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Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit einer Durchgangsöffnung, die von einem Siebelement überdeckt ist. Die Dichtung dient somit einerseits der Abdichtung eines Leitungsübergangs zwischen zwei Bauteilen und andererseits dem Abfangen von Partikeln, die das durch diese Leitung strömende Fluid enthält.
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Im Stand der Technik wurde versucht, Dichtungen dadurch mit einer Siebwirkung zu versehen, dass eine komplette Dichtungslage aus einem Siebmaterial, insbesondere einem Gewebe, in der Dichtung zwischen mindestens zwei Blechlagen verbaut wurde und die die Siebflächen umgebenden Bereiche mit einem Dichtungsmaterial, beispielsweise einem Elastomer, verfüllt wurden, wie es in der
DE 10 2007 019 946 A1 beschrieben ist. Entsprechende Siebe sind aufgrund des Füllmaterials nur in einem sehr beschränkten Temperaturbereich einsetzbar, sind also für Heißgasanwendungen nicht geeignet. Zudem ist der Herstellprozess der mehrlagigen Dichtung sehr aufwändig.
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Ebenso wurde versucht, Dichtungen mit Sieben herzustellen, indem die Löcher des Siebs direkt in die Dichtungslage eingebracht wurden, beispielsweise durch Ätzen oder mittels Laser, wie dies beispielsweise in der
DE 10 2009 010 385 A1 beschrieben ist. Dies sichert eine gute Stabilität der Sieblage. Hierbei werden jedoch häufig Löcher hergestellt, die zu groß sind. Zudem sind die Verfahren sehr zeitaufwändig, so dass die Dichtungen nicht in den erforderlichen Taktzeiten und im erlaubten Kostenrahmen hergestellt werden können.
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Oftmals ist zudem der für die Filterung zur Verfügung stehende Bauraum sehr gering, da die Querschnittsfläche des zu filternden Fluiddurchgangs sehr klein ist. Zudem haben die nur in der Ebene der Dichtung ausgebildeten Filterelemente einen unzulässig hohen Druckverlust des durchgeleiteten Fluids zur Folge. Die
DE 10 2009 010 385 A1 zeigt Ausführungsbeispiele, bei denen die Dichtungslage im Bereich des Filters zylinderförmig aus der Lage herausgeformt ist, so dass nicht nur die Grundfläche des Zylinders, sondern auch die durch die Umformung entstandenen Seitenwände als Filterfläche zur Verfügung stehen, so dass auch der Druckverlust verringert wird. Neben den bereits zuvor genannten Nachteilen dieses Ansatzes zur Filterintegration kommt hier noch dazu, dass die Verformung des Materials zu einer Reduktion der Blechstärke in den betreffenden Bereichen führt, wodurch das Blech nicht mehr ausreichend Struktursteife aufweist.
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Gleiches gilt für die in der
DE 20 2014 102 014 U1 genannten Filtertöpfe aus Siebgewebe, die mit einer Lage einer metallischen Flachdichtung über einen Spannring oder durch Umfalten von Randbereichen von Dichtungslage und Siebelement umeinander verbunden ist. Hier weist das frei auskragende Siebgewebe nicht genügend Struktursteifigkeit auf, um Dehnungen durch die hohen Drücke und Temperaturen des durchfließenden Fluids zu vermeiden. Die Folge sind unkontrolliert vergrößerte Maschenweiten des Siebelements und damit eine unkontrollierte Filterwirkung.
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Dem wurde in letzter Zeit bei Dichtungen mit aus Drahtgewebe hergestelltem Filtereinsatz dadurch Rechnung getragen, dass Dichtungen mit Filtertöpfen hergestellt wurden, bei denen neben einer geprägten, insbesondere gesickten Dichtungslage und einem einfachen tiefgezogener Filtertopf aus einem Drahtgewebe auch noch ein ebenfalls tiefgezogenes rahmenförmiges Stützelement vorgesehen ist, mit dem der Filtertopf auch bei großen anstehenden Fluiddrücken in Position gehalten wird. Der aufwändige doppelte Tiefziehprozess ist hier notwendig, da sowohl der Boden des Filtertopfes als auch der Rahmen des Stützelements deutlich aus der Ebene der Flachdichtung, genauer aus der Ebene der Dichtungslage in der Umgebung des Filterelements, herausgebogen ist, um einerseits die notwendige Filterfläche zu schaffen und andererseits eine ausreichende Stützung dieses Filtertopfs zu gewährleisten. Zusätzlich zum Material der gesickten Dichtungslage wird zudem das Material des Stützelements aus einem tiefziehfähigen und somit teuren Blechmaterial benötigt, da in das tiefziehfähige Blech keine dauerelastischen Abdichtelemente eingeprägt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer Dichtungslage anzugeben, in der ein Siebelement integriert ist, das einerseits eine ausreichende Durchflussfläche bietet, andererseits aber auch eine reproduzierbare Maschenweite. Weiterhin soll auf das aufwändige Tiefziehen von Blechmaterialien verzichtet werden. Die Dichtung soll aus möglichst wenigen Bauteilen bestehen und mit möglichst einfachen Prozessen herstellbar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der metallischen Flachdichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft in einer ersten Variante also eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer metallischen Lage, nämlich einer Blechlage. Diese mindestens eine Lage weist mindestens eine Durchgangsöffnung auf, die von einem Siebelement überdeckt ist. Dieses Siebelement besteht aus einem Maschenmaterial oder enthält dieses. Das Siebelement ist dabei nicht flach ausgebildet, sondern enthält mehrere Abschnitte, die sich zumindest abschnittsweise in verschiedenen Ebenen erstrecken. Der Auflageabschnitt des Siebelements erstreckt sich zumindest abschnittsweise in einer ersten Ebene. Der Auflageabschnitt wird dabei ringförmig von einem Wölbungsabschnitt umgeben, der im Querschnitt eine Rinnenform aufweist und sich bis zu einer zweiten Ebene wölbt. Diese zweite Ebene ist somit von der ersten Ebene verschieden. Der Auflageabschnitt und der Wölbungsabschnitt werden gemeinsam ringförmig von einem Randabschnitt umgeben, der sich zumindest abschnittsweise in einer dritten Ebene erstreckt. Auch diese dritte Ebene ist von der zweiten Ebene verschieden. Der Wölbungsabschnitt weist somit einen ersten Zwischenbereich auf, der die erste Ebene und die zweite Ebene miteinander verbindet sowie einen zweiten Zwischenbereich, der die zweite Ebene und die dritte Ebene miteinander verbindet. Diese beiden Zwischenbereiche spannen das Siebelement somit so auf, dass es sich nicht nur flach in einer Ebene erstreckt, sondern große Flächenbereiche aufweist, in den es sich quer zu dieser Ebene erstreckt, so dass die gesamte Siebfläche verglichen mit einem flachen Sieb, aber auch verglichen mit einem einfachen Topfsieb deutlich vergrößert ist.
