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HINTERGRUND UND KURZE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft die Verwendung einer Dichtung zur Abdichtung
zwischen sich gegenüberliegenden
Flächen
von zwei oder mehr Gliedern, die zum kraftschlüssigen Zusammenfügen und
zum Festklemmen der Dichtung dazwischen ausgeführt sind.
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Die
EP 0 893 630 A2 offenbart
eine Dichtung mit einem Stopper, der neben oder in der Nähe der Brennraumöffnung angeordnet
ist. Die
EP 1 128 099 A2 zeigt
eine Dichtung, die eine Platte mit einer Ringnut umfasst. Eine Unterlegscheibe
aus Metall ist in die Ringnut eingebracht. Herkömmliche Dichtungen, wie zum
Beispiel jene, die zur Abdichtung zwischen einem Zylinderkopf und
einem Zylinderblock eines Verbrennungsmotors verwendet werden, enthalten zwei
oder mehr Tragglieder, wie zum Beispiel jene, die aus Federstahl
bestehen, welche verschiedene Prägungen
aufweisen, um eine ordnungsgemäße Abdichtung
sowie die Rückfederung
zu erreichen, die dazu erforderlich ist, einem dynamischen Hub des Zylinderkopfs
oder einer anderen Relativbewegung zwischen dem Kopf und dem Block
Rechnung zu tragen. Solche Dichtungen enthalten oftmals einen Stopper,
bei dem es sich um einen zusätzlichen
dünnen
Streifen aus Metall oder aus einem anderen Material mit einer hohen
Steifigkeit handelt. Der Stopper befindet sich neben oder in der
Nähe der
Brennraumöffnung
der Dichtung, um eine ausreichende Last um den Brennraumöffnungsbereich
herum zu verteilen zur ordnungsgemäßen Abdichtung und zur Verhinderung
einer zu starken Komprimierung benachbarter Brennraumdichtungsprägungen.
Bei solchen Konstruktionen ist der Stopper in der Regel an den Träger geschweißt oder
aus einem umgefalteten Teil des Trägers um den Umfang der Brennraumöffnung herum
geformt. Bei diesen Ausführungen
wirkt der Stopper als Primärdichtung, wobei
eine oder mehrere andere Prägungen
als Sekundärdichtung
wirken.
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Obgleich
solche Konstruktionen nach dem Stand der Technik eine relativ gute
Leistung aufweisen, sind sie oftmals mit gewissen Nachteilen behaftet,
die durch die hohe Steifigkeit des Stoppers verursacht werden, wie
zum Beispiel eine hohe Bohrungsverformung, Verzerrung der Zylinderbuchse
und unangemessene Aufnahme des dynamischen Kopfhubs. Solche Nachteile
werden durch die Anordnung solcher hochsteifen Stopper an oder nahe
der Brennraumöffnung
der Dichtung, dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock oftmals noch
verschlimmert.
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Die
Erfindung löst
das Problem, um eine Fläche
bereitzustellen, auf die die Belastung der Dichtungen übertragen
werden kann, um die beabsichtigten Federraten-, Belastungs- und/oder
Durchbiegungseigenschaften zu erhalten. Zur Verbesserung solcher
Dichtungsausführungen
und zur Abhilfe der Nachteile der Dichtungen der oben besprochenen
Art sowie anderer Nachteile zielt die vorliegende Erfindung daraufhin
ab, Bohrungsverformung zu verringern, eine Verzerrung der Buchse
zu reduzieren und einem größeren dynamischen
Hub des Kopfes Rechnung zu tragen, während Lasten gleichmäßiger um den
Umfang der Brennraumöffnung
verteilt werden. Da die bevorzugte Form einer erfindungsgemäßen Dichtung
einen kostengünstigeren,
einlagigen Träger aufweist,
werden dadurch darüber
hinaus sich aus dem größeren Kriechausmaß, das durch
mehrlagige Konstruktionen verursacht wird, ergebender Lastverlust
wesentlich reduziert sowie eine Fehlausrichtung zwischen mehreren
Lagen, Toleranzenaufbau zwischen mehreren Lagen und zugehörige Lastschwankungen
eliminiert. Eine bevorzugte Form der erfindungsgemäßen Dichtung
gestattet den vorgewählten Trägerprägungen eine
gewünschte
relative Flexibilität,
die für
ein größeres Vermögen des
Folgens einer Relativbewegung zwischen den abgedichteten Gliedern
sorgt und die Fähigkeit
der Dichtung erhöht,
rauen Passflächen
der Glieder Rechnung zu tragen, als dies bei mehrlagigen Dichtungen
nach dem Stand der Technik der Fall ist. Es sei darauf hingewiesen, dass
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellte Dichtungen in den verschiedensten Zylinderkopf- und
Zylinderblockanwendungen, wie zum Beispiele jene, die in Verbrennungsmotoren
oder Gaskompressoren zu finden sind, sowie bei der Abdichtung von Einlasskrümmern und
Auslasskrümmern,
bei der Abdichtung von Brennstoffzellenkomponenten und zahlreichen
anderen technischen Automobil- oder Nicht-Automobil-Anwendungen
anwendbar sind.
