DE102014103067A1 - gasket - Google Patents
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Abstract
Metallische Flachdichtung mit mindestens einer Mediendurchgangsöffnung sowie Schraubenlöchern für den Durchtritt von Montageschrauben und mindestens einer Dichtungslage, wobei mindestens eine Dichtungslage eine Beschichtung aus einem bei Pressung der Flachdichtung nicht druckfesten, mindestens teilweise parallel zur Flachdichtungsebene verdrängbaren Beschichtungsmaterial aufweist, und wobei im Abstand von der Mediendurchgangsöffnung in jeweils ein Schraubenloch enthaltenden Lagenbereichen jeweils mindestens in einem Teilbereich des Lagenbereichs die Dicke der Beschichtung gegenüber der Beschichtungsdicke in einem diesem Teilbereich benachbarten beschichteten Dichtungslagenbereich zumindest reduziert ist.Metallic flat gasket with at least one media through-opening and screw holes for the passage of mounting screws and at least one gasket layer, wherein at least one gasket layer has a coating of a non-compressive when pressing the gasket, at least partially displaceable parallel to the flat gasket layer coating material, and wherein at a distance from the media passage opening in in each case at least in a partial region of the layer region, the layer thickness of the coating is at least reduced in relation to the coating thickness in a coated gasket layer region adjacent to this partial region.
Description
Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit einer Dichtungsplatte, welche eine Ebene der Flachdichtung definiert und mindestens eine Dichtungslage aufweist, wobei in der Dichtungsplatte mindestens eine Mediendurchgangsöffnung sowie im Abstand von Letzterer Schraubenlöcher für den Durchtritt von Montageschrauben ausgebildet sind und mindestens eine Dichtungslage auf mindestens einer ihrer Hauptoberflächenseiten eine Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial aufweist, welches bei Pressung der Flachdichtung senkrecht zur Flachdichtungsebene (bei der Dichtungsmontage und im Betrieb) mindestens bei Betriebstemperatur der Flachdichtung nicht druckfest und mindestens teilweise parallel zur Flachdichtungsebene verdrängbar ist, und wobei die mit der Beschichtung versehene Dichtungslage mindestens nahezu vollständig mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet ist. Die Dichtungslage weist also eine metallische Trägerlage und mindestens eine Beschichtung auf.The invention relates to a metallic flat gasket with a sealing plate which defines a plane of the gasket and has at least one gasket layer, wherein in the gasket plate at least one media passage opening and at a distance from the latter screw holes for the passage of mounting screws are formed and at least one sealing layer on at least one of them Main surface sides has a coating of a coating material, which is not compressive and at least partially displaceable parallel to the gasket plane at least at the operating temperature of the flat gasket when pressing the gasket perpendicular to the flat gasket (in the seal assembly and during operation), and wherein the coating provided with the gasket layer at least almost completely coated with the coating material. The gasket layer thus has a metallic carrier layer and at least one coating.
Eine solche Flachdichtung muss nicht rein metallisch sein; beispielsweise kann die Trägerlage einer oder mehrerer ihrer Dichtungslagen ganz oder partiell mit einem nicht-metallischen Beschichtungsmaterial, wie einem Elastomerbasierten Material, beschichtet sein, um eine sogenannte Mikroabdichtung an einer nicht vollständig glatten Oberfläche eines der Dichtungslage benachbarten Bauteils oder eine Reduzierung der Gleitreibung zwischen der Dichtungslage und einem dieser benachbarten Bauteil zu bewirken. Ferner muss die in Rede stehende Beschichtung nicht unmittelbar auf die metallische Trägerlage aufgebracht sein, denn auf Letztere kann zunächst beispielsweise ein Primer oder dergleichen und erst dann die von der vorliegenden Erfindung betroffene Beschichtung aufgebracht worden sein.Such a flat gasket does not have to be purely metallic; For example, the backing layer of one or more of its gasketing layers may be wholly or partially coated with a non-metallic coating material, such as an elastomer-based material, to form a so-called micro-seal on a non-completely smooth surface of a component adjacent the gasket layer or a reduction in sliding friction between the gasket layer and to effect one of these adjacent components. Furthermore, the coating in question does not have to be applied directly to the metallic carrier layer, since the latter can firstly be applied, for example, with a primer or the like and only then the coating affected by the present invention.
