DE3829935A1 - Flachdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung welche im Dichtungs­ flächen-Bereich einen im wesentlichen flachen Träger aufweist, auf dem beidseitig Graphit-Auflagen aufgebracht sind.

Es ist allgemein bekannt, eine Flachdichtung der eingangs ge­ nannten Art zur Abdichtung im Hochtemperatur-Bereich zu verwen­ den. Es ist nämlich Graphit grundsätzlich zur Abdichtung in Temperaturbereichen geeignet, die sogar über 2000°C hinaus­ gehen können. Graphit, insbesondere expandierter Graphit, zeigt neben einer sehr guten thermischen Belastbarkeit eine hervor­ ragende chemische Resistenz. Wenn jedoch Sauerstoff Zutritt zur Dichtung hat, ist Graphit nicht für derart hohe Temperaturen einsetzbar, da eine Reaktion unter Bildung von CO₂ erfolgt. Da­ bei wird die Dichtungsbreite durch einen sogen. Abbrand ständig reduziert. Es kann die hier in Rede stehende Flachdichtung un­ ter der Voraussetzung, daß Sauerstoff Zutritt zur Dichtung hat, im allgemeinen nur bis zu einer Temperatur von etwa 550°C ein­ gesetzt werden. Es könnte theoretisch diese Temperaturgrenze bei Dichtungen im Kraftnebenschluß erhöht werden, wenn entweder spe­ zielle Flanschverbindungen oder Graphit-Auflagen in eingearbei­ tete Nuten des Trägers verwendet werden. Da jedoch selten geeig­ nete Flanschverbindungen vorhanden sind und die Feinabstimmung zwischen Nutentiefe im Träger und Graphitdicke nur in Sonder­ fällen mit vertretbarem Aufwand gelingt, scheiden derartige theoretische Möglichkeiten für die Praxis weitgehend aus.

Auf dem eingangs geschilderten Stand der Technik aufbauend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung der oben genannten Art zu schaffen, bei welcher ohne Beein­ trächtigung der Form und/oder der Dicke auch bei außerordent­ lich hohen Betriebstemperaturen ein Abbrand weitgehend ver­ mieden wird, welcher durch Einwirkung von Sauerstoff eintre­ ten könnte.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Träger wenigstens in der einen radialen Richtung (nach innen oder nach außen) über den Dichtungsflächen-Bereich stirnsei­ tig hinausragt, daß der über den Dichtungsflächen-Bereich hinausragende Abschnitt des Trägers zu einer Nebendichtung geformt ist und daß die Nebendichtung sich in radialer Rich­ tung von der Oberflächenebene der einen Graphit-Auflage bis zur Oberflächenebene der anderen Graphit-Auflage erstreckt.

Eine alternative Lösung der Erfindungsaufgabe sieht vor, daß der Träger wenigstens in der einen radialen Richtung (nach innen oder nach außen) über den Dichtungsflächen-Bereich stirn­ seitig hinausragt, daß auf dem über den Dichtungsflächen-Be­ reich hinausragenden Abschnitt des Trägers ein Nebendichtungs­ material aufgebracht ist und daß das Nebendichtungsmaterial den Zwischenraum zwischen der Oberflächenebene der einen Graphit- Auflage einerseits und der Oberflächenebene der anderen Graphit- Auflage andererseits im wesentlichen ausfüllt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Nebendichtung die Form einer Doppelsicke aufweist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Erfindungs­ gegenstandes kann auch vorgesehen sein, daß die Nebendichtung die Form einer Öse aufweist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor daß die Nebendichtung zick-zack-förmig oder mäanderförmig aus­ gebildet ist.

Als Nebendichtungsmaterial wird vorteilhafterweise eine hoch­ temperaturbeständige Masse verwendet, die beidseitig auf den Träger aufgebracht ist.

Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß der Träger durch geeignete Formgebung selbst die Nebendichtung bildet und außerdem zusätzlich ein Nebendichtungsmaterial verwendet wird. Vorzugsweise kann der über den Dichtungsflächen-Bereich hinausragende Teil des Trägers die Form einer Doppelsicke auf­ weisen und es kann das als Schnurdichtung ausgebildete Neben­ dichtungsmaterial jeweils in den konkaven Bereich der Doppel­ sicke eingelegt sein.

Weiterhin kann sich eine bevorzugte Ausführungsform des Erfin­ dungsgegenstandes dadurch auszeichnen, daß eine Schnurdichtung in den von einer Öse umschriebenen Innenraum eingebracht wird, wenn der über den Dichtungsflächen-Bereich überstehende Ab­ schnitt des Trägers zur Ausbildung einer Nebendichtung zu einer Öse geformt ist.

Schließlich kann gemäß der Erfindung auch vorgesehen sein, daß sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb des Dich­ tungsflächen-Bereiches eine Nebenabdichtung ausgebildet ist wenn die Möglichkeit besteht, daß sowohl von innen als auch von außen her Sauerstoff Zutritt zu der Dichtung haben könnte.

Die Erfindung bedient sich also der Erkenntnis, daß der Träger vorteilhafterweise dazu verwendet werden kann, im stirnseitigen Bereich eine Nebenabdichtung dadurch zu schaffen, daß man den Träger über den Dichtungsflächenbereich hinausragen läßt und entweder diesem Träger selbst die Form einer Nebendichtung gibt oder ein zusätzliches Nebendichtungsmaterial verwendet, welches man zur Abdichtung zwischen den beiden Oberflächen-Ebenen der Graphit-Auflagen auf den Träger aufbringt.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß auch unter dem Einfluß von Sauerstoff Graphit-Auflagen bei Temperaturen bis über 2000°C verwendet werden können, ohne daß ein nennenswerter Abbrand der Dichtung auftritt. Gemäß der Erfindung wird der Sauerstoff-Zutritt zumindest soweit be­ hindert, daß eine durch einen gewissen Abbrand hervorgerufene CO₂-Atmosphäre zwischen der Hauptdichtung und der Nebendich­ tung entsteht, die ihrerseits als wirksamer Abbrandschutz an­ zusehen ist. Die Anforderung an die Dichtigkeit, welche durch die Nebendichtung zu erzielen ist, ist im Vergleich zu denjeni­ gen Anforderungen relativ gering, die an die Hauptdichtung ge­ stellt werden müssen. Da die Abdichtung bei der Nebendichtung nämlich meistens unter Normaldruck erfolgen muß, genügt im all­ gemeinen eine Grobabdichtung bei Betriebstemperatur, um die Erfindungsaufgabe zu lösen.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, ohne Beeinträchtigung der Form und/oder der Dicke mit besonders einfachen Mitteln den Zu­ tritt von Sauerstoff soweit wirksam zu unterbinden, daß prak­ tisch kein schädlicher Abbrand der Dichtung mehr zu befürchten ist. Es tritt nämlich der überraschende Effekt ein, daß bei ge­ ringem Zutritt von Sauerstoff in dem gemäß der Erfindung ge­ schaffenen Zwischenraum zwischen der Hauptdichtung und der Neben­ dichtung eine Schutz-Atmosphäre entsteht, welche wegen der Ent­ stehung von CO₂, welches wie eine Art Schutzgas wirkt, weiteren Zutritt von Sauerstoff verhindert und auf diese Weise praktisch einen schädlichen Abbrand der Dichtung ausschließt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeich­ nung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Halbschnitt durch eine Flachdichtung, bei welcher die Nebendichtung dadurch gebildet ist, daß auf den aus dem Dichtungsflächen-Bereich herausragenden Abschnitt des Trägers ein zusätzliches Nebendichtungsmaterial aufgebracht ist;

Fig. 2 einen entsprechenden Halbschnitt für eine weitere Aus­ führungsform des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 3 einen entsprechenden Halbschnitt für eine dritte Aus­ führungsform des Erfindungsgegenstandes und

