WO2017085044A1 - Metallische flachdichtung - Google Patents

Metallische flachdichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2017085044A1
WO2017085044A1 PCT/EP2016/077679 EP2016077679W WO2017085044A1 WO 2017085044 A1 WO2017085044 A1 WO 2017085044A1 EP 2016077679 W EP2016077679 W EP 2016077679W WO 2017085044 A1 WO2017085044 A1 WO 2017085044A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plane
flat gasket
metallic
extensions
metallic flat
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/077679
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Egloff
Oliver Claus
Original Assignee
Reinz-Dichtungs-Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reinz-Dichtungs-Gmbh filed Critical Reinz-Dichtungs-Gmbh
Priority to DE112016005312.6T priority Critical patent/DE112016005312A5/de
Priority to US15/777,528 priority patent/US10808843B2/en
Publication of WO2017085044A1 publication Critical patent/WO2017085044A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/064—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces the packing combining the sealing function with other functions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J15/0825—Flat gaskets laminated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J2015/0868—Aspects not related to the edges of the gasket

Definitions

  • the present invention relates to a metallic flat gasket with a
  • the seal thus serves on the one hand to seal a line transition between two components and
  • Screen fabric in which the screen fabric is connected to a layer of a metallic gasket via a clamping ring or by folding over edge regions of the gasket layer and screen element around each other.
  • the freely projecting screen fabric does not have enough structural rigidity to avoid stretching due to the high pressures and temperatures of the fluid flowing through. The episode are uncontrollably enlarged
  • Filter element consists in the local solution of a "double pot” sieve, a sieve, which bulges against the flow direction and back, which requires a very strong forming. Especially with small to medium screen areas, this transformation is not with reproducible mesh size possible.
  • the object of the invention is thus to provide a metallic gasket with at least one gasket layer in which a screen element is integrated, which on the one hand provides a sufficient flow area, on the other hand, but also a reproducible
  • the seal should be permanently guaranteed.
  • the seal should consist of as few components as possible and be produced with the simplest possible processes.
  • the invention thus relates to a metallic gasket with at least one metallic layer, namely a sheet metal layer.
  • This at least one layer has at least one passage opening which is covered by a sieve element.
  • the metallic layer may be formed as a closed sheet metal layer, in particular as a pore-free or mesh-free sheet metal layer.
  • the at least one metallic layer extends in its immediately adjacent to the passage opening region in a first plane.
  • the sieve consists of a
  • the screen element is not formed flat, but has a curvature portion which bulges to a second level.
  • the curvature portion is annularly surrounded by an edge portion which extends at least partially, but preferably completely around the curvature portion circumferentially in a third plane.
  • the second level is different from the third level.
  • at least two extensions are formed, which extend from the edge of the through hole in the region of the through hole, the at least two extensions bulge each case so that at least two of the extensions in a fourth level into each other or connected to each other. This fourth level is different from the first level.
  • the at least two extensions can be designed so that they
  • the at least one support section then consists of uninterrupted from the sheet metal layer molded material, although the
  • Supporting portion due to its curvature has a greater length than the direct connection of the regions of the at least one metallic layer in which the associated projections bulge out of the edge or the plane of the through hole.
  • the metallic flat gasket can be provided with exactly one support section, which spans the passage opening. However, it can also have more than one support section, wherein the support sections then each connect the edges of the passage opening and span the passage opening. In this case, it is preferred in each case for the arching section of the screen element not to float freely over its entire surface, but to rest on the at least one supporting section at least in sections, forming at least one inner contact region.
  • the at least one support section thus prevents the screen element from being stretched and the stitch size of the screen element being changed.
  • the at least one support section is thus always arranged behind the screen element in the flow direction of the fluid to be filtered.
  • the screen element at least partially, but preferably circumferentially rests on the at least one metallic layer and forms an outer contact portion.
  • connection section is formed.
  • the connection can for example be cohesively, in particular by means of welding.
  • the connection can be made both circumferentially, for example in the form of a continuous weld or in sections, for example in the form of individual welds.
  • it is laser-welded.
  • Form-fitting connections are possible, for example via knobs and / or corrugations in the sheet metal layer or by means of clinching outside of the for Caulking relevant area.
  • the metallic flat gasket is preferably provided with at least one molded into the at least one metallic layer sealing element, of which at least one sealing element completely surrounds the passage opening.
  • Sealing element is formed in particular as a bead, wherein for reasons of space usually a step-shaped bead, so a half bead is advantageous.
  • a half bead is advantageous.
  • periodic sealing elements are possible.
  • the support sections of metallic flat gaskets according to the invention can be made of thermoformable metals, i. Reshape metals with low tensile strength directly as one-piece sheets.
  • thermoformable metals i. Reshape metals with low tensile strength directly as one-piece sheets.
  • such materials do not allow the simultaneous durably shaping of embossed sealing elements in the sheet metal layer in question, but require a complex hardening process before an elastic sealing element
  • the solution according to the invention therefore preferably relates only to those metallic flat gaskets in which the at least one support section is formed in sheet metal layer which consists of or contains steel or a nickel-based alloy and has a tensile strength which is at least 900 N / mm 2 , preferably at least 1100 N / mm 2 , in particular at least 1350 N / mm 2 .
  • the tensile strength relates not only to the finished state of the entire seal, but in particular the state at the time of molding of the elastic sealing element. Even higher tensile strengths are preferred in principle. The yield strength of these materials, which is less than 22%, is also sufficient for the deformation required here.
  • the tensile strengths refer to new seals. In operation, the seals are often very strongly heated to burn off carbon black, so that the mentioned tensile strengths in used seals are then given only in the edge regions of the seal, which were not exposed to the high temperatures.
  • the protrusions forming the at least one support section have, if appropriate, any existing bending regions, for example at the transition from the area surrounding the passage opening into the extensions or at other points of strong change in direction and / or outside possibly existing connection areas in which, for example, there is a welded connection, advantageously no significant structural changes.
  • the grain sizes of the metal sheet thus correspond in the extensions - outside of the two areas mentioned - advantageously those of the metal sheet in the
  • At least two extensions continue to form at least one arc continuously and thus form a support section.
  • a first variant of this first embodiment is characterized in that the at least one metallic layer has exactly one support portion, which consists of exactly one continuous arc, thus having exactly two extensions. If this arcuate support section projected into the first plane, it has over its entire course a maximum width which corresponds to a maximum of twice, preferably at most one and a half times the plate thickness of the at least one metallic layer.
  • the two extensions each have exactly one connection region in which they protrude out of the sheet metal layer at the edge of the passage opening. In their respective connection region, the extensions each have a deflection of 80 ° to 100 ° from the first plane.
  • an arcuate element is cut free while maintaining the two connections of the projections to the other sheet metal layer and deformed in the two connection areas so that this arcuate element extends outside the connection areas substantially perpendicular to the sheet metal layer in the area surrounding the passage opening.
  • a second variant of this first embodiment of a metallic flat gasket according to the invention in contrast, contains a plurality of support sections, each with a contiguous arc. Again, the two have an arcuate
  • Support section forming extensions each have a connection area.
  • extensions are not quite as strongly deflected from the first level; the extensions are deflected in their connection area by 45 to 90 ° from the first level.
  • the deflection angle in the terminal regions has a small difference of 90 °, since thus results in projection of the arcuate support portions in the first plane a smaller maximum width of the support portion than with low deflection angles, so that a lesser portion of the Siebelements of Support section is covered or closed.
  • the surface of the projections forming the support portion extends transversely to the extension direction of the projections substantially parallel to the first plane or at an angle of -25 ° to 25 ° with the first plane.
  • the at least one support section when projected into the first plane, has a minimum width over its entire course which is at least five times
  • the width of the support section may change in the course of the support section.
  • the extensions are formed so that they have a free end. They are advantageously so from the sheet metal layer, more precisely from the
  • Through hole forming portion of the sheet metal layer cut free that they have a length corresponding to more than half the diameter of the through hole.
  • cut geometries are advantageous in which two sections each forming an extension run side by side in sections, for example parallel to one another or with a parallel main extension direction.
  • To form a support section at least two extensions overlap in sections in this embodiment.
  • the connection then preferably takes place in the region of this overlap.
  • both cohesive connections in particular by (laser) welding, positive connections, in particular by crimping the free ends around each other or by means of a connecting means, in particular by means of a rivet, are used.
  • Cohesive connections are particularly advantageous in particular when a cohesive connection between the sieve element and the at least one metallic layer also takes place in the outer contact section.
  • the at least one support section has exactly two extensions, a curved support section also results in this second embodiment.
  • the second embodiment also allows support portions with more complex shapes, such as multi-beam stars or a ring element, which continues over two or more radiating elements from the edge of the at least one metallic layer.
  • the metallic flat gasket more than two extensions, wherein the extensions are preferably connected to each other via branches. Again, the respective extensions are continuously cut free from the material of the through hole in the at least one metallic layer while maintaining a connection.
  • the screen element and the at least one support portion sections, especially in the inner contact region are materially interconnected. This is easy to realize in particular in the second embodiment by means of laser welding.
  • the second level and the third level of the sieve element have the greatest possible distance.
  • the material of the sieve element may only be deformed within narrowly defined limits. Consequently, the distance between the second and third plane advantageously between 15% and 55% of the smallest distance of the side edges of the through hole.
  • the at least one support section may close only a limited area portion of the sieve element in order to guarantee a permanently reliable filtration of the passing medium.
  • the total area of the support section at most 10%, preferably at most 5% of the projected in this plane surface of the screen element.
  • the first variant of the first embodiment is characterized by very small and thus advantageous overlaps.
  • the geometry of the body to be sealed against each other in particular of lines, such as exhaust pipes of an internal combustion engine
  • Through hole can be chosen differently.
  • the corners are of course rounded.
  • the sieve element consists at least in sections of a sieve fabric, but preferably over the entire surface of a sieve fabric.
  • the fabric consists in particular of a steel wire, preferably a stainless steel wire.
  • a sieve element, which only partially consists of a sieve fabric, for example, has a folded outer frame of a solid sheet.
  • the sieve element of the metallic flat gasket in the edge portion and outside of the connecting portion has a wire thickness of 0.04 to 0.2 mm, preferably from 0.05 to 0.15 mm.
  • the mesh size of the sieve element is decisive.
  • linen fabric applies, especially in the region of the steepest rise of Siebelements in the intermediate region between the second and third plane, that the sieve preferably has a mesh size of 0.03 to 0.5 mm, particularly preferably from 0.08 to 0.3 mm. Mesh sizes of 0.15 to 0.22 mm are particularly preferred. It is also possible to combine a plurality of layers of a fabric, in particular a linen fabric, superimposed to form a single sieve element.
  • the screen element is at least partially compressed at its outer edge, in particular pressed circumferentially. This can ensure that not separate wires of the screen and in turn solve the flowed through fluid
