DE60030684T2 - Kugelzoneartiges dichtelement und verfahren zur herstellung - Google Patents

Kugelzoneartiges dichtelement und verfahren zur herstellung Download PDF

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Yoshikazu Fujisawa-shi SAKAIRI
Toshihiko Fujisawa-shi SHIMURA
Kouhei Fujisawa-shi KUROSE
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein sphärisches, ringförmiges Dichtelement, das in einem sphärischen Rohrgelenk für ein Automobilabgasrohr eingesetzt wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • Stand der Technik
  • Als sphärisches, ringförmiges Dichtelement, das bei einem sphärischen Rohrgelenk für ein Automobilabgasrohr verwendet wird, ist eines bekannt, das beispielsweise in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 76759/1979 offenbart ist. Das in dieser Veröffentlichung offenbarte Dichtelement ist wärmebeständig, überragt hinsichtlich der Affinität mit einem Gegenelement und hat eine bemerkenswert verbesserte Stoßfestigkeit, hat aber den Nachteil, dass es häufig ungewöhnliche Geräusche erzeugt, wenn es unter trockenen Reibungsbedingungen einer Reibung unterliegt. Der Nachteil dieses Dichtelementes kann denkbarerweise unter anderem der Tatsache zugemessen werden, dass ein großer Unterschied zwischen dem statischen Reibungskoeffizienten und dem dynamischen Reibungskoeffizienten eines wärmebeständigen Materials (wie erweitertem Graphit) zur Ausbildung des Dichtelementes vorliegt, und der Tatsache, dass das durch dieses wärmebeständige Material gebildete Dichtelement eine negative Beständigkeit hinsichtlich der Gleitgeschwindigkeit oder -schnelligkeit zeigt.
  • Um den oben beschriebenen Nachteil zu beseitigen, schlug die vorliegende Anmelderin deshalb ein Dichtelement vor, das in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 300551/1992 (Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 123362/1994) offenbart ist. Dieses Dichtelement überragt in der Dichtcharakteristik, ohne ungewöhnliche Reibungsgeräusch beim Gleiten auf einem Paarungselement zu erzeugen, und genügt der Leistung, die für ein Dichtelement gefordert ist.
  • Jedoch hat sich hinsichtlich dieses vorgeschlagenen Dichtelementes ebenfalls ein neues Problem ergeben, das unter anderem der Erhöhung der Leistung von Kraftfahrzeugmotoren in den vergangenen Jahren zugemessen werden kann. Dies bedeutet, dass die herkömmlichen Dichtelemente den Nutzungsbedingungen in Hinblick auf Wärmebeständigkeit den Bedingungen genügen, verdankend einem Anstieg der Abgastemperatur infolge der verbesserten Leistung der Kraftfahrzeugmotoren oder verdankend einem Anstieg der Abgastemperatur, die der Tatsache zugemessen werden kann, dass das sphärische Rohrgelenk in einem Fall näher an der Motorseite angeordnet ist, in dem das sphärische Rohrgelenk zu Zwecken der Verbesserung der Geräusch-, Vibrations- und Härte-(NVH)Charakteristika eines Automobils in der Nähe eines Auslasses (Verteilers) der Abgase angeordnet ist. Somit bestand ein zwingender Bedarf zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit des Dichtelementes selbst.
  • Hinsichtlich des oben beschriebenen, neu dargestellten Problems schlug die vorliegende Anmelderin sphärische, ringförmige Dichtelemente und Verfahren zur Herstellung derselben vor, bei welchen die Wärmebeständigkeit verbessert ist, und zwar in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 186783/1996 (Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 9396/1998) und der Japanische Patentanmeldung Nr. 186784/1996 (Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 9397/1998) (nachfolgend wird auf diese Patentanmeldungen als Stand der Technik Bezug genommen).
