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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten eines Öffnungsrandes
einer Weichstoff-Flachdichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Flachdichtungen
werden dazu verwendet, in Motoren Fluide abzudichten. Um eine gute
Dichtbarkeit (Dichtungsfähigkeit)
bei den Dichtungen zu erhalten, hat man eine Anzahl von Lösungen verwendet.
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Bekannt
ist eine Wulstbildung auf der Fläche der
Dichtung. Eine solche Wulstbildung ist ein erhöhter Bereich, der auf die Fläche aufgebracht
wird. Diese Wulstbildung erstreckt sich jedoch nicht an dem Rand
vorbei und erstreckt sich ferner nicht auf den Rand. Eine solche
Wulstbildung wird dazu verwendet, die Abdichtung zu verbessern.
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Ein
Dichtungsmaterial, das verwendet werden kann, um eine gute Abdichtung
bei hoher Temperatur zu erhalten, ist in der
US 5,240,766 beschrieben. Diese Referenz
beschreibt ein Flachdichtungsmaterial aus Faser, Füllstoff
und Bindemittel. Nach der Referenz gibt die Füllstoffkomponente die gewünschte Dichtfähigkeit.
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Eine
weitere Referenz, die Flachdichtungsmaterialien beschreibt, ist
die
US 5,536,565 . Diese Referenz
beschreibt ein Flachdichtungsmaterial mit Faser und Füllstoff.
Die Füllstoffkomponente
muss ein gelförmiges
Mineral aufweisen. Dieser Füllstoff ergibt
Dichtungen mit guten Dichtungseigenschaften, insbesondere gegen
polare Flüssigkeiten.
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Trotz
des weiten Einsatzes von Dichtungen, zur Erzielung einer Abdichtung
gegen Fluide in Motoren, bleibt das Erzielen einer guten Abdichtung
ein Problem bei Flachdichtungsmaterialien. Viele Dichtungen dichten
nicht gut bei niedrigen Flanschdrucken. Andere Dichtungen erhalten
spezielle Beschichtungen, um eine Flachdichtung zu erhalten, die gut
abdichtet. Unglücklicherweise
sind solche Beschichtungen dann dafür verantwortlich, dass die Dichtungen
einen schlechten Kompressionsdefektwiderstand haben.
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Das
Verfahren ist in der GB 2 019 507 A beschrieben. Das Material, das
der Dichtung eine gute Dichtungsfähigkeit gibt, besteht aus einer
Einlage aus einem Fluorpolymer. Die Einlage hat eine Öffnung,
deren Form durch die Verwendung vorgegeben ist, für die die Dichtung
vorgesehen ist. In einer Form wird wenigstens eine Einlage platziert
und dort zusammen mit dem Weichdichtungsmaterial polymerisiert,
gewöhnlich
normaler Butylkautschuk. Diese bekannte Herstellung von Flachdichtungen,
die aus zwei Materialien bestehen, dem Fluorpolymer in Zuordnung
zu dem abzudichtenden Teil und dem Butylkautschuk dazwischen, ist
nicht für
die Massenfertigung geeignet und muss Einlagen mit großen Abmessungen
verwenden, die parallel zu den Hauptflächen der Weichstoff-Flachdichtung
sind.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art
bereitzustellen, welches eine einfache und billige Produktion von
Weichstoff-Flachdichtungen ermöglicht.
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Dieses
Ziel wird mit dem Verfahren des Patentanspruchs 1 erreicht, dessen
Ausgestaltungen Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 17 sind.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Fotografien
und Zeichnungen näher erläutert, in
denen
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1 ein Foto einer ersten
Ausführungsform einer
beschichteten Dichtung nach der Erfindung ist,
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2 ein Foto wie 1 einer zweiten Ausführungsform
einer beschichteten Dichtung nach der Erfindung ist,
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3 ein Foto wie 1 einer dritten Ausführungsform
einer beschichteten Dichtung nach der Erfindung ist,
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4 eine Zeichnung einer Schnittansicht entsprechend
8-8 von 7 der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform
ist,
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5 wie 4 eine vierte Ausführungsform einer Dichtung zeigt,
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6 wie 4 eine Ausgestaltung der Erfindung ähnlich 1 zeigt,
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7 eine Draufsicht auf eine
Ausführungsform
der Dichtung ähnlich 2 ist,
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8 der Schnitt 8-8 von 7 ist,
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9 wie 4 eine fünfte Ausführungsform einer beschichteten
Dichtung nach der Erfindung zeigt, und
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10 wie 4 eine sechste Ausführungsform einer beschichteten
Dichtung nach der Erfindung zeigt.
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1 zeigt als Fotografie eine
Vergrößerung eines
Querschnittsteils einer Dichtung mit einer Öffnung, die einen beschichteten
Rand hat. Ein Teil des Flachdichtungsrandes der beschichteten Öffnung ist im
Schnitt gezeigt. Dieser Flachdichtungsrand ist im Wesentlichen senkrecht
zu gegenüberliegenden
parallelen Ebenen, von denen eine in jeder Fläche der Dichtung (Flächenebene)
liegt. Man sieht bei der Fotografie, dass die Dichtung zwei Hauptflächen hat, die
im Wesentlichen parallel sind. Die Kante zwischen dem beschichteten
Flachdichtungsrand und der Hauptfläche ist in der Fotografie an
der Oberseite und Unterseite der Flachdichtung zu sehen. In eine Richtung
parallel zu dem beschichteten Rand der Dichtung ist die Beschichtung
breiter als der Rand und geht an der Kante des beschichteten Randes vorbei
und springt somit auf dem Rand an der Kante vorbei vor. Darüber hinaus
ist die Beschichtung ausreichend breit, so dass sie an der Hauptflächenebene vorbei
auf wenigstens einer Seite der Dichtung vorsteht. Die Beschichtung
ist eine Siliconkautschukbeschichtung.
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2 zeigt in einer Fotografie
einen vergrößerten Querschnitt
eines Teils einer Dichtung, die eine Öffnung mit einem beschichteten
Rand hat. Es ist ein Teil des beschichteten Dichtungsrandes gezeigt.
Man sieht den beschichteten Rand der Flachdichtung. Er ist im Wesentlichen
senkrecht zu jeder Fläche
und zu den gegenüberliegenden
parallelen Hauptebenen, die sich längs jeder der im Wesentlichen
parallelen Hauptflächen
der Dichtung erstrecken. In der Fotografie sieht man, dass die Kante
zwischen jeder Hauptfläche
der Dichtung und dem beschichteten Rand der Flachdichtung an der
Oberseite und Unterseite der Dichtung liegt. Geht man durch die
Beschichtung in 2 in
eine Richtung parallel zum Rand der Dichtung in der Richtung, die
von Kante zu Kante geht, so ist die Beschichtung breiter als der
beschichtete Flachdichtungsrand und ist ausreichend breit, so dass
die Beschichtung an der Kante vorbei auf jeder Seite des Randes
vorsteht und bei dieser Ausgestaltung die Beschichtung auch an der Hauptflächenebene
auf beiden Seiten der Dichtung vorsteht. Dies gibt der Dichtung
eine bessere Dichtungsfähigkeit
als sie sie haben würde,
wenn die Beschichtung niveaugleich mit der Dichtung auf jeder Fläche wäre. Dies
gibt der Dichtung eine Sperre an dem Flachdichtungsrand, um den
Strom von Fluiden aus der Öffnung über die
Hauptfläche
der Flachdichtung zu verzögern.
Bei dieser Ausgestaltung er streckt sich die Beschichtung auch auf
die Hauptdichtungsfläche
auf jeder Seite der Dichtung. Die Beschichtung ist ein Acryllatex.
