DE1003523B

DE1003523B - Flat seal with reinforcement

Info

Publication number: DE1003523B
Application number: DEL22660A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Konrad Schmid
Original assignee: Paul Lechler O H G
Current assignee: Paul Lechler O H G
Priority date: 1955-08-08
Filing date: 1955-08-08
Publication date: 1957-02-28

Description

DEUTSCHESGERMAN

Für bestimmte Anwendungsgebiete, besonders zur Abdichtung von Zylinderköpfen in Verbrennungsmotoren und Kompressoren, für Auspuffdichtungen u. dgl., haben sich reinmetallische Dichtungen aus einer oder mehreren Blechlagen bewährt, vor allem in solchen Fällen, in denen, einerseits hohe thermische Beanspruchungen die Verwendung von reinmetallischen Dichtungen zweckmäßig erscheinen lassen, andererseits genügend Anpreßkräfte zur Verfügung stehen, um die für metallische Abdichtungen erforderliehen hohen Dichtpressungen herbeizuführen. Eine hohe Dichtpressung ist schon beim Einbau einer derartigen Dichtung, auch ohne Einwirkung der zu erwartenden Betriebsbeanspruchung, wichtig, da zunächst die Unebenheiten und Riefen der Dichtflächen ausgefüllt werden müssen, was in der Regel nur durch entsprechende Verformung der Dichtungsoberfläche möglich ist. Dies heißt aber, daß die Pressungen bei metallischen Dichtungen in der Nähe der Fließgrenze des Materials liegen müssen.For certain areas of application, especially for sealing cylinder heads in internal combustion engines and compressors, for exhaust gaskets and the like, have chosen purely metallic gaskets one or more sheet metal layers proven, especially in those cases in which, on the one hand, high thermal Stresses make the use of purely metallic seals appear expedient, on the other hand, sufficient contact pressure is available to meet the requirements for metallic seals bring about high sealing pressures. A high sealing pressure is already present when one is installed Sealing, even without the effect of the expected operational stress, is important because initially the bumps and grooves of the sealing surfaces must be filled, which is usually only through corresponding deformation of the sealing surface is possible. But this means that the pressures at metallic seals must be close to the yield point of the material.

Es ist allgemein bekannt, die Abdichtungseigenschaften dieser reinmetallischen Lagendichtungen durch Einprägen von einer oder mehreren, in sich ge:- schlossenen Sicken zu verbessern. Da beim Einbau derartiger Dichtungen im Anfangszustand nur die Sicken an den Dichtflächen zur Anlage kommen, so wird durch die zur Verfügung stehende Dichtkraft eine wesentlich höhere Dichtpressung hervorgerufen, als wenn die Dichtflächen auf der ganzen Fläche zur Auflage kommen würden, Außerdem wird die Verformungsfähigkeit der Dichtung, um die immer vorhandenen Abweichungen der Dichtflächen; von der Planparallelität aufzufangen, wesentlich erhöht.It is generally known the sealing properties of these purely metallic layer seals by imprinting one or more, inherently: - to improve closed beads. Since when installing such seals in the initial state only the If beads come to rest on the sealing surfaces, the sealing force available caused a much higher sealing pressure than if the sealing surfaces were to be used over the entire surface Edition would come, also, the deformability of the seal to the ever-present Deviations in the sealing surfaces; to be absorbed by the plane parallelism, significantly increased.

Dieser Verformbarkeit oder Weichheit der Sicke sind allerdings Grenzen, gesetzt, da sich die metallische Oberfläche einer derartig gesickten Dichtung nur dann unter der Einwirkung der Anfangsdichtpressung genügend verformen und damit die Oberflächenrauhigkeiten der Dichtfläche ausgleichen wird, wenn die Sicke genügend steif ist, d. h. ihr Formänderungswiderstand diesen Pressungen gewachsen ist.However, there are limits to this deformability or softness of the bead, since the metallic Surface of such a beaded seal only deform sufficiently under the effect of the initial sealing pressure and thus the surface roughness the sealing surface will compensate if the bead is sufficiently stiff, d. H. their resistance to deformation can cope with these pressures.

