扁平金属垫圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种扁平垫圈，包括垫圈板(10)，该垫圈板具有至少两个安置在彼此之上的垫圈层(16,18)，在该垫圈板中形成至少一个待密封的通孔(12)，垫圈板包括至少一个支撑装置(20,22)，该支撑装置增加了其所在区域中垫圈板的总的材料厚度并通过数个折叠的垫圈层部件(161,181)而形成；为了以简单和经济的方式而实现具有局部不同有效高度的支撑装置，此类扁平垫圈可配置为：垫圈板(10)具有垫圈板具有至少一个第一垫圈层(16)，该第一垫圈层具有至少一个第一层区域，在该第一层区域中第一垫圈层(16)具有第一层厚度并且形成有支撑装置的至少一个第一折叠垫圈层部件(161)；垫圈板具有至少一个第二垫圈层(18)，该第二垫圈层具有至少一个第二层区域，在该第二层区域中第二垫圈层具有第二层厚度并且形成有所述支撑装置的至少一个第二折叠垫圈层部件(181)；第一层厚度和第二层厚度彼此互不相同，从而所述支撑装置在其区域中具有不同的总的材料厚度。
【专利说明】
扁平金属塾圈
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种扁平垫圈，其包括至少一个大体上为金属的垫圈板，该垫圈板具有至少两个安置在彼此之上的垫圈层，并且该垫圈板中形成至少一个需要密封的通孔，所述垫圈板包括至少一个支撑装置，该支撑装置增加了垫圈板相应区域中总的材料厚度并通过一些折叠垫圈层部件形成。
[0002]垫圈板或垫圈板的垫圈层不必须是纯金属的，即不必须包括片状金属层，反而至少一个垫圈层的一面或者两面，或者甚至所有的垫圈层可部分或者全部地提供有涂层，所述涂层用于所谓的微密封，减少滑动摩擦和/或防腐蚀。
[0003]特别地，本发明涉及适于内燃机排气管法兰连接的扁平垫圈，更加特别地，扁平垫圈安装在废气再循环线的法兰连接中、废气涡轮增压器上或者排气集管和汽缸盖之间。
【背景技术】
[0004]一开始提及的此类扁平垫圈在DE10213900A中被公开。该垫圈被配置为汽缸盖垫圈，其中，至少一个垫圈层包括弹性钢薄片并具有高度上可伸缩的封口焊珠，该封口焊珠封闭燃烧室通孔，但同时也会沿着垫圈板的外边缘伸展。在此已知的汽缸盖垫圈中，支撑装置被配置为所谓的阻塞物，该阻塞物与封口焊珠相联系并与封口焊珠直接相邻，以便在汽缸盖垫圈的安装和操作期间，避免封口焊珠出现对焊珠的永久密封功能不利的不期望的过分压扁现象。形成阻塞物的垫圈层部件，其围绕它们相应的别针根部折叠从而呈现别针状设置或者沿着相应垫圈层部件的纵向边缘折叠从而呈现条状设置，为同一个垫圈层的所有部件，该同一个垫圈层可以是所谓的提供有封口焊珠的功能层或者所谓的该汽缸盖垫圈的垫圈板的阻塞物层。
[0005]对于此类扁平垫圈，密封是在两个相邻部件的两个相互面对的密封表面之间实现的，特别地，在法兰连接的两个法兰之间，密封表面在它们之间形成了所谓的可以容纳扁平垫圈的密封间隙并通常通过装配螺丝的方式彼此相对的夹紧，从而扁平垫圈被压在部件密封表面之间。然而，两个部件或者法兰也可通过其它已知的连接和夹紧方法相互连接并施压于扁平垫圈。上述部件可以是汽缸盖以及与其相邻的排气集管(在此情形下，扁平垫圈形成为排气集管垫圈)，同时它们也可以是排气管的两个零件之间或者需要彼此紧密连接的其它部件之间并且处于需要通过扁平垫圈防止液体流出的连接区域中的，尤其重要的是处于其中高温盛行的内燃机的排气区域中的，法兰连接的部件。由于作用于已安装的扁平垫圈上的压力通常或多或少施加在点上(尤其，当使用装配螺丝时)并且能够在其间容纳扁平垫圈的部件在任何应用中均不可视作绝对刚性的部件，因此作用于已安装的扁平垫圈上的压力通常会出现相当大的局部波动:如果没有特别措施，装配螺丝或者其它连接装置处及其直接相邻处的压力最大，并且压力随着与连接装置之间距离的增加而减少，即在装配螺丝的情形下，两个相邻装配螺丝之间中点上的压力最小。然而，在其间包容扁平垫圈的部件的操作期间产生的局部不同部件硬度和局部不同热膨胀同样会影响作用于已安装的扁平垫圈上的压力，在不采取特殊措施的情况下，上述的结果通常会导致部件之间容纳已安装的扁平垫圈的密封间隙的宽度在尺寸上局部不同。因此，形成与在高度上可伸缩的封口焊珠相关联的阻塞物且该在高度上可伸缩的封口焊珠的高度沿着阻碍物可变，是已知的，并且通过在扁平垫圈上提供的支撑元件，以抵消在其间包容扁平垫圈的部件密封表面上的变形，是公知的，该扁平垫圈形成用于在其间可包容扁平垫圈的部件密封表面的支撑装置并且不具有用于在高度上可伸缩焊珠的变形限幅器/阻塞物的功能。