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3 ist eine Fotografie, die
eine Vergrößerung des
Querschnittsteils einer Dichtung zeigt, das eine Öffnung mit
einem beschichteten Flachdichtungsrand hat. Der beschichtete Rand
ist im Wesentlichen senkrecht zu jeder Dichtungshauptfläche und zu
jeder der gegenüberliegenden
parallelen Hauptflächenebenen,
die jede Dichtungshauptfläche
enthalten. Die Fotografie zeigt einen Teil des beschichteten Randes
an der Flachdichtung. Die Kante zwischen jeder Hauptfläche und
dem beschichteten Flachdichtungsrand ist ebenfalls auf der Oberseite und
Unterseite der Dichtung in der Fotografie zu sehen. In der Richtung
von Kante zu Kante parallel zu dem Flachdichtungsrand der Dichtung
ist die Beschichtung breiter als der Rand und geht an jeder Ecke
vorbei. Die Beschichtung ist ausreichend breit, so dass die Beschichtung
an der Hauptflächenebene auf
jeder Seite der Dichtung vorbeigeht. Bei dieser Ausführungsform
erstreckt sich die Beschichtung nicht nach außen auf eine der Dichtungshauptflächen. Die
Beschichtung auf jeder Seite der Dichtung wird allmählich breiter
als der Rand, bis die Beschichtung zu einem Punkt kommt. Die Ausgestaltung
dieser Fotografie ist eine Dichtung mit einer Dichtungsfähigkeit,
die von einer guten Abdichtung bis zu einer totalen Abdichtung reicht
und gleichzeitig den besten (am stärksten optimierten) Kompressionsdefektwiderstand
hat, da keine der Dichtungshauptflächen eine Beschichtung zum
Abdichten der Dichtung hat. Die Beschichtung ist ein Acryllatex.
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4 ist eine Zeichnung eines
vergrößerten Querschnitts
eines Teils einer Dichtung mit einer Beschichtung 16 auf
dem Flachdichtungsrand 71, wobei der Rand im Wesentlichen
senkrecht zu den gegenüberliegenden
Ebenen 34 und 35 ist, die die Dichtungshauptflächen 15 und 30 enthalten,
wobei die Beschichtung 16 in einer Richtung parallel zu
den Rändern
ausreichend breit ist, so dass die Beschichtung an den Ebenen 34 und 35 auf
beiden Seiten der Dichtung vorbeigeht. Hier sind die Ebene 34 und 35 sowohl
eine Hauptflächenebene
als auch eine Kantenebene (durch die Kante zwischen der Fläche und dem
beschichteten Dichtungsrand hindurchgehend). Die Beschichtung, die
in einer Richtung allmählich größer wird,
die von dem Dichtungsrand 71 wegführt, gibt so der Beschichtung 16 einen
Abschrägungseffekt,
so dass die Oberfläche
der Beschichtung 16 eine geneigte Ebene hinauf bis zu ihrem
breitesten Punkt bildet. Dieser bildet eine Sperre gegen den Durchgang
von Fluiden über
die Hauptfläche
der Dichtung. Dies ist eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung (die auch in 3 gezeigt ist).
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5 ist eine Zeichnung eines
vergrößerten Querschnitts
eines Teils einer Dichtung mit einer Beschichtung 18 auf
dem Flachdichtungsrand 72 der Öffnung, wobei der Rand im Wesentlichen
senkrecht zu den gegenüberliegenden
Hauptflächen 17 und 31 ist.
Die Beschichtung 18 ist hier in einer Richtung parallel
zum Rand breit genug, um an der Kante der Dichtung, die sich an
der Oberseite des Randes 72 befindet, und an der Hauptflächenebene 54 vorbeizugehen.
Die Hauptflächenebene 54 ist
hier nicht die gleiche wie die Kantenebene (nicht gezeigt), die durch
die Kante des Randes geht.
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6 ist eine Zeichnung eines
vergrößerten Querschnitts
eines Teils einer Dichtung mit einer Beschichtung auf dem Flachdichtungsrand 75 einer Öffnung.
Der Rand oder die Randoberfläche
ist im Wesentlichen senkrecht zu den gegenüberliegenden Flächen 24 und 32.
Die Beschichtung 26 steht über "Hauptflächenebenen" oder "Kantenebenen" 37 und 38 auf beiden
Seiten der Dichtung vor. Hier sind die Hauptflächenebene und die Kantenebene
dieselbe Ebene.
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7 ist eine Zeichnung einer
Dichtung 10 mit einem Beschichtungsrand 12, wobei
ein Teil der Hauptfläche
der Dichtung ebenfalls beschichtet 11 ist.
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8 ist eine Zeichnung eines
vergrößerten Querschnitts
einer Dichtung von 7,
wie angegeben. Die Beschichtung 12 ist auf dem Flachdichtungsrand 76 der Öffnung gezeigt,
ebenso wie der verlängerte
Abschnitt 11 der Beschichtung, der auf die Hauptfläche 25 überlappt.
Es sind die Hauptflächen-Kantenebenen 39 und 65 gezeigt.
Die Beschichtung steht in eine Richtung parallel zum Rand 76 über die
Ebenen vor. Bei stärker
bevorzugten Ausgestaltungen steht die Beschichtung wenigstens etwa
0,025 mm (1 mil) über
den Teil der Beschichtung vor, der sich auf der Hauptfläche der
Dichtung befindet, wie es beispielsweise in 2 und 8 gezeigt
ist. In 2 erstreckt
sich die Beschichtung nach außen
auf die Hauptfläche
der Dichtung, die Beschichtung von Seite zu Seite in einer Richtung parallel
zum Rand ist jedoch breiter als die Distanz von der Oberfläche der
Beschichtung, die durch die Flachdichtung hindurch und nach außen zur
Oberfläche
der Beschichtung auf der anderen Seite geht. In 8 erstreckt sich die Sperre gegen Fluide über die Hauptflächen 25 und 33.
In 2 liegt auf jeder
Seite der Dichtung die Sperre gegen die Fluide an und neigt sich
leicht über
die Dichtungshauptfläche.
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9 ist eine Zeichnung eines
vergrößerten Querschnitts
eines Teils einer Dichtung mit einer Beschichtung 41 am
Rand 77. Die Beschichtung 41 steht über die
Kante des Randes vor, die zwischen der Hauptfläche 40 und dem Rand 77 liegt
(und somit an der Kantenebene 80 vorbeigeht), die Beschichtung 41 erstreckt
sich jedoch nicht an der Hauptflächenebene 36 vorbei.
Eine solche Beschichtung 41 bildet auf einer Seite der
Dichtung eine Sperre gegen Fluide, die ansonsten aus der Öffnung über die Hauptfläche 40 der
Dichtung gehen könnten,
obwohl die Sperre (der Damm) nicht so hoch ist, d. h. sich nicht
so weit an der Hauptfläche 24 vorbei
erstreckt wie die Beschichtung von 6.
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10 ist eine Zeichnung eines
vergrößerten Querschnitts
einer Dichtung, die den äußeren Rand
oder Umfang 47 einer Dichtung mit einer Beschichtung 48 auf
dem Flachdichtungsrand 78 einer Öffnung zeigt. Die Dichtung
hat einen Wulst 46 und Hauptflächenbereiche 49, die
niedriger sind als die Hauptflächenebene,
wobei diese Bereiche durch Prägen
hergestellt werden können.