Derartige metallische Flachdichtungen sind bekannt und unterscheiden sich grundsätzlich von sogenannten Weichstoffdichtungen, wie sie beispielsweise die
Vor allem dann, wenn eine Flachdichtung der eingangs erwähnten Art eine Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial aufweist, bei dem es sich um ein Elastomer-basiertes Material oder um ein anderes Material handelt, welches bei hoher Pressung, wie sie im Bereich von Montageschrauben auftritt, zumindest bei Betriebstemperaturen die Tendenz hat, seitlich, das heißt quer zur Dichtungsebene, auszuweichen und mindestens teilweise verdrängt zu werden, führt dieser Effekt dazu, dass die Flachdichtung nach dem vorschriftsmäßigen Anziehen der Montageschrauben und vor allem im Betrieb des Systems, in welches die Flachdichtung eingebaut wurde, Setzerscheinungen zeigt, welche mit einem Verlust an durch die Montageschrauben aufgebrachten Schraubenkräften einhergehen – mit Hilfe der vorschriftsmäßig angezogenen Montageschrauben wird die Flachdichtung im sogenannten Dichtspalt zwischen gegeneinander abzudichtenden Bauteilen eingespannt, so dass die erwähnten Setzerscheinungen nicht nur zu einer Reduzierung der für die Abdichtung verantwortlichen Pressungskräfte zwischen der Flachdichtung und diesen Bauteilen führen, sondern im Betrieb auch zu einer erhöhten Dynamik im Dichtspalt, wodurch der an der Flachdichtung bzw. deren Beschichtung auftretende geschilderte nachteilige Effekt noch verstärkt wird; es kommt also zu einer signifikanten Reduzierung der Dicke der Beschichtung in den die Schraubenlöcher umgebenden Bereichen der Dichtungsplatte und in der Folge zu einem signifikanten Abfall der Schraubenkräfte, was zu einer Leckage desjenigen Mediums bzw. derjenigen Medien (wie Gase, Öl oder dergleichen) führen kann, gegenüber welchem bzw. welchen durch die Flachdichtung abgedichtet werden soll. Außerdem kann eine erhöhte Dynamik im Dichtspalt noch zu weiteren Verschleißerscheinungen an der Flachdichtung führen.In particular, when a flat gasket of the type mentioned has a coating of a coating material which is an elastomer-based material or another material which at high pressure, as occurs in the range of mounting screws, at least at Operating temperatures tends to laterally, ie transversely to the sealing plane, avoid and at least partially displaced, this effect causes the gasket after the proper tightening of the mounting screws and especially in the operation of the system in which the gasket was installed, Setting phenomena shows, which are associated with a loss of the screws applied by the mounting screws - with the help of properly tightened mounting screws, the gasket is clamped in the so-called sealing gap between components to be sealed, so that the mentioned settling phenomena not only z u lead to a reduction of the pressure forces responsible for the sealing between the gasket and these components, but also in operation to increased dynamics in the sealing gap, whereby the occurring on the flat gasket or its coating described adverse effect is enhanced; Thus, there is a significant reduction in the thickness of the coating in the areas surrounding the screw holes of the sealing plate and, consequently, a significant drop in the screw forces, which can lead to leakage of that medium or media (such as gases, oil or the like) against which or which should be sealed by the flat gasket. In addition, increased dynamics in the sealing gap can lead to further signs of wear on the flat gasket.
Abgesehen davon, dass die in Rede stehenden Montageschrauben nicht mit einem deutlich höheren Drehmoment angezogen werden können, weil dies die Festigkeit der die Flachdichtung zwischen sich aufnehmenden Bauteile und/oder der Montageschrauben häufig gar nicht zulassen, hat sich gezeigt, dass weder durch ein stärkeres Anziehen der Montageschrauben noch durch eine geänderte Zusammensetzung der üblichen Beschichtungsmaterialien eine deutliche und dauerhafte Verbesserung der Verspannung der Flachdichtung im Dichtspalt erreicht werden kann.Apart from the fact that the assembly screws in question can not be tightened with a much higher torque, because this often does not allow the strength of the gasket between female components and / or mounting screws, it has been shown that neither by a stronger tightening the mounting screws can be achieved by a modified composition of the usual coating materials a significant and lasting improvement in the tension of the gasket in the sealing gap.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, den geschilderten negativen Effekten durch eine Verbesserung einer Flachdichtung der eingangs definierten Art entgegenzuwirken, was sich erfindungsgemäß dadurch erreichen lässt, dass im Abstand von der Mediendurchgangsöffnung in jeweils ein Schraubenloch enthaltenden Lagenbereichen der Dichtungslage jeweils mindestens in einem Teilbereich des betreffenden Lagenbereichs der Dichtungslage die Dicke der Beschichtung zumindest reduziert ist, und zwar gegenüber der Beschichtungsdicke in einem diesem Teilbereich benachbarten beschichteten Dichtungslagenbereich.The invention therefore an object of the invention to counteract the negative effects described by improving a flat gasket of the type defined, which can be achieved according to the invention that at a distance from the media passage opening in each screw hole containing layer areas of the gasket layer respectively at least in a portion of the layer of the gasket layer concerned, the thickness of the coating is at least reduced, and compared to the coating thickness in a coated gasket layer region adjacent to this subregion.
