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Abdichtungsmaterial Die Erfindung betrifft ein gegen hohen Druck und
hohe Temperaturen widerstandsfähiges Abdichtungsmaterial, das gegen Benzin,
öl und Kühlmittel widerstandsfähig ist, mit einer zwischen zwei ununterbrochenen
Schichten eines dichten, homogenen, elastomeren Materials angeordneten Metalleinlage,
die an beiden Seiten Reihen von bis nahe an die Außenfläche des elastomeren Materials
reichenden Vorsprüngen aufweist, wobei die Reihen im rechten Winkel zueinander angeordnet
sind.
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Bei bekanntem Dichtungsmaterial dieser Art besteht die Metalleinlage
aus einem vorzugsweise in der Mitte der Dichtung angeordneten, im wesentlichen flachen
Körper, aus welchem nach einer oder beiden Seiten rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig
abstehende Zacken oder Zungen herausgebogen sind, auf welche aus Asbestfasem bestehendes
Verkleidungsmaterial aufgewalzt wird.
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Abweichend von diesem bekannten Dichtungsniaterial sind gemäß der
Erfindung quer zur Ebene der Metalleinlage aus dieser herausgedrückte Vorsprünge
so angeordnet, daß alle Vorsprünge innerhalb einer Reihe auf der gleichen Seite.
der Metalleinlage liegen, während alle Vorsprünge einer benachbarten Reihe auf der
entgegengesetzten Seite liegen und benachbarte Reihen um den halben Ab-
stand
zweier Vorsprünge einer Reihe gegeneinander verschoben sind, unddaßfernerderAbstandzwischen
zwei benachbarten Reihen im wesentlichen dem Ab-
stand zweier benachbarter
Vorsprünge in irgendeiner der genannten Reihen entspricht. -
In einem Dichtungsmaterial
mit einer Metalleinlage mit zellenförmigen Vertiefungen und Erhöhungen der erfindungsgemäßen
Art und Anordnung ist die zum Festhalten des elastomeren Verkleidungsmaterials zur
Verfügung stehende Oberfläche der Einlage nahezu doppelt so groß wie die einer flachen
Platte mit gleichen Außenabmessungen. Hierdurch wird die an sich durch die Vorsprünge
bewirkte gute Haftung zwischen Einlage und Verkleidungsmaterial in sehr erheblichem
Maße verbessert.
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Versuche haben ferner gezeigt, daß aus Dichtungsniaterial gemäß der
Erfindung hergestellte Zylinderkopfdichtungenfester an den abzudichtendenFlächen
von Zylinderkopf und Zylinderblock anliegen als bisher bekannte Dichtungen der eingangs
erwähnten Art und sich beim Nachlassen des Klemmdruckes der Zylinderkopfbolzen fast
überhaupt nicht auf ihrer Auflagefläche verschieben.
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Eine aus dem neuen Dichtungsmaterial hergestellte Zylinderkopfabdichtung
federt so gut, daß sie einen dichten Verschluß mit den am Zylinderkopf und am Zylinderblock
befindlichen Abdichtungsflächen selbst dann bildet, wenn diese Abdichtungsflächen
Unebenheiten, z. B. Sandlöcher oder Bearbeitungsriefen, von solchemAusmaß enthalten,
daß die Herstellung eines Abschlusses mittels der bisher bekarinten Abdichtun-"n
ge unmöglich ist.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
an Hand der Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungen als Beispiele dargestellt
sind. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Diagonalschnitt durch eine erste
Ausführung eines Blechkernes im Maßstab von annähernd 20: 1,
Fig. 2 ein der
Fig. 1 ähnlicher Schnitt mit dem auf den Kern aufgebrachten elastomeren Material,
Fig. 3 ein der Fig. 2 ähnlicher Schnitt durch die Mitte einer Reihe von auf
der Kernvorderseite befindlichen Vorsprüngen, Fig. 4 ein der Fig. 3 ähnlicher
Schnitt durch die Mitte einer Reihe von auf der Kernrückseite befindliehen Vorsprüngen,
Fig. 5 ein der Fig. 1 ähnlicher Schnitt einer zweiten Ausführung des
Blechkerns, Fig. 6 ein der Fig. 2 ähnlicher Schnitt mit einem auf das Kernmaterial
nach Fig. 5 aufgebrachten elastomeren Material, Fig. 7 ein der Fig.
