bauteils bestimmt. So ist das zweite Oberflächenprofil insbesondere durch Bildung oder Aufbringung der Beschichtung des Bauteils bedingt. Bevorzugt ist das erste Oberflächenprofil und/oder das zweite Oberflächenprofil unregelmäßig.

Insbesondere hat der Adapter eine zweite Stirnfläche als weitere Auflagefläche, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Stirnfläche befindet und ein zweites Oberflächenprofil aufweist, wobei das zweite Oberflächenprofil unregelmäßig ist, und wobei die Vorrichtung zumindest eine weitere Flachdichtung enthält, die zwischen der Dichtfläche des Bauteils und der zweiten Stirnfläche des Adapters angeordnet ist.

Diese bevorzugten Ausführungsformen ermöglichen eine zweiseitige Abdichtung durch einen Adapter, der auf beiden seiner Stirnflächen ein jeweiliges Negativprofil der nicht-planen Dichtfläche aufweist. Dadurch können beispielsweise zwei Rohrleitungen miteinander verbunden werden.

In einer alternativen und bevorzugten Ausführungsform werden zwei Adapter für zwei Bauteile verwendet, um beispielsweise zwei Rohrleitungen, zwei Apparateflansche oder eine Rohrleitung mit einem Apparat verbinden zu können. Jeweils ein Adapter wird für ein Bauteil verwendet, um die am jeweiligen Bauteil angeordnete, eine Öffnung umgebende Dichtfläche abzudichten. Zwischen den beiden Adaptern wird dann bevorzugt eine zusätzliche Dichtung eingelegt, damit die technische Dichtheit über die beiden Adapter während ihrer Verwendung gewährleistet bleibt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Dichtsystem umfassend einen Apparat und eine erfindungsgemäße Vorrichtung. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dichtsystem einen Apparat, ein Bauteil und eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei das Bauteil bevorzugt eine Rohrleitung mit einem Flansch oder ein Anschlussapparat mit einem Flansch ist. Durch die Vorrichtung kann das Bauteil fluiddicht an den Apparat angebracht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dichtsystem einen Apparat, ein Bauteil und eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei der Apparat einen Flansch, bevorzugt einen emaillierten Flansch, aufweist, dessen Öffnung von der nicht-planen Dichtfläche umgeben ist. Hierbei ist das Bauteil bevorzugt eine Rohrleitung mit einem Flansch oder ein Anschlussapparat mit einem Flansch.

Flansche sind typischerweise bei einem Apparat vorhanden und sind in der Regel abzudichten, sobald der Betrieb gestartet wird. Die nicht-plane Dichtfläche eines emaillierten Flanschs kann besonders große Abweichungen aufweisen, da die emaillierte Schicht auf dem Flansch große Dickenabweichungen und der Flansch fertigungsbedingt Form- und Lageabweichungen in Relation zum Adapter aufweisen kann. Form- und Lageabweichungen, die maximale Oberflächenprofilhöhe und/oder die minimale Oberflächenprofilhöhe werden jeweils insbesondere gemäß DIN 28007-2:2017-04 bestimmt.