  • the metallic flat gasket can be designed in several layers, in this case, an embodiment and at least one steel sheet with a sheet of a
  • Multi-layered, in particular two-layered embodiments are particularly advantageous when the sieve element has a large thickness, in this case it is preferred if corrugations are formed in two sheet metal layers, which in sum have a bead height which is greater than the thickness of the screen element.
  • the metallic flat gasket consists only of a sheet metal layer.
  • the metallic flat gasket finds particular use as a seal in the range of hot gases, preferably for the exhaust gas recirculation of internal combustion engines.
  • the screen element serves, for example, to collect particles released from a catalyst or particle filter so that they can not get into the turbocharger.
  • the at least one metallic layer is uncoated.
  • the at least one metallic layer may be provided with a metal- or polymer-based coating on one or both sides, over its full area or partially.
  • Figure 1 a sectional view of the mounting position of a metallic gasket
  • Figure 2 a sectional view of the mounting position of two inventive
  • Figure 3 in plan view and in two sectional views a first
  • Figure 4 three sectional views of supporting sections forming extensions
  • FIG. 5 a plan view of a further metallic according to the invention
  • Figure 7 a simplified sectional view of an inventive
  • FIG. 8 a top view of a further metallic according to the invention
  • FIGS. 9 to 4 each show a plan view of a further metallic 11: flat gasket according to the invention.
  • Figure 12 a sectional view of another invention
  • FIG. 1 illustrates the installation situation of a conventional metallic flat gasket 101 between two fluid-carrying components 160 and 170.
  • a fluid here exhaust gas of an internal combustion engine flows in the direction of the arrow through the
  • the passage opening is sealed by a circumferential bead 121 in the one metallic layer 102 of the metallic flat gasket 101.
  • the passage opening 111 is straddled by a screen element 104, which serves to catch particles entrained in the fluid flow and to prevent the particles from being carried to downstream components and damaging them.
  • a domed screen is used instead of a vertical, flat screen to provide a sufficiently large screen area.
  • the sieve element is designed so that the mesh size is so small that all critical particles are collected and that the mesh size is so large that the pressure loss remains limited to a permissible level. This sieve element 104 bulges in the direction of flow. However, the sieve element 104 is in fluid flow and undergoes deformations under continuous load.
  • the mesh size is changed non-reproducible, so there is a risk that particles can pass through the filter element unfiltered.
  • inventive metallic flat gasket 1 in Figure 2-a and 2-b which seals the transition of a fluid channel 50 between two components 60, 70, as can be seen in Figure 3, at least two extensions 20 which extend from the edge of the sheet metal layer 2 into the through hole 11 and protrude from the plane El of the sheet metal layer 2, from which they continue, and together
  • Form support area 23 In the two subfigures of Figure 2, only one extension 20 is cut. It forms, together with at least one further extension, with which it is either connected or in which it merges with the same material, a support section 23 which prevents deformation of the arched sieve element 4.
  • the sheet metal layer 2 is formed of a non-deep drawing spring steel with a tensile strength of about 1100 N / mm 2 , so that the extensions 20 must have a total length, which allows to follow the curved shape of the sieve 4. The total length must be clear be greater than the shortest distance of the passage opening limiting edges.
  • a sealing element 21 is formed in all the illustrated embodiments, which is designed in particular as a half bead.
  • Figures 2-a and 2-b further illustrate that the curvature of the sieve 4 can be directed both in the flow direction of the fluid (Figure 2-a) and against the flow direction of the fluid ( Figure 2- b). It is essential in both cases that the support area 23 in
  • Flow direction of the fluid behind the screen element 4 is arranged.
  • FIG. 3 A first embodiment of a metallic flat gasket 1 according to the invention is shown in a top view in FIG. 3 (FIG. 3 a) as well as two sectional views corresponding to the sections BB (FIGS. 3 b) and CC (FIGS. 3 c) from FIG 3-a illustrated.
  • the semi-finished sheet metal layer 2a with a preliminary stage of the extensions 20 will be explained with reference to FIG. 3d.
  • Figure 3-d are already the outer edges of the sheet metal layer 2a and the through holes 12 for
  • Supporting region 23 is hidden, namely a region whose width substantially corresponds to the thickness of the metallic layer 2, here 0.20 mm.
  • connection areas 24 The extensions 20 experience only in the connection areas 24 a deflection. On a connection between the support portion 23 and the screen element 4 has been omitted here. Thus, the support region 23 only in the connection regions 24
  • the sieve element 4 consists of a woven fabric of stainless steel wire with a wire thickness of 0.1 mm and a mesh width of 0.18 mm.
  • Figure 4 illustrates in three fields different cross-sections of extensions 20 inventive metallic flat gaskets comparable to the first embodiment shown in Figure 3.
  • the variant of Figure 4-a corresponds to the rectangular cross-section shown in Figure 3-b.
  • This is advantageous in sufficiently thick sheet thicknesses, since it is particularly easy to manufacture.
  • damage to the screening element 4 can occur at the inner contact surface 26. Therefore, with thin sheet thicknesses, the variants of FIGS. 4-b and 4-c are preferred since the free edges of the extensions 20 facing the screen element 4 are bent with a clear radius, so that only the rounded area on the inner contact surface 26 on the Sieve 4 comes to rest. If the extension 20 in question is inclined, as in FIGS.
  • the bent end section 220 can be located below the non-bent section of the extension (FIG. 4-b) or next to the bent section of the extension (FIGS. 4-c ) come to rest. Curved variants are also possible with non-inclined extensions 20.
  • FIG. 5 shows a variant of the first embodiment of FIG. 3.
  • a total of four extensions 20 are present, which each form a support region 23 in pairs.
  • the support region 23 in FIG. 3 runs exactly through the center of the sieve element 4, ie in the main flow, the two support regions 23 are each slightly off center to the side. This position is advantageous with respect to the fluid flow.
  • the two are Support areas or the associated four extensions 20 in their connection areas 24 by a slightly smaller angle, namely only 70 ° deformed from the plane El.
  • this is still very low and is far less than 5% of the projected into the through hole 11 in the plane El screen surface, so that nevertheless an unobstructed fluid flow is possible.
  • the screen element 3 is here almost completely rounded, so has no plateau in the plane E2.
  • FIG. 6 shows, in two partial figures 6-a, 6-b, a first variant of a second one
  • Embodiment of a metallic flat gasket 1 according to the invention Embodiment of a metallic flat gasket 1 according to the invention.
  • a half-finished sheet metal layer 2a for use in this embodiment is shown in FIG. 6-c
  • This second embodiment is characterized in that the extensions 20 are formed independently of each other insofar as they are cut free so that a gap remains between them. However, they are placed so that they lie as close to each other as possible, so that when bulging the extensions of the plane El or when superimposing the overlapping free ends 201 in the overlapping region 29, the surface of the extensions extends so that their extension perpendicular to the longitudinal extension Direction at each point a maximum of 15 ° from a plane parallel to the plane El deviates. In the overlapping region 29, the two free ends 201 of the extensions, which produce the connection of the support region 23, extend substantially parallel to the plane El.
  • the total length of the support portion 23 is in the finished seal 1 about 1.4 times the shortest distance 18 between the edges 13 of the through hole.
  • the width of the support region is significantly greater than a sheet thickness. It is about 2 mm, and thus corresponds to about 10 times the sheet thickness, while the diameter of the through hole is about 40 mm.
  • FIG. 7 illustrates in more detail both the position of the various levels of the metallic flat gasket 2 according to the invention and also different regions of the sieve element 4.
  • the plane El extends in the sheet metal layer 2, from which the extensions in the Passage opening 11 protrude, at least in the edge region of the passage opening 11 in the neutral fiber of this sheet metal layer.
  • the plane E4 represents the plane in which the extensions 20 are connected to each other in the second embodiment of the invention shown here. Here, the plane is thus related to the interface between the two extensions 20.
  • the transition between the two extensions 20n takes place in the fourth plane E4, as indicated in FIG. 3-c.
  • There the plane E4 is related to the neutral fiber.
  • the sieve element 4 consists in particular of an edge region 45 which extends in a third plane E3 and a
  • Curvature region 43 which comprises the entire protruding from the plane E3 portion of the sieve 4.
  • the most highly deflected sections of the sieve element 4 extend in the plane E2. Also in the screen element 4, the planes are each related to the neutral fiber.
  • Figure 8 shows a variant of the second embodiment of the metallic flat gasket 1 according to the invention.
  • Figure 8-a shows the semi-finished sheet metal layer 2a
  • Figure 8-b the finished seal 1.
  • the two extensions 20 in the half-finished sheet metal layer 2a in Substantially parallel to each other and are separated by a narrow gap 14.
  • the extensions 20 have no rectangular shape, but after about% of their length they deviate in an arcuate manner in the direction spaced apart from the other extension, before they return to the original direction after another approx. 25% of their course .
  • At their free ends 201 they each have a rounded portion, which is widened in relation to the other course of the respective extension.
  • the respective widened free ends 201 result from the arcuate recesses 205.
  • the gap 14 between the two extensions has over its entire length a substantially constant width.
  • the two widened free ends 201 are superimposed to form an overlap region 29 and connected to each other.
  • the projections 20 forming the support region 23 rise out of the plane El.
  • the connection between the respective centers of the two connection regions 24 defines the direction of extension of the projections 20.
  • a cross section through an extension 20 perpendicular to the extension direction of the extension 20 always runs almost parallel to Level El.
  • the embodiment of Figure 8 is thus particularly preferred because it allows a particularly stable support of the bulge portion 43 of the Siebelements 4.
  • Welded connection as given in the example of FIG. 6, here also offers a riveted connection, since the enlarged overlapping region 29 offers sufficient space therefor.
  • Figures 9 to 11 show further variants of the second embodiment of the metallic flat gasket according to the invention. These each have more than two extensions 20, namely three extensions 20a to 20c in the examples of FIGS. 9 and 11 and four extensions 20a to 20d in the example of FIG.
  • the seal 1 of Figure 9 differs further from the previous embodiments in that instead of a half bead now a periodic
  • Sealing element 21 is embossed in the single sheet metal layer 2. Instead of a twill fabric, a linen fabric is now realized in the sieve element 4, it again consists of a
  • FIG. 10 is a slot-shaped Through hole 11, this is spanned by a curved screen element 4, which is supported on its side facing away from the fluid flow of two support portions 23 a, 23 b.
  • the support regions 23a, 23b are each composed of two extensions 20a, 20c and 20b, 20d, which are connected in pairs in an overlapping region 29a, 29b to form an arc 22a, 22b.
  • the support regions 23a, 23b are in principle designed as the only support region 23 of the embodiment of Figure 6.
  • the support portion 23 of the embodiment of Figure 11 differs from that of Figure 9 in that it not only consists of three substantially rectangular extensions 20a, 20b, 20c, but on the extension 20c still an annular terminal is formed, the in the curved state of the projections 20a, 20b 20c comes to lie on the free ends of the two extensions 20a, 20b and is connected thereto via a welded joint. This avoids that the center of the passage opening, in which usually set the largest flow velocities, is covered by the support portion 23.
  • FIG. 12 illustrates a further design possibility of a metallic flat gasket 1 according to the invention in a representation analogous to FIG. Unlike the preceding examples, this has not only one, but two sheet metal layers 2, 3, in each of which a half bead 21, 31 which surrounds the passage opening 11, is formed.
  • the edge regions of the two gasket layers 2, 3 come to rest on each other.
  • the screen element 4 is received between the two layers 2, 3 and also serves as a deformation limiting element for the beads 21, 31.
  • Siebelements 4 is pressed so that no wires can come loose from the mesh.
  • the screen element is connected both in the outer contact region 27 via a welded connection with the sheet metal layer 2 as well as in the inner contact region with one of the extensions 20.
  • the extensions 20 are for forming the support portion 23 in their Overlap area 29 connected to each other by means of a laser welding connection.
  • metallic flat gaskets according to the invention are suitable for various applications in which a flat gasket is also to perform filter tasks in addition to its actual sealing task.
  • the metallic flat gaskets according to the invention are particularly suitable in the area of hot gases, in particular waste gases, and preferably as a seal in the region of

