DE102006043864A1

DE102006043864A1 - Vorrichtung zur gasdichten Montage eines Krümmerrohrs

Info

Publication number: DE102006043864A1
Application number: DE102006043864A
Authority: DE
Inventors: Andreas Steigert; Thomas Weidner
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2007-06-28

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Dichtungen zur gasdichten Montage eines Krümmerrohrs (2) am Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine. Die Dichtung (6) besteht aus einem wenigstens bis 175 DEG C, vorzugsweise 210 DEG C, beständigen, unter Druck formveränderbaren Material wie Silikonkautschuk, PTFE, Polyacrylat usw.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gasdichten Montage eines Krümmerrohrs am Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Abdichtung zwischen den Zylinderauslassöffnungen einer Brennkraftmaschine und den anschließenden Krümmerrohren gibt es eine Vielzahl von Lösungen. Ursprünglich wurden oft Weichstoffdichtungen im Krafthauptschluss eingesetzt. Nachteil ist deren Setzverhalten und die dadurch im Laufe der Zeit wachsende Leckage. Derartige Lösungen sind bei der heutigen Emissionsgesetzgebung nicht mehr zulässig.

Deswegen werden heute überwiegend Metallsickendichtungen im Krafthauptschluss eingesetzt. Deren Nachteil ist das hinsichtlich der Emissionsgesetzgebung ungenügende Dichtvermögen beim Einsatz von Tiefziehflanschen, die aus Gewichts- und Kostengründen zunehmend eingesetzt werden. Tiefziehflansche bestehen aus tiefgezogenen bzw. geprägten Blechen. Sie sind weniger stabil als die früher verwendeten Gussflansche oder dickwandigen Stanzflansche. Tiefziehflansche können sich bei hoher Belastung plastisch verformen und werden dann undicht, d. h. die Metallsickendichtungen können die Dichtfunktion hinsichtlich der Abgasreinigung nur ungenügend erfüllen.

Aus der DE 100 16 390 ist bekannt, zur Abdichtung eine Graphitdichtung im Kraftnebenschluss einzusetzen. Diese erlaubt eine Verringerung der Leckage auch bei Verwendung eines sehr dünnwandigen und damit nicht verwindungssteifen Flansches. Allerdings ist diese Ausführung wesentlich teurer als eine Metallsickendichtung. Für jeden Zylinder ist ein Einzeldichtring erforderlich, was einen erhöhten Montageaufwand mit sich bringt. Außerdem müssen am Zylinderkopf zusätzlich aufwändige mechanische Bearbeitungen durchgeführt werden. Diese Lösung ist daher unbefriedigend.

Aus der US 4,117,674 ist eine weitere Abdichtungskonstruktion zwischen dem Zylinderauslass einer Brennkraftmaschine und einer anschließenden Abgasleitung bekannt. Dazu ist die Zylinderauslassöffnung als Mehrfach-Stufenöffnung geformt. In die Zylinderauslassöffnung ist ein rohrförmiger Einsatz eingesetzt, dessen Schulter sich an einer der Stufen der Zylinderauslassöffnung abstützt. An dieser Stelle ist ein Dichtring angeordnet. Sobald die abgasführende Rohrleitung mit Hilfe eines Flansches angeschraubt wird, wird der rohrförmige Einsatz auf den Dichtring gepresst, der sich dabei deformiert. Aus welchem Material dieser Dichtring bestehen könnte, ist allerdings nicht angegeben. Außerdem ist die Konstruktion ausgesprochen aufwändig in der Herstellung und in der Montage.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Krümmermontage zu vereinfachen, die Leckage an der Dichtstelle zu verringern und Zeit- und Kostenaufwand zu senken.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung löst das Dichtungsproblem durch Verwendung eines wenigstens bis 175 °C beständigen, unter Druck formveränderbaren Materials. Die Erfindung nutzt dabei die Tatsache aus, dass die Zylinderköpfe von Brennkraftmaschinen gut gekühlt sind und deshalb Temperaturen von 175 °C praktisch nie erreicht werden. Dank dieser Abkehr von den bis dato für unabdingbar gehaltenen Dichtungsprinzipien ergibt sich eine große Auswahl an Dichtungsmaterialien.

Gemäß einer ersten Variante besteht die Dichtung aus einem thermoplastischen Kunststoff, der seine Viskosität und Festigkeit bei den an dieser Stelle anfallenden Temperaturen um ca. 200 °C beibehält. Geeignet ist Silikonkautschuk oder auch Polytetrafluorethylen, dessen Temperaturbeständigkeit noch höher ist.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung besteht die Dichtung aus einer aushärtenden Flüssigkeit. Das Aushärten kann an der Luft, durch Zugabe eines Härters oder aber auch durch Erwärmen erfolgen. Der Vorteil einer solchen Flüssigkeit ist ihre besonders einfache Anwendung.

Besonders geeignet ist ein Polyacrylat. Polyacrylate sind handelsüblich erhältlich.

Gemäß einer dritten Variante besteht die Dichtung aus einem nachgiebigen Metall. Dieses verformt sich beim Anziehen der Befestigungsschrauben des Befestigungsflansches und verfügt dennoch über ein den Anforderungen entsprechendes Setzverhalten.

