DE3835082C2 - Metalldichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Metalldichtung zum Abdichten zwi­ schen zwei Teilen, wobei die Metalldichtung eine Metallplatte mit wenigstens einer abzudichtenden Fluidöffnung sowie mit meh­ reren Bohrungen für den Durchgang von Befestigungsschrauben zum Verbinden der beiden Teile aufweist, wobei ferner ein um die abzudichtende Fluidöffnung herum angeordneter Hauptwulst und wenigstens ein dem Hauptwulst benachbart angeordneter Hilfs­ wulst vorgesehen ist.

Wenn ein Teil, in dem sich eine Fluidöffnung befindet, ab­ dichtend mit einem anderen Teil, welches ebenfalls eine Fluid­ öffnung hat, verbunden wird, wird eine Dichtung zwischen den beiden Teilen eingebaut, um eine Abdichtung um die Fluidöffnung herum zu erzielen. Generell werden die beiden Teile mittels ei­ ner Mehrzahl von Muttern und Befestigungsschrauben, welche durch die Teile hindurchgehen, aneinander befestigt. In dem Fall, in dem der Abstand zwischen den Befestigungsschrauben nicht so eng ist, wird, wenn die Befestigungsschrauben festge­ zogen werden, kein gleichförmiger Oberflächendruck um die abzu­ dichtende Fluidöffnung herum erhalten. Es ist nämlich dann so, daß die Abdichtungsfähigkeit in den Bereichen, die sich benach­ bart der Befestigungsschrauben befinden, unterschiedlich gegen­ über der Abdichtungsfähigkeit in den Bereichen ist, die von den Befestigungsschrauben weiter entfernt sind.

Wenn z. B. eine Krümmer- oder Verteilerdichtung mittels vier Be­ festigungsschrauben und gegebenenfalls Muttern (anstelle der Muttern können natürlich auch in üblicher Weise Gewindelöcher vorgesehen sein) fest und sicher zwischen einem Krümmer oder Verteiler und einem Zylinderkopf eingebaut ist, ist der Ober­ flächendruck der Krümmer- oder Verteilerdichtung um die abzu­ dichtende Fluidöffnung herum nicht gleichförmig. Bereiche, die sich benachbart den Befestigungsschrauben befinden, haben zwar einen hohen Oberflächendruck, jedoch nimmt der Oberflächendruck mit zunehmendem Abstand von den Befestigungsschrauben ab. Als Ergebnis hiervon ist die Abdichtungsfähigkeit in Bereichen be­ nachbart der Befestigungsschrauben viel besser als die Abdich­ tungsfähigkeit in Bereichen, die von den Befestigungsschrauben weiter entfernt sind.

Um eine Abdichtung um Fluidöffnungen herum, wie beispielsweise Zylinderbohrungen, Wasserbohrungen und Ölbohrungen, zu erzie­ len, ist vorgeschlagen worden, einen Wulst in einer Stahlplatte auszubilden, welcher die abzudichtende Fluidöffnung umgibt. Da der Oberflächendruck auf den Wulst nicht gleichförmig ist, kann jedoch selbst dann, wenn ein Wulst um die abzudichtende Fluid­ öffnung herum ausgebildet ist, immer noch eine Flüssigkeits­ leckage aus der Fluidöffnung in einem Bereich stattfinden, wo der Oberflächendruck des Wulsts nicht so stark wie in der Nähe der Befestigungsschrauben ist.

In dieser Hinsicht wurde vorgeschlagen, einen zweiten Wulst vollständig um den ersten Wulst herum auszubilden, um eine Leckage mittels der beiden Wülste zu verhindern. In dem Fall, in dem die beiden Wülste vorgesehen sind, ist es zwar möglich, einen starken Oberflächendruck auf die Dichtung anzuwenden. Je­ doch ist der auf die Dichtung oder die Wülste ausgeübte Ober­ flächendruck nicht gleichförmig. Als Ergebnis hiervon kann es immer noch dazu kommen, daß eine Fluidleckage in einem Teil der Dichtung, welcher einen niedrigeren Oberflächendruck hat, stattfindet. Es wird nämlich selbst dort, wo zwei Wülste um ei­ ne abzudichtende Fluidöffnung herum ausgebildet sind, teilweise ein Bereich niedrigeren Oberflächendrucks um die Fluidöffnung herum ausgebildet. In einem solchen Bereich niedrigen Oberflä­ chendrucks der Dichtung kann eine Flüssigkeitsleckage statt­ finden.