6 ähnlicher Schnitt durch die Mitte einer Reihe von auf der Kernvorderseite
befindlichen Buckeln und Fig. 8 ein der Fig. 7 ähnlicher Schnitt durch
die Mitte einer Reihe von auf der Kernrückseite befindliehen Buckeln.
Fig.
1 zeigt ein Blechmaterial, das auf seiner Vorderseite mehrere hohle Vorsprünge
10 hat, von denen jeder Vorsprung an oder nahe seinem Scheitel eine Lochung
11 aufweist. Das Material enthält auch aus seiner Rückseite vorstehende hohle
Vorsprünge 12, die an oder nahe ihrem Scheitel ebenfalls Lochungen 13 haben.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge 10 in Reihen angeordnet, haben in diesen
Reihen einen gleichförmigen Abstand voneinander und haben eine Mittenentfernung
von 1,25 mm. Die Reihen haben ebenfalls einen Mittenabstand von
1,25 mm, so daß in einer Fläche von 6,25 cm22 der Kernvorderseite
vierhundert Vorsprünge 10 und auf der Kernrückseite vierhundert Vorsprünge
12 vorhanden sind. Da jeder Vorsprung beider Flächen durchlocht ist, enthält der
Kern auf einer Fläche von 6,25 cm2 achthundert öffnungen. Da die Vorsprünge
10 und 12 hohl sind, hat der Kein in jeder Kernseite auf einer Fläche von
6,25 cm2 vierhundert Zellen. Diese Zellen werden in ihren unteren Abschnitten
von den Innenwänden der Vorsprünge und in ihren oberen Abschnitten von den Außenwänden
der Vorsprünge begrenzt, die aus der Kernfläche ragen, in der die Zellen vorhanden
sind.
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Der Kern wird nach sorgfältigem Entfetten in einen mit Wasser verdünnten
Klebstoff eingetaucht und zum Abtropfen aufgestellt, so daß die freien Kernflächen
mit einem dünnen Klebstoffaufstrich überzogen sind. Nach dem Trocknen des aufgebrachten
Klebstoffs wird auf die Kernvorderfläche ein eiastomeres Material 15 und
auf die Kernrückfläche ein elastomeres Material 16 aufgebracht. Gewöhnlich
bestehen die Substanzen 15 und 16 aus der gleichen Masse, können aber
gewünschtenfalls auch voneinander abweichen.
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Die homogenen elastomeren Substanzen können auf beide Flächen auf
vielerlei Weise aufgebracht werden, Gewünschtenfalls. wird das Material zu einem
Bogen gewünschter Dicke geformt und der Bogen wird vor seinem Härten auf den Kein
aufgebracht. Das homogene elastomere Material kann aber auch mit Lösungsmittel gemischt
werden, bis es knetbar ist, und kann dann in knetbarem Zustand auf den Kern aufgebracht
werden.
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In jedem Fall wird das Material auf den Kein unter so hohem Druck
aufgebracht, daß es in feste Berührung mit der gesamten freien Oberfläche des Kernmaterials
gedrückt wird und daß der Einschluß von Luftzellen zwischen Material und Kein sicher
verhütet wird. Der auf den freien Oberflächen des Kerns befindliche Klebstoffaufstrich
klebt das Material an den Kern an. Der Lösungsmittelgehalt des elastomeren Materials
wird dann vorzugsweise durch Einwirkung von Wärme verring ,ert, wodurch das Material
teilweise gehärtet und auch das Material an den Kern angeklebt wird. Das auf diese
Weise hergestellte Abdichtungsmaterial wird durch Aufbringen eines Oberflächenaufstriches17
auf seine Vorderfläche und eines Oberflächenaufstriches.18 auf seine Rückfläche
fertiggestellt. Die Aufstriche17 und: 18
dienen zur Regelung der Haftkraft
des Abdichtungsmaterials an den Maschinenteilen, an, denen das Material anliegt.
