-
Die vorliegende Erfindung betrifft Dichtungen mit mindestens einer metallischen flachen Lage. Derartige Dichtungen werden insbesondere in Form von Flachdichtungen eingesetzt. Wesentlicher Anwendungsbereich von Flachdichtungen sind zum Beispiel Verbrennungsmotoren, in denen Flachdichtungen beispielsweise als Abgaskrümmerdichtungen, Einlasskrümmerdichtungen, Getriebesteuerplatten, Wasserpumpendichtungen, Turboladerdichtungen, Abgasrückführungsdichtungen und sonstige Dichtungen eingesetzt werden.
-
Derartige Dichtungen weisen mindestens eine flache, metallische Lage auf. Die flache metallische Lage muss dabei nicht vollständig eben sein. Zum einen kann sie senkrecht zu ihrer Flächenausdehnung verformt sein, beispielsweise in Form eines Kegelstumpfes oder einer vergleichbaren Form nicht-runder Grundfläche, insbesondere elliptischer oder ovaler Grundfläche , zum anderen kann sie in der flächigen Lage Prägungen oder anderweitige lokale Verformungen aufweisen, so dass die flache metallische Lage aus ihrer mittleren flächigen Ausdehnungsebene zu einer oder beiden Seiten lokal hervorragt.
-
Die flache metallische Lage der Dichtung muss also nicht vollständig eben sein.
-
Derartige Dichtungen werden üblicherweise noch vor Inbetriebnahme des durch die Dichtung abgedichteten Aggregats einem Kaltleckagetest unterzogen, um das Aggregat mit verbauter Dichtung auf die Abwesenheit von Montagefehlern und/oder Groblecks bereits im kalten Zustand zu überprüfen. Insbesondere im Hinblick auf diesen Test werden die Lagen der Dichtung mit einem elastischen Material beschichtet. Als Material für die Beschichtung kann dabei einerseits ein Material gewählt werden, das sowohl auf die Prüfung bei Raumtemperatur als auch für den Einsatz unter Betriebstemperatur optimiert ist, d.h. bei Betriebstemperatur zumindest noch teilweise vorhanden ist, beispielsweise harzverstärktes NBR. Andererseits kann aber auch ein Material gewählt werden, das im späteren Betrieb des Aggregats weitgehend rückstandsfrei verbrennt oder abdampft, beispielsweise PE/PEG-Wachs. Meist ist dabei eine Vorbehandlung der Oberfläche der metallischen Lage und/oder das Aufbringen einer Haftvermittlerschicht notwendig.
-
Nachteilig hieran ist, dass die Lagen der Dichtung aufwändig vorbehandelt und beschichtet werden müssen, was zusätzliche Fertigungsschritte und zusätzliche Kosten verursacht.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtung mit mindestens einer flachen metallischen Lage zur Verfügung zu stellen, die bei geringem Herstellungsaufwand und geringen Kosten Kaltleckagetests besteht.
-
Diese Aufgabe wird durch die Dichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Dichtung und deren Ausgestaltung als Dichtung eines Verbrennungsmotors, insbesondere als Flachdichtung wie Abgaskrümmerdichtung, Einlasskrümmerdichtung, Getriebesteuerplatte, Wasserpumpendichtung, Turboladerdichtung, Abgasrückführungsdichtung und dergleichen werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
-
Erfindungsgemäß weist die Dichtung wie diejenigen im Stand der Technik mindestens eine flache metallische Lage auf. Es sind auch mehrlagige Dichtungen mit zwei oder mehr Lagen möglich.
-
Erfindungsgemäß ist nun mindestens eine Seite, also Oberfläche, mindestens einer der flachen metallischen Lagen der Dichtung mit einer verformbaren Folie versehen. Diese kann zumindest bereichsweise oder auch vollflächig auf einer Oberfläche der mindestens einen flachen metallischen Lage aufgebracht sein. Als Material für die Folie wird dabei ein Material gewählt, welches sich bei hoher Temperatur zumindest teilweise oder bereichsweise, weitgehend oder vollständig entfernt.
