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Die
Erfindung betrifft eine metallische Dichtung mit mindestens zwei
Metalllagen, von denen mindestens eine Metalllage eine Aktivlage
bildet und mindestens eine Metalllage eine Isolationslage. Die Dichtung
weist zudem mindestens eine Durchgangsöffnung für
Fluide und mindestens zwei Durchgangsöffnungen für
Befestigungsmittel auf, die durch die mindestens zwei Dichtungslagen
hindurchreichen. In die mindestens eine Aktivlage ist mindestens
ein elastisches Abdichtelement eingeformt, das die mindestens eine
Durchgangsöffnung für Fluide umschließt
und diese dadurch abdichtet. Mindestens eine Isolationsschicht reicht
zumindest an einer Außenkante über die Fläche
der mindestens einen Aktivlage hinaus und weist in diesem auskragenden
Bereich eine Krümmung auf, so dass sie aus der Ebene parallel
zur Aktivlage herausragt. Die metallische Dichtung erfüllt
so gleichzeitig die eigentliche Dichtwirkung um die mindestens eine
Fluiddurchgangsöffnung und eine Isolations-, insbesondere
eine Wärme- und Schallabschirmwirkung.
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Bauteile,
die die Abdichtungs- und Isolationswirkung vereinen sind aus dem
Stand der Technik prinzipiell bekannt. So ist aus der
EP 1 561 927 A1 eine Dichtungs-/Hitzeschild-Kombination
bekannt, bei der mindestens eine Lage einer Weichstoff- oder Metall-Weichstoff-Sandwichdichtung
als Hitzeschild über den eigentlichen Dichtungsbereich
hinausragt. In der Dichtung sind keinerlei elastische Dichtelemente
eingeformt. Zudem weist die Dichtung ein begrenztes Anwendungsgebiet,
insbesondere im Hinblick auf den Temperaturbereich auf.
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Weiter
wird in der
US 6,318,734 eine
metallische Dichtung mit Fluid- und Befestigungsmitteldurchgängen
vorgeschlagen, bei der zumindest eine Metalllage so umgeformt ist,
dass sie eine Aufnahme für einen separat von der Dichtung
gefertigten Hitzeschild bildet. Alternativ weist der umgebogene
Bereich Durchgangsöffnungen auf, an denen der Hitzeschild
festgeschraubt werden kann. Die Fluiddurchgangsöffnungen
sind von Sicken umschlossen, die in dieser Anordnung jedoch keinerlei
Abstützung erfahren und so quasi unbegrenzt verpresst werden
können. Dies führt zu einer starken Einschränkung
der Elastizität sowie zu einer schnellen Ermüdung
der elastischen Dichtelemente, so dass die Dichtung eine stark limitierte
Rückfederung aufweist und zudem nur für eine sehr
begrenzte Dauer ihre Funktion aufrechterhalten kann. Darüber
hinaus ist die Konstruktion nur für einlagige Dichtungen
geeignet.
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Häufig
werden bei metallischen Dichtungen im Heißgasbereich die
elastischen Abdichtelemente von geprägten kleinteiligen,
z. B. noppenförmigen, Strukturen umgeben, die für
eine effektive Aufdickung der Dichtungslage sorgen. Diese kleinteiligen geprägten
Strukturen graben sich aber häufig in die an die Dichtung
angrenzenden, gegeneinander abzudichtenden Bauteile ein und beschädigen
diese dadurch. Wiederum kann keine dauerhafte Abdichtung gewährleistet
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es entsprechend, eine metallische Dichtung anzugeben,
die gleichzeitig eine ausreichende Dicht- und Isolationswirkung gewährleistet,
dabei stellt eine möglichst große Elastizität
der Dichtelemente sowie deren Dauerhaltbarkeit eine essentielle
Anforderung dar. Einerseits soll die metallische Dichtung so konzipiert
sein, dass sie an jede gewünschte Dichtspalthöhe
anpassbar ist. Gleichzeitig soll aber unnötiger Materialaufwand
vermieden werden. Darüber hinaus darf die metallische Dichtung
nicht zu Eingrabungen in den gegeneinander abzudichtenden Bauteilen
führen.