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Die
vorliegende Erfindung stellt die Verwendung der Dichtung nach Anspruch
1 zur Abdichtung zwischen sich gegenüberliegenden Flächen von
zwei oder mehr Gliedern bereit, die Öffnungen darin aufweisen und
die zum kontinuierlichen oder zumindest intermittierenden kraftschlüssigen Zusammenfügen zum
Festklemmen der Dichtung dazwischen ausgeführt sind, wodurch um solche Öffnungen
herum abgedichtet wird, die zur Längsverbindung miteinander lateral
ausgerichtet sind. Eine Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält
einen Träger
mit einer ersten und einer zweiten sich lateral erstreckenden Seite
oder Fläche,
die eine Längsdicke
dazwischen definieren. Der Träger
weist eine Dichtungsöffnung (sowie
andere Kühlmittel-,
Schmiermittel-, Befestigungselement- oder sonstige Öffnungen,
wie in einer gegebenen Anwendung erforderlich) auf, wobei die Dichtungsöffnung zur
lateralen Ausrichtung in Längsverbindung
mit den Öffnungen
in den Passflächen der
Glieder ausgerichtet ist, wenn die Dichtung zwischen den zusammengefügten Gliedern
festgeklemmt ist. Der bevorzugte Träger ist in Längsrichtung
elastisch flexibel, aber im Vergleich zu anderen Elementen der Dichtung
relativ starr. Ein elastisches Dichtungsmaterial, das wesentlich
flexibler als das Trägermaterial
ist, ist zumindest an Teilen der sich lateral erstreckenden Seiten
des Trägers
angeordnet, um die Passflächen
der Glieder zumindest neben ihren Öffnungen abdichtend in Eingriff
zu nehmen, wenn die Dichtung zwischen den Passgliedern festgeklemmt
wird.
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Der
Träger
enthält
einen in Längsrichtung flexiblen
inneren Dichtungsteil, der lateral neben der Dichtungsöffnung angeordnet
ist, wobei der innere Dichtungsteil in Längsrichtung bezüglich des
Rests des Trägerteils
(oder bezüglich
eines lateral außerhalb
des inneren Dichtungsteils angeordneten Zwischenträgerteils)
versetzt ist. Der innere Dichtungsteil ist in Längsrichtung zu einer ersten
der Passflächen
der Glieder versetzt, wenn die Dichtung dazwischen festgeklemmt
ist, und kann durch Prägen
des relativ starren (aber noch elastisch flexiblen) Trägers sowie
durch andere Formverfahren oder -vorrichtungen, die dem Fachmann
bekannt sind, gebildet werden. Der innere Dichtungsteil enthält vorzugsweise das
oben genannte elastische Dichtungsmaterial, das zumindest an Teilen
seiner sich lateral erstreckenden Seiten zum abdichtenden Eingriff
mit den Passflächen
der Glieder, wenn die Dichtung dazwischen festgeklemmt ist, angeordnet
ist. Diese Trägermerkmale
können
zum Beispiel als Prägungen entweder
vor oder nach dem Anbringen des elastischen Dichtungsmaterials gebildet
werden.