Die Beschichtung des Apparats und/oder des Bauteils ist bevorzugt eine Oxidschicht, insbesondere eine emaillierte Schicht. Die Beschichtung, insbesondere die emaillierte Schicht, enthält bevorzugt Oxide von Silicium, Bor, Natrium, Kalium, Cobalt, Nickel und/oder Aluminium und gegebenenfalls Oxide von Titan, Zirconium und/oder Molybdän. Die Beschichtung, insbesondere die emaillierte Schicht, enthält weiter bevorzugt SiÜ2, B2O3, Na2Ü, K2O und/oder AI2O3.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dichtsystem einen Apparat und eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei der Apparat einen Flansch, bevorzugt einen emaillierten Flansch, aufweist, dessen Öffnung von der nicht-planen Dichtfläche umgeben ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Dichtsystems ist der Apparat oder der Anschlussapparat ein Rührbehälter, ein Mischapparat, eine Kolonne, ein Phasenscheider, ein Abscheider, eine Rohrleitung oder ein Reaktor, bevorzugt ein chemischer Reaktor oder eine chemische Reaktionskolonne, besonders bevorzugt eine chemische Reaktionskolonne zur Herstellung von Acrylaten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der Vorrichtung oder des Dichtsystems gemäß einer der vorstehenden, entsprechenden Ausführungsformen durch den Einsatz in chemischen Verfahren, insbesondere in Verfahren zur Herstellung von Acrylaten oder in Verfahren, bei denen Acrylate vorkommen. Bei solchen Verwendungen sollte die Vorrichtung eine erhöhte chemische Beständigkeit gegenüber den chemischen Substanzen aufweisen, um eine chemische Zersetzung des Adapters und/oder der einen bzw. der beiden Flachdichtungen zu vermeiden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder eines erfindungsgemäßen Dichtsystems, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

• Bereitstellen zumindest einer von einer nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats, einer Flachdichtung und eines Adapters,

• Erfassen der Form- und Lageabweichung der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche von einer ersten Stirnfläche des Adapters durch einen 3D-Scan, bevorzugt einen 3D-Laserscan,

• Nachkonstruktion des Adapters als CAD-Design basierend auf den Messdaten des 3D- Scan, wobei für die Nachkonstruktion des Adapters das Negativprofil der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche erstellt wird und im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen jeweils ein Negativprofil für die beiden nicht-planen Dichtflächen erstellt werden,

• Herstellen eines ersten Oberflächenprofils auf der ersten Stirnfläche des Adapters durch ein Bearbeitungswerkzeug, bevorzugt durch eine CNC-Fräsmaschine, besonders bevorzugt eine 5-Achsen CNC-Fräsmaschine, wobei die Daten des Negativprofils der nicht-planen Dichtfläche des CAD-Designs über eine Schnittstelle, bevorzugt eine CAD/CAM- Schnittstelle, an das Bearbeitungswerkzeug übermittelt werden, wobei im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen das erste Oberflächenprofil für die erste Stirnfläche des Adapters und ein zweites Oberflächenprofil für eine zweite Stirnfläche des Adapters durch das Bearbeitungswerkzeug hergestellt werden, wobei die Daten der beiden Negativprofile der zwei nicht-planen Dichtflächen des CAD-Designs über die Schnittstelle an das Bearbeitungswerkzeug übermittelt werden, und

• Positionieren des Adapters auf der nicht-planen Dichtfläche, wobei die Flachdichtung zwischen der ersten Stirnfläche des Adapters und der nicht-planen Dichtfläche angeordnet ist, und im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen jeweils eine Flachdichtung zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Adapters und der entsprechenden nicht-planen Dichtfläche angeordnet ist.

Das Erfassen der Form- und Lageabweichung der nicht-planen Dichtfläche von der ersten Stirnfläche des Adapters durch einen 3D-Scan oder durch einen 3D-Laserscan ist sehr präzise und kann Messtoleranzen je nach Messgerät im zweistelligen oder sogar im einstelligen Mikrometerbereich ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder eines erfindungsgemäßen Dichtsystems wird das Erfassen der Form- und Lageabweichung der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche von einer ersten Stirnfläche des Adapters durch einen 3D-Scan, bevorzugt einen 3D-Laserscan, im Detail so umgesetzt, dass eine oder mehrere Erhebungen am Apparat vorhanden sind, die ein Bezugssystem für die Form- und Lageabweichung der nicht-planen Dichtfläche definieren. Hierbei sind die Erhebungen bevorzugt Passschrauben, wobei besonders bevorzugt genau zwei Passschrauben am Apparat ortsfest montiert sind.

