DE1526572A1 - Dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Schichten aufgebaute Zylinderkopfdichtung, und sie betrifft insbesondere Mittel zum Bewirken einer einwandfreien Abdichtung zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors innerhalb der Flächen, welche die Verbrennungsräume und die von Strömungsmitteln durchströmten Kanalöffnungen umgeben.

Wenn eine solche Dichtung ihren Zweck erfüllen soll, muß sie an jeder Öffnung eines Verbrennungsraums eine Abdichtung derart bewirken, daß der Verbrennungsdruck ohne Leistungsverlust erhalten bleibt, und an allen übrigen Kanalöffnungen muß eine Abdichtung derart bewirkt werden, daß keine Strömungsmittel an den Abdichtungsstellen entweichen können. Damit die Dichtungsfähigkeit der Dichtung erhalten bleibt, muß die Dichtung den hohen Temperaturen und Drücken standhalten, die bei der Verbrennung des Kraftstoffs in den verschiedenen Verbrennungsräumen auftreten.

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Wenn eine einwandfreie Abdichtung erzielt werden soll, ist es wichtig, die Dicke der zusammengedrückten Dichtung innerhalb derjenigen Flächen genau einzuhalten, welche an die verschiedenen Verbrennungsraumöffnungen angrenzen. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von Schichten aus Metall für die Dichtungskonstruktion im Bereich der Verbrennungsraumöffnungen zweckmäßig ist, da es hierbei leichter möglich ist, die Dicke der Dichtung im zusammengedrückten Zustand genau einzuhalten* Die Metallschichten konzentrieren den größten Teil der Belastungskräfte, die beim Festziehen der Zylinderkopfschrauben auftreten, auf die nicht zusammendrückbaren Flächenteile in der Umgebung der Verbrennuagsräume. Wird eine aus Metallschichten aufgebaute Dichtung verwendet, ist es leichter möglich, den Zylinderkopf in einem solchen Ausmaß festzuziehen, wenn die Dichtung erstmalig eingebaut wird, daß sich die Dicke der Dichtung nach dem erstmaligen Einbau nur noch sehr wenig ändert und es daher nicht erforderlich ist, die Zylinderkopfschrauben weiter anzuziehen, nachdem der Verbrennungsmotor betrieben worden ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Dichtung der erwähnten Art aus zwei Metallschichten aufgebaut, die mit öffnungen versehen sind, welche in Deckung mit den verschiedenen Verbrennungsraumöffnungen gebracht werden können; hierbei sind die Ränder der Metallschichten bzw. Bleche, welche die Verbrennungsraumöffnungen umschließen, in Flächenberührung mit einer dritten Metallschicht bzw. einem Blech verspannt. Hierbei besitzen alle drei Metallschichten oder Blätter über ihre ganze Fläche eine gleichmäßige Dicke. Daher liefert die Dichtung eine sämtliche' Verbrennungsraumöffnungen umgebende Dichtungefläche von gleich-

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mäßiger Dicke.

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Eine nicht zusammendrückbare Dichtung besitzt keine Elastizität und kann daher keine einwandfreie Abdichtung an den Offnungen der Strömungsmittelkanäle bewirken, denn * inn Kraftstoff in den Verbrennungsräumen zur Verbrennung gebracht wird, hebt sich der Zylinderkopf etwas vom Zylinderblock ab. Obwohl diese Bewegung nur kurzzeitig eintritt und sich der Zylinderkopf nur längs einer sehr kleinen Strecke bewegt, genügt diese Bewegung bzw. das Abheben des Zylinderkopfes, um eine kleine Menge des betreffenden Strömungsmittels oder Fluds aus den Kanalöffnungen entweichen zu lassen, wenn sich die Dichtung nicht ausdehen kann, um den sich zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock bildenden Spalt auszufüllen.