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In einer zweiten Variante betrifft die Erfindung ebenso eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer metallischen Lage. Diese mindestens eine Lage weist wiederum mindestens eine Durchgangsöffnung auf, die von einem Siebelement überdeckt ist. Dieses Siebelement besteht aus einem Maschenmaterial oder enthält dieses. Das Siebelement ist dabei auch in dieser zweiten Variante nicht flach ausgebildet, sondern enthält mehrere Abschnitte, die sich zumindest abschnittsweise in verschiedenen Ebenen erstrecken. Mindestens ein Auflageabschnitt des Siebelements erstreckt sich zumindest abschnittsweise in einer ersten Ebene. Der mindestens eine Auflageabschnitt wird dabei abschnittsweise von mindestens zwei Wölbungsabschnitten umgeben, die auch hier im Querschnitt eine Rinnenform aufweisen und sich bis zu einer zweiten Ebene wölben. Diese zweite Ebene ist somit von der ersten Ebene verschieden. Der mindestens eine Auflageabschnitt und die mindestens zwei Wölbungsabschnitte werden gemeinsam ringförmig von einem Randabschnitt umgeben, der sich zumindest abschnittsweise in einer dritten Ebene erstreckt. Auch diese dritte Ebene ist von der zweiten Ebene verschieden. Wiederum weisen die – hier nun mindestens zwei – Wölbungsabschnitte einen ersten Zwischenbereich auf, der die erste Ebene und die zweite Ebene miteinander verbindet sowie einen zweiten Zwischenbereich, der die zweite Ebene und die dritte Ebene miteinander verbindet. Diese beiden Zwischenbereiche spannen das Siebelement somit so auf, dass es sich nicht nur flach in einer Ebene erstreckt, sondern große Flächenbereiche aufweist, in denen es sich quer zu dieser Ebene erstreckt, so dass die gesamte Siebfläche verglichen mit einem flachen Sieb, aber auch verglichen mit einem einfachen Topfsieb deutlich vergrößert ist.
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Der Begriff Flachdichtung ist hier nicht so zu verstehen, dass es sich um ein vollständig ebenes Element handelt. Insbesondere durch die Profilierung des Siebes, aber auch durch die eingeformten Abdichtelemente erhebt sich die Flachdichtung deutlich aus ihrer Ebene, wird aber aufgrund der wesentlich größeren Erstreckung in bzw. parallel zu dieser Ebene als senkrecht dazu als Flachdichtung angesehen.
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Die mehrfache Wölbung des Siebelements in beiden Varianten der Erfindung verleiht diesem bereits ohne zusätzliche Abstützung eine verbesserte Struktursteifigkeit. Sie erlaubt es zudem, die Maschenweite des Siebelements dadurch gezielt einzustellen, dass es aus einem Maschenmaterial geringerer Maschenweite durch gleichmäßiges Tiefziehen hergestellt wird.
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Vorzugsweise weist die metallische Flachdichtung der zweiten Variante ein Siebelement derart auf, dass dieses mindestens zwei Wölbungsabschnitte aufweist, die den mindestens einen Auflageabschnitt zusammen über mindestens 50%, vorzugsweise über mindestens 55% seines Umfangs umgeben, insbesondere unmittelbar umgeben. Vorteilhafterweise verlaufen die Wölbungsabschnitte dabei geradlinig und zwei der mindestens zwei Wölbungsabschnitte verlaufen bevorzugt parallel zueinander. Der Abstand zwischen den Bereichen der Wölbungsabschnitte, die sich in der zweiten Ebene erstrecken und dem Bereich des mindestens einen Auflageabschnitts, der sich in der ersten Ebene erstreckt, ist dabei bei Projektion in eine gemeinsame Ebene also vorzugsweise nicht konstant, sondern verläuft so, dass er von einem Ende eines Wölbungsabschnitts zu seinem anderen Ende zunächst ab- und anschließend wieder zunimmt.
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Der Randabschnitt des Siebelements liegt dabei in beiden Varianten vorzugsweise zumindest abschnittsweise auf der mindestens einen metallischen Lage auf, so dass hier ein äußerer Kontaktabschnitt besteht. In diesem Randabschnitt besteht nun eine erste Möglichkeit zur Verbindung des Siebelements mit der mindestens einen Lage der metallischen Flachdichtung, dabei bildet sich ein äußerer Verbindungsabschnitt aus. Vorzugsweise wird diese Verbindung als stoffschlüssige Verbindung, insbesondere als Schweißverbindung realisiert. Weist die metallische Flachdichtung mehrere Lagen auf, so kann die stoffschlüssige Verbindung entweder zwischen mehr als einer Lage, ggf. allen Lagen der metallischen Flachdichtung und dem Siebelement erfolgen oder nur zwischen dem Siebelement und einer Lage der Flachdichtung, wobei grundsätzlich die Möglichkeit besteht, die mehreren metallischen Lagen, genauer Blechlagen der Flachdichtung zusätzlich so miteinander zu verbinden, dass das Siebelement hierbei nicht mit verbunden wird. Diese zusätzliche Verbindung ist vorzugsweise in einem Bereich realisiert, der von dem Siebelement radial beabstandet ist.
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Zur Abdichtung der mindestens einen Durchgangsöffnung weist die metallische Flachdichtung außerhalb des Verbindungsabschnitts in mindestens einer metallischen Lage eine Sicke auf. Diese Sicke umgibt die Durchgangsöffnung bevorzugt umlaufend. Sie ist bevorzugt als Halbsicke ausgeführt. Die Sicke umgibt dabei nicht nur die Durchgangsöffnung, sondern auch das Siebelement und dichtet dieses in der Ebene der Flachdichtung nach außen hin ab.
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Zur Stützung des Siebelements ist in der metallischen Flachdichtung vorteilhafterweise mindestens ein Stützabschnitt vorgesehen, der in die mindestens eine Durchgangsöffnung hineinragt. Der Stützabschnitt ist dabei vorzugsweise als Auskragung mindestens einer der Lagen der metallischen Flachdichtung ausgebildet, ist also integraler Bestandteil dieser mindestens einen Lage. Der Stützabschnitt weist dabei zumindest einen Kontaktabschnitt auf, auf dem der Auflageabschnitt des Siebelements aufliegt. Auf diese Weise stützt der Stützabschnitt das Siebelement im Bereich seines Auflageabschnitts ab und verhindert dabei auch Verzüge des Siebelements, so dass unzulässige Vergrößerungen der Sieböffnungen vermieden werden. Definitionsgemäß ist die metallisch Lage der metallischen Flachdichtung, die den inneren Kontaktabschnitt mit dem Siebelement ausbildet, die erste metallische Lage.
