DE102016122208A1 - Metallische Flachdichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung (1) umfassend mindestens eine Dichtungsplatte (2) die mindestens eine Durchlassöffnung (3) aufweist, wobei die Dichtungsplatte (2) mindestens eine die Durchlassöffnung (3) umgebende Dichtungssicke (4) aufweist und die Flachdichtung (1) mindestens eine erste Stoppereinrichtung (5) umfasst, die in einer Radialrichtung (R) von der Durchlassöffnung (3) aus gesehen radial innerhalb der Dichtungssicke (4) angeordnet ist und die Flachdichtung (1) mindestens eine zweite Stoppereinrichtung (6) umfasst, die in Radialrichtung (R) von der Durchlassöffnung (3) aus gesehen außerhalb der Dichtungssicke (4) angeordnet ist, wobei die mindestens eine erste Stoppereinrichtung (5) im Vergleich mindestens einer zweiten Stoppereinrichtung (6) eine unterschiedliche Bauart aufweisen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Eine gattungsgemäße metallische Flachdichtung, in Form einer Zylinderkopfdichtung ist aus der EP 1 635 093 B1 bekannt. Eine erste Stoppereinrichtung, die radial innerhalb einer Dichtungssicke angeordnet ist, ist als mäanderförmige Prägestoppereinrichtung ausgebildet. Eine zweite, radial außerhalb der Dichtungssicke liegende Stoppereinrichtung ist ebenfalls in Form von Prägestoppern ausgebildet. Die radial innen wie auch die radial außen liegenden Stoppereinrichtungen weisen somit gleiche Bauart nach Art von Prägestoppern auf.
• Aus der EP 1 643 170 B1 ist eine Flachdichtung bekannt, welche im Bereich einer Durchgangsöffnung - radial angrenzend an diese und innerhalb einer Dichtungssicke - eine Stoppereinrichtung in der Bauart eines Umlagestoppers besitzt. Eine derartige Flachdichtung ist insbesondere als Zylinderkopfdichtung ausgebildet.
• Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Flachdichtungen im Heißgasbereich mit mindestens einer zusätzlichen Stopperlage und/oder Umlagestoppern zu versehen. Eine zusätzliche Stopperlage und/oder Umlagestopper auch im radial äußeren Bereich außerhalb einer Dichtungssicke, das heißt im sogenannten „Hinterland“, dienen als Federwegbegrenzer für die Dichtsicken, um eine ungewollt starke Deformation der Dichtsicken zu vermeiden. Die Umlagestopper können dabei aus einer Dichtungslage auf sich selbst bzw. auch auf eine andere Dichtungslage umgelegt werden. Die Stopperhöhe, das heißt das Maß der Federwegsbegrenzung für die Dichtungssicken, sind bei Umlagestoppern durch die Materialdicke der Dichtungslage, aus der der Umlagestopper gebildet ist, vorgegeben. Sofern zur Ausbildung einer Stoppereinrichtung eine Stopperlage verwendet wird, ist die Stopperhöhe, das heißt das Maß für die Federwegsbegrenzung bezüglich der Dichtungssicken durch die Materialstärke der Stopperlage vorgegeben.
• Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine metallische Flachdichtung insbesondere eine Heißgasdichtung anzugeben, welche hinsichtlich des notwendigen Materialaufwandes optimiert ist. Des Weiteren soll eine Möglichkeit geschaffen werden, hinsichtlich der Stopperhöhe eine größere Variabilität zur Verfügung zu stellen, um insbesondere eine gut vorherbestimmbare Vorspannung für Dichtungsflansche zu ermöglichen. Insbesondere soll eine metallische Flachdichtung angegeben werden, bei der Flansche, insbesondere die Dichtungsflansche definiert vorgespannt werden können, um einen Schraubkraftverlust der Dichtungsstelle zu vermindern oder gar zu verhindern. Weiterhin soll eine metallische Flachdichtung geschaffen werden, die kostengünstig mit geringen Material- und mit relativ geringen Werkzeugkosten herstellbar ist.
• Weiterhin soll eine metallische Flachdichtung, insbesondere eine metallische Flachdichtung zum Einsatz im Heißgasbereich, das heißt insbesondere in einem Bereich oberhalb von 200°C bis zu 1200°C, angegeben werden, bei der unbeabsichtigtes Setzen der Flachdichtung auch im Einsatz bei hohen Temperaturen vermieden ist. Insoweit ist es auch Aufgabe der Erfindung eine Flachdichtung anzugeben, welche bei hoher thermischer Beanspruchung eine hohe Dichtwirkung erzielt.