Während die Anfangsdichtpressung in erster Linie den Formschluß zwischen Dichtung und Dichtfläche bewirkt, erfordert die Betriebsbeanspruchung durch Druck und Temperatur einen zusätzlichen Kraftschluß zwischen Dichtung und Dichtfläche, d. h., die Sicke muß eine gewisse elastische Spannung besitzen, um die notwendige Anpressung auf die Dauer aufrechtzuerhalten. Die richtige Abstimmung zwischen notwendiger Weichheit und ausreichender Steifigkeit ist eine der schwierigsten Aufgaben bei der Herstellung einer brauchbaren Sickendichtung.While the initial sealing pressure is primarily the form fit between the seal and the sealing surface causes, the operational stress due to pressure and temperature requires an additional frictional connection between seal and sealing surface, d. that is, the bead must have a certain elastic tension in order to to maintain the necessary pressure in the long term. The right balance between necessary Softness and sufficient rigidity is one of the most difficult tasks in manufacturing a usable bead seal.

Da die für die Abdichtung zur Verfügung stehenden Anpreßkräfte in den meisten Fällen begrenzt Flachdiditung mit VerstärkungSince the contact pressure available for sealing is limited in most cases Flat cable with reinforcement

Anmelder:Applicant:

Paul Lechler o. H. G.,Paul Lechler o. H. G.,

Stuttgart-N, Kronenstr. 50Stuttgart-N, Kronenstr. 50

Dipl.-Ing. Konrad Schmid, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Konrad Schmid, Stuttgart,
has been named as the inventor

sind und beispielsweise in einer Zylinderkopfdichtung die verschiedenen Abdichtungsstellen auch ganz verschiedenen Beanspruchungen genügen müssen, etwa an den Kompressionsraumdurchgängen in erster Linie hohen Drücken und Temperaturen, an den, Flüssigkeitsdurchgängen heißem öl und Wasser, zum Teil auch Dampf, ist es zweckmäßig, die Dichtpressung den verschiedenen Anforderungen entsprechend im einzelnen abzustimmen. Eine bekannte Maßnahme ist die Anordnung verschieden hoher oder verschieden breiter Sicken an den verschiedenen Abdichtungsstellen. and, for example, in a cylinder head gasket, the various sealing points are also completely different Stresses have to be sufficient, for example primarily in the compression room passages high pressures and temperatures, hot oil and water at the, liquid passages, in part also steam, it is advisable to adjust the sealing pressure according to the various requirements in the to vote individually. A known measure is the arrangement of different heights or different wider beads at the various sealing points.

Da durch die auf eine Dichtung wirkenden· Einspannkräfte die abzudichtenden Maschinenteile bzw. ihre Dichtflächen selbst Verformungen erleiden, ist immer damit zu rechnen, daß einzelne Dichtstellen, vor allem in größerem Abstand von den, Schrauben, Entlastungen erfahren, die die einwandfreie Abdichtung gefährden. Es wurde deshalb auch versucht, diesen^ Mangel durch Sicken zu beseitigen, die in ihrer Höhe oder in ihrer Breite zu- und abnehmen und dadurch einen wechselnden Verformungswiderstand ergeben,. Die Herstellung der dafür erforderlichen Werkzeuge ist jedoch nicht einfach und stellt durch die wechselnden Höhen oder Breiten hohe Ansprüche an die Meß- und Herstellungsgenauigkeit.Because of the clamping forces acting on a seal the machine parts to be sealed or their sealing surfaces themselves suffer deformations always take into account that individual sealing points, especially at a greater distance from the screws, Experience reliefs that endanger the proper sealing. It was therefore also tried to eliminate this deficiency by means of beads which increase and decrease in height or width and thereby result in a changing resistance to deformation. The production of the necessary However, tools are not easy and the changing heights and widths make them very demanding the measurement and manufacturing accuracy.