-
Als Alternative zu der Beschichtung mit elastomeren Materialien gemäß dem Stand der Technik wird auch durch das Aufbringen einer derartigen Folie auf mindestens eine Oberfläche einer der flachen, metallischen Lagen der Dichtung deren Abdichtung im Kaltleckagetest gewährleistet. Zugleich ist die Folie aus einem derartigen Material, das sie sich bei hohen Temperaturen, wie sie sich im Betrieb des durch die Dichtung abgedichteten Aggregates ergeben, zumindest teil- oder bereichsweise, jedoch auch weitgehend oder vollständig entfernt.
-
Das Aufbringen der Folie kann dabei durch Folieren, Laminieren oder anderweitig erfolgen. Bei glatten Blechen ist eine rein adhäsive Befestigung der Folie auf dem Blech der Lage möglich. Insbesondere kann die Folie bereits vor dem ersten Herstellungsschritt der metallischen Dichtung, d.h. auf dem unbearbeiteten Coil-Material, insbesondere vollflächig, aufgebracht sein.
-
Für das Sich-Entfernen der Folie nach dem Kaltleckagetest ergeben sich verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann sich die Folie zumindest in relevanten Bereichen zumindest teilweise thermisch zersetzen und so in die Gasphase überführt werden. Hierdurch entfernt sich die Folie zumindest teilweise irreversibel von der Oberfläche der damit belegten flachen Lage. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Folie dadurch entfernt, dass sie zumindest in Bereichen durch höhere Temperatur aufgeschmolzen wird und dann aus diesen Bereichen durch den Pressdruck auf die Dichtung wegfließt. Das so verflüssigte bzw. niederviskose Folienmaterial kann zum einen in Räume mit geringerer Verpressung fließen oder zumindest teilweise oder vollständig von der Oberfläche der mit der Folie versehenen flachen Lage wegfließen. Im Ergebnis entfernt sich bei jeder Art der Entfernung der Folie zumindest ein Teil der Folie aus den stark verpressten Dichtbereichen der flachen Lage.
-
Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die flachen Lagen mit einem elastomeren Kunststoff, beispielsweise durch Auftrag des Kunststoffs als Flüssigkeit, als Pulver oder nach Verdampfen beschichtet werden, ist ein Folieren der flachen Lage erheblich kostengünstiger. Insbesondere können folierte Bleche als Halbzeug in einfacher Weise hergestellt oder von Zulieferern bezogen werden. Die Folie ersetzt also die Elastomerbeschichtung aus dem Stand der Technik, wobei Fertigungsschritte eingespart oder vereinfacht und weiterhin auch die Kosten für die fertige Dichtung gesenkt werden.
-
Die Verwendung von Folien ermöglicht es, die Oberflächen der flachen Metalllagen mit einem dünnen, anpassungsfähigen und gesundheitlich unbedenklichen (ungiftigen) Material zu belegen, das anschließend auch in gesundheitlich unbedenklicher Weise im Betrieb des Aggregats, in dem die Dichtung eingesetzt wird, wieder entfernt werden kann bzw. sich wieder entfernt.
-
Weiterhin ist es möglich, die Folie mit einer Kennzeichnung zu versehen, die ohne Weiteres im noch nicht verbauten Zustand der Dichtung klar und deutlich erkennbar ist. Der Verlust der Folie im verbauten Zustand ist dann zwar auch mit dem Verlust der Kennzeichnung verbunden. Dies ist allerdings nach dem Verbau der Dichtung nicht in jedem Fall erheblich.
-
Als Kennzeichnung eignen sich Kennzeichen, die die richtige Montage der Dichtung erleichtern oder auch Kennzeichen, mit denen die Dichtung und/oder der Hersteller eindeutig bezeichnet werden können, beispielsweise Teilenummern oder auch Marken oder Logos des Herstellers.
-
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die flache metallische Lage auch im mit der Folie versehenen Zustand unproblematisch weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise gestanzt oder geprägt werden kann. Auch eine weitere Beschichtung von nicht mit der Folie belegten Bereichen ist ohne Weiteres möglich, beispielsweise für die Abdichtung von Grenzflächen zwischen drei Bauteilen.
