DE3725744C1

DE3725744C1 - Seal ring with outer surface as sliding face - consists of metal wire or metal fibre material pressed together and powdered to fine grain material

Info

Publication number: DE3725744C1
Application number: DE19873725744
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Loenne; Ruediger 5093 Burscheid De Voigt
Original assignee: GOETZE AG 5093 BURSCHEID DE
Current assignee: GOETZE AG 5093 BURSCHEID DE
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1988-12-22

Abstract

Seal ring with at least one outer surface acting as sliding face, partic. for sealing of flexibly joined exhaust gas pipes of internal combustion engines, consists of metal wire or metal fibre material, pressed together, and powdered to fine grain filler material, consisting of Cu, Ni and/or Co or their alloys, the remainder of the filler being lubricant. Pref. the ring consists of 10-90 wt.% metal fibre material partic. short steel fibres and 90-10 wt.% of filler, contg. 0-50 wt.% graphite and/or mica, and 50-100 wt.% Cu, Ni and/or Co or their alloys. ADVANTAGE - Seal retained over long service lives, maintaining sliding characteristics.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit mindestens einer als Gleitfläche dienenden Mantelfläche, insbesondere zur Abdichtung gelenkig verbundener Abgasleitungen von Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus miteinander verpreßtem Fasermaterial und einem pulverigen bis feinkörnigen Füllstoff.The invention relates to a sealing ring at least one serving as a sliding surface Shell surface, especially articulated for sealing connected exhaust pipes from Internal combustion engines consisting of each other pressed fiber material and a powdery up fine-grained filler.

Zur Vermeidung der Übertragung der vom Motor ausgehenden Schwingungen auf das Auspuffsystem in Verbrennungskraftmaschinen ist es bekannt, das Abgassammelrohr und Abgasauslaßrohr gelenkig zu verbinden, indem man ein Rohrkupplungssystem nach dem bekannten Kugelpfannensystem verwendet, bei dem die Rohrenden als übereinander passende Kugelschalensegmente beziehungsweise Kugelsegmente gestaltet sind. Der diese Verbindung abdichtende Dichtungsring ist der Kontur der Gelenkverbindung angepaßt, er besitzt mindestens eine als Gleitfläche dienende Mantelfläche und übernimmt so die Funktion eines Gleitlagers für die Rohrverbindung.To avoid the transmission of the engine outgoing vibrations on the exhaust system in Internal combustion engines are known to do that Exhaust manifold and exhaust outlet pipe articulated connect by using a pipe coupling system according to the known ball socket system used, in which the Pipe ends as one on top of the other Spherical shell segments or spherical segments are designed. The one that seals this connection Sealing ring is the contour of the articulated connection adapted, he has at least one as a sliding surface serving outer surface and thus takes over the function a plain bearing for the pipe connection.

Entsprechend ihrer Funktion bestehen die Dichtungsringe aus Gleitwerkstoffen, die nach beispielsweise der DE-OS 28 29 333, der DE-PS 28 45 949, der DE-OS 31 07 920, der DE-PS 32 34 376 und der DE-PS 33 29 056 aus miteinander verpreßtem Metalldraht- oder Metallfasermaterial und pulverigen bis feinkörnigen Gleitmitteln als Füllstoff bestehen. Die Metallfasermaterialien sind dabei bevorzugt Metallgewebe, langsträhnige Metallfasern oder Metallfaserwollknäuel, aus denen Ringrohlinge gewickelt und verpreßt werden, die dann nach einer Imprägnation mit dem Gleitmittel in der Form unter hohem Druck zu Dichtungsringen fertig gepreßt werden. Nach der DE-PS 32 34 376 werden als Metallfasermaterialien relativ kurze Metallfasern verwendet, mit denen schüttfähige homogene Metallfaser-Gleitmittelgemische herstellbar sind, die dann direkt einstufig in der Form zum Dichtungsring verpreßbar sind.They exist according to their function Sealing rings made of sliding materials, according to for example DE-OS 28 29 333, the DE-PS 28 45 949, DE-OS 31 07 920, the DE-PS 32 34 376 and DE-PS 33 29 056 pressed together metal wire or Metal fiber material and powdery to fine-grained Lubricants exist as a filler. The Metal fiber materials are preferred Metal mesh, long-stranded metal fibers or Metal fiber wool balls from which ring blanks are wound and pressed, which then after a Impregnation with the lubricant in the form below high pressure to be pressed to sealing rings. According to DE-PS 32 34 376 as Metal fiber materials are relatively short metal fibers used with the pourable homogeneous Metal fiber-lubricant mixtures can be produced that then directly in one step in the form of the sealing ring are compressible.