• Diese Aufgaben werden mit einer metallischen Flachdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Zur Lösung oben genannter Aufgaben wird eine metallische Flachdichtung umfassend mindestens eine Dichtungsplatte, die mindestens eine Durchlassöffnung aufweist, wobei die Dichtungsplatte eine die Durchlassöffnung umgebende Dichtungssicke aufweist und die Flachdichtung mindestens eine erste Stoppereinrichtung umfasst, die in einer Radialrichtung R von der Durchlassöffnung aus gesehen radial innerhalb der Dichtungssicke angeordnet ist und die Flachdichtung mindestens eine zweite Stoppereinrichtung umfasst, die in Radialrichtung R von der Durchlassöffnung aus gesehen außerhalb der Dichtungssicke angeordnet ist, dadurch weitergebildet, dass die mindestens eine erste Stoppereinrichtung im Vergleich zur mindestens einen zweiten Stoppereinrichtung eine unterschiedliche Bauart besitzt.
• Durch eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung einer gattungsgemäßen metallischen Flachdichtung gelingt es, bei geringem Materialaufand eine zuverlässig auch im Heißgaseinsatz dichtende Flachdichtung zu schaffen, wobei hinsichtlich der Stopperhöhen durch die unterschiedliche Bauart der radial äußeren Stopper gegenüber den radial inneren Stoppern eine größere Variabilität hinsichtlich der Flanschvorspannung und damit der Verschraubungsvorspannung der Dichtungsflansche erreichbar ist. Die angegebene Flachdichtung ist mit geringen Materialkosten und mit relativ geringen Werkzeugkosten herstellbar. Durch eine entsprechende Werkstoffwahl für die Dichtungsplatte(n), zum Beispiel einer Nickel-Basislegierung oder eine andere hitzebeständige Metalllegierung kann die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung im Heißgasbereich, insbesondere in einem Bereich oberhalb von 200°C bis 1200°C eingesetzt werden. Sie ist insbesondere für Dichtungen in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors geeignet.
• In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die erste Stoppereinrichtung in der Bauart einer Umlagestoppereinrichtung, das heißt inkompressibel durch aufeinander liegende Materiallagen der mindestens einen Dichtungsplatte gebildet. Diese Stoppereinrichtung ist im üblichen Einsatz einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung als inkompressibel anzusehen, da in der Bauart eines Umlagestoppers die Dichtungslage durch Umfalten auf sich selbst einen starren Abstandshalter zwischen Dichtungsflanschen bildet. Eine solche Bauart wird im Rahmen der Erfindung als „inkompressibel“ oder „druckstarr“ bezeichnet, da bis auf zu vernachlässigende Materialelastizitäten zwei oder mehrere aufeinander liegende Lagen eines Materials, zum Beispiel der Dichtungsplatte, mit den im Dichtungsverbund auftretenden Kräften nicht wesentlich in seiner Dicke beeinflussbar sind. Grundsätzlich vorhandene Materialelastizitäten, oder eine plastische Verformung der Lagen sind dabei vernachlässigbar.
• In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Stoppereinrichtung in der Bauart einer Prägestoppereinrichtung ausgebildet, das heißt die Stoppereinrichtung ist durch mindestens eine Prägung in der mindestens einen Dichtungsplatte ausgebildet. Aufgrund der Formgebung durch eine Prägung ist diese Stopperbauart bezüglich Kräften senkrecht zur Dichtungsplatte elastisch und/oder plastisch verformbar, wenn die Flanschkräfte ein bestimmtes Maß überschreiten. Eine derartige Verformbarkeit kann beispielsweise in einem Schraubverbund - wie übliche Flanschverbindungen ausgebildet sind - durchaus auftreten und ist dort realisierbar. Zwar ist nicht immer eine solche elastische/plastische Verformung von Prägestoppern gewünscht, jedoch sind aufgrund der Formgebung von Prägestoppern derartige Verformungen grundsätzlich in erwähnenswertem Maße möglich. Eine solche Stoppergestaltung wird im Sinne der Erfindung als „kompressibler“ Stopper angesehen. Durch die Ausbildung der zweiten Stoppereinrichtung als Prägestoppereinrichtung können vorbestimmte Bereiche der metallischen Flachdichtung in gewünschter Art und Weise mit einer Vielzahl von Prägestoppern versehen werden, die in ihrer Raumform und hinsichtlich ihrer Anzahl pro Fläche der Dichtungsplatte in weiten Bereichen variierbar und somit an die jeweiligen Gegebenheiten in einem bestimmten Dichtungsflansch anpassbar sind.