Hierbei umfasst der Adapter eine sich unter Bildung eines Winkels an die erste Stirnfläche anschließende äußere Mantelfläche. Entsprechend der Anzahl der Erhebungen am Apparat sind bevorzugt in gleicher Anzahl Positionierelemente an der äußeren Mantelfläche des Adapters ortsfest fixiert, wobei die Positionierelemente jeweils eine Führungsschiene aufweisen, die derart ausgelegt ist, dass beim Positionieren des Adapters auf die mit der Flachdichtung bedeckte erste nicht-plane Dichtfläche des Apparats die jeweilige Führungsschiene von einer Erhebung, bevorzugt einer Passschraube, am Apparat geführt wird und dadurch der Adapter seine vorbestimmte Position erreicht.

Unter Beachtung des Bezugssystems und der Positionen der Positionierelemente des Adapters wird durch den 3D-Scan die Form- und Lageabweichung der nicht-planen Dichtfläche von der ersten Stirnfläche des Adapters ermittelt, wobei während der Messung der Form und Lageabweichung durch den 3D-Scan die nicht-plane Dichtfläche bevorzugt optisch freigelegt ist.

Das Überführen der Messdaten in eine CAD-Software erlaubt es, das Negativprofil schnell und fehlerunanfällig zu erstellen. Die Kombination der einzelnen Verfahrensschritte ermöglicht es, einen voll automatisierten Fertigungsprozess zur Herstellung der Vorrichtung zu etablieren.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dichtsystems, wobei das Verfahren bevorzugt die folgenden Schritte umfasst:

• Bereitstellen zumindest einer von einer nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats, einer Flachdichtung und eines Adapters,

• Erfassen der Form- und Lageabweichung der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche von einer ersten Stirnfläche des Adapters durch einen 3D-Scan, bevorzugt einen 3D-Laserscan,

• Nachkonstruktion des Adapters als CAD-Design basierend auf den Messdaten des 3D- Scan, wobei für die Nachkonstruktion des Adapters das Negativprofil der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche erstellt wird und im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen jeweils ein Negativprofil für die beiden nicht-planen Dichtflächen erstellt werden,

• Herstellen eines ersten Oberflächenprofils auf der ersten Stirnfläche des Adapters durch ein Bearbeitungswerkzeug, bevorzugt durch eine CNC-Fräsmaschine, besonders bevorzugt eine 5-Achsen CNC-Fräsmaschine, wobei die Daten des Negativprofils der nicht-planen Dichtfläche des CAD-Designs über eine Schnittstelle, bevorzugt eine CAD/CAM- Schnittstelle, an das Bearbeitungswerkzeug übermittelt werden, wobei im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen das erste Oberflächenprofil für die erste Stirnfläche des Adapters und ein zweites Oberflächenprofil für eine zweite Stirnfläche des Adapters durch das Bearbeitungswerkzeug hergestellt werden, wobei die Daten der beiden Negativprofile der zwei nicht-planen Dichtflächen des CAD-Designs über die Schnittstelle an das Bearbeitungswerkzeug übermittelt werden.

• Positionieren des Adapters auf der nicht-planen Dichtfläche, wobei die Flachdichtung zwischen der ersten Stirnfläche des Adapters und der nicht-planen Dichtfläche angeordnet ist, und im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen jeweils eine Flachdichtung zwischen der jeweiligen Stirnfläche des Adapters und der entsprechenden nicht-planen Dichtfläche angeordnet ist, und

• Verspannen des Dichtsystems durch zumindest ein Spannelement, vorzugsweise durch mehrere Klemmbügelschrauben, wobei das Spannelement die nicht-plane Dichtfläche des Apparats mit dem Adapter verspannt und im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen zumindest ein Spannelement beide nicht-planen Dichtflächen des Apparats mit dem Adapter verspannt.