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit einer Durchgangsöffnung, die von einem Siebelement überdeckt ist. Die Dichtung dient somit einerseits der Abdichtung eines Leitungsübergangs zwischen zwei Bauteilen und andererseits dem Abfangen von Partikeln, die das durch diese Leitung strömende Fluid enthält. Erfindungsgemäß weist mindestens eine metallische Lage (2) der erfindungsgemäßen Flachdichtung (1) mindestens zwei Fortsätze (20) aufweist, die sich aus dem Rand einer Durchgangsöffnung (11) in den Bereich der Durchgangsöffnung hinein erstrecken, wobei sich die mindestens zwei Fortsätze so wölben, dass mindestens zwei der Fortsätze in einer Ebene ineinander übergehen oder miteinander verbunden sind.

Description

Metallische Flachdichtung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung mit einer
Durchgangsöffnung, die von einem Siebelement überdeckt ist. Die Dichtung dient somit einerseits der Abdichtung eines Leitungsübergangs zwischen zwei Bauteilen und
andererseits dem Abfangen von Partikeln, die das durch diese Leitung strömende Fluid enthält.
[0002] Im Stand der Technik wurde versucht, Dichtungen dadurch mit einer Siebwirkung zu versehen, dass eine komplette Dichtungslage aus einem Siebmaterial, insbesondere einem Gewebe, in der Dichtung zwischen mindestens zwei Blechlagen verbaut wurde und die die Siebflächen umgebenden Bereiche mit einem Dichtungsmaterial, beispielsweise einem Elastomer, verfüllt wurden, wie es in der DE 10 2007 019 946 AI beschrieben ist.
Entsprechende Siebe sind aufgrund des Füllmaterials nur in einem sehr beschränkten Temperaturbereich einsetzbar, sind also für Heißgasanwendungen nicht geeignet. Zudem ist der Herstellprozess der mehrlagigen Dichtung sehr aufwändig.
[0003] Ebenso wurde versucht, Dichtungen mit Sieben herzustellen, indem die Löcher des Siebs direkt in die Dichtungslage eingebracht wurden, beispielsweise durch Ätzen oder mittels Laser, wie dies beispielsweise in der DE 10 2009 010 385 AI beschrieben ist. Dies sichert eine gute Stabilität der Sieblage. Hierbei werden jedoch häufig Löcher hergestellt, die zu groß sind. Zudem sind die Verfahren sehr zeitaufwändig, so dass die Dichtungen nicht in den erforderlichen Taktzeiten und im erlaubten Kostenrahmen hergestellt werden können.
[0004] Oftmals ist zudem der für die Filtrierung zur Verfügung stehende Bauraum sehr gering, da die Querschnittsfläche des zu filtrierenden Fluiddurchgangs sehr klein ist. Zudem haben die nur in der Ebene der Dichtung ausgebildeten Filterelemente einen unzulässig hohen Druckverlust des durchgeleiteten Fluids zur Folge. Die DE 10 2009 010 385 AI zeigt Ausführungsbeispiele, bei denen die Dichtungslage im Bereich des Filters zylinderförmig aus der Lage herausgeformt ist, so dass nicht nur die Grundfläche des Zylinders, sondern auch die durch die Umformung entstandenen Seitenwände als Filterfläche zur Verfügung stehen, so dass auch der Druckverlust verringert wird. Neben den bereits zuvor genannten Nachteilen dieses Ansatzes zur Filterintegration kommt hier noch dazu, dass die Verformung des Materials zu einer Reduktion der Blechstärke in den betreffenden Bereichen führt, wodurch das Blech nicht mehr die ausreichende Struktursteife aufweist.
[0005] Gleiches gilt für die in der DE 20 2014 102 014 Ul genannten Filtertöpfe aus
Siebgewebe, bei denen das Siebgewebe mit einer Lage einer metallischen Flachdichtung über einen Spannring oder durch Umfalten von Randbereichen von Dichtungslage und Siebelement umeinander verbunden ist. Hier weist das frei auskragende Siebgewebe nicht genügend Struktursteifigkeit auf, um Dehnungen durch die hohen Drücke und Temperaturen des durchfließenden Fluids zu vermeiden. Die Folge sind unkontrolliert vergrößerte
Maschenweiten des Siebelements und damit eine unkontrollierte Filterwirkung.
[0006] Dem wurde in letzter Zeit bei Dichtungen mit aus Drahtgewebe hergestelltem Filtereinsatz dadurch Rechnung getragen, dass Dichtungen mit Filtertöpfen hergestellt wurden, bei denen neben einer geprägten, insbesondere gesickten Dichtungslage und einem einfachen tiefgezogenen Filtertopf aus einem Drahtgewebe auch noch ein ebenfalls tiefgezogenes rahmenförmiges Stützelement vorgesehen ist, mit dem der Filtertopf auch bei großen anstehenden Fluiddrücken in Position gehalten wird. Der aufwändige doppelte Tiefziehprozess ist hier notwendig, da sowohl der Boden des Filtertopfes als auch der Rahmen des Stützelements deutlich aus der Ebene der Flachdichtung, genauer aus der Ebene der Dichtungslage in der Umgebung des Filterelements, herausgebogen ist, um einerseits die notwendige Filterfläche zu schaffen und andererseits eine ausreichende Stützwirkung dieses Filtertopfs zu gewährleisten. Zusätzlich zum Material der gesickten Dichtungslage wird zudem das Material des Stützelements aus einem tiefziehfähigen Blechmaterial benötigt, da in das tiefziehfähige Blech ohne weitere Behandlung keine dauerelastischen Abdichtelemente eingeprägt werden können.
[0007] Ansätze, Dichtungen mit gewölbtem Filterelement aus nicht-tiefziehfähigem Blech herzustellen, gab es auch schon bisher, so z.B. in der DE 20 2014 005 866 Ul. Das
Filterelement besteht bei der dortigen Lösung aus einem„Doppeltopf'-Sieb, einem Sieb, das sich entgegen der Flussrichtung und zurück aufwölbt, welches eine sehr starke Umformung erfordert. Insbesondere bei kleinen bis mittleren Siebflächen ist diese Umformung nicht mit reproduzierbarer Maschenweite möglich.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer Dichtungslage anzugeben, in der ein Siebelement integriert ist, das einerseits eine ausreichende Durchflussfläche bietet, andererseits aber auch eine reproduzierbare
Maschenweite. Weiterhin soll auf den Einsatz zusätzlicher tiefziehfähiger Blechmaterialien verzichtet werden. Die Abdichtung soll dauerhaft gewährleistet sein. Die Dichtung soll aus möglichst wenigen Bauteilen bestehen und mit möglichst einfachen Prozessen herstellbar sein.
[0009] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der metallischen Flachdichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0010] Die Erfindung betrifft also eine metallische Flachdichtung mit mindestens einer metallischen Lage, nämlich einer Blechlage. Diese mindestens eine Lage weist mindestens eine Durchgangsöffnung auf, die von einem Siebelement überdeckt ist. Abgesehen von diesen Durchgangsöffnungen kann die metallische Lage als geschlossene Blechlage ausgebildet sein, insbesondere als porenfreie oder maschenfreie Blechlage. Die mindestens eine metallische Lage erstreckt sich in ihrem unmittelbar an die Durchgangsöffnung anschließenden Bereich in einer ersten Ebene. Das Siebelement besteht aus einem
Maschenmaterial oder enthält dieses. Das Siebelement ist dabei nicht flach ausgebildet, sondern weist einen Wölbungsabschnitt auf, der sich bis zu einer zweiten Ebene wölbt. Der Wölbungsabschnitt wird ringförmig von einem Randabschnitt umgeben, der sich zumindest abschnittsweise, vorzugsweise aber vollständig um den Wölbungsabschnitt umlaufend in einer dritten Ebene erstreckt. Die zweite Ebene ist dabei verschieden von der dritten Ebene. In der mindestens einen metallischen Lage sind mindestens zwei Fortsätze ausgebildet, die sich aus dem Rand der Durchgangsöffnung in den Bereich der Durchgangsöffnung hinein erstrecken, die mindestens zwei Fortsätze wölben sich dabei jeweils so, dass mindestens zwei der Fortsätze in einer vierten Ebene in einander übergehen oder miteinander verbunden sind. Diese vierte Ebene ist verschieden von der ersten Ebene.
[0011] Die mindestens zwei Fortsätze können dabei so ausgebildet sein, dass sie
miteinander abschnittsweise unter Ausbildung mindestens eines Stützabschnitts verbunden sind, also beispielsweise im Bereich ihrer freien Enden miteinander verbunden sind. Ebenso ist es möglich, dass aus dem Rand der Durchgangsöffnung der mindestens einen
metallischen Lage der Flachdichtung zwar mindestens zwei Fortsätze herausragen, diese sich aber paarweise einstückig ineinander fortsetzen. Der mindestens eine Stützabschnitt besteht dann also aus ununterbrochen aus der Blechlage geformtem Material, obwohl der
Stützabschnitt aufgrund seiner Wölbung eine größere Länge aufweist als die unmittelbare Verbindung der Bereiche der mindestens einen metallischen Lage, in denen die zugehörigen Fortsätze sich aus dem Rand bzw. der Ebene der Durchgangsöffnung aufwölben.
