DE3523151A1 - Weichstoffflachdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hochtemperaturbeständige Weichstoffflachdichtung, wie insbesondere eine Zylinder­ kopfdichtung, eine Auspuffflanschdichtung oder eine Nebendichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer gegebenenfalls metallisch verstärkten Platte beziehungsweise ringförmige Scheibe aus Fasermaterial.

Weichstoffflachdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, wie Zylinderkopfdichtungen, Auspuffflanschdichtungen oder Nebendichtungen, bestehen üblicherweise aus Laminaten von Faservliesplatten mit einliegenden Verstärkungsblechen. Während ursprünglich als Fasermaterialien Asbestfasern eingesetzt wurden, werden heute anstelle von Asbestfasern Gemische aus anorganischen und/oder organischen Natur- oder Synthesefasern verwendet. Allerdings besitzen as­ bestfreie Flachdichtungen nicht alle optimalen Funktions­ eigenschaften wie asbestfaserhaltige Materialen zu­ gleich, oder sie sind aufgrund der verwendeten speziellen organischen Synthesefasern zu teuer und damit unwirt­ schaftlich. Insbesondere dann, wenn die asbestfreien Dichtungen an Dichtstellen mit Hochtemperaturbelastung, wie am Auspuffflansch eingesetzt werden sollen, ist ihre Lebensdauer begrenzt.

Flachdichtungen für Hochtemperaturbelastungen werden des­ halb bevorzugt aus Metallblechplatten hergestellt, aller­ dings besitzen metallische Flachdichtungen gegenüber Weichstoffflachdichtungen schlechtere Verformungseigen­ schaften. Die Bereiche der erhöhten Dichtpressungsbe­ lastung, wie insbesondere in den Bereichen der Öffnungs­ ränder, werden daher mit Auflagen aus Weichstoff versehen oder die Öffnungsränder werden gesickt. Weichstoffauf­ lagen begrenzen jedoch die Temperaturbelastbarkeit der Dichtungen. Metalldichtungen, bei denen eine Sickung mög­ lich ist, haben jedoch nur eine begrenzte Einsatzmöglich­ keit.

Nach beispielsweise der DE-PS 32 34 376 werden hochtempe­ raturbelastbare Auspuffgelenkdichtringe mit mindestens einem als Gleitfläche dienenden Mantel aus miteinander verpreßten kurzen Metallfasern und einem Gleitmittelzu­ satz hergestellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine asbestfreie Flachdichtung mit hoher Temperaturbe­ lastbarkeit und guten Funktionseigenschaften zu schaffen, welche zugleich einfach und kostensparend herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachdich­ tung gelöst, welche aus einer gegebenenfalls verstärkten Platte beziehungsweise Scheibe aus einem Gemisch mitein­ ander verpreßten Gleitmitteln und kurzen Metallfasern besteht.

Bevorzugt besteht die Flachdichtung aus einer verstärkten Trägerplatte mit einer ein- oder beidseitigen, ganz- oder teilflächigen Auflage aus einem aufgepreßten Gemisch von Gleitmitteln und kurzen Metallfasern. Die verstärkende Trägerplatte ist bevorzugt ein Metallblech, im Sinne der Erfindung können jedoch auch in der Dichtungstechnik üb­ liche Rauhzackenbleche oder insbesondere metallische Ge­ webe verwendet werden.

Als Metallfassern werden bevorzugt Fasern aus unlegiertem und/oder legiertem Stahl, aus Kupfer, aus Aluminium, Bronze und/oder Messing verwendet, und als Gleitmittel dieng bevorzugt Graphit in Faser-, Flocken- oder Pulver­ form, Bornitrid, Calciumfluorid, Gleitmetall, Molybdän­ disulfid, Kunstharzpulver, Mineralfasern und/oder Glim­ mer. Die Länge der verwendeten Metallfasern liegt zwi­ schen 1 und 8 mm und die aufgepreßten Gemische bestehen aus 10 bis 90 Gewichtsteilen Gleitmittel.

Im Sinne der Erfindung können jedoch auch anstelle von Metallfasern kurze anorganische Fasern, wie Keramik­ fasern, Schlackenwollfasern, Glaswollfasern einzeln oder im Gemisch mit den Metallfasern verwendet werden.

Die erfindungsgemäß aus gepreßten Gleitmittel-Metall­ fasergemisch bestehenden Dichtungsplatten wurden auf ihr Funktionsverhalten getestet, und es wurde eine hohe mechanische Belastbarkeit bei guter Anpassungsfähigkeit festgestellt. Die Dichtungen können zusätzlich zur Ver­ besserung der Querschnittsdichtigkeit, wie an und für sich in der Dichtungstechnik bekannt, imprägniert werden, oder sie können zur Verbesserung der Mikro- und Makroab­ dichtung mit Überzügen aus polymerem Material versehen sein.

Durch den hohen Metallfaseranteil liegt insbesondere bei Verwendung mineralischer Gleitmittel im Gemisch die Tem­ peraturbelastbarkeit der Dichtungen über 700 oder sogar 1000°C, so daß die Dichtung gerade deshalb besonders gut als Auspuffflanschdichtung mit extrem hoher Temperaturbe­ lastung eingesetzt werden kann. Bevorzugte Auspuff­ flanschdichtungen bestehen dann aus Metallblechringen, deren Öffnungsrad im Querschnitt etwa V-förmig bis rech­ eckig gesickt ist, und die Sicken sind dann mit einge­ preßtem Gleitmittel-Faser-Gemisch ausgefüllt. Ebenso kann rund um die Öffnung eine ringförmige Auflage aufgepreßt sein, wobei der Ring mit dem Metallblechrand bevorzugt mechanisch verbunden ist.