Analog zum Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung ermöglicht die Kombination der einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dichtsystems einen voll automatisierten Fertigungsprozess.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Adapters für eine erfindungsgemäße Vorrichtung oder ein erfindungsgemäßes Dichtsystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

• Bereitstellen zumindest einer von einer nicht-planen Dichtfläche umgebenen Öffnung eines Apparats und eines Rohlings für einen Adapter,

• Erfassen der Form- und Lageabweichung der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche von einer ersten Stirnfläche des Rohlings durch einen 3D-Scan, bevorzugt einen 3D-Laserscan, • Nachkonstruktion des Adapters als CAD-Design basierend auf den Messdaten des 3D- Scan, wobei für die Nachkonstruktion des Adapters das Negativprofil der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche erstellt wird und im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen jeweils ein Negativprofil für die beiden nicht-planen Dichtflächen erstellt werden, und

• Herstellen eines ersten Oberflächenprofils auf einer ersten Stirnfläche des Rohlings durch ein Bearbeitungswerkzeug, bevorzugt durch eine CNC-Fräsmaschine, besonders bevorzugt eine 5-Achsen CNC-Fräsmaschine, wobei die Daten des Negativprofils der nicht-planen Dichtfläche des CAD-Designs über eine Schnittstelle, bevorzugt eine CAD/CAM- Schnittstelle, an das Bearbeitungswerkzeug übermittelt werden und dadurch der Rohling zu dem Adapter bearbeitet wird, wobei im Fall von zwei nicht-planen Dichtflächen als Auflageflächen das erste Oberflächenprofil für die erste Stirnfläche des Rohlings und ein zweites Oberflächenprofil für eine zweite Stirnfläche des Rohlings durch das Bearbeitungswerkzeug hergestellt werden, wobei die Daten der beiden Negativprofile der zwei nicht-planen Dichtflächen des CAD-Designs über die Schnittstelle an das Bearbeitungswerkzeug übermittelt werden und dadurch der Rohling zu dem Adapter bearbeitet wird.

Analog zum Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung oder des Dichtsystems ermöglicht die Kombination der einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Adapters für eine erfindungsgemäße Vorrichtung oder ein erfindungsgemäßes Dichtsystem einen voll automatisierten Fertigungsprozess.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Verweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind als Prinzipdarstellungen zu verstehen. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung dar, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten.

Es zeigen:

Fig. 1: Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtsystems mit einem Adapter und einem Bauteil, wobei der Adapter auf eine nicht-plane Dichtfläche eines Apparats positionierbar ist.

Fig. 2: Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtsystems mit einem Adapter in Form eines Deckels, wobei der Adapter auf eine nicht-plane Dichtfläche eines Apparats positionierbar ist. Fig. 3: Eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtsystems mit einem zweiseitigen Adapter, wobei der Adapter eine erste Stirnfläche mit einem ersten Oberflächenprofil und eine zweite Stirnfläche mit einem zweiten Oberflächenprofil aufweist und so positionierbar ist, dass er einen Anschluss eines Bauteils an einen Apparat ermöglicht.

Fig. 4: Das vermessene Oberflächenprofil der nicht-planen Dichtfläche für den Flansch aus Beispiel 1 in Form einer geglätteten zweidimensionalen Darstellung.

Fig. 5: Das vermessene Oberflächenprofil der nicht-planen Dichtfläche für den Flansch aus Beispiel 2 in Form einer zweidimensionalen Darstellung.

Fig. 6: Weitere Details zur ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtsystems nach Fig. 1.

Fig. 7: Weitere Details zur zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtsystems nach Fig. 2.

Fig. 8: Weitere Details zur dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtsystems nach Fig. 3.

Liste der verwendeten Bezugszeichen:

1 Apparat

2 Öffnung eines Apparats

2‘ Öffnung eines Bauteils

3 Nicht-plane Dichtfläche eines Apparats

3‘ Nicht-plane Dichtfläche eines Bauteils

4 Adapter

5 erste Stirnfläche

5‘ zweite Stirnfläche

6 erstes Oberflächenprofil

6‘ zweites Oberflächenprofil

7 Mantelfläche

8 Flachdichtung

9 Positionierelemente

10 Führungsschiene

11 Erhebung

12 Bauteil

13 Arretierlasche Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtsystems mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, einem Apparat 1 und einem Bauteil 12.

