DE19704315A1

DE19704315A1 - Metallisches Dichtsystem

Info

Publication number: DE19704315A1
Application number: DE19704315A
Authority: DE
Inventors: Hans Katzmaier; Peter Arndt
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: DE19704315C2

Description

Die Erfindung betrifft ein metallisches Dichtsystem aus einer Adapterplatte und einer ein- oder mehrlagi gen Metalldichtung.

Zur Abdichtung von Bauteilen gegeneinander sind aus dem Stand der Technik verschiedene Dichtsysteme be kannt. Insbesondere im Bereich der Flachdichtungen, wie z. B. bei Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungs kraftmaschinen, werden in jüngster Zeit verstärkt sogenannte Metalldichtungen eingesetzt. Diese Metall dichtungen bestehen aus einlagigen oder mehrlagigen Metallblechen, meistens aus Stahl, die gesickt, ge falzt oder gekantet sind. Diese ein- und/oder mehr lagigen Metalldichtungen werden dann zur Abdichtung von zwei Bauteilen gegeneinander durch Verspannen zwischen den beiden Bauteilen eingesetzt. Es ist auch bekannt, die nach außen weisenden Seiten von derarti gen Metalldichtungen mit einem elastischen, thermo plastischen oder duroplastischen Material zu verse hen. Im Bereich der Verbrennungskraftmaschinen werden bei Zylinderkopfdichtungen hier im wesentlichen Ela stomere eingesetzt, deren Hauptaufgabe es ist, einen direkten Kontakt zwischen der Metalloberfläche der Zylinderkopfdichtung und der Metallfläche des Zylin derblocks zu vermeiden und eventuelle Undichtigkeiten durch diese Oberfläche auszugleichen.

Es hat sich jedoch in jüngster Zeit gezeigt, daß vor allem beim Abdichten von zwei Bauteilen gegeneinan der, die eine poröse und/oder mit Lunkern versehene Oberfläche aufweisen, Dichtprobleme auftreten. Eine Ursache für diese Dichtprobleme ist darin zu sehen, daß im Bereich der Verbrennungskraftmaschinen die Zylinderkopfdichtung meist zwar gesickt ist, dadurch aber auf die Oberfläche lediglich eine Linienpressung ausgeübt wird, die nicht in allen Fällen in der Lage ist, alle auf der Bauteiloberfläche vorhandenen Lun kern, vor allem wenn diese größere Durchmesser, z. B. bis zu 2 oder 3 mm, aufweisen, abzudichten. Diese Problematik tritt dabei nicht nur bei Bauteilen aus Leichtmetall, z. B. aus Aluminium oder Magnesium, auf, sondern auch bei Bauteilen aus herkömmlichen Werk stoffen, wie z. B. bei Bauteilen aus Grauguß.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dichtsystem vorzuschlagen, das auch bei Vorhandensein von porösen und/oder mit Lunkern versehenen Oberflächen bei min destens einem Bauteil eine ausgezeichnete Dichtwir kung aufweist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird somit ein Dichtsystem vorge schlagen, das aus einer Metalldichtung und einer so genannten Adapterplatte besteht, die mindestens auf der der porösen Seite der Bauteiloberfläche zugewand ten Seite mindestens partiell mit einer elastischen/plastischen oder klebenden Schicht versehen ist. Da durch, daß nun auf der porösen bzw. mit Lunkern ver sehenen Bauteiloberfläche der Adapterplatte angeord net ist, die mit einer elastischen/plastischen oder klebenden Schicht versehen ist, wird erreicht, daß die Bauteiloberfläche nahezu dicht verschlossen wird. Durch die Kombination der Metalldichtung mit dieser Adapterplatte entsteht damit ein Dichtsystem, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile der Undichtigkeiten nahezu vollständig vermeidet. Das erfindungsgemäße Dichtsystem weist aber noch eine zweiten entscheidenden Vorteil gegenüber dem Stand der Technik auf. Da die Metalldichtungen in fast al len Anwendungsfällen gesickt sind, z. B. um die Durch gangsöffnung, entsteht beim Einbau von derartigen Dichtungen auf die Bauteiloberflächen durch die Ver pressung der Dichtung zwischen den beiden Bauteilen eine Linienpressung auf die Bauteiloberfläche. Da durch, daß nun die Adapterplatte zwischen der Bautei loberfläche und der Metalldichtung eingesetzt ist, wird die Linienpressung über die Adapterplatte zu einer Flächenpressung aufgeweitet. Beim erfindungs gemäßen Dichtsystem wird somit die Dichtwirkung bei Bauteilen mit porösen Oberflächen dadurch verbessert, daß zum einen die Bauteiloberfläche durch die elasti sche und/oder plastische bzw. klebende Schicht der Adapterplatte verschlossen wird und daß zum zweiten durch die Adapterplatte eine Flächenpressung bzw. breite Linienpressung erfolgt.