Die Beschichtung 48 geht an der Ebene 60 vorbei,
die sowohl eine Hauptflächenebene
als auch eine Kantenebene ist. Die Hauptflächen 44 und 45 zeigen
beide Bereiche, die durch Prägen
und Wulstbildung hergestellt sind. Die Erstreckung der Hauptfläche 60 geht,
wie zu sehen ist, durch die Dichtungshauptfläche von einer Seite der Dichtung
aus über
die Dichtung zur anderen Seite. Zu vermerken ist, dass die Hauptfläche 60 die
flachen Abschnitte der Hauptfläche 45 der
Dichtung und die Kante zwischen dem beschichteten Rand 78 und
der Hauptfläche 45 enthält.
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Eine
vorstehende Beschichtung wirkt so, dass der Strom von Fluiden über die
Hauptfläche
einer Dichtung, die gegen Fluide abdichten muss, verzögert oder
unterbrochen wird. Die Beschichtung tut dies durch Schaffung eines
Damms auf dem Rand der Dichtung. Dieser "Damm" ist
der vorstehende Abschnitt an der Randbeschichtung und eine bevorzugte
Fluidsperre.
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Einem
Weichstoff-Dichtungsmaterial kann eine Randabdichtung an einer Öffnung gegeben
werden, die Fluiden ausgesetzt ist und zu einer Abdichtung gegen
das Fluid führt. Überraschenderwise
besteht keine Notwendigkeit, die Zusammensetzung des Flachmaterials
für eine
beträchtliche
Verbesserung der Dichtungsfähigkeit
zu ändern.
Die Dichtung liefert die Randbeschichtung. Überraschenderweise besteht
in vielen Fällen
keine Notwendigkeit für
eine merkliche Dichtungsfähigkeit
in dem Basisflachmaterial. Außerdem
kann eine Basisflachbahn mit der Randdichtung viele unterschiedliche
Arten von Flanschen aufnehmen, ohne dass eine Änderung an dem Basisflachmaterial
ausgeführt
wird.
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Den
Vorteil der vorliegenden Erfindung kann jedes Dichtungsmaterial
nützen,
das gegen Fluide abdichtet. Dazu gehören beschichtete und unbeschichtete
Dichtungen, Weichstoff-Dichtungsmaterialien sowie geschichtete Dichtungen,
beispielsweise Dichtungen, die einen kompressiblen oder nicht-kompressiblen
Kern zwischen zwei Schichten haben, oder die eine inkompressible
Substratbahn auf einer Seite der Dichtung aufweisen. Bei Ausgestaltungen,
bei denen die Dichtung mehr als eine Schicht hat, kann eine bevorstehende
Beschichtung am Rand der Öffnung
nur an einer Schicht vorgesehen sein. Vorzugsweise er streckt sich
jedoch die vorstehende Beschichtung über die Schichten vollständig in
eine Richtung von einer der Kanten zwischen einer Hauptfläche und
dem Rand zur anderen Kante zwischen der anderen Hauptfläche und
dem Rand und geht über
wenigstens eine der Kanten hinaus. Vorzugsweise dringt die Beschichtung
ein und dichtet alle Risse ab, die zwischen den Schichten vorhanden sind.
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Bei
einigen Ausgestaltungen erstreckt sich die Sperre in eine Richtung
senkrecht zu wenigstens einer Hauptebene vorbei an der Kante zwischen
dem Flachdichtungsrand und der Hauptfläche. Einige Ausgestaltungen
haben eine Sperre an der Randbeschichtung, wo sich die Sperre über den
Rand erstreckt. Vorzugsweise hat die Dichtung Sperren, die über beide
Kanten der Öffnung
vorstehen, wie es in 6 und 8 der Fall ist.
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Einige
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung sind jedoch ideal geeignet und werden
in hohem Maße
bevorzugt für
Dichtungen, die kompressibel und porös sind und die auch gegen Fluide
abdichten müssen,
die durch die Dichtung gehen. In einem solchen Fall gibt eine breite
Randbeschichtung an einem Flachdichtungsrand, die den Rand von Kante
zu Kante und vorbei an der Kante abdeckt und über die Kantenebene in einer
Richtung senkrecht zur Hauptflächenebene
vorsteht, der Dichtung eine bessere Dichtungsfähigkeit, insbesondere weil
sie gegen zwei Arten von Fluidstrom abdichtet, nämlich sowohl durch die Dichtung
als auch über
die Dichtungshauptfläche.
Dies ist insbesondere der Fall, wo die Öffnung in die Dichtung geschnitten
worden ist. Der Schnittrand hat mehr Poren als eine andere Fläche, die
nicht geschnitten ist, auch bei porösen und kompressiblen Dichtungen.
Wenn der Rand so beschichtet wird, dass die Beschichtung in die
Poren eindringt oder die Poren verschließt, ist dies für die Abdichtung der
Poren gegenüber
dem Fluid wirksam, das durch die Dichtung sickern könnte.
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Für die Verwendung
mit der breiten Randbeschichtung der vorliegenden Erfindung werden Weichstoff-Dichtungsmaterialien
bevorzugt. Viele Arten von Weichstoff-Dichtungsmaterialien weisen Faser und
Bindemittel auf. Andere Arten von Weichstoff-Dichtungsmaterialien haben ein Bindemittel
und einen Füllstoff,
beispielsweise Kautschuk und Kork. Viele Weichstoff-Dichtungsmaterialien
haben Faser, Bindemittel und Füllstoff.
Solche Weichstoff-Dichtungsmaterialien haben längs des Flachmaterialrandes
Poren, wo die Öffnung
geschnitten worden ist. Diese Poren sind für die Dichtungsfähigkeit
der Dichtung schädlich.
Deshalb bevorzugt man eine Randbeschichtung an dem Flachdichtungsrand
der Öffnung,
die in die Poren eindringt oder die Poren wenigstens verschließt. Bei
einigen Ausgestaltungen ist die Öffnung
ein Bolzenloch.
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Wenn
das Flachdichtungsmaterial Faser und Bindemittel aufweist, ist in
den meisten Fällen
auch ein Füllstoff
vorhanden. Die Flachdichtung sollte wenigstens 1 Gew.-% Bindemittel
und wenigstens etwa 5 Gew.-% Faser aufweisen. Es kann auch ein Füllstoff
mit einem Minimalwert von etwa 1% zugegeben werden. Geeignete Bereiche
gehen von etwa 3 bis etwa 40 Gew.-% Bindemittel, von etwa 5 bis
etwa 70 Gew.-% Faser und von etwa 1 bis etwa 92 Gew.-% Füllstoff.
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Bevorzugte
Dichtungen, die die vorliegende Randdichtung verwenden können, sind
Dichtungen für
Ansaugverteiler, Ölwannendichtungen
(Abdichten gegen Öl),
Deckeldichtungen, wie Ventildeckel (die gegen Öl abdichten) oder Achsabdeckungen
(die gegen Getriebeschmiermittel abdichten), sowie Kompressordichtungen,
die häufig
Kältemitteln,
wie Freon, ausgesetzt sind, eine Gasometerdichtung, die gegen Gas
abdichtet, eine Wasserpumpendichtung, die gegen Wasser und Gefrierschutzmittel
abdichtet, und eine Dichtung für
einen industriellen Flansch, der gegen Dampf und/oder Chemikalien
abdichtet. Zum Erzielen von bevorzugten Ausgestaltungen ist die Beschichtungsart
für jeden
Anwendungszweck wesentlich, da einige spezielle Arten von Beschichtungen
ein spezielles Fluid besser zurückhalten
als andere. Diese breite Randdichtungsauslegung hat sich überraschenderweise
als geeignet zum Abdichten von Ölwannen
von Dieselmotoren und zur Vakuumdichtung bei Ansaugverteilern gegenüber Luft-
und Brennstoffgemischen erwiesen. Für Ausgestaltungen mit Kontakt
gegenüber
Kältemitteln
sind Chloroprenpolymer und Acrylnitril bevorzugte Beschichtungen. Für Ausgestaltungen
mit Kontakt mit Öl
oder Getriebeschmiermittel sind die bevorzugte Beschichtung Acryl
oder Acrylnitril.
