DE29909270U1 - Flat gasket - Google Patents
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Description
IDT Industrie- und 14 GDIDT Industrial and 14 GD
Dichtungstechnik GmbHSealing Technology GmbH
EssenEat
FlachdichtungFlat seal
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachdichtung zum Anordnen zwischen zwei Dichtflächen, bestehend aus mindestens einer metallischen Einlage zwischen zwei Schichten aus Dichtwerkstoff, mit mindestens einem Durchbruch für ein fluides Medium, wobei dieser Durchbruch einen metallischen Innenbördel aufweist, dessen Bördelschenkel die Schichten aus Dichtwerkstoff überlappen und wobei der Bereich zwischen den Bördelschenkeln frei von der metallischen Einlage ist.The present invention relates to a flat gasket for arrangement between two sealing surfaces, consisting of at least one metallic insert between two layers of sealing material, with at least one opening for a fluid medium, wherein this opening has a metallic inner flange, the flange legs of which overlap the layers of sealing material and wherein the area between the flange legs is free of the metallic insert.
Innenbördel schützen bei Flachdichtungen den Dichtwerkstoff vor dem abzudichtenden Medium und sollen Leckage durch Diffusion vermeiden.Internal flanges in flat gaskets protect the sealing material from the medium to be sealed and are intended to prevent leakage due to diffusion.
Die DE-OS 29 06 127.6 A1 beschreibt beispielsweise eine insbesondere als Zylinderkopfdichtung ausgebildete Flachdichtung. Sie besitzt zwischen den Dichtwerkstoffschichten eine ebenso breite metallische Einlage, wobei die Durchbrüche für das fluide Medium mit einem sog. Innenbördel versehen sind, welcher mit seinen Bördelschenkeln den Dichtwerkstoff teilweise überlappt. Durch den in aller Regel metallischen und aus Edelstahl bestehenden Innenbördel wird zwar die gefürchtete Diffusion des fluiden Mediums vermieden, aber beim Spannen der Dichtung ergibt sich infolge der unterschiedlichen Dicke der Flachdichtung durch die stellenweise dreifache Metallschicht eine unterschiedliche Pressung bei gleichem Preßdruck, wodurch Leckage wegen mangelnder Dichtkraft auftreten kann. So gesehen sind bei solchen Ausführungen der Dauerstandfestigkeit und Grenzen gesetzt.DE-OS 29 06 127.6 A1 describes, for example, a flat gasket designed specifically as a cylinder head gasket. It has an equally wide metal insert between the sealing material layers, whereby the openings for the fluid medium are provided with a so-called inner flange, the flange legs of which partially overlap the sealing material. The inner flange, which is usually metallic and made of stainless steel, prevents the dreaded diffusion of the fluid medium, but when the gasket is tightened, the different thickness of the flat gasket results in different pressures at the same pressure due to the triple metal layer in places, which can lead to leakage due to insufficient sealing force. In this sense, there are limits to the fatigue strength of such designs.
In „Motortechnische Zeitschrift 48 (1987), Seite VII, linke Spalte unten, ist eine Flachringdichtung ganz allgemein beschrieben und in Bild 22 im Schnitt dargestellt, welche zwischen zwei Dichtwerkstoffschichten eine BlecheinlageIn "Motortechnische Zeitschrift 48 (1987), page VII, bottom left column, a flat ring seal is described in general terms and shown in section in Figure 22, which has a sheet metal insert between two layers of sealing material.
&Lgr; A *Λ A *
enthält. Außerdem ist ein Bördel mit Bördelschenkeln vorgesehen, wobei der
Bereich zwischen den Bördelschenkeln frei von der metallischen Einlage ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flachdichtung zu schaffen, welche in gespanntem Zustand über ihre gesamte Fläche zumindest annähernd
gleichgroße Flächenpressung aufweist, auch gegenüber kritischen fluiden
Medien eine verbesserte Dauerstandfestigkeit bei niedriger Mindestflächenpressung
besitzt, und insbesondere Leckage infolge Diffusion vermeidet.In addition, a flange with flange legs is provided, whereby the area between the flange legs is free of the metallic insert.
