[ 0001 ] Die Erfindung betri f ft eine Dichtungsanordnung, insbesondere zum Abdichten eines Gehäuses an einer Stelle , an der eine Welle und/oder ein Schaft aus dem Gehäuse austreten, sowie ein Verfahren zur Zustands- und/oder Leckagenüberwachung der Dichtungsanordnung . Die Dichtungsanordnung findet vorzugsweise in einer explosionsgeschützten Anlage Anwendung .

[ 0002 ] Dichtungen, die eine sensorische Erfassung von Undichtigkeiten ermöglichen, die beispielsweise durch Verschleiß oder Alterung der Dichtung auftreten können, sind grundsätzlich bekannt .

[ 0003 ] In der DE 10 2018 001 690 B3 weist die Dichtung ein teilweise elektrisch leitfähiges Dichtelement auf , welches durch eine I solierschicht gegenüber der Welle elektrisch isoliert ist . Durch Verschleißerscheinungen kann sich die I solierschicht abnutzen, wodurch sich die Kontaktspannung der Elemente der Dichtungsanordnung gegenüber der abzudichtenden Welle ändern kann . Diese Änderung der Kontaktspannung kann durch Drucksensoren oder Messelemente erfasst und ausgewertet werden .

[ 0004 ] In der DE 10 2016 012 552 Al ist eine Dichtungsanordnung mit einer Dichtlippe zur Abdichtung eines Spalts zwischen einem Maschinenelement und einem Gehäuse of fenbart . Der Grundkörper der Dichtungsanordnung ist aus elastischem und elektrisch leitfähigem Material hergestellt . Auf der Außenseite des Grundkörpers ist dieser mit einem Deckmantel aus elektrisch isolierendem Material bedeckt . Dieses Material nutzt sich mit zunehmendem Verschleiß ab, so dass sich die elektrischen Eigenschaften der Dichtung ändern . Dies kann sensorisch erfasst und ausgewertet werden .

[ 0005 ] Außerdem sind aus dem Stand der Technik Sensoren für Maschinenlager bekannt , die eine Zustandsüberwachung des Lagers ermöglichen .

[ 0006 ] In der WO 2019/ 144 989 Al wird beispielsweise ein Lager beschrieben, in welchem ein Funktionsmodul untergebracht ist . Das Funktionsmodul kann unterschiedliche Messgrößen oder eine Zustandsänderung des Lagers erfassen . In der DE 20 2007 004 159 Ul wird eine Vorrichtung zur Überwachung der Betriebstemperatur eines Lagers beschrieben . In der DE 10 2007 042 254 wird außerdem eine Messvorrichtung beschrieben, mit der das im Lager vorgesehene Schmiermittel analysiert werden kann .

[ 0007 ] Die WO 2019/ 063 175 Al beschreibt außerdem einen Dichtungsring mit einem darin integrierten Sensor . Der in dem Dichtungsring integrierte Sensor kann beispielsweise ein Temperatursensor, ein Drucksensor oder auch ein Viskositätssensor sein .

[ 0008 ] Ferner wird in der EP 2 037 161 eine Dichtung mit einem integrierten Sensor of fenbart . Die Dichtung weist ein Steckstück mit einem hülsenförmigen Stützkörper, der außen umfangsseitig von dem Dichtkörper ummantelt ist , sowie ein Aufnahmerohr auf , das die Wandung der Dichtung radial durchdringt . In dem Aufnahmerohr ist der Sensor untergebracht . Außerdem wird in der WO 2018 / 036 768 Al ein Sensor beschrieben, der zur Erfassung einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messraum ausgestaltet ist . Der Sensor ist von der Dichtung umgeben, um den Messgasraum gegenüber der Umgebung abzudichten .

[ 0009 ] Insbesondere im Bereich von explosionsgeschützten Anlagen ist ein möglichst frühzeitiges Erkennen von Leckagen und Öl flüssen in Dichtungen wünschenswert , um die Anlage vor Schaden zu bewahren . Leckagen in Dichtringen, wie beispielsweise Wellendichtringen, können sich zu potentiellen Zündquellen entwickeln, wenn das verwendete Schmiermittel aus der Dichtung austritt und dadurch die Schmierwirkung verloren gehen kann . Es können sich hierdurch Heißpunkte bilden, die zu Bränden und/oder Explosionen in der Anlage führen können . Um solche Brände oder durch Explosionen auftretende Druckstöße technisch unter Kontrolle zu bringen, werden üblicherweise die Gehäuse der Anlagen in ihrer Festigkeit überdimensioniert , was zu einem zusätzlichen Material- und Platzbedarf führt .

[ 0010 ] Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung, eine Anlage und ein Verfahren bereitzustellen, welche bzw . welches eine , insbesondere kontinuierliche , Überwachung von Dichtungen in Bezug auf den Dichtungs zustand und/oder Leckagen in der Dichtungsanordnung ermöglicht .