  • Die sphärischen, ringförmigen Dichtelemente nach dem oben beschriebenen Stand der Technik können eine Oxidation und einen Verschleiß auf niedrige Niveaus drücken, erzeugen keine ungewöhnlichen Reibungsgeräusche, überragen hinsichtlich der Dichteigenschaften und können deren Funktionen als Dichtelemente auch unter hohen Temperaturen von 600°C bis 700°C erfüllen. Jedoch ist im Fall dieser sphärischen, ringförmigen Dichtelemente die Flexibilität, die in der erweiterten Graphitschicht inhärent ist, schlecht, da ein wärmebeständiges Schichtelement, z. B. ein wärmebeständiges Schichtelement, das auf den Flächen einer erweiterten Graphitschicht eine wärmebeständige Beschichtung hat, die aus wärmebeständigen Materialien gebildet ist, bei den Herstellungsverfahren verwendet wird. Folglich besteht häufig das Risiko, dass ein Reißen, ein Brechen und dergleichen der wärmeständigen Beschichtung und folglich ein Brechen und dergleichen des wärmebeständigen Schichtelementes bei den Biegevorgängen und dergleichen, die mit dem Herstellungsprozess einhergehen, auftreten können. Somit wurde erkannt, dass Raum zur Verbesserung hinsichtlich des Materialertrags besteht und dass die Beseitigung des Nachteils beim Materialertrag den Vorteil einer Verkürzung des Prozesses zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes hat, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten führt.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte im Lichte der oben beschriebenen Aspekte und deren Aufgabe liegt darin, ein sphärisches, ringförmiges Dichtelement bereitzustellen, das eine Leistung zeigt, die Äquivalenz zu derjenigen des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik dahingehend zeigt, dass das sphärische, ringförmige Dichtelement eine Wärmebeständigkeit (Beständigkeit hinsichtlich Oxidation und Verschleiß) hat, keine ungewöhnlichen Reibungsgeräusche erzeugt und bei der Dichtcharakteristik auch bei hohen Temperaturen von 600°C bis 700°C überragt, und das hinsichtlich seines Herstellungsverfahrens den Nachteil des Materialertrags des wärmebeständigen Schichtelementes beseitigen kann und die Herstellungskosten senken kann.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Ein sphärisches, ringförmiges Dichtelement gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Anspruch 1 ist gegenüber der EP-A-0857863 abgegrenzt.
  • Da das sphärische, ringförmige Dichtelement in seinem Abschnitt, der sich von der zylindrischen Innenfläche zu der Außenfläche erstreckt, die die Form einer teilweise konvex sphärischen Fläche hat, ein Verstärkungselement aufweist das aus einem komprimierten Metalldrahtnetz gefertigt ist, sowie ein hitzebeständiges Material aufweist, das erweiterten (expanded) Graphit, Phosphorpentoxid und ein Phosphat enthält und Maschen des Metalldrahtnetzes des Verstärkungselementes füllt, und derartig verpresst ist, dass es in vermengter Form Teil des Verstärkungselementes ist, sind die Oxidation und der Verschleiß des erweiterten Graphits, der einen Hauptbestandteil des hitzebeständigen Materials bildet, auch bei hohen Temperaturen von 600°C bis 700°C aufgrund der oxidationshemmenden Wirkung verringert, welche durch Phosphorpentoxid und das Phosphat resultiert. Im Ergebnis ist die Wärmebeständigkeit des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes verbessert.
  • Da zudem die Außenfläche freiliegt, die die Form einer teilweise konvex sphärischen Fläche hat, als glatte Fläche gebildet ist, an der die Außenflächenschicht des hitzebeständigen Materials und des Verstärkungselementes, welche aus dem Metalldrahtnetz gebildet sind und in vermengter Form einstückig mit der Außenflächenschicht gebildet sind, sind die Oxidation und der Verschleiß des erweiterten Graphits, das den Hauptbestandteil des hitzebeständigen Materials bildet, auch bei hohen Temperaturen von 600°C bis 700°C aufgrund der oxidationshemmenden Wirkung verringert, die von Phosphorpentoxid und dem Phosphat stammt. Folglich wird bei dem Gleitkontakt mit einem Gegenelement die Bildung eines überschüssigen Überzugs des hitzebeständigen Materials, das eine Außenflächenschicht der an der Oberfläche des Gegenelementes bildet, verhindert und ein glatter Gleitkontakt mit der Oberfläche des Gegenelementes bewirkt.
  • Ein sphärisches, ringförmiges Dichtelement gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 2 definiert. Anspruch 2 ist gegenüber der EP-A-0857863 abgegrenzt.
