DE3702452A1 - Flachdichtung fuer insbesondere thermisch hoch belastete dichtstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachdichtung für insbesondere thermisch hoch belastete Dichtstellen vorzugsweise im Auspuffbereich von Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einem Rauhzackenblech mit mindestens einer Weichstoffplatten- oder Metallblechplattenauflage und mindestens einer Metallblechabdeckung.

Weichstoffflachdichtungen für Verbrennungskraftmaschinen, wie Zylinderkopfdichtungen oder Auspuffflanschdichtungen, bestehen nach beispielsweise der US-PS 39 70 322 aus Weichstoffaservliesen mit einem verstärkenden Rauhzackenblech, dessen Zacken in den Weichstoff hineinragen und dadurch am Rauhzackenblech verklammern. Die Weichstoffaservliese enthalten Bindemittel meist auf der Basis von Kautschuken, so daß die Fasern miteinander verbunden sind und die Festigkeit des Faservlieses verstärkt wird. Weiter können die Faservliese durch eine zusätzliche Imprägnation verfestigt werden.

Unter hohen Temperaturbelastungen jedoch, beispielsweise an einer thermisch hoch belasteten Auspuffflanschdichtung, können die organischen Bindemittel und gegebenenfalls die Imprägniermittel zerstört werden, indem sie verkleben oder erweichen, so daß die Festigkeit der Faservliese nachläßt.

Insbesondere bei den heute bevorzugt eingesetzten Faservliesen, die wegen der schlechten Bindefähigkeit der asbestfreien Fasern vielfach höhere Bindemittelanteile enthalten, wirkt sich dieser Nachteil besonders stark aus.

Für thermisch hoch belastete Dichtungen werden daher in der Praxis meist Metalldichtungen, wie bevorzugt Stahldichtungen, verwendet, die wesentlich höher zerstörungsfrei temperaturbelastbar sind. Allerdings sind Metalldichtungen unter dem Dichtpressungsdruck nur schwer verformbar, und durch schlechte Anpassungsfähigkeit an die abzudichtenden Dichtflächen kann vielfach keine optimale Abdichtung erreicht werden.

Um den Weichstoff vor Temperatur- und Medieneinflüssen besonders zu schützen, ist es nach der US-PS 18 43 881 auch bekannt, ein- oder bevorzugt beidseitig auf die Weichstoffoberflächen Metallblechplatten aufzulegen und die aufliegenden Metallblechplatten entweder durch Kleben oder Verklammern mit den Einfassungen der Durchgangsöffnungen zu verbinden.

Klebverbindungen sind allerdings auch nur bedingt temperatur- und medienbeständig, und bei einer Verklammerung der aufliegenden Bleche über die Einfassungen fehlt die Bindung der Metallbleche am Weichstoff im Restflächenbereich. Sie sind verschiebbar, und die fehlende Bindung kann sich nachteilig für das Funktionsverhalten der Dichtung auswirken.

Es ist ferner beispielsweise nach der DE-OS 34 25 075 auch schon bekannt, als auf dem Weichstoff aufliegende Metallbleche einseitig gezackte Rauhzackenbleche zu verwenden, so daß die Rauhzacken sich im Weichstoff verankern und die Metallblechplatten ganzflächig gleichmäßig befestigt sind. Damit sich in diesem Fall allerdings die Rauhzacken überhaupt im Weichstoff verankern können, muß das Metallblech eine ausreichende Biegesteifigkeit besitzen. Solche Metallbleche sind dann allerdings nur noch schwer verformbar, so daß die Dichtungen ähnlich wie rein metallische Dichtungen vielfach nicht ausreichend abdichten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachdichtung gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, welche bei guter Anpassungsfähigkeit beziehungsweise optimalem Abdichtungsverhalten eine verbesserte Temperaturbeständigkeit besitzt. Die Dichtung soll zugleich einfach und kostensparend herstellbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flachdichtung aus einem Laminat mit ein- oder beidseitig auf der Dichtung aufliegenden Metallblechplatten und einem beidseitig gezackten Rauhzackenblech im Kern gelöst, bei dem die Rauhblechzacken die aufliegende Metallblechabdeckung durchstoßen und das Laminat durch Umbiegen der Zackenspitzen verklammern. Bevorzugt besteht das Flachdichtungslaminat im Kern aus einem Rauhzackenblech, auf dem beidseitig Weichstoffschichten aufgetragen sind, und auf deren Oberflächen die äußeren Metallblechspitzen aufliegen.

Bei der erfindungsgemäßen Flachdichtung ist jetzt der Weichstoff zwischen den Metallblechplatten fest verspannt, und die den Weichstoff und die aufliegenden Metallbleche durchstoßenden Zacken des Rauhzackenblechs klammern den Weichstoff ein. Unter hoher Temperaturbelastung läßt jetzt beim Erweichen oder Verkleben des Bindemittels beziehungsweise des Imprägniermittels die Festigkeit der Dichtungsplatte nicht nach, und die Dichtung bleibt auch nach längerer höherer Temperaturbelastung dicht. Die auf den Dichtflächen aufliegenden Metallbleche bestehen bevorzugt aus relativ weichen Metallen, wie Kupfer, Kupfernickel- oder Kupferaluminiumlegierungen, und sie besitzen eine Dicke zwischen 0,02 und 0,15 mm. Auf diese Weise bereitet das Durchstoßen der Rauhblechzacken durch die aufliegenden Metallbleche keine Schwierigkeiten. Gleichzeitig wird das Verformungsverhalten der Dichtung durch die aufliegenden Metallbleche nicht wesentlich verringert, und die Dichtung paßt sich praktisch wie eine Weichstoffdichtung den abzudichtenden Dichtflächen an. Durch die Dichtung wird so ein optimales Abdichtungsverhalten erreicht.

