CH682101A5

CH682101A5 -

Info

Publication number: CH682101A5
Application number: CH277690A
Authority: CH
Inventors: Hans-J Tueckmantel; Hermann Prymek
Original assignee: Kempchen & Co Gmbh
Priority date: 1989-10-10
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1993-07-15
Also published as: DE3933765C2; FR2652868A1; NL9001988A; NL192053B; NL192053C; ATA175790A; FR2652868B1; DE3933765A1

Description

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CH 682 101 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement, insbesondere einen Dichtungsring - mit zumindest einer Blecheinlage und einer beidseitigen Auflage aus einer Dichtungsfolie aus einem nichtmetallischen Dichtungswerkstoff, vorzugsweise aus Graphit wobei die Blecheinlage über ihre Fläche verteilt eine Vielzahl von durch Nadelung gebildeten Löchern aufweist, wobei aus der Ebene der Blecheinlage herausgebogene Nadelungsfahnen aus beiden Oberflächen der Blecheinlage vorstehen, und wobei die Nadeiungsfahnen die Dichtungsfolien verankernd festhalten. Die Erfindung betrifft fernerhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dichtungselementes. Bei solchen Dichtungselementen besteht die Blecheinlage zumeist aus einem Edelstahlblech. Die Blechdicke liegt im Zehntelmillimeterbereich, z.B. bei 0,1 mm. Die Dichtungsfolien sind zumeist um eine Grössenanordnung dicker und jedenfalls so dick, dass die Nadelungsfahnen in den Dichtungsfolien eingebettet sind. Ihre Dicke liegt z.B. bei 1 mm. Bestehen die Dichtungsfolien aus Graphit, so wird zumeist Blähgraphit eingesetzt. -Bei der Bildung von Löchern in Blecheinlagen durch Nadelung handelt es sich um eine besondere Fertigungsmethode. Im Gegensatz zu einem Stanzvorgang wird das dem Lochquerschnitt entsprechende Blechelement nicht ausgestanzt und entfernt. Es wird vielmehr durch ein nadeiförmiges Werkzeug gleichsam aufgerissen und zu den Nadelungsfahnen umgebogen. Diese halten die Dichtungsfolien wie Anker fest. Die Dichtungselemente des eingangs beschriebenen Aufbaus können daher kleberfrei ausgeführt werden. Sie heissen in der Praxis auch Dichtungselemente mit Nadelblecheinlage.

Bei dem aus der Praxis bekannten Dichtungselement, von dem die Erfindung ausgeht, weisen die Löcher drei oder vier Nadelungsfahnen auf. Ihre Lage entspricht etwa dem halben Lochdurchmesser. Die freien Enden der Nadelungsfahnen weisen zu dem Loch hin, dem sie zugeordnet sind, oder sie erstrecken sich fast orthogonal zur Ebene der Blecheinlage. Die mit solchen Nadelungsfahnen erreichbare Verankerung der Dichtungsfolien und damit der Verbund der Dichtungsfolien zu der Blecheinlage sind verbesserungsbedürftig. Bei der bekannten Ausführungsform beruht die beschriebene Gestaltung und Orientierung der Nadelungsfahnen darauf, dass bei der Nadelung mit nadeiförmigen Werkzeugen gearbeitet wird, deren freie Enden drei oder vier schräg angeschliffene Werkzeugflächen aufweist, die zu einer in der Achse des nadeiförmigen Werkzeuges angeordneten Spitze pyramidenförmig zusammenlaufen. Die Spitze durchbricht bei der Nadelung das Beilageblech und reisst nach Massgabe dieser Werkzeugflächen die Nadelungsfahnen mehr oder weniger ausgeprägt auf. Bei einem anderen Dichtungselement sind jeweils zwei Nadelungsfahnen, deren Länge ebenfalls etwa dem halben Lochdurchmesser entspricht und die zum Loch hin schräg stehen, einander gegenüberliegend an rechteckigen Löchern angeordnet. Auch hier sind die Verankerung und der Verbund verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Dichtungselement des eingangs beschriebenen Aufbaus die Verankerung der Dichtungsfolien und damit den Verbund zwischen den Dichtungsfolien und der Blecheinlage zu verbessern. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem solche Dichtungselemente besonders einfach hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, dass die Löcher jeweils eine Nadelungsfahne aufweisen, die an einer Seite von dem Lochrand abgebogen ist und deren Länge etwa dem Lochdurchmesser oder einer längsten Lochachse entspricht und dass die Nadelungsfahnen mit ihrem freien Ende zur Ebene der Blecheinlage hingebogen sind. Diese Biegung zur Blecheinlage hin kann mehr oder weniger weit erfolgen. - Erfindungsgemäss bilden die Nadelungsfahnen echte Anker, weil sie wegen ihrer Ausbildung, Bildung und Orientierung in bezug auf Kräfte, die versuchen, eine Dichtungsfolie von der Blecheinlage senkrecht oder schräg zur Ebene der Blecheinlage gleichsam abzuziehen, wie Widerhaken oder Klettenhaken wirken. Man erreicht so einen überraschend festen Verbund zwischen der Blecheinlage und den Dichtungsfolien.

