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Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung zum Einbau zwischen einander zugewandten Bauteil-Dichtflächen, welche mindestens eine Metallblech-Dichtungslage aufweist, die wenigstens eine Mediendurchgangsöffnung sowie mehrere Schraubenlöcher für den Durchtritt von dem Einspannen der Flachdichtung zwischen Bauteilen dienenden Montageschrauben besitzt, wobei die Flachdichtung eine die Mediendurchgangsöffnung umschließende Abdichtsicke und im Bereich eines jeden von mindestens zwei Schraubenlöchern wenigstens ein Abstützelement zur Aufnahme von Schraubenkräften aufweist. Vorzugsweise besitzt eine solche Flachdichtung im Bereich mindestens eines Schraubenlochs wenigstens ein von der Flachdichtung quer zur Dichtungsebene abstehendes Halteelement für einen reibungs- und/oder formschlüssigen Eingriff in ein Bauteil-Schraubenloch.
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Obwohl sich die Erfindung grundsätzlich auf alle metallischen Flachdichtungen bezieht, betrifft sie insbesondere in oder an Verbrennungsmotoren zu verbauende Flachdichtungen und vorzugsweise solche Flachdichtungen, welche im Hochtemperaturbereich eingesetzt werden, worunter ein Abgasstrang eines Verbrennungsmotors verstanden werden soll – bei der Flachdichtung handelt es sich dann vor allem um eine im Bereich eines Turboladers einzubauende Dichtung, es kann sich aber auch um eine Dichtung handeln, die im Bereich eines Abgaskrümmers oder einer Abgasstrang-Flanschverbindung eingebaut wird.
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Die Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf ein- oder mehrlagige metallische Flachdichtungen, sie betrifft jedoch insbesondere einlagige Flachdichtungen, welche aus einer einzigen Blechlage hergestellt werden.
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Ferner muss eine von der Erfindung betroffene metallische Flachdichtung nicht rein metallisch sein, da eine oder mehrere Metallblech-Dichtungslagen vollflächig oder nur partiell mit einer an sich bekannten Beschichtung versehen sein kann bzw. können, die beispielsweise dem Korrosionsschutz und/oder der Beeinflussung der Gleitreibungseigenschaften der Dichtung dienen kann.
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Von den Bauteilen, wie beispielsweise Flanschen, zwischen deren einander zugewandten Dichtflächen die Flachdichtung mit Hilfe von Montageschrauben eingespannt wird, wird das eine Bauteil üblicherweise Schraubenlöcher in Form glattwandiger Bohrungen und das andere Schraubenlöcher in Form von Gewindebohrungen haben, grundsätzlich können aber auch alle Bauteile glattwandige Schraubenlöcher haben und die Montageschrauben in Verbindung mit auf diese aufzuschraubenden Muttern verwendet werden.
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Bei einer von der Erfindung betroffenen Flachdichtung der eingangs erwähnten Art kann im Falle einer mehrlagigen Dichtung eine die Mediendurchgangsöffnung umschließende Abdichtsicke an einer anderen Dichtungslage als die Abstützelemente vorgesehen sein.
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Die Abstützelemente können grundsätzlich nur der Aufnahme eines Teils der bei eingebauter Dichtung durch die Montageschrauben aufgebrachten Schraubenkräfte dienen, bei von der Erfindung betroffenen Flachdichtungen sind Abstützelemente jedoch bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass sie als Verformungsbegrenzer (sogenannte Stopper) für die (mindestens eine) Abdichtsicke wirken.
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Da bei Flachdichtungen der in Rede stehenden Art die Einspannkräfte durch die Montageschrauben mehr oder minder punktuell aufgebracht werden, kann dies zu unerwünschten Verformungen der die Dichtung zwischen sich aufnehmenden Bauteil-Dichtflächen führen; auch zur Lösung dieses Problems ist es schon bekannt, metallische Flachdichtungen in der Nachbarschaft eines Teils ihrer Schraubenlöcher mit Abstützelementen zu versehen, welche derartigen unerwünschten Verformungen einer oder aller Bauteil-Dichtflächen entgegenwirken.
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Bei bekannten ein- oder mehrlagigen metallischen Flachdichtungen haben in der Nachbarschaft von Schraubenlöchern vorgesehene Abstützelemente die Form von Auflagen auf einer Metallblech-Dichtungslage oder die Form von Sicken oder anderen, durch Prägen erzeugten Auswölbungen der Dichtungslage.
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Ferner ist es bekannt, eine Flachdichtung zunächst auf der Dichtfläche eines der später die Dichtung zwischen sich aufnehmenden Bauteile zumindest einigermaßen positionsgenau anzuordnen und auf diesem Bauteil dadurch zu halten, dass ein von der Flachdichtung quer zur Dichtungsebene abstehendes Halteelement oder mehrere solche Halteelemente in ein Bauteil-Schraubenloch bzw. in Bauteil-Schraubenlöcher eingesteckt wird bzw. werden, wobei diese Halteelemente so gestaltet sind, dass jedes Halteelement in dem ihm zugeordneten Bauteil-Schraubenloch reibungs- oder formschlüssig gehalten wird, was natürlich eine Anpassung der Gestaltung und Bemessung des Halteelements an das zugeordnete Bauteil-Schraubenloch voraussetzt.