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Die
Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der metallischen Dichtung
gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft also eine metallische Dichtung mit mindestens
zwei Metalllagen, von denen mindestens eine Metalllage eine Aktivlage
bildet und mindestens eine Metalllage eine Isolationslage. Durch
die mindestens zwei Dichtungslagen reichen mindestens eine Durchgangsöffnung
für Fluide und mindestens zwei Durchgangsöffnungen
für Befestigungsmittel hindurch, wobei in die mindestens
eine Aktivlage mindestens ein elastisches Abdichtelement eingeformt
ist, das die mindestens eine Durchgangsöffnung für
Fluide umschließt. Die eine aus mindestens einer Isolationslage
bestehende Isolationsschicht reicht zumindest an einer Seite über
die Außenkante der mindestens einen Aktivlage hinaus und weist
in diesem Bereich eine Krümmung auf. Weiter weist die Isolationsschicht
auf der von der Fluiddurchgangsöffnung entfernten Seite
des elastischen Abdichtelements in der mindestens einen Aktivlage und
radial benachbart zu diesem mindestens einseitig eine Dickenreduzierung
auf, deren Höhe geringer ist als die Gesamthöhe
der elastischen Abdichtelemente, so dass die Dickenreduzierung einen Verpressungsschutz
für das mindestens eine elastische Abdichtelement bildet.
Eine komplette Verpressung des elastischen Abdichtelements wird
somit vermieden und das elastische Abdichtelement kann in einem
größeren Bereich rückfedern.
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Der
Bereich, in dem sich die Aktivlage erstreckt, stellt somit mit dem
mindestens einen eingeformten elastischen Dichtelement die eigentliche
Abdichtfunktion dar. Insbesondere der über die Aktivlage
hinausreichende Bereich der Isolationsschicht übernimmt
die Isolations- und Dämmfunktion. Das mindestens eine in
die Aktivlage eingeformte, elastische Abdichtelement liegt radial
benachbart zur Dickenreduzierung der Isolationsschicht im Bereich
geringerer Dicke, so dass die sich so ergebende Stufung den Anpassungs-
bzw. Verpressungsweg des elastischen Dichtelements begrenzt und
damit seine Dauerhaltbarkeit erhöht.
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Bevorzugt
ist das elastische Dichtelement als Sicke in die mindestens eine
Aktivlage eingeformt, wobei sowohl U- bzw. Π-förmige
Vollsicken als auch Z-förmige Halbsicken verwendet werden
können. Während Vollsicken üblicherweise
spiegelsymmetrisch sind und somit keinen Höhenversatz bewirken,
sind Halbsicken meist punktsymmetrisch und ziehen immer einen Höhenversatz
nach sich. Mehrfachsicken können in Einzelfällen
vorteilhaft sein, werden aus Platzgründen im Allgemeinen
jedoch nicht zum Einsatz kommen.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist die metallische
Dichtung eine Isolationsschicht aus mehreren, insbesondere genau
zwei Isolationslagen, auf. Diese liegen vorzugsweise unmittelbar
aufeinander. Die Dickenreduzierung der Isolationsschicht wird in
dieser Ausführungsform bevorzugt durch Aussparung einer
Isolationslage im Bereich geringerer Dicke erzielt. Dies bedeutet,
dass die Isolationslagen der Isolationsschicht eine unterschiedliche
Erstreckung aufweisen, wobei die partiell ausgesparte Isolationslage
sich hier über eine geringere Fläche erstreckt
als die andere Isolationslage und nicht in den Bereich der elastischen
