DE2450914C2 - Dichtung, insbesondere Flachdichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dichtung mit wenigstens einer durch die Dichtung begrenzten öffnung in einem Bereich der Dichtung, der während des Gebrauchs der Dichtung hohen Spannungen unterworfen ist, wobei die Dichtung im Bereich der Öffnung eine Verstärkung aus einem hitzebeständigen verdichtbaren Stoff aufweist.

Es ist bekannt, komprimierbare Dichtungen für Brennkraftmaschinen mit Verstärkungsösen zu versehen, die um die Löcher oder Öffnungen in den hohen Spannungen unterworfenen Bereichen der Dichtung herum angefalzt oder geklemmt sind. Dies ist beispielsweise der Fall bei öffnungen, die den Zylinderbohrungen entsprechen und bei denen auf diese Weise das Dichtungsmaterial geschützt und der Dichtungseffekt in 6i diesen Bereichen verbessert wird. Derartige ösen bestehen normalerweise aus verformbarem, hitzebesii'iidigem Material wie Kupfer oder Stahl. Sie können jedoch bei der Herstellung oder beim Einfügen in eine Maschine brechen, so daß die gewünschte Schutzwirkung und die verbesserte Dichtungswirkung erheblich verringert werden.

Durch die DE-PS 8 19 177 ist eine Dichtungsplatte insbesondere für Zylinderköpfe von Brennkraftmaschinen bekannt, die im Bereich der öffnungen Vertiefungen und Wülste aufweist. Im Bereich der Wülste und Vertiefungen ist der Querschnitt der Dichtung dort beispielsweise durch in den Vertiefungen ve ,-gesehene hitzebeständige und verdichtbare Dichtungsmittel, beispielsweise Ringe oder erhärtete, verklebbare Dichtungsmasse, verstärkt. Nachteilig ist dabei, daß das Material der Dichtungsplatte selbst im Bereich der öffnungen ungeschützt der großen Hitze ausgesetzt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die im Bereich der Öffnung, in dem hohe Spannungen auftreten eine sichere Abdichtung gewährleistet, wobei durch die auftretende Hitze keine Beschädigung der Dichtung erfolgt und die Dichtung dazu kostengünstig herstellbar ist.

Die lüsung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die öffnung mit einem Einü-tz versehen ist, der eine Oberfläche aus solchem hitzebeständigem Material mit einem Verbrennungsverlust von nicht mehr als 10% bei einer Erhitzung auf 800⁰C in Luft für 10 Minuten aufweist

Die Auflage -rzw. Oberfläche aus Material mit geringem Verbrennungsverlust kann dadurch gebildet werden, daß der Einsatz vollständig aus Material dieser Art hergestellt wird, jedoch auch dadurch, daß wenigstens eine Schicht aus einem Material mit geringem Verbrennungsverlust auf wenigstens eine Fläche eines Kerngliedes aus einem zweiten hitzebeständigen Material wie Zinnblech, Kupfer, Messing, Flußstahl, nichtrostender Stahl oder Aluminium oder einem »keramischen Material« wie Asbest, Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Graphit aufgebracht wird.

Das Material mit geringem Verbrennungsverlust kann Aluminiumoxid, ZirkonoxH, Graphit oder ein zusammengesetztes Material sein. Beispiele für ein derartiges Material sind Kompilationen aus keramischem Material mit einem Metall und/oder einem polymeren Binder, beispielsweise eine Faser/Metall-Zusammensetzung, oder zwei oder mehr derartige Materialien in Kombination.

Für eine Dichtung mit einer Anzahl von Öffnungen in einem oder mehreren Bereichen kann für jede öffnung ein getrennter Einsatz vorgesehen sein, oder der Einsatz kann in einem Stack bestehen und Bereiche umfassen, die die öffnungen umgeben und durch Brückenbereiche miteinander verbunden sind.

Der oder jeder Einsatz kann als ein Element ausgebildet sein, das dicht >n die entsprechenden öffnungen eingefügt ist, jedoch nicht auf andere Weise mit dem Hauptteil der Dichtung verbunden ist. Andernfalls kann der Einsatz mit dem Hauptteil der Dichtung verklebt oder anderweitig verbunden sein, so daß deren Trennung einfach ist.

