平面密封件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在相互连接的、引导热气的构件的相互朝向对方的密封面之间装入的金属平面密封件，它具有在装入密封件时被挤压的、带有多个相互叠置的金属密封层的密封板和多个热气穿通口，其中，在至少两个相邻的热气穿通口之间的密封板具有在密封板的俯视图中将穿通口相互分隔开的密封板接片。
[0002]本发明尤其是还涉及用于内燃机的排气区域的密封件，优选地在废气涡轮增压器上的法兰密封件，例如排气弯头与废气涡轮增压器之间或者多级废气涡轮增压器系统的增压器之间的密封件。特殊地，本发明涉及一种用于联接双涡流涡轮增压器的平面密封件。
【背景技术】
[0003]金属平面密封件对于密封专业技术人员来说也理解为那些不是纯金属的、而是主要由金属材料构成的密封件；这样的平面密封件尤其是可以包含至少一个密封层，这个密封层在一侧或两侧全面或部分地配有非金属的涂层，例如减少摩擦或者磨损的涂层。
[0004]在具有公知的、开头所定义类型的、位于引导热气的金属构件的相互朝向对方的密封面之间的平面密封件的密封系统中，在其中，构件通过穿过金属构件和平面密封件的安装螺丝或者其他的张紧元件相对拉紧，并且利用它们的密封面挤压平面密封件，在此存在以下描述的问题，这个问题恰恰在密封系统位于内燃机的排气区域时被证明特别严重:
[0005]对于热气流来说，这些构件具有相邻的热气通道，这些热气通道通往构件密封面，并且在那里形成密封面开口，这些开口经由平面密封件的热气穿通口相互连通，一般来说，构件的在废气流的流动方向上前后排列的密封面开口和平面密封件的位于其中的热气穿通口在形状和大小中构造成一样的，并且覆盖范围相同地相互叠置。每个构件在相邻的热气通道之间分别具有分隔壁，分隔壁在剖面图中(沿包含通道纵轴线的平面)至少在邻接于密封面开口的构件区域中以接片的形式构造，因此这些分隔壁接下来应该被称为构件接片。这些构件接片以如下方式构造，即，它们应该在装入平面密封件的情况下利用它们相互朝向对方的端面区域气密性地挤压平面密封件，也就是挤压至少一个位于两个构件接片之间的密封板接片。
[0006]在开始运行时，位于相邻的热气通道之间的内部构件接片相比于周边的构件区域更快地并且在运行时更强烈地加热，在周边的构件区域中，构件密封面虽然同样也挤压平面密封件，但是周边的构件区域的运行温度明显低于位于相邻热气通道之间的内部构件接片的温度，从而使得构件接片的轴向热膨胀(垂直于平面密封件的密封板平面的膨胀)明显大于周边的构件区域的热膨胀，周边的构件区域由热气通道出发仅单侧被加载以热量，而每个内部构件接片在它的两侧上通过热气被加载以热量。因此，在运行时，在构件密封面与平面密封件之间出现的、垂直于密封板平面地定向的、在密封板接片和将密封板接片容纳在其中的内部构件接片的区域内的挤压力远远比在其他的邻接于热气穿通口的密封板区域内的挤压力要大得多，并且同时，周边的构件区域内的和密封板的所有热气穿通口以外的张紧程度相比于在开始运行之前的张紧程度明显减少。
[0007]在运行期间在热气区域、尤其是在排气区域出现特别高的温度时，构件的材料在高的挤压力下塑料化，从而使得内部构件接片的前面描述的、挤压平面密封件的端面区域塑性变形，这导致在运行结束以后，当密封系统冷却时，在密封板接片与将密封板接片容纳在其中的内部构件接片之间形成间隙，并且即使在重新开始运行以后，相邻的热气通道就气体逸出而言相互之间分离的程度不再像密封系统第一次开始运行之前那样。
[0008]在传统的密封系统中，前述现象还导致以下缺点:由于在密封板接片区域内出现的、前述的高挤压力，所以也可能损害密封板接片区域内的平面密封件，并且此外还存在密封系统的位于所有热气通道以外的张紧元件的负载过大的风险，它们通常是安装螺丝，但是例如也可以是所谓的V-Bond0