Aus dem Abdichtungsmaterial kön-
nen dann die erforderlichen Abdichtungen
hergestellt werden.
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Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Kernmaterial enthält auf
beiden Flächen gelochte Vorsprünge. Det der Kern durchlocht ist, steht nach dem
Aufbringen des elastomeren Verkleidungsmaterials in einer der beschriebenen Weisen
und nach Aufbringen des Materials 15 auf die Kernvorderfläche und des Materials
16 auf die Kernrückfläche jedes Material mit dem anderen Material über die
in dem Kein befindlichcn Lochungen 11 und 13 in Berührung. Bei der
anschließenden Einwirkung von Wärme und Druck schmelzen die beiden Materialien zusammen,
so daß die Verbindung zwischen den elastomeren Verkleidungsmaterialien und dem Kern
wesentlich erhöht wird.
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In den Fig. 5 bis 8 ist ein Kemmaterial dargestellt,
das aus seiner Vorderfläche sich erhebende Buckel 20 und aus seiner Rückfläche nach
unten gerichtete Buckel 21 aufweist. Kein Buckel 20 oder 21 ist durchlocht. Elastomeres
Material 22 wird auf die Kernvorderfläche und elastomeres Material 23 wird
auf die Kernrückfläche aufgebracht. In jedem Fall wird das Verkleidungsmaterial
auf den Kern in der beschriebenen Weise aufgedrückt. Das Material ist dabei so dick,
daß es die Scheitel der Buckel bedeckt. Der Kein wird vor dem Aufbringen des Verkleidungsmaterials
entfettet und mit einem Klebstoff überzogen, so daß die Verkleidungsmaterialien
22 -und 23 an allen Berührungsstellen an den Kein angeklebt werden. Aufstriche
24 und 25 aus Substanzen, die die Haftkraft des elastomeren Materials an
den Motorteilen, an denen das Abdichtungsmaterial anliegt, regeln, werden auf beide
Verkleidungen aufgestrichen.
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Die jeweilige Zusammensetzung der auf den Kern in Fig. 1 aufgebrachten
elastomeren Substanzen 15
und 16 und der auf den Kein in Fig.
5 aufgebrachten elastomeren Substanzen 22 und 23 kann geändert werden.
Vorzugsweise enthalten die Substanzen ein fein zerkleinertes inertes Material, z.
B. Asbestfasem. Metallstaub usw. oder irgendeine Kombination aus diesen Stoffen.
Diese Bestandteile werden mittels eines elastomeren Bindemittels, z. B. Polychloroprene,
Butadienstyrol, Butadienacrylnitrilpolymerisate, Polytetrafluoräthylen, Polyakryle,
Polytrifluorchloräthylen, Siloxane oder Epoxydharze gemeinsam mit den erforderlichen,
von dem verwendeten elastomeren Ausgangsmaterial abhängigen Vulkanisierungsmitteln.
Stabilisatoren, Schmiennitteln und Weichmachungsmitteln miteinander verbunden.
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Butadienacrylnitrilpolymerisate (Nitrilkautschuk), bekannt unter der
Warenbezeichnung »Perbunan«, hat viele Vorteile als Bindemittel in Abdichtungsmaterialien.