  • Als Ergebnis ist die Hitzebeständigkeit des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes verbessert. Zudem wird ein gleichmäßiges Gleiten hinsichtlich des Gleitkontaktes mit dem Gegenelement bewirkt, da die Außenfläche, die die Form einer teilweise konvex sphärischen Fläche hat, in eine glatte Fläche gebildet ist, an der die Außenflächenschicht der schmierenden Zusammensetzung, die zumindest Bornitrid und zumindest eine der Verbindungen Aluminiumoxid und Siliziumoxid enthält, und das Ver stärkungselement, das aus dem Metalldrahtnetz gefertigt ist und in vermengter Form Teil der Außenflächenschicht ist, freiliegen.
  • Vorzugsweise enthält die Schmierstoffzusammensetzung bei dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement gemäß dem zweiten Aspekt 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid. Im Ergebnis wird ein gleichmäßiges Gleiten insbesondere bei dem anfänglichen Gleiten auf dem Gegenelement bewirkt. Folglich ist es möglich, das Auftreten eines ungewöhnlichen Geräusches eines reibenden Gleitens zu verhindern, das häufig in der anfänglichen Gleitperiode auftritt.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Schmierstoffzusammensetzung bei dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement gemäß dem zweiten Aspekt des Weiteren Polytetrafluorethylenharz.
  • Noch bevorzugter umfasst die Schmierstoffzusammensetzung bei dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement gemäß dem zweiten Aspekt ein Gemisch, das aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid besteht und des Weiteren nicht mehr als 200 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharz bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches enthält.
  • Die Schmierstoffzusammensetzung kann ein Gemisch enthalten, das aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid besteht und des Weiteren 50 bis 150 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharz bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches enthält.
  • Wenn die Außenflächenschicht der Schmierstoffzusammensetzung Polytetrafluorethylenharz enthält, wobei das Verstärkungselement, das aus dem Metalldrahtnetz gefertigt ist und in vermengter Form einstückig mit der Außenflächenschicht gebildet ist, freiliegt, wird ein gleichmäßigeres Gleiten insbesondere bei dem anfänglichen Gleiten auf dem Gegenelement bewirkt. Folglich ist es möglich, das Auftreten eines ungewöhnlichen Geräusches eines reibenden Gleitens zu verhindern, das häufig während der anfänglichen Gleitperiode auftritt.
  • In dem Fall des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes gemäß entweder dem ersten oder dem zweiten Aspekt kann die zylindrische Innenfläche aus dem hitzebeständigen Material gebildet sein, das erweitertes Graphit, Phosphorpentoxid und das Phosphat enthält, so dass die Oxidation und der Verschleiß des erweiterten Graphits, der den Hauptbestandteil des hitzebeständigen Materials an der zylindrischen Innenfläche bildet, aufgrund der oxidationshemmenden Wirkung, die durch Phosphorpentoxid und das Phosphat resultiert, verringert sind, mit dem Ergebnis, dass die Hitzebeständigkeit der zylindrischen Innenfläche verbessert ist.
  • Die zylindrische Innenfläche ist aus dem Verstärkungselement gebildet, das aus dem Metalldrahtnetz gefertigt ist. Da die zylindrische Innenfläche an einer Fläche gebildet ist, an der das aus dem Metalldrahtnetz gefertigte Verstärkungselement freiliegt, wenn das sphärische, ringförmige Dichtelement an der Außenfläche des Abgasrohrs angebracht und fixiert ist, ist die Reibung zwischen der zylindrischen Innenfläche und der Außenfläche des Abgasrohrs erhöht. Folglich ist das sphärische, ringförmige Dichtelement fest an der Außenfläche des Abgasrohrs fixiert.
  • Des Weiteren kann die ringförmige Stirnfläche aus dem hitzebeständigen Material gebildet sein, das erweitertes (enlarged) Graphit, Phosphorpentoxid und das Phosphat enthält.