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Eine wesentliche, durch die vorliegende Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, eine metallische Flachdichtung der eingangs definierten Art so zu gestalten, dass in Schraubenlochbereichen vorgesehene Abstützelemente bzw. Verformungsbegrenzer so hergestellt werden können, dass es weder des Anbringens einer Auflage auf einer Metallblechlage der Dichtung noch der Durchführung eines Prägevorgangs an einer Dichtungslage bedarf.
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Weitere Aufgaben werden durch vorteilhafte Weiterentwicklungen der erfindungsgemäßen Flachdichtung gelöst.
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Zur Lösung der vorstehend definierten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine metallische Flachdichtung der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, dass die Dichtungslage in jedem ihrer mit den Abstützelementen versehenen Schraubenlochbereiche eine das betreffende Schraubenloch zumindest in einer Draufsicht auf die Dichtung enthaltende Aussparung sowie wenigstens einen um eine von dieser Aussparung beabstandete Biegelinie umgebogenen und auf die eigentliche Dichtungslage zurückgefalteten, ein Abstützelement bildenden Lagenbereich aufweist, welcher in der fertigen Dichtung das betreffende Schraubenloch freilässt.
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Auf diese Weise kann ein Abstützelement auch im Bereich eines Schraubenlochs besonders einfach durch die Dichtungslage selbst gebildet werden.
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Bei einer erfindungsgemäßen Flachdichtung kann die zu einem zurückgefalteten Lagenbereich gehörende Biegelinie im Innern der Dichtungslage liegen, bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei denen diese Biegelinie am peripheren Außenrand der fertigen Dichtungslage liegt, so dass der zurückzufaltende Lagenbereich vor dem Herausbiegen aus der Ebene der Dichtungslage von deren Außenrand absteht.
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Wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, kann bei einer entsprechenden Bemessung des mindestens einen zurückgefalteten Lagenbereichs und einer entsprechenden Positionierung der Biegelinie die in der eigentlichen Dichtungslage vorgesehene Aussparung das Schraubenloch bilden, das heißt entsprechend der Lage und Größe des Schraubenlochs angeordnet und gestaltet sein, aus noch zu erörternden Gründen werden jedoch Ausführungsformen bevorzugt, bei denen die Aussparung größer als das Schraubenloch ist und mindestens ein Teil des Schraubenlochrands von einem Randbereich des mindestens einen zurückgefalteten Lagenbereichs der fertigen Dichtung gebildet wird. Diese zu bevorzugenden Ausführungsformen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass in mindestens einem mit einer Aussparung versehenen Schraubenlochbereich die Aussparung größer als das Schraubenloch ist und der mindestens eine zurückgefaltete Lagenbereich die Aussparung zumindest teilweise überdeckt, und dass mindestens ein Teil des Schraubenlochs aus dem mindestens einen zurückgefalteten Lagenbereich ausgeschnitten ist, insbesondere durch Stanzen, beispielsweise aber auch durch Schneiden mittels eines Lasers.
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Um sicherzustellen, dass eine metallische Flachdichtung der in Rede stehenden Art auf einer Bauteil-Dichtfläche bzw. zwischen den Bauteil-Dichtflächen richtig positioniert ist, können separate, in mindestens eine der Bauteil-Dichtflächen eingreifende und Positionierlöcher der Flachdichtung durchgreifende Positionierstifte vorgesehen sein, einfacher ist es aber natürlich, Montageschrauben und Schraubenlöcher der Flachdichtung als Positionierelemente zu verwenden. Deshalb wird empfohlen, eine erfindungsgemäße Flachdichtung so zu gestalten, dass in mindestens einem und vorzugsweise in zwei der mit den Abstützelementen versehenen Schraubenlochbereichen das Schraubenloch als Zentrierloch ausgebildet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eines der Zentrierlöcher als kreisrundes Zentrierloch ausgebildet ist, welches von der zugehörigen Montageschrauben nahezu spielfrei durchsetzt wird, während ein zweites Zentrierloch als Langloch gestaltet ist, dessen Längsachse (Mittellinie) auf das Zentrum des anderen Zentrierlochs ausgerichtet und dessen Breite nur minimal größer ist als der Durchmesser der zugehörigen Montageschraube in dem das Zentrierloch durchsetzenden Schraubenbereich.