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An
jedem Ende des Flachdichtungsrandes der Öffnung befindet sich eine Kante,
die an einer Hauptdichtungsfläche
anstößt. Jede
Kante kann so betrachtet werden, als ob sie in zwei verschiedenen parallelen
und endlichen Ebenen liegt (beispielsweise in 8 die Ebene 39 und die Ebene 65).
Die Ebene ist eine "Hauptflächenebene", wenn sie durch die
im Wesentlichen ebene Oberfläche
einer Dichtungshauptfläche
hindurchgeht. Die Hauptflächenebene
enthält
somit den ebenen Oberflächenbereich der
Dichtungshauptfläche.
Insbesondere ist der Rand der Flachdichtung um die Öffnung herum
im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptflächenebene. Eine Ebene ist eine "Kantenebene", wenn die unendliche
Ebene eine Kante zwischen der Hauptfläche und dem Rand enthält. In einigen
Fällen
geht die Hauptflächenebene
nicht durch die Kante, so dass es hier sowohl eine endlose "Hauptflächenebene" als auch eine unendliche "Kantenebene" gibt (wie dies die
Hauptflächenebene 54 von 5 und die Kantenebene 80 und
die Hauptflächenebene 36 von 9 zeigen. Wenn die Hauptflächenebene
durch die Kante zwischen der Hauptfläche und dem Flachdichtungsrand
einer Öffnung
hindurchgeht, ist die Ebene sowohl eine Kantenebene als auch eine
Hauptflächenebene
(eine "Kanten-Hauptflächenebene"). Eine Beschichtung,
die sich über
die Kante hinaus erstreckt, die zwischen dem Rand und der Hauptfläche vorhanden
ist, steht an der Kantenebene vorbei vor, wie dies die Beschichtung 41 von 9 macht. Die Beschichtung
soll an der Kantenebene vorbei vorstehen, um die Abdichtung gegen
Fluide zu bilden, die ansonsten auf die Dichtungshauptfläche zwischen der
Oberfläche
der Dichtungshauptfläche
und dem Flansch heraussickern würden.
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Bei
einigen bevorzugten Ausgestaltungen steht die Beschichtung sowohl über eine
Kantenebene als auch eine Hauptflächenebene vor (bei Ausführungsformen,
bei denen die Hauptfläche
nicht durch die Kante des Flachdichtungsrandes der Öffnung geht).
Solche Ausgestaltungen bilden eine noch bessere Sperre gegen das
Strömen
von Fluiden über
die Hauptfläche
der Dichtung zwischen der Hauptfläche und dem Flansch.
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Die "Randdicke" ist die Distanz
an dem Rand von einer Kante, die zwischen einer Hauptfläche und dem
Rand liegt, und der anderen Kante, die zwischen der anderen Hauptfläche und
dem Rand liegt. Um bei der vorliegenden Erfindung eine Dichtungsfähigkeit über der
Hauptfläche
der Dichtung und durch die Dichtung zu erhalten, ist die Randbeschichtung
breiter als die Randdicke, so dass die Randbeschichtung über eine
Kantenebene auf wenigstens einer Seite der Dichtung hinausgeht.
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In
den meisten Fällen
liegen die Hauptflächenebene
und die Kantenebene in derselben Ebene. In manchen Fällen jedoch
kann durch die Verwendung von Druck ein Hauptflächenbereich zwangsweise in eine
andere Ebene als der Rest der Hauptfläche gedrückt werden. Wenn dies anstoßend an
eine Öffnung
ausgeführt
wird, kann die Kante zwischen der Hauptfläche und dem Rand abgerundet
werden und es kann schwieriger werden, die Position der Kantenebene
zu platzieren. In solchen Fällen
ist die Kantenebene leicht durch Notieren des Punkts zu positionieren,
indem der Schnittabschnitt des Randes endet. Dieser Punkt ist eine
Kantenebene. Der Schnittabschnitt der Kante enthält typischerweise mehr Poren
als die Oberfläche
jeder Dichtungshauptfläche und
unterscheidet sich auch im Aussehen dadurch, dass ein Querschnitt
der Materialien innerhalb der Dichtung gezeigt wird.
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Auf
den Beschichtungsabschnitt des Dichtungsrandes, beispielsweise in 9, 10, 4, 6 und 3, kann hier als Beschichtung A Bezug
genommen werden. 2 und 8 zeigen Ausführungsformen,
bei denen sich die Beschichtung A auf dem Rand des Dichtungsmaterials
befindet, und da die Beschichtung auch auf die Fläche der
Dichtung überlappt,
hat sie auch eine Beschichtung B. Wenn sich somit die Beschichtung
so erstreckt, dass sie die Dichtungshauptfläche abdeckt, kann auf den Dichtungsabschnitt
auf der Hauptfläche
als Be schichtung B Bezug genommen werden, wie es in 8 und 2 zu
sehen ist. Die Beschichtung A befindet sich auf dem Dichtungsrand.
Auf eine Beschichtung, wie die Beschichtung A, die sich auf dem
Außenumfang
des Flachdichtungsrandes befindet, wird hier als Beschichtung C
Bezug genommen. Wo sich die Beschichtung C über die Hauptfläche der
Dichtung erstreckt, ist sie Beschichtung B. Vorzugsweise erstreckt
sich die Beschichtung A an der Beschichtung B vorbei, steht über die Oberfläche der
Beschichtung B wenigstens etwa 0,025 mm (1 mil) auf wenigstens einer
Seite der Dichtung vor, besonders bevorzugt steht die Beschichtung
A wenigstens etwa 0,127 mm (5 mils) über die Beschichtung B vor,
und, was am stärksten
bevorzugt ist, steht die Beschichtung A an der Beschichtung B vorbei
wenigstens etwa 0,25 mm (10 mils) auf wenigstens einer Seite der
Dichtung vor. Bei den bevorzugten Ausführungsformen steht die Beschichtung
A an der Beschichtung B auf beiden Seiten der Dichtung vorbei vor.
Auf Merkmale, wo die Beschichtung A sich an der Hauptdichtungsfläche an der
Kante des Randes vorbei erstreckt (und somit an der Hauptflächen-Kantenebene vorbei
vorsteht) oder wo sich die Beschichtung A an der Beschichtung B
vorbei erstreckt, kann als "Lippenbildung" oder "Lippe" Bezug genommen werden.
Diese Lippe bildet einen Damm oder eine Sperre gegen Fluide auf
der Öffnungsseite
der Beschichtung.
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Wenigstens
ein Rand, der sich um eine Öffnung
herum erstreckt und im Wesentlichen senkrecht zu den im Wesentlichen
gegenüberliegenden
Hauptflächen
ist, kann mit einer breiten Randbeschichtung versehen werden, die
an wenigstens einer Kante des Randes vorbeigeht (durch die Kantenebene
dieser Kante vorsteht). In einer Richtung von einer der Kanten zwischen
einer Hauptfläche
und dem Rand vorbei an der anderen Kante zwischen der anderen Hauptfläche und
dem Rand und parallel zu diesem Rand soll die vorstehende Beschichtung
ausreichend breit sein, um der Dichtung eine Dichtungsfähigkeit
zu geben, die besser ist als sie eine Dichtung mit einer Beschichtung
haben würde,
die sich gerade von einer der Kantenebenen zur anderen Kantenebene
erstreckt (gerade die Kantenebene berührt).