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Des
Weiteren enthält
der Träger
einen in Längsrichtung
flexiblen Stopperteil, der lateral von der Dichtungsöffnung nach
außen
von der Dichtungsöffnung
weg beabstandet ist, so dass sich der innere Dichtungsteil und der
flexible Stopperteil auf einander gegenüberliegenden lateralen Seiten
des oben genannten Zwischenteils befinden, oder zumindest so dass
sich der flexible Stopperteil bezüglich des inneren Dichtungsteils
(das heißt
mit oder ohne dem Zwischenträgerteil)
lateral nach außen
befindet. Der flexible Stopperteil ist bezüglich des Rests des Trägers (oder
bezüglich
des Zwischenträgerteils)
auf einer Seite des flexiblen Stoppers, die zu einer der Passflächen ausgerichtet
ist, in Längsrichtung
konvex und ist bezüglich
des Rests des Trägers
(oder bezüglich
des Zwischenträgerteils)
auf einer gegenüberliegenden
Seite des flexiblen Stoppers, die zu einer anderen der Passflächen der
Glieder ausgerichtet ist, in Längsrichtung
konkav. Der Stopper, der zum Beispiel eine allgemeine Trapezform
aufweisen kann, begrenzt somit flexibel und elastisch das Ausmaß von Längskomprimierung
des inneren Dichtungsteils, ist in der Regel jedoch weniger flexibel
als der innere Dichtungsteil. Der innere Dichtungsteil wird somit
während
irgendeiner Relativbewegung zwischen den Gliedern, wenn die Glieder
zusammengefügt
sind, in Dichtungseingriff mit den Passflächen beider Glieder gehalten.
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Bei
der Erfindung ist der innere Dichtungsteil in Längsrichtung in einem größeren Ausmaß versetzt als
das Ausmaß der
Längskonvexität des flexiblen Stopperteils,
um ein Durchbiegen des inneren Dichtungsteils vor Komprimierung
des flexiblen Stoppers zu gewährleisten.
Darüber
hinaus ist das elastische Dichtungsmaterial vorzugsweise in der
konkaven Seite des flexiblen Stopperglieds angeordnet und kann diese
vollständig
oder zumindest teilweise füllen.
Bei besonderen Anwendungen kann es jedoch zufriedenstellend sein,
wenn das vollständige
Füllen der
konkaven Seite des flexiblen Stoppers durch die elastische Dichtung
bei beliebigen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
wahlweise ganz weggelassen wird.
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Bei
beliebigen der Trägerausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der innere Dichtungsteil in verschiedenen Konfigurationen,
wie zum Beispiel einer allgemein „Z-förmigen" Halbprägung oder einer geneigten oder
abgewinkelten, teilweise geprägten
oder gebogenen Konfiguration, wahlweise in Längsrichtung versetzt sein,
wie für
den Fachmann anhand der Zeichnungen und aus der folgenden Beschreibung
und den folgenden Ansprüchen
ersichtlich.
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Des
Weiteren können
bei einigen oder allen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen wahlweise zwei
oder mehr flexible Stopper enthalten sein, wobei solche mehreren
flexiblen Stopper in entgegengesetzte Längsrichtungen, in die gleiche
Längsrichtung
oder in eine Kombination aus beiden Ausrichtungen weisen.
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Weiterhin
sei darauf hingewiesen, dass die Dichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung
vorteilhafterweise in den verschiedensten Anwendungen, wie zum Beispiel
Zylinderkopf- und -blockabdichtung für Verbrennungsmotoren, Gaskompressoren
oder anderen Vorrichtungen mit einem flüssige oder gasförmige Fluide
enthaltenden abgedichteten Zylinder, Einlass-, Auslass- oder andere Fluidförderkrümmerabdichtungsanwendungen,
Abdichtung zwischen Rohrleitungsflanschen oder abdichtende Trennung
des Inneren vom Äußeren von
Gehäusen
oder Verkleidungen, verwendet werden können. Die vorliegende Erfindung
bietet besondere Vorteile, wenn zwischen den abgedichteten Gliedern
eine Relativbewegung auftreten kann, die zum Beispiel durch thermische,
mechanische oder Fluidbedingungen oder -umgebungen, die bei bestimmten
Anwendungen vorliegen, hervorgerufen werden kann. Der Fachmann wird
unweigerlich viele andere vorteilhafte Anwendungen von Dichtungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung erkennen.