Auf der linken Seite der Fig. 1 ist ein Schnitt entlang der Längsachse des Dichtsystems dargestellt, wohingegen auf der rechten Seite der Fig. 1 ein vergrößerter Bereich des Schnitts in der Nähe eines Positionierelements 9 gezeigt wird, in der linken Abbildung als Detail „B“ bezeichnet. Zur Übersichtlichkeit sind die Einzelteile mit Abstand zueinander im nicht verspannten Zustand dargestellt.

Ein Adapter 4 wird hierbei auf einer mit einer Flachdichtung 8 belegten nicht-planen Dichtfläche 3 des Apparats 1 positioniert, wobei eine Öffnung 2 des Apparats 1 von der nicht-planen Dichtfläche 3 umgeben ist. Ferner wird auf der gegenüberliegenden Seite des Adapters 4 ein Bauteil 12 auf den mit einer weiteren Flachdichtung 8 belegten Adapter 4 positioniert. Der Adapter 4 ist zudem mit einer ersten Stirnfläche 5 als Auflagefläche ausgestattet, die ein erstes Oberflächenprofil 6 aufweist, das dem passgenauen Negativprofil der nicht-planen Dichtfläche 3 entspricht. Ferner weist der Adapter 4 eine sich unter Bildung eines Winkels an die erste Stirnfläche 5 anschließende äußere Mantelfläche 7 und zwei einander gegenüberliegende Positionierelemente 9 auf, die an der äußeren Mantelfläche 7 des Adapters 4 jeweils ortsfest fixiert sind. Die Positionierelemente 9 weisen jeweils eine Führungsschiene 10 auf, die derart ausgelegt ist, dass beim Positionieren des Adapters 4 auf die mit der Flachdichtung 8 bedeckte erste nicht-plane Dichtfläche 3 des Apparats 1 die jeweilige Führungsschiene 10 von einer Passschraube 11 am Apparat 1 geführt wird und dadurch der Adapter 4 seine vorbestimmte Position erreicht. Die Führungsschiene 10 enthält in dieser beispielhaften Ausgestaltung eine Arretierlasche 13, die mit einem Langloch versehen ist.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtsystems mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem Apparat 1.

Auf der linken Seite der Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Längsachse des Dichtsystems dargestellt, wohingegen auf der rechten Seite der Fig. 2 ein vergrößerter Bereich des Schnitts in der Nähe eines Positionierelements 9 gezeigt wird, in der linken Abbildung als Detail „B“ bezeichnet. Zur Übersichtlichkeit sind die Einzelteile mit Abstand zueinander im nicht verspannten Zustand dargestellt.

Ein Adapter 4 wird hierbei auf einer mit einer Flachdichtung 8 belegten nicht-planen Dichtfläche 3 des Apparats 1 positioniert, wobei eine Öffnung 2 des Apparats 1 von der nicht-planen Dichtfläche 3 umgeben ist. In dieser Ausführungsform ist der Adapter 4 ein Deckel. Der Adapter 4 ist zudem mit einer ersten Stirnfläche 5 als Auflagefläche ausgestattet, die ein erstes Oberflächenprofil 6 aufweist, das dem passgenauen Negativprofil der nicht-planen Dichtfläche 3 entspricht. Ferner weist der Adapter 4 eine sich unter Bildung eines Winkels an die erste Stirnfläche 5 anschließende äußere Mantelfläche 7 und zwei einander gegenüberliegende Positionierelemente 9 auf, die an der äußeren Mantelfläche 7 des Adapters 4 jeweils ortsfest fixiert sind. Die Positionierelemente 9 weisen jeweils eine Führungsschiene 10 auf, die derart ausgelegt ist, dass beim Positionieren des Adapters 4 auf die mit der Flachdichtung 8 bedeckte erste nicht-plane Dichtfläche 3 des Apparats 1 die jeweilige Führungsschiene 10 von einer Passschraube 11 am Apparat 1 geführt wird und dadurch der Adapter 4 seine vorbestimmte Position erreicht. Die Führungsschiene 10 enthält in dieser beispielhaften Ausgestaltung eine Arretierlasche 13, die mit einem Langloch versehen ist.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dichtsystems mit einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, einem Apparat 1 und einem Bauteil 12.