Dichtelemente hineinragt, sondern insbesondere mit geringem Abstand
zum Sickenfuß endet. Um dennoch eine symmetrische Aufteilung
des Höhenversatzes in einer metallischen Dichtung mit zwei
Aktivlagen mit elastischen Dichtelementen und zwei Isolationslagen zu
erreichen, wird hierzu benachbart in der anderen Isolationslage
eine Kröpfung, also eine Stufe, eingebracht. Bei spiegelsymmetrischem
Aufbau der Aktivlagen wird die Kröpfung bevorzugt so gestaltet,
dass der gekröpfte Bereich mittig zwischen diesen beiden Lagen
bzw. mittig zur Gesamthöhe der Isolationsschicht im nicht
ausgesparten Bereich zu liegen kommt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Isolationsschicht
der metallischen Dichtung nur eine Isolationslage auf. Weist die
Dichtung nur eine Aktivlage auf, so ist es bevorzugt, wenn die Dickenreduktion
der Isolationslage nur einseitig auf ihrer der Aktivlage zugewandten
Seite vorgesehen ist. Gleiches gilt, wenn zwar mehrere Aktivlagen vorhanden
sind, diese aber alle auf nur einer Seite der Isolationslage angeordnet
sind. Sind dagegen zu beiden Seiten der Isolationslage Aktivlagen
angeordnet, ist es bevorzugt, dass die Dickenreduzierung der Isolationslage
ebenfalls an beiden Oberflächen ausgebildet ist. Besonders
bevorzugt ist es, wenn zu beiden Seiten der Isolationsschicht dieselbe
Anzahl Aktivlagen angeordnet ist, die Summe der Sickenhöhen auf
beiden Seiten dieselbe ist und die Dickenreduktion der Isolationsschicht
im Wesentlichen spiegelsymmetrisch ist.
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Die
Gesamthöhe aller übereinander angeordneten Sicken
ist im unverpressten Zustand immer größer als
die Dickenreduktion der Isolationsschicht. Bei nur einer gesickten
Aktivlage ist es besonders bevorzugt, wenn die Dickenreduktion der
Isolationsschicht um 10 bis 65 μm geringer ist als die
Sickenhöhe. Bei Halbsicken sind meist 10 bis 35 μm
ausreichend, während bei Vollsicken vorzugsweise mit 20 bis
65 μm gearbeitet wird. Sind mehrere Sicken übereinander
angeordnet, sollte die Dickenreduktion der Isolationsschicht höher,
idealerweise um das x-fache höher, ausfallen, wobei x der
Anzahl gestapelter Sicken entspricht. Der Begriff „gestapelte
Sicken” bedeutet bei Vollsicken die Anordnung der Sicken
unmittelbar übereinander, Halbsicken können aber auch
schräg zueinander versetzt sein, wobei der Versatz nicht
größer sein soll als eine Sickenbreite.
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Bevorzugterweise
verläuft die Dickenreduzierung konzentrisch zu der mindestens
einen Sicke bzw. den übereinander angeordneten Sicken.
Hiermit ist sichergestellt, dass umlaufend dieselbe Wechselwirkung
zwischen Sicke und Verformungsbegrenzer stattfindet. Andererseits
kann es, z. B. bei stark über die Fläche variierender
Steifigkeit der gegeneinander abzudichtenden Bauteile auch vorteilhaft
sein, wenn der Abstand zwischen Sicke und Stufung der Dickenreduzierung
nicht konstant verläuft, sondern so variiert, dass der
variierenden Steifigkeit entgegengewirkt wird.
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In ähnlicher
Weise ist es möglich, das Ausmaß der Dickenreduktion
umlaufend zu variieren oder das Ausmaß der Kröpfung.
Hiermit können unterschiedlichen Bauteilsteifigkeiten oder
unterschiedlich starke Wärmebelastungen in den angrenzenden Bauteilen
zumindest teilweise ausgeglichen werden.