Um diese Schwierigkeiten auszuschalten, ist die erfindungsgemäße Dichtung mit einem elastischen Füllstoff versehen, der nur innerhalb von Flächen angeordnet ist, die von den Verbrennungsraumöffnungen durch einen Abstand getrennt sind· Diese Elastizität des Füllmaterials ermöglicht es ieilen der Dichtung in der Umgebung der Flüssigkeitskanalöffnungen, sich tusammen mit den benachbarten Teilen des Zylinderkopfes und in Berührung damit zu bewegen und so eine einwandfreie Abdichtung gegen das Entweichen von Flüssigkeit im Bereich sämtlicher Kanalöffnungen zu bewirken.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Seilschnitt eine erfindungsgemäße Dichtung in ihrer Einbaulage bei einem in Betrieb befindlichen Motor. 909885/0446

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Fig. 2 zeigt in kleinerem Maßstäbe eine vollständige erfindungsgemäße Dichtung im Grundriß.

Fig. 3 ist ein erheblich vergrößerter Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2.

In Fig. 1 erkennt man eine erfindungsgemäße Zylinderkopfdichtung 11, die zwischen einem Zylinderblock 12 und einem Zylinderkopf 13 angeordnet ist. Der Zylinderblock weist mehrere Verbrennungsraumöffnungen 14 auf. Der Zylinderkopf kann flach ausgebildet sein oder entsprechende öffnungen 16 aufweisen, die sich Jeweils mit einer der öffnungen 14 decken, wobei in Jeder solchen Öffnung 16 ein Ventil 17 angeordnet ist. Die Dichtung 11 ist mit mehreren Verbrennungsraumöffnungen 18 versehen, die so geformt und angeordnet sind, daß sie in Deckung mit den Verbrennungsraumöffnungen des Zylinderblocks 12 gebracht werden können.

Der Zylinderblock, der Zylinderkopf und die Dichtung sind ^weils mit mehreren Strömungskanalöffnungen 19» 21, 22 sowie mit Schraubenaufnafcmeöffnungen 23, 24, 25 versehen. Schrauben 26 sind in die Gewindebohrungen 23 des Zylinderblocks eingeschraubt und ragen nach oben durch die Schraubenauf nahmeö ff nungen 24 und 25. Die Schrauben 26 dienen dazu, den Zylinderkopf in seiner Betriebsstellung mit dem Zylinderblock zu verbinden. Sämtliche Verbrennungsraum- und Strömungskanalöffnungen in dem Zylinderkopf und der Dichtung stehen in Fluchtung mit entsprechenden Verbrennungsraum- bzw. Strömungskanalöffnungen, die in dem Zylinderblock auegebildet sind.

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Die insgesamt mit 11 "bezeichnete Dichtung umfaßt zwei Metairblätter 27 land 28, von denen ,jedes annähernd die gesamte Oberseite des Zylinderblocks überdeckt, bei dem die Dichtung verwendet werden soll. Die Metallblätter 27 und 28 haben über ihre ganze Fläche eine gleichmäßige Dicke, Jedoch brauchen die Blätter nicht notwendigerweise die gleiche Dicke zu haben. Die Blätter 27 und 28 sind Jeweils mit mehreren Verbrennungsraumöffnungen 29 und 31 versehen, ferner mit mehreren StrömungskanalÖffnungen 22 sowie mit mehreren ochraufenaufnähmeÖffnungen 32 und 33. Die Blätter 27 und 28 liegen aufeinander und sind so angeordnet, daß jede Öffnung 29 in Deckung mit einer Öffnung 31 steht und Jede Schraubenaufnahmeöffnung 32 mit einer Schraubenaufnahmeöffnung 33 fluchtet. Das obere Metallblatt 27 weist mehrere Öffnungen 3^ auf, die in Deckung mit den Störmungskanalöffnungen 19 und 21 des Zylinderblocks bzw. des Zylinderkopfes angeordnet werden können. Das untere Metallblatt 28 besitzt Öffnungen, die mit den Öffnungen 34 konzentrisch sind, Jedoch einen kleineren Durchmesser haben und durch die Kanten 35 abgegrenzt werden. Die sich an die Kanten 35 anschließenden Teile des unteren Metallblatts 28 sind innerhalb der Öffnungen 34- zuerst nach oben und dann nach außen so umgebogen, daß sie die Strömungskanalöffnungen 22 abgrenzen und Flansche 36 bilden, welche die Oberseite des oberen ketallblatts 27 in der Umgebung der Strömungskanalöffnungen 22 überlappen.