[0006]然而，对较长管道中或者诸如机油滤清器或者涡轮增压器的更巨大的模块与诸如内燃机的承载这类模块的单元之间的法兰连接进行操作时，会出现下列问题:由于振动，颤动或者诸如此类，同时也由于与位置和/或时间不同的热膨胀，缺少特殊测量措施，通过彼此面对的法兰密封表面形成的并且可以容纳扁平垫圈的密封间隙的分布状态相对于位置和时间而改变，而在某些情况下，扁平垫圈不能适应密封间隙状态分布中的这些变化，因而不能够补偿密封间隙状态分布中的变化。首先，当其应用至诸如内燃机的排气区域这种情形时，即便当经典的弹性钢薄片被用于扁平垫圈的一个以上的层时，扁平垫圈经受高温而不再具有任何明显的弹性特征，与以下情形一样，例如，在金属汽缸盖垫圈中，经典弹性钢的弹性钢特性在大约400摄氏度时大幅度的降低。缺少特殊措施，法兰连接在不期望的操作环境下变得不紧凑。
【发明内容】
[0007]本发明接下来的目标是提出开始所定义的该类扁平垫圈，借此可以简单而又经济的实现局部不同有效高度的支撑装置。在此情形下，支撑装置可以是与密封焊珠相关的阻塞物，即用于密封焊珠的变形限幅器，不仅用于界定或最小化诸如在其间夹住扁平垫圈的法兰的部件的密封表面的变形的装置至少大体上稳固，而且通过支撑装置的方式用于容纳扁平垫圈的密封间隙的分布状态也至少大体上稳固。
[0008]为了达成该目标，根据本发明，将开始定义的该类扁平垫圈配置为:垫圈板具有至少一个第一垫圈层，该第一垫圈层具有至少一个第一层区域，在该第一层区域中第一垫圈层具有第一层厚度并且形成支撑装置的至少一个第一折叠垫圈层部件，以及垫圈板具有至少一个第二垫圈层，该第二垫圈层具有至少一个第二层区域，在该第二层区域中第二垫圈层具有第二层厚度并且形成支撑装置的至少一个第二折叠垫圈层部件，第一层厚度和第二层厚度彼此不同，从而该支撑装置具有不同的总的材料厚度，相应地，在其区域中具有不同的有效高度。
[0009]针对第一垫圈层和第二垫圈层使用不同厚度的扁平材料最为方便(即，无涂层的金属薄片，在一侧涂覆的金属薄片或者两侧均涂覆的金属薄片的任意组合)，由于通过一个垫圈层形成的垫圈层部件与通过其它垫圈层形成的垫圈层部件具有不同的层厚度，因而自动导致了不同厚度的垫圈层部件以及，相应的，不同有效高度，但在实施例中优选第一垫圈层和第二垫圈层包括不同薄片厚度的金属薄片的金属薄片层。
[0010]然而，根据本发明，扁平垫圈可被配置为:垫圈层中的一个或者两个在其区域中均提供有不同厚度的涂层，或者，垫圈层部件或者一些垫圈层部件经受冲压操作而改变在其区域中的金属薄片厚度，考虑到此类垫圈层部件相对小的表面区域，在其纵向方向上不受阻碍的阻塞物中，相对于高度轮廓的冲压可提供相当低的冲压力。
[0011]DE 102 13 900 A提及了与密封焊珠相关的阻塞物，其沿着密封焊珠具有高度轮廓，通过由具有不同高度的折叠垫圈层部件形成的阻塞物而实现，从而在密封焊珠的纵向方向上阻塞物高度不同。然而，这些不同高度如何形成并未描述，以及，由于在此已知的汽缸盖垫圈中，形成阻塞物的所有的折叠垫圈层部件由同一个垫圈层制成，因此，垫圈层部件最初必须具有同样的原始层厚度，假设通过冲压折叠的垫圈层部件或者待折叠的垫圈层部件而制造不同的高度。
[0012]如果垫圈板具有垫圈层，该垫圈层具有高度上可伸缩的焊珠，在扁平垫圈的安装和操作期间，为了避免焊珠不期望的高度扁平化，根据本发明的支撑装置可与该焊珠相邻并相关(在垫圈板的平面视图中)。焊珠可以是常见的密封焊珠，其沿着流体通孔(例如，燃烧室开口，废气通孔或者用于冷冻剂或者机油的通孔)伸展，也可以是例如封闭供装配螺丝通过的螺丝孔的焊珠。在用于封闭流体通孔的密封焊珠的情形中，根据本发明的支撑装置可以特别有利地发射状地安置在密封焊珠的外面，以便形成与密封焊珠直接相邻的阻塞物或者形成所谓的腹地支撑，在本情形中，支撑装置被安置在与密封焊珠不同的空间中，更加特别地，在操作和/或对其间容纳扁平垫圈的部件的密封表面变形抑制期间，这种方式和这种配置能够稳固密封间隙的分布状态，例如，抑制内燃机的排气区域中放置的法兰连接的法兰的变形。腹地支撑典型地安置在垫圈板的周边，例如，可在细长扁平垫圈的两个纵向末端区域中提供根据本发明的数个支撑装置。然而，根据使用的种类以及扁平垫圈的配置，在此情形下，支撑装置也可用作用于密封焊珠的阻塞物。