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Vorzugsweise
hält die Stufung einen Abstand zum elastischen Abdichtelement
ein, um Toleranzen auszugleichen und die Funktion des elastischen
Abdichtelements nicht zu beeinträchtigen. Der Abstand zwischen
einem Sickenfuß einer Aktivlage und benachbarter Dickenreduzierung
der mindestens einen Isolationslage beträgt zwischen 0,2
und 2 mm, bei Kröpfung der Isolationslage bevorzugt 0,2 bis
0,5 mm. Auch über einen variierenden Abstand lässt
sich das Federverhalten des elastischen Abdichtelements topographisch
gestalten.
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Der
Bereich reduzierter Dicke der Isolationsschicht kann unterschiedlich
ausgeführt sein. In vielen Fällen wird die Dickenreduzierung
bis zum Rand der mindestens einen Durchgangsöffnung für
Fluide reichen, so dass die Isolationsschicht und die Aktivlage(n)
im Wesentlichen bündig miteinander abschließen.
In anderen Fällen ist es jedoch bevorzugt, wenn der Rand
der Isolationsschicht gegenüber dem Öffnungsrand
der Aktivlage(n) geringfügig zurückgesetzt ist.
In beiden genannten Fällen verläuft die Isolationsschicht
ohne weitere Dickenänderungen von der Stufung der Dickenreduzierung
bis zum Rand der Durchgangsöffnung für Fluide.
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In
einigen Fällen, vorzugsweise bei nur einer Isolationslage,
wird die Abstützung der Sicken jedoch optimiert, wenn die
Dickenreduzierung nicht bis zum Rand der mindestens einen Durchgangsöffnung
für Fluide reicht, sondern die Isolationsschicht um diesen
Rand herum einen ringförmigen Abschnitt aufweist, in dem
die mindestens eine Isolationslage dieselbe Dicke wie im Bereich
außerhalb des Bereichs der Dickenreduzierung aufweist.
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Die
mindestens eine Aktivlage und die mindestens eine Isolationslage
unterscheiden sich nicht nur durch die Anwesenheit elastischer Abdichtelemente
in der Aktivlage und deren Abwesenheit in der Isolationslage, sondern
auch durch die Materialwahl. Grundsätzlich werden für
beide Lagentypen Metallbleche verwendet, wobei als Aktivlage(n)
nur Stähle oder Nickelbasislegierungen eingesetzt werden.
Die Aktivlage(n) wird immer eine höhere Zugfestigkeit aufweisen
als die Isolationslage(n). Die Zugfestigkeit des Materials der Aktivlage(n)
ist bevorzugt größer 1100 N/mm2,
insbesondere größer 1300 N/mm2, während
die des Materials der Isolationslage(n) vorzugsweise kleiner 900
N/mm2, insbesondere kleiner 750 N/mm2 ist. Weiter unterscheiden sich Aktivlage und
Isolationsschicht auch durch ihre Materialstärke. Während
für die Aktivlage bzw. die Aktivlagen eine Materialstärke
im Bereich von 0,15 mm bis 0,3 mm, bevorzugt 0,20 bis 0,25 gewählt
wird, wird die Gesamtdicke der Isolationsschicht bevorzugt etwas
größer sein. Bei mehreren Isolationslagen ist
es aber ausreichend, wenn eine einzelne Isolationslage eine Mindestdicke
von 0,15 mm, bevorzugt 0,3, besonders bevorzugt 0,4 mm aufweist.
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Weiter
ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine der Aktivlagen zumindest
auf einer ihrer Oberflächen partiell oder vollflächig
beschichtet ist, insbesondere mit einer einen duroplastischen Binder
enthaltenden Beschichtung. Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn
zumindest der Bereich der elastischen Abdichtelemente, insbesondere
wenn diese als Sicken ausgebildet sind, beschichtet ist, wobei die
Beschichtung üblicherweise nicht am Sickenfuß endet,
sondern noch um mindestens die halbe Sickenbreite über
die Breite der Sicke hinausragt. Oftmals werden dabei die Sicken
auf beiden Oberflächen der Aktivlagen beschichtet, wobei
dabei unterschiedliche oder im Wesentlichen gleiche Beschichtungsstärken
zum Einsatz kommen können.