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Dadurch, dass das Siebelement sich aus der Ebene seines Randabschnitts, also der dritten Ebene, nicht nur in eine Richtung herauswölbt, sondern zusätzlich Wölbungen in Gegenrichtung, also zurück in Richtung der dritten Ebene beinhaltet, ist ein Tiefziehen nicht notwendig, da die Stützung des Siebes hierdurch so erfolgen kann, dass die Dichtungslage selbst die Stützung übernimmt. Die Dichtungslage muss hierzu nicht stark aus ihrer Ebene ausgelenkt werden, wofür ein Tiefziehprozess notwendig wäre, sondern die Stützabschnitte erstrecken sich über einen großen Bereich ihrer Erstreckung in der Ebene, in der sich die Dichtungslage auch unmittelbar am Außenrand der Durchgangsöffnung erstreckt, die vom Siebelement überspannt wird. Die Stützabschnitte können aber abschnittsweise geprägte Strukturierungen aufweisen, so dass allgemein gilt, dass die Erstreckung der Stützabschnitte in Fluidströmungsrichtung, also quer zur Durchgangsöffnung, sich maximal um 2,5 mm, vorzugsweise um maximal 1,5 mm, also ein nicht unübliches Prägemaß einer Sicke, um die Ebene ausdehnt, in der sich die Dichtungslage unmittelbar am Außenrand der Durchgangsöffnung, also auch im äußeren Kontaktbereich mit dem Randabschnitt des Siebelements erstreckt.
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In einer Weiterbildung ragt der Stützabschnitt nicht nur in die mindestens eine Durchgangsöffnung hinein, sondern überbrückt diese. Hierdurch wird eine besonders gute Abstützung des Siebelements erreicht. Hierbei ist der Stützabschnitt insbesondere stegförmig ausgeführt. Alternativ kann der Stützabschnitt die Durchgangsöffnung auch sternförmig, vorzugsweise mit drei Strahlen, überbrücken. Der Stützabschnitt kann dabei die Durchgangsöffnung gleichförmig überbrücken, kann in seinem Verlauf aber auch mindestens eine Verbreiterung aufweisen. Bei einem sternförmigen Stützabschnitt wird in dem Bereich, in dem die Strahlen zusammenlaufen, vorzugsweise eine Verbreiterung vorhanden sein. Dieser Verbreiterungsabschnitt kann dabei zudem mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisen. Der mindestens eine Stützabschnitt kann auch so ausgebildet sein, dass er außerhalb des mindestens einen inneren Kontaktabschnitts Schlitze aufweist, die eine Anpassung seines Federverhaltens ermöglichen. Auch hier setzt sich der Stützabschnitt vorzugsweise unmittelbar aus einer Blechlage der Flachdichtung fort.
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Der Auflageabschnitt des Siebelements kann einerseits so gestaltet sein, dass er eine im Wesentlichen ebene geschlossene Fläche bildet. Geschlossen bezieht sich hier auf die Erstreckung des Siebelements. Es ist keineswegs gemeint, dass die Öffnungen des Siebelements im Auflageabschnitt geschlossen sein sollen, sondern, dass das Siebelement sich im Auflageabschnitt in einer Ebene erstreckt und keine Flächenabschnitte aufweist, die aus dieser Ebene herausragen.
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Andererseits kann der Auflageabschnitt so ausgestaltet sein, dass er eine ringförmige Fläche bildet, die einen topfförmigen Abschnitt umschließt. Dieser topfförmige Abschnitt weist von der ersten Ebene weg und reicht bis zu einer vierten Ebene. Hierdurch ergibt sich ein dritter Zwischenbereich, so dass die Gesamtsiebfläche weiter vergrößert wird. Die zweite und vierte Ebene können dabei identisch oder aber unterschiedlich sein.
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Zur besseren Stützung des Siebelements weist der Stützabschnitt mindestens einer metallischen Lage der Flachdichtung im Bereich des inneren Kontaktabschnitts mit dem Auflageabschnitt des Siebelements eine Prägung auf. Hierdurch kann einerseits eine Rückfederung des Stützabschnitts realisiert werden. Andererseits kann hierdurch auch die eigentliche Auflagefläche des Auflageabschnitts reduziert werden, so dass eine größere Durchflussfläche des Siebelements zur Verfügung steht.
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Der innere Kontaktabschnitt von Stützabschnitt der mindestens einen metallischen Lage und Auflageabschnitt des Siebelements kann weiter auch dazu verwendet werden, die mindestens eine metallische Lage und das Siebelement miteinander zu verbinden. Die Verbindung kann einerseits stoffschlüssig realisiert werden, also insbesondere durch Verschweißen von metallischer Lage und Siebelement im Bereich des inneren Kontaktabschnitts. Andererseits kann die Verbindung auch als Formschluss realisiert werden. Hierzu wird in der mindestens einen metallischen Lage eine Durchgangsöffnung vorgesehen, durch die das Siebelement hindurchgeführt wird, so dass das Siebelement auf der anderen Seite der mindestens einen metallischen Lage übersteht. Anschließend wird der Überstand des Siebelements so zurückgeprägt, dass es zumindest abschnittsweise seitlich über den Rand der Durchgangsöffnung übersteht. Das Zurückprägen wird beispielsweise in einem mindestens zweistufigen Prozess realisiert, bei dem zunächst der Überstand in einen seitlichen Überstand umgeformt wird und erst anschließend das eigentliche Zurückprägen auf die Oberfläche der mindestens einen metallischen Lage erfolgt. Auch einstufige Umformprozesse sind möglich.
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Erste, zweite, dritte und ggf. vierte Ebene können in einer besonders einfachen Ausführungsform der metallischen Flachdichtung parallel zueinander ausgeführt sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Ebenen nicht parallel zueinander verlaufen. Insbesondere die zweite und/oder vierte Ebene kann/können zur ersten und/oder dritten Ebene geneigt sein. Eine solche Neigung erlaubt es, die Fluidströmung gezielt zu lenken. Auch kann eine geneigte Ausführung notwendig sein, wenn der Einbauraum dies erfordert. Verlaufen zweite und dritte Ebene parallel zueinander, so ist es bevorzugt, wenn die zweite Ebene und die dritte Ebene einen Abstand aufweisen, der 1 bis 20 mm, bevorzugt 3 bis 10 mm beträgt.