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Das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung macht es auch möglich, aus der Dichtungslage auch in einem ein Zentrierloch beinhaltenden Schraubenlochbereich ein für einen Eingriff in ein dem Zentrierloch zugeordnetes Bauteil-Schraubenloch ausgebildetes Halteelement herauszuformen, und eine entsprechende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung zeichnet sich dadurch aus, dass am Rand mindestens einer der Aussparungen, die in ein Zentrierloch beinhaltenden Schraubenlochbereichen vorgesehen sind, wenigstens ein in die eigentliche Dichtungslage übergehendes und aus dieser herausgebogenes Halteelement für einen Eingriff in das dem Zentrierloch zugeordnete Bauteil-Schraubenloch vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang muss man sich Folgendes vor Augen halten: Wenn ein solches Halteelement, welches in ein Bauteil-Schraubenloch eingreifen und in diesem reibungs- oder formschlüssig gehalten werden soll, am Rand des Schraubenlochs in die Dichtungslage übergeht, ist mit diesem in der Dichtungslage vorgesehenen Schraubenloch eine Zentrierung bzw. exakte Positionierung der Dichtungslage an der zugeordneten Montageschraube nicht möglich; wenn jedoch die in der Dichtungslage vorgesehene und das Schraubenloch der Dichtungslage enthaltende Aussparung größer als dieses Schraubenloch ist, kann das Halteelement am Rand der Aussparung vorgesehen und das Schraubenloch der Dichtungslage als Zentrierloch ausgebildet, das heißt so bemessen werden, dass es von der zugeordneten Montageschraube zumindest nahezu spielfrei durchsetzt wird. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung zeichnen sich also dadurch aus, dass am Rand mindestens einer der Aussparungen wenigstens ein dort in die eigentliche Dichtungslage übergehendes und aus dieser herausgebogenes und für einen reibungs- oder formschlüssigen Eingriff in ein Bauteil-Schraubenloch gestaltetes Halteelement vorgesehen ist. Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist es für eine zuverlässig genaue Positionierung der Flachdichtung zu empfehlen, dass die Dichtungslage in mindestens zwei ihrer mit den Abstützelementen versehenen Schraubenlochbereichen mit wenigstens einem am Rand der betreffenden Aussparung vorgesehenen Halteelement versehen ist.
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Am Aussparungsrand wird im einfachsten Fall ein einziges, als Blechzunge gestaltetes Halteelement vorgesehen, längs des Aussparungsrands können aber auch mehrere, voneinander beabstandete solche Blechzungen vorgesehen sein. Alternativ kann aus der Dichtungslage aber auch ein die Aussparung umschließender Randbereich der Dichtungslage nach Art eines Kragens aus der eigentlichen Dichtungslage herausgebogen sein.
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Damit die Abstützelemente die Bauteil-Dichtflächen und/oder die Abdichtsicke optimal vor unerwünschten Verformungen schützen können, wird empfohlen, die erfindungsgemäße Flachdichtung so zu gestalten, dass mindestens zwei der mit Abstützelementen versehenen Schraubenlochbereiche bezüglich der mindestens einen Mediendurchgangsöffnung einander ungefähr gegenüberliegen.
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Ein ganz wesentlicher Vorteil des Grundkonzepts der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass dieses Grundkonzept bevorzugte Ausführungsformen ermöglicht, bei denen ein Schraubenlochbereich einer Dichtungslage sowohl ein mit einer Montageschraube zusammenwirkendes Zentrierloch als auch ein diesem unmittelbar benachbartes Halteelement sowie zumindest in der Nähe des Zentrierlochs mindestens ein Abstützelement aufweist, wobei in diesem Zusammenhang Folgendes zu beachten ist: Die beiden für eine Montageschrauben vorgesehenen Bauteil-Schraubenlöcher müssen nicht denselben lichten Innendurchmesser aufweisen, so dass das eine Bauteil-Schraubenloch als Gewindebohrung mit einem ersten lichten Innendurchmesser gestaltet sein und das andere Bauteil-Schraubenloch, in welches das Halteelement eingreift, einen zweiten größeren lichten Innendurchmesser haben kann – in diesem Fall kann der Durchmesser des Zentrierlochs der Dichtungslage dem Außendurchmesser des Montageschraubengewindes entsprechen, so dass die Dichtungslage an der Montageschraube zentriert wird, während es der größere lichte Querschnitt des anderen Bauteil-Schraubenlochs erlaubt, das Halteelement zwischen der Wandung des anderen Bauteil-Schraubenlochs und der Montageschraube unterzubringen. Die Bauteil-Schraubenlöcher könnten aber auch beide gewindelos sein, wenn das Einspannen der Flachdichtung zwischen den Bauteil-Dichtflächen mit Montageschrauben und auf diese aufgeschraubten Muttern erfolgt, wobei in diesem Fall das eine Bauteil-Schraubenloch aufgrund eines entsprechenden lichten Querschnitts der Positionierung der Montageschraube und damit (über das Zentrierloch) der Flachdichtung dient, während das andere Bauteil-Schraubenloch aufgrund eines entsprechenden lichten Querschnitts der Aufnahme der Montageschraube und des Halteelements dient.
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Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, dass die erfindungsgemäße Flachdichtung als einlagige Dichtung gestaltet werden kann, deren (mindestens eine) Abdichtsicke in der mit den Abstützelementen und gegebenenfalls mit dem mindestens einen Halteelement versehenen Dichtungslage ausgebildet ist. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Flachdichtung kann also auf eine weitere Dichtungslage verzichtet werden, welche bislang für die Abstützelemente und/oder die Halteelemente erforderlich war, vor allem dann, wenn in einem Schraubenlochbereich der Flachdichtung sowohl ein Zentrierloch für ein Zusammenwirken mit der diesem Schraubenlochbereich zugeordneten Montageschraube als auch ein Halteelement für einen Eingriff in ein für diese Montageschraube vorgesehenes Bauteil-Schraubenloch vorgesehen sein soll.