Im einzelnen bestehen für die weitere Ausbildung des erfindungsgemässen Dichtungselementes verschiedene Möglichkeiten. Im allgemeinen weisen die Löcher einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelungsfahnen eine Länge im Millimeterbereich auf. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelungsfahne eine Länge von etwa 1 mm aufweist. Der Verbund zwischen der Blecheinlage und den Dichtungsfolien hängt auch von der Verteilung der Löcher und damit der Nadelungsfahnen in der Ebene der Blecheinlage ab. Insoweit empfiehlt die Erfindung, dass die Löcher, bezogen auf die Ebene der Blecheinlage, in den Ecken eines geometrischen Rasters aus in den Ecken sich kreuzenden oder von den Ecken ausgehenden Geraden angeordnet und die Nadelungsfahnen der einzelnen Löcher in bezug auf diese Geraden eine Zufallsorientierung aufweisen, also nicht sämtlich in gleicher Richtung angeordnet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, dass das Raster aus Quadraten und Rhomben besteht und dass die Quadrate sich an den Ecken berühren und die Rhomben zwischen den Quadraten angeordnet sind. Die Querschnittsform der Löcher kann im Rahmen der Erfindung sehr verschieden sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich auch dadurch auszeichnet, dass sie leicht gefertigt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher, bis auf den Ab-biegungsbereich der Nadelungsfahne, einen runden Querschnitt aufweisen. Die Löcher können aber auch einen langgestreckten Querschnitt aufweisen, wobei in diesem Falle an einer der schmalen Querschnittsseiten jeweils die Nadelungsfahne abgebogen ist. Arbeitet man so, dass die Löcher einen Durchmesser oder eine längste Lochachse von et-

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wa 1 mm aufweisen, wie es oben bereits betont worden ist, so empfiehlt sich eine Rasterung, bei denen die Quadrate eine Kantenlänge von etwa 3 mm aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselementes des beschriebenen Aufbaus. Das Verfahren ist grundsätzlich dadurch gekennzeichnet, dass zuerst durch eine Nadelung mit nadeiförmigen Werkzeugen, die an Stelle einer Nadelspitze eine zur Werkzeugachse schräge ellipsenförmige Anschlifffläche aufweisen, die Löcher der bogenförmig von den Löchern wegweisende Nadelungsfahnen in der Blecheinlage hergestellt werden und dass danach die Dichtungsfolien auf der Blecheinlage beidseits aufgedrückt werden, wobei die Dichtungsfoiien von den Nadelungsfahnen gleichsam aufgespiesst werden. Auf diese Weise lässt sich bereits ein guter Verbund erzielen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat aus der Blecheinlage und den aufgedrückten Dichtungsfolien zwischen Pressenplatten oder grosskalibrigen Pressenwalzen ge-presst wird und dass dadurch die freien Enden der Nadelungsfahnen zur Ebene der Blecheinlage weiter hingebogen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Dichtungsfolien beim Pressen auf etwa zwei Drittel ihrer Dicke zu komprimieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsge-mässes Dichtungselement in gegenüber der Natur starker Vergrösserung und ausschnittsweise,

Fig. 2 das Raster für die Löcher in der Blecheinlage eines erfindungsgemässen Dichtungselementes,

Fig. 3 die Blecheinlage aus dem Gegenstand der Fig. 1 vor dem Verbund mit den Dichtungsfolien,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 3,

Fig. 5 die Seitenansicht eines nadeiförmigen Werkzeuges zur Herstellung der Löcher bei einem erfindungsgemässen Dichtungselement und

Fig. 6 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 5 aus Richtung des Pfeiles A.

Das in den Fig. 1, 3 und 4 ausschnittsweise dargestellte Dichtungselement 1 besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einer Blecheinlage 2 und einer beidseitigen Auflage 3 aus einer Dichtungsfolie aus einem nichtmetallischen Dichtungswerkstoff. Es mag sich um Graphitfolien aus Blähgraphit handeln. Es versteht sich, dass man ein solches Dichtungselement 1 auch mit zwei oder mehr als zwei Blecheinlagen 2 und einer entsprechenden Anzahl von Auflagen 3 aus Dichtungsfolien herstellen könnte. Die in den Fig. 1 und 3 dargestellte Blecheinlage 2 besitzt über ihre Fläche verteilt eine Vielzahl von durch Nadelung gebildeten Löchern 4, deren aus der Ebene der Blecheiniage 2 herausgebogene Nadelungsfahnen 5 aus beiden Oberflächen der Blecheinlage 2 vorstehen. Mit den Nadelungsfahnen 5 sind die Auflagen 3 verankernd festgehalten. Wie insbesondere die Draufsicht Fig. 4 auf den Gegenstand der Fig. 3 erkennen lässt, besitzen die Löcher 4 jeweils eine Nadelungsfahne 5. Diese ist an einer Seite von dem Lochrand abgebogen. Ihre Länge entspricht etwa dem Lochdurchmesser. Aus der Fig. 1 entnimmt man, dass die Nadelungsfahnen 5 mit ihren freien Enden zur Ebene der Blecheinlage 2 hingebogen sind. Die Löcher 4 mögen einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweisen. Etwa 1 mm lang sind auch die dargestellten Nadelungsfahnen 5.