-
Vorteilhafterweise wird nicht lediglich eine Oberfläche einer der flachen metallischen Lagen der Dichtung mit einer Folie versehen, sondern mehrere Oberflächen bzw. sämtliche Oberflächen sämtlicher flacher metallischer Lagen der Dichtung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Oberflächen der Lagen der Dichtung derart mit Folie versehen sind, dass zwischen benachbarten flachen metallischen Lagen jeweils mindestens eine Folie angeordnet ist und /oder auf den beiden außen liegenden Oberflächen der Dichtung ebenfalls eine Folie angeordnet ist.
-
Die Folien können beispielsweise entweder auf die Oberfläche der flachen metallischen Lagen mittels eines Klebers aufgebracht werden. Bei hinreichend glatten Oberflächen der flachen metallischen Lagen können die Folien jedoch auch ohne weitere Hilfsmittel unmittelbar adhäsiv auf die Oberfläche aufgebracht werden.
-
Die auf die Oberfläche der flachen metallischen Lage aufgebrachte Folie weist vorteilhafterweise die folgenden Eigenschaften auf:
-
Ihre Dicke D beträgt 5 µm ≤ D ≤ 100 µm, vorteilhafterweise 8 µm ≤ D ≤ 80 µm, vorteilhafterweise 12 µm ≤ D ≤ 70 µm. Bei einer derartigen Dicke wird eine hinreichende Abdichtung bei Kaltleckagetests gewährleistet und anderseits auch eine hinreichende Abdichtung nach Entfernen der Folie im Betrieb des Aggregats gesichert, da die Dickenabnahme bei Sich-Entfernen der Folie keine gravierenden Auswirkungen hat. Die Dicke LD der Lagen ist üblicherweise deutlich dicker als die der Folie(n) und beträgt 100 µm ≤ LD ≤ 1,5 mm, wobei für Lagen mit Profilierungen üblicherweise Dicken von 150 µm ≤ LD ≤ 300 µm zum Einsatz kommen.
-
Die Folie muss dabei nicht auf der gesamten Oberfläche einer flachen metallischen Lage angeordnet sein, es genügt, wenn diese bereichsweise, vorteilhafterweise auf ≥ 50 % der Oberfläche dieser Lage, vorteilhafterweise auf ≥ 75 % der Oberfläche der Lage (bezogen auf eine oder beide Seiten) aufgebracht ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn sämtliche Bereiche, die für die Abdichtung im Kaltleckagetest relevant sind, mit der Folie versehen sind, während diejenigen Bereiche der flachen metallischen Lage, die für die Abdichtwirkung nicht wesentlich sind, von der Folie frei bleiben können. Dies bedeutet beispielsweise, dass insbesondere temporäre Kennzeichen wie Logos, Teilenummern, Montagehinweise etc. in denjenigen Bereichen der Folie, die für die Abdichtung im Kaltleckagetest nicht relevant sind, als Aussparung der Folie ein- bzw. aufgebracht werden können. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Bereiche, in denen besonders hohe Kräfte eingeleitet werden, also insbesondere die Bereiche, die unmittelbar an die Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel angrenzen, von Folie frei bleiben. Hierdurch kommt es, wenn sich die Folie ansonsten zumindest teilweise entfernt, in diesen Bereichen nicht zu Veränderungen der Dicke der Dichtung, so dass sich auch keine merklichen Veränderungen bei der Krafteinleitung ergeben.
-
Als Folie kann vorteilhafterweise ein Material verwendet werden, das sich bei einer gegenüber Raumtemperatur wesentlich erhöhten Temperatur (d. h. vorteilhafterweise um ≥ 200 K, vorteilhafterweise ≥ 250 K, vorteilhafterweise ≥ 300 K erhöhten Temperatur) zersetzt, wobei die Zersetzung bereits bei einer Temperatur ≤ 440°C, vorteilhafterweise ≤ 400°C, insbesondere ≤ 360°C einsetzen soll.
-
Im Falle, dass die Folie aus einem Material besteht, das erweicht und zur Seite verdrängt werden kann, erweicht das Material vorteilhafterweise erst bei einer Temperatur oberhalb Raumtemperatur, vorteilhafterweise ≥ 20 K oberhalb Raumtemperatur, vorteilhafterweise ≥ 50 K oberhalb Raumtemperatur (Raumtemperatur = 20°C). Die Materialerweichung soll jedoch vorteilhafterweise unterhalb einer Temperatur von 90°C, vorteilhafterweise unterhalb einer Temperatur von 75°C einsetzen. Die Erweichungstemperatur wird dabei insbesondere als VICAT-Erweichungstemperatur B50 gemäß DIN-ISO 306 bestimmt.
