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Geprägte Dichtung
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geprägte Dichtung Die Erfindung betrifft eine geprägte Dichtung zum
Abdichten zweier gegenüberliegender Flächen, zwischen denen sie eingspannt wird,
mit einem Dichtungskörper, der zwei im Abstand angeordnete Hauptflächen aufweist,
die wenigstens einen Durchbruch begrenzen, und der wenigstens einen Wulst aufweist,
der aus einer von der einen Hauptfläche nach außen vorspringenden Erhebung und aus
einer von der anderen Hauptfläche nach innen vorspringenden Vertiefung besteht.
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Dichtungen werden allgemein benutzt, um eine Abdichtung zwischen
zwei gegenüberliegenden Flächen zu bewirken, beispielsweise zwischen dem Motorblock
und dem Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren o. dgl. Auf diesem Anwendungsgebiet
müssen die Dichtungen eine zuverlässige Abdichtung zwischen der verhältnismäßig
großen Anzahl
von erbindungsräumen gewährleisten, die Medien unterschiedlicher
Art (Gase und Flüssigkeiten) und unterschiedlichen Drucks enthalten, damit sich
diese Medien nicht miteinander vermischen oder nach außen entweichen. Derartige
Dichtungen haben meistens einen metallischen Dichtungskörper, und sie können mit
einem oder mehreren Dichtungswülsten versehen sein.
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Derartige Wülste oder Vorsprünge des Dichtungskörpers haben den Zweck,
eine kleinere Berührungsfläche zwischen der Dichtung und den gegenüberliegenden
Flächen zu erzielen, um einen größeren Anpreßdruck und damit eine wirksamere Abdichtung
zu erreichen. In der US-PS 3 352 564 ist eine Dichtung beschrieben, die mit typischen
Wülsten versehen ist, die durch Verformen des metallischen Dichtungskörpers, beispielsweise
um Zylinderöffnungen herum, gebildet sind, so daß der Körper aus der Ebene des umgebenden
Dichtungsmaterials nach oben und nach unten herausgedrückt wird. Ein auf diese Weise
hergestellter Wulst hat einen erhabenen Bereich oder Vorsprung und begrenzt einen
entsprechenden vertieften Bereich oder eine Aussparung auf der anderen Seite des
Vorsprungs.
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Eines der Probleme, die bei den mit Wülsten der in der US-PS 3 352
564 versehenen Dichtungen auftraten, bestand darin, daß die Wülste bei einer Druckbelastung
zum Abflachen neigten. Wenn der Wulst abflacht, dann wird die Belastung, deh. die
Druckkrafty die auf den Bereich des Wulstes konzentriert werden sollte9 über einen
wesentlich größeren Ober flächenbereich der Dichtung verteilt, wodurch-die Wirksamkeit
der Dichtung vermindert wird, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Dichtung mit Wülsten von gesteigerter Festigkeit zu schaffen9 die bei einer Druckbelastung
nicht abflachen, wodurch die Dichtwirkung verbessert wird0
Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Vertiefung eine Füllung angeordnet
ist, so daß der Wulst beim Einspannen zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen
durch die Füllung an einer Abflachung gehindert ist, um dadurch die Dichtwirkung
des Wulstes in dem Bereich ins Wulstes zu konzentrieren und die Abdichtung zu verbessern.
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Dadurch daß die Wülste am Abflachen gehindert sind, bleiben die Druckkräfte
zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen auf den Bereich des Wulstes konzentriert,
d.h. auf die Oberseite des Vorsprungs und auf die den Rändern der Vertiefung benachbarten
Flächenbereiche. Durch Anbringen einer Füllung in den Vertiefungen des Wulstes wird
der Wulst demzufolge am Abflachen gehindert, und die Dichtung gewährleistet eine
wesentlich wirksamere Abdichtung zwischen den abzudichtenden Flächen, wie z.B. einem
Motorblock und einem Zylinderkopf.
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Weitere Eiuzelheitçn vorteile und findung ergeDen sich aus aer tolgenuen
bescerelbung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller nicht im Text beschriebenen
Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt: Fig. 1 eine Aufsicht auf eine
Dichtung mit Wülsten, die gemäß der Erfindung mit einer Füllung versehen sind, Fig.