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Die
Isolationsschicht reicht an zumindest einer Seite über
die Außenkante der mindestens einen Aktivlage hinaus, oftmals
sogar an mehr als nur einer Außenkante. Sie weist in diesem
Bereich, also außerhalb des Außenrandes der Aktivlage
eine Krümmung auf, um sich an die Geometrie benachbarter Bauteile
anzupassen bzw. störungsfrei zwischen solchen Bauteilen
hindurchzureichen. In diesem Bereich kann die metallische Dichtung
nur aus der einen Isolationslage, also bevorzugt einer Blechlage
bestehen. Sie kann aber auch zusätzliche nichtmetallische Dämmschichten
aufweisen, da sie in diesem Bereich insbesondere als Wärmeabschirmung
dient. Der Begriff metallische Flachdichtung schließt auch
solche Konstrukte ein.
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Hierbei
sind einerseits Ausführungsformen bevorzugt, bei denen
eine temperaturfeste Pappe mit einer Dicke von 0,3 bis 2 mm eingesetzt
wird oder bei denen gepresstes, binderfreies Partikelmaterial eingesetzt
wird. Diese Dämmschichten werden bevorzugt dann eingesetzt,
wenn zwei Blechschichten vorhanden sind und das Dämmmaterial
zwischen den Blechschichten der mindestens zwei Isolationslagen zwischengefasst
werden kann. Die Partikel-basierte Dämmschicht erlaubt
es dabei zudem, die Dicke an die lokalen Notwendigkeiten anzupassen.
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Alternativ
haben sich Ausführungsbeispiele als vorteilhaft erwiesen,
bei denen neben mindestens einer Isolationslage aus Blech noch eine
faserbasierte Isolationsmatte vorhanden ist, wobei letztere auf der
einer Wärmequelle zugewandten Seite der Isolationslage
angeordnet ist. Die Isolationslage umfasst dabei bevorzugt Glasfasern,
Mineralfasern und/oder Keramikfasern.
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Weiter
ist es möglich, dass die Isolationsschicht zwar einen gekrümmten
Fortsatz der metallischen Dichtung bildet, das eigentliche Hitzeschild aber
als gesondertes Teil angebracht ist und dabei mit diesem aus der
Hauptebene der Dichtung auskragenden Fortsatz verbunden ist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher
erläutert werden. Diese Zeichnungen dienen lediglich der
Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele, ohne dass
die Erfindung auf diese beschränkt wäre. In den
Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, sie sind
aber zur Vermeidung von Wiederholungen nicht notwendigerweise bei
der Beschreibung jedes Ausführungsbeispiels explizit genannt.
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In
den Zeichnungen zeigen schematisch:
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1 in zwei Teilbildern je eine Teildraufsicht auf
eine erfindungsgemäße metallische Dichtung;
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2 in zwei Teilbildern Querschnittsdarstellungen
einer erfindungsgemäßen metallische Dichtung sowie
der durch sie abzudichtenden Bauteile, wobei 2-b eine
gedrehte Vergrößerung darstellt;
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3 eine
Teilquerschnittsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen metallischen Dichtung;
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4 eine
Teilquerschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen metallischen Dichtung;
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5 eine
Teilquerschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen metallischen Dichtung;
und
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6 in zwei Teilfiguren Teilquerschnittsdarstellungen
weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
metallischer Dichtungen.
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1-a zeigt eine Teildraufsicht einer erfindungsgemäßen
metallischen Dichtung 1, wobei der gezeigte Abschnitt sich über
zwei Durchgangsöffnungen für Fluide 11 erstreckt.