  • Die Oxidation und der Verschleiß des erweiterten Graphits, das den Hauptbestandteil des hitzebeständigen Materials an der ringförmigen Stirnfläche bildet, sind somit aufgrund der oxidationshemmenden Wirkung verringert, die durch Phosphorpentoxid und das Phosphat resultiert, mit dem Ergebnis, dass die Hitzebeständigkeit der ringförmigen Stirnfläche verbessert ist.
  • Das hitzebeständige Material kann aus 0,05 bis 5,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Phosphat und 79,0 bis 98,95 Gew.-% erweitertem Graphit bestehen, was die oxidationshemmende Wirkung hinsichtlich erweitertem Graphit, das den Hauptbestandteil bildet, zufriedenstellend darlegen kann. Somit sind die Oxidation und der Verschleiß des erweiterten Graphits zufriedenstellend verringert, so dass die Gewichtverringerung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes aufgrund der Oxidation und des Verschleißes des erweiterten Graphits zufriedenstellend verringert sind.
  • Wenn der Anteil an Phosphorpentoxid geringer als 0,05 Gew.-% ist, ist der Effekt der oxidationshemmenden Wirkung für erweitertes Graphit nicht zufriedenstellend und wenn er über 5,0 Gew.-% hinausgeht, wird ein weiterer Effekt der oxidationshemmenden Wirkung nicht zufriedenstellend dargelegt. Wenn des Weiteren der Anteil des Phosphats geringer als 1,0 Gew.-% ist, wird der Effekt der oxidationshemmenden Wirkung hinsichtlich erweitertem Graphit auf die gleiche Weise wie bei Phosphorpentoxid nicht zufriedenstellend dargelegt und wenn dieses einen Anteil von mehr als 16,0 Gew.-% hat, wird ein weiterer Effekt der oxidationshemmenden Wirkung nicht zufriedenstellend dargelegt.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf der Basis ihrer Ausführungsformen angegeben. Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die ein sphärisches, ringförmiges Dichtelement nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine perspektivische Darstellung eines hitzebeständigen Schichtelementes nach der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes;
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bildung eines aus einem Metalldrahtnetz gebildeten Verstärkungselementes bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 4 ist eine Draufsicht, die ein rohrförmiges Basiselement bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden zeigt;
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bildung eines eine Außenflächenschicht bildenden Elementes bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bildung des die Außenflächenschicht bildenden Elementes bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 7 ist eine Draufsicht, die eine zylindrische Vorform bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die einen Zustand zeigt, in dem die zylindrische Vorform in eine Pressform eingesetzt ist, bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung eines hitzebeständigen Schichtelementes, das eine Schmierstoffgleitschicht bildet, bei dem Prozess zur Her stellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bildung des die Außenflächenschicht bildenden Elementes bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 11 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bildung des die Außenflächenschicht bildenden Elementes bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung erläutert;
  • 12 ist eine Draufsicht, die eine zylindrische Vorform bei dem Prozess zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 13 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die eine weitere Ausführungsform des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 14 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsdarstellung, die die in der Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildete Außenfläche des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes zeigt, das in 13 dargestellt ist;
  • 15 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die das rohrförmige Basiselement bei dem Prozess zur Herstel lung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 16 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die eine weitere Ausführungsform des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 17 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung, die eine weitere Ausführungsform des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 18 ist eine vertikale Querschnittdarstellung eines sphärischen Gelenks für ein Abgasrohr, welches das sphärische, ringförmige Dichtelement nach der vorliegenden Erfindung aufnimmt.
  • Beste Form zur Ausführung der Erfindung
  • Es werden eine Beschreibung der Bestandteile eines sphärischen, ringförmigen Dichtelementes nach der Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes angegeben.