The object of the invention is to provide a flat gasket which, in the tensioned state, has at least approximately the same surface pressure over its entire surface, has an improved fatigue strength with a low minimum surface pressure even in relation to critical fluid media, and in particular avoids leakage due to diffusion.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Durchbruch einen metallischen Innenbördel aufweist, wobei die Dicke des Materials des Innenbördels bzw. der Bördelschenkel maximal 50 % der Dicke des Materials der metallischen Einlage entspricht.This task is solved by the opening having a metallic inner flange, whereby the thickness of the material of the inner flange or the flange legs corresponds to a maximum of 50% of the thickness of the material of the metallic insert.
Da die neue Flachdichtung überall zumindest annähernd gleiche Dicke besitzt, wird Leckage vermieden. Die neue Ausführungsform sorgt für eine hohe Berstsicherheit und kommt vorteilhafterweise mit einer niedrigen Mindestflächenpressung zugunsten besserer Abdichtungsfähigkeit aus. Ihr großes Rückfederungsvermögen erlaubt eine gute Anpassung an Dichtspaltänderungen Und schließlich wird einerseits eine Verunreinigung des fluiden Mediums durch Dichtungsmaterial vermieden und andererseits eine Diffusion des Meduims durch den Dichtwerkstoff nach außen. In der Regel besteht die neue Dichtung aus einer Flachringdichtung; es kann sich aber beispielsweise auch um eine Zylinderkopfdichtung oder dgl. handeln.Since the new flat gasket has at least approximately the same thickness everywhere, leakage is avoided. The new design ensures high burst resistance and advantageously requires a low minimum surface pressure for better sealing. Its high resilience allows good adaptation to changes in the sealing gap. And finally, contamination of the fluid medium by sealing material is avoided on the one hand and diffusion of the medium through the sealing material to the outside on the other. The new gasket usually consists of a flat ring gasket; however, it can also be a cylinder head gasket or similar.
Vorzugsweise bestehen der Innenbördel und/oder die metallische Einlage der Dauerstandfestigkeit wegen aus Edelstahl oder anderen widerstandsfähigen Materialien bzw. Metallen oder Metall-Legierungen. In der Praxis haben sich bei den bekannten Flachdichtungen ein Wellring von 0,5 mm Materialdicke bei einer Gesamtdicke von 1,5 mm und ein Innenbördel mit einer Materialdicke von 0,15 mm durchgesetzt, und zwar vorzugsweise beide aus Edelstahl. Verwendet man solche Materialien und Dicken bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform, so nähert man sich dem Optimum wesentlich an. Als Dichtwerkstoff eignen sich alle für die bisher bekannten Flachdichtungen dieser Gattung verwendeten Dichtwerkstoffe, insbesondere Grafit und PTFE.The inner flange and/or the metallic insert are preferably made of stainless steel or other resistant materials or metals or metal alloys for fatigue strength. In practice, a corrugated ring with a material thickness of 0.5 mm and a total thickness of 1.5 mm and an inner flange with a material thickness of 0.15 mm have become established for the known flat gaskets, preferably both made of stainless steel. If such materials and thicknesses are used in the embodiment according to the invention, the optimum is achieved significantly. All sealing materials used for the previously known flat gaskets of this type are suitable as sealing materials, in particular graphite and PTFE.
In einfachster Weise beginnt die metallische Einlage an der senkrechten Projektion des Randes des Innenbördels.In the simplest way, the metallic insert begins at the vertical projection of the edge of the inner flange.
Vorzugsweise beginnt aber die metallische Einlage erst etwas jenseits der Kanten der Bördelschenkel, um Ballungen beim Spannen zu vermeiden.Preferably, however, the metal insert begins slightly beyond the edges of the flange legs in order to avoid bunching during clamping.