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Erste und dritte Ebene sind vorteilhafterweise parallel zueinander ausgeführt. Hierbei ist es einerseits möglich, dass sie identisch sind, so dass der Auflageabschnitt und der Randabschnitt in derselben Ebene verlaufen. Andererseits können erste und dritte Ebene auch einen Abstand aufweisen, dieser beträgt insbesondere bis 2 mm, vorzugsweise bis 1 mm.
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Um das Siebelement besonders effektiv abzustützen, erstreckt sich der innere Kontaktabschnitt zumindest abschnittsweise in einem Bereich, der um weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 15% des Durchmessers bzw. der längsten Erstreckung der Durchgangsöffnung vom Schwerpunkt der Durchgangsöffnung entfernt ist. Bezogen auf die Fläche erstreckt sich der innere Kontaktabschnitt innerhalb derjenigen 13%, vorzugsweise 10% der Fläche der Durchgangsöffnung, die dem Flächenschwerpunkt der Durchgangsöffnung am nächsten liegen.
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Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn das Siebelement eine möglichst große freie Siebfläche aufweist, so dass möglichst viel Fläche für die Durchleitung des Fluids zur Verfügung steht. Bei Projektion der Fläche des Siebelements in die Ebene des Stützabschnitts der mindestens einen metallischen Lage entspricht deshalb die Flächenausdehnung des inneren Kontaktabschnitts zwischen dem Auflageabschnitt des Siebelements und dem Stützabschnitt der mindestens einen metallischen Lage vorzugsweise maximal 10%, besonders vorzugsweise maximal 5% der in diese Ebene projizierten Fläche des Siebelements.
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Bei der Auswahl des Materials des Siebelements müssen Stabilität des Siebelements und Fluiddurchlass aufeinander abgestimmt werden. Vorteilhafterweise besteht das Siebelement zumindest abschnittsweise aus einem Siebgewebe, vorzugsweise aber vollflächig aus einem Siebgewebe. Das Gewebe besteht dabei insbesondere aus einem Stahldraht, vorzugsweise einem Edelstahldraht. Ein Siebelement, das nur abschnittsweise aus einem Siebgewebe besteht, weist beispielsweise einen umgefalzten Außenrahmen aus einem massiven Blech auf.
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Es ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn das Siebelement der metallischen Flachdichtung im Randabschnitt und außerhalb des Verbindungsabschnitts eine Drahtstärke von 0,04 bis 0,2 mm, vorzugsweise von 0,05 bis 0,15 mm aufweist.
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Für das Abfangen von Partikeln aus dem Fluid ist vor allem die Maschenweite des Siebelements maßgeblich. Im Bereich des steilsten Anstiegs des Siebelements im Zwischenbereich zwischen der ersten und zweiten Ebene weist das Siebelement vorzugsweise eine Maschenweite von 0,05 bis 0,5 mm, besonders vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm auf.
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Vorzugsweise ist das Siebelement an seinem Außenrand zumindest abschnittsweise verpresst, insbesondere umlaufend verpresst. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich nicht einzelne Drähte des Siebs lösen und ihrerseits das durchgeleitete Fluid verunreinigen.
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Für die mindestens eine metallische Lage können verschiedene Bleche verwendet werden. Bevorzugt werden einerseits Stahlbleche verwendet, und zwar insbesondere solche, die eine Zugfestigkeit von mindestens 1100 N/mm2, vorzugsweise mindestens 1350 N/mm2 aufweisen. Hier ergibt sich eine gute Rückfederung der Sicke, und somit eine besonders gute Abdichtung. Vorzugsweise werden dabei nicht-rostende Stähle verwendet. Andererseits können auch Nickelbasislegierungen vorteilhaft sein, da diese eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweisen. Hierbei kommen vorzugsweise solche Bleche aus Nickelbasislegierungen zum Einsatz, deren Zugfestigkeit mindestens 750 N/mm2, vorzugsweise mindestens 900 N/mm2 beträgt. Noch höhere Zugfestigkeiten sind prinzipiell bevorzugt. Die Dehngrenze dieser Materialien, die kleiner als 22% ist, ist zudem für die hier benötigte Umformung ausreichend.
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Die metallische Flachdichtung kann mehrlagig ausgeführt sein, hierbei kann eine Ausführungsform auch mindestens ein Stahlblech mit einem Blech aus einer Nickelbasislegierung kombinieren. Es ist jedoch bevorzugt, wenn die metallische Flachdichtung lediglich aus einer Lage besteht. Neben den niedrigeren Kosten ergeben sich hier insbesondere auch Vorteile aus dem geringeren thermischen Widerstand zwischen den Bauteilen, insbesondere bei der Abdichtung zwischen Bauteilen aus Aluminiumlegierungen.
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Die metallische Flachdichtung findet insbesondere Verwendung als Dichtung im Bereich heißer Gase, vorzugsweise für die Abgasrückführung von Verbrennungsmotoren. Hierbei dient das Siebelement dazu, beispielsweise vom Katalysator losgelöste Partikel aufzufangen, damit diese nicht in den Turbolader gelangen können. Im Hinblick auf die Temperaturen der durch die Dichtung geleiteten Fluide ist es dabei bevorzugt, dass die mindestens eine metallische Lage unbeschichtet ist. Grundsätzlich kann die mindestens eine metallische Lage aber ein- oder beidseitig, vollflächig oder partiell mit einer polymerbasierten Beschichtung versehen sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Diese Zeichnungen dienen ausschließlich der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren enthalten neben den in den unabhängigen Ansprüchen dargelegten wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung auch in unterschiedlicher Zusammensetzung optionale und vorteilhafte Weiterbildungen. Jede einzelne dieser vorteilhaften und/oder optionalen Weiterbildungen der Erfindung kann als solche die in den unabhängigen Ansprüchen dargelegte Erfindung weiterbilden, auch ohne Kombination mit einer, mehreren oder sämtlichen der in den Beispielen zugleich dargestellten optionalen und/oder vorteilhaften Weiterbildungen.