Neben diesen Durchgangsöffnungen für Fluide 11 sind
zwei Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel 17 vorhanden,
sowie weitere Durchgangsöffnungen 12, die jeweils durch
alle Lagen der metallischen Dichtung hindurchreichen. Von diesen
Durchgangsöffnungen sind nur diejenigen für Fluide 11 mit
elastischen Abdichtelementen versehen, die hier als Sicken 13 in
der obersten Aktivlage 3 zu erkennen sind und die Durchgangsöffnungen 11 im
Wesentlichen konzentrisch umgeben. Unterhalb der Aktivlage 3 ist
eine Isolationsschicht 5 zu erkennen, die über
den Außenrand 7 der Aktivlage 3 an allen
dargestellten Seiten hinausreicht. Allerdings reicht in einem kleinen
Bereich der rechts dargestellten Durchgangsöffnung für
Befestigungsmittel 17 die Aktivlage 3 über
die Außenkante der Isolationsschicht 5. Die Isolationsschicht
weist außerhalb des Außenrandes 7 der
Aktivlage 3 einen gekrümmten Bereich 9 auf,
der neben der eigentlichen Krümmung aus der Ebene parallel
zur Aktivlage heraus weitere Krümmungen aufweist, die sich
aus der Anpassung an im Einbauzustand benachbarte Bauteile ergeben.
Außerhalb des Außenrandes 7 der Aktivlage 3,
insbesondere in ihrem abgekrümmten Bereich 9 kann
die Isolationslage auf vielfältige Weise gestaltet sein,
worauf in der Darstellung jedoch nicht im Detail eingegangen wird.
Während das Ausführungsbeispiel der 1-a im betreffenden Bereich nur die aus einer
Isolationslage bestehende Isolationsschicht 5 aufweist,
ist der Isolationsschicht 5 im Ausführungsbeispiel
der 1-b als Dämmschicht
eine faserbasierte Matte 10 benachbart. In einem nicht
dargestellten Ausführungsbeispiel kann eine nichtmetallische
Isolationsschicht zwischen zwei metallischen Isolationslagen zwischengefasst werden,
insbesondere wenn zwei im Bereich der Aktivlage aufeinander aufliegenden
Isolationslagen 5 vorhanden sind.
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Die
Gestaltung der Isolationslage in ihrem an die Aktivlage angrenzenden
Bereich wird aus 2-a ersichtlich, die auch den
Einbauzustand der Dichtung 1 zwischen zwei Bauteilen 60 und 62 in nicht
verpresster Darstellung andeutet. Die Bauteile 60 und 62 sind
bevorzugt ausgewählt aus Zylinderkopf, Abgaskrümmer,
Turbolader, Katalysator, Abgasrückführung und
Partikelfilter. Die Schnittdarstellung der 2-a entspricht
im Wesentlichen der Linie A-A aus 1.
Hieraus wird ersichtlich, dass die metallische Dichtung insgesamt
vier Aktivlagen 3-a, 3-b, 3-c, 3-d aufweist,
von denen jeweils zwei zu beiden Seiten der die Isolationsschicht 5 bildenden
Isolationslage angeordnet sind. Die Aktivlagen 3-a, 3-b, 3-c, 3-d weisen
benachbart und beabstandet zum Rand der Durchgangsöffnung
für Fluide 11 jeweils eine Halbsicke 13-a, 13-b, 13-c, 13-d auf,
wie insbesondere aus der Detaildarstellung der 2-b deutlich wird, die den um 90° gedrehten
Ausschnitt A der 2-a – allerdings ohne
Berücksichtigung der benachbarten Bauteile – wiedergibt.
Die Aktivlagen bzw. deren Sicken sind dabei jeweils paarweise a/b bzw.
c/d spiegelsymmetrisch zueinander, aber auch spiegelsymmetrisch
zur Isolationslage 5 angeordnet. Die Isolationsschicht 5 weist
eine stufenförmige Dickenänderung 15 auf,
die sich auf der der Durchgangsöffnung 11 abgewandten
Seite der Sicken 13-a, 13-b, 13-c, 13-d befindet.