Die Dichtungsringe müssen entsprechend ihrer Temperaturbelastung im Auspuffsystem hochtemperaturbeständig sein, und entsprechend dem Anwendungsfall werden Gleitmittel mit entsprechender Temperaturbeständigkeit verwendet. Graphit zeigt bei Temperaturbelastungen von 800 Grad Celsius starke Oxydationserscheinungen, und Glimmer verliert ab etwa 750 Grad Celsius seine Funktionseigenschaften, so daß thermisch weniger belastete Dichtungsringe Graphit als Gleitmittel und thermisch höher belastete Dichtungsringe Glimmer als Füllstoff enthalten. Bei modernen Verbrennungskraftmaschinen mit einer katalytischen Nachverbrennung der Verbrennungsgase werden Abgastemperaturen von bis zu über 1000 Grad Celsius erreicht, und die Dichtungsringe erhitzen sich je nach Einbaulage im Auspuffsystem bis zu Temperaturen von 650 Grad Celsius. Entsprechend der Belastbarkeit werden die herkömmlichen Ringe dann schnell erhitzt, verlieren ihre Gleiteigenschaften und fallen nach kurzer Lebensdauer aus.The sealing rings must correspond to their Exhaust system temperature be resistant to high temperatures, and accordingly Use case with appropriate lubricants Temperature resistance used. Graphite shows Temperature loads of 800 degrees Celsius strong Signs of oxidation, and mica loses from about 750 degrees Celsius its functional properties, so that Sealing rings less thermally loaded than graphite Lubricant and more thermally stressed Sealing rings contain mica as a filler. At modern internal combustion engines with one catalytic afterburning of the combustion gases Exhaust gas temperatures of up to over 1000 degrees Celsius reached, and the sealing rings heat up depending on Installation position in the exhaust system up to temperatures of 650 degrees Celsius. According to the resilience the conventional rings are then heated quickly, lose their sliding properties and fall short lifespan.

Nach der DE-OS 33 29 056 wird daher ein lediglich aus Metallfasergeweben gewickelter und gepreßter Ring mit einer Füllung der durchlässigen Poren aus Metalloxid/Kunstharzbindemittel versehen. Metalloxide sind auch gegenüber extremen Temperaturen beständig, so daß die Ringe in Auspuffleitungen mit extremer Temperaturbelastung eingesetzt werden können. Metalloxide, wie vor allem das in diesem Fall verwendete Titandioxid, sind keine Gleitmittel, und der Ring besitzt keine als Gleitfläche dienende Mantelfläche. Der eingebaute Ring sitzt daher rutschfest in der Auspuffrohrverbindung und wirkt nicht als Gleitlager der verbundenen Rohre, sondern er wird auf Verdrehung und Vertwistung durch die vom Motor ausgehenden Schwingungen belastet und dämpft aufgrund seiner Elastizität wie ein elastischer Drehschwingungsdämpfer die Schwingungen. Dadurch ist aber die mechanische Belastung des Dichtungsringes und des gesamten Auspuffsystemes wesentlich größer, und es kann nach längeren Betriebszeiten leicht zur Zerstörung und zum Ausfall des Dichtungsringes und/oder zur Zerstörung der Auspuffanlage kommen.According to DE-OS 33 29 056 is therefore only one Metal fiber fabric wound and pressed ring with a filling of the permeable pores Provide metal oxide / synthetic resin binder. Metal oxides are also resistant to extreme temperatures, so the rings in exhaust pipes with extreme Temperature load can be used. Metal oxides, especially the one in this case Titanium dioxide used, are not lubricants, and the ring does not have a sliding surface Lateral surface. The built-in ring therefore sits non-slip in the exhaust pipe connection and works not as a plain bearing of the connected pipes, but he is due to twisting and twisting by the engine outgoing vibrations stresses and dampens due its elasticity like an elastic Torsional vibration damper the vibrations. This is but the mechanical load on the sealing ring and of the entire exhaust system much larger, and it can easily be used after long periods of operation Destruction and failure of the sealing ring and / or destroy the exhaust system.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Dichtungsring gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, der auch bei extremen Temperaturbelastungen gleitfähig ist und nach langer Lebensdauer zerstörungsfrei abdichtet.The present invention is therefore the object based on a sealing ring according to the preamble of To create main patent claim, which also at extreme temperature loads is slippery and after long service life seals non-destructively.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Dichtungsring gelöst, dessen pulveriger bis feinkörniger Füllstoff ganz oder teilweise aus Kupfer, Nickel und/oder Kobalt oder deren Legierungen besteht, die entweder einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden können. Der bevorzugt verwendete Füllstoff ist Nickel oder eine Legierung mit überwiegendem Nickelanteil.According to the invention, this object is achieved by a Sealing ring loosened, its powdery up fine-grained filler made wholly or partly of copper, There is nickel and / or cobalt or their alloys, which are used either individually or in a mixture can. The preferred filler is nickel or an alloy with a predominant nickel content.