[0012] Die metallische Flachdichtung kann mit genau einem Stützabschnitt versehen sein, der die Durchgangsöffnung überspannt. Sie kann aber auch mehr als einen Stützabschnitt aufweisen, wobei die Stützabschnitte dann jeweils die Ränder der Durchgangsöffnung verbinden und die Durchgangsöffnung überspannen. Dabei ist es jeweils bevorzugt, dass der Wölbungsabschnitt des Siebelements nicht über seine gesamte Fläche frei schwebt, sondern zumindest abschnittsweise unter Ausbildung mindestens eines inneren Kontaktbereichs auf dem mindestens einen Stützabschnitt aufliegt. Der mindestens eine Stützabschnitt verhindert somit, dass das Siebelement gedehnt und die Maschengröße des Siebelements verändert wird. Der mindestens eine Stützabschnitt ist somit immer in Flussrichtung des zu filtrierenden Fluids hinter dem Siebelement angeordnet.
[0013] Auch ausserhalb der Durchgangsöffnung, nämlich im Bereich seines sich in der dritten Ebene erstreckenden Randabschnitts ist es vorteilhaft, wenn das Siebelement zumindest abschnittsweise, bevorzugterweise jedoch umlaufend, auf der mindestens einen metallischen Lage aufliegt und dabei einen äußeren Kontaktabschnitt bildet. Vorteilhafterweise sind das Siebelement und die mindestens eine metallische Lage in diesem
Randbereich verbunden. Dabei bildet sich ein Verbindungsabschnitt aus. Die Verbindung kann beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißens erfolgen. Dabei kann die Verbindung sowohl umlaufend, z.B. in Form einer kontinuierlichen Schweißnaht oder abschnittsweise, z.B. in Form einzelner Schweißpunkte erfolgen. Vorzugsweise wird dabei lasergeschweißt. Auch formschlüssige Verbindungen sind möglich, z.B. über Noppen und/oder Riffelungen in der Blechlage oder mittels Durchsetzfügens ausserhalb des für das Abdichten relevanten Bereichs.
[0014] Zur Abdichtung ist die metallische Flachdichtung vorzugsweise mit mindestens einem in die mindestens eine metallische Lage eingeformten Abdichtelement versehen, von denen mindestens ein Abdichtelement die Durchgangsöffnung vollständig umläuft. Das
Abdichtelement ist insbesondere als Sicke ausgebildet, wobei aus Platzgründen meist eine stufenförmige Sicke, also eine Halbsicke vorteilhaft ist. Zusätzlich, d.h. als insbesondere abschnittsweises, Abstützelement, oder alternativ sind auch periodische Abdichtelemente möglich.
[0015] Die Stützabschnitte erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen lassen sich aus tiefziehfähigen Metallen, d.h. Metallen mit geringer Zugfestigkeit unmittelbar als einstückige Bögen umformen. Derartige Materialien erlauben aber nicht die gleichzeitige dauerhaltbare Ausformung von geprägten Dichtelementen in der betreffenden Blechlage, sondern erfordern einen aufwändigen Härtungsprozess ehe ein elastisches Dichtelement
dauerhaltbar eingeformt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung bezieht sich daher vorzugsweise nur auf solche metallische Flachdichtungen, bei denen der mindestens eine Stützabschnitt in Blechlage eingeformt ist, die aus Stahl oder einer Nickelbasislegierung besteht oder diese enthält und eine Zugfestigkeit aufweist, die mindestens 900 N/mm2, vorzugsweise mindestens 1100 N/mm2, insbesondere mindestens 1350 N/mm2 beträgt. Die Zugfestigkeit betrifft dabei nicht nur den fertigen Zustand der gesamten Dichtung, sondern insbesondere den Zustand zum Zeitpunkt des Einformens des elastischen Abdichtelements. Noch höhere Zugfestigkeiten sind prinzipiell bevorzugt. Die Dehngrenze dieser Materialien, die kleiner als 22% ist, ist zudem für die hier benötigte Umformung ausreichend. Die Zugfestigkeiten beziehen sich dabei auf neue Dichtungen. Im Betrieb werden die Dichtungen zum Freibrennen von Ruß oft sehr stark erhitzt, so dass die genannten Zugfestigkeiten bei gebrauchten Dichtungen dann nur noch in den Randbereichen der Dichtung gegeben sind, die den hohen Temperaturen nicht ausgesetzt waren.
[0016] Folglich weisen die den mindestens einen Stützabschnitt bildenden Fortsätze ausserhalb ggf. vorhandener Knickbereiche, etwa am Übergang vom die Durchgangsöffnung umgebenden Bereich in die Fortsätze oder an sonstigen Stellen starker Richtungsänderung und/oder ausserhalb ggf. vorhandener Verbindungsbereiche, in denen z.B. eine Schweißverbindung vorliegt, vorteilhafterweise keine signifikanten Gefügeveränderungen auf. Die Korngrößen des Metallblechs entsprechen somit in den Fortsätzen - ausserhalb der beiden genannten Bereiche - vorteilhafterweise denen des Metallblechs im die
Durchgangsöffnung umgebenden Bereich bis zum Beginn der Abdichtelemente. Hiervon unterscheiden sich tiefgezogene Stützabschnitte signifikant, da in diesen eine Längung der Korngrößen in Richtung des Tiefziehens, d.h. überwiegend in Erstreckungsrichtung der Fortsätze gegeben ist.
[0017] In einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung setzen sich mindestens zwei Fortsätze unter Ausbildung mindestens eines Bogens kontinuierlich fort und bilden so einen Stützabschnitt.
[0018] Eine erste Variante dieser ersten Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine metallische Lage genau einen Stützabschnitt aufweist, der aus genau einem zusammenhängenden Bogen besteht, somit also genau zwei Fortsätze aufweist. Wird dieser bogenförmige Stützabschnitt in die erste Ebene projiziert, so weist er über seinen gesamten Verlauf eine Maximalbreite auf, die maximal dem doppelten, vorzugsweise maximal dem eineinhalbfachen der Blechstärke der mindestens einen metallischen Lage entspricht. Hierzu weisen die beiden Fortsätze jeweils genau einen Anschlussbereich auf, in dem sie am Rand der Durchgangsöffnung aus der Blechlage herauskragen. In ihrem jeweiligen Anschlussbereich weisen die Fortsätze jeweils eine Umlenkung um 80° bis 100° aus der ersten Ebene auf. Hierzu ist insbesondere am Rand der Durchgangsöffnung ein bogenförmiges Element unter Aufrechterhaltung der beiden Verbindungen der Fortsätze zur sonstigen Blechlage freigeschnitten und in den beiden Anschlussbereichen so verformt, dass dieses bogenförmige Element sich ausserhalb der Anschlussbereiche im Wesentlichen senkrecht zur Blechlage in dem die Durchgangsöffnung umgebenden Bereich erstreckt.
[0019] Eine zweite Variante dieser ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung enthält dagegen mehrere Stützabschnitte mit jeweils einem zusammenhängenden Bogen. Wieder weisen die beiden einen bogenförmigen
Stützabschnitt bildenden Fortsätze jeweils einen Anschlussbereich auf. Hier sind die Fortsätze jedoch nicht ganz so stark aus der ersten Ebene ausgelenkt; die Fortsätze sind in ihrem Anschlussbereich jeweils um 45 bis 90° aus der ersten Ebene umgelenkt.
Beispielsweise sind nun, analog zur ersten Variante, wieder insbesondere am Rand der Durchgangsöffnung zwei bogenförmige Elemente unter Aufrechterhaltung der jeweiligen Verbindungen der Fortsätze zur sonstigen Blechlage freigeschnitten und in den jeweiligen Anschlussbereichen so verformt, dass diese beiden bogenförmigen Elemente sich ausserhalb der Anschlussbereiche quer zur Blechlage erstrecken. Hierbei ist es im Hinblick auf die Stützwirkung der Stützabschnitte vorteilhaft, wenn diese sich in einem Bereich erstrecken, in dem die Wölbung des Siebelements ausgeprägt ist, d.h. in einem Bereich mit einem großen Abstand zwischen zweiter und dritter Ebene. Zudem ist es weiter vorteilhaft, wenn der Umlenkungswinkel in den Anschlussbereichen eine geringe Differenz von 90° aufweist, da somit bei Projektion der bogenförmigen Stützabschnitte in die erste Ebene eine geringere Maximalbreite des Stützabschnitts resultiert als mit geringen Umlenkungswinkeln, so dass ein geringerer Anteil des Siebelements vom Stützabschnitt verdeckt bzw. verschlossen wird.
[0020] In einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen
Flachdichtung erfolgt keine oder nur eine geringe Umlenkung der Fortsätze in den
Anschlussbereichen. Folglich erstreckt sich die Fläche der den Stützabschnitt bildenden Fortsätze quer zur Erstreckungsrichtung der Fortsätze im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene oder spannt mit der ersten Ebene einen Winkel von -25° bis 25° auf. Dies hat zur Folge, dass der mindestens eine Stützabschnitt bei Projektion in die erste Ebene über seinen gesamten Verlauf eine Mindestbreite aufweist, die mindestens dem fünffachen,
vorzugsweise mindestens dem achtfachen der Blechstärke der mindestens einen
metallischen Lage entspricht. Die Breite des Stützabschnitts kann sich dabei im Verlauf des Stützabschnitts ändern. Hierbei sind die Fortsätze so ausgebildet, dass sie ein freies Ende aufweisen. Sie sind vorteilhafterweise so aus der Blechlage, genauer aus dem die