[0013]如DE 102 13 900 A的附图所示，某一垫圈层的折叠垫圈层部件可折叠在垫圈层之上并依靠在该垫圈层之上，以及该垫圈层可被安置在多层垫圈板的里面。然而，某一垫圈层的折叠垫圈层部件也可依靠在另一垫圈层之上和/或位于垫圈板的外侧。特别地，可在垫圈板的周边提供某一垫圈层的待折叠的垫圈层部件，然后以它们沿着相邻垫圈层的外缘齿合并依靠于相邻的垫圈层之上的方式将它们折叠。可选地，垫圈层的待折叠的至少一个垫圈层部件可被安置在与垫圈板的周边一定间距的位置上，穿过相邻垫圈层中的剪切块并被折叠在相邻垫圈层之上。
[0014]如果根据本发明的支撑装置的垫圈层部件位于垫圈板的第一外侧，并由形成垫圈板的第二外侧以及形成齿合于垫圈板的第一外侧的折叠垫圈层部件的垫圈层而形成，折叠垫圈层部件也可确保多层垫圈板固定在一起，从而将垫圈层彼此连接的额外措施可被省去。
[0015]DE 102 13 900 A中所公开的汽缸盖垫圈中，在根据本发明的扁平垫圈中，至少一些垫圈层部件呈条型配置并在各垫圈层部件的纵向边缘被折叠也是可能的。然而，对于具有高度轮廓的支撑装置的形成，优选实施例中至少一些垫圈层部件采用别针状配置并沿着各别针根部折叠，垫圈层部件在支撑装置的纵向方向上具有相对较窄的配置，从而实现伴随其的高度轮廓，其高度在支撑装置的纵向方向上以相对短的间隔变化。
[0016]如果欲得到根据本发明的支撑装置，其高度轮廓不仅具有两个不同有效高度，通过一些在折叠之前或之后可能的仅局部经受冲压操作的折叠垫圈层部件而实现，而且在具有多于两个垫圈层的垫圈板的情形中，从不同厚度的层制造多于两个的垫圈层以及从多于两个的垫圈层的折叠垫圈层部件形成支撑装置更加简单。进一步的变形将会在下文中阐述。
[0017]在根据本发明的扁平垫圈的优选实施例中，在垫圈板的平面视图中，至少一个支撑装置采用细长型配置(即其具有长大于宽的一般形状)，并由至少两个在支撑装置的纵向方向上彼此前后放置(其不需要直接跟随)的折叠垫圈层部件形成，至少两个垫圈层部件的区域中垫圈板的总的材料厚度彼此不同。相应地，此类支撑装置具有在其纵向方向上延伸的高度轮廓，由于其由折叠垫圈层部件形成，该支撑装置不必具有连续过程的高度轮廓以及在轮廓高度上的恒定变化。从上述描述可见，实现此类高度轮廓的最容易的方式采用至少两个垫圈层部件的层厚度彼此不同。
[0018]在根据本发明的扁平垫圈的优选实施例中，支撑装置由至少两个在支撑装置的纵向末端区域中提供的第一折叠垫圈层部件以及至少一个在支撑装置的中央区域中提供的第二折叠垫圈层部件形成，第一垫圈层部件的区域中以及第二垫圈层部件的区域中的垫圈板的总的材料厚度彼此不同。例如，此类支撑装置在其纵向末端区域相对于其中央区域具有更大或者更小的有效高度。
[0019]如上所述，随着仅局部提供的诸如装配螺丝的连接装置的使用，在不采取特殊措施时，在容纳扁平垫圈的密封间隙中，仅产生或多或少施加于点上的压力，该扁平垫圈的宽度在连接装置的区域最小，在位于连接装置之间的中央区域最大。因此，根据本发明的扁平垫圈的此类实施例被特别推荐，其中，细长支撑装置在两个连接装置所在位置之间延伸，特别地，在用于装配螺丝通过的两个螺丝孔之间延伸，支撑装置在接近连接装置区域中的总的材料厚度小于位于前述区域之间的支撑装置的中央区域中的总的材料厚度。
[0020]本发明的基本原则也可有利地通过垫圈板和支撑装置实现，该垫圈板包括至少一个较厚和一个较薄垫圈层，该支撑装置包括较厚垫圈层的至少两个垫圈层部件，其第一垫圈层部件折叠在较厚垫圈层之上以及其第二垫圈层部件折叠在较薄垫圈层之上。在此情形下，在第一折叠垫圈层部件区域中支撑装置的有效高度等于较厚垫圈层厚度减去较薄垫圈层厚度，以及在第二折叠垫圈层部件区域中等于较厚垫圈层的厚度。在此实施例中，较薄垫圈层仅可最远延伸至第一折叠垫圈层部件的自由边或者最远延伸至折叠的第一垫圈层部件的自由边，但在优选实施例中，较薄垫圈层具有凹缝，在垫圈板的平面视图中，该凹缝至少大体上容纳折叠的第一垫圈层部件，因此，在折叠的第二垫圈层部件区域中由较厚和较薄垫圈层形成的总的材料厚度大于在折叠的第一垫圈层部件区域中的总的材料厚度，其差值为较薄垫圈层的层厚度。在此情形中，如果在多层垫圈板中，仅较厚的垫圈层具有折叠垫圈层部件，具有两个不同有效高度的支撑装置仍可被实现。另一方面，如果不同厚度的两个垫圈层具有折叠垫圈层部件，即便具有三个不同有效高度的支撑装置也可被实现。