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Wie bereits erwähnt, können Abstützelemente der erfindungsgemäßen Flachdichtung so gestaltet und angeordnet sein, dass sie als Verformungsbegrenzer für die (mindestens eine) Abdichtsicke wirken. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung sind jedoch so gestaltet, dass um die Mediendurchgangsöffnung herum ein innerer Randbereich der mit den Abstützelementen versehenen Dichtungslage radial innerhalb der Abdichtsicke umgebogen und auf die eigentliche Dichtungslage zurückgefaltet ist. Dieser zurückgefaltete innerer Randbereich wird zweckmäßiger Weise so gestaltet und bemessen, dass er als Verformungsbegrenzer für die Abdichtsicke wirkt und/oder beim Einsatz der erfindungsgemäßen Flachdichtung im Hochtemperaturbereich verhindert, dass die Abdichtsicke infolge der hohen Temperaturen eines die Mediendurchgangsöffnung der Dichtung durchströmenden Mediums ihre erforderlichen federelastischen Eigenschaften verliert (analog der Funktion eines sogenannten Feuerrings um die Brennraum-Durchgangsöffnung einer Zylinderkopfdichtung herum).
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Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Flachdichtung müssen zur Bildung der Abstützelemente Lagenbereiche einer Metallblech-Dichtungslage umgebogen und auf die eigentliche Dichtungslage zurückgefaltet werden; gegebenenfalls muss auch mindestens ein Halteelement aus der Dichtungslage herausgebogen und/oder die Dichtungslage um die Mediendurchgangsöffnung herum auf sich selbst zurückgefaltet werden. Diese Biegevorgänge lassen sich mit einem entsprechenden Werkzeug auch an einem Federstahlblech durchführen, wobei im Falle des Zurückfaltens der Blechlage um die Mediendurchgangsöffnung herum die Größe des Biegeradius so gewählt werden muss, dass die auf sich selbst zurückgefaltete Blechlage an der Biegestelle nicht zu einer Rissbildung neigt. Vor dem Hintergrund, dass in der fertigen Flachdichtung die (mindestens eine) Abdichtsicke federelastische Eigenschaften haben sollte, ist aber auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Flachdichtung grundsätzlich möglich, gemäß welchem die Dichtungslage zunächst aus einem Stahlblech ausgestanzt wird, welches sich besser umformen lässt als ein klassischer Federstahl, worauf die erforderlichen Umformvorgänge durchgeführt werden und sodann die Dichtungslage so wärmebehandelt (vergütet) wird, dass zumindest die Abdichtsicke federelastische Eigenschaften aufweist.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass unter einem klassischen Federstahl ein solcher Stahl verstanden wird, dessen Streckgrenze mindestens 80 % seiner Zugfestigkeit beträgt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung, bei der es sich um eine im Abgasstrang eines Verbrennungsmotors zu verbauende Dichtung handelt, anhand welcher die Erfindung noch näher erläutert werden soll, obwohl sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen für alle metallischen Flachdichtungen eignen.
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In der Zeichnung zeigen:
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1: eine isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform im fertigen Zustand der Flachdichtung;
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1A: den Ausschnitt "A" aus 1 in größerem Maßstab;
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1B: den in 1A gezeigten Teil der Dichtung, jedoch gemäß 1A von unten gesehen;
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1C: eine Schnittdarstellung eines Bereichs des in 1B gezeigten Dichtungsteils zur Verdeutlichung der Gestaltung einer ersten Ausführungsform eines Halteelements der erfindungsgemäßen Flachdichtung;
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1D: eine der 1C entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Halteelements;
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2A: eine Draufsicht auf die Dichtungslage der in 1 gezeigten einlagigen erfindungsgemäßen Flachdichtung, wobei die 2A diese Dichtungslage unmittelbar nach dem Ausstanzen aus einem Stahlblech und vor den weiteren Bearbeitungsschritten dieser Dichtungslage zeigt;
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2B: die fertige, in 1 dargestellte Flachdichtung, jedoch in einer Draufsicht gemäß 1 von unten gesehen;
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2C: den in 1B dargestellten Dichtungsteil gemäß 1B schräg von oben gesehen, jedoch vor dem Ausstanzen eines Zentrierlochs;
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2D: den in 2C dargestellten Dichtungsteil von unten gesehen und gleichfalls vor dem Ausstanzen des Zentrierlochs;
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3A: eine isometrische Darstellung eines Schraubenlochbereichs der Dichtungslage mit einer dritten Ausführungsform von Halteelementen, wobei jedoch die in diesem Schraubenlochbereich an sich vorhandenen Abstützelemente weggelassen wurden;
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3B: eine Schnittdarstellung eines Schraubenlochbereichs der Dichtungslage mit einer vierten Ausführungsform eines Halteelements, wobei die an sich vorhandenen Abstützelemente wiederum weggelassen wurden, und
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4: einen Schnitt durch einen Bereich einer mit einer erfindungsgemäßen Flachdichtung versehenen Flanschverbindung, wobei dieser Bereich Bauteil-Schraubenlöcher und eine Montageschraube enthält.