-
Durch diese Wahl des Materials der Folie wird gewährleistet, dass vor der Montage der Dichtung die Folie auf der mindestens einen metallischen flachen Lage intakt bleibt, jedoch im Betrieb des mit der Dichtung abgedichteten Aggregates sich zumindest teilweise entfernt.
-
Als derartige Materialien können insbesondere Polyolefine, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen, Polystyrole oder Polylactide eingesetzt werden.
-
Vorteilhafterweise ist die Folie aus einem Material oder enthält dieses, das eine Shore D Härte von ≤ 60, vorteilhafterweise ≤ 50 aufweist. Mit einem derartigen Material können Leckagen im Kaltleckagetest sicher vermieden werden. Zur Bestimmung der Shore Härte kann ggf. Folienmaterial in mehreren Schichten aufeinander gelegt werden.
-
Es ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Folie auf der gesamten mit der Folie beschichteten Oberfläche einer flachen metallischen Lage dieselbe oder nur geringfügig schwankende Dicke aufweist. Mit gleicher Dicke ist dabei eine Dicke gemeint, die sich innerhalb der Fertigungstoleranzen bei der Fertigung derartiger Folien bewegt, insbesondere um weniger als 10 % um ihre durchschnittliche Dicke schwankt.
-
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform kann jedoch auch die Dicke der Folie über die Oberfläche der damit versehenen flachen metallischen Lage variabel gestaltet sein. Beispielsweise kann die Dicke der Folie in bestimmten Bereichen erhöht oder verringert sein. Weist die flache metallische Lage beispielsweise Umformungen, wie Prägungen und dergleichen auf, so kann die Folie im Bereich der Umformung gegenüber den in der Lagenerstreckung hierzu benachbarten Bereichen eine geringere Dicke aufweisen. Beispielsweise kann die flache metallische Lage Sicken oder anderweitige Profilierungen, beispielsweise als Dichtsicken oder Verformungsbegrenzer, aufweisen. In diesem Falle kann die Dicke der Folie in den Bereichen der Sicke oder der Profilierungen, in denen es bei der Umformung zur Anlage am Werkzeug kommt, also insbesondere in Bereichen höherer Umformgrade, verringert sein. In diesen Bereichen ist auch beim Kaltleckagetest die Verpressung der flachen metallischen Lage zumindest bereichsweise erhöht, so dass die Gefahr einer Kaltleckage dort geringer ist und folglich auch eine geringere Dicke der Folie hinreichend ist.
-
Weist die flache metallische Lage Durchgangsöffnungen auf, wie beispielsweise für Befestigungsmittel, Fluiddurchgänge oder Brennraumöffnungen und dergleichen, so kann der diese Durchgangsöffnungen umgebende Bereich, insbesondere der Bereich in dem der Schraubenkopf zur Anlage kommt und unmittelbar daran angrenzende Bereiche, beispielsweise im Bereich, der durch das 2,5-fache des Schraubendurchmessers um den Mittelpunkt der Durchgangsöffnung aufgespannt wird, ohne Folie ausgestaltet werden. Es ist auch möglich, dort die Dicke einer aufgebrachten Folie zu verringern gegenüber dem in der Lagenerstreckung seitlich benachbarten Bereich.
-
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Dichtungen gegeben. Dabei werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung nicht immer wiederholt wird.
-
Die nachfolgenden Beispiele zeigen jeweils eine Dichtung mit einer Vielzahl von weiteren vorteilhaften Weiterbildungen und Merkmalen. Diese Weiterbildungen und Merkmale können auch einzeln und nicht nur in Kombination mit den weiteren zugleich dargestellten Weiterbildungen und Merkmalen die erfindungsgemäße Dichtung weiterbilden. Es ist auch möglich, verschiedene Merkmale und Weiterbildungen aus einem Beispiel mit einzelnen Merkmalen und Weiterbildungen aus einem anderen Beispiel zu kombinieren und so die erfindungsgemäße Dichtung weiterzubilden.