Ein drittes Metallblatt 37» das über seine ganze Fläche eine gleichmäßige Dicke besitzt, wird in Anlage an dem Blatt oder dem Blatt 28 angeordnet. Das dritte Blatt 37 ist "skelettförmig" und besitzt mehrere ringförmige Abschnitte 38 und Ver-

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bindungsabschnitte 39» welche die benachbarten ringförmigen Abschnitte 38 miteinander verbinden. Die Abschnitte 38 werden gleichachsig mit den Verbrennungsraumöffnungen angeordnet, und der Innendurchmesser jedes Abschnitts 38 ist kleiner als der Durchmesser der zugehörigen Verbrennungsraumöffnung. Die inneren Randabschnitte jedes ringförmigen Abschnitts 38 werden um die die Öffnungen 29 und 31 der Blätter 27 und 28 abgrenzenden Kanten so herumgebogen, daß sie Flansche 41 und 42 bilden, durch welche die erwähnten xtandabschnitte flach aufeinander liegend miteinander verspannt werden.

Da das Blatt 37 die euwähnte Skelettform hat, ergibt sich bei der Herstellung der Dichtung eine Metallersparnis, so daß die Dichtung ein geringeres Gewicht erhält und sich mit geringeren Kosten herstellen läßt, ohne daß ihre Wirksamkeit beeinträchtigt wird. Die ringförmigen Abschnitte 38 des Blatts 37 erlappen keine der StrömungskanalÖffnungen oder der Schraubenaufnahmeöffnungen. Das Blatt 37 wirkt im Bereich der Verbrennungsraumöffnungen nach Art einer Abstimmfolie, durch die bewirkt wird, daß sich der durch die Zylinderkopfschrauben aufgebrachte Druck auf die Zonen in der Umgebung der Verbrennungsraumöffnungen konzentriert.

Die Flansche 41, 42 bilden zusammen mit den dazwischen eingespannten Sandabschnitten der Blätter 27 und 28 nicht zusammendrückbare Dichtungen in Abdichtungszonen, die sich, an die verschiedenen Verbrennungsraumöffnungen anschließen und sie umgeben. Alle diese die Verbrennungsraumöffnungen umschließenden Dichtungen haben die gleiche gleichmäßige Dicke. Diese gleichmäßige Dicke der verschiedenen Dichtungsflachen in der

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Umgebung der Verbrennungsraumöffnungen wird dadurch erreicht, daß man Metallblech oder Folien von gleichmäßiger Dicke verwendet, und daß die Dichtung im Bereich Jeder Verbrennungsraumöffnung durch die gleichen Blätter 27» 28 und 37 gebildet wird. Durch die Verwendung der gleichen Blätter für die erwähnten Dichtungen bzw. Dichtungsteile im Bereich sämtlicher Verbrennungsräume)ffnungen wird die Gefahr auf ein Mindestmaß verringert, daß sich Materialtoleranzen akkumulieren, wie es z.B. geschehen könnte, wenn die die Flansche bildenden 'leite im Bereich ^eder Verbrennungsraumöffnung aus verschiedenen Metallblättern hergestellt wären.

Werden die Flanschteile getrennt hergestellt, könnte eine Akkumulierung von Materialtoleranzen zu erheblichen Unterschieden bezüglich der Dicke der Dichtung an zwei einander benachbarten Verbrennungsraumöffnungen führen. Zwar wird eine Toleranz von +0,025 ma bei Blechen oder Folien nit einer Dicke zugelassen, wie man sie normalerweise bei Dichtungen derjenigen Art verwendet, auf die eich die Erfindung bezieht, doch wird die Abweichung innerhalb eines Quadratmeters des Flachmaterials gewöhnlich innerhalb von etwa ±0,005 mm gehalteh. Wenn die Flansche für sämtliche Verbrennungsraumöffnungen einer Dichtung ein zusammenhängendes Bauteil bilden, sind die die Flansche bildenden Teile des Flachmaterials nicht durch große Abstände voneinander getrennt, und die Dickenabweichung wird nur etwa +0,005mm betragen. Wenn alle Flanschteile getrennt hergestellt werden, ist es möglich, daß zwei Flanschteile einer bestimmten Dichtung auch dann, wenn sie aus Teilen des gleichen Blechstücks hergestellt sind, in einem Abstand von etwa 250 bis etwa 500 mm voneinander angeordnet W8$&&b nW8 C²VK /⁰^S^{6 hat}» ^{daß die} Dicken-

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abweichung zwischen den beiden Flanschteilen nicht mehr nur etwa 0,005 mm, sondern etwa +0,025 mm beträgt.