Durch die Verwendung der dickeren, aus hitzebeständigem Material bestehenden Einsätze ist es nicht notwendig, den Dichtiingshauptteil im Bereich der Öffnungen mit einem besonderen hitzebeständigen Material zu überziehen und mit Vertiefungen. Wulsten und Dichtungsmitteln zu versehen. Da von dem Einsatz nur ein kleiner Anteil der Einspannkräfte aufgenommen wird und der größere Anteil auf den Dichtungshauptteil wirkt, kann ein höherer Flüssigkeitsdruck abgedichtet

werden. Außerdem ist die Dicke der Einsätze variabel, so daß unterschiedliche Belastungen im Bereich der öffnungen mit einfachen Mitteln kompensiert werden können.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Zylinderkopfdichtung für eine Vierzylinder-Breniikraftmaschine;

Fig.2 ist eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform des Einsatzes für eine Zylinderkopfdichtung;

F i g. 2a ist ein schematischer Querschnitt durch die Dichtung der F ig. 2;

Fig.2b, c und d sind Querschnitte durch weitere abgewandelte Ausführungsformen des Einsatzes;

Fig.3 ist ein Vergleichsschaubild der Druckeigenschaften der erfindungsgemäßen Dichtung (Kurve A) und einer typischen Ösen-Dichtung (Kurve B).

Gemäß F i g. 1 umfaßt eine Dichtung einen Hauptteil 5 aus einer Schichtenanordnung aus komprimierten Asbestfasern. Zinnblech und komprimierten Asbestfasern mit einer Nominaldicke von 1,0 mm (0,040 Zoll) mit Zy'iiriderbohrungsoffnungcn I, 2, 3 und 4 sowie Öl-, Wasser- und Zapfenlöcher 6, mit einem Einsam 7, der durch Ringe 8 gebildet wird, die durch Brückenbereiche 9 verbunden sind, der aus einem Schichtenmaterial mit einem gestanzten oder auf andere Art und Weise hergestellten Kern aus nicht-rostendem Stahl besteht und äußere Schichten aus Graphit mit geringem Verbrennungsverlust aufweist. Zur Vergrößerung der Flächenbelastung um die Bohrungen herum beim Einfügen der Dichtung in eine Maschine wird eine unterschiedliche Dicke von 0,43 mm (0,017ZoII) zwischen dem Einsatz und dem Hauptteil der Dichtung verwendet.

Der Einsatz 7 kann dicht in eine entsprechend geformte öffnung in dem Hauptteil der Dichtung eingefügt, jedoch auch von diesem getrennt sein, oder er kann an den Hauptteil der Dichtung angeformt oder mit diesem befestigt sein, wie es etwa im folgenden in Zusammenhang mit den Fig.2 und 2a bis 2d beschrieben wild.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Einsatzes, der die Form eines Ringes 8' aus Ma'erial mit geringem Verbrennungsverlust wie graphitüberzogenem Metall aufweist. Ein derartiger Ring wird für jeweils eine Zylinderbohrung in der Dichtung verwendet. Er ist mii Laschen 10 versehen, die zum Befestigen des Einsatzes in dem Dichtungshauptteil dienen. Der Ring 8' kann alternativ in einem Stück aus Material mit geringem Verbrennungsverlust hergestellt sein.

In Fig. 2a ist ein Dichtungs-Hauptteil 5' mit einem Metallkern 5a und komprimierbaren Auflagen 5b mit einem Einsatz T versehen, der als Schichtenmaterial mit einem Metallkern, der am Umfang zur Bildung von Laschen 10' gabelförmig ausgebildet ist, und Auflagen Sb aus Material mit geringem Verbrennungsverlust ausgebildet ist.

Fig. 2b zeigt einen Einsatz T, der dicht in eine Zylinderbohrung in dem Dichtungshauptteil eingefügt ist und an diesem gewünschtenfalls mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffs befestigt ist.

Gemäß F i g. 2c bildet der Kern 5c des Dichtungshaupllcils zugleich den Kern des Einsatzes T. und die Auflagen Sides DichtungshaupttciK sowie die Auflagen t,i Sb des Einsatzes, die einen geringen Verbrennungsverlust aufweisen, sind an diesem getrennt befestigt

Gemäß F i g. 2d ist der Kern Sa des Einsatzes mit im Umfang in Abstand angeordneten Verengerungen vorgesehen, die in entgegengesetzten Richtunger, gekröpft sind, so daß sie alternativ die gegenüberliegenden Auflagen 5b des Dichtungshauptteils erfassen.