• In einer weiteren Ausführungsform kann die erste Stoppereinrichtung als sogenannter Umlagestopper ausgebildet sein und ein umgeschlagener Abschnitt des Umlagestoppers ist dabei auf die zumindest eine Dichtungsplatte selbst oder auf eine weitere Dichtungsplatte umgeschlagen, sodass ein mehrschichtiger Stopper entsteht.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der umgeschlagene Abschnitt des Umlagestoppers zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsplatte angeordnet sein oder einen Randbereich der zweiten Dichtungsplatte umgreifen.
• In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung ist eine Gesamtdicke D₁ der Flachdichtung im Bereich des Umlagestoppers größer als eine Gesamtdicke D₂ der Flachdichtung im Bereich eines Prägestoppers oder gleich dick. In anderen Worten bedeutet dies, dass der Umlagestopper ein höheres Dickenmaß h_u besitzt als ein Prägestopper der Höhe h_p. Somit ist sichergestellt, dass der hinsichtlich seiner Bauart inkompressible Umlagestopper in montiertem Zustand der Flachdichtung, beispielsweise zwischen zwei Dichtungsflanschen die Dicke des Dichtspalts fest vorgibt und nicht über das Maß D₁ verkleinerbar ist.
• In einer weiteren Ausführungsform ist die Dichtungssicke der Flachdichtung zur Abdichtung von Gasdurchlassöffnungen oder allgemein gesagt von Mediendurchlassöffnungen als Halbsicke oder Vollsicke ausgebildet.
• In einer weiteren Ausführungsform ist der Prägestopper und der umgeschlagene Abschnitt des Umlagestoppers aus einer einzigen Dichtungsplatte oder, insbesondere bei zwei- oder mehrlagigen Flachdichtungen aus unterschiedlichen Dichtungsplatten gebildet.
• Weiterhin kann es vorteilhaft sein, den umgeschlagenen Abschnitt des Umlagestoppers auf eine Außenseite einer Dichtungsplatte umzuschlagen.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden aus der nachfolgend angeführten detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren deutlich. Die Figuren zeigen stark schematisiert eine Vielzahl verschiedener möglicher Bauarten von erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtungen. Es sind jeweils flächige Ausschnitte der metallischen Flachdichtungen gezeigt. Die Dichtungen können über die dargestellten Bereiche hinaus selbstverständlich eine beliebige Umfangskontur haben.
• Die nachfolgend aufgelisteten Figuren, anhand deren die Erfindung beispielshaft näher erläutert wird, zeigen:
• 1: eine Explosionsdarstellung in perspektivischer teilgeschnittener Ansicht eines Dichtungsflansches aufweisend eine erfindungsgemäße metallische Flachdichtung in einlagiger Bauweise;
• 2a-2d: stark schematisiert einen Schnitt durch verschiedene Ausführungsformen von einlagigen metallischen Flachdichtungen im stark schematisierten Querschnitt gemäß der Erfindung mit Halbsicken als Dichtungssicken;
• 3a-3d: stark schematisiert einen Schnitt durch verschiedene Ausführungsformen von einlagigen metallischen Flachdichtungen im stark schematisierten Querschnitt gemäß der Erfindung mit Vollsicken als Dichtungssicken;
• 4a-4d: beispielhafte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen zweilagigen metallischen Flachdichtungen im stark schematisierten Querschnitt mit Halbsicken als Dichtungssicken;
• 5a-5b: weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung im stark schematisierten Querschnitt mit Halbsicken als Dichtungssicken;
• 6a-6g: Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung im stark schematisierten Querschnitt in zweilagiger Ausbildung mit Vollsicken als Dichtungssicken;
• 7: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung im stark schematisierten Querschnitt wobei eine Gasdurchlassöffnung mittels Vollsicken einer weiteren Gasdurchlassöffnung mit Halbsicken abgedichtet ist.
• Im Folgenden wird anhand der 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung beispielhaft näher erläutert. Die metallische Flachdichtung 1 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 als einlagige Flachdichtung 1 mit einer Dichtungsplatte 2 aus einem hitzebeständigen Material, z. B. einer Nickel-Basis-Legierung ausgebildet.
• Die Flachdichtung 1 ist beispielhaft zwischen zwei Flanschen 11a, 11b angeordnet. In der Darstellung gemäß 1 ist diese Anordnung ausschnittsweise als perspektivische Explosionsdarstellung gezeigt.