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Anhand der 1 und 1A bis 1C soll zunächst die fertig gestellte Flachdichtung beschrieben werden.
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Diese wird von einer einzigen Dichtungslage 10 gebildet, welche eine zentrale Mediendurchgangsöffnung 12 aufweist, um die herum im Abstand vom Rand der Mediendurchgangsöffnung eine Abdichtsicke 14 in die Dichtungslage eingeprägt ist. Bei dieser Abdichtsicke kann es sich um eine übliche Vollsicke mit einem ungefähr kreisbogen- oder trapezförmigen Querschnitt handeln, bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Abdichtsicke jedoch als sogenannte Halbsicke gestaltet, deren Querschnittsform ungefähr einer Stufe entspricht, welche sich mit einem schräg zur Dichtungsebene verlaufenden Mittelbereich über die Dichtungsebene erhebt. Aus den folgenden noch zu beschreibenden Gründen ist es vorteilhaft, wenn die Abdichtsicke 14 gemäß 1 nach oben vorspringt.
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An ihrer Peripherie weist die Dichtung zwei Schraubenlochbereiche 16 und 18 auf, welche ungefähr zungenförmig gestaltete Vorsprünge bilden und sich bezüglich der Mediendurchgangsöffnung 12 ungefähr gegenüberliegen.
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Des Weiteren ist an der Dichtungsperipherie ein weiterer, von der Dichtungslage 10 gebildeter Vorsprung vorgesehen, nämlich ein Kontrollelement 20, welches bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt einer abgebogenen Blechzunge hat; bei zwischen Bauteil-Dichtflächen eingespannter Dichtung liegt das Kontrollelement 20 außerhalb der Bauteil-Dichtflächen an einer Außenkontur eines Bauteils und dient dem Zweck, durch eine einfache Sichtkontrolle überprüfen zu können, ob bei miteinander verschraubten Bauteilen die Dichtung zwischen diesen eingebaut ist.
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In jedem der beiden Schraubenlochbereiche 16 und 18 ist die Dichtung wie folgt gestaltet:
An beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Schraubenlochbereichs besitzt die Dichtungslage 10 jeweils einen Blechlappen oder -flügel, welcher um eine Biegelinie 22 umgebogen und auf die eigentliche Dichtungslage 10 zurückgefaltet ist, so dass jeder Schraubenlochbereich 16, 18 zwei zurückgefaltete Lagenbereiche 24 besitzt, welche bei der dargestellten Ausführungsform gemäß 1 oben auf der eigentlichen Dichtungslage 10 aufliegen und zusammen mit Letzterer jeweils ein gegenüber der übrigen Dichtungslage 10 verdicktes, druckfestes Abstützelement 26 bilden. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Dichtung in jedem Schraubenlochbereich 16, 18 zwei solche zurückgefaltete Lagenbereiche 24 auf, und die Biegelinien 22 verlaufen ungefähr parallel zueinander, ein Schraubenlochbereich oder mehrere Schraubenlochbereiche könnten aber auch beispielsweise drei zurückgefaltete Lagenbereiche aufweisen, und wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, ist es auch denkbar, einen Schraubenlochbereich mit nur einem einzigen Abstützelement zu versehen, gebildet von einem zurückgefalteten Lagenbereich, aus welchem mindestens ein wesentlicher Bereich eines Schraubenlochs ausgeschnitten, insbesondere ausgestanzt ist.
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Jeder der beiden Schraubenlochbereiche 16 und 18 weist ein Schraubenloch für den Durchtritt einer Montageschraube auf, welches erfindungsgemäß zumindest nahezu von den zurückgefalteten Lagenbereichen 24 gebildet wird, und bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäße Flachdichtung handelt es sich bei dem einen Schraubenloch um ein kreisrundes Zentrierloch und bei dem anderen Schraubenloch um ein als Langloch gestaltetes Zentrierloch – bei der dargestellten Ausführungsform enthält der Schraubenlochbereich 16 ein erstes Schraubenloch 30, dessen Rand einen nahezu geschlossenen Kreis bildet, wobei das Schraubenloch 30 ein kreisrundes Zentrierloch sein soll, dessen Durchmesser an den Außendurchmesser der zugehörigen Montageschraube angepasst ist, und zwar in demjenigen Bereich der Montageschraube, welcher bei montierter Flachdichtung im Schraubenloch 30 liegt, und der andere Schraubenlochbereich 18 enthält ein zweites Schraubenloch 32, für welches dasselbe gilt wie für das erste Schraubenloch 30, jedoch mit dem Unterschied, dass es sich bei dem zweiten Schraubenloch 32 um ein Langloch handelt (sh. 2B), dessen Längsrichtung (Mittellinie) auf das Zentrum des ersten Schraubenlochs 30 ausgerichtet ist und dessen quer zu dessen Längsrichtung gemessene Breite dem Außendurchmesser der zugehörigen Montageschraube entspricht, so dass auch das zweite Schraubenloch 32 ein Zentrierloch bildet, mit dem verhindert wird, dass sich die montierte Flachdichtung um die Zentrumsachse des ersten Schraubenlochs 30 schwenken lässt.