[0009]为了避免由于前述的并且区域性不同的热膨胀导致密封系统的构件、平面密封件和/或张紧元件受损已经使用了这样的密封系统，其中，在构件密封面之间的、由平面密封件密封的所谓密封间隙的区域内从一开始就省去了相邻热气流的即使仅在一定程度上气密性的分隔件，从而使得这些构件在它们的热气通道之间能够在轴向上自由地膨胀，并且在相邻热气通道之间的密封系统密封间隙中接纳有内部间隙。然而，因为在这种密封系统中，相邻的气流相互之间分离的距离非常小，所以这例如在内燃机的排气系中对废气涡轮增压器的功能有不利的影响。
【发明内容】
[0010]本发明的基本任务是提出一种用于开头限定的类型的密封系统的平面密封件，其在密封间隙中能够实现比较好地分隔开相邻的热气流的气体，但是也消除或者至少最小化构件和/或平面密封件在密封系统运行过程中受损的风险。
[0011]根据本发明，该任务可以利用开头提及类型的多层的金属平面密封件解决，其中，密封板的相互层叠的密封层在一个密封板接片或者必要时多个或所有的密封板接片的区域内的材料厚度之和小于在其他的、邻接于密封板的热气穿通口的密封板区域内的材料厚度之和，然而其中，在该密封板接片的区域内也形成由至少一个密封层构成的密封板。
[0012]根据本发明的先前描述的基本原理构造出的平面密封件允许可以使将平面密封件容纳在其中的构件在密封系统运行时在密封板接片的两侧并且因此在它们的内部构件接片区域内沿轴向方向膨胀，从而这些构件接片既不能塑性变形，平面密封件在其密封板接片的区域内或其密封板接片内也不会受损，并且/或者密封系统的张紧元件也不会负载过大。然而可以以如下方式构造一种根据本发明的平面密封件，即，利用平面密封件，在构件密封面之间的密封间隙中相邻的热气流能够很好地相互分隔开，这对于整个系统的良好运作来说是必需的，尤其是对于废气涡轮增压器装置的运作来说是必需的，这是因为为此一方面仅需要密封板的相互叠置的密封层在密封板接片区域内的材料厚度之和的区域性减少的大小与内部构件接片的轴向热膨胀的大小一致，该轴向热膨胀还不会引起或者至少不会明显引起构件接片的塑性变形，另一方面还需要在两个在密封间隙中相邻的热气流之间的平面密封件的对于整个系统的运作来说足够的密封能力。
[0013]本发明的先前定义的基本原理优选地可以借助以下两个措施中的其中一个或者这些措施的组合得以实现，其中，每个措施的前提是存在多层的根据本发明的平面密封件，其中，至少其中一个密封层在至少一个密封板接片的区域内具有密封层接片，这个密封层接片在密封板的俯视图中将两个与密封板接片相邻的热气穿通口相互分隔开:
[0014]根据第一种实现方式，一个密封层(在具有三个或者多个密封层的密封件的情况下却必要时也还有另外的密封层)在至少一个密封板接片的区域内是无接片的。以便在该密封板接片的区域内减少密封层的材料厚度的总和。
[0015]根据第二种实现方式，至少一个密封层(在具有三个或者多个密封层的密封件的情况下却必要时也还有另外的密封层)具有以如下方式变化的材料厚度，即，使该密封层在这个密封层的至少一个密封层接片区域内具有的材料厚度小于这个密封层的其他的邻接于热气穿通口的区域内的材料厚度，从而密封层在密封层接片的区域内的材料厚度的总和减少。在此，该密封层接片的材料厚度不必到处都一样，而是仅小于该密封层的其他邻接于热气穿通口的区域中的材料厚度。
[0016]在根据本发明的平面密封件的优选的实施方式中，密封层在密封板接片的区域内的材料厚度的总和尤其是比其他的邻接于热气穿通口的密封板区域中的材料厚度的总和小25至75%。密封板在前述区域的上区域内的厚度减少涉及根据本发明的、带有所谓的阻挡层或所谓的载体层的平面密封件，其通常由比功能层明显更厚的金属板制成；在此，根据本发明，在至少一个密封板接片的区域内省略阻挡层或载体层，从而密封层在那里是无接片的。
[0017]以防万一要指出的是，(在密封板或涉及的密封层的俯视图中)密封板接片或密封层接片不必到处都一样宽和/或是直的，而是例如可以在其纵向端部区域中比纵向端部区域之间的部分更宽，并且/或者可以是弯曲的或者具有夹角形式的走向。
[0018]此外，结合前述的第一种实现方式还要注意的是:在多层的根据本发明的平面密封件中，密封层具有用于穿过热气的对应于密封板的热气穿通口的层开口，不考虑用于局部减少密封板的材料厚度的那个密封层(必要时多个密封层)，在该密封层中，两个否则通过密封层接片相互分隔开的层开口形成唯