[ 0011 ] Diese Aufgabe wird von der Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder nach Anspruch 2 gelöst : [ 0012 ] Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung dient insbesondere zum Abdichten eines Gehäuses an einer Stelle , an der eine Welle oder ein Schaft aus dem Gehäuse austritt , wobei das Gehäuse insbesondere Teil einer explosionsgeschützten Anlage ist . Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung weist einen zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordneten Dichtkörper mit mindestens einem Halteabschnitt und mindestens einem an dem Halteabschnitt befestigten Dichtungsabschnitt auf . Der Dichtungsabschnitt ist durch ein Federmittel radial federnd gegen die Welle drückend gehalten . Die Dichtungsanordnung weist außerdem eine in den Dichtkörper integrierte Sensoreinrichtung auf , die mit einer Auswerteeinrichtung zur Zustands- und/oder Leckagenüberwachung der Dichtungsanordnung verbindbar ist .

[ 0013 ] Ein Aspekt der Erfindung beruht auf der Idee , dass die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet ist , radiale Positionsänderungen des Dichtungsabschnitts zu erfassen, wodurch die Sensoreinrichtung indirekt die Dichtheit der Dichtungsanordnung ermitteln kann . Diese von der Sensoreinrichtung angewandte Messmethode basiert darauf , dass der Dichtungsabschnitt des Dichtkörpers federnd gegen die Welle gehalten ist . Bei Abnutzung des Dichtungsabschnitts wandern der übrige Teil des Dichtungsabschnitts und damit auch das Federmittel allmählich in Radialrichtung weiter nach innen zur Welle hin . Darüber hinaus kann es bei Schlägen gegen die Welle , sogenannten Wellenschlägen, auch dazu kommen, dass die Welle durch äußere Einflüsse stoßartig in Radialrichtung aus einer mittigen Position heraus bewegt wird . Solche Wellenstöße können ebenfalls zu Undichtigkeiten in der Dichtungsanordnung führen . Bei Wellenstößen werden die Welle und damit auch der an der Welle anliegende Dichtungsabschnitt bewegt . Die Positionsänderung des Dichtungsabschnitts wird von der Sensoreinrichtung erfasst .

[ 0014 ] In einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Dichtungsanordnung gelöst , die einen zwischen der Welle und dem Gehäuse angeordneten Dichtkörper aufweist , der mindestens einen Halteabschnitt , mindestens einen an dem Halteabschnitt befestigten Dichtungsabschnitt , der durch ein Federmittel radial federnd gegen die Welle drückend gehalten ist , sowie mindestens eine im Dichtkörper leckagenstromabwärts zum Dichtungsabschnitt geformte Kavität enthält . Auch diese Dichtungsanordnung ist insbesondere zum Abdichten eines Gehäuses an einer Stelle , an der eine Welle oder ein Schaft aus dem Gehäuse austritt , vorzugsweise in einer explosionsgeschützten Anlage ausgestaltet .

[ 0015 ] Die Dichtungsanordnung weist eine in den Dichtring integrierte Sensoreinrichtung auf , die mit einer Auswerteeinrichtung zur Zustands- und/oder Leckagenüberwachung der Dichtungsanordnung verbindbar ist . Die Sensoreinrichtung ist dazu eingerichtet , ein Vorhandensein von Fluid in der Kavität oder ein Eintreten von Fluid in die Kavität zu erfassen . Hierdurch kann durch die in die Dichtungsanordnung integrierte Sensoreinrichtung direkt die Dichtheit der Dichtungsanordnung erfasst werden, also ob das Fluid die Dichtungsanordnung überwindet oder ob die Dichtungsanordnung dicht hält . Die Sensoreinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet , das Vorhandensein des Fluids in der Kavität oder das Eintreten davon in die Kavität kapazitiv zu bestimmen . Tritt ein sich von Luft unterscheidendes Fluid in die Kavität ein, ändert sich die relative Permittivität innerhalb der Kavität . Diese Änderung der relativen Permittivität kann von der Sensoreinrichtung erfasst werden . Unter einem Fluid kann beispielsweise ein Schmiermittel , wie z . B . ein Schmieröl , verstanden werden . Die in dem Dichtkörper geformte Kavität kann zum Dichtungsabschnitt und/oder zur Welle hin geöf fnet sein . Beispielsweise kann die Kavität eine an einer Außenfläche der Welle angeordnete Nut sein, die sich in Umfangsrichtung erstreckt .

[ 0016 ] Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung liegt in der Sensoreinrichtung, die in der Dichtungsanordnung integriert ist und dazu eingerichtet ist , indirekt und/oder direkt die Dichtheit der Dichtungsanordnung zu erfassen . Dies ermöglicht eine , vorzugsweise kontinuierliche , Zustands- und/oder Leckagenüberwachung der Dichtungsanordnung, was insbesondere bei Maschinen und Anlagen in explosionsgefährdeten Umgebungen vorteilhaft ist , da hier eine erhöhte Betriebssicherheit der Maschinen und Anlagen erreicht werden kann . Gleichzeitig kann hierdurch die ansonsten notwendige Überdimensionierung der Maschinen und Anlagen reduziert oder gar vermieden werden .