Beim erfindungsgemäßen Dichtsystem ist es dabei in vielen Fällen ausreichend, wenn eine Adapterplatte platte angewendet wird, z. B. im Bereich der Verbren nungskraftmaschinen bei Zylinderkopfdichtungen block seitig. Die Erfindung umschließt jedoch auch die Aus führungsformen, bei denen die Metalldichtung zwischen zwei Adapterplatten eingeschlossen ist. Zur Verbes serung der Dichtwirkung ist es dabei bevorzugt, wenn die Adapterplatte auf der der porösen Bauteiloberflä che zugewandten Seite ganz flächig mit einer elasti schen/plastischen oder klebenden Schicht versehen ist.

Das erfindungsgemäße Dichtsystem kann auf zwei ver schiedenen Weisen realisiert werden. So ist es zum einen möglich, die Adapterplatte als separates Ele ment zuerst auf die Bauteiloberfläche aufzubringen und dann die Metalldichtung einzulegen. Die Adapter platte kann dabei mit einer klebenden Schicht verse hen sein, so daß ein fester Verbund mit der Bauteil oberfläche entsteht, oder sie kann eine elastische oder plastische Schicht aufweisen. Als zweite Mög lichkeit kann das erfindungsgemäße Dichtsystem auch dadurch realisiert werden, daß die Adapterplatte und die metallische Platte als ein einziges Bauteil aus gebildet ist. Für diesen Fall wird somit die Adapter platte mit einer Seite mit der Unterseite der Metall dichtung verbunden.

In allen Fällen muß selbstverständlich die Adapter platte in ihrer Ausgestaltung, d. h. insbesondere be züglich der Durchgangsöffnungen, zur Metalldichtung korrespondieren.

Die Dicke der Adapterplatte ist dabei jeweils nach dem entsprechenden Anwendungsfall, d. h. nach der Ein baudicke des gesamten Dichtsystems auszuwählen. Die Dicke kann danach in einem Bereich von 100 µm bis 500 µm liegen.

Aus Recyclinggründen ist es beim erfindungsgemäßen Dichtsystem bevorzugt, wenn die Adapterplatte aus einem metallischen Material besteht. Beispiele für derartige Materialien sind die an und für sich aus dem Stand der Technik bekannten metallischen Werk stoffe, die im Dichtungsbereich eingesetzt werden, wie beispielsweise C, Stahl, Federstahl, Edelstahl oder auch Leichtmetallstoffe wie Aluminium und Magne sium. Grundsätzlich kann die Adapterplatte aber auch aus temperaturstabilen Kunststoffen bestehen oder auch aus Buntmetall-Werkstoffen.

Auch das Beschichtungssystem, das auf der Adapter platte angebracht ist, kann, je nach Anwendungsfall, entsprechend ausgewählt werden. So ist es zum einen möglich, an und für sich aus dem Stand der Technik bekannte elastische oder plastische Beschichtungen aufzubringen. Beispiele für derartige Beschichtungen sind Silikone, Fluorkautschuk, NBR, HNBR, ACM (Acryl beschichtung), PU. Die Dicke einer derartigen Be schichtung kann dabei im Bereich von 5 µm bis 100 µm liegen. Das erfindungsgemäße Dichtsystem kann, wie vorstehend erläutert, auch so aufgebaut sein, daß die Adapterplatte mit einer klebenden Beschichtung ver sehen ist. Hierfür sind gängige Klebesysteme auf Kunststoff- und Elastomerbasis sowie organische Kle ber einsetzbar. Das Aufbringen sowohl der elasti schen/plastischen oder auch der Klebeschicht erfolgt nach den an und für sich aus dem Stand der Technik bekannten Methoden wie Walzen, Spritzen, Pinseln, Gießen.

Erfindungsgemäß ist es weiterhin möglich, anstelle der elastischen/plastischen oder klebenden Beschich tung ein geschäumtes Material als Beschichtung auf die Adapterplatte aufzubringen. Die Dicke eines der artigen geschäumten Materials kann im Bereich von 10 bis 700 µm liegen. Derartige Materialien sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.