[0021]进一步地，不仅通过至少一个垫圈层在至少一个垫圈层部件所在区域中被折叠不止一次，即贯穿大约180°，而且通过垫圈层部件自身在其区域中被再次或者数次折叠，从而实现根据本发明的支撑装置的有效高度的增加，因此，垫圈层部件具有扁平的平躺的U型或者，例如，扁平的S型的横截面，首先，该垫圈层部件可容易地在相对薄的垫圈层上实现。
[0022]在根据本发明的扁平垫圈的特别优选实施例中，垫圈层随着折叠垫圈层部件至少大体上沿着整个垫圈板延伸。
[0023]本发明进一步的特征、优点和细节将会在附图和/或根据本发明扁平垫圈的几个特别有利的实施例随后的描述中给出。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为根据本发明的扁平垫圈的第一实施例的平面视图；
[0025]图2-5分别为根据图1中线2-2，3-3, 4-4, 5-5的穿过第一实施例的剖面图；
[0026]图6为穿过第二实施例的剖面图，在第二实施例中折叠垫圈层部件与垫圈板的周边分隔开；
[0027]图7A-7E为穿过根据本发明的扁平垫圈的五个进一步实施例的剖面图，其中，这些剖面表示中的每一个仅显示了在各个情形下的可以彼此结合的相应的扁平垫圈的垫圈层之一的折叠垫圈层部件；
[0028]图8A为以分段等距表示方法显示的根据本发明的扁平垫圈的第八实施例的某一区域；
[0029]图8B显示了第八实施例的另一区域的剖面图；
[0030]图SC为在图8A修改的基础上，以等距表示方法显示的根据本发明的扁平垫圈的某一区域的第九实施例；以及
[0031]图9为穿过根据本发明的扁平垫圈的第十实施例的与图5相对应的剖面图。
【具体实施方式】
[0032]如图1-5所示的根据本发明的扁平垫圈为特别优选实施例，即用于内燃机排气区域中法兰连接的扁平垫圈，其被安装在仅在图5中所示的法兰连接的两个法兰之间并被夹紧，特别的，通过装配螺丝夹紧。扁平垫圈具有垫圈板10，垫圈板10具有废气通孔12以及在此情形下的用于装配螺丝通过的两个螺丝洞14，根据图1，扁平垫圈包括上部的、较厚的第一垫圈层16和下部的、较薄的第二垫圈层18，它们由在垫圈的操作温度不会发生剥落的薄钢板制成(此类薄钢板为本领域技术人员所熟知，因而，不需要加以特殊介绍)。如果根据本发明的扁平垫圈在操作期间被应用至比内燃机排气区域中所用的扁平垫圈的高度较低的温度时，例如，被应用至排气集管垫圈或者废气涡轮增压器上的法兰垫圈，根据本发明的扁平垫圈所谓的功能层由弹性钢薄片金属制成，为此，使用普通的弹性钢即可。对于待安装在排气区域中的根据本发明的扁平垫圈一个或多个功能层，由于此类弹性钢在高的操作温度时仍然具有弹性伸缩特性，因而，已知的高合金弹性钢，特别是镍基合金制成的高合金弹性钢，是合适的。在此关系中，值得注意的是扁平金属垫圈的功能层应理解为垫圈层，该垫圈层在已安装状态以及垫圈操作期间具有至少一个高度上可伸缩的焊珠，特别地，诸如封口焊珠的焊珠。
[0033]根据本发明，在现有情形下，两个垫圈层16、18基本一致，并且每个垫圈层具有各自压印在金属片上的封口焊珠16a和18a，在垫圈板10的平面视图中，其中一个位于另一个之上，以圆环的形状封闭废气通孔12。实施例中显示了两个封口焊珠16a、18a为横截面为近似圆弧形状或者梯形的所谓的全焊珠，然而，对本领域技术人员而言，封口焊珠也可以具有从现有技术中已知的任意其它横截面形状，例如，可以是所谓的半焊珠。同样地，垫圈的配置优选为每个垫圈层16，18在其封口焊珠16a、18a与废气通孔12的边缘之间具有扁平部件，当垫圈被安装和挤压时，这些扁平部件彼此依靠，如在密封焊珠16a、18a之外放射性延伸的两个垫圈层16、18的那些区域彼此依靠。与图2-4所示以及上述描述不同地，两个垫圈层可提供有投影图不相互面对而向着相对的其它垫圈层投影的焊珠。最后，值得注意的地方在于:如果垫圈层焊珠在操作期间不具有任何或者任何明显的弹性特性，而是在扁平垫圈的安装和/或操作期间至少实质上可塑性变形以及变平，其顶部区域中的焊珠反而会导致与垫圈板平面垂直方向上压力的增加，从而能够履行密封功能，综上所述，由于扁平垫圈的创造性配置，密封间隙状态分布通过扁平垫圈在操作期间是稳定的。