Auf der linken Seite der Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Längsachse des Dichtsystems dargestellt, wohingegen auf der rechten Seite der Fig. 3 ein vergrößerter Bereich des Schnitts in der Nähe eines Positionierelements 9 gezeigt wird, in der linken Abbildung als Detail „B“ bezeichnet. Zur Übersichtlichkeit sind die Einzelteile mit Abstand zueinander im nicht verspannten Zustand dargestellt.

Ein Adapter 4 wird hierbei auf einer mit einer Flachdichtung 8 belegten nicht-planen Dichtfläche 3 des Apparats 1 positioniert, wobei eine Öffnung 2 des Apparats 1 von der nicht-planen Dichtfläche 3 umgeben ist. Zudem wird auf der gegenüberliegenden Seite des Adapters 4 ein Bauteil 12 auf einer mit einer Flachdichtung 8 belegten nicht-planen Dichtfläche 3‘ positioniert, wobei der Adapter 4 eine erste und eine zweite Stirnfläche 5, 5‘ mit entsprechenden Oberflächenprofilen 6, 6‘ aufweist, um das Bauteil 12 mit dem Apparat 1 verbinden zu können. Ferner weist der Adapter 4 eine sich unter Bildung eines Winkels an die erste Stirnfläche 5 anschließende äußere Mantelfläche 7 und zwei einander gegenüberliegende Positionierelemente 9 auf, die an der äußeren Mantelfläche 7 des Adapters 4 jeweils ortsfest fixiert sind. Die Positionierelemente 9 weisen jeweils eine Führungsschiene 10 auf, die derart ausgelegt ist, dass beim Positionieren des Adapters 4 auf die mit der Flachdichtung 8 bedeckte erste nicht-plane Dichtfläche 3 des Apparats 1 die jeweilige Führungsschiene 10 von einer Passschraube 11 am Apparat 1 geführt wird und dadurch der Adapter 4 seine vorbestimmte Position erreicht. Die Führungsschiene 10 enthält in dieser beispielhaften Ausgestaltung eine Arretierlasche 13, die mit einem Langloch versehen ist. Fig. 6 zeigt weitere Details zur ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtsystems nach Fig. 1. Insbesondere wird in der Abbildung unten links in der Fig. 6 eine Draufsicht auf den Adapter 4 präsentiert, wohingegen in der Abbildung unten rechts in der Fig. 6 eine perspektivische Schnittzeichnung des Dichtsystems nach Fig. 1 dargestellt wird. Zudem werden im unteren Bereich der Abbildung auch die dem Dichtsystem zugehörige Führungsschiene 10, Passschraube 11, Mantelfläche 7 sowie Arretierlasche 13 dargestellt.

Fig. 7 zeigt weitere Details zur zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtsystems nach Fig. 2. Insbesondere wird in der Abbildung unten links in der Fig. 7 eine Draufsicht auf den Adapter 4 präsentiert, wohingegen in der Abbildung unten rechts in der Fig. 7 eine perspektivische Schnittzeichnung des Dichtsystems nach Fig. 2 dargestellt wird. Zudem werden im unteren Bereich der Abbildung auch die dem Dichtsystem zugehörige Führungsschiene 10, Passschraube 11, Mantelfläche 7 sowie Arretierlasche 13 dargestellt.