2 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, der einen Wulst
im entspannten Zustand zeigt, Fig. 2A einen Querschnitt ähnlich wie Fig 29 der jedoch
einen Wulst gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt9 Fig. 3 im Querschnitt
den Wulst nach Fig0 2 im eingespannten Zustand, und Fig. 3A im Querschnitt den Wulst
nach Fig. 2A im eingespannten Zustand0
In den Fig. 1 und 2 ist eine
für die Erfindung typische Dichtung 10 gezeigt, die aus einem Dichtungskörper 12
mit einer ersten, oberen Dichtfläche 14 und einer zweiten, unteren Dichtfläche 16
besteht. Der Dichtungskörper 12 kann eine Stahlplatte mit einer Dicke von ungefähr
0,5 mm sein. In Abhängigkeit vom Verwendungszweck der Dichtung kann der Dichtungskörper
aber auch aus einem anderen Material bestehen und anders ausgebildet sein, wie dies
in den US-PSen 3 565 449 und 3 108 818 beschrieben ist. Der Dichtungskörper 12 begrenzt
mehrere zweckentsprechend angeordnete Durchbrüche, die einen Hauptdurchbruch und
mehrere Öffnungen für Stehbolzen o. dgl. umfassen können. Bei der gezeigten Dichtung
10, die zum Abdichten eines Ansaugkrümmers dient, hat der Dichtungskörper 12 einen
Hauptdurchbruch 20 und mehrere kleine Durchbrüche 22 zur Aufnahme der Stehbolzen.
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Der-Dichtungskörper 12 bildet bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung einen durchgehenden Wulst 30,- der im Abstand vom
Hauptdurchbruch 20 angeordnet ist. Der Dichtungskörper 12 bildet ferner einen durchgehenden
Wulst 31, der im Abstand vom Außenrand 33 der Dichtung angeordnet ist. Die Wülste
30 und 31 sind in bekannter Weise ausgebildet, beispielsweise durch Prägen der ebenen
Metallplatte oder eines anderen Materials, aus dem der Dichtungskörper 12 besteht.
Die Dichtungswülste können in Abhängigkeit vom Verwendungszweck der Dichtung eine
unterschiedliche Tiefe und Abmessung haben.
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Wie dies am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht der Wulst
30 aus einem vorspringenden Bereich oder einer Erhebung 32, die von der Hauptfläche
14 nach außen ragt, und aus einer entsprechenden Einbuchtung oder Vertiefung 34,
die von der Hauptfläche 16 nach oben ragt.
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Der Wulst 31 ist ähnlich ausgebildet.
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Gemäß der Erfindung ist eine Füllung 36 aus einem Füllmaterial, das
vorzugsweise eine Abdichtung sein kann, wie z.B. ein elastisches Elastomermaterial,
in der Vertiefung 34 angeordnet. Ein als Füllung besonders gut geeignetes Elastomermaterial
ist ein Silikonelastomer, wie es beispielsweise von der Firma Dow Corning unter
der Bezeichnung "Sylgard 187 vertrieben wird. Sylgard 187 ist als gießfähiges Zweikomponentensystem
erhältlich und kann allgemein als Kondensationsprodukt von linearem, flüssigem Organopolysiloxan
bezeichnet werden, das endseitige Hydroxylgruppen mit Alkylsilicatester hat. Üblicherweise
wird ein Katalysator mit einem Metallsalz einer Monocarboxylsäure benutzt, um das
Aushärten des Systems zu vereinfachen.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform füllt die Füllung oder
die Abdichtung 36 die Vertiefung im wesentlichen vollständig aus, wobei die Außenseite
38 der Füllung 36 gegenüber der Hauptfläche 16 geringfügig vertieft ist. Bei einer
anderen Ausführungsform kann die Außenseite 38 der Füllung oder Dichtung 36 mit
der Hauptfläche 16 des Dichtungskörpers 12 im wesentlichen fluchten, und bei noch
einer anderen Ausführungsform kann die Außenseite 38 der Füllung oder Dichtung 36
über die Hauptfläche 16 des Dichtungskörpers 12 vorstehen, was von dem als Füllung
verwendeten Material und von den angestrebten Dichtungseigenschaften abhängt. Im
allgemeinen sollte die Außenseite 38 der Füllung 36 nicht über denjenigen Punkt
hinausragen, wo die Füllung zerstört wird, übermäßig extrudiert oder auf andere
Weise ihre Dichtungswirkung verliert, wenn die Dichtung eingespannt und komprimiert
wird.