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Darüber hinaus
sei betont, dass, falls gewünscht
oder bei verschiedenen Anwendungen erforderlich, bei beliebigen
der hier besprochenen Ausführungsformen
mehr als eine Lage einer Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann. Zu solchen Anwendungen zählen jene, bei denen eine zusätzliche
Dicke erforderlich ist, um der Dicke einer vorherigen Dichtung oder
Dichtungsanordnung, die durch eine Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung ersetzt wird, zu entsprechen, oder wo bestimmte (oder
erhöhte)
Federraten-, Belastungs- und/oder Durchbiegungseigenschaften in
Verbindung mit den hier besprochenen Eigenschaften und Merkmalen
des Stoppers gewünscht oder
erforderlich sind.
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Zusätzliche
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine sich lateral erstreckende Seite eines beispielhaften bevorzugten
Trägers
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei der Träger zur
Abdichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock ausgeführt ist.
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2 ist
eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
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3 ist
eine Teilquerschnittsansicht, die eine beispielhafte Dichtung ähnlich der
der vorliegenden Erfindung, aber ohne die Unterlegscheibe darstellt.
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4 zeigt
Entlastungskurven für
die beispielhafte Dichtung von 1 und für eine typische mehrlagige
Dichtung nach dem Stand der Technik, mit Last gegenüber relativer
Durchbiegung der Passglieder aufgetragen, um die verbesserten Lastaufnahmeeigenschaften
darzustellen.
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5 ist
eine teilweise auseinander gezogene Ansicht, die eine typische mehrlagige
Dichtung nach dem Stand der Technik darstellt.
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6 ist
eine teilweise auseinander gezogene Ansicht ähnlich 5, die aber
das bevorzugte, flexible, aber relativ starre einzelne Trägerglied
von 1, das zwischen zwei Lagen des flexibler elastischen
Dichtungsmaterials eingeklemmt ist, darstellt.
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7a und 7b zeigen
ein Beispiel für Kontaktpunktbelastungswerte
in entgegengesetzten Richtungen an gegenüberliegenden Passgliedern während der
Entlastung zwischen den Passgliedern für eine typische mehrlagige
Dichtung nach dem Stand der Technik.
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8a und 8b ähneln den 7a bzw. 7b,
stellen jedoch solche Kontaktpunktbelastungswerte in entgegengesetzten
Richtungen an einander gegenüberliegenden
Passgliedern während der
Entlastung für
eine beispielhafte Dichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem einlagigen Träger dar.
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9 ist
eine Teilquerschnittsansicht eines alternativen Träges gemäß der vorliegenden
Erfindung, der den nach den 1 und 2 ähnelt, außer dass
der flexible Stopperteil auf seiner konkaven Seite beschichtet,
jedoch nicht mit elastischem Material gefüllt ist.
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10 ist
eine Teilquerschnittsansicht ähnlich
der der 2 und 9, die jedoch
noch eine andere alternative Ausführungsform eines Trägers gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, wobei der flexible Stopperteil eine allgemein
schlangenförmige, „S-förmige" Querschnittsform aufweist, die im Wesentlichen
mehrere flexible Stopper bildet, wobei die konkaven Teile des flexiblen
Stopperteils als Alternative mit dem elastischen Material lediglich
beschichtet oder zumindest teilweise mit dem elastischen Material
gefüllt
sind.
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11 ist
eine Teilquerschnittsansicht ähnlich
der der 2, 9 und 10,
die jedoch noch eine andere alternative Ausführungsform eines Trägers gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, wobei sich der innere Dichtungsteil in einer
lateral und in Längsrichtung
geneigten oder abgewinkelten Richtung erstreckt, und wobei der flexible
Stopperteil als Alternative mit dem elastischen Material lediglich beschichtet
oder zumindest teilweise mit dem elastischen Material gefüllt ist.
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12a und 12b zeigen
eine teilweise perspektivische Ansicht bzw. eine Teilquerschnittsansicht
einer anderen alternativen Ausführungsform, die
nicht zu der Erfindung gehört,
wobei der innere Dichtungsteil des Trägers vom Rest des Trägerglieds im
Wesentlichen getrennt ist, jedoch durch zwei oder mehr Verbindungsstreben
verbunden ist und in Position gehalten wird.