  • <Hinsichtlich hitzebeständiges Schichtelement>
  • Während 300 Gewichtsteile einer konzentrierte Schwefelsäure mit einer Konzentration von 98% gerührt werden, werden 5 Gewichtsteile einer 60%-igen wässrigen Lösung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel hinzugegeben. Diese Lösung wird als Reaktionslösung verwendet. Diese Reaktionslösung wird gekühlt und auf einer Temperatur von 10°C gehalten. 100 Gewichtsteile von natürlichem Lamellengraphitpulver mit einer Partikelgröße von 30 bis 80 Maschen werden hierzu hinzugegeben und es wird eine Reaktion für 30 Minuten ermöglicht. Nach der Reaktion wird gesäuerter Graphit durch Saugfiltrierung abgetrennt, und ein Reinigungsvorgang wird zweimal wiederholt, bei welchem der gesäuerte Graphit für 10 Minuten in 300 Gewichtsteile Wasser eingerührt wird und dann einer Saugfiltrierung unterzogen wird, wodurch der Schwefelsäureanteil von dem gesäuerten Graphit entfernt wird. Dann wird der gesäuerte Graphit mit dem hinreichend entfernten Schwefelsäuregehalt für drei Stunden in einem auf einer Temperatur von 110°C gehaltenen Trockenofen getrocknet und wird dieses gesäuerte Graphit als gesäuertes Graphitmaterial eingesetzt.
  • Während 100 Gewichtsteile des gesäuerten Graphitmaterials gerührt werden, wird eine Lösung, in der 0,082 bis 10,4 Gewichtsteile wässriger Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 84% als Phosphorsäure und 2 bis 40,5 Gewichtsteile wässriges Aluminiumprimärphosphat einer Konzentration von 50% als Phosphat mit 10 Gewichtsteilen Methanol verdünnt sind, in Form eines Sprays mit dem gesäuerten Graphitmaterial vermischt und gleichmäßig gerührt, um ein nasses Gemisch zu erhalten. Dieses nasse Gemisch wird für zwei Stunden in dem auf einer Temperatur von 120°C gehaltenen Trockenofen getrocknet.
  • Das trockene Gemisch wird für 5 Sekunden bei einer Temperatur von 1000°C einer Expansionsbehandlung unterzogen, um gecrackte Gase zu erzeugen, und Graphitschichten werden durch den Gasdruck einer Expansion unterzogen, wodurch erweiterte Graphitteilchen erhalten werden (Expansionsfaktor: 240-fach). Bei diesem Expansionsbehandlungsprozess unterliegt die Orthophosphorsäure unter den Komponenten einer Dehydratationsreaktion, um Phosphorpentoxid zu erzeugen, während Aluminiumprimärphosphat sich praktisch nicht ändert und in Koexistenz mit Phosphorpentoxid enthalten ist. Eine Schicht aus expandiertem Graphit mit einer Dicke von 0,38 mm wird durch Formung dieser erweiterten Graphitteilchen zu einer Rolle mittels einer Doppelwalzenvorrichtung mit einem Walzenspalt von 0,35 mm hergestellt, und die Schicht aus erweitertem Graphit wird als hitzebeständiges Schichtelement eingesetzt.
  • Das so hergestellte hitzebeständige Schichtelement besteht aus 0,05 bis 5,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Phosphat und 79,0 bis 98,96 Gew.-% erweitertem Graphit und stellt ein flexibles Schichtelement dar.
  • Das Phosphorpentoxid und das Phosphat (Aluminiumprimärphosphat) in dem hitzebeständigen Schichtelement zeigen die Wirkung der Unterdrückung einer Oxidation und eines Verschleißes des erweiterten Graphits bei hohen Temperaturen von 600°C bis 700°C. Der Gehalt an Phosphorpentoxid ist zwischen 0,05 und 5,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,2 und 2,0 Gew.-%, wohingegen der Gehalt an Phosphat zwischen 1,0 und 16,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2,0 und 10,0 Gew.-% ist. Der Betrag des Gehaltes des Phosphats bewirkt insbesondere die Flexibilität des hitzebeständigen Schichtelementes, und wenn dessen Gehalt 16,0 Gew.-% überschreitet, zeigt das hitzebeständige Schichtelement das Bestreben, hart und spröde zu werden. Deshalb ist die Verarbeitbarkeit des Schichtelementes, wie ein Biegen bei dem Herstellungsverfahren, das später beschrieben wird, erschwert.