Geeignet sind z. B. Dichtungen aus Leichtmetall.

Die vorstehend genannten Dichtungsmaterialien lassen sich besonders einfach anbringen, wenn in die dem Zylinderkopf zugewandte Fläche des Flansches eine die Zylinderauslassöffnung umringende Ringnut eingearbeit ist. Derartige Ringnuten können bei allen gängigen Flanscharten ohne zusätzliche mechanische Bearbeitung hergestellt werden.

Alternativ oder auch in Kombination dazu kann die die Zylinderauslassöffnung umringende Ringnut auch in die dem Flansch zugewandte Fläche des Zylinderkopfes eingearbeitet werden.

Schließlich besteht die Möglichkeit, die Ringnut direkt in die Zylinderauslassöffnung einzuarbeiten.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen rein schematisch erläutert werden. Es zeigen
1 eine erste Ausführungsform anhand eines Ausschnitts aus einem Zylinderkopf im Bereich einer Zylinderauslassöffnung,
2 eine zweite Ausführungsform anhand eines Ausschnitts aus einem Zylinderkopf im Bereich einer Zylinderauslassöffnung,
3 eine dritte Ausführungsform anhand eines Ausschnitts aus einem Zylinderkopf im Bereich einer Zylinderauslassöffnung,
4 eine vierte Ausführungsform anhand eines Ausschnitts aus einem Zylinderkopf im Bereich einer Zylinderauslassöffnung und
5 eine fünfte Ausführungsform anhand eines Ausschnitts aus einem Zylinderkopf im Bereich einer Zylinderauslassöffnung.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zylinderkopf 1 im Bereich einer Zylinderauslassöffnung 2. Das Ende der Zylinderauslassöffnung 2 ist als Stufenbohrung 3 ausgeführt und nimmt ein Krümmerrohr 4 auf. Zwischen dem eingesteckten Ende des Krümmerrohrs 4 und der Stufenbohrung 3 der Zylinderauslassöffnung 2 befindet sich eine Dichtung 6 aus einem wenigstens bis 175 °C beständigen, unter Druck formveränderbaren Material, beispielsweise einem Kunststoff, einer ausgehärteten Flüssigkeit oder einem Leichtmetall.
Die Befestigung des Krümmerrohrs 4 erfolgt mit Hilfe eines Flansches 5.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform. In die Stufenbohrung 3 der Zylinderauslassöffnung 2 ist wiederum ein Krümmerrohr 4 eingesteckt. Dieses besitzt im Bereich des Zylinderkopfes 1 einen umlaufenden Bund 4', vorzugsweise hergestellt im Ridge-Lock-Verfahren. Zwischen dem Bund 4' und dem Zylinderkopf 1 befindet sich die Dichtung 6 aus dem wenigstens bis 175 °C beständigen, unter Druck formveränderbaren Material.
Die Befestigung des Krümmerrohrs 4 erfolgt mit Hilfe eines über den Bund 4' gesteckten Flansches 5.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. In die Stufenbohrung 3 der Zylinderauslassöffnung 2 ist eine umlaufende Ringnut 7 eingearbeitet. Diese nimmt die Dichtung 6 auf. Sobald das Ende des Krümmerrohrs 4 eingesteckt ist, wird die Dichtung 6 unter Druck gesetzt und dichtet gasdicht ab.
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. In die dem Flansch 5 zugewandte Oberfläche des Zylinderkopfs 1 ist eine die Zylinderauslassöffnung 2 umringende Ringnut 8 eingearbeitet. Diese nimmt die Dichtung 6 auf. Sobald der Flansch 5 am Zylinderkopf 1 festgeschraubt wird, wird die Dichtung 6 unter Druck gesetzt und dichtet gasdicht ab.
5 zeigt eine fünftes Ausführungsbeispiel. Hier ist das freie Ende der Zylinderauslassöffnung 2 flach keilförmig angesenkt. Die Ansenkung 9 nimmt die Dichtung 6 auf, die unter Druck gesetzt wird, sobald der Flansch 5 am Zylinderkopf 1 angeschraubt ist.

Claims

Vorrichtung zur gasdichten Montage eines Krümmerohrs (2) am Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine, umfassend – einen Flansch (5) – und eine Dichtung (6), gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus einem wenigstens bis 175 °C, vorzugsweise bis 210 °C beständigen, unter Druck formveränderbaren Material.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: - die Dichtung (6) besteht aus Silikonkautschuk.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus Polytetrafluorethylen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus einer aushärtenden Flüssigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus einem Polyacrylat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus einem nachgiebigen Material.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dichtung (6) besteht aus Leichtmetall.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal: – in die dem Zylinderkopf (1) zugewandte Fläche des Flansches (5) ist eine die Zylinderauslassöffnung (2) umringende Ringnut eingearbeitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das Merkmal: – in die dem Flansch (5) zugewandte Fläche des Zylinderkopfes (1) ist eine die Zylinderauslassöffnung (2) umringende Ringnut (8) eingearbeitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal: – in die Zylinderauslassöffnung (2) ist eine Ringnut (7) eingearbeitet.