-
Es zeigen
- 1 bis 6 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Dichtungen in Aufsicht, im Querschnitt oder im Querschnitt im Ausschnitt.
-
1 zeigt eine Abgaskrümmerdichtung 1 in Form einer Flachdichtung in zwei Varianten. Die Variante der 1A weist eine flache und bis auf in die Lage eingebrachten Prägungen 5a. 5b ebene Lage 2 auf. Die Abgaskrümmerdichtung 1 ist in Aufsicht auf die Oberseite 2a der Lage 2 im Ausschnitt dargestellt. Der gezeigte Ausschnitt weist zwei Durchgangsöffnungen 3a und 3b für Abgasräume auf. Weiterhin sind in dem gezeigten Ausschnitt vier Schraubenlöcher 4a, 4b, 4c und 4d angeordnet. Um die Abgasdurchgangsöffnungen 3a und 3b ist die Lage 2 geprägt zur Ausbildung von Profilierungen 5a, 5b als Abdichtelemente. Analog ist entlang des Aussenrandes 6 der Lage 2 eine Profilierung 15 als umlaufendes Abdichtelement eingeprägt. Die Lage 2 weist folglich einen Außenrand 6 und Innenränder 7a, 7b um die Abgasdurchgangsöffnungen 3a, 3b sowie Innenränder 8a, 8b, 8c und 8d um die Schraubenlöcher 4a bis 4d auf.
-
Auf die metallische Lage 2 ist nun auf die in Ansicht der 1A dargestellte Oberfläche 2a eine Polyethylen-Folie 10 mit 12 µm Dicke aufgebracht. Diese ist vollflächig auf der Lage 2 aufgebracht, der Außenrand 11 der Folie 10 fällt somit mit dem Außenrand 6 der Lage 2 zusammen. Sowohl die um die Abgasdurchgangsöffnungen 3a, 3b als auch die um die Schraubenlöcher 4a bis 4d umlaufenden Ränder 8a bis 8d der Lage 2 sind in der dargestellten Aufsicht deckungsgleich mit den Innenrändern 7a, 7b bzw. 13a bis 13d der Folie 10 um die Brennraumdurchgangsöffnungen 3a und 3b bzw. die Schraubenlöcher 4a bis 4d.
-
1B zeigt eine weitere Abgaskrümmerdichtung 1 im gleichen Ausschnitt in Aufsicht wie 1A. Die metallische Lage 2 der Abgaskrümmerdichtung 1 ist gleich wie diejenige in 1A ausgestaltet. Auch die Folierung der metallischen Lage 2 mit einer hier 15 µm dicken Polyethylen-Folie 10 ist fast gleich ausgestaltet. Der einzige Unterschied zur Folierung in 1A besteht darin, dass die Innenränder 13a bis 13d der Folie 10 um die Schraubenlöcher 4a bis 4d in der Lage 2 radial nach außen beabstandet zu den Innenrändern 8a bis 8d der Schraubenlöcher 4a bis 4d verlaufen. Damit ergibt sich ein nicht folierter Bereich, der um die Schraubenlöcher 4a bis 4d umläuft. In diesen Bereichen werden die Anzugskräfte der Schrauben und damit die Verpressungskräfte für die Dichtung 1 in die metallische Lage 2 eingeleitet. Daher ist es dort erwünscht, dass es zu keinen oder nur minimalen Veränderungen der Dicke der Dichtung 1 kommt. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn in einem Bereich, dessen Erstreckung um den Mittelpunkt des Schraubenlochs 4a bis 4d bis zum 2,5-fachen des Durchmessers des jeweiligen Schraubenlochs 4a bis 4d beträgt, die Folie ausgespart ist, so dass sich diese auch nicht entfernen kann. Hierdurch wird ein Setzen, d.h. eine Reduktion der Dicke, der Dichtung vermieden und die eingeleiteten Schraubenkräfte bleiben konstant. Die Schraubenlöcher und die unmittelbar daran angrenzenden Bereiche befinden sich üblicherweise außerhalb der Dichtbereiche, so dass ein Fehlen der Folie in diesen Bereichen keine signifikante Beeinträchtigung des Kaltleckagetests zur Folge hat.