Dadurch weist die metallische Einlage einen gewissen, wenn auch geringfügigen Abstand von der senkrechten Projektion der Kanten der Bördelschenkel auf. Man erreicht dadurch, daß beim Spannen ggf. aus dem Bereich zwischen den Bördelschenkeln in Richtung der Einlage verdrängter Dichtwerkstoff sich nicht in unerwünschter Weise örtlich verdichtet. Der ideale Abstand zwischen der senkrechten Projektion des Randes des Bördelschenkels und der Einlage ist am besten empirisch zu ermitteln, denn er hängt im wesentlichen von der Preßkraft, der Dichte des Dichtwerkstoffes, von dessen Dicke und der Dicke des Materials von Innenbördel und Einlage, und der Art der Einlage ab.As a result, the metal insert has a certain, albeit slight, distance from the vertical projection of the edges of the flange legs. This ensures that any sealing material displaced from the area between the flange legs towards the insert during clamping does not become locally compacted in an undesirable manner. The ideal distance between the vertical projection of the edge of the flange leg and the insert is best determined empirically, as it depends essentially on the pressing force, the density of the sealing material, its thickness and the thickness of the material of the inner flange and insert, and the type of insert.
Der Innenbördel besitzt in der Regel gleich lange Schenkel. Sind diese aus irgendeinem Grunde unterschiedlich lang gewählt, so beginnt die metallische Einlage vorzugsweise am oder mit etwas Abstand vom längeren Schenkel. Reicht die metallische Einlage bis zum oder in die Nähe des kürzeren Schenkels, so ergibt sich bereits eine Verbesserung der Eigenschaften im Sinne der Erfindung.The inner flange usually has legs of equal length. If these are chosen to be different lengths for some reason, the metal insert preferably begins at or at some distance from the longer leg. If the metal insert extends to or near the shorter leg, this already results in an improvement in the properties in the sense of the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform entspricht die Dicke des Materials des Innenbördels bzw. der Bördelschenkel zumindest annähernd der Hälfte der Dicke des Materials der metallischen Einlage.According to an advantageous embodiment, the thickness of the material of the inner flange or the flange legs corresponds at least approximately to half the thickness of the material of the metallic insert.
Je näher die Dicke des Materials der Bördelschenkel der Hälfte der Dicke der metallischen Einlage kommt, desto optimaler ist die Ausführung.The closer the thickness of the material of the flange legs is to half the thickness of the metallic insert, the more optimal the design is.
Alternativ hierzu weist der Dichtwerkstoff zwischen den Bördelschenkeln eine Vorverdichtung auf.Alternatively, the sealing material between the flange legs has a pre-compression.
Dabei scheint es ohne Belang zu sein, ob die Vorverdichtung mit oder ohne Innenbördel erfolgt. Es versteht sich, daß der Grad dieser Vorverdichtung so gewählt werden sollte, daß nach dem späteren Spannen der Dichtwerkstoff über seinen gesamten Querschnitt zumindest annähernd gleiche Dichte aufweist, um eine hohe Dichtwirkung zu erzielen.It seems to be irrelevant whether the pre-compaction is carried out with or without an internal flange. It goes without saying that the degree of this pre-compaction should be selected so that after subsequent tensioning the sealing material has at least approximately the same density across its entire cross-section in order to achieve a high sealing effect.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist der gesamte Dichtwerkstoff eine Vorverdichtung auf.According to a further particular embodiment, the entire sealing material has a pre-compression.
Dies kann vorteilhaft sein, wenn der Dichtwerkstoff eine höhere Ausgangsdichte erhalten soll oder wenn der Dichtwerkstoff mit einem Wellring von/erpreßt werden soll.This can be advantageous if the sealing material is to have a higher initial density or if the sealing material is to be pressed out with a corrugated ring.
Dies gilt insbesondere für ebene metallische Einlagen. Diese Maßnahme sorgt dafür, daß die Flachdichtung beim Spannen auf die Dichtflächen einen im wesentlichen überall gleich hohen Widerstand (Gegendruck) ausübt. Durch diese Optimierung ist eine besonders gute Abdichtung sichergestellt, da die gesamte Dichtungsbreite zum Dichtvorgang beiträgt und unter gleich hoher Pressung steht.This applies in particular to flat metal inserts. This measure ensures that the flat gasket exerts essentially the same resistance (counterpressure) everywhere when clamped onto the sealing surfaces. This optimization ensures particularly good sealing, since the entire width of the gasket contributes to the sealing process and is subject to the same level of pressure.