[ 0017 ] Die Abmessungen der Dichtungsanordnung mit der integrierten Sensoreinheit entsprechen vorzugsweise den Abmessungen einer herkömmlichen Dichtungsanordnung ohne Sensoreinrichtung . Dies erlaubt ein einfaches Nachrüsten von bestehenden Anlagen und Maschinen . Des Weiteren kann durch die Integrierung der Sensoreinrichtung in der Dichtungsanordnung der manuelle Wartungsaufwand der Dichtungsanordnung verringert werden .

[ 0018 ] Bei der Dichtungsanordnung handelt es sich vorzugsweise um einen Dichtring, mit dem ein Spalt zwischen der Welle oder dem Schaft und dem Gehäuse abgedichtet wird . Der Dichtkörper ist vorzugsweise ringförmig ausgestaltet , so dass sich dieser umfangsseitig um die Welle herum erstreckt . Der Dichtkörper hat insbesondere einen zumindest im Wesentlichen U- förmigen oder doppel-T- förmigen Querschnitt . Der Dichtungsabschnitt kann eine Dichtungslippe aufweisen, die der Welle zugewandt ist . Die Dichtungslippe kann sich zur Welle hin verj üngen, um eine definierte Kontaktfläche mit der Welle zu bilden . Die Dichtungslippe des Dichtungsabschnitts kann von dem Federmittel gegen die Welle gedrückt werden . Das Federmittel kann beispielsweise ein Federtorus sein . Das Federmittel kann sich in Umfangsrichtung erstrecken, wobei die Federkraft des Federmittels in Umfangsrichtung derart wirkt , dass sich das Federmittel zusammenzieht . Der Dichtkörper kann aus einem Polymer, wie Gummi oder andere Elastomere , hergestellt sein . Beispielsweise ist der Dichtkörper aus Polytetrafluorethylen ( PFTE ) hergestellt .

[ 0019 ] Vorzugsweise weist der Halteabschnitt mindestens ein Tragelement auf , das zumindest teilweise auf einer Axialhöhe mit dem Dichtungsabschnitt angeordnet ist , wobei der radiale Abstand von dem Tragelement zur Welle größer ist als der radiale Abstand des Dichtungsabschnitts zur Welle . Das Tragelement kann beispielsweise ringförmig ausgestaltet sein . Es können auch mehrere Segmente das Tragelement in dem Halteabschnitt bilden, wobei die Segmente Kreisbogenabschnitte eines Rings bilden können . Das Tragelement oder die Segmente können aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Metall hergestellt sein . Das Tragelement oder die Segmente können einerseits die Stabilität des Dichtkörpers verbessern . Andererseits kann das Tragelement auch als Elektrode für die Sensoreinrichtung fungieren, beispielsweise indem die Kapazität zwischen dem Federmittel und dem Tragelement von der Sensoreinrichtung erfasst wird .

[ 0020 ] Ferner kann das Tragelement einen winkel förmigen Querschnitt aufweisen, um die erreichbare Stabilität der Dichtungsanordnung zu verbessern .

[ 0021 ] In einer ersten Aus führungs form ist die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet , die Position des Federmittels kapazitiv zu bestimmen . Wenn es zu einer Änderung der Position des Federmittels kommt , beispielsweise durch Verschleiß des Dichtungsabschnitts , kann dies durch die in der Dichtungsanordnung integrierte Sensoreinrichtung erfasst werden . Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Alarm aus zulösen und/oder anzuzeigen, wenn das Federmittel eine vorbestimmte Verschleißposition relativ zur Welle erreicht , bei der angenommen wird, dass der Dichtungsabschnitt des Dichtkörpers verschlissen ist . Dies ermöglicht es der Sensoreinrichtung, indirekt zu erfassen, ob eine Leckage auftritt .

[ 0022 ] Zusätzlich oder alternativ kann die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet sein, das Vorhandensein von Fluid in der Kavität anhand der ( relativen) Permittivität zu bestimmen . Dies ermöglicht es der Sensoreinrichtung, direkt zu erfassen, ob eine Leckage auftritt .

[ 0023 ] Insbesondere weist die Sensoreinrichtung mindestens ein erstes Elektrodenelement und ein zweites Elektrodenelement auf , wobei das erste Elektrodenelement durch das Federmittel und das zweite Elektrodenelement durch das Tragelement gebildet wird . Dies ermöglicht , dass den einzelnen Elementen der Dichtungsanordnung, wie beispielsweise dem Tragelement und/oder dem Federmittel zusätzlich zu der mechanischen Funktionalität auch eine sensorische Funktionalität zugeordnet werden kann, wobei die Abmessungen der Dichtungsanordnung mit integrierter Sensoreinrichtung zumindest im Wesentlichen den Abmessungen einer Dichtungsanordnung entsprechen, bei der keine Sensoreinrichtung integriert ist .

[ 0024 ] Bei auftretendem Verschleiß des Dichtungsabschnitts kann es zu einer Abstandsänderung zwischen dem Federmittel als erstes Elektrodenelement und der Welle kommen, was wiederum zu einer Kapazitätsänderung zwischen dem ersten Elektrodenelement und dem zweiten Elektrodenelement führt . Da das Federmittel der Sensoreinrichtung als erstes Elektrodenelement und das Tragelement der Sensoreinrichtung als zweites Elektrodenelement zugeordnet ist , können eine Positionsänderung des Dichtungsabschnitts und damit des Federmittels aufgrund einer dadurch entstehenden Kapazitätsänderung von der Sensoreinrichtung messtechnisch erfasst werden .