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13a und 13b ähneln jenen
der 12a bzw. 12b,
zeigen jedoch noch eine andere Ausführungsform, die nicht zur vorliegenden
Erfindung gehört,
wobei der innere Dichtungsteil des Trägerglieds vom dem Rest des
Trägerglieds
getrennt ist, wobei jedoch der innere Dichtungsteil und der Zwischenträgerteil
durch einen oder mehrere „Filmscharnier"-Abschnitte aus dem
elastischen Material miteinander verbunden sind.
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14 ist
ein schematischer Teilquerschnitt, der andere Beispiele für andere
Anwendungen der vorliegenden Erfindung konzeptionell darstellt.
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15 ist
ein Teilquerschnitt ähnlich
dem von 2, der aber das elastische Dichtungsmaterial
darstellt, das nur Teile des Trägerglieds
bedeckt, wie oben erwähnt.
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16 und 19 zeigen
Ausführungsformen,
die nicht zur vorliegenden Erfindung gehören.
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17, 18 und 20 zeigen
schematisch beispielhafte Ausführungsformen,
bei denen ein oder mehrere der oben besprochenen Träger (mit dem
beigefügten
Unterlegglied) dargestellt sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Rein
der Veranschaulichung halber beziehen sich die 1 bis 13 und 15 bis 20 in
erster Linie auf eine Zylinderkopfdichtung zur Abdichtung zwischen
Passflächen
eines Zylinderkopfs und eines Zylinderblocks an einem Verbrennungsmotor,
einem Gaskompressor oder einer anderen ähnlich konfigurierten Vorrichtung.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sich die in den 1 bis 13 und 15 bis 20 dargestellten
Grundzüge
der vorliegenden Erfindung, wie für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung
und aus den folgenden Ansprüchen ersichtlich
ist, gleichermaßen
auch auf andere Vorrichtungen anwenden lassen, die im Automobil-
und Nicht-Automobil-Bereich, wie zum Beispiel mit Flansch versehene
Rohrleitungskomponenten, Verkleidungs- oder Gehäusedichtungen, Rohrleitungssystemverteilerdichtungen
oder andere Vorrichtungen, bei denen eine ordnungsgemäße Dichtung
und Flexibilität
zwischen einander gegenüberliegenden Passflächen von
zwei oder mehr Gliedern gewünscht ist,
verwendet werden, wie in 14 konzeptionell dargestellt.
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Anfangs
auf die 1 bis 4 und 6 Bezug
nehmend, wird eine die Grundzüge
der Erfindung zeigende bevorzugte Form durch eine beispielhafte
Dichtung 10 zur Abdichtung zwischen einem Passglied 12 und
einem Passglied 14 dargestellt, wobei die Passglieder dazu
ausgeführt
sind, mit der Dichtung 10 dazwischen beispielsweise durch Schrauben
oder andere herkömmliche
Klemmvorrichtungen zusammengeklemmt zu werden. Die Passglieder 12 und 14 weisen
jeweilige sich lateral erstreckende Passflächen 13 und 15 auf,
die jeweilige Öffnungen 16 und 18 umgeben,
die zum Leiten von Fluiden zwischen den Gliedern 12 und 14 allgemein
in einer Längsrichtung 22 konfiguriert
sind.
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Die
Dichtung 10 von 1 enthält einen relativ starren, jedoch
immer noch flexiblen Träger 24, sich
lateral erstreckende Dichtungsseiten 26 und 28, eine
vollständige
Beschichtung (oder zumindest eine lokalisierte Beschichtung) aus
einem viel flexibleren elastischen Dichtungsmaterial 32 und
eine Dichtungsöffnung 20,
die zur lateralen Ausrichtung auf die Öffnungen 16 und 18 der
Glieder 12 und 14 zur Längsverbindung dazwischen ausgeführt ist.
Des Weiteren enthält
die Dichtung 10 einen in Längsrichtung versetzten inneren
Dichtungsteil 36, einen Zwischenteil 38 und einen
in Längsrichtung
versetzten flexiblen Stopper 40.
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Der
flexible Stopper 40 (der als eine „volle Prägung" beschrieben werden kann), ist in Längsrichtung
in einem geringeren Ausmaß versetzt
als der innere Dichtungsteil 36 (der analog als eine „halbe Prägung" beschrieben werden
kann). Es ist wichtig hervorzuheben, dass im Gegensatz zu starreren Stoppern
der Dichtungen nach dem Stand der Technik der flexible Stopper 40 von
der Dichtungsöffnung 20 (sowie
von den Passgliederöffnungen 16 und 18) beabstandet
ist, wobei sich die Primärdichtungskomponente
der Dichtung (das heißt
der innere Dichtungsteil 36) und der Zwischenteil 38 zwischen
dem flexiblen Stopper 40 und der Dichtungsöffnung 20 befinden.