Durchgangsöffnung bildenden Bereich der Blechlage freigeschnitten, dass sie eine Länge aufweisen, die mehr als dem halben Durchmesser der Durchgangsöffnung entsprechen. Hierbei sind insbesondere Schnittgeometrien vorteilhaft, bei denen zwei jeweils einen Fortsatz bildende Abschnitte abschnittsweise nebeneinander verlaufen, beispielsweise parallel zueinander oder mit einer parallelen Haupterstreckungsrichtung. [0021] Zur Ausbildung eines Stützabschnitts überlappen bei dieser Ausführungsform mindestens zwei Fortsätze abschnittsweise. Die Verbindung erfolgt dann vorzugsweise im Bereich dieser Überlappung. Hierbei können sowohl stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere mittels (Laser-)Schweißens, formschlüssige Verbindungen, insbesondere durch Umfalzen der freien Enden umeinander oder mittels eines Verbindungsmittels, insbesondere mittels eines Niets, zum Einsatz kommen. Stoffschlüssige Verbindungen sind insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn auch im äußeren Kontaktabschnitt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Siebelement und der mindestens einen metallischen Lage erfolgt.
[0022] Weist der mindestens eine Stützabschnitt genau zwei Fortsätze auf, so ergibt sich auch bei dieser zweiten Ausführungsform ein bogenförmiger Stützabschnitt. Die zweite Ausführungsform ermöglicht jedoch auch Stützabschnitte mit komplexeren Formen, etwa mehrstrahlige Sterne oder ein Ringelement, das sich über zwei oder mehr strahlenförmige Elemente aus dem Rand der mindestens einen metallischen Lage fortsetzt. Hierbei weist die metallische Flachdichtung mehr als zwei Fortsätze auf, wobei die Fortsätze vorzugsweise über Verzweigungen miteinander verbunden sind. Auch hier werden die jeweiligen Fortsätze fortlaufend aus dem Material der Durchgangsöffnung in der mindestens einen metallischen Lage unter Beibehaltung einer Verbindung freigeschnitten.
[0023] Zur weiteren Stabilisierung ist es möglich, dass das Siebelement und der mindestens eine Stützabschnitt abschnittsweise, insbesondere im inneren Kontaktbereich stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dies ist insbesondere bei der zweiten Ausführungsform mittels Laserschweißens leicht zu realisieren.
Um eine möglichst große Filterfläche zur Verfügung zu haben ist es vorteilhaft, wenn die zweite Ebene und die dritte Ebene des Siebelements einen möglichst großen Abstand aufweisen. Gleichzeitig darf das Material des Siebelements nur in eng definierten Grenzen verformt werden. Folglich beträgt der Abstand zwischen zweiter und dritter Ebene vorteilhafterweise zwischen 15% und 55% des geringsten Abstandes der Seitenränder der Durchgangsöffnung. Auch darf der mindestens eine Stützabschnitt nur einen begrenzten Flächenanteil des Siebelements verschließen, um eine dauerhaft verlässliche Filtration des passierenden Mediums zu garantieren. Hierzu beträgt bei Projektion der Gesamtfläche des mindestens einen Stützabschnitts in die erste Ebene die Gesamtfläche des Stützabschnitts maximal 10%, vorzugsweise maximal 5% der in diese Ebene projizierten Fläche des Siebelements. Hier zeichnet sich insbesondere die erste Variante der ersten Ausführungsform durch sehr geringe und somit vorteilhafte Überlappungen aus. Insbesondere in Abhängigkeit von der Geometrie der gegeneinander abzudichtenden Körper, insbesondere von Leitungen, beispielsweise Abgasleitungen eines Verbrennungsmotors, kann die Geometrie der
Durchgangsöffnung unterschiedlich gewählt werden. Neben kreisrunden, ovalen und elliptischen Formen sind auch eckige Durchgangsöffnungen, insbesondere rechteckige Durchgangsöffnungen möglich, wobei die Ecken selbstverständlich abgerundet sind.
[0024] Bei der Auswahl des Materials des Siebelements müssen Stabilität des Siebelements und Fluiddurchlass aufeinander abgestimmt werden. Vorteilhafterweise besteht das Siebelement zumindest abschnittsweise aus einem Siebgewebe, vorzugsweise aber vollflächig aus einem Siebgewebe. Das Gewebe besteht dabei insbesondere aus einem Stahldraht, vorzugsweise einem Edelstahldraht. Ein Siebelement, das nur abschnittsweise aus einem Siebgewebe besteht, weist beispielsweise einen umgefalzten Außenrahmen aus einem massiven Blech auf.
[0025] Es ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn das Siebelement der metallischen Flachdichtung im Randabschnitt und außerhalb des Verbindungsabschnitts eine Drahtstärke von 0,04 bis 0,2 mm, vorzugsweise von 0,05 bis 0,15 mm aufweist.
[0026] Für das Abfangen von Partikeln aus dem Fluid ist vor allem die Maschenweite des Siebelements maßgeblich. Für Leinengewebe gilt, insbesondere im Bereich des steilsten Anstiegs des Siebelements im Zwischenbereich zwischen der zweiten und dritten Ebene, dass das Siebelement vorzugsweise eine Maschenweite von 0,03 bis 0,5 mm, besonders vorzugsweise von 0,08 bis 0,3 mm aufweist. Dabei sind Maschenweiten von 0,15 bis 0,22 mm besonders bevorzugt. Es können auch mehrere Lagen eines Gewebes, insbesondere eines Leinengewebes aufeinandergelegt zu einem einzigen Siebelement kombiniert werden. Bei komplexeren Geweben, wie etwa Köpergeweben hat sich gezeigt, dass die besten Filterergebnisse bei gleichzeitig mäßigem Druckabfall dann erzielt werden, wenn das Siebelement innerhalb einer quadratischen Fläche mit 10 mm Seitenkantenlänge keine Masche aufweist, deren Maschenweite größer als 0,2 mm ist.
[0027] Vorzugsweise ist das Siebelement an seinem Außenrand zumindest abschnittsweise verpresst, insbesondere umlaufend verpresst. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich nicht einzelne Drähte des Siebs lösen und ihrerseits das durchgeleitete Fluid
verunreinigen.
[0028] Die metallische Flachdichtung kann mehrlagig ausgeführt sein, hierbei kann eine Ausführungsform auch mindestens ein Stahlblech mit einem Blech aus einer
Nickelbasislegierung kombinieren. Mehrlagige, insbesondere zweilagige Ausführungsformen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Siebelement eine große Dicke aufweist, hierbei ist es bevorzugt, wenn in zwei Blechlagen Sicken ausgebildet sind, die in Summe eine Sickenhöhe aufweisen, die größer ist als die Dicke des Siebelements. Es ist jedoch bevorzugt, wenn die metallische Flachdichtung lediglich aus einer Blechlage besteht. Neben den niedrigeren Kosten ergeben sich hier insbesondere auch Vorteile aus dem geringeren thermischen Widerstand zwischen den Bauteilen, insbesondere bei der Abdichtung zwischen Bauteilen aus Aluminiumlegierungen.
[0029] Die metallische Flachdichtung findet insbesondere Verwendung als Dichtung im Bereich heißer Gase, vorzugsweise für die Abgasrückführung von Verbrennungsmotoren. Hierbei dient das Siebelement dazu, beispielsweise von einem Katalysator oder Partikelfilter losgelöste Partikel aufzufangen, damit diese nicht in den Turbolader gelangen können. Im Hinblick auf die Temperaturen der durch die Dichtung geleiteten Fluide ist es dabei bevorzugt, dass die mindestens eine metallische Lage unbeschichtet ist. Grundsätzlich kann die mindestens eine metallische Lage aber ein- oder beidseitig, vollflächig oder partiell mit einer metall- oder polymerbasierten Beschichtung versehen sein.
[0030] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Diese Figuren dienen ausschließlich der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren enthalten neben den in den unabhängigen Ansprüchen dargelegten wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung auch in unterschiedlicher Zusammensetzung optionale und/oder vorteilhafte Weiterbildungen. Jede einzelne dieser vorteilhaften und/oder optionalen Weiterbildungen der Erfindung kann als solche die in den unabhängigen Ansprüchen dargelegte Erfindung weiterbilden, auch ohne Kombination mit einer, mehreren oder sämtlichen der in den Beispielen zugleich dargestellten optionalen und/oder vorteilhaften Weiterbildungen.
[0031] Die Figuren zeigen schematisch:
Figur 1: eine Schnittansicht der Einbaulage einer metallischen Flachdichtung
des Stands der Technik zwischen zwei fluidführenden Bauteilen;
Figur 2: eine Schnittansicht der Einbaulage zweier erfindungsgemäßer
metallischer Flachdichtungen zwischen zwei fluidführenden Bauteilen;
Figur 3: in Draufsicht und in zwei Schnittdarstellungen eine erste
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung sowie eine Draufsicht der mindestens einen halbfertigen metallischen Lage;
Figur 4: drei Schnittdarstellungen von Stützabschnitte bildenden Fortsätzen
erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen;
Figur 5: eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen metallischen
Flachdichtung;
Figur 6: in Draufsicht und in einer Schnittdarstellung eine weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung sowie eine Draufsicht der mindestens einen halbfertigen metallischen Lage;
Figur 7: eine vereinfachte Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
metallischen Flachdichtung;
Figur 8: eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen metallischen
Flachdichtung sowie eine Draufsicht der zugehörigen halbfertigen mindestens einen metallischen Lage
Figuren 9 bis je eine Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen metallischen 11: Flachdichtung; und
Figur 12: eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen
metallischen Flachdichtung zwischen zwei fluidführenden Bauteilen. [0032] Figur 1 stellt die Einbausituation einer konventionellen metallischen Flachdichtung 101 zwischen zwei fluidführenden Bauteilen 160 und 170 dar. Im Fluidkanal 150 fließt ein Fluid, hier Abgas eines Verbrennungsmotors, in Richtung des Pfeils durch die
Durchgangsöffnung 111 in der metallischen Flachdichtung 101. Die Durchgangsöffnung wird durch eine umlaufende Sicke 121 in der einen metallischen Lage 102 der metallischen Flachdichtung 101 abgedichtet. Die Durchgangsöffnung 111 wird von einem Siebelement 104 überspannt, das dazu dient, im Fluidstrom mitgetragene Partikel aufzufangen und zu verhindern, dass die Partikel zu stromabwärts liegenden Bauteilen weitergetragen werden und diese beschädigen. Nachdem die Durchflussfläche senkrecht zur Fluidströmungsrichtung begrenzt ist, wird anstelle eines senkrechten, flachen Siebs ein gewölbtes Sieb verwendet, um eine ausreichend große Siebfläche zur Verfügung zu haben. Weiter wird das Siebelement so ausgelegt, dass die Maschenweite so gering ist, dass alle kritischen Partikel aufgefangen werden und dass die Maschenweite so groß ist, dass der Druckverlust auf ein zulässiges Maß begrenzt bleibt. Dieses Siebelement 104 wölbt sich in Durchflussrichtung. Das Siebelement 104 steht allerdings im Fluidstrom und erleidet unter Dauerbelastung Verformungen.
Hierdurch wird die Maschenweite nicht-reproduzierbar verändert, so dass das Risiko besteht, dass Partikel ungefiltert das Siebelement passieren können.
[0033] Aus diesem Grunde weist die erfindungsgemäße metallische Flachdichtung 1 in Figur 2-a bzw. 2-b, die den Übergang eines Fluidkanals 50 zwischen zwei Bauteilen 60, 70 abdichtet, wie in Figur 3 zu erkennen ist, mindestens zwei Fortsätze 20 auf, die sich aus dem Rand der Blechlage 2 in die Durchgangsöffnung 11 hineinerstrecken und sich aus der Ebene El der Blechlage 2, aus der sie sich fortsetzen, hinausragen und gemeinsam einen
Stützbereich 23 bilden. In den beiden Teilfiguren der Figur 2 ist nur ein Fortsatz 20 geschnitten. Er bildet zusammen mit mindestens einem weiteren Fortsatz, mit dem er entweder verbunden ist oder in den er materialeinheitlich übergeht einen Stützabschnitt 23, der eine Verformung des gewölbten Siebelements 4 verhindert. Die Blechlage 2 ist aus einem nicht-tiefziehfähigen Federstahl mit einer Zugfestigkeit von ungefähr 1100 N/mm2 gebildet, so dass die Fortsätze 20 insgesamt eine Länge aufweisen müssen, die es erlaubt, der gewölbten Form des Siebelements 4 zu folgen. Die Gesamtlänge muss hierzu deutlich größer sein als der kürzeste Abstand der die Durchgangsöffnung begrenzenden Ränder. In die Dichtungslage 2 der fertigen metallischen Flachdichtung 1 ist in allen dargestellten Ausführungsformen ein Abdichtelement 21 eingeformt, das insbesondere als Halbsicke ausgebildet ist.
[0034] Figuren 2-a und 2-b illustrieren weiter, dass die Wölbung des Siebelements 4 sowohl in Flussrichtung des Fluids (Figur 2-a) als auch entgegen der Flussrichtung des Fluids (Figur 2- b) gerichtet sein kann. Wesentlich ist in beiden Fällen, dass der Stützbereich 23 in
Flussrichtung des Fluids hinter dem Siebelement 4 angeordnet ist.
[0035] Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 ist in Figur 3 in einer Draufsicht (Fig. 3-a) sowie zwei Schnittdarstellungen entsprechend den Schnitten B-B (Fig. 3-b) und C-C (Fig. 3-c) aus Figur 3-a illustriert. Die halbfertige Blechlage 2a mit einer Vorstufe der Fortsätze 20 wird anhand von Figur 3d erläutert. In Figur 3-d sind bereits die Aussenkanten der Blechlage 2a sowie die Durchgangsöffnungen 12 für
Befestigungsmittel sowie die Fluiddurchgangsöffnung 11 ausgestanzt. Ein Dichtelement ist im dargestellten Zustand noch nicht eingeformt. Die Fluiddurchgangsöffnung 11 ist nicht punktsymmetrisch ausgestanzt. Vielmehr verläuft auf der rechten Seite der
Durchgangsöffnung 11 zwischen der freigesparten Durchgangsöffnung 11 und der eigentlichen Kante 13 der Durchgangsöffnung noch ein Blechabschnitt, der durch einen schmalen Spalt 14 von der Kante 13 der Durchgangsöffnung über knapp 180° des
Kreisumfangs beabstandet ist. Lediglich in den Anschlussbereichen 24 setzen sich die Fortsätze 20 aus der Kante 13 der Durchgangsöffnung 11 fort und gehen unter Ausbildung eines zusammenhängenden Bogens 22 nahtlos ineinander über. Zur Ausbildung des eigentlichen Stützbereichs 23 wird dieser durch die Fortsätze 20 gebildete bogenförmige Blechabschnitt aus der Ebene El der Blechlage 2 im an die Durchgangsöffnung 11 angrenzenden Bereich um ca. 90° herausgebogen. Dies kann gleichzeitig oder unabhängig vom Einprägen des Dichtelements erfolgen. Figuren 3-a bis 3-c illustrieren, wie der
Stützbereich in der fertigen Dichtung den Wölbungsabschnitt 43 des Siebelements abschnittsweise umläuft. Dies wird insbesondere aus Figur 3-c deutlich. In Figur 3-b wird der im Wesentlichen rechte Winkel um den die Fortsätze 20 in den Anschlussbereichen 24 gegenüber der Ebene El verformt sind besonders augenscheinlich. Figuren 3-a und 3-b verdeutlichen zudem, dass nur ein sehr schmaler Bereich des Siebelements 4 vom
Stützbereich 23 verdeckt ist, nämlich ein Bereich, dessen Breite im Wesentlichen der Blechstärke der metallischen Lage 2 entspricht, hier 0,20 mm.
[0036] Die Fortsätze 20 erfahren nur in den Anschlussbereichen 24 eine Umlenkung. Auf eine Verbindung zwischen dem Stützbereich 23 und dem Siebelement 4 wurde hier verzichtet. Somit weist der Stützbereich 23 nur in den Anschlussbereichen 24
Gefügeveränderungen auf, ansonsten entspricht das Gefüge des Federstahlblechs des Stützbereichs 23 dem Gefüge des die Durchgangsöffnung umgebenden Bereichs der Federstahllage 2. Das Siebelement 4 besteht aus einem Köpergewebe aus Edelstahldraht mit einer Drahtstärke von 0,1 mm und einer Maschenweite von 0,18 mm.
[0037] Figur 4 illustriert in drei Teilbildern verschiedene Querschnitte von Fortsätzen 20 erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen vergleichbar der in Figur 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Dabei entspricht die Variante der Figur 4-a dem in Figur 3-b dargestellten rechteckigen Querschnitt. Dieser ist bei ausreichend dicken Blechstärken vorteilhaft, da er besonders einfach herzustellen ist. Bei sehr dünnen Blechen kann es jedoch an der inneren Kontaktfläche 26 zu Beschädigungen des Siebelements 4 kommen. Daher sind bei dünnen Blechstärken die Varianten der Figuren 4-b und 4-c bevorzugt, da hier die zum Siebelement 4 weisenden freien Kanten der Fortsätze 20 mit einem deutlichen Radius gebogen sind, so dass nur der verrundete Bereich an der inneren Kontaktfläche 26 auf dem Siebelement 4 zu liegen kommt. Verläuft der betreffende Fortsatz 20 dabei geneigt, wie in Figuren 4-b und 4-c, so kann der gebogene Endabschnitt 220 unter dem nicht umgebogenen Abschnitt des Fortsatzes (Figur 4-b) oder neben dem umgebogenen Abschnitt des Fortsatzes (Figur 4-c) zu liegen kommen. Gebogene Varianten sind aber auch mit nicht geneigten Fortsätzen 20 möglich.
[0038] Figur 5 stellt eine Variante der ersten Ausführungsform aus Figur 3 dar. Hier sind insgesamt vier Fortsätze 20 vorhanden, die paarweise jeweils einen Stützbereich 23 bilden. Während der Stützbereich 23 in Figur 3 genau durch die Mitte des Siebelements 4 verläuft, d.h. im Hauptstrom, sind die beiden Stützbereiche 23 jeweils etwas aus der Mitte zur Seite verrückt. Diese Position ist vorteilhaft bezüglich des Fluidstroms. Allerdings sind die beiden Stützbereiche bzw. die zugehörigen vier Fortsätze 20 in ihren Anschlussbereichen 24 um einen etwas geringeren Winkel, nämlich nur 70° aus der Ebene El verformt. Hieraus resultiert eine breitere Abdeckung des Siebelements 4. Diese ist aber noch immer sehr gering und beträgt weit weniger als 5% der in die Durchgangsöffnung 11 in der Ebene El projizierten Siebfläche, so dass dennoch ein ungehinderter Fluidfluss ermöglicht ist. Anders als im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist das Siebelement 3 hier fast vollständig verrundet, weist also kein Plateau in der Ebene E2 auf.
[0039] Figur 6 stellt in zwei Teilfiguren 6-a, 6-b eine erste Variante einer zweiten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar. In Figur 6-c ist zudem eine halbfertige Blechlage 2a zur Verwendung in dieser Ausführungsform
wiedergegeben, in die allerdings anders als in Figur 3 bereits ein Abdichtelement 21 eingeformt ist. Diese zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Fortsätze 20 insofern unabhängig voneinander ausgebildet sind, als dass sie so freigeschnitten werden, dass zwischen ihnen ein Spalt verbleibt. Allerdings sind sie so platziert, dass sie möglichst nahe beieinander liegen, so dass beim Auswölben der Fortsätze aus der Ebene El bzw. beim Aufeinanderlegen der einander überlappenden freien Enden 201 im Überlappungsbereich 29 die Fläche der Fortsätze so verläuft, dass ihre Erstreckung senkrecht zur Längserstreckungs- richtung an jeder Stelle maximal um 15° aus einer Ebene parallel zur Ebene El abweicht. Im Überlappungsbereich 29 verlaufen die beiden freien Enden 201 der Fortsätze, die die Verbindung des Stützbereichs 23 herstellen, im Wesentlichen parallel zur Ebene El.