Jedes Metallblatt oder Blech, das einen Bestandteil der Dichtung innerhalb der an die Verbrennungsraumöffnungen angrenzenden Zonen bildet, kann zu einer Vergrößerung der Dickenabweichung führen, so daß sich bei der Dichtung innerhalb verschiedener Dichtungsflächen Dickenunterschiede ergeben. Bei der erfindungsgemäßen Dichtung werden Jedoch nur drei Metallschichten oder Blätter bzw. Folien verwendet, und die die verschiedenen Verbrennungsraumöffnungen umgebenden Dichtungsteile werden bei jeder vollständigen Dichtung durch die gleichen drei Blätter gebildet.

Die nicht zusammendrückbaren Dichtungen, die sich in der Umgebung der Verbrennungsraumöffnungen als vorteilhaft erweisen, kommen in der Umgebung der Strömungskanalöffnungen nicht in der gewünschten Weise zur Wirkung. Der größte Teil der Belastungekräfte, die auf das Festziehen der Zylinderkopfschrauben zurückzuführen sind, wird auf die nicht zusammendrückbaren Sichtungeflächen in der Umgebung der Verbrennungsraumöffnungen konzentriert, was zur Folge hat, daß die Verbrennung von Kraftstoff in den Verbrennungsräumen zu einem geringfügigen Abheben dee Zylinderkopfes vom Zylinderblock in der Umgebung der Strömungskanalöffnungen führt. Dieses geringfügige Abheben des Zylinderkopfes kann genügen, um einen Teil der betreffenden Flude ent- ·. weichen zu lassen. Um dies zu verhindern, wird ein elastisches Füllmaterial 4-3 zwischen den Metallblättern 27 und 28 in den von den Verbrennungsraumöffnungen entfernten Zonen angeordnet·

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Da das Füllmaterial einen Schutz gegen Wärme bietet, kann man als Füllmaterial Asbest mit einem Gummibindemittel verwenden. Bei diesem Gummibindemittel kann es sich um Latex oder Gummi handeln, der in einem geeigneten Lösungsmittel dispergiert ist. Bei den bis jetzt gebräuchlichen Füllmaterialien wird Asbest mit einem Bindemittel verwendet, bei dem es sich um einen Zement bzw. Kitt oder Asphalt oder Stärke handelt. Diese Füllmaterialien aus Zement-Asbest, Asphalt-Asbest oder Stärke-Asbest sind im wesentlichen fest, d.h. sie sind nicht genügend elastisch, um sich auszudehnen und hierdurch die Abdichtung aufrechtzuerhalten, wenn sich der Zylinderkopf vom Zylinderblock abhebt, so daß Undichtigkeiten an den Strömungskanälen auftreten können.

Gemäß Fig. 3 hat das Füllmaterial 4-3 annähernd die doppelte Dicke des Metallblatts 37, so daß die über die Metallblätter 27 und 28 gemessene Dicke der Dichtung einschließlich des Füllmaterials 43 annähernd gleich der über die nicht zusammendrückbare Dichtungsfläche gemessenen Dicke ist, welche durch die Flansche 41, 42 und die dazwischen eingespannten Handabschnitte der Metallblätter 27 und 28 ist. Die Kanten 44 des Füllmaterials bzw. der Einlagen 43 fluchten mit den öffnungen 34 des oberen Metallblatts 2.7» und die Kanten 45 der Einlagen 43 sind durch einen Abstand von den Flanschen 41 und 42 getrennt. Der dickere Teil der Dichtung, der zusätzlich den Flansch 36 aus Metall umfaßt, wird beim Festziehen der Zylinderkopfschrauben zusammengedrückt, bis die Dicke der Dichtung im Bereich des den Flansch 36 umfassenden Teils annähernd gleich der Dicke des nicht zusammendrückbaren Teils der Dichtung ist.