Der flexible Stopper 40 weist eine konvexe Seite 42 und
eine konkave Seite 44 auf, die beide zu einem der Glieder 12 oder 14 ausgerichtet
sein können.
Die konkave Seite 44 kann wahlweise mit dem elastischen
Dichtungsmaterial 32 lediglich beschichtet oder teilweise
oder vollständig
mit dem elastischen Dichtungsmaterial 32 gefüllt sein.
Obgleich dies bei einer gegebenen Anwendung nicht erforderlich ist,
kann der innere Dichtungsteil 36 in der Regel flexibler
sein als der flexible Stopper 40.
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Beispiele
für Materialien
für den
Träger 24 können halbstarre
Kunststoff- oder natürliche
Materialien, Metalle oder Nichtmetalle umfassen, wobei ein Beispiel
aus rostfreiem Federstahl 301 voller Härte mit einer Dicke von 0,3
mm (ca. 0,0002 mm bis 0,005 mm, oder es können bei gegebenen Anwendungen sogar
größere Dickenbereiche
verwendet werden) besteht. Es können
natürlich
auch geringere Härten von
Stahl oder anderen Metallen verwendet werden, wenn bei einer bestimmten
Anwendung eine Verringerung der Federkraft gewünscht ist. Solche weicheren
Materialien können
jedoch im Laufe der Zeit eine Verringerung der Rückfederleistung unter Entlastungsbedingungen
zeigen, wie zum Beispiel jene, die sich aus einer Relativbewegung
zwischen den Passgliedern ergeben. Bei der vorliegenden Erfindung können auch
andere Metalle oder Metalllegierungen, wie zum Beispiel gehärteter Kohlenstoffstahl,
Inconel, Titan oder noch andere, die dem Fachmann bekannt sind,
Anwendung finden.
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Beispiele
für Materialien
für das
elastische Dichtungsmaterial 32 in dem dargestellten Beispiel können jene
umfassen, die vor dem Formen des Trägers selbst am Trägermaterial
angebracht werden, jene, mit denen der Träger nach seinem Formen beschichtet
wird, oder sogar eine lokalisierte Beschichtung nur in gewünschten
Bereichen, wie zum Beispiel jene neben der Dichtungsöffnung 20 oder
anderen Bereichen neben Fluidöffnungen
(zum Beispiel für Schmiermittel,
zum Kühlen
usw.), Schraubenlöcher oder
dergleichen. Ein solches elastisches Dichtungsmaterial 32 befindet
sich vorzugsweise an mindestens zwei Seiten des inneren Dichtungsteils 36 und/oder
des Zwischenteils 38 und/oder des flexiblen Stoppers 40.
Wenn das elastische Dichtungsmaterial 32 nur in lokalisierten
Bereichen der Dichtung 10 angebracht werden soll, kann
es auf verschiedenste Weise, wie zum Beispiel durch Siebdruck, angebracht
werden. Diesbezüglich
sollte darauf hingewiesen werden, dass die konkave Seite 44 des
flexiblen Stoppers 40 lediglich beschichtet sein kann (wie
bei der konkaven Seite 44 des in 9 gezeigten
flexiblen Stoppers 140) oder teilweise oder vollständig mit dem
elastischen Dichtungsmaterial 32 entweder lokal oder als
Teil einer umfangreicheren oder sogar einer vollständigen Beschichtung
des Trägers 24 teilweise
oder vollständig
mit dem elastischen Dichtungsmaterial 32 gefüllt sein
kann. Bei einer Form der Erfindung handelt es sich bei dem bevorzugten
elastischen Dichtungsmaterial um FKM mit einer Dicke von ca. 0,0002
Zoll bis ca. 0.003 Zoll, obgleich auch ein viel größerer Dickenbereich
verwendet werden kann, je nachdem, wie bei einer bestimmten Anwendung
erforderlich oder gewünscht
ist. Es können
bei beliebigen der verschiedensten Anwendungen auch andere elastische
und anpassbare Materialien, wie zum Beispiel Nitril oder Silikon,
geeignet sein.
