NL9001988A

NL9001988A - SEALING ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF.

Info

Publication number: NL9001988A
Application number: NL9001988A
Authority: NL
Original assignee: Kempchen & Co Gmbh
Priority date: 1989-10-10
Filing date: 1990-09-10
Publication date: 1991-05-01
Also published as: DE3933765C2; FR2652868A1; NL192053B; NL192053C; ATA175790A; FR2652868B1; DE3933765A1; CH682101A5

Description

Afdichtelement en werkwijze voor de vervaardiging hiervan.Sealing element and method for its manufacture.

De uitvinding heeft betrekking op een afdichtelement, in het bijzonder een afdichtring, met ten minste een metaalplaat inzetstuk en een tweezijdige bedekking uit een afdichtfo-lie van een niet-metalen afdichtmateriaal, bij voorkeur uit grafiet, waarbij het metaalplaatinzetstuk over zijn vlak verdeeld een aantal door steken gevormde gaten vertoont, waarvan de uit het vlak van het metaalplaatinzetstuk gebogen steek-vlaggen uit beide oppervlakken van het metaalplaatinzetstuk uitsteken, en waarbij de steekvlaggen de afdichtfolies verankerend vasthouden. De uitvinding betreft voorts een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk afdichtelement. Bij dergelijke afdichtelementen bestaat het metaalplaatinzetstuk meestal uit een metaalplaat van edelstaal. De plaatdikte ligt in het gebied van tienden van millimeters, bijvoorbeeld bij 0,1 mm. De afdichtfolies zijn meestal een orde van grootte dikker en in ieder geval zo dik, dat de steekvlaggen in de afdichtfolies zijn ingebed. Hun dikte ligt bijvoorbeeld bij 1 mm. Indien de afdichtfolies uit grafiet bestaan, dan wordt meestal poreus grafiet toegepast. -Bij de vorming van gaten in metaalplaatinzetstukken door steken is sprake van een bijzondere vervaardigingsmethode. In tegenstelling tot een stansbe-werking wordt het met de gatdwarsdoorsnede overeenkomende plaatelement niet uitgestanst en verwijderd. Het wordt veeleer door een naaldvormig gereedschap als het ware opengescheurd en tot de steekvlaggen omgebogen. Deze houden de afdichtfolies zoals ankers vast. De afdichtelementen van de in de aanhef beschreven constructie kunnen derhalve kleefmiddelvrij worden uitgevoerd. Zij heten in de praktijk ook afdichtelementen met steekplaatinzetstuk.The invention relates to a sealing element, in particular a sealing ring, with at least one metal sheet insert and a two-sided covering of a sealing foil of a non-metallic sealing material, preferably of graphite, wherein the metal sheet insert is distributed over its surface a number of Holes formed by stitches, with the pitch flags bent out of the plane of the metal sheet insert protruding from both surfaces of the sheet metal insert, and the pitch flags anchoring the sealing films. The invention furthermore relates to a method for manufacturing such a sealing element. With such sealing elements, the metal sheet insert usually consists of a metal sheet of stainless steel. The plate thickness is in the region of tenths of millimeters, for example at 0.1 mm. The sealing foils are usually an order of magnitude thicker and in any case so thick that the stitching flags are embedded in the sealing foils. For example, their thickness is 1 mm. If the sealing foils consist of graphite, porous graphite is usually used. -The formation of holes in sheet metal inserts by insertion involves a special manufacturing method. Unlike a punching operation, the sheet member corresponding to the hole cross section is not punched out and removed. Rather, it is torn open as it were by a needle-shaped tool and bent into the stitch flags. These hold the sealing foils like anchors. The sealing elements of the construction described in the preamble can therefore be made adhesive-free. In practice they are also called sealing elements with insert plate insert.