Um den Verbund zwischen den Auflagen 3 und der Blecheinlage 2 besonders wirksam einzurichten, sind die Löcher 4 in der Blecheinlage 2 nach einem besonderen Raster verteilt, welches in der Fig. 2 dargestellt worden ist. Die Löcher 4 sind, bezogen auf die Ebene der Blecheinlage 2, in den Ecken 6 eines geometrischen Rasters aus in den Ecken sich kreuzenden oder von den Ecken ausgehenden Geraden 7 angeordnet. Nicht dargestellt wurde, dass die Nadelungsfahnen 5 der einzelnen Löcher in bezug auf diese Geraden 7 eine Zufallsorientierung aufweisen. Konkret besteht das Raster der Fig. 2 aus Quadraten und Rhomben. Die Quadrate berühren sich an den Ecken und die Rhomben sind zwischen den Quadraten angeordnet. Auf diese Weise erhält man eine grosse Dichte der Löcher 5 in der Blecheinlage 2, ohne dass die Auflagen 3 durch die grosse Anzahl der Löcher 4 in störendem Masse zwischen benachbarten Löchern 4 geschwächt wären. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 3 und 4 entnimmt man, dass die Löcher 4 bis auf den Abbiegungsbereich ihrer Nadelungsfahne 5 einen runden Querschnitt aufweisen.

Claims

Patentansprüche

1. Dichtungselement mit zumindest einer Blecheinlage und einer beidseitigen Auflage aus einer Dichtungsfolie aus einem nichtmetallischen Dichtungswerkstoff, wobei die Blecheinlage über ihre Fläche verteilt eine Vielzahl von durch Nadelung gebildeten Löchern aufweist, wobei aus der Ebene der Blecheinlage herausgebogene Nadelungsfahnen aus beiden Oberflächen der Blecheinlage vorstehen, und wobei die Nadelungsfahnen die Dichtungsfolien verankernd festhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (4) jeweils eine Nadelungsfahne (5) aufweisen, die an einer Seite von dem Lochrand abgebogen ist und deren Länge etwa dem Lochdurchmesser oder einer längsten Lochachse entspricht, und dass die Nadelungsfahnen (5) mit ihrem freien Ende zur Ebene der Blecheinlage (2) hingebogen sind.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Dichtungsring ausgebildet ist und dass die Dichtungsfolie aus Graphit besteht.

3. Dichtungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (4) einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelfahnen (5) eine Länge von etwa 1 mm aufweisen.

4. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher

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(4), bezogen auf die Ebene der Blecheinlage (2), in den Ecken (6) eines geometrischen Rasters aus in den Ecken (6) sich kreuzenden oder von den Ecken (6) ausgehenden Geraden (7) angeordnet sind und die Nadelungsfahnen (5) der einzelnen Löcher in bezug auf diese Geraden (7) eine Zufallsorientierung aufweisen.

5. Dichtungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Raster aus Quadraten und Rhomben besteht und dass die Quadrate sich an den Ecken (6) berühren sowie die Rhomben zwischen den Quadraten angeordnet sind.

6. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (4), bis auf den Abbiegungsbereich ihrer Nadelungsfahne (5), einen runden Querschnitt aufweisen.

7. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (4) einen langgestreckten Querschnitt aufweisen und an einer schmalen Querschnittsseite jeweils die Nadelungsfahne (5) abgebogen ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst durch eine Nadelung mit nadeiförmigen Werkzeugen, die an Stelle einer Nadelspitze eine zur Werkzeugachse schräge, ellipsenförmige Anschliffflächen aufweisen, die Löcher und bogenförmig von den Löchern wegweisende Nadelungsfahnen in der Blecheinlage hergestellt werden und dass danach die Dichtungsfolien auf die Blecheinlage beidseits aufgedrückt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus der Blecheinlage und den aufgedrückten Dichtungsfolien gebildetes Aggregat gepresst wird und dass dadurch die freien Enden der Nadelungsfahnen zur Ebene der Blecheinlage weiter hingebogen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsfolien beim Pressen auf etwa zwei Drittel ihrer Dicke komprimiert werden.

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