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In Fig. 3 ist die Dichtung nach Fig. 1 im Dichtungseingriff mit zwei
gegenüberliegenden Flächen 40 und 42 gezeigt.
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Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wurde der in Fig. 2 gezeigte Wulst 30
zwischen den Dichtflächen 40 und 42 eingespannt und komprimiert, bis die Füllung
36 an dem gegenüberliegenden Bereich der Dichtfläche 42 anliegt. Die Druckkraft
wird dann über die gesamte Breite des Wulstes verteilt, wobei aber die Dichtungswirkung
auf den Bereich des Wulstes konzentriert wird. Wenn die Füllung ein Dichtungsmittel,
wie z.B. ein Silikongummi ist, dann neigt sie auch ausreichend zum Fliessen, um
Unregelmäßigkeiten in den gegenüberliegenden Dichtflächen oder in den Oberflächen
des Dichtungskörpers auszufüllen, um dadurch eine Leckage durch diese Unregelmäßigkeiten
zu vermeiden.
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Bei herkömmlichen geprägten Dichtungen bestand die Neigung daß sich
die Druckkraft im oberen Mittelpunkt PP der Erhebung und an den Randpunkten PE der
Vertiefung auf der anderen Seite der Dichtung konzentrierte. Beim Aufbringen der
Druckkraft neigte der Wulst oder der Vorsprung zum Abflachen, weil an diesen Punkten
nahezu eine Punktberührung bestand.
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Infolgedessen wurde in vielen Fällen die Belastung nicht in der beabsichtigten
Weise im Bereich des Wulstes konzentriert, sondern im wesentlichen über die gesamte
Fläche des Dichtungskörpers verteilt, so d eine wirksame Qichtung nicht erzielt
oder aufrechterhalten werden konnte. Das Fehlen einer wirksamen Konzentration der
Belastung im Bereich des Wulstes hatte auch häufig eine Leckage infolge von Kratzern
oder.anderen Unregelmäßigkeiten im Wulst oder in den Dichtflächen zur Folge.
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zusammen-Wenn der Wulst wirksam/gedrückt wird, dann besteht darüberhinaus
im wesentlichen keine Rückfederung im Dichtungsbereich, und das wird augenscheinlich,
wenn geprägte Dichtungen, insbesondere geprägte Metalldichtungen ausgebaut werden.
Das Fehlen der Rückfederung beweist das Fehlen der Elastizität und der Nachgiebigkeit
und demzufolge das Fehlen einer wirklich wirksamen Abdichtung.
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Im Gegensatz dazu ist beizen erfindungsgemäß ausgefüllten Wülsten
eine wesentliche und beachtliche Rückfederung erkennbar, wenn die Dichtung ausgebaut
wird, und der Wulst bleibt erhaben anstatt abgeflacht zu werden. Es ist auch augenscheinlich,
daß die Dichtungswirkung des Wulstes quer über den Bereich des Vorsprungs erfolgt,
und daß sie dort wirksam konzentriert ist und sich nicht über den gesamten Dichtungskörper
verteilt, wie dies bei den herkömmlichen geprägten Dichtungen häufig der Fall ist.
Mit Füllungen, wie z.B.
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Elastomeren o. dgl. werden ferner Unregelmäßigkeiten in dem Wulst,
der Oberfläche des Wulstes oder den abzudichtenden Flächen leicht ausgeglichen,
wodurch eine Leckage verhindert wird, die andernfalls bei herkömmlichen geprägten
Dichtungen gelegentlich auftritt.