Bij het uit de praktijk bekende afdichtelement, waarvan de uitvinding uitgaat, vertonen de gaten drie of vier steekvlaggen. Hun lengte komt ongeveer met de halve gatdiame-ter overeen. De vrije uiteinden van de steekvlaggen wijzen naar het gat, waarbij zij behoren, of zij strekken zich bijna orthogonaal op het vlak van het plaatinzetstuk uit. De bij dergelijke steekvlaggen bereikbare verankering van de afdichtfolies en daarmede de verbinding van de afdichtfolies met het metaalplaatinzetstuk behoeven verbetering. Bij de bekende uitvoeringsvorm berust de beschreven vorm en oriëntatie van de steekvlaggen daarop, dat bij het steken met naaldvormige gereedschappen wordt gewerkt, waarvan het vrije uiteinde drie of vier schuin aangeslepen gereedschapsvlakken vertoont, die naar een in de hartlijn van het naaldvormige gereedschap aangebrachte punt piramidevormig toelopen. De punt doorbreekt bij het steken de inzetstukplaat en scheurt in afhankelijkheid van deze gereedschapsvlakken de steekvlaggen meer of minder geprononceerd open. Bij een ander afdichtelement zijn telkens twee steekvlaggen, waarvan de lengte eveneens ongeveer met de halve gatdiameter overeenkomt en die schuin op het gat staan, tegenover elkaar liggend aan de rechthoekige gaten aangebracht. Ook hier behoeven de verankering en de verbinding verbetering.In the sealing element known from practice, from which the invention starts, the holes have three or four stitch flags. Their length roughly corresponds to half the hole diameter. The free ends of the pitch flags point to the hole to which they belong, or they extend almost orthogonally to the plane of the plate insert. The anchoring of the sealing foils and thus the connection of the sealing foils to the metal sheet insert achievable with such insertion flags need improvement. In the known embodiment, the described shape and orientation of the pitch flags is based on working with needle-shaped tools, the free end of which has three or four obliquely ground tool surfaces, which are pyramid-shaped to a point arranged in the center line of the needle-shaped tool approach. The point breaks through the insert plate when inserting and, depending on these tool surfaces, tears the insert flags more or less pronounced. In another sealing element, two pitch flags, the length of which also corresponds approximately to half the diameter of the hole, and which are obliquely positioned on the hole, are arranged opposite the rectangular holes. Here, too, the anchoring and connection require improvement.

Aan de uitvinding ligt het doel ten grondslag, bij een afdichtelement van de in de aanhef genoemde constructie de verankering van de afdichtfolies en daarmede de verbinding tussen de afdichtfolies en het metaalplaatinzetstuk te verbeteren. Aan de uitvinding ligt voorts het doel ten grondslag, een werkwijze aan te geven, waarmede dergelijke afdichtelemen-ten bijzonder eenvoudig kunnen worden vervaardigd.The object of the invention is based on an anchoring of the sealing foils and thus improving the connection between the sealing foils and the metal sheet insert with a sealing element of the construction mentioned in the preamble. Another object of the invention is to provide a method by which such sealing elements can be manufactured in a particularly simple manner.

Voor het bereiken van dit doel leert de uitvinding, dat de gaten elk een steekvlag vertonen, die aan een zijde van de gatrand is afgebogen en waarvan de lengte althans ongeveer overeenkomt met de gatdiameter of een langste gatas, en dat de steekvlaggen met hun vrije uiteinde naar het vlak van het metaalplaatinzetstuk toe zijn gebogen. Deze buiging naar het metaalplaatinzetstuk toe kan meer of minder ver plaats vinden. - Volgens de uitvinding vormen de steekvlaggen echte ankers, omdat zij wegens hun uitvoering, vorm en richting met betrekking tot de krachten, die trachten een afdichtfolie van het metaalplaatinzetstuk loodrecht of schuin ten opzichte van het vlak van het metaalplaatinzetstuk als het ware af te trekken, als weerhaken of klittehaken werken. Men bereikt op deze wijze een verrassend vaste verbinding tussen het metaalplaatinzetstuk en de afdichtfolies.In order to achieve this object, the invention teaches that the holes each have a pitch flag, which is bent on one side of the hole edge and the length of which at least roughly corresponds to the hole diameter or a longest hole axis, and that the pitch flags with their free end bent towards the face of the metal sheet insert. This bending towards the metal sheet insert can take place more or less far. According to the invention, the pitch flags form real anchors because, because of their design, shape and direction with regard to the forces, they try to pull off a sealing foil from the metal sheet insert perpendicularly or at an angle to the plane of the metal sheet insert, as it were, work as barbs or hooks. In this way a surprisingly firm connection is achieved between the metal sheet insert and the sealing foils.