• Die Dichtungsplatte 2 besitzt eine Durchlassöffnung 3. Von einer Mittelachse M aus gesehen, besitzt die Durchlassöffnung 3 eine gewisse Erstreckung in Radialrichtung R bis zu einer Kante 12 der Dichtungsplatte 2.
• Die Dichtungsplatte 2 besitzt eine Dichtungssicke 4, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Vollsicke ausgebildet ist und gegenüber einer Ebene E der Dichtungsplatte 2 eine Sickenhöhe h_S besitzt. In Radialrichtung R gesehen unterteilt die Dichtungssicke 4 die flächige Ausdehnung der Dichtungsplatte 2 in einen ersten Bereich, welcher ein heißgasführender Bereich ist. Radial außerhalb der Dichtungssicke 4 befindet sich das sogenannte „Hinterland“ der Dichtungsplatte 2, welches durch die Dichtungssicke 4, wenn diese im montierten Zustand an den Flanschen 11a und 11b anliegt, vom radial weiter innenliegenden heißgasführenden Bereich fluidisch getrennt ist.
• Die Dichtungsplatte 2 besitzt eine Dicke t, welche üblicherweise in einem Bereich zwischen 0,1 und 1 mm liegt.
• Die erfindungsgemäße Flachdichtung besitzt im heißgasführenden Bereich, insbesondere im Bereich der Kante 12 eine erste Stoppereinrichtung 5, welche als Umlagestopper ausgebildet ist. Der Umlagestopper ist aus dem Material der Dichtungsplatte 2 durch Umschlagen mindestens eines Abschnittes 9 gebildet, so dass im Bereich des Umlagestoppers dieser eine Dicke h_U von 2-mal der Dicke t der Dichtungsplatte 2 besitzt. Der Umlagestopper wird durch das direkte Berühren der aufeinanderliegenden zwei Lagen aus dem Material der Dichtungsplatte 2 gebildet und ist somit in einer Richtung senkrecht zur Ebene E der Dichtungsplatte 2 bis auf Materialelastizitäten des ausgewählten Materials für die Dichtungsplatte 2 inkompressibel und im Sinne der Erfindung somit als starrer Stopper ausgebildet. Die Dicke des Umlagestoppers h_U ist bevorzugt etwas geringer gewählt als die Höhe h_S der Dichtungssicke 4. Hierdurch wird eine definierte Verformung der Dichtungssicke 4 im Montagefall zwischen den Flanschen 11a und 11b erreicht, so dass die Dichtungssicke 4 federnd abdichten kann, ohne unzulässiger Weise zu weit verpresst zu werden.
• Im „Hinterland“, also in der Radialrichtung R gesehen, außerhalb der Dichtungssicke 4 weist die Dichtungsplatte 2 eine Vielzahl von zweiten Stoppereinrichtungen 6 auf. Diese Stoppereinrichtungen 6 sind als sogenannte Prägestopper 10 mit einer Höhe h_P ausgebildet. Im Gegensatz zur ersten Stoppereinrichtung 5 sind die Prägestopper 10 im Sinne der Erfindung als kompressible Stopper anzusehen. Diese sind im Gegensatz zur ersten Stoppereinrichtung 5 nicht durch Umschlagen der Materiallage der Dichtungsplatte 2 auf sich selbst gebildet, sondern durch eine Prägung in der Dichtungsplatte 2 hergestellt.
• Bei dieser Bauart, welche durch prägende Verformung der Dichtungsplatte 2 erzielt wird, handelt es sich um eine im Sinne der Erfindung kompressible Stopperbauart, da durch geeignet hohe Pressung die Prägestopper 10 in ihrer Höhe h_P elastisch und/oder plastisch verformbar sind. Die Prägestopper 10 können beispielsweise als ovale oder in der Draufsicht etwa viereckige Durchsetzungen ausgebildet sein. Gleichwohl können die Prägestopper 10 auch als punkt- oder rundnoppenförmige Durchsetzungen ausgebildet sein. Vorteilhafter Weise sind mehrere Prägestopper 10 über eine gewisse Fläche im Hinterland der Dichtungsplatte 2 verteilt angeordnet, so dass Prägestopperfelder entstehen. Derartige Prägestopperfelder können beispielsweise um eine Befestigungsöffnung (nicht gezeigt), durch die ein Befestigungsmittel, z. B. eine Schraube, führbar ist, angeordnet sein, um eine Verschraubung zwischen den Flanschen 11a und 11b mit zwischenliegender Dichtungsplatte 2 gut abstützen zu können. Hierdurch kann auch in einem Langzeitbetrieb der Flachdichtung 1 eine über die Zeit ausreichend hohe Vorspannung einer Flanschverbindung, z. B. mittels Schrauben eingereicht werden.
• Weiterhin kann es zweckmäßig sein, die Höhe h_P der Prägestopper über eine Vielzahl von Prägestoppern 10 hinweg unterschiedlich zu gestalten, so dass eine in der Höhe unterschiedliche Topographie der Prägestopper 10 gebildet ist und somit ein Prägestopperfeld bildbar ist, welches einen definierten Höhenverlauf hat.
• Hierdurch kann in besonders einfacher Art und Weise Einfluss auf die Kraftverteilung zwischen den Flanschen ausgeübt durch die Dichtungsplatte 2 genommen werden.
