Vorlagering für Weichstoff Dichtungen Gegenstand des Hauptpatentes 503 925 ist ein Vor lagering für Weichstoff-Dichtungen zur Abdichtung von Durchgängen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass min destens ein Ring aus hartem Metall mit wenigstens ei nem Ring aus weicherem Material von solcher Dicke und Anordnung zusammenwirkt, dass nur der weichere Ring durch Hineindrücken des Ringes aus härterem Ma terial unter der Wirkung eines Anpressdruckes verformt wird.
Hierdurch wird ein Vorlagering geschaffen, der in seinem Aufbau einfach und daher wirtschaftlich her stellbar ist sowie bei Belastung den Aufbau einer schmal begrenzten, stark plastisch zu verformenden Dichtzone mit hoher spezifischer Flächenpressung erlaubt. Der Weichmetallring besitzt zum Aufbau einer gewissen spe zifischen Dichtpressung und zur Anpassung an eine gegebenenfalls nachgeschaltete Weichstoff-Flachdich tung relativ zum Hartmetallring eine bestimmte Dicke, damit ausreichende plastische Verformungswege zurück gelegt werden können.
Bei Belastung wird infolge der plastischen Verformung des Weichmetallringes über dem eingelegten Hartmetallring eine relativ schmale Tragzone hoher spezifischer Dichtpressung aufgebaut. Hierdurch wird eine gute Mikro- und Makroanpassung an die Dichtflächen erreicht. Eine Beschädigung der Dichtflächen wird vermieden, da der gesamte Verfor mungsweg der Dichtverbindung von dem Weichmetall ring aufgenommen wird. Die Kraft-Weg-Funktion kann durch Abstimmung der Materialien und der geometri schen Abmessungen des Hartmetallringes und des Weichmetallringes in weiten Grenzen beeinflusst wer den. Im Falle dynamischer Beanspruchung werden Schwingungen weitgehend reduziert.
Die Schwingungs dämpfung wird dadurch erreicht, dass in der stark pla stisch verformten Tragzone des Weichmetallringes eine hohe spezifische Pressung aufgebaut wird und in diesem Bereich das Material des Weichmetallringes ausserdem eine gewisse Kaltverfestigung erfährt.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Verlauf der Kenn linie den jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen mit weitestgehender Genauigkeit anpassen zu können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Aufbau des Weichmetallringes aus mehreren Schichten. Gemäss ei ner zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung be steht der Weichmetallring aus drei Schichten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die einzelnen Schichten des Weichmetallringes aus Mate rialien verschiedener Dicke bestehen.
Darüber hinaus können die einzelnen Schichten des Weichmetallringes aus Materialien unterschiedlicher Ei genschaften bestehen. Hierbei kann die äussere Schicht zur Erzielung einer ausreichenden Mikroabdichtung aus besonders weichem Material hergestellt sein.
Wird eine besonders hohe Dauerwechselfestigkeit angestrebt, so wird für die äussere Schicht des Weich metallringes besonders zähes Material verwendet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin dung lässt sich dadurch erzielen, dass die äussere Schicht des Weichmetallringes mit verlängerten Rand flächen den Vorlagering im Weichstoffmaterial, ohne die Kennung desselben zu beeinflussen, festlegt.
Ferner kann die äussere Schicht des Weichmetall ringes Lappen aufweisen, die als Weichstoffauflage die Dämpfungseigenschaften der Dichtung im Falle dyna mischer Beanspruchungen verbessern.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Vorlagering mit einem aus mehreren Schichten bestehenden Weichmetallring für die Einfas sung eines Hartmetallringes im Querschnitt; Fig. 2 einen Vorlagering bekannter Ausführung mit einem aus einheitlichem Werkstoff bestehenden Weich metallring für den Hartmetallring; Fig. 3 ein Diagramm mit einer über der Last P auf getragenen relativen Dicke der Vorlageringe nach Fig. 1 bzw.
Fig. 2; Fig.4 eine bevorzugte Ausführungsform des Vor lageringes nach der Erfindung für eine Weichstoff- Flachdichtung, ebenfalls im Querschnitt; Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Vorlage ringes nach der Erfindung, bei der die äussere Schicht des Weichmetallringes teilweise als Dämpfungslappen ausgebildet ist, wiederum im Querschnitt, und Fig.6 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 5.
In den Figuren sind Vorlageringe für Weichstoff- Dichtungen zur Abdichtung von Durchgängen veran schaulicht, bei denen mindestens ein Ring aus hartem Metall mit wenigstens einem Ring aus weicherem Mate rial von solcher Dicke und Anordnung zusammenwirkt, dass nur der weichere Ring durch Hineindrücken des Ringes aus härterem Material unter der Wirkung eines Anpressdruckes verformt wird. Einen solchen Vorlage ring zeigt Fig. 2, bei dem der harte Rundstahldraht 1 in einem Weichmetallring 3 liegt, der aus einem einheit lichen, gegenüber dem Rundstahldraht weicheren Mate rial besteht.