In detail bestaan voor de verdere uitvoering van het afdichtelement verschillende mogelijkheden. In het algemeen vertonen de gaten een diameter of een langste gatas en de steekvlaggen een lengte in het millimetergebied. Een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat de gaten een diameter of een langste gatas en de steekvlaggen een lengte van ongeveer 1 mm vertonen. De verbinding tussen het metaalplaatinzetstuk en de afdichtfolies hangt ook af van de verdeling van de gaten en daarmede van de steekvlaggen in het vlak van het metaalplaatinzetstuk. in zoverre beveelt de uitvinding aan, dat de gaten, betrokken op het vlak van het metaalplaatinzetstuk, in de hoeken van een geometrisch raster uit in de hoeken elkaar kruisende of van de hoeken uitgaande rechten zijn aangebracht en de steekvlaggen van de afzonderlijke gaten met betrekking tot deze rechten een toevalsoriëntatie vertonen, aldus niet allemaal in dezelfde richting zijn aangebracht.In detail, there are various options for the further design of the sealing element. Generally, the holes have a diameter or a longest hole axis and the pitch flags have a length in the millimeter range. A preferred embodiment of the invention is characterized in that the holes have a diameter or a longest hole axis and the pitch flags have a length of about 1 mm. The connection between the metal sheet insert and the sealing foils also depends on the distribution of the holes and thus on the insertion flags in the plane of the metal sheet insert. to this extent, the invention recommends that the holes, relative to the plane of the metal sheet insert, be provided in the corners of a geometric grid of intersecting intersecting angles or angles extending from the corners and the pitch flags of the individual holes with respect to these rights show a random orientation, so not all are arranged in the same direction.

Een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de uitvinding is in deze samenhang daardoor gekenmerkt, dat het raster uit vierkanten en ruiten bestaat en dat de vierkanten elkaar bij de hoeken raken terwijl de ruiten tussen de vierkanten zijn aangebracht. De dwarsdoorsnedevorm van de gaten kan in het kader van de uitvinding zeer verschillend zijn. Een voorkeursuitvoering van de uitvinding, die ook uitblinkt doordat deze gemakkelijk kan worden vervaardigd, is daardoor gekenmerkt, dat de gaten, tot aan het afbuiggebied van hun steekvlak, een ronde dwarsdoorsnede vertonen. De gaten kunnen evenwel ook een langgerekte dwarsdoorsnede vertonen, waarbij in dit geval van een van de smalle dwarsdoorsnedezijden telkens de steekvlag is afgebogen. Werkt men zodanig, dat de gaten een diameter of een langste gatas van ongeveer 1 mm vertonen, zoals reeds in het voorgaande is besproken, dan verdient een raster aanbeveling, waarbij de vierkanten een lengte van de zijden van ongeveer 3 mm vertonen.In this connection, a preferred embodiment of the invention is characterized in that the grid consists of squares and diamonds and that the squares touch at the corners while the diamonds are arranged between the squares. The cross-sectional shape of the holes can be very different within the scope of the invention. A preferred embodiment of the invention, which also excels in that it is easy to manufacture, is characterized in that the holes have a round cross section up to the deflection area of their insertion surface. However, the holes can also have an elongated cross-section, in which case the stitch flag is deflected from one of the narrow cross-sectional sides. If one operates such that the holes have a diameter or a longest hole axis of about 1 mm, as has already been discussed above, a grid is recommended, the squares having a side length of about 3 mm.

Onderwerp van de uitvinding is ook een werkwijze voor de vervaardiging van een afdichtelement van de beschreven constructie. De werkwijze is in principe daardoor gekenmerkt, dat allereerst door het steken met naaldvormige gereedschappen, die in plaats van een naaldpunt een ten opzichte van de gereedschapshartlijn schuine, ellipsvormige aanslijpvlakken vertonen, de gaten en boogvormig van de gaten afwijzende steekvlaggen in het metaalplaatinzetstuk tot stand worden ge bracht en dat daarna de afdichtfolies aan beide zijden op het metaalplaatinzetstuk worden gedrukt; waarbij de afdichtfolies door de steekvlaggen als het ware worden opgespietst. Op deze wijze is reeds een goede verbinding te bereiken. Een de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm van de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat het samenstel uit het metaalplaatinzetstuk en de opgedrukte afdichtfolies tussen persplaten of grootkalibe-rige perswalsen wordt geperst en dat daardoor de vrije uiteinden van de steekvlaggen naar het vlak van het metaalplaatinzetstuk toe worden gebogen. Volgens de uitvinding is het voordelig de afdichtfolies bij het persen tot ongeveer tweederde van hun dikte samen te drukken.The object of the invention is also a method for the manufacture of a sealing element of the described construction. In principle, the method is characterized in that, first of all, by inserting with needle-shaped tools, which, instead of a needle point, have an oblong-shaped grinding surface inclined to the tool centerline, the stitch flags and arc-shaped holes are formed in the metal sheet insert, pointing away from the holes. and then the sealing foils are pressed on both sides of the metal sheet insert; whereby the sealing foils are, as it were, infused by the insertion flags. In this way a good connection can already be achieved. A preferred embodiment of the invention is characterized in that the assembly of the metal sheet insert and the printed sealing foils is pressed between press plates or large-caliber press rollers and thereby bends the free ends of the insert flags towards the plane of the metal sheet insert. According to the invention, it is advantageous to compress the sealing films to about two-thirds of their thickness when pressed.