[ 0025 ] Insbesondere weist die Dichtungsanordnung ein weiteres Stützelement auf , das zumindest teilweise in einem Axialabschnitt mit dem Dichtkörper angeordnet ist , wobei die Sensoreinrichtung ein drittes Elektrodenelement aufweist , das durch das Stützelement gebildet ist . Das Stützelement weist vorzugsweise einen Abschnitt auf , der zumindest teilweise in demselben Axialabschnitt wie der Dichtkörper angeordnet ist , wobei der radiale Abstand des Abschnitts des Stützelements zur Welle kleiner als der radiale Abstand des Federmittels zur Welle sein kann . Dies bildet eine weitere zusätzliche Möglichkeit , Positionsänderungen des Federmittels zu erfassen . Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet , auch Kapazitätsänderungen zwischen dem ersten und dem dritten Elektrodenelement zu bestimmen . Das Stützelement kann aus einem elektrisch leitfähigen Material , wie beispielsweise Metall , hergestellt sein .

[ 0026 ] Vorzugsweise ist das zweite Elektrodenelement von mindestens einem von dem zweiten Elektrodenelement beab- standeten vierten Elektrodenelement der Sensoreinrichtung zumindest teilweise umschlossen, wobei die relative Per- mittivität zwischen dem zweiten Elektrodenelement und dem vierten Elektrodenelement von der Auswerteeinrichtung bestimmbar ist .

[ 0027 ] Außerdem kann die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet sein, die ( relative ) Permittivität zwischen mindestens einem weiteren Paar der Elektrodenelemente zu bestimmen, wie beispielsweise zwischen dem zweiten und dritten Elektrodenelement oder dem zweiten und vierten Elektrodenelement . Die Permittivität ändert sich mit der Temperatur des Dichtkörpers , so dass durch das Bestimmen der Permittivität zwischen einem Paar der Elektrodenelemente , bei dem sich insbesondere die Elektrodenelemente relativ zueinander nicht bewegen oder bei dem vorzugsweise zwischen den Elektrodenelementen keine Kavität angeordnet ist , eine indirekte Temperaturmessung des Dichtkörpers erfolgen kann .

[ 0028 ] In einer anderen Aus führungs form weist die Sensoreinrichtung eine am Halteabschnitt angebrachte und in der Dichtungsanordnung integrierte Sensoreinheit auf , die dazu eingerichtet ist , Positionsänderungen des Federmittels induktiv zu bestimmen .

[ 0029 ] Vorzugsweise enthält die Sensoreinheit mindestens eine erste Spule und eine mit der ersten Spule magnetisch gekoppelte zweite Spule , wobei der radiale Abstand der Sensoreinheit zur Welle größer als der des Federmittels zur Welle ist . Die Sensoreinheit ist insbesondere zumindest im Wesentlichen auf der gleichen Axialhöhe wie das Federmittel angeordnet .

[ 0030 ] In einer weiteren Aus führungs form weist der Dichtkörper mindestens einen zweiten Dichtungsabschnitt mit einem dritten Elektrodenelement auf , der leckagenstromabwärts zum ersten Dichtungsabschnitt angeordnet ist , wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungsabschnitt die Kavität geformt ist .

[ 0031 ] Der zweite Dichtungsabschnitt kann insbesondere ohne ein weiteres Federmittel ausgestaltet sein, beispielsweise als eine Staublippe . Alternativ kann der zweite Dichtungsabschnitt durch ein weiteres Federmittel radial federnd gegen die Welle gedrückt gehalten sein, wobei das dritte Elektrodenelement durch das weitere Federmittel gebildet ist .

[ 0032 ] Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet , das Vorhandensein von Fluid in der Kavität anhand einer Änderung der ( relativen) Permittivität zwischen dem ersten Elektrodenelement und dem dritten Elektrodenelement zu bestimmen .

[ 0033 ] Die Sensoreinrichtung kann zusätzlich einen Temperatursensor aufweisen, der an dem Dichtkörper, beispielsweise in der Nähe des oder der Dichtungsabschnitte , angeordnet sein . [ 0034 ] In einer alternativen Aus führungs form enthält die Sensoreinrichtung einen in der Kavität untergebrachten Sensorkondensator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode , zwischen denen ein Dielektrikum vorgesehen ist . Die beiden Elektrodenelemente des Sensorkondensators sind vorzugsweise ineinander gewickelt , um die wirksame Oberfläche des Sensorkondensators zu vergrößern . Das Dielektrikum kann aus einem saugfähigen Material hergestellt sein, beispielsweise aus einem Vlies , welches ein durch den Dichtungsabschnitt leckendes und in die Kavität eintretendes Schmiermittel , wie Schmieröl z . B . durch Öldi f fusion, aufnehmen kann . Wenn von dem Dielektrikum das Schmiermittel aufgenommen ist , ändert sich die Kapazität des Sensorkondensators . Diese Änderungen können messtechnisch über die beiden Elektrodenelemente erfasst werden .