Die Herstellung ganzflächiger Auflagen auf einem Träger­ blech erfolgt bevorzugt durch Aufwalzen des Metallfaser- Gleitmittel-Gemisches oder die ganzflächigen oder teil­ flächigen Beschichtungen beziehungsweise Auflagen können in einer Preßform auf die Trägerplatte aufgepreßt werden. Dabei können die Auflagen gegebenenfalls eine relief­ artige Struktur mit einer entsprechenden, der späteren Dichtpressungsbelastung von Ort zu Ort unterschiedlichen Verformungscharakteristik erhalten.

Erfindungsgemäß können außer Auspuffflanschdichtungen auch Zylinderkopfdichtungen aus gegebenenfalls verstärk­ ten und gepreßten Metallfaser-Gleitmittel-Gemisch be­ stehen. Bevorzugt sind die Gemische dann beidseitig auf ein Metallblech aufgewalzt und die Auflagen besitzen dann eine reliefartige Struktur entsprechend der Dichtpres­ sungsbelastung. Auf das Trägerblech können aber genauso­ gut Auflagen bevorzugt rund um die Brennraumöffnungen in gegebenenfalls Sicken aufgepreßt sein.

Durch die Erfindung sind somit hochtemperaturbelastbare Flachdichtungen mit guten Funktionseigenschaften geschaf­ fen, die mit relativ einfachen und preiswerten Mitteln hergestellt werden können.

Die Erfindung wird durch die 5 Abbildungen näher er­ läutert, und zwar zeigt

Fig. 1 den Teilschnitt durch eine erfindungs­ gemäß beschichtete Zylinderkopfdichtung und die

Fig. 2-5 den Querschnitt durch vier verschiedene Ausführungsformen von Auspuffflanschdichtungen.

In Fig. 1 ist 1 das Füllstück einer Zylinderkopfdichtung aus einem Laminat einer Metallträgerplatte 2 mit bei­ seitig aufgepreßten Beschichtungen 3, 4 aus einem Metall­ faser-Gleitmittel-Gemisch. Am Brennraumöffnungsrand 5 bilden die aufgepreßten Beschichtungen 3, 4 beidseitig profilartige Erhebungen 6, 7, die den Brennraum ringförmig umgeben und dort beim Einbau für einen erhöhten Dicht­ pressungsdruck sorgen.

In Fig. 2 bildet das Metallträgerblech 8 eines Auspuff­ flanschdichtringes am Öffnungsrand eine Sicke 9 mit etwa rechwinkligem Querschnitt, in die eine Auflage 10 aus Metallfaser-Gleitmittel-Gemisch eingepreßt ist.

In Fig. 3 ist 11 der Metallblechträgerring einer Aus­ puffflanschdichtung, dem am Öffnungsrand ein aus ge­ preßtem Gleitmittel-Fasergemisch bestehender Ring 12 vorgelagert ist. Der Ring 12 ist am Öffnungsrand mecha­ nisch verankert.

In Fig. 4 besitzt der Metallträgerring 13 etwa mittig eine eingeprägte rechtwinklige Sicke, in die ein Ring 17 aus Metallfaser-Gleitmittel-Gemisch eingepreßt ist.

In Fig. 5 ist der Metallträgerring 18 etwa mittig beid­ seitig mit Auflagen 19, 20 aus aufgepreßtem Gleitmittel- Metallfaser-Gemisch versehen. Die Auflagen 19, 20 sind über axiale Bohrungen 21 miteinander verbunden und so am Metallträgerring 18 befestigt.

Claims (8)

1. Hochtemperaturbeständige Weichstoffflachdichtung, wie insbesondere eine Zylinderkopfdichtung, eine Auspuffflanschdichtung oder eine Nebendichtung für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer ge­ gebenenfalls metallisch verstärkten Platte bezie­ hungsweise ringförmigen Scheibe aus Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte/Scheibe aus kurzen miteinander verpreßten Metallfasern und Gleitmittel besteht.

2. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung aus einer Trä­ gerplatte (2, 8, 11, 13, 18) mit einem ein- oder beid­ seitig, ganz- oder teilflächig aufgepreßten Gemisch aus kurzen Metallfasern und Gleitmittel besteht.

3. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Faserlänge der verwen­ deten Metallfasern zwischen 1 und 8 mm liegt.

4. Weichstoffflachdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel- Metallfaser-Gemisch aus 10 bis 90 Gewichtsteilen Metallfaser und 10 bis 90 Gewichtsteilen Gleitmittel besteht.

5. Weichstoffflachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern aus legiertem und/oder unlegiertem Stahl, Kupfer, Mes­ sing, Bronze und/oder Aluminium bestehen.

6. Weichstoffflachdichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitmittel aus Graphit in Faser-, Flocken- und/oder Pulverform, Bornitridpulver, Calciumfluoridpulver, Gleitmetall, Molybdändisulfid, Kunstharzpulver, Mineralfasern und/oder Glimmer bestehen.

6. Weichstoffflachdichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgepreßten Auflagen (3, 4) profilartige Erhebungen (6, 7) aufwei­ sen.

7. Weichstoffflachdichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagen (10, 17) aus gepreßtem Material in Sicken (9, 16) am Öffnungsrand der Dichtung eingepreßt sind.