-
Vorzugsweise wird auch hier die Folie vollflächig aufgebracht und nachträglich entfernt, beispielsweise herausgeschnitten und/oder abgezogen.
-
2 stellt eine ähnliche Abgaskrümmerdichtung 1 wie 1B dar. Hier reicht die Folie 10 nur abschnittsweise bis an den Außenrand 6 der metallischen Lage 2. Zur Aussparung des Bereichs unmittelbar um die Schraubenlöcher 4a bis 4d ist die Folie somit bandförmig mit einem zumindest in den auskragenden Bereichen der Dichtungslage 2 gerade verlaufenden Rand 11 ausgespart. Dies ermöglicht ein einfaches Herstellen der Dichtung, z.B. indem die Folie abschnittsweise abgezogen wird oder indem eine Folie mit einer gegenüber der Maximalbreite der Dichtungslage 2 geringeren Breite aufgebracht wird. Nichtsdestotrotz sind die Abgasdurchgangsöffnungen 3a, 3b vollständig von Folie 10 umgeben und die Abdichtelemente 5a, 5b von Folie 10 bedeckt. Der Flächenanteil der Folie 10 an der gesamten Oberfläche der Dichtungslage 2 beträgt deutlich mehr als 50%. Die Folie ist hier eine 20 µm dicke Polyactid-Folie, die auf beide Oberflächen 2a, 2b der Dichtungslage 2 aufgebracht ist.
-
3A bis 3E zeigen fünf verschiedene Flachdichtungen 1 im Ausschnitt um gesickte Bereiche mit Sicken 5, 5' im Querschnitt. Derartige Flachdichtungen 1 können beispielsweise Zylinderkopfdichtungen, Getriebesteuerplatten, Abgaskrümmerdichtungen und dergleichen sein. In den gesickten Bereichen mit den Sicken 5, 5', die beispielsweise als Abdichtsicken umlaufend um Durchgangsöffnungen 3, z. B. Fluiddurchgangsöffnungen oder Verbrennungsräume, angeordnet werden, sind die Dichtungen 1 der 3A bis 3E weiter unterschiedlich ausgestaltet.
-
3A zeigt eine einlagige Dichtung 1 mit einer einzelnen flachen Lage 2. Diese Lage 2 ist auf beiden Oberflächen 2a, 2b jeweils mit einer Folie 10a, 10b versehen, die sich auch in den Bereich der Sicke 5 erstreckt.
-
Die Flachdichtung 1 der 3B weist zwei Lagen 2, 2' auf, wobei auf jeder der Oberflächen 2a, 2b, 2a', 2b' beider Lagen 2, 2' jeweils eine Folie 10a, 10b bzw. 10a', 10b' aufgebracht ist. Auch hier erstreckt sich die Folierung sämtlicher Oberflächen über den Bereich der Sicken 5, 5'.
-
Die Flachdichtung 1 der 3C weist ebenfalls zwei Lagen 2, 2' auf wie diejenige der 3b. Im Unterschied zu der Flachdichtung 1 der 3B ist die Lage 2 auch auf der Oberfläche 2b mit einer Folie 10b versehen, an der sie an die Lage 2' angrenzt, während die Oberfläche 2a' der Lage 2', die an die Lage 2 angrenzt, nicht mit einer Folie versehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist folglich zwischen sämtlichen Lagen und jeweils auf den Außenoberflächen der Lagen 2, 2' jeweils eine Folie angeordnet, so dass eine Kaltleckage zuverlässig verhindert wird. Zudem sind die Fertigungskosten verringert, da eine der Folien aus 3B, nämlich die Folie 10b', eingespart wird.
-
3D zeigt eine dreilagige Flachdichtung 1, die grundsätzlich wie diejenige in 3B ausgebildet ist. Allerdings ist zwischen die Lagen 2, 2' eine Trägerlage 9 eingefügt. Derartige Trägerlagen dienen verschiedenen Zwecken, beispielsweise der Herstellung der korrekten Dicke der Flachdichtung 1 sowie der Versteifung der Flachdichtung 1. Sie sind häufig nicht wie die Lagen 2, 2', die gesickt sind, aus Edelstahl oder anderem elastischem metallischem Material gefertigt, da sie üblicherweise keine Prägungen, insbesondere keine Dichtsicken aufweisen.