Fig. 4 einen entsprechenden Halbschnitt für eine vierte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Die Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt durch eine erfindungsgemäße Flachdichtung, d.h. es ist nur der rechts von einer Mittel­ achse 10 angeordnete Teil der Flachdichtung dargestellt. Ge­ mäß der Darstellung in Fig. 1 ist ein Träger 11 auf der einen Seite mit einer Graphit-Auflage 12 und auf der anderen Seite mit einer Graphit-Auflage 13 versehen. Der Träger 11 erstreckt sich über den größten Teil des Dichtungsflächen-Bereichs 14. Auf der radial inneren Seite der Flachdichtung ist ein relativ kleiner Abschnitt, in welchem die beiden Graphit-Auflagen 12 und 13 direkt aufeinander liegen. Im übrigen, größeren Teil des Dichtungsflächen-Bereichs 14 ist zwischen den Graphit-Auflagen 12 und 13 der Träger 11 eingebettet. Der Träger 11 ragt auf der radial außen angeordneten Stirnseite der Flachdichtung über den Dichtungsflächen-Bereich 14 hinaus. In den Zwickeln, die zwi­ schen dem Träger 11 und den beiden Graphit-Auflagen 12 und 13 gebildet sind, ist ein Nebendichtungsmaterial 19 aufgebracht, welches die radial äußere Stirnseite der Flachdichtung gegen den Zutritt von Sauerstoff schützen soll. Das Nebendichtungsmaterial 19 füllt den Zwischenraum im wesentlichen aus, der zwischen der einen Oberflächenebene 15 der Graphit-Auflage 12 und der anderen Oberflächenebene 16 der Graphit-Auflage 13 gebildet ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Neben­ dichtungsmaterial 19 eine im wesentlichen dreieckförmige Schnitt­ fläche auf. Diese Schnittfläche könnte auch bogenförmig halb­ kreisförmig oder in anderer geometrischer Form ausgebildet sein. Es kommt im wesentlichen darauf an, daß das Nebendichtungsmate­ rial 19 die radial äußere Stirnfläche der beiden Graphit-Auflagen 12 und 13 möglichst vollständig abdeckt und dabei durch den Träger 11 gehalten, getragen und/oder gestützt wird.

Die Fig. 2 zeigt in einem Halbschnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachdichtung, welche in ihrem grundsätzli­ chen Aufbau der Darstellung in Fig. 1 entspricht, mit der Ab­ wandlung daß derjenige Abschnitt des Trägers 11, der radial nach außen über den Dichtungsflächen-Bereich 14 hinausragt, zu einer Doppelsicke 17 geformt ist. Es könnte die Formgebung des Trägers 11 auch als sinusförmig bezeichnet werden. Wesent­ lich ist bei dieser Ausführungsform, daß der Träger 11 soweit aus seiner Mittellage nach beiden Seiten ausgelenkt ist, daß er bis in den Bereich der beiden Oberflächenebenen 15 und 16 (s. Fig. 1) der beiden Graphit-Auflagen 12 und 13 reicht. Bei hinreichender Elastizität des Trägers 11 wird durch die Doppel­ sicke 17 oder eine entsprechende analoge Formgebung zumindest eine Grobabdichtung erreicht, die den Zutritt von Sauerstoff zu dem Graphit weitgehend ausschließt. Es versteht sich, daß außer einer Doppelsicke auch eine Mehrfach-Sicke verwendet wer­ den könnte. Schließlich könnte die Nebendichtung auch dann den Zutritt von Sauerstoff wirksam verhindern, wenn eine zick- zack-förmige, eine mäanderförmige oder eine ähnlich geformte Nebendichtung verwendet würde.