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Die Figuren zeigen schematisch:
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1: in einer perspektivischen Draufsicht, einer angeschnittenen perspektivischen Draufsicht und einer Schnittdarstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung;
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2: eine Schnittansicht der Einbaulage einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung zwischen zwei fluidführenden Bauteilen;
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3: in Draufsicht und in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung;
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4 und 5: je eine Schnittdarstellung und eine partielle, schematische Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße metallische Flachdichtung von unten;
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6: eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung;
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7: zwei Schnittdarstellungen und eine schematische abschnittsweise Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße metallische Flachdichtung von unten;
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8 bis 11: je eine Schnittdarstellung und eine partielle, schematische Draufsicht auf weitere erfindungsgemäße metallische Flachdichtungen von unten; und
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12: eine Schemazeichnung zur Verdeutlichung geometrischer Verhältnisse innerhalb der erfindungsgemäßen Flachdichtungen.
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1 stellt in einer perspektivischen Draufsicht in 1-a, einem Anschnitt dieser Draufsicht entlang der Linie A-A aus 1-a im oberen Teil der 1-b und einer in Richtung senkrecht zur Dichtungsebene vergrößerten Schnittdarstellung entlang der Linie A-A im unteren Teil der 1-b eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar. Die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung weist genau eine metallische Lage 2 aus einem Stahlblech auf, in der eine Durchgangsöffnung 11 ausgebildet ist, durch die ein Fluid von einem der nicht-dargestellten angrenzenden Bauteile zum anderen geleitet wird. Um im Fluid mitgeschleppte Partikel, wie sie beispielsweise von einem Katalysator freigesetzt werden, daran zu hindern, weitergeleitet zu werden und stromabwärts liegende Bauteile zu beschädigen, ist in der metallischen Flachdichtung 1 ein Siebelement 4 aus einem Maschenmaterial 5, hier aus einem Edelstahldraht mit einer Drahtstärke von 0,09 mm und mit einer Maschenweite von 0,125 mm, integriert, das die Fluiddurchgangsöffnung 11 überspannt. Die Hauptströmungsrichtung des Fluides ist mit einem mit F markierten Pfeil angedeutet. Das Siebelement 4 ist dabei nicht einfach nur als flaches Sieb ausgebildet, wie dies im Stand der Technik häufig der Fall ist, sondern vergrößert die effektive Siebfläche innerhalb des begrenzten Raums des Fluidübergangs dadurch, dass es sich aus seiner im Randabschnitt 45 aufgespannten Ebene herauswölbt. Bei Betrachtung des Profils des Siebelements 4 lassen sich ein um die Mitte gelegener Auflageabschnitt 41, ein erster Verbindungsbereich 42, ein Wölbungsabschnitt 43, ein zweiter Verbindungsbereich 44 und eben der Randabschnitt 45 unterscheiden. Der Auflageabschnitt 41 erstreckt sich als ebene, geschlossene Fläche 51 in einer ersten Ebene E1. Der Auflageabschnitt 41 wird hier umlaufend von einem Wölbungsabschnitt 43 umgeben, dessen am stärksten aufgewölbter Bereich in der Ebene E2 verläuft. Die Ebenen sind, wie im unteren Teil der 1-b deutlich wird, dabei jeweils in der neutralen Faser der Sieblage 4 angeordnet. Diese Figur verdeutlicht auch, dass die Ebenen E1 und E2 voneinander beabstandet sind, aber im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Der Abstand beträgt hier 8 mm. Im Querschnitt erscheint der Wölbungsabschnitt 43 rinnenförmig. Der Auflageabschnitt 41 und der Wölbungsabschnitt 43 werden gemeinsam umlaufend von einem Randabschnitt 45 umgeben. Am Außenrand 48 des Siebelements 4 liegt die rostfreie Federstahllage 2 der Flachdichtung 1 auf. Dieser Außenrand 48 wird zur Abdichtung der Durchgangsöffnung 11 von einer Sicke 21 umgeben, die als Halbsicke um die Durchgangsöffnung 11 umläuft. Lediglich auf der links gezeichneten Seite des Schnitts erscheint diese Halbsicke wie eine Vollsicke, da sie sehr nahe bei derjenigen Halbsicke verläuft, die die zusätzliche Fluiddurchgangsöffnung 13 umgibt. Die erste und dritte Ebene E1 und E3 sind im vorliegenden Beispiel identisch, so dass E3 auch von E2 verschieden ist. Zwischen dem Wölbungsabschnitt 43 und dem Randabschnitt 45 ist ein zweiter Zwischenbereich 44 aufgespannt, der die Ebenen E2 und E3 verbindet.
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In der einen Blechlage 2 der metallischen Flachdichtung 1 ist ein Stützabschnitt 22 ausgebildet, der in die Fluiddurchgangsöffnung 11 hineinragt und diese zwischen den beiden strichpunktierten Linien überbrückt. Der Stützabschnitt 22 besteht hier aus einem stegförmigen Fortsatz der Dichtungslage 2, der die Durchgangsöffnung auf halber Breite überspannt. Lediglich in den beiden Bereichen zwischen einer gestrichelten und einer strichpunktierten Linie schwebt der Stützabschnitt 22, ansonsten liegt er auf dem Randabschnitt 45 bzw. dem Auflageabschnitt 41 auf und verhindert, dass sich das Siebelement 4 unzulässig verformt. Der Stützabschnitt 22 ist dabei ein Fortsatz der Blechlage 2, es ist also keinerlei Befestigung der Stütze an der Dichtungslage 2 notwendig.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 entspricht somit der ersten Variante einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1. Die Grundform der Durchgangsöffnung 11 ist hier rechteckig mit abgerundeten Ecken, auch die äußere Form von Wölbungsabschnitt 43 und Auflageabschnitt 41 ist abgerundet-rechteckig. Andere Grundformen sind grundsätzlich möglich, wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen angedeutet, so etwa runde oder ovale Grundformen.
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Während in 1 auch die Durchgangsöffnungen 12 für Befestigungsmittel dargestellt sind, sowie eine weitere Fluiddurchgangsöffnung 13, wird in den nachfolgenden Figuren auf die Darstellung derartiger sekundärer Durchgangsöffnungen verzichtet, auch wenn sie in der betreffenden Dichtung 1 vorhanden sind. Die nachfolgenden Darstellungen konzentrieren sich auf die Illustration der Gestaltung der Durchgangsöffnung 11 für Fluide.