  • <Hinsichtlich Verstärkungselement>
  • Als Verstärkungselement wird ein Metalldrahtnetz verwendet, das durch Weben oder Wirken eines oder mehrerer Drahtelemente geformt wird, die als Draht auf Eisenbasis einen Draht aus rostfreiem Stahl, der beispielsweise aus den austhenitischen rostfreien Stählen SUS 304 und SUS 316, einem ferritischen rostfreien Stahl SUS 430 oder einem Eisendraht (JIS-G-3532) oder einem galvanisierten Eisendraht (JIS-G-3547) gebildet sein können, oder als Kupferdraht ein Drahtelement, das aus einer Kupfer-Nickel-Legierung (Cupronickel), einer Kupfer-Nickel-Zink-Legierung (Nickelsilber), Messing oder Berylliumkupfer gefertigt ist, umfassen. Als Drahtdurchmesser des feinen Metalldrahtes, der das Metalldrahtnetz bildet, wird ein feiner Metalldraht mit einem Durchmesser von 0,10 bis 0,32 mm oder dergleichen eingesetzt, und ein Metalldrahtnetz, dessen Maschenweite 3 bis 6 mm oder dergleichen beträgt, wird geeigneterweise eingesetzt.
  • Für das Verstärkungselement ist es zusätzlich zu dem oben beschriebenen Metalldrahtnetz möglich, ein sogenanntes expandiertes (expanded) Metall einzusetzen, bei dem eine Schicht aus rostfreiem Stahl oder eine Schicht aus Phosphorbronze eingeschlitzt wird und die Schlitze erweitert werden, um Reihen regelmäßiger Maschen zu bilden. Die Dicke der Schicht aus rostfreiem Stahl oder der Phosphorbronzeschicht beträgt etwa 0,3 bis 0,5 mm, und ein expandiertes Metall, dessen Maschenweite etwa 3 bis 6 mm beträgt, wird geeigneterweise eingesetzt.
  • <Hinsichtlich Schmierstoffzusammensetzung>
  • Eine wässrige Dispersion, die einen Feststoffanteil von 20 bis 50 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung enthält, die aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid besteht, wird eingesetzt. Als alternative Schmierstoffzusammensetzung wird eine wässrige Dispersion eingesetzt, die als Feststoffanteil 20 bis 50 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung enthält, die aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid besteht, sowie eine Schmierstoffzusammensetzung, die nicht mehr als 200 Gewichtsteile, vorzugsweise 50 bis 150 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharz bezogen auf 100 Gewichtsteile der vorstehenden Schmierstoffzusammensetzung enthält. Die oben beschriebene wässrige Dispersion der Schmierstoffzusammensetzung wird auf die Oberfläche des hitzebeständigen Schichtelementes durch Aufpinseln, Walzbeschichten, Aufsprühen oder dergleichen bei dem Herstellungsverfahren, das später beschrieben werden wird, aufgetragen und eingesetzt, um eine Schmierstoffgleitschicht auf der Oberfläche der hitzebeständigen Schicht durch Beschichten der Oberfläche der hitzebeständigen Schicht zu bilden. In einem abschließenden Verdichtungsprozess wird die so geformte Schmierstoffgleitschicht mit einer gleichmäßigen und sehr geringen Dicke verteilt (10 bis 300 μm), um eine Außenflächenschicht auf der Außenseite, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildet ist, und deren angrenzenden Bereichen des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes zu bilden.
  • Von den vorstehend genannten Schmierstoffzusammensetzungen zeigt Bornitrid hervorragende Schmiereigenschaften insbesondere bei hohen Temperaturen. Jedoch ist Bornitrid als einziger Bestandteil schlecht hinsichtlich seiner Adhäsion auf der O berfläche des hitzebeständigen Schichtelementes und folglich hinsichtlich seiner Adhäsion auf der Außenfläche, die in Form der teilweise konvex sphärischen Fläche des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes in dem abschließenden Verdichtungsprozess geformt wird. Folglich hat Bornitrid als Einzelbestandteil einen Nachteil darin, dass es von diesen Flächen leicht abgezogen werden kann. Jedoch ist es dadurch, dass zumindest einer der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid mit Bornitrid in einem festen Verhältnis vermengt wird, möglich, den vorstehend genannten Nachteil von Bornitrid zu vermeiden, dessen Adhäsion auf der Oberfläche der erweiterten Graphitschicht und folglich auf der Außenseite, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche auf dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement in dem abschließenden Prozess gebildet wird, wesentlich zu verbessern, und das Rückhaltevermögen der Schmierstoffgleitschicht, die aus der Schmierstoffzusammensetzung auf der Außenfläche gebildet ist, die in der Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes gebildet ist, zu erhöhen. Das Verhältnis, in dem zumindest einer der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid bezüglich Bornitrid zugemengt wird, wird unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Adhäsion ohne Beeinträchtigung der Schmiereigenschaften von Bornitrid festgelegt, und ein Bereich von 10 bis 30 Gew.-% wird daher bevorzugt.