Bei der Verwendung von Wellringen als metallische Einlage treten eine Anzahl von Einflußfaktoren auf, so daß die vorgeschlagene besondere Ausführungsform nur angenähert optimal ist. Dies ist insbesondere dann der Fäll, wenn das Material dieser Einlage eine größere Dicke aufweist als die doppelte Materialdicke eines Bördelschenkels beträgt.When using corrugated rings as a metal insert, a number of influencing factors occur, so that the proposed special embodiment is only approximately optimal. This is particularly the case if the material of this insert is thicker than twice the material thickness of a flange leg.
Besteht die metallische Einlage aus einem Wellring, beträgt die Dicke des Materials des Innenbördels bzw. der Bördelschenkel vorzugsweise maximal 15 % der Gesamt Dicke des Wellringes.If the metallic insert consists of a corrugated ring, the thickness of the material of the inner flange or the flange legs is preferably a maximum of 15% of the total thickness of the corrugated ring.
In einer Zeichnung ist die neue Flachdichtung anhand zweier Ausführungsbeispiele als Ringdichtung- für Flanschverbindungen jeweils im Querschnitt dargestellt und nachstehend näher beschrieben. Der Übersichtlichkeit halber sind dabei die Dickenabmessungen vergrößert wiedergegeben. Die Draufsichten sind für den Fachmann leicht vorstellbar und ihre Darstellung erübrigt sich deshalb. Es zeigen:In a drawing, the new flat gasket is shown in cross-section using two examples as a ring seal for flange connections and is described in more detail below. For the sake of clarity, the thickness dimensions are shown enlarged. The top views are easy for the expert to imagine and their representation is therefore unnecessary. They show:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer ebenen metallischen Einlage,Fig. 1 shows a first embodiment with a flat metallic insert,
und
35and
35
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer aus einem Wellring bestehenden Einlage.Fig. 2 shows a second embodiment with an insert consisting of a corrugated ring.
In Fig. 1 besteht die Flachdichtung aus einem Grafitring als Dichtwerkstoff 1, in welchem zwischen zwei Dichtwerkstoffchichten 2 als metallische Einlage 3 ein flacher Edelstahlring angeordnet ist. Die Flachdichtung besitzt mittig einen als Loch ausgebildeten Durchbruch 4 für das fluide Medium. Die Innenkante 5 der Flachdichtung bzw. des Dichtwerkstoffes 1 ist mit einem Innenbördel 6 aus Edelstahl eingefaßt. Der Innenbördel 6 weist Bördelschenkel 7 auf, welche den Dichtwerkstoff 1 teilweise überlappen. Im Bereich 8 zwischen den Bördelschenkeln 7 ragt die metallische Einlage 3 aber nicht hinein. Sie weist vielmehr von der senkrechten Projektion der Kanten 9 der Bördelschenkel 7 einen Abstand a von 1,5 mm auf. In ungespanntem Zustand beträgt die Gesamtdicke der Flachdichtung 2,4 mm, die metallische Einlage 3 ist 0,4 mm dick, die abdeckenden Dichtwerkstoffschichten 2 demnach jeweils 1 mm. Der Innenbördel 6 besitzt eine Materialdicke von 0,2 mm. Die Dicke des Dichtwerkstoffes 1 beträgt im Bereich 8 zwischen den Bördelschenkeln 7 2 mm. Der Innendurchmesser der Flachdichtung beträgt 30 mm, ihr Außendurchmesser 80 mm.In Fig. 1, the flat gasket consists of a graphite ring as sealing material 1, in which a flat stainless steel ring is arranged between two sealing material layers 2 as a metallic insert 3. The flat gasket has a central opening 4 in the form of a hole for the fluid medium. The inner edge 5 of the flat gasket or sealing material 1 is enclosed with an inner flange 6 made of stainless steel. The inner flange 6 has flange legs 7 which partially overlap the sealing material 1. In the area 8 between the flange legs 7, however, the metallic insert 3 does not protrude. Rather, it has a distance a of 1.5 mm from the vertical projection of the edges 9 of the flange legs 7. In the unstressed state, the total thickness of the flat gasket is 2.4 mm, the metal insert 3 is 0.4 mm thick, and the covering sealing material layers 2 are therefore each 1 mm thick. The inner flange 6 has a material thickness of 0.2 mm. The thickness of the sealing material 1 in the area 8 between the flange legs 7 is 2 mm. The inner diameter of the flat gasket is 30 mm and its outer diameter is 80 mm.