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Das Füllmaterial 4-5 behält seine Elastizität bei und. übt ständig eine Kraft auf das Metallblatt 27 aus, um den Plansch. 36 gegen den Zylinderkopf zu drücken und während aller Phasen des Motorbetriebs eine metallische Berührung zwischen der Dichtung und dem Zylinderkopf aufrechtzuerhalten. Diese Abdichtung durch eine metallische Berührung verhindert das Entweichen von Pluden aus den Strömungskanälen.

Es sei bemerkt, daß man bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

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Patentansprüche:

Claims (5)

PATENTA N SPKÜCHE

1. Aue Schichten aufgebaute Dichtung zur Verwendung in Verbindung mit einem Zylinderkopf, der mehrere Verbrennungsraumöffnungen und mehrere Strömungskanalöffnungen aufweist, die sämtlich an einer Fläche des Zylinderkopfes münden, gekennzeichnet durch zwei sich deckende Schichten bzw. Blätter (27, 28) aus Metall, wobei jedes dieser Blätter innerhalb seiner ganzen Fläche eine gleichmäßige Dicke besitzt, wobei die Blätter mehrere öffnungen aufweisen, die in Deckung mit den Verbrennungsraumöffnungen gebracht werden können, sowie mehrere öffnungen, die in Deckung mit den Strömungskanalöffnungen gebracht werden können, und ein drittes Metallblatt (37) von gleichmäßiger Dicke, das in Anlage an einem der zuerst erwähnten Blätter angeordnet ist und mehrere Flanschabschnitte umfaßt, die durch die zuerst erwähnten öffnungen der sich deckenden Blätter hindurchragen, wobei diese Flanschabschnitte benachbarte Teile der beiden sich deckenden Blätter in flacher Anlage aneinander so miteinander verspannen, daß nicht zusammendrückbare Dichtungsabschnitte von gleichmäßiger Dicke vorhanden sind, die jeweils konzentrisch mit den Verbrennungsraumöffnungen angeordnet werden können.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder des dritten Metallblatts (37) kurz vor den an zweiter Stelle erwähnten öffnungen der sich

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deckenden Blätter enden, und daß das dritte Metallblatt einen damit aus einem Stück bestehenden Brückenabschnitt (39) umfaßt, der benachbarte Flanschabschnitte (38) miteinander verbindet.

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da:; die äußeren Ränder des dritten Metallblatts kurz vor den an zweiter Stelle erwähnten Öffnungen der beiden sich deckenden Blätter enden, und daß zwischen Teilen der sich deckenden Blätter der Dichtung ein elastisches Füllmaterial (43) angeordnet ist, wobei das Füllmaterial jeweils in einem seitlichen Abstand von den zuerst erwähnten Öffnungen der sich, deckenden Blätter angeordnet ist und zusammen mit den sich deckenden Blättern elastische Dichtungsabschnitte bildet, die' in Fluchtung mit den an zweiter Stelle erwähnten öffnungen der sich deckenden Blätter angeordnet werden können.

M-, Dichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial Öffnungen besitzt, die sich mit den an zweiter Stelle erwähnten Öffnungen der sich überdeckenden Blätter decken, wobei Teile eines der sich deckenden Blätter durch die betreffenden Öffnungen des Füllmaterials und des anderen Blatts hindurchragen und benachbarte Randabschnitte des zuletzt erwähnten Blatts so überlappen, daß sie einen Flansch (36) aus Metall sowie eine aus Metall bestehende Schutzfläche für jeden der Dichtungsteile bilden, welche die Strömungskanalöffnungen umgeben.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Füllmaterial aus Asbest und Gummi besteht, und daß die Dicke des Füllmaterials im nicht zusammen-

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gedrückten Zustand doppelt so groß ist wie die Dicke des dritten Metallblatts, so daß die Dichtung innerhalb ihrer gegenüber den zuletzt erwähnten Flanschen seitlich versetzten Teile eine gleichmäßige Dicke aufweist.

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