[0034]根据本发明的垫圈板10被提供有两个支撑装置20和22，其中每一个具有伸长的基础形状，如优选实施例所示，被安装在垫圈板10的周边，在每个情形下，在主要伸长垫圈板区域的主要部分之上，该主要伸长垫圈板区域在封口焊珠16a、18a外面发射状延伸，在示例性实施例中，位于两个螺丝洞14之间，并且其中每一个包括数个部分，在一示例性实施例中，包括四个部分，通过两个垫圈层16、18的折叠垫圈层部件形成。下文仅对支撑装置22作详细介绍，但同样适用于其它支撑装置20。
[0035]如图1所示，支撑装置22的部分通过折叠的第一和第二垫圈层部件181和161形成，它们分别是垫圈层18和垫圈层16的部件，相应的，它们采用别针状或者长条状配置并被弯曲180度。图3和图4中显而易见地，较厚的垫圈层部件161折叠在垫圈层16自身之上，反之，较薄的垫圈层部件181沿着垫圈层16的边缘齿合，并被折叠在垫圈层16之上。
[0036]垫圈板10的两个垫圈层16和18通过折叠的垫圈层部件181而保持在一起，从而不需要进一步的连接方法。
[0037]两个支撑装置20和22的每一个具有两个末端区域，在示例性实施例中，其中每一个与螺丝洞14中的一个相邻并通过较薄的、折叠的垫圈层部件181形成；和一个中心区域，其通过两个较厚的垫圈层部件161形成，因此每个支撑装置具有高度轮廓，在支撑装置的两个末端区域中的高度轮廓的高度低于其中心区域中的高度轮廓的高度。
[0038]根据本发明，两个支撑装置20、22能够履行两个功能:
[0039]首要的，根据本发明的扁平垫圈安装和夹紧在法兰连接的两个法兰30和40之间(参见图5)，两个法兰30和40通过两个支撑装置支撑，通过两个法兰所限定并容纳扁平垫圈的密封间隔的分布状态在操作期间因而是稳定的。进一步地，两个支撑装置20、22能够阻止封口焊珠16a、18a在扁平垫圈的安装和操作期间以不期望的方式过度变平，即支撑装置可用作用于两个封口焊珠的阻塞物。
[0040]根据本发明，在折叠的垫圈层部件161、181的区域中垫圈板10的总的材料厚度大于折叠的垫圈层部件区域周围或者支撑装置20和22区域周围的总的材料厚度分别为垫圈层16的材料厚度或者垫圈层18的材料厚度。因此，支撑装置的有效高度分别等于垫圈层16或者垫圈层18的材料厚度，小于未变形的封口焊珠16a和18a的高度之和。
[0041]为了清楚的阐述支撑装置22的高度轮廓，图5中所示的截面将垫圈板10作为一个整体表示并在高度上放大地、大概地显示了折叠的垫圈层部件181、161。图5还显示了法兰连接的两个法兰30和40的部分区域，根据本发明的扁平垫圈通过连接装置安装并夹紧在法兰30和40之间，两个法兰的连接装置未显示。因此，密封间隙的分布状态由图5可见，该密封间隙由法兰30和40的彼此面对的密封表面形成和限定，并且根据本发明的扁平垫圈安装并夹紧在密封间隙中。图5中法兰30的曲率大小同样被放大，从而图5所示密封间隔在高度或者宽度上的局部差异在尺寸上也被放大。从图5可以得出，改变垫圈层部件是值得推荐的，例如，以折叠的垫圈层部件具有适于密封间隙状态分布的高度轮廓的方式，即适应于依靠在折叠的垫圈层部件的法兰密封表面的曲率，通过冲压操作在厚度上改变在其区域中根据本发明的折叠之前或者折叠之后的垫圈层部件181和161 (与图5所示的截面形状有关)。
[0042]根据本发明的扁平垫圈一些可选择配置将会结合图6，7A-7E，8A_8C和9进行介绍。
[0043]图6显示了穿过根据本发明的扁平垫圈区域的截面，该区域被从扁平垫圈的垫圈板的外部和内部边缘分隔开。例如，该扁平垫圈的垫圈板可通过两个垫圈层形成，即较厚的上部垫圈层50和较薄的下部垫圈层52。数个垫圈层部件50a由垫圈层50通过按压和折叠而形成，图6中仅显示了数个垫圈层部件中的一个。垫圈层部件被折叠在垫圈层50自身之上并靠其上侧放置。数个垫圈层部件52a类似的由垫圈层52通过按压和折叠而形成，图6中类似的仅显示了一个垫圈层部件52a。为了实现垫圈层部件52a能够被类似地折叠并被放置在垫圈层50的上侧，垫圈层50具有用于每个折叠垫圈层部件52a的类似窗口的凹缝50b，首次提出的垫圈层部件52a通过该凹缝穿过，然后被折叠返回在垫圈层50之上。为了完整目的，值得注意的是，图6中所示的折叠垫圈层部件50a的构造在垫圈层50上当然遗留了相应的凹缝。