Demgegenüber zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemässen Vorlagering, bei welchem ein harter Rundstahldraht 1 teilweise von einem Ring 2 umgeben ist, der aus einem verhältnismässig weichen Material besteht, das aus drei Schichten, nämlich einer äusseren Schicht 2a, einer mittleren Schicht 2b und einer inneren Schicht 2c auf gebaut ist. Zur Abstimmung der Kettenlinie können die einzelnen Schichten 2a, 2b, 2c des Weichmetallringes 2 sowohl verschiedene Dicke als auch verschiedene Ma terialeigenschaften aufweisen.
Im Diagramm nach Fig.3 ist die relative Dicke eines Vorlageringes nach der Erfindung, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, und eines bekannten Vorlageringes nach Fig. 2 über der Last P aufgetragen. Dabei wird von ei ner bestimmten Ausgangsbelastung ausgegangen. Der Formparameter, der sich aus dem Quotient der Dicke des Weichmetallringes und dem Durchmesser des harten Rundstahldrahtes ergibt, beträgt 0,6. Ferner wird vor ausgesetzt, dass bei dem Weichmetallring 2 des erfin- dungsgemässen Vorlageringes die einzelnen Schichten 2a, 2b, 2c jeweils gleich dick bemessen sind und ihre Gesamtdicke so gross wie diejenige des Weichmetall ringes 3 des bekannten Vorlagerings bemessen ist.
Die Kennlinie A betrifft den bekannten Vorlagering nach Fig. 2 und die Kennlinie B den erfindungsgemässen Vor lagering mit geschichtetem Weichmetallring nach Fig. 1. Die mittlere Schicht 2b des Weichmetallringes besteht dabei aus einem mässig härteren Material als die innere und äussere Schicht 2c und 2a. Die mittlere Schicht 2b ist jedoch weicher als der Rundstahldraht 1. Der Rund stahldraht des Vorlageringes ist so hart gewählt, dass er auch unter Belastung keine plastische Verformung er fährt. Der Vergleich der beiden Kennlinienkurven A und B in Fig. 3 zeigt, wie sich die Kennlinie des Vor lageringes infolge des Schichtaufbaues des Weichmetall ringes 2 verschiebt.
Der Anpressdruck verändert sich über einen verhältnismässig weiten Verformungsbereich nur geringfügig, wie das Diagramm zeigt. Durch Änderung der Materialeigenschaften der mitt leren Schicht 2b, insbesondere einer Änderung der Här te und Zähigkeit, kann die Kennlinie B des Mehrschicht- Vorlageringes erheblich beeinflusst werden.
Wird die mittlere Schicht 2b aus zähem Werkstoff ausgeführt, der sich bei der aufgegebenen Belastung nur mässig pla stisch verformt, so kann dadurch die Elastizität des Vorlageringes im Bedarfsfall so weit beeinflusst werden, wie es die Anpassung an die dynamischen Bewegungs verhältnisse erfordert. Infolgedessen kann eine Abdich tung auch an kritischen Stellen des Brennraumes von Motoren gewährleistet werden, die besonders grosse Schwingungsamplituden aufweisen.
Die Mehrschichtausführung des Weichmetallringes macht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungs gemässen Vorlageringes zur Befestigung des Dichtungs ringes möglich, wie sie Fig. 4 zeigt. Die äussere Schicht 2a wird nach dieser Ausführungsform bei 2d über eine Weichstoffnebendichtung 4 gebördelt, ohne dass die Funktion des Mehrschicht-Vorlageringes beeinträchtigt wird. Bei Verwendung des Vorlageringes als Brenn- raumabdichtung, z. B. an Verbrennungsmotoren, bietet der Mehrschicht-Vorlagering die Möglichkeit, gleichzei tig die Funktionen Abdichtung, Weichstoffeinfassung und Steigerung der Schwingungsdämpfung in Verbin dung mit dem Weichstoff 4 zu übernehmen.
An solchen Stellen des Motors, die besonders kri tischen dynamischen Beanspruchungen oder Schwingun gen unterworfen sind, kann die äussere Schicht 2a des Weichmetallringes 2 nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit Dämpfungslappen 2e versehen sein, die als verbreitetere Weichstoffauflage eine zusätz liche Schwingungsdämpfung hervorrufen.
Für den Fall, dass eine besonders hohe Dauerwech selfestigkeit der Flachdichtung erwünscht wird, wird für die äussere Schicht des Weichmetallringes vorzugs weise besonders zähes Material verwendet.