DE3933765A1

DE3933765A1 - Dichtungselement und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE3933765A1
Application number: DE19893933765
Authority: DE
Inventors: Hans-J Dipl Ing Tueckmantel; Hermann Prymek
Original assignee: Kempchen and Co GmbH
Current assignee: Kempchen and Co GmbH
Priority date: 1989-10-10
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1991-04-18
Anticipated expiration: 2009-10-11
Also published as: CH682101A5; FR2652868B1; NL192053B; FR2652868A1; NL9001988A; NL192053C; DE3933765C2; ATA175790A

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungselement, insbesondere einen Dich tungsring, - mit zumindest einer Blecheinlage und einer beidseitigen Auflage aus einer Dichtungsfolie aus einem nichtmetallischen Dich tungswerkstoff, vorzugsweise aus Graphit, wobei die Blecheinlage über ihre Fläche verteilt eine Vielzahl von durch Nadelung gebildeten Löchern aufweist, deren aus der Ebene der Blecheinlage herausgebo gene Nadelungsfahnen aus beiden Oberflächen der Blecheinlage vor stehen, und wobei die Nadelungsfahnen die Dichtungsfolien verankernd festhalten. Die Erfindung betrifft fernerhin ein Verfahren zur Herstel lung eines solchen Dichtungselementes.

Bei solchen Dichtungselementen besteht die Blecheinlage zumeist aus einem Edelstahlblech. Die Blech dicke liegt im Zehntelmillimeterbereich, z. B. bei 0,1 mm. Die Dich tungsfolien sind zumeist um eine Größenanordnung dicker und jedenfalls so dick, daß die Nadelungsfahnen in den Dichtungsfolien eingebettet sind. Ihre Dicke liegt z. B. bei 1 mm. Bestehen die Dichtungsfolien aus Graphit, so wird zumeist Blähgraphit eingesetzt. - Bei der Bil dung von Löchern in Blecheinlagen durch Nadelung handelt es sich um eine besondere Fertigungsmethode. Im Gegensatz zu einem Stanzvor gang wird das dem Lochquerschnitt entsprechende Blechelement nicht ausgestanzt und entfernt. Es wird vielmehr durch ein nadelförmiges Werkzeug gleichsam aufgerissen und zu den Nadelungsfahnen umgebo gen. Diese halten die Dichtungsfolien wie Anker fest. Die Dichtungs elemente des eingangs beschriebenen Aufbaus können daher kleber frei ausgeführt werden. Sie heißen in der Praxis auch Dichtungs elemente mit Nadelblecheinlage.

Bei dem aus der Praxis bekannten Dichtungselement, von dem die Er findung ausgeht, weisen die Löcher drei oder vier Nadelungsfahnen auf. Ihre Lage entspricht etwa dem halben Lochdurchmesser. Die freien Enden der Nadelungsfahnen weisen zu dem Loch hin, dem sie zugeordnet sind, oder sie erstrecken sich fast orthogonal zur Ebene der Blecheinlage. Die mit solchen Nadelungsfahnen erreichbare Ver ankerung der Dichtungsfolien und damit der Verbund der Dichtungs folien zu der Blecheinlage sind verbesserungsbedürftig. Bei der be kannten Ausführungsform beruht die beschriebene Gestaltung und Orientierung der Nadelungsfahnen darauf, daß bei der Nadelung mit nadelförmigen Werkzeugen gearbeitet wird, deren freie Enden drei oder vier schräg angeschliffene Werkzeugflächen aufweist, die zu einer in der Achse des nadelförmigen Werkzeuges angeordneten Spitze pyramidenförmig zusammenlaufen. Die Spitze durchbricht bei der Nadelung das Beilageblech und reißt nach Maßgabe dieser Werkzeug flächen die Nadelungsfahnen mehr oder weniger ausgeprägt auf. Bei einem anderen Dichtungselement sind jeweils zwei Nadelungsfahnen, deren Länge ebenfalls etwa dem halben Lochdurchmesser entspricht und die zum Loch hin schräg stehen, einander gegenüberliegend an recht eckigen Löchern angeordnet. Auch hier sind die Verankerung und der Verbund verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Dichtungselement des eingangs beschriebenen Aufbaus die Verankerung der Dichtungs folien und damit den Verbund zwischen den Dichtungsfolien und der Blecheinlage zu verbessern. Der Erfindung liegt fernerhin die Auf gabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem solche Dichtungs elemente besonders einfach hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Löcher jeweils eine Nadelungsfahne aufweisen, die an einer Seite von dem Lochrand abgebogen ist und deren Länge etwa dem Lochdurchmesser oder einer längsten Lochachse entspricht und daß die Nadelungsfahnen mit ihrem freien Ende zur Ebene der Blecheinlage hingebogen sind. Diese Bie gung zur Blecheinlage hin kann mehr oder weniger weit erfolgen. - Erfindungsgemäß bilden die Nadelungsfahnen echte Anker, weil sie wegen ihrer Ausbildung, Bildung und Orientierung in bezug auf Kräfte, die versuchen, eine Dichtungsfolie von der Blecheinlage senk recht oder schräg zur Ebene der Blecheinlage gleichsam abzuziehen, wie Widerhaken oder Klettenhaken wirken. Man erreicht so einen über raschend festen Verbund zwischen der Blecheinlage und den Dichtungs folien.