In Fig. 2 besteht die Flachdichtung aus einem Grafitring als Dichtwerkstoff 21, in welchem zwischen zwei Dichtwerkstoffschichten 22 als metallische Einlage 23 ein Wellring aus Edelstahl angeordnet ist. Die Flachdichtung besitzt mittig einen als Loch ausgebildeten Durchbruch 24 für das fluide Medium. Die Innenkante 25 der Flachdichtung bzw. des Dichtwerkstoffes 21 ist mit einem Innenbördel 26 aus Edelstahl eingefaßt. Der Innenbördel 26 weist Bördelschenkel 27 auf, welche den Dichtwerkstoff 21 teilweise überlappen.In Fig. 2, the flat gasket consists of a graphite ring as sealing material 21, in which a corrugated ring made of stainless steel is arranged between two sealing material layers 22 as a metallic insert 23. The flat gasket has a central opening 24 designed as a hole for the fluid medium. The inner edge 25 of the flat gasket or the sealing material 21 is enclosed with an inner flange 26 made of stainless steel. The inner flange 26 has flange legs 27 which partially overlap the sealing material 21.
Die metallische Einlage 23 ragt aber nicht in den zwischen den Bördelschenkeln 27 gelegenen Bereich 28 hinein. Sie weist vielmehr von der senkrechten Projektion der Kanten 29 der Bördelschenkel 27 einen Abstand a von 1,5 mm auf. In ungespanntem Zustand beträgt die Gesamtdicke der Flachdichtung außerhalb des Bereiches 28 der Bördelschenkel 27 3,5 mm.However, the metallic insert 23 does not extend into the area 28 located between the flanged legs 27. Rather, it has a distance a of 1.5 mm from the vertical projection of the edges 29 of the flanged legs 27. In the unstressed state, the total thickness of the flat gasket outside the area 28 of the flanged legs 27 is 3.5 mm.
Die Dicke des Dichtwerkstoffes 21 beträgt im Bereich 28 zwischen den Bördelschenkeln 27 ebenfalls 3,5 mm. Die Bördelschenkel 27 sind je 0,15 mm dick. Die metallische Einlage 23 besitzt als Wellring bei einer Materialdicke von 0,5 mm eine Gesamtdicke von 1,5 mm. Die Wellenlänge beträgt 3 mm. die abdeckenden Dichtwerkstoffschichten 22 sind jeweils 1 mm dick. Der Innendurchmesser der Flachdichtung beträgt 30 mm, ihr Außendurchmesser 80 mm.The thickness of the sealing material 21 in the area 28 between the flange legs 27 is also 3.5 mm. The flange legs 27 are each 0.15 mm thick. The metallic insert 23, as a corrugated ring, has a total thickness of 1.5 mm with a material thickness of 0.5 mm. The wavelength is 3 mm. The covering sealing material layers 22 are each 1 mm thick. The inner diameter of the flat seal is 30 mm, its outer diameter 80 mm.
Claims (4)
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Family
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29909270U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1418367A2 (en) | 2002-11-09 | 2004-05-12 | ProMinent Dosiertechnik GmbH | Annular gasket |
| DE102006005660A1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Jung, Alfred H. | Sealing arrangement for flat flange connections comprises an annular metallic base body having a region covered with soft material layers with angular annular teeth |
| US8672330B2 (en) | 2006-01-17 | 2014-03-18 | Alfred Jung | Sealing arrangement |
-
1999
- 1999-05-27 DE DE29909270U patent/DE29909270U1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP1418367A2 (en) | 2002-11-09 | 2004-05-12 | ProMinent Dosiertechnik GmbH | Annular gasket |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990909 |
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Effective date: 20021023 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20050803 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20071201 |