Bei einer erfindungsgemäßen Flachdichtung kann die betrachtete Dichtungslage im Bereich ihrer Schraubenlöcher um diese herum oder über einen Teil des Schraubenloch-Umfangsbereichs überhaupt kein Beschichtungsmaterial oder eine Beschichtung geringerer Dicke aufweisen. In Fällen, in denen die betrachtete Dichtungslage beidseitig mit einer Beschichtung versehen ist, kann das Obige für nur eine oder für beide Seiten der Dichtungslage gelten, aber auch nur für die Summe der Dicken der auf den beiden Seiten vorgesehenen Beschichtungen.In the case of a flat gasket according to the invention, the sealing layer in question can have no coating material or coating at all in the region of its screw holes around it or over part of the screw hole peripheral region have a smaller thickness. In cases where the considered gasket layer is provided with a coating on both sides, the above can apply to only one or both sides of the gasket layer, but also only to the sum of the thicknesses of the coatings provided on the two sides.
Eine erfindungsgemäße Flachdichtung weist also in ihren Schraubenloch-Umfangsbereichen schon von vornherein weniger Beschichtungsmaterial auf, welches durch die Einwirkung der hohen Pressungskräfte ganz oder teilweise verdrängt werden kann, so dass der geschilderte Schraubenkraftabfall zumindest deutlich reduziert wird.A flat gasket according to the invention therefore already has less coating material in its screw hole circumferential areas from the outset, which can be completely or partially displaced by the action of the high pressure forces, so that the described screw force drop is at least significantly reduced.
Die größte Bedeutung hat die vorliegende Erfindung für Elastomer-basierte Beschichtungsmaterialien, wie sie üblicherweise für eine sogenannte Mikroabdichtung verwendet werden, da solche Materialien unter hohem Druck am stärksten zum "Extrudieren" neigen. Bis zu einem gewissen Grad ähnlich verhalten sich aber andere, in der Dichtungstechnologie verwendete nicht-metallische Beschichtungsmaterialien, vor allem wenn sie einen überwiegenden Polymeranteil aufweisen (bei dem es sich dann natürlich nicht um ein Elastomer handelt). Die vorliegende Erfindung eignet sich aber auch für reibungsvermindernde Beschichtungen (in der Dichtungstechnik üblicherweise als Gleitbeschichtungen bezeichnet), wie Beschichtungen aus Sinterbronze oder dergleichen, wie sie häufig bei Flachdichtungen für den Abgasstrang von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, wo besonders hohe Betriebstemperaturen von 800 °C oder mehr herrschen – bei solchen Dichtungen handelt es sich meist um zwischen miteinander zu verbindenden Flanschen einzubauende Flachdichtungen, insbesondere um Flachdichtungen für das Anschließen von Turboladern. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass bei derart hohen Betriebstemperaturen auch für Sinterbronze-Beschichtungen nicht ausgeschlossen werden kann, dass diese an Dichtungsstellen, auf welche besonders hohe Pressungskräfte einwirken, ganz oder teilweise seitlich verdrängt werden. Hieraus wird auch ersichtlich, dass wenn vorstehend von einem bei Pressung und Betriebstemperatur nicht druckfesten Beschichtungsmaterial die Rede war, hierunter auch der Fall zu verstehen ist, dass ein Beschichtungsmaterial als solches zwar inkompressibel ist, sich aber dennoch unter hoher Pressung und bei hohen Betriebstemperaturen seitlich verdrängen lässt, und zwar in Dichtungsbereiche, auf welche geringere Pressungskräfte einwirken.Of greatest importance to the present invention is elastomer-based coating materials commonly used for a so-called microseal because such materials are most prone to "extrude" under high pressure. However, to some extent, other non-metallic coating materials used in sealing technology behave similarly, especially if they have a predominant amount of polymer (which of course is not an elastomer). However, the present invention is also suitable for friction reducing coatings (commonly referred to as slipcoats in the sealing art), such as sintered bronze or the like, which are often used in flat gaskets for the exhaust gas of internal combustion engines, where particularly high operating temperatures of 800 ° C or more Such seals are usually flat gaskets to be installed between flanges to be connected, in particular flat gaskets for connecting turbochargers. In this context, it should be noted that at such high operating temperatures and for sintered bronze coatings can not be ruled out that they are completely or partially displaced laterally at sealing sites on which particularly high pressure forces act. From this it is also apparent that, when mentioned above, a coating material which was not pressure-resistant during pressing and operating temperature, this also includes the case where a coating material as such is incompressible, but nevertheless displaces laterally under high pressure and at high operating temperatures leaves, in sealing areas, which act on lower pressure forces.