[ 0035 ] Ferner wird die Aufgabe durch das Verfahren zur Zustands- und/oder Leckagenüberwachung der Dichtungsanordnung nach der obigen Art nach Anspruch 15 gelöst . Das Verfahren umfasst zumindest einen der folgenden Schritte : Erfassen von radialen Positionsänderungen des Dichtungsabschnitts und/oder Erfassen eines Vorhandenseins von Fluid in der Kavität .

[ 0036 ] Sämtliche Merkmale und Vorteile , die in Bezug auf die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung beschrieben wurden, sind ebenso auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar .

[ 0037 ] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Weiterbildung oder Details der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, der Beschreibung, sowie aus den Unteransprüchen . Es zeigen : [0038] Figur 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

[0039] Figur 2 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

[0040] Figur 3 einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

[0041] Figur 4 einen Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

[0042] Figur 5 einen Querschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

[0043] Figur 6 einen Querschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung,

[0044] Figur 7 einen Querschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, sowie

[0045] Figur 8 einen Längsschnitt durch die Dichtungsanordnung .

[0046] In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 schematisch veranschaulicht. Die in Figur 1 abgebildete Dichtungsanordnung ist als ein Dichtring ausgestaltet, der in einen Spalt 23 zwischen einem abzudichtenden Gehäuse 2 und einer Welle 3, die aus dem Gehäuse austritt, angeordnet ist.

[0047] Die Dichtungsanordnung 1 weist einen Dichtkörper 4 auf, der sich ringförmig um die Welle 3 erstreckt. Die Welle 3 ist um eine Rotationsachse R drehbar gelagert. In Figur 1 ist eine Seite der Dichtungsanordnung 1, die ringförmig und konzentrisch zur Welle 3 verläuft , im Querschnitt abgebildet .

[ 0048 ] Der Dichtkörper 4 weist einen U- förmigen Querschnitt auf , der zum Inneren 24 des Gehäuses 2 hin geöf fnet und zur Umgebung 25 des Gehäuses 2 hin geschlossen ist . Der Dichtkörper 4 weist einen Halteabschnitt 5 , der an der Wandung 26 des Gehäuses 2 anliegt . Der Halteabschnitt 5 des Dichtkörpers 4 ist in Figur 1 durch den an dem Gehäuse 2 anliegenden Schenkel 28 des U- förmigen Dichtkörpers 4 gebildet .

[ 0049 ] Der Dichtkörper 4 weist außerdem einen Dichtungsabschnitt 6 auf . In Figur 1 ist der Dichtungsabschnitt 6 durch den an der Welle 3 angeordneten Schenkel 29 des U- förmigen Dichtkörpers 4 gebildet .

[ 0050 ] Der Halteabschnitt 5 und der Dichtungsabschnitt 6 sind in Figur 1 über einen Verbindungsabschnitt 27 verbunden . Der Halteabschnitt 5 , der Verbindungsabschnitt 27 und der Dichtungsabschnitt 6 können monolithisch ausgebildet sein . Der Dichtungsabschnitt 6 wird durch ein Federmittel 10 radial federnd gegen die Welle 3 gedrückt .

[ 0051 ] Das Federmittel 10 ist als ein Federtorus ausgebildet , der konzentrisch zur Rotationsachse R der Welle 3 verläuft . Das Federmittel 10 ist an der Innenseite des an der Welle 3 angeordneten Schenkels 29 des U- förmigen Dichtkörpers 4 angeordnet . An der der Welle 3 zugewandten Seite des Schenkels 29 weist der Dichtungsabschnitt 6 einen Dichtungssteg 30 auf , der an einer Kontakt fläche 31 an der Welle 3 anliegt . Der in Figur 1 gezeigte Dichtungssteg 30 verj üngt sich zur Welle 3 hin . [0052] In dem Halteabschnitt 5 ist in Figur 1 ein Tragelement 11 angeordnet. Das Tragelement 11 kann von dem Dichtkörper 4 umschlossen sein. Das Tragelement 11 ist ringförmig und mit einem winkelförmigen Querschnitt ausgestaltet. Durch das Tragelement 11 kann der an dem Gehäuse 2 angeordnete Schenkel 28 sowie zumindest ein Teil des Verbindungsabschnitts 27 des Dichtkörpers 4 mechanisch versteift werden.

[0053] In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel bildet das Federmittel 10 ein erstes Elektrodenelement 12 und das Tragelement 11 bildet ein zweites Elektrodenelement 13, wobei die beiden Elektrodenelemente 12, 13 mit einer Auswerteeinrichtung 8 verbunden sind.

[0054] Die Auswerteeinrichtung 8 kann die Kapazität zwischen den beiden Elektrodenelementen 12, 13 erfassen. Die beiden Elektrodenelemente 12, 13 bilden einen Sensorkondensator .

[0055] Wenn es nun, beispielsweise durch Abnutzung des Dichtungsabschnitts 6, insbesondere des Dichtungsstegs 30, zu einer radialen Positionsänderung AP des Federmittels 10 kommt, ändert sich die Kapazität des durch die Elektrodenelemente 12, 13 gebildeten Sensorkondensators. Dies kann durch die Auswerteeinrichtung 8 messtechnisch erfasst werden .