• In besonders bevorzugter Art und Weise kann eine Dicke D1 der Flachdichtung 1 im Bereich der Umlagestopper 8 größer sein als eine Dicke D2 der Flachdichtung 1 im Bereich eines oder mehrerer Prägestopper 10. Dies hat den Vorteil, dass im Montagefall, beispielsweise beim Einbringen der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 in eine Flanschverbindung der Abstand zwischen Flanschplatten eindeutig und durch den Umlagestopper 8 definiert wird, wenn beispielsweise die Prägerstopper 10 im „Hinterland“ der Dichtung in ihrer Dicke D2 etwas niedriger gewählt sind, als der Umlagestopper 8 (Dicke D1), so wird bewirkt, dass eine Abstützwirkung der Prägestopper 10 im Hinterland der Flachdichtung 1 erst nach einer gewissen Verformung der Flanschanschlüsse stattfindet und somit eine definierte und ausreichende Vorspannung des Flansches im Bereich des Umlagestoppers 8 gewährleistet ist. Ein solcher bewusst verspannter Einbau einer Flachdichtung 1 zwischen Flanschflächen kann dazu ausgenutzt werden, einem unerwünschten Schraubenkraftabfall entgegenzuwirken. In anderen Worten kann somit ein Vorspannen der Flansche bei der Montage erfolgen, um Schraubkraftverlust über die Lebensdauer der Flachdichtung möglichst zu vermeiden.
• Die erfindungsgemäße Flachdichtung 1 kann, wie in 1 gezeigt, als einlagige metallische Flachdichtung 1 ausgebildet sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Flachdichtung 1 als mehrlagige Dichtung mit einer ersten Dichtungslage, einer zweiten Dichtungslage und gegebenenfalls einer zwischenliegenden Trägerlage auszubilden.
• Bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 ist besonderem Vorteil, dass im Bereich radial innerhalb der Dichtungssicke 4 ein Umlagestopper 8 angeordnet ist (erste Bauart). In diesem Bereich kann ohne Weiteres ein Blechzuschnitt der Dichtungsplatte 2 erfolgen, der Material für die Ausbildung des Umlagestoppers 8 zur Verfügung stellt, ohne insgesamt einen höheren Materialeinsatz für die Herstellung der Dichtungsplatte 2 zu verursachen. Der Grund hierfür ist, dass das Material für die Durchlassöffnung 3 sowieso ausgestanzt werden muss und lediglich als Abfall entsorgt werden muss. Eine solche Durchstanzung kann dann zur Ausbildung des Umlagestoppers 8 etwas kleiner ausgeführt werden, so dass Material für die Ausbildung des umgeschlagenen Abschnittes 9 des Umlagestoppers 8 vorhanden ist.
• Im äußeren Bereich der Dichtungsplatte 2 bringt das Vorsehen von Prägestoppern 10, also Stoppern einer zweiten kompressiblen Bauart, den Vorteil, dass hierfür kein zusätzliches Material am Rand der Dichtungsplatte 2 bzw. deren Rohling vorgesehen werden muss. Die Prägestopper 10 können aus dem Material der Dichtungsplatte 2 selbst herausgeprägt werden. Somit im Vergleich zu einer Konstruktion einer Flachdichtung, bei der auch randlich außen im Hinterland Umlagestopper 8 vorgesehen sind kann der äußere Beschnitt der Dichtungsplatte 2 bzw. deren Rohling kleiner gewählt werden.
• Die erfindungsgemäße Flachdichtung 1 kann als Dichtungsicke 4 im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 1 auch eine Halbsicke 4a besitzen. Bei einer solchen Bauart (vgl. 2a bis 2d sind unterschiedliche relative Anordnungen der Prägestopper 10 und der Umlagestopper 8 relativ zur Ebene E möglich. Beispielhaft seien nachfolgend einige Ausführungsformen erwähnt.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 2a ist gegenüber der Ebene E die Halbsicke 4a erhaben ausgebildet. Der Umlagestopper 8 ist derart ausgebildet, dass die umgeschlagenen Abschnitte 9 des Umlagestoppers 8 von der Ebene E weg auf die Dichtungsplatte 2 umgeschlagen sind. Der Prägestopper 10 ist ausgehend von der Ebene E in entgegengesetzter Richtung relativ zum Umlagestopper 8 ausgebildet.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 2b sind die umgeschlagenen Abschnitt 9 des Umlagestoppers 8 von der Ebene E weg auf die der Ebene E gegenüberliegende Seite der Dichtungsplatte 2 umgeschlagen. Die Halbsicke ist in ihrer Orientierung von der Ebene E weg ausgebildet.
• Bei der Ausführungsform gemäß 2c ist die grundsätzliche Anordnung der Halbsicke wie bei der Ausführungsform der 2b ausgebildet. Der Umlagestopper 8 ist mit seinen umgeschlagenen Abschnitten 9 jedoch auf die Seite der Ebene E hin umgeschlagen.