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2 illustriert einen Fluidübergang zwischen zwei Bauteilen 8, 9, in dem eine erfindungsgemäße metallische Flachdichtung die Abdichtung gewährleistet. Die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung 1 besteht wie im Ausführungsbeispiel der 1 aus einer Blechlage 2 mit einer Durchgangsöffnung 11, die von einem Siebelement 4 überspannt ist. Die Hauptflussrichtung des Fluids ist dabei von oben nach unten gerichtet, wie mit dem Pfeil F angedeutet. Die Außenkante 48 des Siebelements 4 liegt dabei radial innerhalb des von der Halbsicke 21 in der metallischen Lage 2 umgebenen Bereichs. Das Siebelement ist bezüglich Auflageabschnitt 41, erstem Verbindungsbereich 42, Wölbungsabschnitt 43, zweitem Verbindungsbereich 44 und Randabschnitt 45 vergleichbar dem Ausführungsbeispiel der 1 gestaltet. Der äußere Kontaktbereich 27 von metallischer Lage 2 und Siebelement 4 liegt hier komplett außerhalb des Fluidstroms, so dass dieser Bereich für die Verbindung der beiden Elemente der metallischen Flachdichtung 1 besonders geeignet ist.
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3 zeigt eine Ausführungsform der zweiten Variante der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 mit einer Blechlage 2, in der eine Durchgangsöffnung 11 ausgebildet ist. Diese Durchgangsöffnung 11 wird von einem Siebelement 4 überspannt, das aus einem Maschenmaterial 5 besteht, das am Außenrand 48 verpresst ist, so dass die Drähte des Maschenmaterials 5 sich nicht lösen können. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen ist das Siebelement 4 auch hier profiliert. Allerdings weist es nicht einen einzelnen zentralen Auflageabschnitt 41 auf, sondern zwei langgestreckte Auflageabschnitte 41, die sich jeweils zumindest abschnittsweise in der ersten Ebene E1 erstrecken. Beide langgestreckten Auflageabschnitte 41 liegen abschnittsweise, nämlich in einem ihrer Mitte naheliegenden Bereich auf den Stützabschnitten 22 der Dichtungslage 2 auf und bilden dabei innere Kontaktabschnitte 23 aus, wobei die Stützabschnitte 22 in Fluiddurchgangsrichtung F hinter den Auflageabschnitten 41 angeordnet sind. Die Auflageabschnitte 41 sind jeweils auf ihren Längsseiten von nach unten offenen Wölbungsabschnitten 43 umgeben, die im Querschnitt als nach unten offene Rinnen erscheinen, insgesamt aber eine nach unten offene Wannenform aufweisen. Die Wölbungsabschnitte wölben sich mit der geschlossenen Seite der Wanne jeweils bis in die zweite Ebene E2 auf. Die beiden Auflageabschnitte 41 und die drei Wölbungsabschnitte 43 sind zusammen ringförmig vom Randabschnitt 45 umgeben, der sich bis zum Außenrand 48 des Siebelements 4 in der dritten Ebene E3 erstreckt. Der mittlere Wölbungsabschnitt 43 stellt hier also einen Wölbungsabschnitt dar, der mit dem ersten und dem zweiten Auflageabschnitt 41 zusammenwirkt. Die jeweils zwei langgestreckten Kontaktflächen 23 zwischen je einem Auflageabschnitt 41 des Siebelements 4 und einem Stützabschnitt 22 der Dichtungslage 2 umgeben die Wölbungsabschnitte hier in zwei Abschnitten zusammen über etwas mehr als 55% von deren Umfang.
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Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen weist das Siebelement 4 jeweils mehrere erste Zwischenbereiche 44 auf, die sich jeweils zwischen einem Auflageabschnitt 41 und zwei Wölbungsabschnitten 43 erstrecken und mehrere zweite Zwischenbereiche 44, die sich jeweils zwischen einem Wölbungsabschnitt 43 und dem Randabschnitt 45 erstrecken. Durch die Mehrzahl an Auflageabschnitten 41 ergibt sich bei dieser Ausführungsform eine besonders große Vergrößerung der Siebfläche, da sich besonders viele Flächenabschnitte ergeben, die quer zur Ebene ES der Stützabschnitte 22 verlaufen. Das Siebelement 4 wird umlaufend von einer Halbsicke 21 in der metallischen Flachdichtungslage 2 umgeben.
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Das Koordinatensystem in 3 definiert eine x- und eine y-Richtung. Die in 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung ist insbesondere für solche Durchgangsöffnungen 11 geeignet, die eine größere Erstreckung in x- als in y-Richtung aufweisen, insbesondere bei einer mehr als doppelt so großen Erstreckung in x- als in y-Richtung, da hier eine Mehrzahl wannenförmiger Wölbungsabschnitte 43 die Gesamtfläche besonders gut ausnutzen kann.
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Anstelle des eher eckigen Querschnitts der Wölbungsabschnitte 43, wie er in der oberen Teilfigur der 3 wiedergegeben ist, können auch stärker abgerundete Querschnitte zum Einsatz kommen, wie sie in den vorhergehenden Ausführungsformen dargestellt sind. Auch die Gesamtform der Wölbungsabschnitte kann von der dargestellten Wannenform abweichen, etwa stärker abgerundet sein, so dass sich eine runde, ovale oder elliptische Grundfläche ergibt.
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4 stellt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar, wobei Auflageabschnitt 41, Wölbungsabschnitt 43 und Randabschnitt 45 jeweils kreisrund und konzentrisch zueinander ausgebildet sind, wie dem unteren Teil der 4 entnommen werden kann, in der eine Draufsicht auf einen Abschnitt der Flachdichtung 1 von unten dargestellt ist. Weiter unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem der 1 dadurch, dass der Stützabschnitt 22 das Siebelement 4 nicht mit konstanter Breite überspannt, sondern auf halber Länge eine Verbreiterung 29 aufweist. In diesem verbreiterten Zentralabschnitt des Stützabschnitts 22 ist darüber hinaus eine kreisrunde Prägung 24 vorgesehen, die in Richtung des Siebelements 4 weist. Das Siebelement 4 seinerseits weist anders als in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen eine Distanz D13 zwischen den Ebenen E1 des Auflageabschnitts 41 und E3 des Randabschnitts 45 auf, die geschlossene Fläche 51 des Auflageabschnitts 41 ist nicht so weit zurückgeprägt wie der Randabschnitt 45. Hierdurch liegt der Auflageabschnitt 41 im Kontaktbereich 23 optimal auf dem Siebelement auf, der geprägte Abschnitt 24 erlaubt zudem eine Rückfederung. Gleichzeitig ist die Flächenausdehnung des Kontaktbereichs 23 minimiert, so dass die Durchflussfläche des Siebelements 4 vergrößert ist. Diese Höhenverhältnisse werden besonders deutlich anhand des Schnitts entlang der Linie C-C, der im oberen Teil der 4 wiedergegeben ist.