-
Die Lage 9 ist nicht mit einer Folie versehen, da die Abdichtung zwischen der Lage 9 und den benachbarten Lagen 2, 2' bereits durch die auf die Lagen 2, 2' aufgebrachten Folien 10b, 10a' gewährleistet wird.
-
3E zeigt eine vierlagige Dichtung
1, die sich von
3C im Wesentlichen dadurch ableiten lässt, dass die Anzahl der Lagen - hier
2,
2',
2",
2"' - verdoppelt ist. Wiederum ist auf jeder Außenoberfläche
2a,
2b"' der Dichtung
1 eine Folie
10a,
10a"' vorgesehen ebenso wie zwischen jeder der Lagen
2,
2',
2",
2"', wobei diese Folien mit
10b,
10a' und
10a" bezeichnet sind. Beim gezeigten Beispiel kommt jeweils eine 15 µm dicke Polypropylenfolie zum Einsatz. Ebenso wäre es jedoch möglich, nur zwischen den Lagen
2,
2',
2",
2"' eine solche Folie zu verwenden, die auf den Kaltleckagetest hin optimiert ist, und auf den nach außen weisenden Oberflächen
2a,
2b"' der Dichtung
1 eine Gleitbeschichtung zu verwenden, wie sie beispielsweise in der
EP 974 630 A1 beschrieben ist, die weniger auf den Kaltleckagetest sondern auf den Einsatz der Dichtung unter realen Bedingungen optimiert ist.
-
4 zeigt eine weitere Dichtung mit einer flachen metallischen Lage, die als Dichtring ausgebildet ist. In 4 ist dabei ein Querschnitt durch eine Hälfte des Dichtrings 1 dargestellt. Mit Bezugszeichen 40 ist die Rotationsachse für die Rotationssymmetrie des Dichtringes 1 eingezeichnet. Der Dichtring 1 in 4 umläuft folglich in geschlossener Weise die Rotationsachse 40 bzw. die Mediendurchgangsöffnung 3.
-
Der Dichtring 1 weist zwei flache metallische Lagen 2, 2' auf. Diese flachen metallischen Lagen sind derartig verformt, dass sie im Querschnitt ein Doppel-S bilden und nicht mehr eben sind. Es sind dennoch flache, metallische Lagen, da ihre Ausdehnung in sämtliche Richtungen in der Ebene der jeweiligen neutralen Fasern der Lagen 2, 2' erheblich größer ist als ihre zur neutralen Faser senkrechte Richtung (Dicke). Die Ausdehnung ist vorteilhafterweise um das 10-fache, vorteilhafterweise um das 30-fache in jede der Richtungen in der Ebene der neutralen Fasern größer als senkrecht zur neutralen Faser. Weiter ist jede der Lagen 2, 2' so umgeformt, dass sie bei Projektion in Ebene, in der der Rand der betreffenden Lage 2, 2' an die Durchgangsöffnung 3 angrenzt, jeweils nur einlagig ist. Sie weisen also keine Doppelungen oder Falze auf.
-
Die Lagen 2, 2' sind nun mit Folien versehen, wobei die Außenoberflächen der Dichtung 1 mit Folien 10a, 10c auf den jeweiligen Lagen 2, 2' versehen sind. Zwischen den beiden Lagen 2, 2' befindet sich eine Folie 10b, die auf der Oberfläche 2b der Lage 2, die der Lage 2' zugewandt ist, angeordnet ist. Auch in diesem Beispiel genügt also eine einzelne Folie im Zwischenbereich zwischen den Lagen 2, 2' um eine Kaltleckage zu verhindern.
-
Die doppelte S-Form der Dichtung 1 ergibt sich dadurch, dass flache, ebene metallische Lagen 2, 2' zuerst foliert und derart umgeformt werden, dass sich jeweils ein gekrümmter innerer Randbereich 16 und ein gekrümmter äußerer Randbereich 17 ergibt. Anschließend werden die beiden Lagen 2, 2' zur Dichtung 1 miteinander zusammengefügt.. Zwischen diesen beiden Randbereichen 16 und 17 erstreckt sich ausgehend von dem Randbereich 16 die Flachdichtung 1 längs eines geraden Abschnitts 18a, einer Krümmung 19a, eines mittleren weiteren geraden Abschnitts 18b, einer zur Krümmung 19a gegenläufigen Krümmung 19b und eines weiteren geraden Abschnitts 18c bis zum äußeren Randbereich 17.