Anstelle einer Weichstoffschicht im Dichtungsplattenlaminat können auch mehrere übereinanderliegende Weichstoffschichten und/oder Metallblechschichten miteinander kombiniert werden. Im Sinne der Erfindung können die Dichtungen auch nur aus dünnen Metallblechlaminaten bestehen. Durch die Rauhzacken des Rauhbleches im Kern sind die dünnen Metallbleche optimal miteinander verbunden. Durch die dünnen aufliegenden Bleche aus weicheren Metallen ist die Dichtung anpassungsfähig an die abzudichtenden Dichtflächen und damit optimal gut abdichtend.

Die Temperaturbelastbarkeit ist entsprechend der thermischen Belastbarkeit der Metalle hoch.

Durch die Erfindung ist somit eine Flachdichtung geschaffen, die thermisch hoch belastbar ist, und die gleichzeitig die Anpassungsfähigkeit beziehungsweise das Abdichtverhalten von Weichstoffflachdichtungen besitzt. Auch bei Zerstörung der Bindemittel und Imprägniermittel unter hoher thermischer Belastung bleibt die Dichtung im Betrieb funktionsfähig, und die erfindungsgemäße Dichtung kann vor allem als Auspuffflanschdichtung in Verbrennungskraftmaschinen hohen Temperaturbelastungen von über 750°C ausgesetzt werden. Vor allem durch die hohe Festigkeit und Medienbeständigkeit kann die Dichtung aber auch an thermisch weniger belasteten Dichtstellen der Verbrennungskraftmaschine, bevorzugt als Zylinderkopfdichtung, eingesetzt werden. Die Herstellung der Dichtung ist darüber hinaus einfach und kann nach üblichen Verfahren durch Zusammenbau der Schichten erfolgen.

Die erfindungsgemäße Flachdichtung wird durch die beiden im Querschnitt dargestellten Auspuffflanschdichtungen näher erläutert.

In Fig. 1 besteht die Flachdichtung (1) aus einem Laminat mit einem Rauhzackenblech (2) im Kern, beidseitig aufliegenden Weichstoffschichten (3, 4) und beidseitig aufliegenden Kupferblechen (5, 6) von je 0,06 mm Stärke. Die Rauhzacken (7) der Rauhzackenbleche (2) haben sowohl die Weichstoffschichten (3, 4) als auch die abdeckenden Kupferbleche (5, 6) durchstoßen, und ihre Spitzen (8) sind so umgebogen, daß sie die Laminatschichten (2, 3, 4, 5, 6) miteinander fest verklammern. Durch die beidseitig aufliegenden weichen und dünnen Kupferbleche (5, 6) ist die Dichtung (1) wie eine Weichstoffdichtung verformbar und optimal abdichtend, und gleichzeitig ist der zwischen die Kupferbleche (5, 6) eingeklemmte und durch die Rauhzacken (7) verfestigte Weichstoff auch nach höheren Temperaturbelastungen funktionsfähig. Das Querschnittsbild zeigt die Flachdichtung (1) am Rand der Abgasöffnung (8), der Dichtungsrand ist in üblicher Weise mit einer metallischen Einfassung (9) versehen.

Das Flachdichtungsmaterial der Fig. 2 besteht aus einem Rauhzackenblech (12) im Kern und insgesamt vier beidseitig aufliegenden dünnen Metallblechen (13). Die beiden äußeren Metallbleche (15, 14) bestehen aus Kupferblech von je 0,06 mm Dicke. Durch die beiden weichen äußeren Kupferbleche (14, 15) ist die Dichtung (11) anpassungsfähig und dichtet optimal ab, und durch die die Metallbleche (13) durchstoßenden Rauhzacken (16) sind die einzelnen Schichten (12, 13, 14, 15) fest miteinander verklemmt. Diese Flachdichtung (11) ist problemlos bei hohen Temperaturen belastbar.

Claims (5)

1. Flachdichtung für insbesondere thermisch hoch belastete Dichtstellen vorzugsweise im Auspuffbereich von Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einem Rauhzackenblech mit mindestens einer Weichstoffplatten- oder Metallplattenauflage und mindestens einer Metallblechabdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhblechzacken (16, 7) die aufliegende Metallblechabdeckung (5, 6, 14, 15) durchstoßen und das Laminat (2, 3, 4, 6 und 12, 13) durch Umbiegung der Zackenspitzen (8) verklammern.

2. Flachdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufliegende Metallblechabdeckung (5, 6, 14, 15) eine Blechdicke zwischen 0,02 und 0,15 mm besitzt.

3. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufliegenden Metallblechplatten (5, 6, 14, 15) aus Kupfer, Kupferlegierungen und/oder Kupferaluminiumlegierungen bestehen.

4. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung (1) aus einem Rauhzackenblech (2) im Kern, beidseitig aufliegenden Faservliesschichten (3, 4) und beidseitigen äußeren Metallblechen (5, 6) besteht.

5. Flachdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung (11) aus einem Rauhzackenblech (12) im Kern, auf jeder Seite einem oder mehreren aufliegenden Metallblechen (13) und beidseitigen äußeren Metallblechplatten (14, 15) besteht.