So ist aus der DE-PS 8 93 598 eine Metalldichtung der eingangs genannten gattungsgemäßen Art bekannt, bei der drei unter­ schiedliche Anordnungen von Hauptwulst und Hilfswulst vorgese­ hen sein können, und zwar eine erste Anordnung, gemäß der ein Hilfswulst zusammen mit dem Hauptwulst nur im Bereich der Schraubenbohrungen vorgesehen ist, während sich zwischen den Schraubenbohrungen nur ein Hauptwulst erstreckt; sowie eine zweite Anordnung, in welcher sich über praktisch den ganzen Be­ reich zwischen zwei Schraubenlöchern und um diese Schraubenlö­ cher herum ein Hauptwulst und ein Hilfswulst benachbart zuein­ ander erstrecken; und schließlich eine dritte Anordnung, gemäß der nur ein einziger Wulst um eine abzudichtende Fluidöffnung herum verläuft. Alle diese Anordnungen erbringen aus den weiter oben angegebenen Gründen keinen gleichmäßigen Oberflächendruck um die abzudichtende Fluidöffnung herum, sondern weisen die obige Schwierigkeit auf, daß die Abdichtungsfähigkeit in den von den Befestigungsschrauben entfernteren Bereichen vermindert ist und es daher in diesen Bereichen der Metalldichtung zu ei­ ner Fluidleckage, insbesondere bei einem steilen Druckanstieg in der Fluidöffnung, kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metalldichtung der gattungs­ gemäßen Art zur Verfügung zu stellen, die bei einfachem Aufbau einen gleichmäßigen Oberflächendruck um die abzudichtende Fluidöffnung herum erbringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch gelöst, daß der Hilfs­ wulst an einer Stelle, welche von der nächstliegenden Schrau­ benbohrung entfernt ist, in von der nächstliegenden Schrauben­ bohrung zu deren benachbarter Schraubenbohrung hinweisender Richtung von dem Hauptwulst abzweigt und sich über eine vorbe­ stimmte Strecke entlang des Hauptwulstes erstreckt, sowie an einer Stelle, welche von der benachbarten Schraubenbohrung ent­ fernt ist, wieder in dem Hauptwulst aufgeht, wobei diejenigen Bereiche des Randes der abzudichtenden Fluidöffnung, die den Schraubenbohrungen benachbart sind, nur durch den Hauptwulst abgedichtet sind, während diejenigen Bereiche des Randes der abzudichtenden Fluidöffnung, die von den Schraubenbohrungen weiter entfernt sind, durch den Haupt- und den Hilfswulst abge­ dichtet sind.

Auf diese Weise wird eine Metalldichtung mit weitgehend gleich­ mäßigem Oberflächendruck zur Verfügung gestellt, welche sicher eine Fluidleckage an den damit abgedichteten Fluidöffnungen verhindert und die außerdem leicht und wirtschaftlich herstell­ bar ist.

Denn als Ergebnis des obigen Aufbaus der erfindungsgemäßen Me­ talldichtung wird der Bereich benachbart den Schraubenbohrungen mittels des Hauptwulsts allein (d. h. ohne den Hilfswulst) abge­ dichtet, während der Bereich, der sich von den Schraubenbohrun­ gen weiter entfernt befindet, mittels sowohl des Hauptwulsts als auch des Hilfswulsts abgedichtet wird, wodurch eine gleich­ mäßige Abdichtungsfähigkeit um die Fluidöffnung herum erzielt wird, wenn die Metalldichtung mit Abdichtungsdruck beaufschlagt ist.

Die Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 der Zeichnung anhand einiger besonders bevorzugter Aus­ führungsformen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Metalldichtung gemäß der Erfindung, die zur Verwendung als eine Krümmer- oder Verteilerdichtung ausgebildet ist;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte perspektivische Schnittansicht eines Schnitts entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende perspektivische Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform einer Me­ talldichtung nach der Erfindung veranschaulicht; und

Fig. 4 eine Schnittansicht durch einen Teil einer dritten Ausführungsform einer Metalldichtung nach der Erfindung, die zusätzlich zwei Hilfsmetallplatten aufweist.