Das erfindungsgemäße Dichtsystem ist grundsätzlich für alle Dichtprobleme anwendbar, bei denen poröse und/oder mit Lunkern versehene Bauteiloberflächen auftreten. Aufgrund der Herstellungstechnologie sind hierbei Bauteile zu nennen, die aus Leichtbauwerk stoffen hergestellt worden sind, insbesondere Alumi nium und Magnesium. Diese Werkstoffe spielen im Be reich der Verbrennungskraftmaschinen eine wichtige Rolle. Bevorzugt wird demnach das erfindungsgemäße Dichtsystem auch im Bereich der Verbrennungskraftma schinen, die aus Leichtbauwerkstoffen, insbesondere Aluminium oder Magnesium gefertigt sind, angewandt. Die Anwendung bezieht sich hierbei nicht nur auf den Brennkraftmaschinenbereich selbst, wie Zylinderkopf dichtungen und Nebendichtungen, sondern auch auf alle weiteren, in diesem Zusammenhang auftretenden Dicht probleme.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Fig. näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Adapterplatte mit einer klebenden Beschichtung und

Fig. 2 den Aufbau eines Dichtsystems, bestehend aus einer Adapterplatte und einer gesickten dreilagigen Metalldichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer porösen Bauteiloberfläche 2 und den Ausschnitt aus einer Adapterplatte 1. Die Adapterplatte 1 mit einer Dicke von 250 µm weist hierbei eine klebende Be schichtung 3 auf. Die klebende Beschichtung 3 hat eine Dicke 25 µm und besteht aus Fluorelastomer. Bei dieser Ausführungsform ist nur einseitig eine Be schichtung vorgesehen, mit der die Adapterplatte 1 auf die Bauteiloberfläche aufgeklebt wird. Dadurch entsteht ein fester Verbund zwischen Adapterplatte 1 und Bauteiloberfläche 2. Im Beispielsfall nach Fig. 1 besteht die metallische Platte aus Federstahl. Erfin dungsgemäß ist es jedoch auch möglich, daß anstelle von metallischen Materialien für die Adapterplatte aus dem Stand der Technik bekannte Kunststoffmateria lien eingesetzt werden, die die nötige Temperaturbe ständigkeit aufweisen.

Fig. 2 zeigt nun den Aufbau eines metallischen Dicht systems, bestehend aus einer dreilagigen, metalli schen Zylinderkopfdichtung 5 und einer Adapterplatte 4. Zur Verdeutlichung des Aufbaus des Dichtsystems sind die beiden Einzelelemente Metalldichtung 5 und Adapterplatte 4 übereinander angeordnet. Im Bei spielsfall nach Fig. 2 besteht die Metalldichtung 5 aus drei Lagen 6, 7 und 8, wobei die beiden Außenla gen 6 und 8 gesickt sind und die Mittelplatte 7 brennraumseitig umgefalzt ist. Im Beispielsfall nach Fig. 2 sind die beiden Außenlagen mit einem Elastomer beschichtet. Die Schichtdicke der Beschichtung auf den Außenseiten 9, 10 beträgt 24 µm und auf den In nenseiten 11,5 µm. Die Adapterplatte 4 weist eine Dicke von 250 µm auf und ist auf der Außenseite 12 mit einer Klebebeschichtung versehen, die durch Ther modruck aktiviert wird. Die Klebebeschichtung hat ebenfalls eine Dicke von 24 µm.

Claims

1. Metallisches Dichtsystem aus einer einlagigen oder mehrlagigen Metalldichtung mit mindestens einer Durchgangsöffnung zum Abdichten von zwei Bauteilen gegeneinander, wobei mindestens ein abzudichtendes Bauteil eine poröse und/oder mit Lunkern versehene Oberfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dichtsystem durch die Metalldichtung und mindestens eine zusätzliche Adapterplatte, die Durchgangsöffnungen aufweist, die mindestens zu den Durchgangsöffnungen der Metalldichtung kor respondieren, gebildet ist, wobei die Adapter platte mindestens zwischen dem poröse Oberflä chen aufweisenden Bauteil und der Metalldichtung angeordnet ist, und
daß die Adapterplatte mindestens auf der der porösen Oberfläche zugewandten Seite mindestens partiell mit einer elastischen/plastischen oder klebenden Schicht versehen ist.

2. Metallisches Dichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtsystem mit einer Adapterplatte gebildet ist.

3. Metallisches Dichtsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterplatte ein- und/oder beidseitig ganzflächig beschichtet ist.

4. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterplatte eine metallische Platte ist.

5. Metallisches Dichtsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der metallischen Platte ausgewählt ist aus Feder stahl, Aluminium, C-Stahl oder Edelstahl.

6. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterplatte mit dem Bauteil, das die poröse Oberfläche auf weist, fest verbunden ist.

7. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterplatte zusammen mit der ein- und/oder mehrlagigen Me talldichtung als ein Bauteil ausgebildet ist.

8. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterplatte eine Dicke von 100 µm bis 500 µm aufweist.

9. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische/pla stische oder klebende Beschichtung eine Dicke von 5 µm bis 100 µm aufweist.

10. Metallisches Dichtsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Beschichtung ausgewählt ist aus Silikon, Fluor kautschuk, NBR, HNBR, ACM, PU.

11. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch/pla stische Beschichtung ein geschäumtes Material mit einer Dicke von 10 µm bis 700 µm ist.

12. Metallisches Dichtsystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldichtung eine einlagige oder mehrlagige Zylinderkopfdich tung ist.