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In
dieser Richtung hat der Flachdichtungsrand der Öffnung in geeigneter Weise
eine Sperre (beispielsweise eine Beschichtung), die an der Kantenebene
um eine Entfernung von wenigstens etwa 0,025 mm (1 mil) vorsteht.
Dadurch ist eine Beschichtung von Kante zu Kante wenigstens etwa
0,025 mm (1 mil) breiter als der Rand dick ist. Außerdem hat sich
gezeigt, dass eine noch breitere Sperrenbeschichtung eine noch bessere
Dichtungsfähigkeit gibt.
Deshalb steht besonders bevorzugt die Sperre wenigstens etwa 0,127
mm (5 mils) über
eine Kantenebene vor. Geeigneterweise reicht die Sperre von etwa
0,025 mm (1 mil) bis etwa 2,03 mm (80 mil) an der Kantenebene vorbei.
Die breite Randbeschichtung kann somit an entweder einer oder beiden
Kantenebenen mit einer Entfernung von etwa 0,025 mm (1 mil) bis
etwa 2,03 mm (80 mils) vorbei vorstehen. Ein mehr bevorzugter Bereich
geht von etwa 0,127 mm (5 mils) bis etwa 2,03 mm (80 mils), und
noch bevorzugter steht die Beschichtung über eine Entfernung von etwa
0,25 mm (10 mils) bis etwa 2,03 mm (80 mils) über die Kantenebene hinaus
vor. Vorzugsweise steht die breite Randbeschichtung über wenigstens
eine Kantenebene mit einer Entfernung von wenigstens etwa 0,25 mm
(10 mils) vor, in stärker
bevorzugter Weise erstreckt sich die breite Beschichtung an jeder
Kantenebene mit einer Entfernung von wenigstens etwa 0,25 mm (10
mils) vorbei. Dichtungen mit solchen Beschichtungen haben, wie sich zeigte,
eine Abdichtung in Bereich von hervorragend bis total ergeben. Dies
gilt auch bei Flanschdrucken von etwa 21 bar (300 psi) oder mehr,
oder etwa 1,8 bar (25 psi) oder mehr. Eine Totalabdichtung ergibt sich,
wenn die Beschichtung Fluide vollständig von einem Leckstrom an
der Öffnung
vorbei über
die Hauptfläche
der Dichtung und auch durch die Flachdichtung hindurch abhält. Um eine
solche Dichtung zu erreichen, wird bevorzugt, dass die breite Randbeschichtung
an jeder Kantenebene mit einer Entfernung von etwa 0,38 mm (15 mils)
vorsteht.
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Für eine Dichtung,
die eine Totalabdichtung gibt, wird auch bevorzugt, dass von der
einen Randfläche
in eine Richtung in die Öffnung
parallel zur Hauptflächenebene
und weg von dem Rand die Beschichtung an dem Rand allmählich breiter
wird (wie in 2, 3 und 4 zu sehen ist), wobei eine geneigte Ebene
gebildet wird, bis sie zu dem breitesten Punkt der Beschichtung
in einiger Entfernung von dem Rand kommt. Die Entfernung von dem
Rand, über die
sich die Beschichtung erstreckt und ihren weitesten Punkt erreicht,
ist nicht kritisch. Bei einer solchen Ausgestaltung ist jedoch zweckmäßigerweise
die Beschichtung wenigstens 0,025 mm (1 mil) breiter als die Dicke
des Dichtungsrandes. Vorzugsweise ist die Beschichtung wenigstens
0,127 mm (5 mils) breiter als die Dicke des Dichtungsrandes. Bevorzugt
wird, dass eine "Lippe" gebildet wird, wie
in 6, oder wie in 2, 3 und 4 gezeigt
ist (wo die Lippe einer geneigten Ebene ähnelt und von der Beschichtung gebildet
wird, die allmählich
breiter von dem Flachdichtungsrand der Öffnung weggehend wird).
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Bei
Ausgestaltungen, bei denen eine Hauptfläche eine Hauptflächenebene
hat, die nicht durch eine Kante zwischen der Hauptfläche und
einer Ebene hindurchgeht, wird wahlweise eine Sperre bevorzugt,
die über
die Hauptebene hinaus vorsteht. Geeigneterweise steht die Sperre
an der Ebene mit einer Größe vor,
die dahingehend effektiv ist, dass sie eine Abdichtung gibt, die
besser ist als diejenige, die die Dichtung haben würde, wenn
die Sperre nur bis zur Hauptflächenebene
käme, an
ihr jedoch nicht vorbeigeht. Die Beschichtung kann wenigstens etwa 0,025
mm (1 mil) über
eine solche Hauptflächenebene
vorstehen. Bevorzugt erstreckt sie sich wenigstens etwa 0,127 mm
(5 mils) über
eine solche Hauptflächenebene
hinaus, und besonders bevorzugt beträgt ihre Erstreckung wenigstens
etwa 0,25 mm (10 mils) über
eine solche Hauptflächenebene
hinaus. Die Sperre geht vor zugsweise wenigstens etwa 0,025 mm (1
mil) an wenigstens einer Hauptflächenebene
vorbei. Besonders bevorzugt geht sich wenigstens etwa 0,127 mm (5
mils) an wenigstens einer Hauptflächenebene vorbei. Ganz besonders
bevorzugt geht die Beschichtung wenigstens etwa 0,25 mm (10 mils)
an wenigstens einer Hauptflächenebene
vorbei. Totalabdichtungen wurden insbesondere erreicht, wenn die
Beschichtung mit wenigstens etwa 0,38 mm (15 mils) an der Hauptflächenebene
vorbeigeht. Bei einem bevorzugten Bereich erstreckt sich die Sperre
von etwa 0,127 mm (5 mils) bis etwa 2,03 mm (80 mils) an wenigstens
einer Hauptflächenebene
vorbei (einschließlich
Ausführungsformen,
bei denen die Hauptflächenebene über oder
außerhalb
der Kantenebene an der Hauptfläche
der Dichtung liegt, wie es in 5 und 9 gezeigt ist). Bei stärker bevorzugten
Ausführungsformen
hat die Sperre die Form einer Beschichtung, die sich über die
Hauptflächenebene
auf beiden Flächen
der Dichtung hinaus erstreckt.
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Die
Beschichtung kann in irgendeiner filmbildenden Weise aufgebracht
werden, beispielsweise durch Tauchen, Schmelzen oder Bestreichen
des freiliegenden Randes, während
alle Dichtungsteile, die nicht beschichtet werden sollen, geschützt werden.
Bei einer Ausführungsform
kann eine Beschichtung auf einen Öffnungsrand (den Rand der Flachdichtung)
dadurch aufgebracht werden, dass eine Vielzahl von Flachdichtungen
zusammen so angeordnet werden, dass von den Öffnungen der Vielzahl von Flachdichtungen
ein Hohlraum gebildet wird und dass dann der Rand jeder Flachdichtung
längs des Hohlraums
mit einem Beschichtungsmaterial so kontaktiert wird, dass die Ränder mit
einer Menge beschichtet werden, die ausreicht, um eine wesentliche Abdichtung
der Dichtung längs
des Randes der Flachdichtung an der Öffnung zu erreichen, wo der Rand
beschichtet ist. Die Seiten des Hohlraums sind die zu beschichtenden Öffnungsränder. Das
Beschichtungsmaterial wird in den Hohlraum eingebracht und kontaktiert
die zu beschichtenden Ränder zur
Bildung der beschichteten Ränder.
Wenn irgendein Beschichtungsmaterial übrig bleibt, wird es entfernt.
Dann werden die Dichtungsränder
getrocknet.