Während der Abschnitt 26 der Isolationslage 5,
der sich von der Durchgangsöffnung 11 über
den Bereich der Sicken 13-a, 13-b, 13-c, 13-d und
noch ein geringes Stück jenseits der Sickenfüße 23-a, 23-b, 23-c, 23-d erstreckt,
eine Höhe H2 aufweist, verfügt sie im weiter von
der Durchgangsöffnung für Fluide 11 entfernten Bereich 25 über
eine größere Höhe H1. Die Dickenreduzierung
H von H1 auf H2 wird üblicherweise mittels Abprägens
erreicht. Der Bereich größerer Höhe wirkt
dabei als Verformungsbegrenzer für die Sicken 13-a, 13-b, 13-c, 13-d,
da diese nur soweit verpresst werden können, als dass sie
auf dem Bereich 25 aufliegen. Im gezeigten Beispiel erfolgt
die Dickenänderung 15 der Isolationsschicht im
Wesentlichen spiegelsymmetrisch, was der symmetrischen Anordnung der
Sicken 13-a, 13-b, 13-c, 13-d relativ
zur Isolationsschicht 5 entspricht. Weiter ist in 2-b erkennbar, dass die Isolationsschicht 5 über
die Außenkante 7 der Aktivlagen 3-a, 3-b, 3-c, 3-d hinausreicht,
ein Teil des gekrümmten Bereichs 9 ist aus 2-a ersichtlich.
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3 zeigt
für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung
einen Teilquerschnitt, der von seiner Lage in der metallischen Dichtung 1 dem
der 2-b ähnelt. Hier weist
die metallische Dichtung allerdings nur zwei Aktivlagen 3-a, 3-c auf,
die auf einander entgegen gesetzten Seiten der aus einer Isolationslage
bestehenden Isolationsschicht 5 angeordnet sind. Ihre Sicken 13-a, 13-c sind
relativ zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet, so dass auch die
den Verformungsbegrenzer für diese Sicken bildende Dickenänderung 15 der
Isolationslage 5 beidseitig und im Wesentlichen spiegelsymmetrisch
erfolgt.
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Auch
der Teilquerschnitt, der in 4 wiedergegeben
ist, stellt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen
metallischen Dichtung 1 dar, wobei wiederum auf die Darstellung
des gekrümmten Teils verzichtet wurde und wieder nur die
Hälfte des die Durchgangsöffnung für
Fluide 11 umgebenden Bereichs dargestellt ist. Wie im Beispiel
der 3 verfügt das Ausführungsbeispiel
der 4 über zwei Aktivlagen 3-a und 3-c,
deren Sicken 13-a, 13-c ebenfalls spiegelsymmetrisch
zueinander angeordnet sind. Allerdings sind diese Sicken 13-a, 13-c nun nicht
als Halbsicken ausgeführt wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen,
sondern als Vollsicken. Die Isolationsschicht 5 besteht
hier aus zwei Isolationslagen 5-a und 5-b, wobei
die Dickenreduzierung 15 der Isolationsschicht 5 von
H1 nach H2 durch Auslassen der Isolationslage 5-b im Bereich geringerer
Dicke 26 erfolgt. Dies ist herstellungstechnisch einfacher
als ein Abprägen einer einzigen Isolationslage, erfordert
aber weitere Maßnahmen in Bezug auf die übrigen
Lagen. So weist die sich weiter erstreckende Isolationslage 5-a benachbart
zur Dickenreduzierung, 15, also im Bereich der Kante der Isolationslage 5-b eine
Kröpfung 35 auf, so dass die Isolationslagen 5-a, 5-b in
ihrer Gesamtheit im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zur Mittellinie
M verlaufen, was auch eine symmetrische Verteilung des Verformungsbegrenzers
auf beide Seiten der Isolationsschicht 5 und somit auf
beide Sicken 13-a, 13-b, erlaubt. Zusätzlich
zur Kröpfung 35 der Isolationslage 5-a sind
auch die beiden Aktivlagen 3-a, 3c im gleichen
radialen Bereich gekröpft, wobei die Kröpfungen 33-a, 33-c jeweils
dieselbe Höhe haben wie die Kröpfung 35.