[0044]图7A至7E显示了根据本发明的支撑装置的配置，该支撑装置可被提供在根据本发明的扁平垫圈的垫圈板的外边缘和/或内边缘，当然，在内边缘布置所需的空间环境没有图1中所示的扁平垫圈情形中的那么严格。
[0045]图7A显示了具有三个垫圈层60、62和64的三层结构的垫圈板的一个区域，所有的三个垫圈层具有不同的材料厚度(为了简便目的，图7A至图7C中未显示)。最下部垫圈层64的垫圈层部件64a，在垫圈板上的第一位置，形成了根据本发明的支撑装置的第一部分。图7A仅显示了一个折叠的垫圈层部件64a，而所有的折叠的垫圈层部件被折叠在最上部的垫圈层60的上侧之上，从而围绕图7A中所示的垫圈板的边缘齿合。在垫圈板上其它的第二位置，其最上部的垫圈层60具有垫圈层部件60a，该垫圈层部件60a被折叠在垫圈层60的上侧之上，图7B仅显示了垫圈层部件60a之一。折叠的垫圈层部件60a被用于形成根据本发明的支撑装置的第二部分。在垫圈板上其它的第三位置，该支撑部件具有通过中间垫圈层62的折叠的垫圈层部件62a形成的第三部分。图7C同样仅显示了折叠垫圈层部件62a中的一个，折叠的垫圈层部件62a被折叠在垫圈层60的上侧之上，从而围绕垫圈层60的边缘齿合。
[0046]根据本发明的所述支撑装置因而具有拥有三个不同有效高度的高度轮廓，图7A至7C仅显示了单独的部分。
[0047]图7D和图7E显示了根据本发明的支撑装置的部分的两个进一步的变形，在每个实施例中，该部分被安置在根据本发明的扁平垫圈焊珠的附近。图7D和图7E分别显示了具有两个以上垫圈层的垫圈板的两个垫圈层(两个垫圈层具有不同的材料厚度，当图中未显示)。图7D和图7E仅显示了在一个垫圈层中的一个焊珠，但是至少一个第二垫圈层可同样被提供有焊珠。最后，图7D和7E分别显示了一个垫圈层的单个折叠的垫圈层部件，但是不同材料厚度的其它垫圈层同样具有折叠的垫圈层部件是不言而喻的。
[0048]关于图7D中部分显示的垫圈板的两个垫圈层70和72，垫圈层72具有焊珠74，还具有折叠的垫圈层部件72a，折叠的垫圈层部件72a被折叠至垫圈层72的焊珠74凸出的一侧之上。折叠的垫圈层部件72a因此形成了根据本发明的支撑装置的具有用于焊珠74的阻塞物功能的第一部分。
[0049]图7E用于阐述通过垫圈层70和72形成的同一垫圈板上的其它位置，该垫圈板上，垫圈层70具有折叠的垫圈层部件70a。除了垫圈层70和72的材料厚度不同，以及由此导致的折叠的垫圈层部件70a和72a的材料厚度不同，适用于折叠的垫圈层部件72a的情形同样适用于此处。
[0050]图8A和8B中显示了根据本发明的同一扁平垫圈的两个区域，该扁平垫圈的垫圈板具有仅两个以上的垫圈层。图8A和8B显示了较厚的垫圈层80和较薄的垫圈层82，其中，仅较厚的垫圈层80具有折叠的垫圈层部件。图8A所示的区域中，垫圈层80具有折叠的垫圈层部件80a，该折叠的垫圈层部件80a折叠在实际垫圈层80之上，然而，由垫圈层部件80a的折叠所导致的弯曲线的纵向方向上，垫圈层80可具有至少一个另外的折叠的垫圈层部件80a，这些折叠的垫圈层部件彼此间以一定间隔安置在弯曲线纵向方向上。根据附图中图片的实施例中，较薄垫圈层82的右边缘在左边缘的附近伸展，即折叠的垫圈层部件80a或者所有垫圈层部件80a的自由边。如图8A所示，根据本发明的支撑装置，在一个或者多个折叠的垫圈层部件80a的区域中，具有有效高度，该有效高度等于垫圈层80和82的材料厚度之间的差值。
[0051]图8B所示的实施例的区域中，较厚的垫圈层80具有折叠的垫圈层部件80b，该垫圈层部件80b折叠在较薄的垫圈层82之上，从而根据本发明的支撑装置在那具有有效高度，该有效高度等于垫圈层80的材料厚度。折叠的垫圈层部件80b (或者数个此类垫圈层部件)可位于两个折叠的垫圈层部件80a之间，但是较薄的垫圈层82必须在折叠的垫圈层部件80b的区域中在折叠的垫圈层部件80b之下齿合。在此情形下，根据本发明的支撑装置具有高度轮廓，该高度轮廓具有通过折叠的垫圈层部件80a和80b形成的两个不同的有效高度，尽管只有单个垫圈层的部件，即垫圈层80，被折叠。可选地，垫圈板可具有根据本发明的支撑装置，该支撑装置通过垫圈层80的一个以上的折叠垫圈层部件80a和较薄垫圈层82的一个以上的折叠垫圈层部件形成。