Fig. 8 zeigt weitere Details zur dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtsystems nach Fig. 3. Insbesondere wird in der Abbildung unten links in der Fig. 8 eine Draufsicht auf den Adapter 4 präsentiert, wohingegen in der Abbildung unten rechts in der Fig. 8 eine perspektivische Schnittzeichnung des Dichtsystems nach Fig. 3 dargestellt wird. Zudem werden im unteren Bereich der Abbildung auch die dem Dichtsystem zugehörige Führungsschiene 10, Passschraube 11, Mantelfläche 7 sowie Arretierlasche 13 dargestellt

Beispiel 1

Bauteilversuch des Dichtsystems

In diesem Beispiel 1 wurde eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Dichtsystems mit einem Flansch, einer Flachdichtung 8 und einem Adapter 4 auf die mechanische Integrität der jeweils eingesetzten Flachdichtungen 8 nach dem Verpressen getestet. Hierbei wurde sowohl der Adapter 4 als auch der Flansch aus dem Stahl EN 1.4541 gefertigt. Die Nennweite des Flanschs betrug DN50, wobei der Flansch eine nicht-plane Dichtfläche 3 aufwies.

Das vermessene Oberflächenprofil 6 der nicht-planen Dichtfläche 3 wird in der Fig. 4 in Form einer geglätteten zweidimensionalen Darstellung gezeigt, wobei das Oberflächenprofil 6 der nicht-planen Dichtfläche 3 in den Graustufen entsprechend der Skala, welche sich auf der linken Seite in der Fig. 4 befindet, dargestellt wird. Die einzelnen auf dem Oberflächenprofil 6 ausgewiesenen Zahlenwerte sind in Millimetereinheit bemessen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, beträgt die maximale Oberflächenprofilhöhe 3,6 mm und die minimale Oberflächenprofilhöhe - 4,3 mm. Die maximalen und minimalen Werte befinden sich vermehrt in den Randbereichen des Oberflächenprofils 6 der nicht-planen Dichtfläche 3.

Bei den Versuchen wurden verschiedene kreisrunde, ringförmige Flachdichtungen 8 mit der Nennweite DN 50 gemäß der Tabelle 1 getestet. Der Innendurchmesser betrug 61 mm und der Außendurchmesser betrug 107 mm.

Der Adapter 4 wurde mit der jeweiligen Flachdichtung 8 an die nicht-plane Dichtfläche 3 des Flanschs positioniert und anschließend verspannt. Die Verspannung entsprach einem für die Nennweite DN 50 vorgesehenen Montageanziehdrehmoment von 75 Nm. Der Reibwert p betrug 0,13.

Tabelle 1: Flachdichtungen für mechanische Versuche

Die Versuche haben gezeigt, dass die Flachdichtungen 8 mit Grafiteinlage sowohl des Typs Sigraflex Universal Pro als auch des Typs Novaphit SSTC TaL sich den Unebenheiten der nicht-planen Dichtfläche 3 ausreichend anpassen können, ohne dabei mechanisch beschädigt zu werden. Gleiches gilt für die Dichtung aus dem Werkstoff PFA. Das PFA wurde von der Firma Simona bezogen und das technische Datenblatt ist unter dem Internetlink (abgerufen am 30.06.2022) verfügbar.

Das Beispiel 1 zeigt, dass sich die Flachdichtungen 8 beim Verpressen des Adapters 4 mit der nicht-planen Dichtfläche 3 ausreichend anpassen können und dadurch eine mechanische Integrität sichergestellt werden kann. Die mechanische Integrität ist eine Grundvoraussetzung für eine zuverlässige Abdichtung. Beispiel 2:

Durchführung von Dichtheitsversuchen

In diesem Beispiel 2 wurde eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Dichtsystems mit einem emaillierten Flansch, einer Flachdichtung 8 und einem Adapter 4 auf die technische Dichtheit des Dichtsystems nach dem Verpressen getestet. Fig. 2 entspricht dem Dichtsystem dieses Beispiels. Hierbei stellt der Versuchsapparat den Apparat 1 und die entsprechende Oberfläche des Flanschs, die nicht-plane Dichtfläche 3 des Apparats 1 , dar.

