DE3543367A1 - Flachdichtung, insbesondere auspuffflanschdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weichstoffflachdichtung für insbesondere Auspuffflanschverbindungen in Verbrennungsrkaftmaschinen, bestehend aus einem gegebenenfalls metallisch verstärkten und laminierten Graphitschichtmaterial.

Dichtungen im Auspuffbereich von Verbrennungskraftmaschinen sind im motorischen Betrieb vielfach Temperaturen von über 500°C bei gleichzeitiger Einwirkung heißer und oxydierend wirkender Luft und Verbrennungsgasen ausgesetzt. Vor allem deshalb bestehen die Auspuffflanschabdichtungen in Verbrennungskraftmaschinen aus Metallblech, wie bevorzugt mit Schutzüberzügen versehenen und am Öffnungsrand gesickten Stahlblechen. Die Dichtungen sind zwar dann temperatur- und oxydationsbeständig, allerdings lassen sich metallische Flachdichtungen nur schwer verformen. Auch bei gesickten Auspuffflanschdichtungen muß mit hohen Montagekräften gearbeitet werden, damit überhaupt eine ausreichende Dichtpressung und damit eine ausreichende statische Abdichtwirkung erzielt wird, allerdings läßt auch dann die Dichtwirkung bei längerer Betriebsdauer nach.

In modernen Verbrennungskraftmaschinen mit 3-Wege- Abgaskatalysatoren, bei denen über die im Abgasstrom angeordnete Meßsonde die Abgaszusammensetzung und entsprechend die Luftzufuhr zum System geregelt wird, reicht häufig die mit metallischen Auspuffflanschdichtungen erzielbare Abdichtwirkung nicht mehr aus. Schon kleine, über undichte oder schlecht abgedichtete Stellen des Auspuffflansches in den Abgasstrom eingesogene Luftmengen verfälschen die Meßergebnisse der Meßsonde und damit die Luftzufuhrregelung zur Verbrennungskraftmaschine.

Mit Weichstoffflachdichtungen aus gegebenenfalls metallisch verstärkten asbesthaltigen oder asbestfreien Faservliesen kann vor allem beim Einsatz als Zylinderkopfdichtung aufgrund ihres wesentlich besseren Verformungsverhaltens eine bessere Abdichtwirkung erzielt werden. Bei Auspuffflanschdichtungen mit einer Temperaturbelastung von über 500°C zersetzen sich jedoch die relativ hohen organischen Bindemittelanteile. Faservliesdichtungen werden unter diesen hohen Temperaturbelastungen zerstört, und das Auspuffsystem wird undicht.

Als asbestfreie, gut verformbare Weichstoffmaterialien sind vor allem zur Verwendung für Zylinderkopfdichtungen Graphitdichtungen bekannt, welche aus bevorzugt auf ein Metallblech aufgewalzten oder aufgepreßten, gegebenenfalls chemisch oder physikalisch aufbereiteten Graphitmassen bestehen. Graphit ist ein hochtemperaturbeständiges Material, und, da das Graphit nicht durch organische Bindemittel gebunden ist, sind Graphitdichtungen auch bei Temperaturbelastungen von über 500°C einsetzbar. Graphit ist aber vor allem bei diesen Temperaturen nicht oxydationsbeständig, so daß Graphitdichtungen unter dem Sauerstoffeinfluß, sei es aus der Umgebungsluft oder dem Abgas selbst, allmählich oxydieren und dadurch zerstört werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Weichstoffmaterial für vor allem Auspuffflanschdichtungen zu schaffen, welches sowohl eine gute Verformbarkeit und damit gute Abdichtwirkung als auch eine gute Temperatur- und Oxydationsbeständigkeit bei Temperaturen von über 500°C besitzt. Das Weichstoffmaterial soll zugleich einfach und kostensparend herzustellen sein.

Diese Aufgabe wird durch ein gegebenenfalls metallisch verstärktes Graphitschicht-Dichtungsmaterial gelöst, auf welches elektrolytisch oder galvanisch ein Metallüberzug aufgetragen ist.

Es wurde nun gefunden, daß der Metallüberzug auf dem Graphit unter Ausfüllung dessen Oberflächenporen als dünner, gut haftender und in sich geschlossener flexibler Metallfilm elektrolytisch oder galvanisch abgeschieden wird. Das überzogene Graphitschichtmaterial wird gegenüber heißer Luft oder Verbrennungsgasen versiegelt und damit vor einer Oxydation und Zerstörung durch Sauerstoff geschützt. Damit die gesamte Dichtung optimal vor Sauerstoffeinwirkung versiegelt ist, ist der Metallüberzug daher bevorzugt beidseitig ganzflächig auf die Dichtflächen und gegebenenfalls auch auf die Schnittflächen der Dichtung aufgetragen. Der dünne und flexible Metallfilm beeinträchtigt dabei das Verformungsverhalten des Graphitdichtungsmaterials allenfalls nur wenig, so daß die Graphitdichtungen als Auspuffflanschdichtungen mit gutem Abdichtverhalten wie Weichtstoffdichtungen eingesetzt werden können. Es wurde gefunden, daß Metallüberzüge auf den Dichtflächen in Schichtdicken zwischen 0,001 und 0,1 mm Graphitdichtungen mit optimalem Verformungsverhalten beziehungsweise Funktionsverhalten bei gleichzeitigem optimalen Schutz des Graphits vor Oxydation und Korrosion liefern.

Als Überzugsmetalle sind im Prinzip alle elektrolytisch oder galvanisch abscheidbaren Metalle oder Metallegierungen verwendbar. Bevorzugt wird jedoch Kupfer oder Nickel als Überzugsmaterial verwendet, da diese Metalle leicht und wirtschaftlich auf dem Graphit galvanisch oder elektrolytisch niedergeschlagen werden können, und da diese Metalle mit einem Schmelzpunkt von über 1000°C hochtemperaturbeständig und aufgrund ihres halbedlen Charakters weitgehend oxydations- und korrosionsbeständig sind.