[0056] In den Figuren 1, 2, 5, und 7 sind Feldlinien E des zwischen den Elektrodenelementen 12, 13, und 14 entstehenden elektrischen Felds schematisch eingezeichnet. [ 0057 ] In Figur 2 ist ein zweites Aus führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung veranschaulicht . Für das zweite Aus führungsbeispiel gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung der bereits eingeführten Bezugs zeichen entsprechend . Ergänzend gilt :

[ 0058 ] In dem zweiten Aus führungsbeispiel ist ein weiteres Stützelement 15 an einer der Umgebung 25 des Gehäuses 2 zugewandten Seite des Dichtkörpers 4 angeordnet . Das Stützelement 15 erstreckt sich ringförmig und konzentrisch um die Welle 3 und weist einen winkel förmigen Querschnitt auf . Zumindest ein Abschnitt 32 des Stützelements 15 ist in einem Axialabschnitt A mit dem Dichtkörper 4 angeordnet , wobei der Abschnitt 32 in Radialrichtung näher an der Welle 3 angeordnet ist als das Federmittel 10 . Das Stützelement 15 ist mit der Auswerteeinrichtung 8 verbunden, so dass das Stützelement 15 als ein drittes Elektrodenelement 14 verwendet werden kann .

[ 0059 ] Die Auswerteeinrichtung 8 ist dazu eingerichtet , zusätzlich zu der Kapazität zwischen dem ersten und zweiten Elektrodenelement 12 , 13 auch die Kapazität zwischen dem ersten und dritten Elektrodenelement 12 , 14 zu bestimmen . Alternativ kann die Auswerteeinrichtung 8 auch nur die Kapazität zwischen dem ersten und dem dritten Elektrodenelement 12 , 14 bestimmen .

[ 0060 ] In Figur 3 ist ein drittes Aus führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 abgebildet . Auch für das dritte Aus führungsbeispiel gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung der bereits eingeführten Bezugs zeichen entsprechend . Ergänzend gilt : [ 0061 ] In diesem Beispiel werden Positionsänderungen AP des Dichtungsabschnitts 6 induktiv erfasst . Hierfür weist die Sensoreinrichtung 7 eine Sensoreinheit 16 auf , die in dem Dichtkörper 4 untergebracht ist . Die Sensoreinheit 16 ist an einer Innenseite des Schenkels 28 des U- förmigen Dichtkörpers 4 angebracht . Die Sensoreinheit 16 ist in einem Axialbereich B mit dem Federmittel 10 angeordnet .

[ 0062 ] Die in Figur 3 gezeigte Sensoreinheit 16 ermöglicht ein induktives Messen von Positionsänderungen AP im Niederfrequenz- (NF- ) Bereich . Die Sensoreinheit 16 weist eine erste Spule 17 und eine zweite Spule 18 auf , die an gegenüberliegenden Seiten eines Magnetkerns 33 um diesen gewickelt sind . Die erste Spule 17 dient in diesem Beispiel als eine Primärspule , während die zweite Spule 18 als eine Sekundärspule dient . Die erste und die zweite Spule 17 , 18 sind j eweils mit der Auswerteeinrichtung 8 elektrisch verbunden .

[ 0063 ] Der Magnetkern 33 ist auf der dem Federmittel 10 zugewandten Seite nicht geschlossen, wodurch an dieser Seite ein Luftspalt ausgebildet ist . An der Primärspule 17 wird ein niederfrequentes harmonisches Signal ( Spannungssignal ) angelegt .

[ 0064 ] Aufgrund des an der Primärspule 17 angelegten Signals wird ein Signal in die Sekundärwicklung induziert , welches von der Auswerteeinrichtung 8 erfasst werden kann .

[ 0065 ] Wenn sich nun die Position des Federmittels 10 bezüglich der Sensoreinheit 16 ändert , ändert sich auch die Induktivität zwischen der Primärspule 17 und der Sekundärspule 18 . [ 0066 ] Positionsänderungen AP des Dichtungsabschnitts 6 und damit des Federmittels 10 können beispielsweise durch Wellenschläge und/oder bei Abnutzung des Dichtungsabschnitts 6 vorkommen .

[ 0067 ] In Figur 4 ist ein viertes Aus führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 veranschaulicht . Für das vierte Aus führungsbeispiel gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung der bereits eingeführten Bezugs zeichen entsprechend . Ergänzend gilt :

[ 0068 ] In diesem Beispiel ermöglicht die Sensoreinheit 16 ein induktives Messen von Positionsänderungen AP des Federmittels 10 im Hochfrequenz- (HF- ) Bereich . In diesem Beispiel dient die erste Spule 17 der Sensoreinheit 16 als eine Sendespule 17 und die zweite Spule 18 als eine Empfangsspule 18 . Die Sendespule 17 und die Empfangsspule 18 sind ebenfalls mit der Auswerteeinrichtung 8 elektrisch verbunden .

[ 0069 ] Mit der Sendespule 17 kann ein hochfrequentes Signal ausgesendet werden, welches Wirbelströme in dem Federmittel 10 induziert . Die in dem Federmittel 10 induzierten Wirbelströme können mit der Empfangsspule 18 erfasst werden . Die Sendespule 17 und die Empfangsspule 18 sind magnetisch miteinander gekoppelt .