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Des Weiteren enthält jeder der Schraubenlochbereiche 16, 18 mindestens ein und insbesondere zungenförmig gestaltetes Halteelement 36, welches aus der Dichtungslage 10 gemäß den 1 und 1A nach unten herausgebogen ist und anhand der 1B bis 1D sowie den 2B und 2C noch näher erläutert werden wird.
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Die 2B zeigt eine Draufsicht auf die fertiggestellte erfindungsgemäße Dichtung, und zwar gem. 1 von unten gesehen, und die 2B lässt erkennen, dass in jedem der Schraubenlochbereiche 16, 18 aus der eigentlichen Dichtungslage 10 eine Aussparung 40 ausgestanzt wurde, welche größer ist als das Schraubenloch 30 bzw. 32 des betreffenden Schraubenlochbereichs. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Rand der Aussparung 40 zwar überall beabstandet vom Rand des betreffenden Schraubenlochs 30 bzw. 32 und verläuft radial außerhalb des Schraubenlochs, wie sich aus dem Folgenden jedoch noch ergeben wird, könnten sich die beiden Aussparungen in ihrer Form auch voneinander unterscheiden und müssen nur so gestaltet sein, dass das für jedes Schraubenloch vorgesehene mindestens eine Halteelement 36, welches am Rand der zugehörigen Aussparung 40 in die eigentliche Dichtungslage 10 übergeht, in einer Draufsicht auf die Dichtung vom Rand des zugehörigen Schraubenlochs 30 bzw. 32 geringfügig radial nach außen beabstandet oder so am Rand des betreffenden Schraubenlochs 30 bzw. 32 angeordnet ist, dass das Halteelement in dieser Draufsicht auf die Dichtung nirgends in das Schraubenloch hineinragt.
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Der 2B lässt sich noch entnehmen, dass die Dichtungslage 10 an der gemäß 1 unteren Seite der Flachdichtung um die Mediendurchgangsöffnung 12 herum einen inneren Randbereich aufweist, der aus der Dichtungslage heraus nach unten umgebogen und auf die eigentliche Dichtungslage zurückgefaltet wurde, und in 2B ist dieser zurückgefaltete Randbereich mit 50 bezeichnet. Er bildet zusammen mit der eigentlichen Dichtungslage 10 einen verdickten Bereich der Flachdichtung, welcher sich radial innerhalb der Abdichtsicke 14 befindet und für Letztere einen Verformungsbegrenzer und/oder gegebenenfalls einen Schutz vor den hohen Temperaturen eines die Mediendurchgangsöffnung 12 durchströmenden Mediums bildet. Hervorzuheben ist noch, dass der Randbereich 50 entgegen der Vorsprungsrichtung der Abdichtsicke 14 aus der Dichtungslage 10 herausgebogen und dann auf die eigentliche Dichtungslage zurückgefaltet wurde.
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Anhand der 2A bis 2D soll nun noch ein bevorzugtes Herstellverfahren für die erfindungsgemäße Flachdichtung beschrieben werden.
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Zunächst wird aus einem noch verhältnismäßig leicht durch Stanzen, Biegen und Prägen umformbaren Stahlblech ein in 2A in einer Draufsicht dargestellter Rohling 60 für die Dichtungslage 10 ausgestanzt, bei dem das Kontrollelement 20, die Lagenbereiche 24 und die Halteelemente 36 sowie der Randbereich 50 noch in der Ebene der eigentlichen Dichtungslage 10 liegen, welche auch die Abdichtsicke 14 noch nicht aufweist. In 2A wurden jedoch die Biegelinien 22 bereits strichpunktiert angedeutet.
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Sodann wird in die Dichtungslage 10 die Abdichtsicke 14 eingeprägt und werden das Kontrollelement 20, die Halteelemente 36, die Lagenbereiche 24 und der Randbereich 50 aus der Ebene der eigentlichen Dichtungslage 10 herausgebogen sowie die Lagenbereiche 24 und der Randbereich 50 auf die eigentliche Dichtungslage 10 zurückgefaltet.
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Je nach der endgültigen Gestalt der Halteelemente 36 empfiehlt es sich jedoch, diesen vor dem Herausbiegen aus der Ebene der eigentlichen Dichtungslage 10 durch Prägen oder einen anderen Umformungsvorgang ihre endgültige Gestalt zu verleihen, so dass sie später an ihrer Wurzel nur noch umgebogen werden müssen.