Die erfindungsgemäßen Dichtungsringe wurden unter Betriebsbedingungen bei den maximal auftretenden Abgastemperaturen in einem Modellgerät getestet. Obwohl an und für sich besonders gutes Gleitverhalten der zugegebenen Metalle nicht bekannt ist, zeigten die erfindungsgemäßen Ringe gerade bei extremen Temperaturen überraschenderweise ein besonders gutes Gleitverhalten. An der Dichtstelle zwischen der Gleitfläche des Ringes und dem Auspuffrohrende entstanden während des Tests keine Geräuschemissionen, und der Ring lief offensichtlich im Testversuch reibungsarm ohne Preßerscheinungen auf der Gegenfläche. Nach Beendigung des Testversuches nach längerer Betriebsdauer wies die Gleitfläche des Dichtungsringes keine größeren Verschleißspuren auf, und da der Ring im Betrieb kaum auf Verdrehung und Vertwistung belastet war, zeigte er auch keine Verformungen, Ausbrüche oder Zerstörungen durch mechanische Überlastung. Auch bei Abgastemperaturen von etwa 1000 Grad Celsius wurde der Ring nicht durch Überhitzung zerstört.The sealing rings according to the invention were under Operating conditions at the maximum occurring Exhaust gas temperatures tested in a model device. Although, in and of itself, particularly good gliding behavior of the added metals is not known rings according to the invention especially at extreme Temperatures surprisingly a particularly good one Sliding behavior. At the sealing point between the Sliding surface of the ring and the exhaust pipe end there was no noise during the test, and the ring obviously ran in the test low-friction without pressing on the Counter surface. After completing the test attempt after the sliding surface of the Sealing ring no major signs of wear, and since the ring hardly operates during rotation and If it was twisted, he showed none Deformation, breakouts or destruction by mechanical overload. Even at exhaust gas temperatures the ring did not pass through at around 1000 degrees Celsius Overheating destroyed.

Bei Testversuchen wurde dabei gefunden, daß erfindungsgemäße Ringe, gepreßt aus Metallgeweben, langsträhnigen Fasern oder kurzen Fasern mit Einlagen aus Metallpulver, mit einer Imprägnation aus Metallpulver oder mit eingemischten Metallpulvern, wobei als Metall Kupfer, Nickel und/oder Kobalt bzw. deren Legierungen verwendet werden, gleich gute Testergebnisse lieferten. Bei Verwendung von derartigen Metallpulvern im Ring können dabei zwischen 50 und 100% die bisher in den Ringen verwendeten Gleitmittel ersetzen, so daß die Ringe dann aus 10 bis 90 Gew.-% Metallfasermaterial und 10 bis 90 Gew.-% Füllstoff bestehen, der aus 0 bis 50 Gew.-% eines herkömmlichen Gleitmittels, wie vor allem Graphit, und 50 bis 100 Gew.-% des genannten Metall pulvers aus Kupfer, Nickel und/oder Kobalt bzw. deren Legierungen besteht.In test trials, it was found that rings according to the invention, pressed from metal mesh, long-stranded fibers or short fibers with inlays made of metal powder, with an impregnation made of metal powder or with mixed in metal powders, the metal being copper, nickel and / or cobalt or whose alloys are used, equally good Test results delivered. When using such Metal powders in the ring can be between 50 and 100% the lubricants previously used in the rings replace so that the rings then from 10 to 90 wt .-% metal fiber material and 10 to 90 wt .-% filler consist of 0 to 50% by weight of a conventional lubricant, such as especially graphite, and 50 to 100 wt .-% of said metal powder of copper, nickel and / or cobalt or their Alloys.