• In einer Ausführungsform gemäß 2d ist der Umlagestopper 8 ausgebildet wie bei der Ausführungsform der 2c. Die Halbsicke 4a weist jedoch im Querschnitt gesehen, relativ zur Seite der Ebene E einen Versatz von dieser weg auf.
• Die Ausführungsform gemäß 3a bis 3d zeigen jeweils unterschiedliche Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Flachdichtungen 1 mit Vollsicken als Dichtungssicken 4.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 3a sind die Prägestopper 10 und die Vollsicke (Dichtungssicke) 4 bezüglich der Ebene E in die gleiche Richtung durchgesetzt ausgebildet. Der Umlagestopper 8 ist mit seinen umgeschlagenen Abschnitten 9 so ausgebildet, dass die umgeschlagenen Abschnitte 9 auf der Seite der Ebene E der Dichtungsplatte 2 zu liegen kommen.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 3b sind die Prägestopper 10 und die Dichtungssicke 4 (Vollsicke) bezüglich der Ebene E in unterschiedliche Richtungen durchgesetzt. Der Umlagestopper 8 ist mit seinen umgeschlagenen Abschnitte 9 auf der Seite gegenüberliegend zur Ebene E angeordnet.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 3c sind die Prägestopper 10 und die Dichtungssicke 4 an unterschiedlichen Seiten bezüglich der Ebene E hin durchgesetzt. Der Umlagestopper 8 ist auf die Seite der Ebene E hin umgeschlagen.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 3e sind die Prägestopper 10 und die Dichtungssicke 4 relativ zur Ebene E gleichartig orientiert durchgesetzt. Der Umlagestopper 8 ist auf die der Ebene E gegenüberliegenden Seite der Dichtungsplatte 2 hin umgeschlagen.
• In den 4a bis 4d sind mehrlagige Flachdichtungen gemäß der Erfindung schematisch im Querschnitt dargestellt. Als Dichtungssicken 4 dienen durchweg Halbsicken, welche sowohl in der ersten Lage wie auch in der zweiten Dichtungslage vorhanden sind.
• 4a zweigt eine Ausführungsform, bei der der Umlagestopper 8 in der einen der Dichtungslagen 2 ausgebildet ist und die Prägestopper 10 in der anderen Dichtungslage 2 ausgebildet sind.
• 4b zeigt eine Ausführungsform in der Prägestopper 10 und die Umlagestopper 8 in einer der beiden Dichtungslagen 2 ausgebildet sind. Die andere Dichtungslage 2 dieser Ausführungsform verfügt lediglich über die Dichtungssicke 4 in der Ausführungsform als Halssicke.
• Eine Ausführungsform gemäß 4c entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 4a, d. h., dass die Prägestopper 10 und die Umlagestopper 8 in unterschiedlichen Dichtungslagen 2 ausgebildet sind, wobei bei der Ausführungsform gemäß 4c der Umlagestopper 8 der einen Dichtungslage 2 auf die Seite der Dichtungslage 2 die zur anderen Dichtungslage 2 weist, hin umgeschlagen ist.
• 4d zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 , die im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 4b entspricht. Die Prägestopper 10 und der Umlagestopper 8 sind in einer der beiden Dichtungslagen 2 ausgebildet. Der Umlagestopper 8 ist auf diejenige Seite dieser Dichtungslage 2 hin umgeschlagen, die zur anderen Dichtungslage 2 weist.
• Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 zeigen 5a bis 5d. Diese Ausführungsformen weisen ebenfalls Halbsicken als Dichtungssicken 4 auf und sind aus zwei Dichtungsplatten 2 gebildet. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß 4a bis 4d sind die Halbsicken derart ausgeformt, dass die Dichtungsplatten 2 im Querschnitt in Richtung zur Mittelachse M hin aufeinander zulaufen.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 5a ist der Umlagestopper 8 der einen Dichtungsplatte 2 derart ausgebildet, dass dieser die Kante 12 bildend die andere Dichtungsplatte 2 umgreift. Hierdurch wird durch das Umschlagen des Umlagestoppers 8 um die andere Dichtungsplatte 2 herum im Bereich der Durchgangsbohrung 13 eine Fixierung der Dichtungsplatten 2 zueinander erreicht. Bei der Ausführungsform gemäß 5b ist der Umlagestopper 8 aus der einen Dichtungsplatte 2 gebildet, wohingegen die Prägestopper 10 in der anderen Dichtungsplatte 2 ausgebildet sind. Der Umlagestopper 8 umgreift im Bereich der Durchlassöffnung 3 die andere Dichtungslage 2.