Nitrilkautschuk ist bekannt für seine Warrn- und Verschleißfestigkeit und für seine
Widerstandsfähigkeit gegen Schwellung in Gasoline und Öl. Er wird von Wasser,
verdünnten Säuren und Alkalien sowie Salzlösungen nicht angegriffen. Meinbrauen,
in denen Nitrilkautschuk als Bindemittel verwendet wird, werden aber allgemein als
ungeeignet zur Herstellung von Zylinderkopfabdichtungen angesehen, da die hieraus
angefertigten Abdichtungen keine so große molekulare Kohäsionskraft haben, daß sie
den in den Zylindern der Brennkraftmaschinen auftretenden Drücken widerstehen und
infolgedessen die Abdichtung schnell ausgeblasen wird. Bei der Ausführung nach der
Erfindung ist, die Versteifung oder Verstärkung der Verschlußmembranen oder der
Oberflächenmaterialien so groß, daß das Abdichtungsmaterial diesen Drücken widerstehen
kann, so da& infolgedessen dw Verwendung von Nitrilkautschuk in einer Zylinderkopfabdichtung
möglich ist
und die Vorteile dieses Materials zur Verwendung i n
derartigen Abdichtungen ausgenutzt werden können. Elastomere Stoffe, die andere
Bindemittel als die erwähnten Bindemittel aufweisen, sind ebenfalls zur 'Verwendung
in Zylinderkopfabdichtungen geeignet.
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In einer typischen Zylinderkopfabdichtung aus einem der erwähnten
Materialien mit Auspuffschlitzen, Stiftbohrungen, Kühlschlitzen usw. bestand der
Kern von der in Fig. 1 dargestellten Art aus einem 0,18 mm starken
Stahlblech, das auf eine Arbeitsstärke von 0,75 mm erweitert worden war und
an den Scheiteln der Vorsprünge Lochungen aufwies. Dieser Kern war belegt mit Verkleidungsmaterialien
15 und 16, die aus 85 % Asbestfasem und 10 %
Nitrilkautschuk
als Bindemittel sowie 5 % Zusätzen, z. B. VulkanisierungsmitteIn, Stabilisatoren
usw., bestanden. Die Verkleidungen 15 und 16 wurden in Tafelform aufgebracht
und der auf diese Weise geformte Schichtaufbau wurde zwischen Kalanderwalzen unter
Einwirkung von so hohem Druck und so hoher Wärme gewalzt, daß der Schichtaufbau
auf eine Endstärke von 0,8 mm verringert wurde. Die Verkleidungen
15 und 16 über den Scheiteln der Vorsprünge hatten eine Stärke von
0,08 mm. Beim Durchgang durch den Kalander wurden die Kanten der Lochungen
11 und 13 etwas nach unten gewalzt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Das auf diese Weise hergestellte Material wurde mit einem graphithaltigen Aufstrich
versehen, der die Stärke des Materials etwas erhöhte. Dannwurde dieZylinderkopfabdichtung
aus diesem Material hergestellt.
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Bei einer anderen Versuchsprobe wurde ein aus einem dünnen Stahlblech
von 0,23 mm bestehender Kern der in Fig. 5 dargestellten Art auf eine
wirksame Stärke von 0,58 mm gedehnt. Nach seinem Entfetten und seinem überziehen
mit einem Klebstoff wurde der Kein mit Verkleidungsmaterial bedeckt, das aus dem
zu Teigform reduzierten erwähnten elastomeren Material bestand. Das Material wurde
auf den Kern so dick aufgewalzt, daß die Scheitel der Buckel in einer Stärke von
etwa 0,07 mm bedeckt waren und einen Schichtaufbau einer Endstärke von
0,8 mm bildeten. Ein Oberflächenaufstrich 24 und 25 wurde dann auf
beide Materialflächen aufgebracht, worauf aus diesem Material die Zylinderkopfabdichtung
angefertigt wurde.
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Die Auspuffschlitze oder die Kühlschlitze sind von keinem Metallring
umgeben. Nach Ausfräsen dieser Schlitze aus dem Abdichtungsmaterial liegt der darin
befindliche Metallkern frei, der daher den im Motorzylinder vorhandenen Gasen und
auch dem die Kühlschlitze durchströmenden Kühlmittel ausgesetzt ist. Die von dem
Kein aus den Gasen aufgenommene Wärme wird seitlich im Kern zu den nahe den Kühlschlitzen
befindlichen kühleren Kernabschnitten geleitet. Dieses Ableiten von Wärme aus den
wärmsten Abschnitten der Abdichtung verhindert ein Verbrennen des elastomeren Materials
dieser Abschnitte.