In het hiernavolgende wordt de uitvinding aan de hand van de slechts een uitvoeringsvoorbeeld weergevende tekening uitvoering toegelicht. Hierin tonen in schematische weergaveThe invention will be elucidated hereinbelow on the basis of the drawing embodiment showing only one exemplary embodiment. Show in schematic representation

Fig. 1 een dwarsdoorsnede van een afdichtelement volgens de uitvinding in ten opzichte van de werkelijkheid sterke vergroting en op de wijze van een uitsnede,Fig. 1 is a cross-section of a sealing element according to the invention in high magnification relative to reality and in the manner of a cut-out,

Fig. 2 het raster voor de gaten in het metaalplaatinzetstuk van een afdichtelement volgens de uitvinding,Fig. 2 the grid for the holes in the metal sheet insert of a sealing element according to the invention,

Fig. 3 het metaalplaatinzetstuk uit het voorwerp van fig. 1 voor de verbinding met de afdichtfolies,Fig. 3 the metal sheet insert from the object of fig. 1 for the connection with the sealing foils,

Fig. 4 een bovenaanzicht van het onderwerp van fig.Fig. 4 is a top view of the subject of FIG.

3,3,

Fig. 5 het zij-aanzicht van een naaldvormig gereedschap voor het vervaardigen van de gaten bij een afdichtelement volgens de uitvinding enFig. 5 is the side view of a needle-shaped tool for making the holes in a sealing element according to the invention and

Fig. 6 een aanzicht van het onderwerp van fig. 5 in de richting van de pijl A.Fig. 6 is a view of the subject of FIG. 5 in the direction of the arrow A.

Het in de fig. 1, 3 en 4 als uitsnede weergegeven afdichtelement 1 bestaat in zijn principiële constructie uit een metaalplaatinzetstuk 2 en een tweezijdige bedekking 3 uit een afdichtfolie uit een niet-metalen afdichtmateriaal. Hierbij kan sprake zijn van grafietfolies uit poreus grafiet. Het spreekt voor zichzelf, dat men een dergelijk afdichtelement 1 ook met twee of meer dan twee metaalplaatinzetstukken 2 en een passend aantal bedekkingen 3 uit afdichtfolies zou kunnen vervaardigen. Het in de fig. 1 en 3 weergegeven metaalplaatinzetstuk 2 bezit over zijn vlak verdeeld een aantal door steken gevormde gaten 4, waarvan de uit het vlak van het metaal- plaatinzetstuk 2 uitgebogen steekvlaggen 5 uit beide oppervlakken van het metaalplaatinzetstuk 2 uitsteken. Met de steekvlaggen 5 worden de bedekkingen 3 verankerend vastgehouden. Zoals in het bijzonder het bovenaanzicht volgens fig. 4 op het onderwerp volgens fig. 3 laat zien, bezitten de gaten 4 elk een steekvlag 5. Deze is aan een zijde van de gatrand afgebogen. Zijn lengte komt ongeveer overeen met de gatdiameter. Aan fig. 1 is te ontlenen, dat de steekvlaggen 5 met hun vrije uiteinden naar het vlak van het metaalplaatinzetstuk 2 toe zijn gebogen. De gaten 4 kunnen een diameter van ongeveer 1 mm vertonen. Ongeveer 1 mm lang zijn ook de weergegeven steekvlaggen 5.The sealing element 1 shown in section in Figures 1, 3 and 4 consists in principle of a metal plate insert 2 and a two-sided cover 3 of a sealing foil of a non-metal sealing material. This may involve graphite foils from porous graphite. It goes without saying that such a sealing element 1 could also be manufactured from sealing foils with two or more than two sheet metal inserts 2 and an appropriate number of coverings 3. The metal sheet insert 2 shown in Figs. 1 and 3 has a number of holes 4 formed by stitches distributed over its plane, the insertion flags 5 of which are bent out of the plane of the sheet metal insert 2 protruding from both surfaces of the sheet metal insert 2. The cover flags 3 are held in anchoring manner with the pitch flags 5. As in particular the top view according to Fig. 4 on the subject of Fig. 3 shows, the holes 4 each have a stitch flag 5. This is bent on one side of the hole edge. Its length roughly corresponds to the hole diameter. It can be seen from Fig. 1 that the pitch flags 5 are bent with their free ends towards the plane of the metal sheet insert 2. The holes 4 can have a diameter of about 1 mm. The stitch flags shown are also approximately 1 mm long 5.