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Auch
wenn die Flachdichtungen zur Bildung eines Hohlraums aus den Öffnung zusammen
platziert werden und die Beschichtung der Oberfläche des Hohlraums kontaktiert,
dehnt ein Trennen der Dichtungen, während die Beschichtung viskos
oder elastisch ist (bevor die Beschichtung härtet oder hart wird), die Beschichtung
so, dass sie breiter wird als der Flachdichtungsrand der Öffnung.
Wenn die Beschichtung teilweise gehärtet ist oder wenn sie plastisch
und formbar ist, kann das Trennen der Flachstücke dazu führen, dass die Beschichtung
an dem Rand stärker
gerichtet und breiter ist als der Öffnungsrand (dies ist in 2 und 3 gezeigt), wodurch eine geneigte Ebene
gebildet wird. Dieses Verfahren ist leicht auszuführen, vorzugsweise
mit Acryllatex.
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Die
Dichtungen können
fluchtend ausgerichtet und zusammen so positioniert werden, dass
sie aneinander liegen, oder bei einigen dieser Ausführungen
kann es erwünscht
sein, andere Flachstücke (Distanzstücke) zwischen
zwei oder mehr Flachdichtungen zu legen. Ein Verfahren, das verwendet
werden kann, um den Stapel von Dichtungen oder den Stapel von Dichtungen
und Distanzstücken
auszurichten, besteht darin, die Flachstücke identisch zu schneiden
und jedem die Öffnung
mit dem Rand zu geben, der die Beschichtung erhalten soll, sowie auch
wenigstens eine, vorzugsweise zwei "stangenaufnehmende Öffnungen". Durch diese stangenaufnehmenden Öffnungen
wird eine Stange geführt,
um die Dichtungen oder Dichtungen und Distanzstücke ausgerichtet zu bekommen
und sie ausgerichtet zu halten, während die Beschichtungsmasse
die zu beschichtenden Öffnungsränder kontaktiert.
An jedem Ende der Stange können
Bolzen verwendet werden, um den Dichtungsstapel festzulegen und
zu gewährleisten,
dass sie fest zusammengehalten sind.
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Der
Stapel von Dichtungen oder Dichtungen und Distanzstücken wird
vorzugsweise zur Bildung des Hohlraums fluchtend ausgerichtet, in
den die Beschichtung für
das Kontaktieren des zu beschichtenden Randes eingebracht werden
muss. Wenn die Flachstücke
aneinander (mit oder ohne Distanzstücke) befestigt sind, wird bei
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung vorzugsweise ein Aufnahmegefäß ("Behälter") für die Beschichtungsmasse
an einem Ende des Hohlraums befestigt oder wenigstens angeordnet,
der von den Flachstücken
gebildet wird. Der Stapel von Flachstücken zusammen mit dem mit der
Beschichtung gefüllten
Behälter
kann so gekippt werden, dass die Beschichtung aus dem Behälter heraus- und in den Hohlraum
längs der
Flachstückränder läuft, so
dass sie damit kontaktiert und beschichtet werden. Vorzugsweise
werden der Stapel von Flachstücken
und der Behälter
zusammen gedreht, so dass die Ränder
vollständig
beschichtet werden. Die Verwendung des mit Beschichtung gefüllten Behälters bei
diesem Verfahren 1) minimiert vorteilhafterweise das Problem des
Einfangens oder der Erzeugung von Luftblasen in der Beschichtung, 2)
ermöglicht
vorteilhafterweise, dass eine maximale Oberfläche mit einem minimalen Volumen
an Beschichtung beschichtet wird, und 3) erleichtert vorteilhafterweise
die Randbeschichtung an einer Vielzahl von Dichtungen.
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Auf
die zwischen den Dichtungen angeordneten Flachstücke wird als "Distanzstücke" Bezug genommen,
die die Dichtungen voneinander trennen. Der Vorteil der Verwendung
von Distanzstücken
besteht darin, dass die Distanzstücke es ermöglichen, dass mehr Beschichtung
auf den Rand aufgebracht wird, während
das Distanzstück
es auch ermöglicht, dass
die Beschichtung auf den Rand nur an den freiliegenden Stellen gelangt,
so dass die erhaltene Dichtungsbeschichtung eine spezielle Gestalt
hat. Es können
beispielsweise Distanzstücke verwendet werden,
um Beschichtung zu erhalten, die die Form von 4, 6 oder 8 haben.
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Die
Distanzstücke
haben Öffnungen,
die Öffnungen
können
jedoch 1) die gleiche Größe wie,
2) breiter sein als, oder 3) kleiner sein als die Öffnungen der
Dichtungen. Das spezielle Distanzstück führt zu einer Beschichtungsform,
die von dem Distanzstück in
charakteristischer Weise erzeugt wird. Wenn beispielsweise die Distanzstücköffnung größer ist
als die Öffnung
der Dichtung, liegt ein Teil der Flachdichtungshauptfläche frei,
und das Beschichtungsmaterial kontaktiert die Dichtungshauptfläche um den
Rand herum und beschichtet die Hauptfläche, wo sie um die Öffnung herum
freiliegt. Diese Art von Distanzstück erzeugt in charakteristischer
Weise Beschichtungen, die breiter sind als der Dichtungsrand, und stehen
so an der Hauptflächenebene
vorbei vor, dabei ist jedoch auch die Dichtungshauptfläche in der Nähe der Öffnung beschichtet,
wie dies in 7 und 8 gezeigt ist.
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Wenn
die Distanzstücköffnung kleiner
ist, werden die Flachdichtungen voneinander getrennt und die Beschichtung
daran gehindert, die Kante des Randes auf die Hauptfläche der
Flachdichtung zu überlappen.
Die Beschichtung kann jedoch noch breiter sein als der Dichtungsrand
in der Richtung parallel zum Rand, so dass die Beschichtung an der Hauptfläche vorbei
vorsteht, wenn die Distanzstücke und
die Dichtungen getrennt werden, wenn die Beschichtung flüssig oder
plastisch genug ist, um sich in eine Lippenform zu dehnen oder zu
fließen.
Diese Art von Distanzstück
kann jedoch auch zur Herstellung von Dichtungen verwendet werden,
die die Beschichtung nur an dem Rand der Dichtung haben. Die Distanzstücke können beschichtet
werden, um das Lösen
des Dichtungsbeschichtungsmaterials leicht zu machen. Es können auch
Distanzstücke
verwendet werden, um die vorstehende Beschichtung an dem Rand zu
bilden. Bei anderen Ausführungen
können die
Distanzstücke
so gestaltet werden, dass sie der abschließenden breiten Randbeschichtung
eine andere Form geben, insbesondere wenn die Beschichtung an der
Kantenebene vorbei vorsteht.
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Wenn
das Distanzstück
eine Öffnung
hat, die breiter ist als die Dichtungsöffnung, hat die Distanzstücköffnung in
geeigneter Weise eine Öffnung,
die von etwa 0,127 mm (5 mils) bis etwa 3,2 mm (125 mils) größer ist
als die Dichtungsöffnung.
Dies erlaubt es, dass ein Teil der Beschichtung sich an der freiliegenden
Dichtungshauptfläche
ablegt. Wenn das Distanzstück
eine Öffnung
haben muss, die kleiner ist als die Dichtungsöffnung, wird bevorzugt, dass
die Distanzstücköffnung im
Bereich von etwa 0,08 mm (3 mils) bis etwa 0,3 mm (12 mils) kleiner
als die Dichtungsöffnung
ist. Es können
auch Distanzstücke
verwendet werden, die Öffnungen
haben, die variieren, ausgehend davon, dass sie breiter als die
Dichtungsöffnung
an einigen Stellen sind, die gleiche Größe an anderen Stellen haben
und klei ner sind als die Dichtungsöffnung an weiteren Stellen.