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In 3 wird
die Dichtung 10 zwischen den Gliedern 12 und 14 teilweise
komprimiert gezeigt. In diesem Zustand sowie in anderen noch stärker komprimierten
Zuständen
biegt sich der innere Dichtungsteil 36 in der Regel zuerst
durch und bildet die Primärdichtung
um die Öffnungen 16, 18 und 20 herum.
Der flexible Stopper 40, der in der Regel weniger flexibel
ist als der innere Dichtungsteil 36, begrenzt das Ausmaß der Komprimierung
oder Durchbiegung des inneren Dichtungsteils 36, führt jedoch
im Gegensatz zu steiferen Stoppern von Dichtungen nach dem Stand
der Technik seine Funktion flexibel durch. Dadurch kann die Dichtung
eine effektivere, wiederholbare und zuverlässige Abdichtung zwischen den Gliedern 12 und 14,
insbesondere unter Bedingungen geringerer Last, wie zum Beispiel
jene, die sich aus einer Relativbewegung zwischen den Gliedern 12 und 14 durch
Komprimierung, Verbrennung, Auslass oder anderen schwankenden Drücken ergeben, gewährleisten.
Dieser Vorteil wird in 4 näher dargestellt, in der die
Dichtung höhere
Dichtungsbelastungen aufnehmen kann (und somit lecksicherer abdichten
kann), als bei einer mehrlagigen Dichtung nach dem Stand der Technik,
wie zum Beispiel in 5 dargestellt, in gesamten Ausführungsbetriebsbereichen.
Dieser vorteilhafte Vergleich geht auch aus den 7a und 7b (Stand
der Technik) und aus den 8a und 8b hervor,
in denen die Kontaktbelastungen auf den einander gegenüberliegenden
Passflächen
der Passglieder (zum Beispiel der Flächen 13 und 15 an
den Gliedern 12 und 14) an verschiedenen Stellen
1 bis 8 an den Passflächen graphisch
dargestellt sind.
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Wieder
auf 5 Bezug nehmend, ist es auch wichtig, darauf hinzuweisen,
dass solche mehrlagigen Dichtungen nach dem Stand der Technik, wie zum
Beispiel die Dichtung 60, Dichtungsmaterial auf beiden
Seiten jeder Lage erfordern, wobei die mehreren und getrennt beschichteten
Lagen die Kosten wesentlich erhöhen
sowie auch die oben besprochenen anderen Nachteile aufweisen.
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Die 10 und 11 zeigen
andere alternative Konstruktionen, wobei die Bezugszahlen der 10 und 11 ähnliche
oder entsprechende Elemente wie jene in den 1 bis 9 zeigen,
jedoch mit den jeweiligen Präfixen 200 bis 300.
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10 zeigt
eine Dichtung 210, einen allgemein schlangenförmigen flexiblen
Stopper 240, der praktisch mehrere flexible Stopperteile 240 bildet.
In 11 ist der innere Dichtungsteil 336 in
einer geneigten oder abgewinkelten Richtung in Längsrichtung versetzt. Die 12a und 12b zeigen
ein Beispiel, das nicht zur vorliegenden Erfindung gehört: einen
mit dem Rest der Dichtung 410 verbundenen getrennten inneren Dichtungsteil 436,
der durch eine oder mehrere Streben 446 in seiner ordnungsgemäßen Position
gehalten wird. Ebenso zeigen die 13a und 13b ein Beispiel, das nicht zur vorliegenden Erfindung
gehört:
einen getrennten inneren Dichtungsteil 536, der mit dem
Rest der Dichtung 510 verbunden ist und durch einen oder
mehrere „Filmscharnier"-Teile 536 aus
dem elastischen Dichtungsmaterial 532 in seiner ordnungsgemäßen Position
gehalten wird. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Konstruktion
des Weiteren verschiedene Dicken des inneren Dichtungsteils 536 und
des Rests der Dichtung 510 gestattet (wobei sie beide dicker oder
dünner
als das jeweils andere Teil sein können), um bei einer gegebenen
Anwendung bestimmte Verformungs- und Lastaufnahmeeigenschaften zu
erhalten.