In der nun folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs­ formen sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, worin eine erste Ausführungsform einer Metalldichtung A gezeigt ist. Die Metalldichtung A ist so ausgebildet, daß sie zwischen einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) und einem Verteiler oder Krümmer (nicht gezeigt) einzubauen ist. Die Metalldichtung A umfaßt eine Metallplatte 10, die vier Schraubenbohrungen Hb an ihren Ecken hat, und weiter ist eine Fluidöffnung 11 in der Mitte der Metallplatte 10 vorgesehen. Die Metalldichtung A wird zwischen dem Zylinderkopf und dem Verteiler oder Krümmer mit­ tels Muttern (nicht gezeigt) und Befestigungsschrauben (nicht gezeigt), welche sich durch die Schraubenbohrungen Hb erstrek­ ken, befestigt.

Die Metallplatte 10 ist mit einem Hauptwulst 12 versehen, der sich um die Fluidöffnung 11 herum erstreckt, sowie mit vier Hilfswülsten 13. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der Be­ griff "Wulst" im Rahmen der Beschreibung und der Patentansprü­ che abkürzend für die Begriffe "Wulst, Sicke, Rippe o. dgl." verwendet wird. Die jeweiligen Hilfswülste 13 befinden sich in mittleren Bereichen zwischen zwei benachbarten Schraubenbohrun­ gen Hb. Der Hilfswulst 13 zweigt von dem Hauptwulst 12 ab, er­ streckt sich entlang des Hauptwulstes 12 und vereinigt sich wie­ der mit dem Hauptwulst 12.

Die Breite und Höhe des Hilfswulsts 13 sind vorliegend gleich der Breite und Höhe des Hauptwulsts 12. Jedoch können sich die Breite und Höhe des Hilfswulsts 13 von der Breite und Höhe des Hauptwulsts 12 unterscheiden. Die Breite und Höhe des Haupt­ wulsts 12 und des Hilfswulsts 13 werden durch die Form der Fluidöffnung, den auf den Wulst angewandten Druck, usw. be­ stimmt.

Wenn sich die Metalldichtung A zwischen dem Zylinderkopf und dem Verteiler oder Krümmer befindet und zwischen denselben ge­ halten wird, erbringt die Metalldichtung A eine gleichmäßige Abdichtungsfähigkeit. Es ist nämlich so, daß die Eckenteile des Hauptwulsts 12 einen starken Festziehdruck vom Festziehen der Befestigungsschrauben und der Muttern erhalten, während die mittleren Bereiche zwischen zwei benachbarten Schraubenbohrun­ gen einen Festziehdruck erhalten, der geringer als derjenige an den Eckenteilen ist. Daher befindet sich ein Teil des Haupt­ wulsts 12 benachbart zu der jeweiligen festzuziehenden Befesti­ gungsschraube, während sich ein anderer Teil des Hauptwulsts 12 und der Hilfswulst 13 in dem mittleren Bereich zwischen den festzuziehenden Befestigungsschrauben befinden. Demgemäß können der zuletzt erwähnte Teil des Hauptwulsts 12 und der Hilfswulst 13 im wesentlichen die gleiche Abdichtungsfähigkeit, wie es diejenige des Hauptwulsts 12 allein ist, erbringen. Der Haupt­ wulst 12 und die Hilfswülste 13 können als Ganzes gleichmäßig um die Fluidöffnung 11 herum abdichten.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Metalldich­ tung B, die eine Platte 10′ mit einem Hauptwulst 12′ und einem Hilfswulst 13′ umfaßt, wie das bei der Metalldichtung A der Fall ist. In der Metalldichtung B ist jedoch der Hilfswulst 13′ sehr dicht an dem Hauptwulst 12′ angeordnet, und zwar so, daß ein schmaler Bereich 14′ zwischen dem Hauptwulst 12′ und dem Hilfswulst 13′ ausgebildet ist. Der schmale Bereich 14′ berührt nicht die Oberfläche, auf welcher die Metalldichtung B montiert wird, wenn die Metalldichtung B noch nicht durch Festziehen der entsprechenden Befestigungsschrauben befestigt ist, wohingegen der schmale Bereich 14′ den Festziehdruck auf den Wülsten 12′, 13′ hält, indem er die erwähnte Oberfläche berührt, wenn die Metalldichtung B durch Festziehen der entsprechenden Befesti­ gungsschrauben befestigt ist. Die Metalldichtung B wirkt anson­ sten wie die Dichtung A.