• In einer Ausführungsform gemäß 5c sind die Prägestopper 10 und der Umlagestopper 8 aus ein und derselben Dichtungsplatte 2 gebildet. Im Bereich der Durchlassöffnung 3 ist der Umlagestopper 8 auf sich selbst umgelegt und umgreift die andere Dichtungsplatte 2 nicht.
• Die Ausführungsform gemäß 5d unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 5c dahingehend, dass der Umlagestopper 8 aus der einen Dichtungsplatte 2 gebildet ist und die Prägestopper 10 in der der anderen Dichtungsplatte 2 angeordnet sind. Der Umlagestopper 8 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls zwischen den Dichtungsplatten 2 angeordnet.
• In den 6a bis 6g sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 in zweilagiger Ausbildung mit 2 Dichtungsplatten 2 dargestellt. Die Flachdichtungen 1 gemäß dieser Ausführungsform weisen als Dichtungssicken 4 Vollsicken auf. Allen Flachdichtungen 1 der 6a bis 6g ist gemeinsam, dass jede Vollsicke der Dichtungsplatte 2 hinsichtlich ihres Abstandes von der Mittelachse M in Radialrichtung R gesehen der entsprechenden Vollsicke der anderen Dichtungsplatte 2 gegenüberliegt.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 6a ist der Umlagestopper 8 und die Prägestopper 10 aus ein und derselben Dichtungsplatte 2 gebildet. Der Umlagestopper 8 liegt zwischen den Dichtungsplatten 2.
• Bei einer Ausführungsform gemäß 6b sind die Prägestopper 10 und die Umlagestopper 8 in unterschiedlichen Dichtungsplatten 2 ausgebildet, wobei der Umlagestopper 8 zwischen den Dichtungsplatten 2 angeordnet ist.
• Eine Ausführungsform gemäß 6c entspricht der Ausführungsform gemäß 6a, wobei die Dichtungssicken 4, d. h. die Vollsicken voneinander weg weisend ausgebildet sind.
• Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 gemäß 6d entspricht der Ausführungsform gemäß der 6a, wobei der Umlagestopper 8 nach außen auf die Dichtungsplatte 2, aus der er gebildet ist, umgelegt ist.
• Die Ausführungsform gemäß 6e entspricht der Ausführungsform gemäß 6b, wobei der Umlagestopper 8 nach außen auf diejenige Dichtungsplatte 2 umgelegt ist, aus der er gebildet ist.
• Die Ausführungsform gemäß 6f entspricht der Ausführungsform gemäß 6c, wobei der Umlagestopper 8 nach außen auf diejenige Dichtungsplatte 2 umgelegt ist, aus der er gebildet ist.
• Eine Ausführungsform gemäß 6g entspricht der Ausführungsform gemäß 6f, wobei der Umlagestopper 8 und die Prägestopper 10 in unterschiedlichen Dichtungsplatten 2 angeordnet sind.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt 7. Die erfindungsgemäße Flachdichtung 1 gemäß 7 ist aus zwei Dichtungsplatten 2 gebildet. Die Dichtungsplatten 2 umgeben die Durchlassöffnung 3 und besitzen eine zweite Durchlassöffnung 3a. Die zweite Durchlassöffnung 3a kann im Querschnitt kleiner sein als die Durchlassöffnung 3.
• Im Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist die Durchlassöffnung 3 mittels Vollsicken als Dichtungssicken 4 abgedichtet. Die zweite Durchlassöffnung 3a ist mittels Halbsicken als Dichtungssicken 4' abgedichtet.
• Der Umlagestopper 8 ist aus einer der Dichtungslagen 2 gebildet und beispielsweise nach innen zwischen die zwei Dichtungsplatten 2 umgeschlagen angeordnet. In Radialrichtung R gesehen sind die Prägestopper 10 (also die zweiten Stoppereinrichtungen 6) mit gegenüber der ersten Stoppereinrichtung 5 unterschiedlicher Bauart radial außerhalb der zweiten Durchlassöffnung 3a angeordnet.
• Bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung 1 ist von besonderem Vorteil, dass zum einen die erfindungsgemäße Flachdichtung 1 kostengünstig und mit wenig Material- und Werkzeugaufwand herstellbar ist. Insbesondere im Bereich der einlagigen Flachdichtungen 1 gibt die Erfindung eine Lösung an, bei der - auch wenn nur eine einzige Dichtungsplatte 2 vorgesehen ist - eine Vielzahl von positiven Eigenschaften in einer einzigen Dichtungsplatte 2 vereinigt werden kann. Beispielsweise wird eine Materialersparnis dadurch erzeugt, dass keine zusätzliche Stopperlage notwendig ist und trotzdem eine fein abgestimmte Stoppercharakteristik bzw. Stoppergeometrie realisierbar ist.
• Eine solche Flachdichtung 1 kann in besonders vorteilhafter Weise im Heißgasbereich eingesetzt werden. Hierzu empfiehlt sich gegebenenfalls die Auswahl eines Werkstoffes, z. B. einer Nickel-Basis-Legierung oder eines anderweitig hitzebeständigen Werkstoffes.
• Bezugszeichenliste