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Das zur Herstellung der Abdichtung dienende Material enthält, wie
erwähnt, ein elastomeres Material, das vor der Herstellung der Abdichtung teilweise
gehärtet wird. Bei Verwendung der Abdichtung in einem Motor vulkanisiert die Wärme
des Motors und der auf die Abdichtung zur Einwirkung gebrachte Druck das elastomere
Material. Da dieses Material sich bei seinem Erwärmen ausdehnt, wird es- in feste
Berührung mit den anliegenden Abdichtungsflächen und in die in diesen Flächen vorhandenen
Unregelmäßigkeiten gedrückt, so daß eine einwandfreie Ab-
dichtung erzielt
wird.
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Zur Feststellung des Verhaltens und der Wirkungsweise der nach diesem
Verfahren hergestellten Abdichtunaen bei der Verwendung zwischen Zylinderkopf und
Zylinderblock einer Brennkraftmaschine wurden in die Abdichtungen zusätzliche vorzugsweise
runde Versuchsöffnungen eingestanzt. Die Stärke der Abdichtung wurde dann an verschiedenen
Stellen nahe jeder dieser Versuchsöffnungen genau gemessen. Nach dem Ausrichten
der Abdichtung mit dem Zylinderblock wurde eine Bleikugel von 1,5 mm Durchmesser
in jede dieser Öffnungen eingesetzt. Der Zylinderkopf wurde dann auf die Abdichtung
aufgesetzt, und die Schraubenbolzen wurden mit dem vom Herstellungswerk empfohlenen
Drehmoment Ifestgeschraubt, das bei dem zu Versuchszwecken verwendeten Motor
11,7 mkg auf jedem Schraubenbolzen betrug. Bei dem Motor handelte es sich
um einen Motor mit V-förmig angeordneten Zylindern. Die mit dem durchlochten Kein
versehene Abdichtung wurde auf die eine Seite des Zylinderblocks und die mit Buckeln
versehene Abdichtung wurde auf die andere Seite des Zylinderblocks gelegt. Nachdem
alle Schraubenbolzen auf das geforderte Ausmaß festgezogen worden waren, wurden
sie gelöst, der Zylinderkopf wurde abgenommen, und die Bleikugeln wurden sorgfältig
gemessen, um das Ausmaß zu bestimmen, auf das die Abdichtung bei den zur Einwirkung
gebrachten Drücken zusammengedrückt worden war. In den Zonen der Versuchsöffnungen
wurden die Abdichtungen genau gemessen, um die Rückfederung der Abdichtungen nach
Aufhören des Druckes festzustellen.
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Nach Abschluß der Messungen wurden die Ab-
dichtungen wieder
mit ihren entsprechenden Seiten des Zylinderblocks ausgerichtet, neue Bleikugeln
wurden in die Versuchsöffnungen eingelegt, und die Zylinderköpfe wurden wieder auf
den Zylinderblock unter den gleichen Bedingungen und mit dem gleichen Drehmoment
in mkg wie zuvor festgezogen. Wasser wurde dann den Kühlkammern des Motors unter
einem Druck von 2,8 kg/cm-' zugeführt, und der Motor wurde nach Wassersickerstelle
sorgfältig geprüft. Es wurde keine Sickerstelle festgestellt. Der Motor wurde dann
angelassen und die Bruchprobe ausgeführt. Bei diesem Verfahren läuft der Motor während
langer Zeit mit voller Kraft bei 2800 Umdrehungen je Minute. Der Motor
wird verschiedentlich für abweichende Zeiten stillgesetzt, damit er sich abkühlt,
was über Nacht geschehen kann, wobei der Motor auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
Der Versuch wurde bis zur Standard-Versuchszeit von 30
Stunden fortgesetzt,
worauf Drehmomentpräfschlüssel an die Schraubenbolzen angesetzt wurden, um den beim
Versuch entstandenen Drehmomentverlust festzustellen. Die Zylinderköpfe wurden dann
abgenommen, die Bleikugeln wurden sorgfältig auf ihre Stärke geprüft, die Abdichtung
wurde vom Zylinderkopf abgenommen und sorgfältig gemessen, um ihre Stärke in den
den Versuchsöffnungen benachbarten Bereichen festzustellen, und dann wurde der allgemeine
Zustand der Abdichtungen, des. Zylinderblocks und der Zylinderköpfe aufgenommen.