[ 0070 ] Bei einer Positionsänderung AP des Federmittels 10 verändert sich die magnetische Kopplung zwischen der Sendespule 17 und der Empfangsspule 18 . Diese Veränderung der magnetischen Kopplung kann durch die Auswerteeinrichtung 8 erfasst werden . [0071] In Figur 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung abgebildet. Für das fünfte Ausführungsbeispiel gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung der bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechend. Ergänzend gilt:

[0072] Im fünften Ausführungsbeispiel weist der Dichtkörper 4 einen weiteren Dichtungsabschnitt 19 auf. Der weitere Dichtungsabschnitt 19 ist an der der Welle 3 zugewandten Seite des Schenkels 29 angeordnet.

[0073] In oder an dem weiteren Dichtungsabschnitt 19 ist ein drittes Elektrodenelement 14 angeordnet, welches mit der Auswerteeinrichtung 8 verbunden werden kann.

[0074] Zwischen dem Dichtungsabschnitt 6 und dem weiteren Dichtungsabschnitt 19 ist in diesem Beispiel eine Kavität 9 leckagenstromabwärts von dem Dichtungsabschnitt 6 in dem Dichtkörper 4 ausgebildet.

[0075] Die Kavität 9 ist an zumindest einer Seite geöffnet. In dem in Figur 5 gezeigten Beispiel ist die Kavität 9 zur Welle 3 hin geöffnet. Wenn der Dichtungsabschnitt 6 beispielsweise aufgrund von Verschleiß undicht wird, entsteht eine Leckage L, die dafür sorgt, dass ein Fluid, wie beispielsweise Schmiermittel, den Dichtungsabschnitt 6 überwindet und sich in der Kavität 9 ansammelt.

[0076] Das Vorhandensein des Fluids in der Kavität 9 kann von der Auswerteeinrichtung 8 mit dem durch das erste und das dritte Elektrodenelement 12, 14 gebildeten Sensorkondensator erfasst werden. Durch den Eintritt des Fluids in die Kavität 9 ändert sich die relative Permittivität in diesem Bereich des Sensorkondensators, wodurch sich die Kapazität zwischen dem ersten Elektrodenelement 12 und dem dritten Elektrodenelement 14 verändert. Die Änderung der Kapazität kann von der Auswerteeinrichtung 8 erfasst werden .

[0077] In diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem ein Temperatursensor 20 an dem Dichtkörper 4 angebracht. Der Temperatursensor 20 kann zwischen den Schenkeln 28, 29 des U-förmigen Dichtkörpers 4 angeordnet sein. Außerdem kann der Temperatursensor 20 dazu dienen, zusätzliche Informationen bezüglich der Temperatur der Dichtungsanordnung 1 zu liefern. Der Temperatursensor 20 kann auch in jedem der vorherigen Ausführungsbeispiele und jedem nachfolgenden Ausführungsbeispiel vorgesehen sein.

[0078] Figur 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1. Auch für das sechste Ausführungsbeispiel gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung der bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechend. Ergänzend gilt:

[0079] In diesem Beispiel weist der Dichtkörper 4 eine Kavität 9 auf, die leckagenstromabwärts von dem ersten Dichtungsabschnitt 6 angeordnet ist.

[0080] Im Gegensatz zum fünften Ausführungsbeispiel ist jedoch kein Sensorkondensator aus den bestehenden Elementen der Dichtungsanordnung 1 gebildet, sondern ein separater Sensorkondensator 34 mit einer ersten Elektrode 35 und einer zweiten Elektrode 36 ausgebildet. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 35, 36 ist ein Dielektrikum 22 angeordnet .

[0081] Die erste Elektrode 35 und die zweite Elektrode 36 können ineinander gewickelt und von einem Dielektrikum 22 elektrisch voneinander getrennt angeordnet sein. Das Dielektrikum 22 ist vorzugsweise aus einem saugfähigen Material, wie beispielsweise einem Vlies, hergestellt.

[0082] Für den Fall, dass die Dichtungswirkung des Dichtungsabschnitts 6 versagt und eine Leckage L auftritt, tritt ein Fluid in die Kavität 9 ein, welches von dem Dielektrikum 22 aufgesaugt wird. Das Fluid verändert die relative Permittivität des Dielektrikums 22 zwischen den Elektroden 35, 36, wodurch sich die Kapazität zwischen der ersten Elektrode 35 und der zweiten Elektrode 36 ändert. Die Kapazitätsänderung kann von der Auswerteeinrichtung 8 erfasst werden.