Wenn eine zumindest partiell beschichtete Dichtungslage einer erfindungsgemäßen Flachdichtung um eine Mediendurchgangsöffnung herum mit einer Abdichtsicke und Letztere mit einer Beschichtung versehen ist, wird die Beschichtung auf dem eine sogenannte Dichtlinie bildenden Sickenbereich (Sickenkamm) im Betrieb besonders stark beansprucht, woraus sich ergibt, dass es erfindungsgemäß auch für solche Flachdichtungen vorteilhaft sein kann, die Dicke der Beschichtung auf dem Sickenkamm zu reduzieren.If an at least partially coated gasket layer of a flat gasket according to the invention is provided with a coating around a media passage opening with a coating, the coating on the so-called sealing line forming bead region (beading comb) is particularly stressed in operation, with the result that it according to the invention It may also be advantageous for such flat gaskets to reduce the thickness of the coating on the bead comb.
Wie sich aus den beigefügten zeichnerischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung noch ergeben wird, zeichnen sich bevorzugte Ausführungsformen dadurch aus, dass in dem von der Erfindung betroffenen Lagenbereich (von einer seinem Schraubenloch zugeordneten Mediendurchgangsöffnung aus gesehen) die (mittlere) Beschichtungsdicke auf der von der Mediendurchgangsöffnung abgewandten Seite des Schraubenlochs zumindest kleiner als auf der der Mediendurchgangsöffnung zugewandten Schraubenlochseite ist.As will become apparent from the appended drawings of preferred embodiments of the invention, preferred embodiments are characterized in that in the layer area affected by the invention (viewed from a media passage opening associated with its screw hole) the (average) coating thickness on that of the media passage opening remote from the screw hole is at least smaller than on the media through hole facing screw hole side.
Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich des Weiteren, dass eine erfindungsgemäße Flachdichtung insbesondere als Zylinderkopfdichtung oder als Verbrennungsmotor-Abgasstrang-Dichtung gestaltet ist.It also follows from the above statements that a flat gasket according to the invention is designed in particular as a cylinder head gasket or as an internal combustion engine exhaust gas line gasket.
Herausragende Bedeutung hat die vorliegende Erfindung dann, wenn es sich bei der beschichteten Dichtungslage um eine Federstahllage, insbesondere um eine sogenannte Funktionslage handelt, wobei unter einem Federstahl insbesondere ein solcher Stahl zu verstehen ist, bei dem das Verhältnis seiner Streckgrenze Re oder seiner Dehngrenze Rp0,2 zur Zugfestigkeit Rm größer als 0,85 ist.Outstanding importance of the present invention, when it is the coated gasket layer to a spring steel layer, in particular a so-called functional layer, wherein a spring steel in particular such a steel is to be understood, in which the ratio of its yield strength R e or its yield strength R p0.2 to the tensile strength R m is greater than 0.85.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung mit einer Dichtungsplatte, welche mindestens eine im Wesentlichen metallische Dichtungslage aufweist, wobei in der Dichtungsplatte mindestens eine Mediendurchgangsöffnung sowie im Abstand von Letzterer Schraubenlöcher für den Durchtritt von Montageschrauben ausgebildet sind und mindestens eine Dichtungslage auf mindestens einer ihrer Hauptoberflächenseiten mit einer Beschichtung aus einem bei Pressung der Flachdichtung senkrecht zur Flachdichtungsebene mindestens bei Betriebstemperatur der Flachdichtung nicht druckfesten, mindestens teilweise parallel zur Flachdichtungsebene verdrängbaren Beschichtungsmaterial versehen ist; insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Flachdichtung.The invention also relates to a method for producing a flat gasket with a sealing plate, which has at least one substantially metallic gasket layer, wherein in the gasket plate at least one media passage opening and at a distance from the latter screw holes for the passage of mounting screws are formed and at least one sealing layer on at least one its main surface sides are provided with a coating of a coating material which is not pressure-resistant at least at the operating temperature of the flat gasket and which is at least partially displaceable parallel to the plane of the flat gasket when the flat gasket is pressed perpendicular to the gasket plane; In particular, the invention relates to