DE19541268B4

DE19541268B4 - Metallische Flachdichtung

Info

Publication number: DE19541268B4
Application number: DE1995141268
Authority: DE
Inventors: Ingo W. Dipl.-Ing. Janthur
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-11-07
Also published as: DE19541268A1

Abstract

Metallische Flachdichtung für im Betrieb unter erhöhter Temperatur arbeitende Teile, insbesondere zur Abdichtung zwischen dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und einem Abgaskrümmer, wobei die Flachdichtung eine oder mehrere Metallplatten mit Dichtflächen aufweist, in welchen im Dichtbereich jeweils nach außen gerichtete Sicken vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Dichtflächen (9) an den Metallplatten (2, 3) eine aus einem druckfesten unter Einwirkung der Betriebswärme der abzudichtenden Teile erweichenden oder sich auflösenden Werkstoff bestehende Beschichtung (10) trägt.

Description

Die Erfindung betrifft eine metallische Flachdichtung für im Betrieb unter erhöhter Temperatur arbeitende Teile, insbesondere zur Abdichtung zwischen dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und einem Abgaskrümmer, wobei die Flachdichtung eine oder mehrere Metallplatten aufweist, in welchen im Dichtbereich jeweils nach außen gerichtete Sicken vorgesehen sind.

Flachabdichtungen sind beispielsweise aus der DE 36 18 786 A1 und der US 1 851 948 A bekannt. Ferner ist eine derartige Flachdichtung in DE 30 43 190 C2 beschrieben. Diese als Zylinderkopfdichtung ausgelegte Flachdichtung weist zwischen zwei mit Sicken versehenen Metallplatten eine Trägerplatte auf, die aus zwei harten Metallschichten mit einer Zwischenlage aus weichem Metall besteht.

Eine solche Flachdichtung ist zwar den Ansprüchen als Zylinderkopfdichtung gewachsen. Als Dichtung zwischen einem Zylinderkopf und einem Abgaskrümmer ergeben sich jedoch bei dieser Flachdichtung Probleme, da der Krümmer zumindest zeitweilig gegenüber dem Zylinderkopf sehr große Temperaturdifferenzen infolge des schnelleren Erwärmens bei Start der Brennkraftmaschine erfährt und so auch sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungen auftreten. Die bisher bekannten metallischen Flachdichtungen behindern die Bewegung der abzudichtenden Teile zueinander, da zur siche ren Abdichtung die Flachdichtung durch die Befestigungsschrauben auf Block gezogen wird. Es verbleibt damit keine oder nur geringe Elastizität im Dichtungsverbund, die Haltekräfte des Krümmers zum Zylinderkopf werden zu hoch und es kommt zu Materialzerstörungen, meist in Form von Krümmerrissen.

Um diesem Nachteil zu entgehen ist es zwar bekannt, die auf Block gezogenen Befestigungsschrauben danach wieder um einen definierten Wert zu lösen, wobei die Sicken jedoch noch mit ausreichender Vorspannung aufliegen müssen. Diese Vorgehensweise ist aufwendig und erfordert ein hohes Maß an Sorgfalt, damit der Dichtverbund funktionsfähig bleibt.

Wenn andererseits die Flachdichtung zu weich ausgebildet ist, z. B. durch Einlage einer Weichstoffschicht, dann ergibt sich durch das Setzen des Weichstoffes nach relativ geringer Betriebsdauer eine Reduzierung der Vorspannung der Befestigungsschrauben. Da dieses Setzverhalten nicht genau vorausbestimmbar ist, verliert die Flachdichtung ihre Funktionssicherheit.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine metallische Flachdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei der Montage auf Block angezogen werden kann und die sich im Betrieb auf eine vorausbestimmbare Vorspannung einstellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest eine der Dichtflächen an den Metallplatten eine aus einem druckfesten unter Einwirkung der Betriebswärme der abzudichtenden Teile erweichenden oder sich auflösenden Werkstoff bestehende Beschichtung trägt, deren Dicke einem Löseweg der Befestigungsschrauben bis zu einer definierten Vorspannung entspricht.