[0040] Die Gesamtlänge des Stützbereichs 23 beträgt in der fertigen Dichtung 1 ungefähr 1,4-mal dem kürzesten Abstand 18 zwischen den Rändern 13 der Durchgangsöffnung.
Aufgrund der verglichen mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 um ca. 75 bis 90° gedrehten Anordnung des Stützbereichs 23 ist die Breite des Stützbereichs deutlich größer als eine Blechdicke. Sie beträgt ca. 2 mm, und entspricht somit ungefähr dem 10-fachen der Blechdicke, während der Durchmesser der Durchgangsöffnung ca. 40 mm beträgt.
[0041] In Figur 7 sind sowohl die Lage der verschiedenen Ebenen der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 2 als auch verschiedene Bereiche des Siebelements 4 genauer illustriert. Die Ebene El erstreckt sich in der Blechlage 2, aus der die Fortsätze in die Durchgangsöffnung 11 hineinragen, zumindest im Randbereich der Durchgangsöffnung 11 in der neutralen Faser dieser Blechlage. Die Ebene E4 stellt hingegen die Ebene dar, in der die Fortsätze 20 in der hier dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung miteinander verbunden sind. Hier ist die Ebene somit auf die Grenzfläche zwischen den beiden Fortsätzen 20 bezogen. In der ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Übergang zwischen den beiden Fortsätzen 20n in der vierten Ebene E4, wie in Figur 3-c angedeutet ist. Dort ist die Ebene E4 auf die neutrale Faser bezogen. Das Siebelement 4 besteht insbesondere aus einem Randbereich 45, der sich in einer dritten Ebene E3 erstreckt sowie einem
Wölbungsbereich 43, der den gesamten aus der Ebene E3 herausragenden Abschnitt des Siebelements 4 umfasst. Die am weitesten ausgelenkten Abschnitte des Siebelements 4 erstrecken sich in der Ebene E2. Auch beim Siebelement 4 sind die Ebenen jeweils auf die neutrale Faser bezogen.
[0042] Figur 8 stellt eine Variante der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 dar. Figur 8-a zeigt dabei die halbfertige Blechlage 2a, Figur 8-b die fertige Dichtung 1. Wiederum verlaufen die beiden Fortsätze 20 in der halbfertigen Blechlage 2a im Wesentlichen parallel zueinander und sind durch einen schmalen Spalt 14 voneinander getrennt. Die Fortsätze 20 weisen dabei aber anders als in Figur 6c keine Rechtecksform auf, sondern weichen nach ca. % ihrer Länge in die dem jeweils anderen Fortsatz beabstandete Richtung bogenförmig aus, ehe sie nach weiteren ca. 25% ihres Verlaufs wieder auf die ursprüngliche Richtung zurückkehren. An ihren freien Enden 201 weisen sie jeweils einen abgerundeten Abschnitt auf, der gegenüber dem sonstigen Verlauf des jeweiligen Fortsatzes verbreitert ist. Die jeweiligen verbreiterten freien Enden 201 ergeben sich aus den bogenförmigen Aussparungen 205. Der Spalt 14 zwischen den beiden Fortsätzen weist über seine gesamte Länge eine im Wesentlichen konstante Breite auf.
[0043] In der fertigen Dichtung 1 sind die beiden verbreiterten freien Enden 201 unter Ausbildung eines Überlappungsbereichs 29 übereinander gelegt und miteinander verbunden. Dabei erheben sich die den Stützbereich 23 bildenden Fortsätze20 aus der Ebene El. Die Verbindung zwischen den jeweiligen Mitten der beiden Anschlussbereiche 24 definiert die Erstreckungsrichtung der Fortsätze 20. Ein Querschnitt durch einen Fortsatz 20 senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Fortsatzes 20 verläuft hier immer nahezu parallel zur Ebene El. Die Ausführungsform der Figur 8 ist somit besonders bevorzugt, da sie eine besonders stabile Stützung des Wölbungsabschnitts 43 des Siebelements 4 ermöglicht.
[0044] Auf einer Darstellung der Verbindung zwischen den beiden freien Enden 201 der Fortsätze 20 in ihrem Überlappungsbereich 29 wurde hier verzichtet. Neben einer
Schweißverbindung, wie sie im Beispiel der Figur 6 gegeben ist, bietet sich hier auch eine Nietverbindung an, da der vergrößerte Überlappungsbereich 29 hierfür ausreichend Platz bietet.
[0045] Figuren 9 bis 11 zeigen weitere Varianten der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung. Diese weisen jeweils mehr als zwei Fortsätze 20, nämlich drei Fortsätze 20a bis 20c in den Beispielen der Figuren 9 und 11 und vier Fortsätze 20a bis 20d im Beispiel der Figur 10 auf.
[0046] Im Ausführungsbeispiel der Figur 9 ragen aus dem Rand 13 der Lage 2, die hier aus einer Nickelbasislegierung besteht, drei Fortsätze 20a, 20b, 20c in die Durchgangsöffnung 11 und wölben sich auf der dem Betrachter zugewandten Oberseite des Wölbungsbereichs 43 des Siebelements 4 ebenfalls dem Betrachter zu. Die Fortsätze sind so aus der Blechlage 2 freigeschnitten, dass sie unter geringer Neigung in den Anschlussbereichen 24a, 24b, 24c im Überlappungsbereich 29 aufeinander zu liegen kommen, wobei der Fortsatz 20a zu oberst liegt. Die Verbindung im Überlappungsbereich 29 ist über einen Schweißpunkt realisiert. Durch die dreiseitige Anbindung des Stützbereichs 23 erfährt der Wölbungsbereich 43 eine besonders gute Stützung, so dass die Gefahr einer Längung wirksam gebannt ist. Aufgrund der schmalen Fortsätze 20a, 20b, 20c ist trotz der Lage des Überlappungsbereichs 29 in der Mitte des Fluidstroms keine Behinderung des Fluidstroms gegeben.
[0047] Die Dichtung 1 der Figur 9 unterscheidet sich weiter von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, dass anstelle einer Halbsicke nun ein periodisches
Abdichtelement 21 in die einzige Blechlage 2 eingeprägt ist. Anstelle eines Köpergewebes ist nun ein Leinengewebe im Siebelement 4 realisiert, es besteht wiederum aus einem
Edelstahldraht.
[0048] Während die Dichtungen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele sämtliche eine kreisrunde Durchgangsöffnung 11 aufweisen, liegt in Figur 10 eine langlochförmige Durchgangsöffnung 11 vor, diese wird von einem gewölbten Siebelement 4 überspannt, das auf seiner dem Fluidstrom abgewandten Seite von zwei Stützbereichen 23a, 23b abgestützt ist. Die Stützbereiche 23a, 23b setzen sich jeweils aus zwei Fortsätzen 20a, 20c bzw. 20b, 20d zusammen, die paarweise in einem Überlappungsbereich 29a, 29b zu einem Bogen 22a, 22b verbunden sind. Die Stützbereiche 23a, 23b sind dabei prinzipiell so ausgeführt wie der einzige Stützbereich 23 des Ausführungsbeispiels der Figur 6. Bei Dichtungen, deren
Durchgangsöffnung bezüglich des Verhältnisses von Länge zu Breite noch extremer ist, d.h. stärker langgestreckt ist, ist es auch möglich noch mehr als zwei Stützbereiche vergleichbar den Stützbereichen 23a, 23b anzuordnen. Ähnliches gilt auch für Stützbereiche vergleichbar denen der Figur 4.
[0049] Der Stützbereich 23 des Ausführungsbeispiels der Figur 11 unterscheidet sich von dem der Figur 9 dadurch, dass er nicht nur aus drei im Wesentlichen rechteckigen Fortsätzen 20a, 20b, 20c besteht, sondern an den Fortsatz 20c noch ein ringförmiger Anschluss angeformt ist, der im gewölbten Zustand der Fortsätze 20a, 20b 20c auf den freien Enden der beiden Fortsätze 20a, 20b zu liegen kommt und mit diesen über eine Schweißverbindung verbunden ist. Hierdurch wird vermieden, dass das Zentrum der Durchgangsöffnung, in dem sich üblicherweise die größten Strömungsgeschwindigkeiten einstellen, vom Stützbereich 23 überdeckt ist.
[0050] Figur 12 illustriert eine weitere Gestaltungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung 1 in einer der Figur 2 analogen Darstellung. Anders als die vorhergehenden Beispiele weist diese nicht nur eine, sondern zwei Blechlagen 2, 3, in denen jeweils eine Halbsicke 21, 31, die die Durchgangsöffnung 11 umläuft, eingeformt ist. Die Randbereiche der beiden Dichtungslagen 2, 3 kommen dabei aufeinander zu liegen. Das Siebelement 4 wird zwischen den beiden Lagen 2, 3 aufgenommen und dient auch als Verformungsbegrenzungselement für die Sicken 21, 31. Der Randbereich 48 des
Siebelements 4 ist verpresst, so dass sich keine Drähte aus dem Siebgewebe lösen können. Das Siebelement ist sowohl im äusseren Kontaktbereich 27 über eine Schweißverbindung mit der Blechlage 2 verbunden als auch im inneren Kontaktbereich mit einem der Fortsätze 20. Auch die Fortsätze 20 sind zur Ausbildung des Stützabschnitts 23 in ihrem Überlappungsbereich 29 mittels einer Laserschweißverbindung miteinander verbunden.
[0051] Sämtliche dargestellten Beispiele erfindungsgemäßer metallischer Flachdichtungen eignen sich für verschiedene Einsatzzwecke, in denen eine Flachdichtung neben ihrer eigentlichen Dichtungsaufgabe auch Filteraufgaben übernehmen soll. Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtungen im Bereich heißer Gase, insbesondere Abgase und dabei vorzugsweise als Dichtung im Bereich der
Abgasrückführung.