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Nach dem Zurückfalten der Lagenbereiche 24 auf die eigentliche Dichtungslage 10 haben diese zunächst noch ihre in 2A gezeigte Gestalt, so dass sich für den Schraubenlochbereich 16 (und entsprechendes gilt für den Schraubenlochbereich 18) die in den 2C und 2D dargestellte Zwischenstufe der Flachdichtung ergibt – die 2D zeigt den Schraubenlochbereich 16 in einer der 1 entsprechenden Ansicht, die 2C zeigt den Schraubenlochbereich 16 in einer Ansicht gemäß 1 von unten, und in beiden Zeichnungsfiguren wurden die aus den zurückgefalteten Lagenbereichen 24 für die Bildung des Schraubenlochs 30 noch auszustanzenden Teile der Lagenbereiche 24 durch eine Schraffierung gekennzeichnet und wurde das noch auszustanzende Schraubenloch 30 strichpunktiert angedeutet.
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Da das Halteelement 36 bereits aus der eigentlichen Dichtungslage 10 herausgebogen wurde (sh. 2C), lässt sich nun das Schraubenloch 30 aus den zurückgefalteten Lagenbereichen 24 ausstanzen, ohne dass das Halteelement 36 die Erzeugung eines vom Schraubenloch 30 gebildeten passgenauen Zentrierlochs behindert oder gar unmöglich macht.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung bilden die auf die eigentliche Dichtungslage zurückgefalteten Lagenbereiche schon vor dem Ausstanzen des später von ihnen gebildeten Schraubenlochs zwischen sich einen schmalen Schlitz, welcher in den 2C und 2D mit 70 bezeichnet wurde. Durch einen geringen Abstand der einander zugewandten Ränder der zurückgefalteten Lagenbereiche 24 voneinander lässt sich sicherstellen, dass sich trotz Fertigungstoleranzen die aufeinander zu aus der eigentlichen Dichtungslage 10 herausgebogenen und auf die Dichtungslage zurückgefalteten Lagenbereiche 24 nicht überlappen und die von den einander benachbarten Abstützelementen 26 gebildete Verdickung der Dichtung überall dieselbe vorgegebene Dicke aufweist.
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Wie besonders deutlich die 1B und 1C erkennen lassen, hat bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung das Halteelement 36 eine eingeprägte Sicke 36a, und zwar vorzugsweise nahe dem freien Ende des Halteelements; diese Sicke ist als sogenannte Vollsicke gestaltet, das Halteelement 36 könnte im Bereich seines freien Endes aber auch mit einer Halbsicke versehen sein, welche in dieselbe Richtung vorspringt wie die Vollsicke 36a, nämlich bezüglich des benachbarten Schraubenlochs 30 bzw. 32 radial nach außen. Da das Halteelement 36 im Zuge der Montage der Dichtung in ein dem Schraubenloch 30 bzw. 32 benachbartes Bauteil-Schraubenloch eingesteckt wird, liegt dann die Sicke 36a reibungsschlüssig oder gar formschlüssig gegen die Wandung des Bauteil-Schraubenlochs an, und zwar radial nach außen federnd, wenn die Dichtungslage 10 der fertigen Dichtung federelastische Eigenschaften aufweist und das Halteelement 36 um einen entsprechenden Winkel aus der eigentlichen Dichtungslage 10 herausgebogen wurde.
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In 1D ist eine zweite Ausführungsform eines Halteelements einer erfindungsgemäßen Flachdichtung dargestellt. Dieses Halteelement 36' ist ebenso wie das Halteelement 36 der ersten Ausführungsform zungenförmig gestaltet, es besitzt jedoch anstelle einer Sicke (gegebenenfalls aber auch zusätzlich zu einer Sicke) einen bezüglich des benachbarten Schraubenlochs radial nach außen abgebogenen Endbereich 36a' mit einer scharfen radial äußeren freien Haltekante 36b' zur federelastischen Anlage gegen die Wandung eines Bauteil-Schraubenlochs. Dies setzt natürlich voraus, dass das Halteelement 36' federelastische Eigenschaften, vorzugsweise die elastischen Eigenschaften eines Federstahls hat und um einen entsprechenden Winkel aus der Ebene der eigentlichen Dichtungslage 10' herausgebogen wurde.
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Eine solche alternative Ausführungsform eines Halteelements ist erfindungsgemäß besonders für die Verwendung einer Flachdichtung in Verbindung mit einem Bauteil vorgesehen, dessen Werkstoff eine Härte besitzt, welche um so viel geringer ist als die Härte des Materials des Halteelements 36', dass sich bei der Montage der Flachdichtung die Haltekante 36b' in die Wandung des Bauteil-Schraubenlochs etwas eingraben kann.
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Erfindungsgemäß umfasst dieses alternative Haltesystem infolgedessen ein Bauteil aus Aluminium oder einer anderen Leichtmetalllegierung mit einer Härte ähnlich von Aluminium.
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Anstelle der Haltekante 36b' kann das Halteelement 36' an seinem freien Ende aber auch mit einem oder mehreren krallenartigen Vorsprüngen versehen sein.