Im einzelnen bestehen für die weitere Ausbildung des erfindungsge mäßen Dichtungselementes verschiedene Möglichkeiten. Im allgemeinen weisen die Löcher einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelungsfahnen eine Länge im Millimeterbereich auf. Eine bevor zugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelungsfahne eine Länge von etwa 1 mm aufweist. Der Verbund zwi schen der Blecheinlage und den Dichtungsfolien hängt auch von der Verteilung der Löcher und damit der Nadelungsfahnen in der Ebene der Blecheinlage ab. Insoweit empfiehlt die Erfindung, daß die Löcher, bezogen auf die Ebene der Blecheinlage, in den Ecken eines geometrischen Rasters aus in den Ecken sich kreuzenden oder von den Ecken ausgehenden Geraden angeordnet und die Nadelungsfahnen der einzelnen Löcher in bezug auf diese Geraden eine Zufallsorientie rung aufweisen, also nicht sämtlich in gleicher Richtung angeordnet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusam menhang dadurch gekennzeichnet, daß das Raster aus Quadraten und Rhomben besteht und daß die Quadrate sich an den Ecken berühren und die Rhomben zwischen den Quadraten angeordnet sind. Die Quer schnittsform der Löcher kann im Rahmen der Erfindung sehr verschieden sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die sich auch dadurch auszeichnet, daß sie leicht gefertigt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher, bis auf den Abbiegungs bereich der Nadelungsfahne, einen runden Querschnitt aufweisen. Die Löcher können aber auch einen langgestreckten Querschnitt aufweisen, wobei in diesem Falle an einer der schmalen Querschnittsseiten jeweils die Nadelungsfahne abgebogen ist. Arbeitet man so, daß die Löcher einen Durchmesser oder eine längste Lochachse von etwa 1 mm aufwei sen, wie es oben bereits betont worden ist, so empfiehlt sich eine Rasterung, bei denen die Quadrate eine Kantenlänge von etwa 3 mm aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselementes des beschriebenen Aufbaus. Das Verfahren ist grundsätzlich dadurch gekennzeichnet, daß zuerst durch eine Nadelung mit nadelförmigen Werkzeugen, die an Stelle einer Nadelspitze eine zur Werkzeugachse schräge ellipsenförmige Anschlifffläche aufweisen, die Löcher der bogenförmig von den Löchern wegweisende Nadelungs fahnen in der Blecheinlage hergestellt werden und daß danach die Dichtungsfolien auf der Blecheinlage beidseits aufgedrückt werden, wobei die Dichtungsfolien von den Nadelungsfahnen gleichsam aufge spießt werden. Auf diese Weise läßt sich bereits ein guter Verbund erzielen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, daß das Aggregat aus der Blecheinlage und den aufgedrückten Dichtungsfolien zwischen Pressenplatten oder groß kalibrigen Pressenwalzen gepreßt wird und daß dadurch die freien Enden der Nadelungsfahnen zur Ebene der Blecheinlage weiter hinge bogen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Dichtungsfolien beim Pressen auf etwa zwei Drittel ihrer Dicke zu komprimieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei gen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungs element in gegenüber der Natur starker Vergrößerung und ausschnittsweise,

Fig. 2 das Raster für die Löcher in der Blecheinlage eines erfin dungsgemäßen Dichtungselementes,

Fig. 3 die Blecheinlage aus dem Gegenstand der Fig. 1 vor dem Ver bund mit den Dichtungsfolien,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 3,

Fig. 5 die Seitenansicht eines nadelförmigen Werkzeuges zur Herstel lung der Löcher bei einem erfindungsgemäßen Dichtungselement und

Fig. 6 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 5 aus Richtung des Pfeiles A.

Das in den Fig. 1, 3 und 4 ausschnittsweise dargestellte Dichtungs element 1 besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einer Blech einlage 2 und einer beidseitigen Auflage 3 aus einer Dichtungsfolie aus einem nichtmetallischen Dichtungswerkstoff. Es mag sich um Graphitfolien aus Blähgraphit handeln. Es versteht sich, daß man ein solches Dichtungselement 1 auch mit zwei oder mehr als zwei Blecheinlagen 2 und einer entsprechenden Anzahl von Auflagen 3 aus Dichtungsfolien herstellen könnte. Die in den Fig. 1 und 3 dargestellte Blecheinlage 2 besitzt über ihre Fläche verteilt eine Vielzahl von durch Nadelung gebildeten Löchern 4, deren aus der Ebene der Blech einlage 2 herausgebogene Nadelungsfahnen 5 aus beiden Oberflächen der Blecheinlage 2 vorstehen. Mit den Nadelungsfahnen 5 sind die Auflagen 3 verankernd festgehalten. Wie insbesondere die Draufsicht Fig. 4 auf den Gegenstand der Fig. 3 erkennen läßt, besitzen die Löcher 4 jeweils eine Nadelungsfahne 5. Diese ist an einer Seite von dem Lochrand abgebogen. Ihre Länge entspricht etwa dem Loch durchmesser. Aus der Fig. 1 entnimmt man, daß die Nadelungsfahnen 5 mit ihren freien Enden zur Ebene der Blecheinlage 2 hingebogen sind. Die Löcher 4 mögen einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweisen. Etwa 1 mm lang sind auch die dargestellten Nadelungsfahnen 5.