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4 illustriert weiter, dass es mit der erfindungsgemäßen Flachdichtung möglich ist, diese so zu gestaltet, dass es keine Überstände auf der Seite stromabwärts über die Ebene der Dichtungslage 2 im unmittelbar an die Durchgangsöffnung umlaufend angrenzenden Bereich gibt. Dies erlaubt es, die erfindungsgemäße Flachdichtung auch dort einzusetzen, wo aufgrund der Gegebenheiten im stromabwärts angrenzenden Bauteil ein Hineinragen in dessen Fluidöffnung unbedingt zu vermeiden ist, etwa, weil andere Bauteile in der Fluidöffnung platziert sind.
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In 5 ist – wieder in zwei Teilfiguren – ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 wiedergegeben. Der Schnitt der oberen Teilfigur verläuft entlang der Linie D-D der unteren Teilfigur. Während die bisherigen Ausführungsformen auf die explizite Darstellung der Verbindung zwischen der mindestens einen metallischen Lage 2 und dem Siebelement 4 verzichtet haben, ist hier nun eine stoffschlüssige Verbindung, genauer eine umlaufende Schweißverbindung 59 im Verbindungsabschnitt 49 und somit im äußeren Kontaktbereich 27 dargestellt. Der Stützabschnitt 22 der Blechlage 2 ist wieder stegförmig ausgebildet und weist in seinem zentralen Bereich wie schon im vorhergehenden Ausführungsbeispiel eine Verbreiterung 29 auf. In diesem verbreiterten Abschnitt 29 befindet sich nun aber keine Anprägung, sondern eine Durchflussöffnung 26, so dass nicht alles Fluid, das im mittleren Bereich von Bauteil 8 zu Bauteil 9 fließt, umgelenkt wird, sondern zumindest ein Teil des Fluids geradlinig weiterströmen kann, was den Druckverlust minimiert. Die Größe der Durchflussöffnung 26 soll in diesem Zusammenhang auch nicht so verstanden werden, dass sie maßstäblich sein soll. Vielmehr sind auch größere und kleinere Durchflussöffnungen 26 möglich, anstelle einer einzigen Durchflussöffnung 26 kann ein Stützabschnitt 22 auch mehrere Durchflussöffnungen 26 aufweisen.
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6 stellt eine zweilagige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar. Das Siebelement 4 ist in seinem Auflageabschnitt 41 mit dem Stützabschnitt 22 der Blechlage 2 über eine umlaufende Schweißnaht 59 verbunden. Die Sicken 21, 31 der beiden Dichtungslagen 2, 3 umgeben das Siebelement 4 und weisen dabei in entgegengesetzte Richtung, so dass sie den Randabschnitt 45 des Siebelements 4 zwischen sich aufnehmen. Die beiden Dichtungslagen 2, 3 sind benachbart zu ihrem Außenrand über mehrere Schweißpunkte 59' verbunden. Das Siebelement 4 selbst ist wie im Ausführungsbeispiel der 5 ausgebildet. Alternativ zu einer umlaufenden Schweißverbindung zwischen Siebelement 4 und Blechlage 2 können auch ein oder mehrere von einander beabstandete Punktschweißungen vorhanden sein.
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In 7 wird anhand dreier Teilfiguren A bis C eine alternative Befestigungsmöglichkeit für das Siebelement 4 in einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 illustriert. Anders als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit nur einem Wölbungsabschnitt ist der Auflageabschnitt 45 hier nicht als geschlossene Fläche ausgeführt, sondern besteht aus einer ringförmigen Fläche 52. Diese ringförmige Fläche 52 umschließt einen topfförmigen Abschnitt 53, der in Teilfigur A als zylindrischer Topf durch eine Durchgangsöffnung 26 im Stützabschnitt 22 hindurchreicht, wobei die Außenflächen des Zylinders im Wesentlichen bündig mit den Innenflächen der Durchgangsöffnung 26 sind. Um eine formschlüssige Befestigung von Siebelement 4 und Blechlage 2 zu erreichen, wird bei einem ersten Verbindungsverfahren der zylindrische Topf im Bereich seines Überstands über die Unterkante des Stützabschnitts 22 der Blechlage 2 zunächst nach außen verformt, wie mit einem Doppelpfeil und „1.” angedeutet ist. In einem zweiten Schritt wird der Topf in Richtung der Unterkante des Stützabschnitts 22 verpresst, wie mit dem mit „2.” gekennzeichneten Pfeil angezeigt ist. In einem alternativen, nicht angedeuteten Verbindungsverfahren wird die Umformung mittels eines halbkugelförmigen Werkzeugs in einem Verfahrensschritt realisiert.
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Es ergibt sich dabei, wie insbesondere aus Teilfigur B deutlich wird, in dem Bereich, in dem der verformte Topf nicht auf dem Stützabschnitt 22 aufliegt, eine Durchflussöffnung 26, die hier in der Mitte des Fluidströmungskanals liegt. Im Bereich dieser Durchflussöffnung 26 verläuft das Siebelement in einer vierten Ebene E4, die von den anderen definierten Ebenen E1, E2, E3 verschieden ist. Das Zusammenwirken von formschlüssiger Verbindung und Verpressung der das Siebelement 4 umgebenden Sicke 2 im verbauten Zustand der Dichtung sorgt für eine sichere Abdichtung.
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8 demonstriert anhand zweier Teilfiguren A und B, dass anstelle eines stegförmigen, zwei Seiten der Durchgangsöffnung 11 verbindenden Stützabschnitts 22 auch ein Stützabschnitt 22 eingesetzt werden kann, der wie ein Bootssteg nur von einer Seite in die Öffnung 11 hineinragt. Im Kontaktabschnitt 23 ist ein Verbreiterungsabschnitt 29 vorhanden, der eine Durchgangsöffnung 26 umgibt.
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In den beiden Teilfiguren A, B der 9 ist der Stützabschnitt 22 in Form eines Mercedessterns mit drei Stegen 22a, 22b, 22c und einem den eigentlichen Kontaktabschnitt 23 bildenden runden Verbreiterungsabschnitt 29 ausgebildet, wobei in diesem Verbreiterungsabschnitt 29 wiederum eine Durchgangsöffnung 26 vorhanden ist.