Da Graphit den elektrischen Strom gut leitet, kann die Abscheidung des Metalls ohne Vorbehandlung des Graphits nach einem der bekannten galvanischen oder elektrolytisch-stromlosen Verfahren erfolgen. Dabei kann das Graphitschichtmaterial beziehungsweise das fertige, gegebenenfalls metallisch verstärkte Graphitdichtungsmaterial vor dem Stanzen mit dem Metallüberzug versehen werden. Bevorzugt erfolgt aber der Metallauftrag auf die fertiggestellte und gestanzte Dichtung, so daß in einem Arbeitsgang und damit kostensparend sowohl beide Dichtflächen ganzflächig als auch die Schnittflächen mit dem Metallüberzug versehen werden. Die Dichtungen sind dann mit einem zusammenhängenden Metallüberzug versiegelt und vor Oxydation und Korrosion besonders gut geschützt.

Durch die Erfindung ist somit auf der Basis eines Graphitflachdichtungsmaterials ein einfaches Material gefunden, welches sowohl hochtemperatur-, oxydations- und korrosionsfeste Eigenschaften als auch Verformungseigenschaften praktisch wie ein Weichstoffmaterial besitzt. Das Material kann daher vorteilhaft mit sehr guter Abdichtwirkung für durch Oxydation und Korrosion bei Hochtemperaturen belastete Auspuffflanschdichtungen verwendet werden. Vor allem in modernen Auspuffanlagen sind die Meßsonden im Abgasstrom vor Fehlmessungen durch Undichtigkeiten besonders geschützt.

Die erfindungsgemäß beschichteten Graphitdichtungen können natürlich auch an anderen Dichtstellen vor allem in der Verbrennungskraftmaschine wie beispielsweise als Zylinderkopfdichtungen verwendet werden.

Zylinderkopfdichtungen aus Faservliesmaterial mit vor allem lediglich Graphiteinlagen oder Graphitauflagen in besonders beanspruchten Bereichen können im Sinne der Erfindung nur in bestimmten Bereichen mit dem metallischen Überzug versehen sein. Dabei wurde gefunden, daß auf den Metallüberzug aufgetragene Auflagen aus polymerem Material eine verbesserte Haftung auf der Dichtung besitzen. Der galvanische Überzug kann daher, falls sinnvoll, auf Graphitdichtungen nur an den besonders gefährdeten Bereichen partiell gegebenenfalls auch als haftvermittelnder Überzug aufgetragen sein. Die Materialien können dann, wie in der Flachdichtungstechnik üblich, zu entsprechenden Dichtungen weiterverarbeitet sein.

Vor allem Graphitdichtungen mit galvanischen Überzügen aus Nickel oder Kupfer sind aufgrund der geringeren Preise dieser Metalle und ihrer leichten Abscheidbarkeit kostensparend und wirtschaftlich herstellbar. Für Spezialfälle können die Dichtungen aber auch mit dem schwer abscheidbaren Chrom oder teuren Edelmetallen, wie Gold oder Silber, beschichtet sein.

Die Erfindung wird durch die beiden Abbildungen näher erläutert, die in

Fig. 1 die Aufsicht auf eine Auspuffflanschdichtung und in

Fig. 2 den Querschnitt durch die Auspuffflanschdichtung im Bereich der Durchgangsöffnung in der Linie I-I′ zeigen.

In Fig. 1 ist (1) die Auspuffflanschdichtung mit der Abgasdurchgangsöffnung (2) und den beiden Schraubendurchgängen (3, 4).

Das Querschnittsbild der Fig. 2 gemäß der Linie I-I′ der Fig. 1 zeigt die Auspuffflanschdichtung (1) an der Abgasöffnung (2) und das Rauhblech (5) mit beiseitig aufgewalztem Graphitschichtmaterial (6). Die Dichtflächen (7, 8) sind beidseitig mit einem galvanisch abgeschiedenen Überzug (9) aus einer 0,020 mm starken Nickelschicht versehen, wobei sich der Überzug (9) gleichzeitig auch über die Schnittflächen (10) an der Abgasöffnung (2) erstreckt. Die Graphitdichtung ist so mit einer zusammenhängenden galvanischen Nickelschicht (9) bedeckt und gegenüber Oxydation und Korrosion optimal versiegelt.

Claims (7)

1. Weichstoffflachdichtung aus einem gegebenenfalls metallisch verstärkten und laminierten Graphitschichtmaterial, für insbesondere Auspuffflanschverbindungen in Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (1) mit einem galvanisch oder elektrolytisch abgeschiedenen Metallüberzug (9) versehen ist.

2. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (9) beidseitig die Dichtflächen (7, 8), und die Schnittflächen (10) vollständig bedeckt.

3. Weichstoffflachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (9) die Dichtflächen (7, 8) und/oder die Schnittflächen (10) teilweise bedeckt.

4. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (9) aus Kupfer oder Nickel besteht.

5. Weichstoffflachdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Überzuges (9) zwischen 0,001 und 0,10 mm beträgt.

6. Verwendung der Weichstoffflanschdichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 als Auspuffflanschdichtung (1) in Verbrennungskraftmaschinen, in deren Abgasstrom eine Meßsonde zur Bestimmung und Regulierung der Luftzuführung zur Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.

7. Verwendung des Überzuges (9) auf Graphitmaterial als haftvermittelnder Überzug (9) für polymere Auflagen auf Flachdichtungen, welche vollständig oder teilweise aus Graphit bestehen.