a method for producing a flat gasket according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für die Herstellung der mit der Beschichtung versehenen Dichtungslage ein zumindest einseitig mit dem Beschichtungsmaterial vorzugsweise vollflächig beschichteter Träger verwendet, insbesondere ein sogenanntes Bandmaterial, und im Abstand von der Mediendurchgangsöffnung wird in für jeweils ein Schraubenloch vorgesehenen Trägerbereichen jeweils mindestens in einem Teilbereich des Trägers die Dicke der Beschichtung durch Abtragen von Beschichtungsmaterial zumindest reduziert, und zwar bevorzugt mittels eines Lasers.In the method according to the invention, a carrier coated at least on one side with the coating material, preferably a so-called strip material, is used for the production of the sealing layer provided with the coating, and in each case at least in a partial region at a distance from the media passage opening in each case provided for a screw hole carrier areas of the carrier at least reduces the thickness of the coating by removing coating material, preferably by means of a laser.
Die Beschichtung mit bereichsweise geringerer Beschichtungsdicke kann mit Vorteil aber auch im Siebdruckverfahren (insbesondere mit einem Sieb unterschiedlicher Dicke), im Tampon-Printverfahren, durch Bedrucken des Trägers nach Art der Arbeitsweise eines Tintenstrahldruckers (insbesondere durch das sogenannte Bubble-Coating) oder durch nur partielle Beschichtung des Trägers erzeugt werden.The coating with partially lower coating thickness can with advantage but also in the screen printing process (in particular with a screen of different thickness), in the tampon printing process, by printing the carrier on the manner of operation of an ink jet printer (in particular by the so-called bubble coating) or by only partial Coating of the carrier can be generated.
Bei einer Flachdichtung gemäß der bereits erwähnten
Insbesondere dann, wenn die in Rede stehende Dichtungslage einer erfindungsgemäßen Flachdichtung aus einem Bandmaterial hergestellt, insbesondere ausgestanzt wird, kann das Bandmaterial vollflächig beschichtet und kann sogar die Beschichtung an den gewünschten Stellen schon ganz oder partiell abgetragen werden, ehe die Dichtungslage mit der mindestens einen Mediendurchgangsöffnung und mit den Schraubenlöchern aus dem Bandmaterial ausgestanzt wird. Soll die Dichtungslage um mindestens eine Mediendurchgangsöffnung herum eine Abdichtsicke aufweisen, kann Letztere in das Bandmaterial eingeprägt werden, ehe die Beschichtung zumindest partiell abgetragen wird.In particular, when the present gasket layer of a flat gasket according to the invention made of a strip material, in particular punched, the strip material can be coated over the entire surface and even the coating at the desired locations can be completely or partially removed before the gasket layer with the at least one media passage opening and is punched out of the strip material with the screw holes. If the gasket layer has a sealing bead around at least one media passage opening, the latter can be embossed into the strip material before the coating is at least partially removed.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den in der beigefügten Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und deren nachfolgender Beschreibung; in der Zeichnung zeigen:Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the illustrated in the accompanying drawings preferred embodiments of the invention and the following description; in the drawing show:
Die
Zumindest auf ihrer gemäß
Die Abdichtsicke
Bei der Ausführungsform gemäß
Bei der Betrachtung der
In den
Bei der Ausführungsform gemäß
Bei der Ausführungsform gemäß
Schließlich zeigt die
Anders als oben beschrieben, kann die Beschichtung
Bei dem Beschichtungsmaterial handelt es sich insbesondere um ein Fluorelastomer.The coating material is in particular a fluoroelastomer.
Schließlich sei noch bemerkt, dass eine Dichtungslage einer anderen Flachdichtung, wie einer Zylinderkopfdichtung, entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gestaltet und hergestellt werden kann.Finally, it should be noted that a gasket layer of another gasket, such as a cylinder head gasket, according to the embodiments of the invention described above can be designed and manufactured.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R082 | Change of representative |
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