Dadurch kann die Distanzstücköffnung von
etwa 0,127 mm (5 mils) bis 3,2 mm (125 mils) breiter als die Dichtungsöffnung an einigen
Stellen und von etwa 0,08 mm (3 mils) bis etwa 0,3 mm (12 mils)
kleiner als die Dichtungsöffnung
an anderen Stellen sein. Ein Distanzstück kann auch eine Öffnung haben;
die von etwa 0,127 mm (5 mils) breiter bis zu etwa 0,08 mm (3 mils)
kleiner als die Dichtungsöffnung
reicht.
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Die
Distanzflachstücke
selbst müssen
dick genug sein, damit eine Trennung der Flachdichtungen möglich ist,
also wenigstens etwa 0,127 mm (5 mils) dick sein, wodurch die Dichtungen
0,127 mm (5 mils) voneinander weg angeordnet sind, wenn ihre Öffnungsränder beschichtet
werden. Die Distanzstücke
können
eine Dicke im Bereich von etwa 0,127 mm (5 mils) bis etwa 3,8 mm
(150 mils) haben. Bevorzugt wird jedoch die Verwendung von Distanzstücken mit
einer Dicke im Bereich von etwa 0,25 mm (10 mils) bis etwa 1 mm
(40 mils).
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Es
wurde auch festgestellt, dass Distanzstücke verwendet werden können, die
hochporös
sind. Die hochporösen
Distanzstücke
erlauben in vorteilhafter Weise, dass die Flüssigkeit der Beschichtung in
das Distanzstück
absorbiert wird. Die Absorption der Beschichtungsflüssigkeit
lässt die
Beschichtung schneller trocknen und ermöglicht ein schnelleres Ausbilden
einer festen Beschichtung am Rand der Dichtung. Ein hochporöses Distanzstück hat ein
minimales Hohlraumvolumen von wenigstens etwa 35%. Vorzugsweise
hat das poröse
Distanzstück
ein Hohlraumvolumen von etwa 35 bis etwa 75%. Ein "nicht poröses" Distanzstück hat ein
maximales Hohlraumvolumen von etwa 15%, und in geeigneter Weise
ein Hohlraumvolumen von etwa 15 bis etwa 0,01%.
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Bei
weiteren Ausgestaltungen können
einige der Flachdichtungsränder
der Öffnungen
von dem Beschichtungsmaterial so geschützt werden, dass nur ein Teil
eines jeden Randes der Flachdichtung an der Öffnung mit dem Beschichtungsmaterial
kontaktiert wird. Dies kann nützlich
sein, wenn der Rand sich nahe an einer Bolzenfläche befindet. Wo sich der Rand
beispielsweise innerhalb von 3,5 cm eines Bolzens befindet, kann
es erwünscht
sein, einen stärkeren
Kompressionswiderstand dadurch zu bewahren, dass dem Rand keine
Beschichtung zugefügt wird.
Der von dem Bolzen hinzugebrachte Extradruck wirkt so, dass er der
Dichtung eine bestimmte zusätzliche
Dichtungsfähigkeit
gibt, so dass es nicht erforderlich oder erwünscht zu sein braucht, den
Flachdichtungsrand der Öffnung
vollständig
zu beschichten. Zur Herstellung solcher Ausgestaltungen wird ein
Distanzflachstück
so gestaltet, dass es den Teil des Randes abdeckt, der nicht beschichtet
werden soll. Wenn die Dichtung gegen Fluide abdichten muss, die
durch die Bahn der Dichtung hindurchgehen würden, sollte das Beschichtungsmaterial
den zu beschichtenden Randabschnitt so kontaktieren, dass das Dichtungsmaterial
den Rand abdeckt, der vollständig
von einer Kante zur anderen geht. Ein Bolzenbereich ist eine Fläche nahe
oder unter dem Bolzen, wo auf die Dichtung ein höherer Druck wirkt als auf die
Bereiche weiter weg von dem Bolzen.
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Es
kann jeder vertikale Rand zwischen gegenüberliegenden Hauptflächen eines
Dichtungsflachmaterials eine Beschichtung erhalten, einschließlich des
Randes, der den äußeren Umfang
der Dichtung bildet. Die Beschichtung kann organisch oder anorganisch
sein. Wenn der vertikale Rand ein Rand ist, der Fluiden während des
Einsatzes ausgesetzt ist, ist jedoch eine Polymerbeschichtung besonders
zweckmäßig und
wird bevorzugt.
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Wahlweise
kann ein Beschichtungsstreifen (Beschichtung B) auf eine oder beide
Hauptflächen vollständig um
eine Öffnung
herumgelegt werden, so dass sie an dem Rand senkrecht zu jeder Hauptfläche anstößt und auch
mit der Beschichtung an dem Flachdichtungsrand der Öffnung (Beschichtung
A) anstößt oder
auch anschließt.
Der Beschichtungsstreifen kann vorteilhafterweise verwendet werden, wenn
die Flansche nicht dicht zusammenpassen, um eine Passdichtung gegen
Fluide zu bilden. Wenn beispielsweise ein Flansch auch leicht verworfen
ist, so dass er sich von der ebenen (flachen) Oberfläche wegkrümmt, kann
der Beschichtungsstreifen zweckmäßig sein,
um eine bessere Abdichtung gegen Fluidleckströme zu erhalten. Bei solchen
Anwendungen wird der Beschichtungsstreifen vorzugsweise um die Öffnung herumgelegt,
wo Fluide im Einsatz anstehen.
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Die
Beschichtung an dem Flachdichtungsrand (Beschichtung A) der Öffnung kann
auf einer oder beiden Hauptflächen überlappen
und die Beschichtung B bilden. Die Überlappung kann sich über eine
Entfernung erstrecken, die gerade von einer Spur aus bis weniger
als 0,025 mm (1 mil) reicht, oder sie kann sich über die gesamte Dichtungsfläche erstrecken.
Die Randbeschichtung an dem vertikalen Rand kann entweder auf eine
oder beide Hauptflächen
der Dichtung überlappen
(wie es beispielsweise in 8 gezeigt
ist). Vorzugsweise kann sich die abdichtende Beschichtung bis zu
etwa 1,5 cm auf der Hauptfläche
der Dichtung erstrecken. Stärker
bevorzugt erstreckt sie sich mit einem Maximum von etwa 5 mm über die
Fläche
der Dichtung, und besonders bevorzugt mit einem Maximum von etwa
1 mm. Solche Ausgestaltungen haben einen guten Kompressionswiderstand
(Minimierung der Beschichtung auf den Dichtungshauptflächen).
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Wahlweise
kann jede Dichtungshauptfläche oder
ein Teil davon nur eine lösbare
Beschichtung und keine Beschichtung zum Abdichten der Dichtung erhalten.
Dies gibt der Dichtung einen stärkeren Kompressionswiderstand.
Freigabebeschichtungen beeinträchtigen
im Allgemeinen den Kompressionswiderstand nicht. Eine Freigabebeschichtung
ist normaler weise kleiner als 0,025 mm (1 mil) in der Dicke. Die
Beschichtungen zum Abdichten der Dichtung sind jedoch schwerer,
dicker und dringen im Allgemeinen stärker in die Dichtung und die
Dichtungsporen als eine Freigabebeschichtung ein. Deshalb sind Beschichtungen
für die
Dichtungsfähigkeit
nachteilig für
den Kompressionswiderstand und somit bei Ausführungsformen begrenzt, bei
denen es wesentlich ist, einen Kompressionswiderstand zu bewahren.