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Die Abdichtung mit dem mit Buckeln versehenen Kern nach Fig.
5 hat vor ihrem zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock erfolgenden Einsetzen
in der Nähe der öffnungen 36 eine Stärke von 0,81 mm.
Nach
dem beschriebenen Abdichten des Zylinderkopfes und nach Abnehmen des Zylinderkopfes
hatten die Bleikugeln eine Stärke von 0,76 bis 0,81 mm, der größte
Teil der Bleikugeln hatte eine Stärke von 0,77 mm. Diese zeigt, daß die Abdichtung
um etwa 0.04 mm am größten Teil der Stellen zusammengepreßt worden war, obwohl ihr
Zusammenpressen an einigen Stellen um 0,05 mm und an anderen Stellen überhaupt
nicht erfolgte. Die Ursache für das unterschiedliche Zusammenpressen sind die Abweichungen
in den Abdichtungsflächen von Zylinderkopf und Zylinderblock.
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Nach Aufheben des Druckes wurde die Abdichtung wieder in den Zonen
der Versuchsöffnungen genau gemessen. Es wurde festgestellt, daß zum größten Teil
die Abdichtung auf eine Stärke von 0,78 mm zurückfederte. In den Zonen, in
denen offensichtlich kein Zusammenpressen der Abdichtung erfolgte, betrug die Stärke
der Abdichtung 0,81 mm. Die Ab-
dichtung zeigte also nach Aufhören
des Zusammenpreßdruckes eine Rückfederung von 0,01 bis 0,02 mm.
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Am Ende der Bruchprobe wurde das Drehmoment an den Schraubenbolzen
mit Hilfe des Drehmornentmeßschlüssels gemessen, der auch zum Festziehen der Schraubenbolzen
verwendet worden war. Es wurde kein Drehmomentverlust festgestellt. Die Bleikugeln
in den Versuchsöffnungen hatten Stärken zwischen 0,71 und 0,78 mm.
Der Hauptteil hatte eine Stärke von 0,72 mm, was zeigt, daß sich bei dem
Versuch der Zylinderkopf in bezug auf den Zillinderblock um etwa 0,07 mm
bewegt hatte. Die Ab-
dichtung wurde auch wieder in den Zonen der Versuchsöffnungen
gemessen und eine Stärke zwischen 0.71 und 0,78 mm festgestellt. Ein
großer Teil der Siellen hatte eine Stärke von 0,72 mm. Beim Versuch unterlag
die Abdichtung also einer Dauerverformung und hatte einen Stärkeverlust von annähernd
0,09 mm von ihrer ursprünglichen Stärke.
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Da die bei der Drehmomentprobe verwendeten Bleikugeln auf eine Stärke
von 0,77 mm zusammengepreßt wurden und beim Bruchversuch auf eine Stärke
von 0,72 mm zusammengepreßt wurden, war unzweifelhaft ein Drehmomentverlust vorhanden.
Dieser Verlust war aber offensichtlich zu klein, als daß er mit dem verwendeten
Schraubenschlüssel festgestellt werden konnte.
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Die den in Fig. 1 dargestellten Kern enthaltende Abdichtung
hatte vor ihrem Ausrichten mit dem Zylinderkopf und Zylinderblock eine Stärke von
0.81 mm. Die in den Versuchsöffnungen vorhandenen Bleikugeln hatten nach
dem Befestigen des Zylinderkopfes auf dem Zylinderblock und nach dem Ab-
nehmen
des Zylinderkopfes eine gleichförinige Stärke von 0,74 mm, was ein gleichförmiges
Zusammenpressen der Abdichtung um 0,06 mm anzeigt. Die Abdichtung wurde dann
in der Zone der öffnungen gemessen, wobei sich Abweichungen zwischen 0,76
und
0,80 mm zeigten. Die Hauptzahl der Stellen hatte eine Stärke von
0,78 mm, so daß also die Rückfederung der Abdichtung innerhalb
0,03 mm ihrer ursprünglichen Stärke lag.