F i g. 3 zeigt die Verbesserung der Druckeigenschaften einer erfindungsgemäßen Dichtung (Kurve A) im Vergleich zu denjenigen einer typischen Dichtung mit ähnlichem Material des Hauptteils, die mit den normalen Verstärkungsösen anstelle der erfindungsgemäßen Einsätze mit Auflagen aus einem Material mit geringem Verbrennungsverlust versehen ist (Kurve B). Die Kurven ergaben sich aus Tests, die entsprechend den Angaben der Hersteller des Motors durchgeführt wurden, an dem die Dichtung geprüft wurde.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist in verschiedener Weise abwandelbar. Beispielsweise können die Einsätze nicht nur für die Zylinderbohrungen, sondern auch oder alternativ für die Öl- und Wasserbohrungen in dem Dichtungshauptteil verwendet werder. .ind sie können in jedem FaHe durch die Brückcnbcrcidse miteinander verbunden sein, die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurden. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Prinzip auf Dichtungen anderer Art anwendbar, wie etwa auf Auspuffleitungsdichtungen. Die Materialien der Einsätze und der Dichtungen können ausgetauscht werden, sofern wenigstens die Oberflächen der Einsätze aus einem Material mit geringem Verbrennungsverlust bestehen und die Einsätze in gewissem Grade kompressibel sind. Die Einsätze müssen selbstverständlich nicht kreisförmig sein, sondern sie können diejenige Form aufweisen, die der abzudichtenden Bohrung und jedem angrenzenden Einsatz entspricht.

Die Abdichtungswirkung des Materials mit geringem Veribrennungsverlust (Graphit bei der obigen Ausführungsform) ist größer als diejenige der metallischen Ösen. Ein kleinerer Anteil der gesamten Einspannbelastung wird auf dem Einsatz konzentriert. Dadurch v/ird es ermöglicht, einen größeren Anteil der Last auf den Dichtungshauptteil aufzubringen, so daß der Flüssigkeitsdruck, der abgedichtet werden kann, erhöht wird. Zu jedem Zeitpunkt während der Gebrauchsdauer der Dichtung wird die Einspannbelastung offenbar vollständig ausgenutzt. Die Verwendung der beschriebenen Einsätze verringert die Notwendigkeit, Überzüge eines anderen Materials in ausgewählten Bereichen zur Verbesserung der Flüssigkeitsabdichtung vorzusehen, so daß die Herstellung von Dichtungen guter Qualität bei verringerten Kosten vereinfacht wird.

Wenn unterschiedliche Belastungen auf die Bohrungen und damit auf die Bereiche der Dichtung, die um die Zyliinderbohrungen herum angeordnet sind, aufgebracht werden, end zwar entweder aufgrund der Anordnung der Bolzen oder während des Laufes des Motors (zum Beispiel, wenn die Zylinderköpfe und/oder Zylinderblöcke zum Verbiegen neigen), kann jede Bohrung mit einem Einsatz unterschiedlicher Dicke in der Dichtung versehen sein. Derartige unterschiedliche Belastungen können ebenfalls kompensiert werden durch Verringerung der Kompressibilität eines oder mehrerer Einsätze (beispielsweise durch Verwendung unterschiedlicher Materialien) in einem oder mehreren Bei eichen, clic einem größeren Druck unterworfen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Dichtung mit wenigstens einer durch die Dichtung begrenzten öffnung in einem Bereich der Dichtung, der während des Gebrauchs der Dichtung hohen Spannungen unterworfen ist, wobei die Dichtung im Bereich der öffnung eine Verstärkung aus einem hitzebeständigen verdichtbaren Stoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung(l,2,3,4oder6) mit einem Einsatz(7,8; T, V) versehen ist, der eine Oberfläche aus solchem hitzebeständigem Material mit einem Verbrennungsverlust von nicht mehr als 10% bei einer Erhitzung auf 800⁰C in Luft für 10 Minuten aufweist.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- _J5 zeichnet, daß der Einsatz (7, T, 8,8') wenigstens eine Auflage (Sb) aus dem hitzebeständigen Material aufweist, die eine Oberflächenschicht (5b) auf wenigstens einer Seite eines Kerns (5a) aus einem zweiten hitzebeständigen Material bildet. _Μ

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Rinsat? (7, 7', 8,8') vollständig aus dem die Oberfläche bildenden hitzebeständigen Material besteht.

4. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite hitzebeständige Kernmaterial aus einem der Materialien Zinnblech, Kupfer, Messing, Flußstahl, nichtrostender Stahl, Aluminium, Asbest, Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Graphit besteht. _χ

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g?ksnnzeichnet, daß das hitzebeständige Material der Oberfläche der Auflage aus einem der Materialien Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Graphit oder einem zusammengesetzten Material besteht.

6. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Anzahl von Öffnungen in einem oder mehreren Bereichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7, T, 8,8') Bereiche umfaßt, die den öffnungen (1, 2,3,4 oder 6) entsprechen und durch Brückenbereiche (9) miteinander verbunden sind.

7. Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (7, T, 8,8') dicht in die Öffnung (1,2,3,4 oder 6) des Dichtungshauptteils (5) eingefügt, jedoch nicht mit diesem verbunden ist.