[0052]图SC显示了根据本发明的扁平垫圈在图8A中所示区域的变形，该区域具有较厚垫圈层80和较薄垫圈层82。同样地，较厚垫圈层80具有至少一个折叠的垫圈层部件80a’，垫圈层部件80a’折叠在实际垫圈层80之上，但在此变形下，在较薄垫圈层82中的剪切块82a’中齿合并大体上被该剪切块所容纳，除了在与垫圈板垂直的方向上折叠垫圈层部件80a’凸出于垫圈层82之上，更加特别的，凸出的距离垫圈层80和82的材料厚度之间的差值。除了一个或多个剪切块82a’，图8C所示的变形中，较薄垫圈层82的边缘在一个或多个折叠的垫圈层部件80a’的形成所导致的弯曲线的附近伸展。另一方面，用于图8A和SB所示的实施例的情形同样适用于图8C所示的变形。
[0053]图9显示了图5所示的法兰连接的变形，其包括根据本发明的扁平垫圈，具有两个法兰30’和40’。对比图5，图9中的法兰连接在法兰连接的最右边缘被完成。根据本发明的扁平垫圈的垫圈板100，图9中部分示出，具有较厚垫圈层90和较薄垫圈层92，然而，其还可包括其它垫圈层。如图5中的实施例所示，图9中所画垫圈板100具有数个折叠垫圈层部件，更加特别地，较薄垫圈层92的多个垫圈层部件92a和较厚垫圈层90的多个垫圈层部件90a，它们均被折叠在较薄垫圈层92之上。根据图9的实施例中，装配螺丝102用于将两个法兰30’和40’彼此连接，并夹紧位于该两个法兰之间的扁平垫圈。每个装配螺丝102穿过法兰30a’的光滑螺丝洞30a’，并拧紧至法兰40’的螺纹孔40a’，每个装配螺丝102具有相对于法兰30’被拧紧的螺丝帽104。
[0054]根据本发明，接下来的其它变形也是可行的并在特定环境下有利:在实施例中，较厚垫圈层90具有用于每个装配螺丝102的螺丝洞90’，较薄垫圈层92被限制在每个装配螺丝102杆部以内部分(从垫圈层92至法兰连接的外边缘可见)，然而，较厚垫圈层90也可被限制在每个装配螺丝102杆部以内部分。根据本发明的扁平垫圈的垫圈板的此类变形会导致装配螺丝杆部的轻微变形，但是，另一方面，也获得了优点，根据本发明的支撑装置的有效高度被进一步划分级别，相对于那些根据本发明的支撑装置的高度轮廓仅由折叠的垫圈层部件决定的实施例。这些变形同样允许由于装配螺丝102施加的压力的分布额外的被包容扁平垫圈的密封间隔所影响。仅仅为了完整目的，需要指出，为了表示清楚，法兰和密封间隔的分布状态的变形在图9中被放大。
[0055]从上述描述可见，附图和权利要求，本发明的基本精神在于根据本发明的扁平垫圈包括至少两个具有彼此不同材料厚度的垫圈层，并且至少一个垫圈层上具有折叠的垫圈层部件，更加特别地，优选在具有较厚材料厚度的垫圈层上。可选地，具有较薄材料厚度的垫圈层上具有折叠的垫圈层部件，并且至少一个此类垫圈层部件被折叠数次。
[0056]根据本发明的扁平垫圈的优选实施例中，包括至少两个垫圈层，其中一个相对于另一个具有更厚的垫圈层厚度，较厚垫圈层的层厚度为较薄垫圈层的层厚度的1.2至1.6倍，特别地，为较薄垫圈层的层厚度的1.25至1.5倍。
[0057]垫圈层厚度之间的差值优选为大约0.05至0.1mm。
[0058]在具有至少两个不同层厚度的垫圈层的多层扁平垫圈的情形中，特别推荐创造性配置，其中较薄垫圈层的层厚度为大约0.18至0.22mm,特别的，为0.2mm,较厚垫圈层的层厚度为大约0.22至0.32mm,特别地，为0.25至0.30mm。
[0059]当上述提及的两个垫圈层安置在彼此之上或者被安置在彼此顶部时，并不意味着两个垫圈层必须直接彼此相邻，尽管优选了此类实施例。对于诸如其它垫圈层的其它垫圈部件同样可被安置在提及的两个垫圈层之间。
【权利要求】
1.一种扁平垫圈，其包括至少大体上为金属的垫圈板，该垫圈板具有至少两个安置在彼此之上的垫圈层，该垫圈板中形成有至少一个待密封的通孔，该垫圈板包括至少一个支撑装置，该支撑装置增加了其所在区域中垫圈板的总的材料厚度并由数个折叠的垫圈层部件所形成，其特征在于: 垫圈板具有至少一个第一垫圈层，该第一垫圈层具有至少一个第一层区域，在该第一层区域中第一垫圈层具有第一层厚度并且形成有支撑装置的至少一个第一折叠垫圈层部件； 垫圈板具有至少一个第二垫圈层，该第二垫圈层具有至少一个第二层区域，在该第二层区域中第二垫圈层具有第二层厚度并且形成有所述支撑装置的至少一个第二折叠垫圈层部件； 第一层厚度和第二层厚度彼此互不相同，从而所述支撑装置在其区域中具有不同的总的材料厚度。