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Nach Ablauf des Bruchversuches wurde das Drehmoment an den Schraubenbolzen
geprüft und 11,0 mkg festgestellt, was einem Drehmomentverlust von
0,7 mkg entspricht. Dieser Verlust ist kleiner als bei den bekannten Abdichtungen.
Dann wurde der Zylinderkopf abgenommen. Die Bleikugeln hatten eine Stärke von
0,60 bis 0,66 mm, was auf eine Bewegung zwischen Zylinderkopf und
Zylinderblock von annähernd 0,12 mm schließen läßt. Die in der Zone der Versuchsöffnungen
gemessene Stärke der Abdichtung, die ebenfalls zwischen 0,60 und
0,66 mm betrug, zeigte keine Rückfederung, sondern zeigte eine Dauerverformung
und einen Stärkeverlust von annähernd 0,17 mm ihrer ursprünglichen Stärke.
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Die Prüfung der Abdichtungen am Ende des Versuchs zeigte keine Brennstellen
zwischen den Zylindern oder an anderen Stellen außerhalb der Brennkammern, zeigte
ferner keine Gassickerung zwischen Abdichtung und Zylinderkopf oder Zylinderblock
und zeigte auch keine Kühlmittelsickerung an den Kühlschlitzen. Ein ein Nitrilkautschuk-Bindemittel
enthaltendes elastomeres Material in Verbindung mit einem Metallkern, der das Material
verstärkt und eine quergerichtete Wärmeableitung in der Abdichtung bewirkt, kann
also erfolgreich den in der Brennkammer beim Zünden entstehenden Druck aufnehmen.
Die Verwendung des Nitrilkautschuk-Elastomeren läßt sich also auch bei Zylinderkopfabdichtungen
ermöglichen, bei denen die erwünschten Eigenschaften dieses Elastomeren voll ausgenutzt
werden können.
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Die in den Abdichtungen nach der Erfindung verwendeten, mit Buckeln
oder mit Lochungen versehenen Keine verstärken das elastomere Material, da in dem
Material mehrere Schichten gebildet werden, die in die im Kein befindlichen Zellen
eingeschachtelt und an die Zellen angeklebt sind. Die auf den beiden Kernflächen
vorhandenen Vorsprünge, die eine pyramidenartige Form haben und bis nahe an die
Flächen der Abdichtung reichen, bilden eine zusätzliche Verstärkung durch das auf
mechanischem Wege erfolgende Blockieren der Bewegung des Verkleidungsmaterials und
auch durch Ankleben des Materials an die Vorsprünge. Da die auf jeder Kernseite
frei liegende Oberfläche annähernd das Zweifache der vom Kern eingenommenen Fläche
beträgt, ist ein kräftiges Anhaften gesichert. Diese Verstärkungen und die damit
zusammenwirkende Molekularkohäsioli im Material ermöglichen es der Abdichtung, den
im Zylinder auftretenden Drücken zu widerstehen, so
daß Ausbläser verhütet
werden. Das seitliche übertragen von Wärme in der Abdichtung leitet die Wärme, der
diese mit den Zylindergasen in Berührung kommenden Abschnitte der Abdichtung ausgesetzt
sind, so schnell aus diesen Abschnitten ab, daß ein Verbrennen des elastomeren Materials
verhütet wird. Ein Zerfall oder Verbrennen dieses Materials wurde nicht festgestellt,
selbst nicht an den Kanten der in der Abdichtung befindlichen Auspuffschlitze, an
denen das elastomere Material in unmittelbarer Berührung mit den Zylindergasen steht.
Die Haftkraft des Verkleidungsmaterials an den am Zylinderkopf und Zylinderblock
vorhandenen Abdichtungsflächen verhütet ein Sickern der Gase an der Abdichtung.