Die Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Metalldich­ tung C, die so ausgebildet ist, daß sie zwischen einem Zylin­ derkopf (nicht gezeigt) und einem Motorblock (nicht gezeigt) einzubauen ist. Die Metalldichtung C umfaßt eine obere Hilfsme­ tallplatte 20, eine mittlere Metallplatte 21 und eine untere Hilfsmetallplatte 22, die zusammen eine Stahllaminatdichtung bilden, und diese Metalldichtung C weist wenigstens eine abzu­ dichtende Fluidöffnung auf. Diese Metalldichtung unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 und 2 dadurch, daß die Me­ tallplatte 21 mit den Hauptwülsten 23 und den Hilfswülsten 24 zwischen den erwähnten Hilfsmetallplatten 20 und 22 angeordnet ist.

In der hier vorgeschlagenen Metalldichtung wird also ein Haupt­ wulst um eine abzudichtende Fluidöffnung herum ausgebildet, wo­ bei außerdem ein Hilfswulst in einem Teil ausgebildet wird, wo der Festziehdruck nicht so stark wie an der Stelle ist, an der sich nur der Hauptwulst befindet. Demgemäß ist es, wenn die Me­ talldichtung durch Festziehen mit Druck beaufschlagt wird, mög­ lich, eine gleichmäßige Abdichtung um die gesamte Fluidöffnung herum zu erzielen. Als Ergebnis hiervon wird eine Leckage aus der Fluidöffnung verhindert oder doch im wesentlichen verhin­ dert.

Wie man aus den Fig. 2, 3 und 4 ersieht, ist der Haupt- und Hilfswulst bevorzugt durch eine auf der ihm abgewandten Seite der Metallplatte vorgesehene Einprägung ausgebildet. Die Ein­ prägung ist, wie diese Figuren ebenfalls zeigen, bevorzugt von gerundetem Querschnitt, besonders bevorzugt von im wesentlichen halbkreisförmigem oder kreisabschnittförmigem Querschnitt.

Claims (5)

1. Metalldichtung zum Abdichten zwischen zwei Teilen, wobei die Metalldichtung eine Metallplatte (10, 10′) mit wenig­ stens einer abzudichtenden Fluidöffnung (11) sowie mit mehreren Bohrungen (Hb) für den Durchgang von Befestigungsschrauben zum Verbinden der beiden Teile aufweist, wobei ferner ein um die abzudichtende Fluidöffnung (11) herum angeordneter Hauptwulst (12, 12′) und wenigstens ein dem Hauptwulst (12, 12′) benach­ bart angeordneter Hilfswulst (13, 13′) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswulst (13, 13′) an einer Stelle, welche von der nächstliegenden Schraubenbohrung (Hb) entfernt ist, in von der nächstliegenden Schraubenbohrung (Hb) zu deren benachbarter Schraubenbohrung (Hb) hinweisender Richtung von dem Hauptwulst (12, 12′) abzweigt und sich über eine vorbestimmte Strecke entlang des Hauptwulstes (12, 12′) erstreckt, sowie an einer Stelle, welche von der benachbarten Schraubenbohrung (Hb) entfernt ist, wieder in dem Hauptwulst (12, 12′) aufgeht, wobei diejenigen Bereiche des Randes der ab­ zudichtenden Fluidöffnung (11), die den Schraubenbohrungen (Hb) benachbart sind, nur durch den Hauptwulst (12, 12′) abgedichtet sind, während diejenigen Bereiche des Randes der abzudichtenden Fluidöffnung (11), die von den Schraubenbohrungen (Hb) weiter entfernt sind, durch den Haupt- und den Hilfswulst (12, 12′, 13, 13′) abgedichtet sind.

2. Metalldichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Fall, in dem sich der Hauptwulst (12, 12′) zwischen zwei Schraubenbohrungen (Hb) er­ streckt, der Hilfswulst (13, 13′) in dem mittigen Bereich zwi­ schen den beiden Schraubenbohrungen (Hb) ausgebildet ist.

3. Metalldichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter wenigstens eine Hilfsmetallplatte (20, 22) umfaßt, die wenigstens eine Fluid­ öffnung hat, die der abzudichtenden Fluidöffnung (11) ent­ spricht, wobei die Hilfsmetallplatte (20, 22) unter Bildung ei­ ner Stahlplattendichtung (C) benachbart der Metallplatte (10) angeordnet ist.

4. Metalldichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Breite und Höhe des Hilfs­ wulsts (13, 13′) die gleichen wie diejenigen des Hauptwulsts (12, 12′) sind.

5. Metalldichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Breite und Höhe des Hilfs­ wulsts (13, 13′, 24) unterschiedlich von denjenigen des Haupt­ wulsts (12, 12′, 23) sind.