[0083] In Figur 7 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1 veranschaulicht. Auch für das siebte Ausführungsbeispiel gilt die vorige Beschreibung unter Zugrundelegung der bereits eingeführten Bezugszeichen entsprechend. Ergänzend gilt:

[0084] In diesem Ausführungsbeispiel ist der Dichtkörper 4 im Querschnitt doppel-T-förmig ausgestaltet. Der dem Gehäuse 2 zugewandte T-förmige Bereich enthält den Halteabschnitt 5, während der der Welle 3 zugewandte T-förmige Bereich den Dichtungsabschnitt 6 und den weiteren Dichtungsabschnitt 19 enthält. Die Dichtungsabschnitte 6, 19 weisen jeweils einen Dichtungssteg auf, der sich zur Welle 3 hin verjüngt. An einer Spitze der Dichtungsstege stehen die Dichtungsabschnitte 6, 19 jeweils mechanisch in Kontakt mit der Welle 3. Der weitere Dichtungsabschnitt 19 wird durch ein weiteres Federmittel 21 federnd gegen die Welle 3 drückend gehalten. Zwischen dem Dichtungsabschnitt 6 und dem weiteren Dichtungsabschnitt 19 ist hier eine Kavität 9 ausgebildet .

[0085] In diesem Ausführungsbeispiel werden die Federmittel 10, 21 als Elektrodenelemente 12, 14 eines Sensorkondensators 34 verwendet. Die Elektrodenelemente 12, 14 sind mit der Auswerteeinrichtung 8 elektrisch verbunden. Wenn ein Fluid in die Kavität 9 eindringt, ändert sich die relative Permittivität in der Kavität 9. Diese Änderung kann von der Auswerteeinrichtung 8 erfasst werden.

[0086] In Figur 8 ist ein Längsschnitt der Dichtungsanordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch abgebildet .

[0087] In Figur 8 bildet das Federmittel 10 ein erstes Elektrodenelement 12, das mit der Auswerteeinrichtung 8 verbunden ist.

[0088] Des Weiteren ist in Figur 8 im Halteabschnitt 5 ein Tragelement 11 angeordnet. Das Tragelement 11 ist aus zwei Segmenten eines Kreises gebildet, die konzentrisch um die Welle 3 angeordnet und vorzugsweise äquidistant voneinander beabstandet sind.

[0089] Das Federmittel 10 dient als das erste Elektrodenelement 12. Die Segmente des Tragelements 11 dienen als mehrere zweite Elektrodenelemente 13. Dies ermöglicht es, Kapazitätsänderungen zwischen dem ersten Elektrodenelement 12 und den einzelnen zweiten Elektrodenelementen 13 zu erfassen, was insbesondere dann vorteilhaft sein kann, wenn ein Wellenschlag erfasst werden soll . Es auch möglich, dass das Tragelement 11 mehr als zwei Segmente aufweist , die j eweils als zweite Elektrodenelemente 13 für die Auswerteeinrichtung 8 dienen können .

[ 0090 ] Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 1 dient zum Abdichten eines Gehäuses 2 an einer Stelle , an der eine Welle 3 oder ein Schaft aus dem Gehäuse 2 austritt , wobei das Gehäuse 2 insbesondere Teil einer explosionsgeschützten Anlage ist . Die zwischen der Welle 3 oder dem Schaft und dem Gehäuse 2 angeordnete Dichtungsanordnung 1 weist eine in diese integrierte Sensoreinrichtung 7 auf , die mit einer Auswerteeinrichtung 8 zur Zustands- und/oder Leckagenüberwachung der Dichtungsanordnung 1 verbindbar ist . Der Dichtkörper 4 der Dichtungsanordnung 1 weist einen Dichtungsabschnitt 6 auf , der federnd gegen die Welle 3 oder den Schaft drückend gehaltert ist . Alternativ oder zusätzlich weist der Dichtkörper 4 eine leckagenstromabwärts von dem Dichtungsabschnitt 6 angeordnete Kavität 9 auf . Die Sensoreinrichtung 7 ist dazu eingerichtet , Positionsänderungen AP des Dichtungsabschnitts 6 und/oder ein Vorhandensein von Fluid in der Kavität 9 zu erfassen .

Be zugs Zeichen :

1 Dichtung

2 Gehäuse

3 Welle

4 Dichtkörper

5 Halteabschnitt

6 Di chtungs ab schnitt

7 Sensor einrichtung

8 Auswerteeinrichtung

9 Kavität

10 Federmittel ( Federtorus )

11 Tragelement ( e )

12 erstes Elektrodenelement

13 zweites Elektrodenelement

14 drittes Elektrodenelement

15 Stützelement

16 Sensoreinheit

17 erste Spule ( Primärspule , Sendespule )

18 zweite Spule ( Sekundärspule , Empfangsspule )

19 zweiter Dichtungsabschnitt

20 Temperatur sensor

21 weiteres Federmittel ( Federtorus )

22 Dielektrikum

23 Spalt zwischen Gehäuse und Welle

24 Innere des Gehäuses

25 Umgebung des Gehäuses

26 Wandung des Gehäuses

27 Verbindungsabschnitt des Dichtkörpers

28 erster Schenkel des Dichtkörpers

29 zweiter Schenkel des Dichtkörpers

30 Di chtungs st eg

31 Kontakt fläche

32 Abschnitt des Stützelements

33 Magnetkern 34 Sensorkondensator

35 erste Elektrode des Sensorkondensators

36 zweite Elektrode des Sensorkondensators

A Axialabschnitt

B Axialbereich

L Leckage

AP Positionsänderungen

R Rotationsachse der Welle