Beobachtungen an Sickendichtungen haben ergeben, daß die Steifigkeit einer Sicke nicht nur durch die Höhe oder Form einer Sicke, die im Querschnitt ein Gewölbe darstellt, beeinflußt wird, sondern auch durch den Einspannungszustand des »Gewölbefußes«, der unter dem Einfluß der Verformungskräfte nach der Seite auszuweichen versucht. Diesem Bestreben, wirken in geringem Maß die Reibungskräfte zwischen Sicke und Dichtflächen, überwiegend aber die nicht besonders hohe Knicksteifigkeit des zwischen den Sicken liegenden, nicht eingespannten^ glatten Blechteils entgegen.Observations on bead seals have shown that the rigidity of a bead not only depends on the height or shape of a bead, which is a vault in cross section, is influenced, but also by the restrained state of the "arched foot", which under the influence of the deformation forces according to the Side tried to evade. This endeavor, the frictional forces between act to a small extent Beading and sealing surfaces, but mostly the not particularly high buckling resistance of the between the Beading lying, not clamped ^ smooth sheet metal part opposite.

609 837/240609 837/240

Ein Schnitt durch eine zwischen z.wei Flächen eingespannte Sickendiehtung (Abb. 1) zeigt, daß die Dichtpressung p über den »Gewölbescheitel« der Sicke auf den, »Gewölbefuß« übertragen wird und von dort aus der dazwischenliegende glatte Blechteil durch die horizontale Schubkomponente mehr oder weniger aufgewölbt wird, wie dies an jeder ausgebauten Sicken-dichtung beobachtet werden kann. Die Verformung der Sicke wird also durch die Aufwölbung des zwischen, den Sicken liegenden, nicht eingespannten, glatten Blechteils, erleichtert.A section through a corrugation stretched between two surfaces (Fig. 1) shows that the sealing pressure p is transferred via the "vault crest" of the corrugation to the "arched base" and from there the smooth sheet metal part in between is transferred by the horizontal shear component or less bulging, as can be seen on every removed bead seal. The deformation of the bead is thus facilitated by the arching of the smooth sheet metal part that is not clamped between the beads.

Wenn, wie dies aus einigen Ausführungsformen bekanntgeworden ist, anschließend und parallel zur Dichtungssicke weitere Sicken gleicher oder geringerer Höhe geprägt werden, so wird die Steifigkeit des dazwischenliegenden glatten Blechteils dadurch noch mehr vermindert, da diese Parallelsicken unter der Einwirkung der horizontalen Schubkomponente wie ein Metallfaltenbalg wirken. Außerdem wird bei gleich hohen Parallelsicken durch Vergrößerung der Dichtfläche die Dichtpressung in unerwünschter Weise abgebaut.If, as has become known from some embodiments, subsequently and in parallel with Sealing bead further beads of the same or lower height are embossed, so the rigidity of the smooth sheet metal part in between is even more reduced because these parallel beads are below the effect of the horizontal thrust component act like a metal bellows. In addition, parallel corrugations of the same height due to enlargement of the sealing surface the sealing pressure in an undesirable way reduced.

Erfindungsgemäß wird dagegen vorgeschlagen, die Biegesteifigkeit des zwischen den Sicken liegenden, nicht eingespannten, glatten Blechteils je nach Erfordernis durch Einprägen von Wellen im wesentlichen senkrecht zum Verlauf der Dichtsicken, ähnlich wie bei einem Wellblech, zu erhöhen. Diese WeIlsicken sollen keine Abdichtfunktion übernehmen. Sie sind deshalb in der Regel niedriger ausgebildet als die Dichtsicken. Außerdem können sie breiter und damit weicher ausgeführt werden, so daß sie sich bei der Zusammenpressung der Sickendiehtung ohne wesentliche Beeinflussung der Dichtpressung mitverformen.According to the invention, however, it is proposed that the flexural rigidity of the lying between the beads, unclamped, smooth sheet metal part, depending on the requirements, by embossing waves essentially perpendicular to the course of the sealing beads, similar to a corrugated sheet. These beads should not assume any sealing function. They are therefore generally less educated than that Sealing beads. In addition, they can be made wider and thus softer, so that they are when pressed together deform the bead expansion without significantly affecting the sealing pressure.