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Die insgesamt runde Form des Siebelements 4 im Ausführungsbeispiel der 10 entspricht der der Ausführungsbeispiele der 8 und 9. Der Stützabschnitt 22 der einzigen Blechlage 2 der metallischen Flachdichtung 1, die hier aus einer Nickelbasislegierung besteht, ist grundsätzlich wie in den Ausführungsbeispielen der 1, 2 und 4 bis 7 stegförmig ausgebildet. In seinem Verlauf bildet der Stützabschnitt 22 wieder einen Verbreiterungsabschnitt 29 aus, der ungefähr mittig in der Durchgangsöffnung 11 liegt. Hierzu benachbart erstrecken sich zwei stegförmige Bereiche, in denen jeweils eine Durchgangsöffnung 26 vorgesehen ist. Dies bewirkt schon eine Vergrößerung des Fluidstroms durch das Siebelement 4, das aus einem Edelstahldraht mit einer Drahtstärke von 0,12 mm und einer Maschenweite, die im Bereich M des steilsten Anstiegs des Siebelements 4 0,2 mm beträgt. Diese wird weiter dadurch vergrößert, dass dem Auflageabschnitt 41 des Siebelements 4 der Verbreiterungsabschnitt 29 zwar in einem großen Flächenbereich gegenüberliegt, dass der Kontaktabschnitt 23 zwischen dem Stützabschnitt 22 und dem Auflageabschnitt 41 aber auf zwei längliche Prägungen 24 beschränkt ist. Hierdurch ist ein Großteil der Fläche des Auflageabschnitts 41 vom Stützabschnitt 22 entfernt, wie aus Teilfigur A deutlich wird. Der Schnitt dieser Teilfigur A verläuft deshalb auch nicht durch den Kontaktbereich 23, sondern entlang der Linie K-K in Teilfigur B zu diesem versetzt, um den Abstand zu verdeutlichen.
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Wie in 7 ist auch im Ausführungsbeispiel der 11 der Auflageabschnitt 41 als ringförmige Fläche 52 ausgebildet. Innerhalb dieser ringförmigen Fläche 52 wölbt sich ein topfförmiger Abschnitt 53 des Siebelements 4 in Richtung des umlaufenden Wölbungsabschnitts 43 bis zu einer Ebene E4, die sich wieder auf die neutrale Faser bezieht. Im vorliegenden Beispiel ist das Ausmaß der Wölbung des topfförmigen Abschnitts 53 und des hierzu konzentrischen Wölbungsabschnitts 43 identisch, so dass die Ebenen E2 und E4 hier identisch sind. Auch die Ebenen E1 und E3, in denen sich Auflageabschnitt 41 und Randabschnitt 45 erstrecken, fallen hier zusammen, sind aber von den Ebenen E2 und E4 beabstandet. Die Blechlage 2 der Flachdichtung 1 bildet hier nicht nur einen einzigen Stützabschnitt 22 aus, der stegförmig das Siebelement 4 überspannt, sondern es erstrecken sich zwei stegförmige Stützabschnitte 22a, 22b im Wesentlichen parallel zwischen den Rändern der Durchgangsöffnung 11. Die Stützabschnitte 22a, 22b weisen dabei zwar in Projektion in die Ebene des Stützabschnitts ES gleichbleibende Breite auf, sind aber in ihrem Verlauf durch die Durchgangsöffnung 11 mit schmalen, länglichen Prägungen 24 versehen. Im Bereich dieser Prägungen 24 liegt nur ein schmaler, mittlerer Bereich des Stützabschnitts 22 auf dem Auflageabschnitt 41 auf, die Seitenränder des Stützabschnitts 22 kragen vom Auflageabschnitt 41 weg, so dass sich eine besonders hohe Durchflussfläche ergibt, wie insbesondere aus der Teilfigur A deutlich wird. Die Kontaktfläche 23 ist dabei deutlich geringer als 10% und auch geringer als 5% der in die Ebene ES projizierten Gesamtflächenausdehnung des Siebelements. Teilfigur B demonstriert, dass die Prägungen nur in dem Bereich erfolgen, der vom Randabschnitt 45 umgeben ist.
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Aus 11 lässt sich auch ableiten, dass anders als bei den rahmenförmigen Stützungen der Dichtungen des Stands der Technik mit Siebeinsatz die Kontaktflächen 23 zwischen Stützabschnitten 22 bzw. 22a, 22b und Auflageabschnitt 45 zumindest abschnittsweise sehr nahe beim Flächenschwerpunkt des Siebelements 4 bzw. der Durchgangsöffnung 11 liegen. Der Abstand der inneren Kontaktfläche 23 zum Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 11 beträgt 27,5% des Radius der Durchgangsöffnung. Bezogen auf die Fläche erstreckt sich die innere Kontaktfläche 23 somit zumindest abschnittsweise innerhalb der innersten 10% der Fläche der Durchgangsöffnung um deren Mittelpunkt bzw. Flächenschwerpunkt.
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12 verdeutlicht die Dicken- und Abstandsverhältnisse in einer erfindungsgemäßen Flachdichtung 1. Der Abstand D12 und D23 zwischen erster und zweiter Ebene einerseits und zweiter und dritter Ebene andererseits ist hier identisch und beträgt zwischen 1 und 20 mm, vorzugsweise zwischen 3 und 10 mm. Wölbt sich der Auflageabschnitt 41 nicht bis zur Ebene E3 des Randabschnitts 45 zurück, wie dies im Ausführungsbeispiel der 4 der Fall ist, sind D12 und D23 verschieden, D23 kann bis zu 2 mm, vorzugsweise bis zu 1 mm größer sein als D12. Die Höhe der Sicke HS beträgt üblicherweise 0,2 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1 mm. Weist ein oder der einzige Stützabschnitt 22 geprägte Strukturen auf, wie etwa die napfförmige Prägung 24 in 4, die länglichen Prägungen 24 in 10 oder die langgestreckten Prägungen 24 in 11, so weisen diese Prägungen ähnliche Prägemaße auf wie die bereits angesprochene Halbsicke 21, also 0,2 bis 1,5 mm. Eine leichte Durchbiegung des Stützabschnitts 22 kann im Rahmen der Erfindung in Kaufgenommen werden, so dass der gesamte Stützabschnitt 22 in einem Bereich verläuft, der sich senkrecht zur Ebene ED der Dichtungslage 2 am Rand der Durchgangsöffnung 11 um bis zu 2,5 mm, vorzugsweise bis zu 1,5 mm in beide Richtungen erstreckt.
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Sämtliche dargestellten Beispiele erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen eignen sich für verschiedene Einsatzzwecke, in denen eine Flachdichtung neben ihrer eigentlichen Dichtungsaufgabe auch Filteraufgaben übernehmen muss. Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtungen im Bereich heißer Gase, insbesondere Abgase und dabei vorzugsweise als Dichtung im Bereich der Abgasrückführung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007019946 A1 [0002]
- DE 102009010385 A1 [0003, 0004]
- DE 202014102014 U1 [0005]