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Es
hat sich gezeigt, dass die Dicke der Beschichtung auf der Hauptfläche der
Dichtung auch für den
Kompressionswiderstand nachteilig ist. Aus diesem Grund wird deshalb
bevorzugt, dass die Überlappung
der Randbeschichtung auf die Hauptfläche der Dichtung maximal etwa
0,275 mm (11 mils) dick ist, um den Kompressionswiderstand zu bewahren.
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Wenn
die Ablösebeschichtung
verwendet werden soll, dringt für
die beste Leistung die Ablösebeschichtung
nicht in den Dichtungsaufbau ein. Dies gibt der Dichtung einen größeren Kompressionsdefektwiderstand
als wenn die Freigabebeschichtung eindringen würde. Eine geeignete Freigabebeschichtung
ist ein Fluorpolymer, das eine Polymerbeschichtung enthält.
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Der
die Dicke der Beschichtung an dem vertikalen Rand begrenzende Faktor
ist die Ausführbarkeit,
d. h. die Dicke sowohl in Richtung parallel zum vertikalen Rand
als auch senkrecht zum vertikalen Rand. Besonders geringe Dicken
(senkrecht zum Rand) haben sich als effektiv erwiesen. Da eine relativ
dünne Beschichtung
effektiv ist, ist es kostenwirksam, die Dicke und Breite der Beschichtung
auf den vertikalen Rand der Dichtungsöffnung zu beschränken.
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Die
Beschichtungsdicke in der Richtung senkrecht zum vertikalen Rand
und parallel zu der Hauptflächenebene
ist somit nicht kritisch. Die Beschichtung ist vorzugsweise minimal
wenigstens etwa 0,1 mm dick und kann vorzugsweise bis zu etwa 2
mm dick sein. Die Beschichtung an dem vertikalen Rand soll die Dichtung
gegen Fluide gegen einen Durchgang durch den Flachdichtungsrand
und quer über
die Oberfläche
wenigstens einer Dichtungshauptfläche abdichten. Die Beschichtung
sollte eine minimale Dicke haben, die erforderlich ist, um die Dichtung
gegen Fluide dagegen abzudichten, dass diese durch den Öffnungsrand
hindurchgehen. Geeigneterweise soll die abdichtende Beschichtung
an dem Rand der Weichstoff-Flachdichtung wenigstens etwa 0,025 mm
(1 mil) dick sein (Erstreckung in eine Richtung senkrecht zum vertikalen
Rand). Bevorzugte Ausgestaltungen haben eine vorstehenden Rand, der
eine Sperre bildet, die über
die Kantenebene mit einer ausreichenden Entfernung hinausgeht, um
der Dichtung eine Abdichtung gegen das Fließen von Fluiden über wenigstens
eine Dichtungshauptfläche und
vorzugsweise quer über
beide Hauptflächen
zu geben.
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Zu
anorganischen Materialien, die als Beschichtung verwendet werden
können,
gehören
Beschichtungen aus delaminiertem Vermiculit und Glimmer. Bevorzugte
Beschichtungen sind Polymere. Die Polymerbeschichtungen können zur
Bildung der Beschichtung A, der Beschichtung B und/oder der Beschichtung
C verwendet werden. Zu polymeren Beschichtungen gehören organische,
anorganische, anorganisch/organisch-hybride Polymere sowie gefüllte Polymere.
Als geeignete Polymere können
Beschichtungsmaterialien verwendet werden, die aus der Gruppe ausgewählt werden,
die aus Acryl, Acrylnitril, Polyvinylidenchlorid, Fluorsilicon,
Polyurethan, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Fluorpolymere,
hydrierter NBR, Siliconkautschukbeschichtungen (sowohl UV-härtbar als
auch bei Raumtemperatur härtbar),
Styrol-Butadien-Polymer, Fluorelastomerpolymer, Fluorsiliconpolymer,
Acryl-Acrylnitril-Polymer,
Carboxyl-Acrylnitril-Polymer, Carboxyl-Styrol-Butadien-Polymer,
Chloroprenkautschukpolymer, Ethylenpropylen-Kautschukpolymer, Ethylen-Vinylacetat,
Epoxy und Mischungen davon. Es kann auch jeder Latex verwendet werden.
Geeignet als Beschichtung sind auch Polymerpulver, die erhitzt werden,
um sie auf die Oberfläche
der Dichtung aufzuschmelzen. Es kann jedes Pulver, das geschmolzen
werden kann, zum Abdichten und Beschichten der Dichtung verwendet
werden. Die Beschichtungen A, B und C können unterschiedliche oder
aus dem gleichen Material hergestellte Beschichtungen sein.
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Beispiele
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Von
einem Papierflachdichtungsmaterial auf Cellulosebasis wurden zwei
identische ringförmige Dichtungen
ausgeschnitten. Jede Dichtung bildete einen Ring und hatte die folgenden
Abmessungen: Innendurchmesser 13 mm (0,515 Zoll) (Abstand von der
Mitte der Öffnung
zum inneren Rand des Rings), Außendurchmesser
24 mm (0,95 Zoll), Ringbreite 5,5 mm (0,2175 Zoll). Jede Dichtung
hatte zwei im Wesentlichen ebene gegenüberliegende Hauptflächen, und
jede Ringöffnung
hatte einen Rand, der im Wesentlichen vertikal und im Wesentlichen
senkrecht zu jeder Hauptfläche
war. Die Randdicke (auch die Dichtungsdicke) wurde zu 0,8 mm (32
mils) gemessen.
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Der
Dichtungsring für
die Probe A wurde zur Kontrolle vollständig unbeschichtet gelassen.
Für die Probe
B wurde ein Acryllatex zur Beschichtung der Dichtungsringprobe an
dem inneren vertikalen Rand der Ringöffnung verwendet. Die Beschichtung
wurde auf den Flachdichtungsrand der Öffnung so gelegt, dass die
Beschichtung breiter als die Dicke des Öffnungsrandes war (breiter
als die Dichtungsdicke) und an jeder Kante des inneren vertika len
Randes um etwa 0,7 mm (27 mils) auf jeder Seite hinausging, wenn
die Beschichtung an ihrem breitesten Punkte gemessen wurde. Es wurde
die Entfernung von dem inneren vertikalen Rand der Dichtung zur
Fläche
der Beschichtung an der Mitte der Dichtung zu etwa 0,9 mm gemessen.
Die Beschichtung am Rand der Flachdichtung an der Öffnung war
gleich der Beschichtung, die im Querschnitt in 4 und 3 gezeigt
ist.
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Die
Dichtung wurde in einem Zylinder untersucht, der mit Stickstoff
mit Druck beaufschlagt werden konnte. Der Stickstoffdruck in dem
Zylinder wurde auf 1 bar (14 psi) gebracht. Es wurde die Anzahl der
Minuten gemessen, die vergingen, während der Druck auf 0,9 bar
(13 psi) abnahm. Jede Dichtung wurde in dem Zylinderflansch angeordnet
und der Flansch festgezogen. Der Versuch wurde mit einem glatten
Flansch gemessen zu 18 RaMS durchgeführt (Ra ist der mittlere Rauigkeitswert,
der in Mikrozoll gemessen wird, MS steht für Mikrozoll, 1 Mikrozoll ist gleich
25,4 × 10–6 mm).
Der Flansch wurde festgezogen und das Druckniveau des Flansches
in pounds per square inch (psi) gemessen.
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Die
Probe A dieses Versuchs hielt den Druck nur über 1,5 Minuten und erforderte
einen Flanschdruck von 150 bar (2100 psi). Die Probe B, die Dichtung
mit dem abgedichteten breiten Rand, lieferte eine totale Abdichtung
(der Druck ist in dem Zylinder niemals abgefallen), wobei der Flanschdruck
des Zylinders an der Dichtung der Probe B nur 21 bar (300 psi) betrug.