Teneinde de verbinding tussen de bedekkingen 3 en het metaalplaatinzetstuk 2 bijzonder werkzaam in te richten, zijn de gaten 4 in het metaalplaatinzetstuk 2 volgens een bijzonder raster verdeeld, dat in fig. 2 is weergegeven. De gaten 4 zijn, betrokken op het vlak van het metaalplaatinzetstuk 2, in de hoeken 6 van een geometrisch raster uit elkaar in de hoeken kruisende of van de hoeken uitgaande rechten 7 aangebracht. Niet weergegeven is, dat de steekvlaggen 5 van de afzonderlijke gaten ten opzichte van deze rechten 7 een toevalsoriëntatie vertonen. Concreet bestaat het raster van fig. 2 uit vierkanten en ruiten. De vierkanten raken elkaar bij de hoeken en de ruiten zijn tussen de vierkanten aangebracht. Op deze wijze verkrijgt men een grote dichtheid van de gaten 5 in het metaalplaatinzetstuk 2, zonder dat de bedekkingen 3 door het grote aantal gaten 4 in storende mate tussen naburige gaten 4 zouden worden verzwakt. Uit een vergelijkende beschouwing van de fig. 3 en 4 is op te maken, dat de gaten 4 tot aan het af-buigingsgebied van hun steekvlag 5 een ronde dwarsdoorsnede vertonen.In order to make the connection between the coverings 3 and the metal sheet insert 2 particularly effective, the holes 4 in the metal sheet insert 2 are divided according to a special grid, which is shown in Fig. 2. The holes 4 are arranged, relative to the plane of the metal sheet insert 2, in the corners 6 of a geometric grid, intersecting intersecting corners or angles 7 extending from the corners. It is not shown that the pitch flags 5 of the individual holes have a random orientation with respect to these lines 7. Specifically, the grid of fig. 2 consists of squares and diamonds. The squares meet at the corners and the panes are placed between the squares. In this way, a high density of the holes 5 in the metal sheet insert 2 is obtained, without the coverings 3 being disturbingly weakened by the large number of holes 4 between adjacent holes 4. From a comparative consideration of FIGS. 3 and 4, it can be seen that the holes 4 have a round cross section up to the deflection area of their pitch flag 5.

Claims

Sealing element, in particular sealing ring, with at least one metal sheet insert and a two-sided cover made of a sealing foil of a non-metallic sealing material, preferably of graphite, the metal sheet insert having a number of holes formed by stitching distributed over its surface. pitch flags bent out of the plane of the metal sheet insert protruding from both surfaces of the sheet metal insert, and the pitch flags anchoring the sealing foils, characterized in that the holes (4) each have a pitch flag (5), which is on one side of the hole edge the length of which at least roughly corresponds to the hole diameter or a longest hole axis, and that the pitch flags (5) are bent with their free ends towards the plane of the metal plate insert (2).

Sealing element according to claim 1, characterized in that the holes (4) have a diameter or a longest hole axis and the pitch flags (5) have a length in the millimeter range.

Sealing element according to claim 2, characterized in that the holes (4) have a diameter or a longest hole axis and the pitch flags (5) have a length of about 1 millimeter.

Sealing element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the holes (4), relative to the plane of the metal sheet insert (2), protrude into the corners (6) of a geometric grid (6) straight lines (7) or intersecting corners (6) are provided and the insertion flags (5) of the individual holes with respect to these straight lines (7) have a random orientation.

Sealing element according to claim 4, characterized in that the grid consists of squares and panes and that the squares touch at the corners (6) while the panes are arranged between the squares.

Sealing element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the holes (4) have a round cross section up to the deflection area of their pitch flag (5).

Sealing element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the holes (4) have an elongated cross-section and the stitch flag (5) is each time bent on a narrow cross-section side.

Method for manufacturing a sealing element according to any one of claims 1 to 7, characterized in that, first of all, by stabbing with needle-shaped tools which, instead of a needle point, have an ellipse-shaped grinding surfaces inclined relative to the tool centerline, the holes and arcuate insertion flags opposing the holes are created in the metal sheet insert and then the sealing foils are then pressed onto the metal sheet insert on both sides.

Method according to claim 8, characterized in that the assembly is pressed out of the metal sheet insert and the printed sealing foils and that the free ends of the insert flags are thereby further bent towards the plane of the metal sheet insert.

Method according to claim 9, characterized in that the sealing foils are pressed to about two thirds of their thickness during pressing.