2.根据权利要求1所述的扁平垫圈，其特征在于:至少一个垫圈层包括密封焊珠，在垫圈板的平面视图中，该密封焊珠具有支撑装置，该支撑装置被配置为与其相关并与其相邻的密封焊珠的阻塞物。
3.根据权利要求1或2所述的扁平垫圈，其特征在于:至少一个垫圈层包括密封焊珠，该密封焊珠封闭流体通孔；并且支撑装置与通孔相关地被发射状地安置在密封焊珠的外面。
4.根据权利要求1-3之一所述的扁平垫圈，其特征在于:在垫圈板的周边提供至少一个支撑装置。
5.根据权利要求1-4之一所述的扁平垫圈，其特征在于:第一垫圈层的层厚度不同于第二垫圈层的层厚度。
6.根据权利要求5所述的扁平垫圈，其特征在于:第一垫圈层和第二垫圈层包括不同薄片厚度的金属薄片的金属薄片层。
7.根据权利要求1-6之一所述的扁平垫圈，其特征在于:至少当扁平垫圈被安装时，支撑装置的折叠垫圈层部件均位于垫圈层的第一主表面之上。
8.根据权利要求7所述的扁平垫圈，其特征在于:第一主表面形成多层垫圈板的第一外侧。
9.根据权利要求8所述的扁平垫圈，其特征在于:通过垫圈层形成至少一个折叠垫圈层部件，该垫圈层形成垫圈板的第二外侧并与其第一外侧相齿合。
10.根据权利要求1-9之一所述的扁平垫圈，其特征在于:至少一些垫圈层部件呈别针状配置并沿着相应别针的根部折叠。
11.根据权利要求1-10之一所述的扁平垫圈，其特征在于:至少一些垫圈层部件呈长条状配置并折叠在相应垫圈层部件的纵向边缘上。
12.根据权利要求1-11之一所述的扁平垫圈，其特征在于:在垫圈板的平面视图中，至少一个支撑装置呈细长型配置并通过至少两个折叠垫圈层部件形成，该两个折叠垫圈层部件中的一个在支撑装置的纵向上位于另一个之后，在至少两个垫圈层部件的区域中，垫圈板的总的材料厚度彼此不同。
13.根据权利要求12所述的扁平垫圈，其特征在于:至少两个垫圈层部件的层厚度彼此不同。
14.根据权利要求12或13所述的扁平垫圈，其特征在于:通过在支撑装置的纵向末端区域中提供的至少两个第一折叠垫圈层部件以及在支撑装置中央区域中提供的至少一个第二折叠垫圈层部件，形成支撑装置；第一垫圈层部件区域中的垫圈板的总的材料厚度与第二垫圈层部件区域中垫圈板的总的材料厚度彼此不同。
15.根据权利要求14所述的扁平垫圈，其特征在于:在垫圈板的平面视图中，细长的支撑装置在用于供装配螺丝通过的两个螺丝孔之间延伸，并且接近螺丝孔区域中支撑装置的总的材料厚度小于位于接近螺丝孔的区域之间的支撑装置的中央区域的总的材料厚度。
16.根据权利要求1-15之一所述的扁平垫圈，其特征在于:垫圈板包括至少一个较厚垫圈层和一个较薄垫圈层，并且支撑装置包括较厚垫圈层的至少两个垫圈层部件，两个垫圈层部件的第一垫圈层部件折叠在较厚垫圈层之上，两个垫圈层部件的第二垫圈层部件折叠在较薄垫圈层之上。
17.根据权利要求16所述的扁平垫圈，其特征在于:较薄垫圈层具有凹缝，在垫圈板的平面视图中，该凹缝至少大体上容纳折叠的第一垫圈层部件，从而，通过较厚垫圈层和较薄垫圈层在折叠的第二垫圈层部件的区域形成的总的材料厚度大于折叠的第一垫圈层部件区域中总的材料厚度，其差值为较薄垫圈层的层厚度。
18.根据权利要求1-17之一所述的扁平垫圈，其特征在于:两个垫圈层至少大体上沿着整个垫圈板延伸。
19.一种扁平垫圈，其包括至少大体上为金属的垫圈板，该垫圈板具有至少两个安置在彼此之上的垫圈层，该垫圈板中形成有至少一个待密封的通孔，该垫圈板包括至少一个支撑装置，该支撑装置增加了其所在区域中垫圈板的总的材料厚度并由数个折叠的垫圈层部件所形成，其特征在于: 垫圈板具有至少一个具有第一层厚度的第一垫圈层和具有第二层厚度的第二垫圈层，第一层厚度大于第二层厚度； 支撑装置包括第一垫圈层的至少一个第一折叠垫圈层部件和一个第二折叠垫圈层部件，第一垫圈层部件折叠在第一垫圈层之上，第二垫圈层部件折叠在第二垫圈层之上。
20.根据权利要求19所述的扁平垫圈，其特征在于:第二垫圈层具有凹缝，在垫圈板的平面视图中，该凹缝至少大体上容纳折叠的第一垫圈层部件，并且通过第一垫圈层和第二垫圈层在折叠的第二垫圈层部件的区域中形成的总的材料厚度大于在折叠的第一垫圈层部件的区域中形成的总的材料厚度，其差值为第二层厚度。
【文档编号】F16J15/08GK104160190SQ201380007801
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2012年2月3日
【发明者】威廉·库伦 申请人:爱尔铃克铃尔股份公司