-
5 zeigt ein weiteres Beispiel einer Flachdichtung 1, die ähnlich derjenigen in 4 als umlaufender in sich geschlossener Dichtring ausgebildet ist.
-
Der Dichtring 1 ist zwischen zwei Bauteilen 30, 31 eingespannt, wobei 5 einen Zustand zeigt, bei dem die Oberflächen 35 und 36 nicht aufeinander gepresst sind, d. h. in nicht montiertem Zustand.
-
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist das Bauteil 30 derart ausgestaltet, dass es eine kreisförmige Nut 32 aufweist, deren Grund die Oberfläche 34 und deren Seitenwände die Oberflächen 33a, 33b bilden. Diese Nut 32 stellt Raum für den Dichtring 1 zur Verfügung.
-
Im Unterschied zu der Dichtung 1 in 4 ist die Dichtung 1 in 5 lediglich einlagig mit einer Lage 2 und ist derart umgeformt, dass sie eine einfache S-Form bildet. Ausgehend von einem inneren Endabschnitt 16 erstreckt sich die Dichtung 1 nach außen radial mit einem geraden Abschnitt 18a, der über eine einfache Krümmung 19a in einen mittleren geraden Abschnitt 18b übergeht. Dieser mittlere gerade Abschnitt 18b geht über eine zur Krümmung 19a entgegengesetzte Krümmung 19b in einen weiteren geraden Abschnitt 18c über. Dieser gerade Abschnitt 18c endet im äußeren Randabschnitt 17. Der innere und der äußere Randabschnitt 16, 17 sind ihrerseits gerade, so dass sie sich im unverpressten Zustand an die entsprechenden Oberflächen 34, 35 zweier Gegenbauteile 30, 31 flach anlegen. Durch Verpressung der beiden Bauteile 30 und 31 gegeneinander, so dass zwischen den Oberflächen 34 und 35 der Bauteile 31 und 30 kein Spalt mehr vorhanden ist, wird die Lage 2 der Dichtung 1 gekippt, so dass sie anschließend mit den flachen Bereichen der geraden Abschnitte 18a und 18c an den Oberflächen 34 und 35 flach anliegt.
-
In 6 ist ein Abschnitt einer einlagigen flachen metallischen Dichtung 1 mit einem Dichtelement 5 dargestellt, die im Wesentlichen der Dichtung aus 3A entspricht. Auf beiden Oberflächen 2a, 2b der Dichtungslage 2 ist jeweils eine 10 µm dicke verformbare Polyethylenfolie 10a, 10b aufgebracht. 6 dient insbesondere der Illustration von Bereichen unterschiedlicher Dicke der Folien. Das Dichtelement 5 ist als Sicke mit einem Sickendach 51, jeweils einem zu beiden Seiten des Sickendachs 51 sich anschließenden Sickenschenkel 52 sowie die Sickenschenkel auf der anderen Seite begrenzenden Sickenfüßen 53, ausgebildet. Auf der konkaven Seite der Sicke 5 ist die Folie 10a im Bereich 111a des Sickendachs 51 dünner als in den daran angrenzenden Bereichen 101a und den sich daran anschließenden Bereichen 102a der Sickenschenkel 52. Auf der konvexen Seite der Sicke 5 ist die Folie 10b in den sich von den Sickenfüßen 53 nach außen fortsetzenden Seiten über einen breiten Bereich 111b jeweils mit einer geringeren Dicke ausgebildet als in den sich daran unmittelbar anschließenden Bereichen 101b und den dahinter liegenden Bereichen 102b der Sickenschenkel 52. Diese Veränderungen der Foliendicke werden vom Umformwerkzeug beim Ausformen der Sicken verursacht. Weiter erfährt die metallische Lage 2 und mit ihr die Folien 10a, 10b, im gesamten Bereich der Sicke, d.h. von Sickenfuß 53 zu Sickenfuß 53 eine geringe Längung, die wiederum eine geringe Verjüngung des Blech- bzw. Folienmaterials zur Folge hat.
-
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
-