Gefunden wurde, daß bei normalen Temperaturbelastungen von bis zu 500 Grad Celsius der Füllstoff maximal 50 Gew.-% herkömmliches Gleitmittel, wie Graphit, enthalten kann, während bei Temperaturbelastungen von über 800 Grad Celsius der Füllstoff nur noch aus den obengenannten Metallen oder deren Legierungen bestehen sollte. Im Sinne der Erfindung kann der Ring die aus der DE-PS 32 34 376 bekannten Zusatzstoffe enthalten, und als Metallfasern können alle in der DE-PS 32 34 376 genannten Fasern gleichermaßen gut verwendet werden.It was found that at normal temperature loads filler of up to 500 degrees Celsius 50% by weight of conventional lubricant, such as Graphite, may contain while at Temperature loads of over 800 degrees Celsius Filler only from the above metals or whose alloys should exist. In the sense of the Invention can the ring from DE-PS 32 34 376 known additives contain, and as metal fibers can all fibers mentioned in DE-PS 32 34 376 can be used equally well.

Durch die Erfindung ist somit ein Dichtungsring geschaffen, der mit langer Lebensdauer in den gelenkigen Verbindungen von vor allem Auspuffleitungen von Verbrennungskraftmaschinen bei extremer Temperaturbelastung eingesetzt werden kann. Der Ring ist auch bei extremen Abgastemperaturen voll funktionsfähig, und er besitzt auch bei dieser Temperatur gute Gleiteigenschaften, so daß er reibungsarm ohne Entwicklung störender Geräusche weitgehend verschleißfrei läuft. Aufgrund der Reibungsarmut des erfindungsgemäßen Ringes, der bevorzugt aus Gemischen kurzer Stahlfasern mit den im Anspruch 1 genannten Füllstoffen gepreßt ist, werden im Betrieb allenfalls nur geringe mechanische Belastungen auf das Auspuffsystem übertragen, das gesamte Auspuffsystem ist vor Ermüdungsbrüchen geschützt und erreicht lange Betriebseinsatzzeiten.The invention thus provides a sealing ring created the long life in the articulated connections of mainly exhaust pipes of internal combustion engines at extreme Temperature load can be used. The ring is full even with extreme exhaust gas temperatures functional, and it also has this temperature good sliding properties so that it is low-friction without Development of disturbing noises largely wear-free running. Due to the low friction of the ring according to the invention, the preferably from mixtures of short steel fibers with those in claim 1 mentioned fillers is pressed in Operation only minimal mechanical loads transferred to the exhaust system, the whole Exhaust system is protected against fatigue breaks and achieves long operating times.

Claims

1. Sealing ring with at least one surface serving as a sliding surface, in particular for sealing articulated exhaust pipes of internal combustion engines, consisting of pressed metal wire or metal fiber material and powdery to fine-grained filler, characterized in that the powdery to fine-grained filler is made entirely or partially of copper, nickel and / or cobalt or their alloys and the rest of the filler consists of a lubricant.

2. Sealing ring according to claim 1, characterized characterized that he was from 10 to 90% by weight metal fiber material and 10 up to 90% by weight of a filler consists of 0 to 50 wt .-% Graphite and / or mica and 50 to 100% by weight Copper, nickel and / or cobalt or their alloys.

3. Sealing ring according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the metal fiber material short steel fiber with a fiber length between 1 and 8 mm.