Die Aktivlagen 3-a, 3-c sind über ihren gesamten
dargestellten Verlauf zueinander spiegelsymmetrisch, wobei die Mittellinie
M der Isolationsschicht 5 die Symmetrieebene bildet. Im
gezeigten Beispiel entspricht die Dickenreduzierung der Isolationssicht 5 von
H1 nach H2 der Dicke der Isolationslage 5-b.
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5 stellt
einen mit den vorangehenden 2-b, 3 und 4 in
seiner Anordnung im Gesamtteil vergleichbaren Ausschnitt aus einer
metallischen Dichtung 1 dar. Das Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet
sich von der vorangegangenen dadurch, dass die Aktivlagen 3-a, 3-b nur
auf einer Seite der aus einer Isolationslage bestehenden Isolationsschicht 5 angeordnet
sind. Die Aktivlagen 3-a, 3-b sind auch hier untereinander
spiegelsymmetrisch, ihre einseitige Anordnung bedingt aber eine einseitige
Dickenänderung 15 der Isolationslage 5, um
eine optimale Verpressungsbegrenzung der Sicken 13-a, 13-b zu
bewirken. Wie in der vorangehenden Beispielen ragt die Isolationsschicht 5 auf
der der Durchgangsöffnung für Fluide 11 abgewandten
Seite der Sicken 13-a, 13-b über die
Außenkante 7 der Aktivlagen 3-a, 3-b hinaus
und bildet im weiteren, nicht dargestellten Bereich einen gekrümmten
Abschnitt, der als Hitze- und/oder Schallschutz dient.
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Auch
die Teilquerschnitte der 6 entsprechen
in ihrer Lage innerhalb der erfindungsgemäßen metallischen
Dichtung 1 den vorangehenden Teilquerschnitten, auch hier
ist wieder nur eine Hälfte gezeichnet, die Lage der Durchgangsöffnung 11 ist
zusätzlich durch Andeutung ihrer Schwerpunkte gekennzeichnet.
Anders als in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
mit vier Aktivlagen 3-a, 3-b, 3-c, 3-d sind
die Aktivlagen hier nur paarweise auf beiden Seiten der aus einer
Isolationslage bestehenden Isolatiosschicht 5 zueinander
spiegelsymmetrisch, die Paare sind aber relativ zur Isolationslage 5 nicht
spiegelsymmetrisch. Vielmehr weisen beide Ausführungsbeispiele
im unverpressten Zustand je ein Aktivlagenpaar (jeweils 3-a, 3-b)
auf, bei dem sich die Aktivlagen in unmittelbarer Nachbarschaft
zur Durchgangsöffnung 11 berühren, während
beim jeweils anderen Aktivlagenpaar (jeweils 3-c, 3-d)
die Berührung im von der Durchgangsöffnung entfernten Bereich
stattfindet. Zur Verformungsbegrenzung ist die Isolationslage 5 dabei
so gestaltet, dass sie in ihrem von der Durchgangsöffnung
am weitesten entfernten Bereich ihre größte Dicke
H1 aufweist, während sie im Bereich zwischen den Sickenfüßen 23, 23' – sowie
zu beiden Seiten dieses Bereichs jeweils ein kurzes Stück über
diesen hinaus – eine reduzierte Dicke H2 aufweisen und
in ihrem weiteren Verlauf in Richtung der Durchgangsöffnung 11 mindestens
einen weiteren Bereich mit einer Dicke H1 durchlaufen. Im Ausführungsbeispiel
der 6-A folgt noch ein weiterer
Bereich mit Dicke H2 sowie einer mit H1. Die Abstufungen dienen
dabei jeweils als Verformungsbegrenzung für die Sicken 13-a, 13-b, 13-c, 13-d. Wieder
reicht die Isolationslage 5 über die Außenkante 7 der
Aktivlagen 3-a, 3-b, 3-c, 3-d hinaus
und bildet im nicht dargestellten gekrümmten Bereich eine
Wärme- und/oder Schallabschirmung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1561927
A1 [0002]
- - US 6318734 [0003]