Die Darstellung in Fig. 3 stimmt weitgehend mit der entspre­ chenden Darstellung der Fig. 2 überein. Es ist gemäß Fig. 3 je­ weils in die konkaven Bereiche der Doppelsicke 17 eine Schnur­ dichtung 20 bzw. 21 eingefügt. Durch diese Schnurdichtungen wird eine zusätzliche Nebenabdichtung erreicht, indem nämlich die Schnurdichtungen 20 und 21 den Zwischenraum zwischen den Ober­ flächenebenen 15 und 16 im wesentlichen in der Weise ausfüllen, daß sie nach dem Einbau der Flachdichtung leicht zusammenge­ drückt und entsprechend verformt sind.

Die Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Erfindungs­ gegenstandes in Fig. 4 zeigt als Nebendichtung eine Öse 18 zu welcher der über den Dichtungsflächen-Bereich 14 überstehende Abschnitt des Trägers 11 geformt ist. Zweckmäßigerweise ist die­ se Öse 18 so dimensioniert, daß sie gemäß der Darstellung in der Fig. 4 oben und unten jeweils in den Bereich der Oberflächen­ ebene 15 bzw. 16 reicht. Analog zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 könnte in den Innenraum 22, der von der Öse 18 umschrie­ ben wird, eine (nicht dargestellte) Schnurdichtung eingelegt sein um die Nebenabdichtungswirkung zu unterstützen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Trägers ergibt sich auch noch der Vorteil, daß zugleich eine Zentrierhilfe für die Aufbringung der Graphit-Auflagen auf den Träger erreicht wird.

Claims (11)

1. Flachdichtung, welche im Dichtungsflächen-Bereich einen im wesentlichen flachen Träger aufweist, auf dem beidseitig Graphit- Auflagen aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet,

• (a) daß der Träger (11) wenigstens in der einen radialen Richtung (nach innen oder nach außen) über den Dich­ tungsflächen-Bereich (14) stirnseitig hinausragt,
• (b) daß der über den Dichtungsflächen-Bereich (14) hinausragende Abschnitt des Trägers (11) zu einer Nebendichtung geformt ist,
• (c) und daß die Nebendichtung sich in radialer Richtung von der Oberflächenebene (15) der einen Graphit-Auf­ lage (12) bis zur Oberflächenebene (16) der anderen Graphit-Auflage (13) erstreckt (Fig. 2, 3 und 4).

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendichtung die Form einer Doppelsicke aufweist.

3. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendichtung die Form einer Öse aufweist.

4. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendichtung zick-zack-förmig ausgebildet ist.

5. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendichtung mäanderförmig ausgebildet ist.

6. Flachdichtung, welche im Dichtungsflächen-Bereich einen im wesentlichen flachen Träger aufweist, auf dem beidseitig Graphit-Auf­ lagen aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet,

• (a) daß der Träger (11) wenigstens in der einen radialen Richtung (nach innen oder nach außen) über den Dich­ tungsflächen-Bereich (14) stirnseitig hinausragt,
• (b) daß auf dem über den Dichtungsflächen-Bereich (14) hinausragenden Abschnitt des Trägers (11) ein Neben­ dichtungsmaterial (19) aufgebracht ist,
• (c) und daß das Nebendichtungsmaterial (19) den Zwischen­ raum zwischen der Oberflächenebene (15) der einen Graphit-Auflage (12) einerseits und der Oberflächen­ ebene (16) der anderen Graphit-Auflage (13) anderer­ seits im wesentlichen ausfüllt (Fig. 1 und 3).

7. Flachdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebendichtungsmaterial eine hochtemperaturbeständi­ ge Masse ist, die beidseitig auf den Träger (11) aufgebracht ist.

8. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebendichtungsmaterial als Schnurdichtung (20, 21) ausgebildet ist.

9. Flachdichtung nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnurdichtung (20, 21) jeweils in dem konkaven Be­ reich der Doppelsicke (17) angeordnet ist.

10. Flachdichtung nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnurdichtung in dem von der Öse (18) um­ schriebenen Innenraum (22) angeordnet ist.

11. Flachdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb des Dichtungsflächen-Bereichs eine Nebendichtung ausge­ bildet ist.