Eine derartige metallische Flachdichtung wird bei der Montage zwischen den abzudichtenden Teilen auf Block angezogen. Dabei federn die Sicken der Metallplatten nahezu auf die Ebene der Metallplatten ein, wobei die Beschichtung über der gesamten Dichtfläche erhalten bleibt. Bei einer ersten Inbetriebnahme, z. B. einer Brennkraftmaschine, erwärmt sich das auf der Dichtung aufliegende Teil, z. B. ein Abgaskrümmer, und mit ihm die Flachdichtung auf eine Temperatur, bei welcher der Werkstoff der Beschichtung erweicht oder sich auflöst. Die Sicken in den Metallplatten können sich um den Betrag der Dicke der Beschichtung entspannen. Sie haben dann die Vorspannung, die für eine dauerhafte Abdichtung erforderlich ist. In diesem Zustand kann die metallische Flachdichtung auch unter den im Betrieb einer Brennkraftmaschine auftretenden unterschiedlichen Wärmedehnungen nachgeben, so daß die Haltekräfte an dem Dichtverbund zwar für die sichere Dichtung ausreichen, jedoch nicht zur Zerstörung eines der miteinander dichtend verbundenen Teile führen.

Die Beschichtung besteht in vorteilhafter Weise aus einer auf kaschierten Kunststoffolie, wobei als Kunststoff z. B. Polyäthylen oder Polypropylen eingesetzt ist.

Damit kann das für die Herstellung der Metallplatten benutzte Blech bereits vor der Bearbeitung mit der Beschichtung aus Kunststoff versehen werden, so daß die Herstellung einer erfindungsgemäßen metallischen Flachdichtung nur geringen Aufwand erfordert.

Die beispielhaft genannten Kunststoffarten lassen sich mit bekannten Technologien gut als Folienbeschichtung verarbeiten und sie können so eingestellt werden, daß sie der mechanischen Belastung bei Anziehen der Flachdichtung auf Block ohne schädliche Verformung gut widerstehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 eine metallische Flachdichtung für einen dreiflutigen Abgaskrümmer;
2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 einer nicht montierten Flachdichtung;
3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 an einer eingebauten Flachdichtung im Zustand nach der Montage;
4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 an einer Flachdichtung im eingebauten Zustand nach einer ersten Erwärmung des Dichtverbundes unter Betriebsbedingungen.
Eine metallische Flachdichtung 1 besteht aus zwei übereinanderliegenden Metallplatten 2, 3. An den Dichtbereichen 4 zu den Öffnungen 5 für den Durchlaß von Abgasen einer Brennkraftmaschine sind die Metallplatten 2, 3 mit Sicken 7 versehen, die sich nach außen wölben. Mit 8 sind Spannschrauben-Durchgangslöcher bezeichnet. Eine Dichtfläche 9 der einen Metallplatte 3 ist mit einer Beschichtung 10 versehen, die aus einem druckfesten unter Wärmeeinwirkung erweichenden oder sich auflösenden Werkstoff, z. B. aus Polyäthylen oder Polypropylen besteht.
Bei Einbau der Flachdichtung 1 zwischen dem Flansch 11 eines Auspuffkrümmers und der Dichtfläche eines Zylinderkopfes 12 werden die Sicken 6, 7 der Metallplatten 2, 3 von der Kraft der die Schraubendurchgangslöcher 8 durchragenden Spannschrauben eingedrückt, so daß die Flachdichtung 1 eben an den abzudichtenden Bauteilen anliegt (3). Die Beschichtung 10 nimmt dabei einen vorbestimmten Raum im Dichtungsspalt ein. Die Spannschrauben können somit bei der Montage auf Block angezogen werden; ein Vorgang, der sich so mit bekannten Mit teln leicht automatisieren läßt.
Bei einer ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine erwärmt sich der Flansch 11 sowie der Zylinderkopf 12 und damit auch die Flachdichtung 1. Bei der Betriebstemperatur schmilzt die Beschichtung 10 aus Polyäthylen bzw. Polypropylen und die elastisch vorgeformten, nämlich geebneten Sicken 6 und 7 können sich um den Betrag der Dicke der Beschichtung 10 zurückverformen, so daß sich wieder ein linienförmiger Dichtbereich 4 aufbaut (4). Die Reste 13 der Beschichtung verbleiben im Dichtspalt.

Claims

Metallische Flachdichtung für im Betrieb unter erhöhter Temperatur arbeitende Teile, insbesondere zur Abdichtung zwischen dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und einem Abgaskrümmer, wobei die Flachdichtung eine oder mehrere Metallplatten mit Dichtflächen aufweist, in welchen im Dichtbereich jeweils nach außen gerichtete Sicken vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Dichtflächen (9) an den Metallplatten (2, 3) eine aus einem druckfesten unter Einwirkung der Betriebswärme der abzudichtenden Teile erweichenden oder sich auflösenden Werkstoff bestehende Beschichtung (10) trägt.
Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (10) aus einer aufkaschierten Kunststoffolie besteht.
Metallische Flachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Beschichtung Polyäthylen oder Polypropylen Verwendung findet.