Diese Maßnahme gibt die Möglichkeit, die eigentliehen, Abdichtsicken in bekannter Weise in in sich gleichmäßiger Breite und Höhe auszuführen, und die Versteifungssicken entweder im selben oder in einem davon unabhängigen Arbeitsgang nachträglich einzuprägen. Dies ist besonders deshalb von Vorteil, weil bei der Herstellung einer Sickendiehtung, beispielsweise für einen bestimmten Motortyp, die erforderliche Sickensteifigkeit an den einzelnen Abdichtstellen nicht im voraus endgültig festgelegt werden, kann., sondern nur durch praktische Versuche. Bei erfin,-dungsgemäßem Vorgehen ist es möglich, Versuchsreihen durchzuführen, bei denen die Sickensteifigkeit den Erfordernissen entsprechend abgestimmt werden kann, ohne das verhältnismäßig kostspielige Werkzeug für die Herstellung der Dichtsicken gleichzeitig ändern zu müssen.This measure gives the opportunity to Perform sealing beads in a known manner in a uniform width and height, and the Stiffening beads to be subsequently embossed either in the same or in an independent work step. This is particularly advantageous because when producing a beading, for example for a specific engine type, the required bead stiffness at the individual sealing points cannot be definitively determined in advance, but only through practical experiments. In the case of what is in accordance with the invention Procedure, it is possible to carry out series of tests in which the bead stiffness can be tailored to requirements without the relatively expensive tool to have to change at the same time for the production of the sealing beads.

Abb. 2 zeigt das Beispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Sickendiehtung im Grundriß;Fig. 2 shows the example of a bead seal designed according to the invention in plan;

Abb. 3 zeigt einen Schnitt in Ebene A-B; Fig. 3 shows a section in plane AB;

Abb. 4 zeigt einen Schnitt in Ebene C-D. Fig. 4 shows a section in plane CD.

Für das Wesen der Erfindung ist es ohne Bedeutung, ob es sich um eine reinmetallisch gesickte Lagendichtung aus einer oder mehreren Blechlagen, handelt oder ob einzelne Stellen durch nichtgesickte Ränder oder durch Weichstoffe abgedichtet sind.For the essence of the invention, it is irrelevant whether it is a purely metallic beaded ply seal from one or more sheet metal layers, or whether individual places through unsealed edges or sealed by soft materials.

Eine zusätzliche Verbesserung der Abdichtgüte bringt, wie bekannt und schon mehrfach vorgeschlagen, die Lackierung der Oberfläche mit einem geeigneten Lack oder ein galvanisch oder auf andere Weise aufgebrachter metallischer Belag.An additional improvement in the sealing quality brings, as is known and has already been proposed several times, the painting of the surface with a suitable varnish or a galvanic or other way applied metallic coating.

Claims

Patent claims:

1. Flat gasket made of one or more layers of sheet metal with beads to be sealed Positions, mainly for sealing cylinder heads on motor vehicle engines, compressors and similar uses, characterized in that they are not used for sealing flat parts between the sealing beads through stiffening beads, which are preferably lower than the sealing beads and essentially perpendicular to run, are deformed.

2. Flat gasket according to claim 1, characterized in that on the surface - as on known - a metallic coating is applied either galvanically or in some other way will.

3. Flat gasket according to claim 1 and 2, characterized in that the seal with a known per se, the sealing-improving surface coating is provided.

Considered publications:
German patent specification No. 893 598.

1 sheet of drawings