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Wie erwähnt können die Wülste durch dauerhaftes Verformen des Dichtungskörpers
gebildet werden. In den Fig. 2 und 3 besteht der Dichtungskörper aus einem Metallblech.
Bei der in den Fig. 2A und 3A gezeigten Ausführungsform besteht der Dichtungskörper
112 aus einem dünnen Metallblechkern 114, der auf jeder Seite mit einer dünnen Lage
116 aus einem Gummiasbestmaterial beschichtet ist. Der Wulst 130 besteht aus einer
Erhebung 132, die von der ersten Hauptfläche 118 nach oben vorspringt, und aus einer
entsprechenden Ver tiefung 134, die von der anderen Hauptfläche 120 nach innen vorspringt.
Es ist eine Füllung 136, wie zOBo ein Silikonelastomer, vorgesehen, die die Vertiefung
134 im wesentlichen ausfüllt. Die Füllung 136 ist gegenüber der Unterseite 120 des-Dichtungskörpers
112 geringfügig vertieft. Die Dichtung 112 kann auf den gleichen Gebieten und mit
den gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie die Dichtung 12 verwendet wer den.
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Ein geeignetes Verfahren zum Anordnen des Dichtungsmittels oder der
Füllung in den von den geprägten Wülsten gebildeten Hohlräumen oder Aussparungen
ist in der US-PS 3 477 867 beschrieben. In dieser Druckschrift ist ein Siebdruckverfahren
beschrieben, um ein aushärtendes flüssiges Dichtungsmaterial auf eine Dichtung in
dem Bereich aufzudrucken, der den Rändern einer Durchbrechung in der Dichtung relativ
nahe benachbart ist. Dieses Verfahren kann zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung
angepasst werden, indem das Dichtungsmittel mit einem Seidensieb unmittelbar in
die Vertiefungen oder Aussparungen der Wülste eingebracht wird.
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Wie dies bereits erwähnt wurde, kann die Silikonfüllung in bezug
auf die den ausgesparten Bereich der Wülste begrenzende Hauptfläche vertieft, bündig
oder vorspringend sein.
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Da die bevorzugten Ausführungsformen der Dichtung auf Gebieten eingesetzt
werden sollen, wo erhbhte Temperaturen herrschen, ist es zweckmäßig, ein gegen hohe
Temperaturen widerstandsfähiges Silikonelastomer zu verwenden, selbst wenn die Widerstandsfähigkeit
dieses Materials gegen Extrusion nicht so groß it wie bei anderen Materialien, wie
z.B. ein Nitril-Epoxidharz. Weil die Geometrie des Wulstes die Silikonfüllung gegen
eine Extrusion bzw. gegen ein Ausfließen schützt, ist es möglich, bei höheren Temperaturen
die stärker extrusionsempfindlichen Silikone zu verwenden, wogegen andernfalls Nitril-Epoxidharze
vorzuziehen sind. Wenn die Temperatur unproblematisch ist, dann können jedoch auch
andere Füllmaterialien als Silikone verwendet werden, und es können auch andere
Fü11-materi ten als Elastomere verwendet werden, was von den Anforderungen des jeweiligen
Verwendungszwecks abhängt.
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Wenngleich es sich bei den in der Zeichnung dargestellten und vorstehend
beschrxbenen Ausführungsbeispielen um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
handelt-, so dienen diese lediglich zur Erläuterung der Erfindung und lassen im
Rahmen des allgemeinen Fachwissens sahlreiche
Abwandlungen zu,
ohne daß dadurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.
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Zusammenfassung-Es wird eine geprägte Dichtung zum Abdichten zweier
gegenüberliegender Flächen beschrieben, die wenigstens einen Durchbruch und wenigstens
einen Wulst nahe dem Durchbruch aufweist. Der Wulst begrenzt einen Hohlraum, und
eine Füllung ist in dem Hohlraum angeordnet. Die Füllung hindert den Wulst an einer
Abflachung, wenn die Dichtung zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen eingespannt
wird, wodurch die Dichtwirkung der Dichtung auf den Bereich des Wulstes kazentriert
und die Dichtungseigenschaften der Dichtung verbessert wird.