1

Flachdichtung

2

Dichtungsplatte

3

Durchlassöffnung

3a

zweite Durchlassöffnung

4

Dichtungssicke

4'

Dichtungssicke

4a

Halbsicke

5

Erste Stoppereinrichtung

6

Zweite Stoppereinrichtung

7

Prägung

8

Umlagestopper

9

Abschnitt

10

Prägestopper

11a, 11b

Flansch

12

Kante

M

Mittelachse

D1, D2

Dicke

E

Ebene

R

Radialrichtung

t

Dicke

h_S

Höhe der Dichtungssicke

h_U

Dicke des Umlagestoppers

h_P

Höhe des Prägestoppers

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• EP 1635093 B1 [0002]
• EP 1643170 B1 [0003]

Claims (9)

1. Metallische Flachdichtung (1) umfassend mindestens eine Dichtungsplatte (2) die mindestens eine Durchlassöffnung (3) aufweist, wobei die Dichtungsplatte (2) mindestens eine die Durchlassöffnung (3) umgebende Dichtungssicke (4) aufweist und die Flachdichtung (1) mindestens eine erste Stoppereinrichtung (5) umfasst, die in einer Radialrichtung (R) von der Durchlassöffnung (3) aus gesehen radial innerhalb der Dichtungssicke (4) angeordnet ist und die Flachdichtung (1) mindestens eine zweite Stoppereinrichtung (6) umfasst, die in Radialrichtung (R) von der Durchlassöffnung (3) aus gesehen außerhalb der Dichtungssicke (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Stoppereinrichtung (5) im Vergleich mindestens einer zweiten Stoppereinrichtung (6) eine unterschiedliche Bauart aufweisen.
2. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stoppereinrichtung (5) in der Bauart einer Umlagestoppereinrichtung, das heißt inkompressibel durch aufeinanderliegende Materiallagen der mindestens einen Dichtungsplatte (2) gebildet ist.
3. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stoppereinrichtung (6) in der Bauart einer Prägestoppereinrichtung, das heißt kompressibel durch mindestens eine Prägung (7) in der mindestens einen Dichtungsplatte (2) ausgebildet ist.
4. Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stoppereinrichtung als Umlagestopper (8) ausgebildet ist und in umgeschlagener Abschnitt (9) des Umlagestoppers (8) auf die zumindest eine Dichtungsplatte (2) selbst oder auf eine weitere Dichtungsplatte (2) umgeschlagen ist.
5. Metallische Flachdichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umgeschlagene Abschnitt (9) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsplatte (2) angeordnet ist.
6. Metallische Flachdichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtdicke D₁ der Flachdichtung (1) im Bereich des Umlagestoppers (8) größer ist als eine Gesamtdicke D₂ der Flachdichtung (1) im Bereich eines Prägestoppers (10) oder D₁ = D₂ ist.
7. Metallische Flachdichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssicke (4) als Halbsicke oder als Vollsicke ausgebildet ist.
8. Metallische Flachdichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestopper (10) und der umgeschlagene Abschnitt (9) aus einer einzigen Dichtungsplatte (2) oder aus unterschiedlichen Dichtungsplatten (2) gebildet ist.
9. Metallische Flachdichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umgeschlagene Abschnitt (9) auf eine Außenseite einer Dichtungsplatte (2) umgeschlagen ist.

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