Um den Verbund zwischen den Auflagen 3 und der Blecheinlage 2 be sonders wirksam einzurichten, sind die Löcher 4 in der Blecheinlage 2 nach einem besonderen Raster verteilt, welches in der Fig. 2 darge stellt worden ist. Die Löcher 4 sind, bezogen auf die Ebene der Blech einlage 2, in den Ecken 6 eines geometrischen Rasters aus in den Ecken sich kreuzenden oder von den Ecken ausgehenden Geraden 7 angeordnet. Nicht dargestellt wurde, daß die Nadelungsfahnen 5 der einzelnen Löcher in bezug auf diese Geraden 7 eine Zufallsorientierung aufweisen. Konkret besteht das Raster der Fig. 2 aus Quadraten und Rhomben. Die Quadrate berühren sich an den Ecken und die Rhomben sind zwischen den Quadraten angeordnet. Auf diese Weise erhält man eine große Dichte der Löcher 5 in der Blecheinlage 2, ohne daß die Auflagen 3 durch die große Anzahl der Löcher 4 in störendem Maße zwischen benachbarten Löchern 4 geschwächt wären. Aus einer ver gleichenden Betrachtung der Fig. 3 und 4 entnimmt man, daß die Löcher 4 bis auf den Abbiegungsbereich ihrer Nadelungsfahne 5 einen runden Querschnitt aufweisen.

Claims

1. Dichtungselement, insbesondere Dichtungsring, - mit zumindest einer Blecheinlage und einer beidseitigen Auflage aus einer Dichtungs folie aus einem nichtmetallischem Dichtungswerkstoff, vorzugsweise aus Graphit, wobei die Blecheinlage über ihre Fläche verteilt eine Vielzahl von durch Nadelung gebildeten Löchern aufweist, deren aus der Ebene der Blecheinlage herausgebogene Nadelungsfahnen aus bei den Oberflächen der Blecheinlage vorstehen, und wobei die Nadelungs fahnen die Dichtungsfolien verankernd festhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (4) jeweils eine Nade lungsfahne (5) aufweisen, die an einer Seite von dem Lochrand abge bogen ist und deren Länge etwa dem Lochdurchmesser oder einer längsten Lochachse entspricht, und daß die Nadelungsfahnen (5) mit ihrem freien Ende zur Ebene der Blecheinlage (2) hingebogen sind.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (4) einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelungsfahnen (5) eine Länge im Millimeterbereich aufweisen.

3. Dichtungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (4) einen Durchmesser oder eine längste Lochachse und die Nadelfahnen (5) eine Länge von etwa 1 mm aufweisen.

4. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Löcher (4), bezogen auf die Ebene der Blechein lage (2), in den Ecken (6) eines geometrischen Rasters aus in den Ecken (6) sich kreuzenden oder von den Ecken (6) ausgehenden Geraden (7) angeordnet und die Nadelungsfahnen (5) der einzelnen Löcher in bezug auf diese Geraden (7) eine Zufallsorientierung auf weisen.

5. Dichtungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster aus Quadraten und Rhomben besteht und daß die Quadrate sich an den Ecken (6) berühren sowie die Rhomben zwischen den Quadraten angeordnet sind.

6. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Löcher (4), bis auf den Abbiegungsbereich ihrer Nadelungsfahne (5), einen runden Querschnitt aufweisen.

7. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Löcher (4) einen langgestreckten Querschnitt aufweisen und an einer schmalen Querschnittsseite jeweils die Nade lungsfahne (5) abgebogen ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungselementes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst durch eine Nadelung mit nadelförmigen Werkzeugen, die an Stelle einer Nadel spitze eine zur Werkzeugachse schräge, ellipsenförmige Anschliffflächen aufweisen, die Löcher und bogenförmig von den Löchern wegweisende Nadelungsfahnen in der Blecheinlage hergestellt werden und daß danach die Dichtungsfolien auf die Blecheinlage beidseits aufgedrückt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat aus der Blecheinlage und den aufgedrückten Dichtungsfolien gepreßt wird und daß dadurch die freien Enden der Nadelungsfahnen zur Ebene der Blecheinlage weiter hingebogen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfolien beim Pressen auf etwa zwei Drittel ihrer Dicke kompri miert werden.