Der Adapter 4 wurde aus dem Stahl EN 1.4541 gefertigt. Die Nennweite des emaillierten Flanschs betrug DN50, wobei der emaillierte Flansch eine nicht-plane Dichtfläche 3 aufwies. Bei der Fertigung wurde zunächst die Form- und Lageabweichung der nicht-planen Dichtfläche 3 von der ersten Stirnfläche 5 des Adapters 4 durch einen 3D-Laserscan bestimmt. Die Messdaten des 3D-Scans wurden in eine CAD-Software übertragen. Anschließend wurde eine Nachkonstruktion des Adapters 4 als CAD-Design berechnet, wobei für die Nachkonstruktion des Adapters das Negativprofil der zumindest einen nicht-planen Dichtfläche 3 erstellt wird. Anschließend wurden die Daten des CAD-Designs an eine CNC-Fräsmaschine durch eine CAD/CAM Schnittstelle übertragen, wodurch die CNC-Fräsmaschine auf die erste Stirnfläche 5 des Adapters 4 das passgenaue Negativprofil der nicht-planen Dichtfläche 3 erzeugen konnte.

Das vermessene Oberflächenprofil 6 der nicht-planen Dichtfläche 3 wird in der Fig. 5 in Form einer zweidimensionalen Darstellung gezeigt, wobei das Oberflächenprofil 6 der nicht-planen Dichtfläche 3 in den Graustufen entsprechend der Skala, welche sich auf der linken Seite in der Fig. 5 befindet, dargestellt wird. Die einzelnen auf dem Oberflächenprofil 6 ausgewiesenen Zahlenwerte sind in Millimetereinheit bemessen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich beträgt die maximale Oberflächenprofilhöhe 0,2 mm und die minimale Oberflächenprofilhöhe -0,4 mm. Die maximalen und minimalen Werte befinden sich vermehrt an den Randbereichen des Oberflächenprofils 6 der nicht-planen Dichtfläche 3.

Bei den Versuchen wurden verschiedene Flachdichtungen 8 gemäß der Tabelle 2 getestet. Jeweils eine kreisrunde, ringförmige Flachdichtung 8 wurde für einen Dichtheitsversuch herangezogen, um eine Bewertung zu ermöglichen, ob alle Verfahrensschritte zur Herstellung eines Dichtsystems so umgesetzt werden können, dass eine ausreichende technische Dichtheit erreicht werden kann.

Für die Dichtheitsversuche wurde eine Versuchsvorrichtung mit einer vakuumfesten Haube verwendet, wodurch der Raum um den Flansch herum durch ein Heliummassenspektrometer evakuiert wurde. Von der Unterseite der Versuchsvorrichtung wurde Helium bei Raumtemperatur als Prüfmedium in die Öffnung 2 des Flanschs zugeführt. Es wurde ein Überdruck von 10 bar eingestellt. Die Leckagerate wurden durch ein Heliummassenspektrometer ermittelt. Die gemessenen Leckageraten sind für die getesteten Dichtungen in der Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Versuchsergebnisse / Leckageraten

Die gemessenen Leckageraten aus der Tabelle 2 zeigen im Vergleich zur gebräuchlichen PTFE Dichtung Gylon Style 3504E, dass durch die Verwendung der untersuchten Flachdichtungen 8 Sigraflex und PFA die Dichtheit auf vergleichbarem Niveau gegeben ist. Die zulässige Leckagerate für die Leckageklasse 0,01 bei der Normbedingung TA-Luft entspricht einer Leckagerate von 1*10' ² mg / (s*m), wobei die Normbedingung TA-Luft durch die technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft gegeben ist, deren Neufassung in der ersten allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz beim Umweltbundesamt: https://www.umweltbundesamt.de/ (abgerufen am 4.07.2022) zugänglich ist.

Alle Versuche weisen eine geringere Leckagerate auf als es die Normbedingung TA-Luft für eine technische Dichtheit vorschreibt. Alle Versuche erfüllen somit das Kriterium der technischen Dichtheit.

Das Beispiel 2 zeigt, dass eine zuverlässige technische Dichtheit bei der Abdichtung einer nicht-planen Dichtfläche 3 durch die aufgezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Dichtsystems erreicht wird. Eine beispielhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur erfindungsgemäßen Herstellung der Vorrichtung wurde hierbei angewendet und erfolgreich umgesetzt.