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In den 3A und 3B sind zwei weitere Modifikationen von Haltesystemen bzw. Halteelementen dargestellt. Diese Ausführungsformen werden im Folgenden nur noch insoweit beschrieben, als sie von der ersten Ausführungsform abweichen, wobei in den 3A und 3B für entsprechende Teile bzw. Elemente dieselben Bezugszeichen wie in den vorstehend beschriebenen Zeichnungsfiguren (ausgenommen die 1D) verwendet wurden, jedoch unter Hinzufügung zweier bzw. dreier Striche.
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Bei der Ausführungsform gemäß 3A sind am Rand einer Aussparung 40" drei Halteelemente 36" vorgesehen, welche am Aussparungsrand in die eigentliche Dichtungslage 10" übergehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß 3B tritt an die Stelle eines zungenförmigen Halteelements ein um eine Aussparung 40''' umlaufender, ein Halteelement 36''' bildender Kragen, welcher aus der eigentlichen Dichtungslage 10''' herausgeformt wurde.
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Hinsichtlich der Gestaltung der Halteelemente 36" und 36''' dergestalt, dass sich mit solchen Vorsprüngen eine erfindungsgemäße Flachdichtung an einem Bauteil, nämlich an der Wandung eines Bauteil-Schraubenlochs, halten lässt, wird auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwiesen, und diesbezüglich zeigen die 3A und 3B auch keine weiteren Details der Halteelemente.
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Wie sich jedoch aus 3B ergibt, kann an die Stelle eines Halteelements 36 bzw. 36' oder mehrerer solcher Halteelemente auch ein um eine Aussparung der Dichtungslage herum verlaufender und aus der eigentlichen Dichtungslage herausgebogener Kragen treten.
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Der in 4 in einem Schnitt dargestellte Teil einer Flanschverbindung umfasst ein erstes Bauteil 80 und ein zweites Bauteil 82, zwischen denen der Schraubenlochbereich 16 der in den 1 und 2B gezeigten erfindungsgemäßen Flachdichtung angeordnet ist. Das erste Bauteil 80 hat ein erstes Bauteil-Schraubenloch 84, und das zweite Bauteil 82 hat ein zweites Bauteil-Schraubenloch 86, welches als abgestufte Bohrung gestaltet ist, deren gemäß 4 unterer Bereich eine glatte Bohrungswand mit einem Durchmesser hat, welcher größer als der lichte Innendurchmesser des oberen, als Gewindebohrung gestalteten Bohrungsbereich ist. Bei dem ersten Bauteil-Schraubenloch 84 handelt es sich um eine glatte Bohrung, deren Durchmesser zumindest ungefähr dem Durchmesser des gemäß 4 unteren Bereichs des zweiten Bauteil-Schraubenlochs 86 entspricht.
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Die 4 zeigt auch eine Montageschraube 90 mit einem Schraubenkopf 92 und einem Gewindeschaft 94. Die Montageschraube liegt mit ihrem Schraubenkopf 92 gegen die Unterseite des ersten Bauteils 80 an und ist mit dem Gewinde ihres Gewindeschafts 94 in den Gewindebohrungsbereich des zweiten Bauteil-Schraubenlochs 86 eingedreht. Wie die 4 erkennen lässt, ist der Durchmesser des Schraubenkopfs 92 größer als der Durchmesser des ersten Bauteil-Schraubenlochs 84, und der Außendurchmesser des Gewindeschafts 94 ist kleiner als der Durchmesser des unteren Bohrungsbereichs des zweiten Bauteil-Schraubenlochs 86.
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Die 4 zeigt die Flanschverbindung vor dem Anziehen der Montageschraube 90 und lässt erkennen, dass nach der Vormontage der erfindungsgemäßen Flachdichtung am zweiten Bauteil 82 die Dichtung an diesem zweiten Bauteil unverlierbar gehalten wird, und zwar durch die Halteelemente 36 (die 4 zeigt nur eines dieser Halteelemente). Zu diesem Zweck greift das in 4 erkennbare Halteelement 36 in den erweiterten Bohrungsbereich des zweiten Bauteil-Schraubenlochs 86 ein und liegt mit seiner Sicke 36a federnd (radial nach außen) gegen die Wandung dieses erweiterten Bohrungsbereichs an.
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Das im Schraubenlochbereich 16 der erfindungsgemäßen Flachdichtung ausgebildete Schraubenloch 30 wird vom Gewindeschaft 94 der Montageschraube 90 nahezu spielfrei durchsetzt, so dass die Dichtung durch die Montageschraube bezüglich deren Achse zentriert wird.
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Obwohl die 4 einen Zustand des Halteelements 36 darstellt, indem dieses gegenüber seiner Orientierung an der noch nicht eingebauten Dichtung durch die Wandung des zweiten Bauteil-Schraubenlochs 86 in Richtung auf die Montageschraube 90 federelastisch ausgelenkt wurde, lässt die 4 doch erkennen, dass es das noch nicht ausgelenkte Halteelement 36 erlaubt, aus den zurückgefalteten Lagenbereichen 24 der noch nicht eingebauten Dichtung das Schraubenloch 30 auszustanzen.