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Die in den beschriebenen Versuchen verwendeten Abdichtungen hafteten
am Zylinderkopf und am Zy-
linderblock so fest an, daß eine ziemlich große
Kraft erforderlich war, um die Abdichtung von den Ab-
dichtungsflächen zu
trennen, jedoch war die Haftkraft nicht so groß, daß das Verkleidungsmaterial der
Abdichtung auf dem Zylinderkopf oder Zylinderblock verblieb. Die Abdichtung mit
dem Buckelkern zeigte eine Trenneigung des elastomeren Materials
vom
Kern, so daß eine kräftigere Verbindung oder aber eine geringere Adhäsion zum Zylinderkopf
und Zylinderblock erforderlich war. Die Abdichtung mit gelochtem Kern zeigte keine
derartige Trenneigung. Da der Kein Lochungen aufwies, die von dem auf beiden Seiten
des Kerns vorhandenen elastomeren Materialien durchsetzt wurden, erfolgte beim Versuch
ein Verschmelzen der Verkleidungen infolge der vom Motor entwickelten Wärme. Diese
zusätzliche Verstärkung der Verbindung zwischen dem elastomeren Material und dem
Kern ermöglichte die Verwendung von hoher Haftkraft des Materials an den Abdichtungsflächen,
und zwar ohne Gefahr, daß das Material beim Abheben der Abdichtung von dem Kern
absplitterte.
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Die Versuche zeigen, daß Abdichtungen mit Bukkelkern anfangs weniger
zusammengepreßt werden als Abdichtungen mit gelochtem Kern, und zwar etwa nur zwei
Drittel der bei gelochten Kernen erhaltenen Zusammenpressung. Der gelochte Kern
ennöglichte eine größere Bewegung des Zylinderkopfes, nämlich etwa zweieinhalbmal
so viel, und hatte um den gleichen Wert größeren Drehmomentverlust. Die nachgiebigere
Abdichtung mit gelochtem Kein hatte einen etwa fünfmal größeren Verlust an ihrer
Ausgangsmaterialstärke. Keine Abdichtung zeigte eine meßbare Rückfederung nach dem
Versuch. Diese Versuche zeigten auch, daß beide Abdichtungen einen Abschluß herstellten
und aufrechterhielten, selbst wenn die auf dem Zylinderkopf und dem Zy-
linderblock
vorharidenen Abdichtungsflächen Unvollkommenheiten aufwiesen, die so groß waren,
daß ein nur geringes Zusammenpressen oder überhaupt kein Zusammenpressen der Abdichtungsteile
beim Festschrauben des Zylinderkopfes auf dem Zylinderblock erfolgte.
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Elastomeres Material ist, wie andere zusammendläckbare Materialien,
ein schlechter Wärmeleiter wegen der in dem Material eingeschlossenen Luftzellen.
Das in dem Abdichtungsmaterial verwendete elastomere Material wird durch Entfernen
der eingeschlossenen Luft möglichst homogen und möglichst porenfrei gemacht. Beim
Befestigen des Elastomeren am Kern wird darauf geachtet, daß keine Luft zwischen
Elastomere und Kern eingeschlossen wird, so daß infolgedessen das Abdichtungsmaterial
mit seinem Blechkern und seiner seitwärts gerichteten Wärmeübertragung vom Wärmeübertragungsstandpunkt
aus sehr zufriedenstellend ist. Die dicht bis zur Oberfläche des Abdichtungsmaterials
ragenden Vorsprünge des Blechkerns unterstützen die Übertragung von Wärme aus der
Kernoberfläche auf die Materialfläche.
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Die Wärmeleitfähigkeit des elastomeren Materials kann gewünschtenfalls
verbessert werden, wenn als Füllstoff ein guter Wärmeleiter, z. B. ein Metallpulver,
eingelagert wird. Ein Material der erwähnten Art mit 10 ()/o Metallpulver
als Füllstoff., die für eine gleiche Menge Asbestfasern gesetzt wurden, hatte W
ärmeleitfähigkeiten, die gegenüber einem ähnlichen, aber metallpulverfreien Material
wesentlich verbessert waren.