Claims

Patentansprüche
1. Metallische Flachdichtung (1) mit mindestens einer metallischen Lage (2, 3),
wobei die mindestens eine metallische Lage (2, 3) mindestens eine Durchgangsöffnung (11) aufweist, die von einem Siebelement (4) überdeckt ist,
wobei sich die mindestens eine metallische Lage (2, 3) in ihrem unmittelbar an die
Durchgangsöffnung (11) anschließenden Bereich in einer ersten Ebene (El) erstreckt, wobei das Siebelement (4) aus einem Maschenmaterial (5) besteht oder dieses enthält und einen Wölbungsabschnitt (43) aufweist, der sich bis zu einer zweiten Ebene (E2) wölbt, sowie einen den Wölbungsabschnitt (43) ringförmig umgebenden Randabschnitt (45) aufweist, der sich zumindest abschnittsweise in einer dritten Ebene (E3) erstreckt,
wobei die zweite Ebene (E2) verschieden von der dritten Ebene (E3) ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Lage (2) mindestens zwei Fortsätze (20) aufweist, die sich aus dem Rand der Durchgangsöffnung (11) in den Bereich der Durchgangsöffnung hinein erstrecken, wobei sich die mindestens zwei Fortsätze so wölben, dass mindestens zwei der Fortsätze in einer vierten Ebene (E4) ineinander übergehen oder miteinander verbunden sind, wobei die erste Ebene (El) verschieden von der vierten Ebene (E4) ist.
2. Metallische Flachdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der mindestens zwei Fortsätze (20) der mindestens einen metallischen Lage (2) unter Ausbildung mindestens eines Stützabschnitts (23) zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind oder sich einstückig ineinander fortsetzen, wobei der
Stützabschnitt (23) in Projektionen auf die Ebene der Flachdichtung (1) innerhalb der Durchgangsöffnung (11) angeordnet ist bzw. die Durchgangsöffnung (11) überbrückt.
3. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Lage (2) mehr als einen Stützabschnitt (23) aufweist.
4. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Wölbungsabschnitt (43) zumindest abschnittsweise unter
Ausbildung eines inneren Kontaktbereichs (26) auf dem mindestens einen Stützabschnitt (23) aufliegt.
5. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (45) des Siebelements (4) zumindest abschnittsweise auf der mindestens einen metallischen Lage (2) unter Ausbildung eines äußeren Kontaktabschnitts (27) aufliegt.
6. Metallische Flachdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) im Bereich seines Randabschnitts (45) mit mindestens einer der einen metallischen Lage (2) unter Ausbildung eines Verbindungsabschnitts (49) verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden ist.
7. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchgangsöffnung (11) außerhalb des
Verbindungsabschnitts (49) von einem in die mindestens eine metallische Lage (2, 3) eingeformten Abdichtelement, insbesondere einer Sicke (21, 31), vorzugsweise einer Halbsicke, umgeben wird.
8. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Lage (2, 3) aus einem Stahl oder einer Nickelbasislegierung besteht oder diese(n) enthält und dass vorteilhafterweise die
Zugfestigkeit des Stahls oder der Nickelbasislegierung mindestens 900 N/mm2, vorzugsweise mindestens 1100 N/mm2, insbesondere mindestens 1350 N/mm2 beträgt.
9. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet dass die Fortsätze (20) ausserhalb ggf. vorhandener Knickbereiche und/oder Verbindungsbereiche keine Gefügeveränderungen aufweist.
10. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (20) sich unter Ausbildung mindestens eines Bogens (22) kontinuierlich fortsetzen.
11. Metallische Flachdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Lage (2) genau einen Stützabschnitt (23) aufweist, der aus genau einem zusammenhängenden Bogen (22) besteht und bei Projektion in die erste Ebene (El) über seinen gesamten Verlauf eine Maximalbreite (Bmax) aufweist, die maximal das Doppelte, vorzugsweise maximal das Eineinhalbfache der Blechstärke (Ds) der mindestens einen metallischen Lage (2) beträgt .
12. Metallische Flachdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (20) jeweils genau einen Anschlussbereich (24) aufweisen, wobei die Fortsätze (21) in ihrem Anschlussbereich (24) jeweils eine Umlenkung um 80° bis 100° aus der ersten Ebene (El) aufweisen.
13. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Stützabschnitte (23) mit jeweils einem zusammenhängenden Bogen (22) aufweist, wobei die Fortsätze (20) jeweils einen Anschlussbereich (24) aufweisen und die Fortsätze (20) in ihrem Anschlussbereich (24) jeweils um 45 bis 90° aus der ersten Ebene (El) umgelenkt sind.
14. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der den mindestens einen Stützabschnitt (23) bildenden Fortsätze (20) quer zur Erstreckungsrichtung der Fortsätze (20) sich im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene (El) erstreckt oder mit der ersten Ebene (El) einen Winkel von -25° bis 25° aufspannt.
15. Metallische Flachdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stützabschnitt (23) bei Projektion in die erste Ebene (El) über seinen gesamten Verlauf eine Mindestbreite (Bmin) aufweist, die mindestens das Fünffache, vorzugsweise mindestens das Achtfache der Blechstärke (Ds) der mindestens einen metallischen Lage (2) beträgt.
16. Metallische Flachdichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite (BB) des mindestens einen Stützabschnitts (23) im Verlauf des Stützabschnitts (23) ändert.
17. Metallische Flachdichtung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei Fortsätze (20) abschnittsweise überlappen und im Bereich dieser Überlappung (29) stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißens, und/oder formschlüssig und/oder mittels eines Verbindungsmittels (28), insbesondere mittels eines Niets, miteinander verbunden sind.
18. Metallische Flachdichtung nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stützabschnitt (23) mehr als zwei Fortsätze (20) umfasst, wobei die Fortsätze (20) vorzugsweise über Verzweigungen (25) miteinander verbunden sind.
19. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) und der mindestens eine Stützabschnitt (23) abschnittsweise, insbesondere im inneren Kontaktbereich (26) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
20. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Ebene (E2) und die dritte Ebene (E3) einen Abstand (D23) voneinander aufweisen, der zwischen 15% und 55% des geringsten Abstandes (18) der Seitenränder der Durchgangsöffnung (11) beträgt.
21. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei Projektion der Gesamtfläche des mindestens einen Stützabschnitts (23) in die erste Ebene (El) die Gesamtfläche des Stützabschnitts (23) maximal 10%, vorzugsweise maximal 5% der in diese Ebene (El) projizierten Fläche des Siebelements (4) beträgt.
22. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise aber vollflächig aus einem Gewebe, insbesondere aus einem Stahldraht, vorzugsweise einem Edelstahldraht, besteht.
23. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) im Randabschnitt (45) und außerhalb des Verbindungsabschnitts (49) eine Drahtstärke von 0,04 bis 0,2 mm, vorzugsweise von 0,05 bis 0,15 mm aufweist.
24. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) innerhalb einer quadratischen Fläche mit 10 mm Seitenkantenlänge keine Masche aufweist, deren Maschenweite größer als 0,2 mm ist.
25. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Siebelement (4) an seinem Außenrand (48) zumindest abschnittsweise verpresst ist.
26. Metallische Flachdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, nämlich
Abgasrückführungsdichtung.
PCT/EP2016/077679 2015-11-20 2016-11-15 Metallische flachdichtung WO2017085044A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112016005312.6T DE112016005312A5 (de) 2015-11-20 2016-11-15 Metallische Flachdichtung
US15/777,528 US10808843B2 (en) 2015-11-20 2016-11-15 Metallic flat gasket

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202015106338.5U DE202015106338U1 (de) 2015-11-20 2015-11-20 Metallische Flachdichtung
DE202015106338.5 2015-11-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017085044A1 true WO2017085044A1 (de) 2017-05-26

Family

ID=57421822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/077679 WO2017085044A1 (de) 2015-11-20 2016-11-15 Metallische flachdichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10808843B2 (de)
DE (2) DE202015106338U1 (de)
WO (1) WO2017085044A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202018106921U1 (de) * 2018-12-05 2020-03-06 Reinz-Dichtungs-Gmbh Flachdichtungen und deren Verwendung
DE102020106470B3 (de) * 2020-03-10 2020-11-26 Carl Freudenberg Kg Dichtungsanordnung und deren Verwendung
KR20210146591A (ko) * 2020-05-27 2021-12-06 현대자동차주식회사 Egr 쿨러용 em 필터
US11732802B2 (en) * 2020-11-20 2023-08-22 Dana Automotive Systems Group, Llc Sealing gasket with optimized profile

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014005866U1 (de) * 2014-07-18 2015-07-22 Reinz-Dichtungs-Gmbh Metallische Flachdichtung

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1275059A (fr) 1960-09-24 1961-11-03 Dispositif d'immobilisation d'une pièce rapportée dans un corps creux
US4121543A (en) 1976-01-12 1978-10-24 Hicks Jr Jarvis Byron Precombustion ionization device
CA2365467A1 (en) * 1999-04-19 2000-10-26 International Engine Intellectual Property Company, Llc Hydraulic system with a combination filter screen and gasket
US6098597A (en) 1999-09-07 2000-08-08 Navistar International Transportation Corp Hydraulic system with a combination filter screen and gasket
DE102007019946A1 (de) 2007-04-27 2008-10-30 Elringklinger Ag Flachdichtung und Verfahren zur Herstellung einer Flachdichtung
US7549413B1 (en) * 2007-05-18 2009-06-23 Brunswick Corporation Flame protection gasket
DE102009010385A1 (de) 2009-02-26 2010-09-16 Elringklinger Ag Siebeinrichtung
JP2012149558A (ja) 2011-01-18 2012-08-09 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気再循環装置
DE202011004993U1 (de) * 2011-04-07 2012-04-10 Reinz-Dichtungs-Gmbh Flachdichtung mit kalandrierter Siebgewebelage
JP2013151970A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Nok Corp フィルター機能付き金属基板ガスケット及びその製造方法
DE202014102014U1 (de) 2014-04-29 2014-05-19 Elringklinger Ag AGR-Dichtung mit Siebeinsatz
US9987577B2 (en) * 2013-09-04 2018-06-05 Garlock Sealing Technologies, Llc Kammprofile gaskets
DE102014105806A1 (de) * 2014-02-25 2015-08-27 Elringklinger Ag Verfahren zum Herstellen eines Funktionselements für Flachdichtungen sowie Funktionselement für Flachdichtungen
DE102014105803A1 (de) * 2014-04-24 2015-10-29 Elringklinger Ag Verfahren zum Herstellen eines Funktionselements und Funktionselement
DE202015103420U1 (de) * 2015-06-29 2016-06-30 Reinz-Dichtungs-Gmbh Getriebesteuervorrichtung
DE202015103421U1 (de) * 2015-06-29 2016-06-30 Reinz-Dichtungs-Gmbh Getriebesteuervorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014005866U1 (de) * 2014-07-18 2015-07-22 Reinz-Dichtungs-Gmbh Metallische Flachdichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US10808843B2 (en) 2020-10-20
DE112016005312A5 (de) 2018-08-09
DE202015106338U1 (de) 2017-02-22
US20180328490A1 (en) 2018-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112015003338B4 (de) Metallische Flachdichtung
WO2017085044A1 (de) Metallische flachdichtung
DE102008062829B4 (de) Hydrauliksystemsteuerplatte
EP2734754B1 (de) Flachdichtung
DE202010006768U1 (de) Metallische Flachdichtung
DE202011004993U1 (de) Flachdichtung mit kalandrierter Siebgewebelage
EP2929210B1 (de) Stossdämpfer für ein fahrzeug mit einem flansch zur verbindung eines externen modulrohres
DE102012106521A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines Verbundbauteils mit einem weiteren Bauteil und gefügte Blechkonstruktion
DE69411138T2 (de) Filtervorrichtung mit einem Gehäuse und Trägerstruktur zum Festhalten eines Filtermediums
DE112014005319B4 (de) Steuerungssystem
DE202007007453U1 (de) Hitzeschild
EP1589311B1 (de) Wärmeübertrager, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE19680345C5 (de) Filteranordnung
DE102011016170A1 (de) Abgas führende Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102011002150B4 (de) Cartridgeventil
DE102009031581A1 (de) Beschlag-Adapter-Anordnung für einen Fahrzeugsitz
DE202013004290U1 (de) Bauteil mit einer aus mindestens zwei Blechschalen bestehenden Hülle
DE2454704B2 (de) Katalytischer umsetzer
DE19934825C1 (de) Zylinderkopfdichtung
DE102010001729A1 (de) Flachdichtung und Verfahren zur Herstellung der Flachdichtung sowie Verwendung der Flachdichtung
EP1526351B1 (de) Verfahren zur vereinfachten Herstellung einer Vorrichtung zum Austausch von Wärme sowie danach hergestellte Vorrichtung
DE102017004771A1 (de) Verfahren zum Fügen dreier Bleche
DE102011054354A1 (de) Regelklappensitz für ein mehrstufiges Abgasturboladersystem
DE3042251C2 (de) Kraftstoffmembranpumpe für Brennkraftmaschinen
DE10235764A1 (de) Abgasfilter mit mindestens einer Filterlage und Verfahren zur Herstellung einer Filterlage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16801988

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15777528

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016005312

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112016005312

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16801988

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1