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14 zeigt
schematisch und konzeptionell die Verwendung einer Dichtung 610 in
den verschiedensten Anwendungen, wobei die Dichtung 610 eine oder
mehrere Kombinationen von den oben in Verbindung mit den 1 bis 13 besprochenen Merkmalen, Formen oder
Eigenschaften hat. Die Glieder 612 können Flansche oder andere Teile
mit beliebigen zahlreicher Vorrichtungen oder Strukturen, wie zum
Beispiel Einlass-, Auslass- oder
andere Krümmer,
Rohrleitungen oder andere Fluidbeförderderungsvorrichtungen, Gasverdichtungs- oder andere Hochdruckkonstruktionen,
abgedichtete Gehäuse oder
Verkleidungen oder andere Dichtungsanwendungen, die dem Fachmann
bekannt sind, sein. Wie oben erwähnt,
ist die Erfindung besonders dann vorteilhaft, wenn zwischen den
abgedichteten Gliedern eine Relativbewegung auftreten kann, wie
sie zum Beispiel durch thermische, mechanische oder Fluidbedingungen
oder -umgebungen, die bei bestimmten Anwendungen vorliegen, auftreten
kann.
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15 (zusammen
mit den anderen Figuren) zeigt lediglich, dass das elastische Dichtungsmaterial 732 wahlweise
an allen oder ausgewählten Teilen
des Trägerglieds 724 der
Dichtung 710 enthalten sein kann.
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Darüber hinaus
zeigen beispielhafte 17, 18 und 20,
dass beliebige der hier beschriebenen Träger als Teil einer Dichtungsanordnung
mit einem, zwei oder mehr Trägern
verwendet werden können,
um zwischen mindestens einem Paar von Passflächen abzudichten. Solche Anordnungen
der Dichtungen 910 und 1010 in den 17 bzw. 18 können dann
vorgesehen werden, wenn zusätzliche Dicken
erforderlich sind. Solche Anordnungen der Dichtungen 910 und 1010 und
selbst die einzelne Dichtungsanwendung 1210 von 20 können auch verwendet
werden, um die gewünschten
Federraten-, Belastungs- und/oder Durchbiegungseigenschaften (zum
Beispiel Erhöhungen
einiger oder aller dieser Eigenschaften) zu erhalten, während noch
immer die oben besprochenen vorteilhaften Eigenschaften des flexiblen
Stoppers gewonnen werden. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen,
dass eine der Seiten oder beide Seiten der Dichtungsglieder 910, 1010 und 1210 oder
Teile davon wahlweise mit den oben erwähnten elastischen Dichtungsmaterialien beschichtet
werden können.
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Die
Unterlegglieder 970, 1070 und 1270 sind bei
beliebigen der hier gezeigten Ausführungsformen enthalten. Die
Unterlegglieder können
als Abstandsstücke
wirken und/oder eine Fläche
bereitstellen, auf die die Belastung der Dichtungen übertragen
werden kann, um die beabsichtigen Federraten-, Belastungs- und/oder
Durchbiegungseigenschaften zu erhalten. Diese beabsichtigten Wirkungen
könnten
nicht erhalten werden, wenn mehrere Dichtungen nicht durch Unterlegglieder
getrennt wären
und sich nicht in Teilen ineinander vollständig oder teilweise „verschachteln" könnten, oder
sich auf andere Weise unzulässig berühren, wie
dies zum Beispiel in einer Anwendung wie beispielsweise die in 18 gezeigte
erfolgen könnte.
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Wie
für den
Fachmann nun auf der Hand liegt, können die Unterlegscheiben 970, 1070 und 1270 entweder
aus relativ elastischen Flachmaterialien oder aus relativ starren
Flachmaterialien hergestellt sein und können die verschiedensten Dicken aufweisen,
um die oben genannten gewünschten Dichtungsanordnungseigenschaften
zu erhalten. Wie die Träger
sind zumindest Teile mindestens einer Seite der Unterlegglieder
mit dem oben beschriebenen elastischen Dichtungsmaterial beschichtet,
wie es in bestimmten Anwendungen erforderlich oder gewünscht ist.
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Die
vorangehende Besprechung offenbart und beschreibt rein zur Veranschaulichung
lediglich beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Aus solch einer Besprechung und aus
den beigefügten
Zeichnungen und Ansprüchen
ist für
einen Fachmann ohne Weiteres offensichtlich, dass verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne vom
Schutzbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.