  • Bei der vorstehend genannten Schmierstoffzusammensetzung, welche die Schmierstoffzusammensetzung, die aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid besteht, enthält, und des Weiteren Polytetrafluorethylenharz in einem festen Verhältnis bezogen auf 100 Gewichtsteile dieser Schmierstoffzusammensetzung enthält, hat das Polytetrafluorethylenharz selbst geringe Reibungseigenschaften, und da es mit der aus Bornitrid und mindestens einem der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid gebildeten Schmierstoffzusammensetzung vermischt ist, zeigt das Polytetrafluorethylenharz die Wirkung einer Verbesserung der geringen Reibungseigenschaften der Schmierstoffzusammensetzung und die Wirkung einer Verbesserung der Duktilität der Schmierstoffzusammensetzung während der Unter Druck erfolgenden Formgebung.
  • Das Verhältnis, in dem Polytetrafluorethylenharz bezogen auf 100 Gewichtsteile der Schmierstoffzusammensetzung aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid zugemengt ist, beträgt nicht mehr als 200 Gewichtsteile, vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 150 Gewichtsteilen. Wenn der zugemengte Anteil von Polytetrafluorethylenharz 200 Gewichtsteile übersteigt, wird der Anteil des Harzes in der Schmierstoffzusammensetzung groß, was in einem Abnehmen der Hitzebeständigkeit der Schmierstoffzusammensetzung resultiert. Wenn der zugemengte Anteil an Polytetrafluorethylenharz in dem Bereich von 50 bis 150 Gewichtsteilen liegt, kann die geringe reibende Eigenschaft am zufriedenstellendsten gezeigt werden, und zwar ohne die Hitzebeständigkeit der Schmierstoffzusammensetzung zu beeinträchtigen.
  • Bornitrid, zumindest einer der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid zur Bildung der wässrigen Dispersion, sowie Polytetrafluorethylenharz, das hiermit vermengt werden kann, liegen vorzugsweise in Form möglichst feiner Pulver vor, und Pulver mit mittleren Teilchengrößen von 10 μm oder weniger werden eingesetzt.
  • Als Nächstes erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes, das aus dem oben beschriebenen Bestandteilsmaterialien gebildet ist.
  • <Herstellungsverfahren gemäß erster Ausführungsform>
  • (Erster Prozess)
  • Wie in 2 dargestellt, wird ein hitzebeständiges Schichtelement 1 präpariert, das aus 0,05 bis 5,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Phosphat und 79,0 bis 98,95 Gew.-% erweitertem (enlarged) Graphit besteht, und mit einer vorab festgelegte Breite und Länge zugeschnitten.
  • (Zweiter Prozess)
  • Ein Metalldrahtnetz, das durch Weben oder Wirken von feinen Metalldrähten gebildet wird, wird präpariert, und dieses Metalldrahtnetz wird als Verstärkungselement 6 so eingesetzt, dass es mit einer vorab bestimmten Breite und Länge (im Wesentlich identisch zu der Breite und Länge des hitzebeständigen Schichtelementes) zugeschnitten wird, oder dass es durch ein Verfahren erzeugt wird, bei dem, wie in 3 gezeigt, nach der Bildung eines zylindrischen Metalldrahtnetzes 2 durch Wirken von feinen Metalldrähten dieses zylindrische Metalldrahtnetz 2 zwischen zwei Walzen 3 und 4 hindurchgeführt wird, um ein bandförmiges Metalldrahtnetz 5 zu erzeugen, das dann geschnitten wird.
  • (Dritter Prozess)
  • Das Verstärkungselement 6, das durch dieses bandförmige Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, und das oben genannte hitzebeständige Schichtelement 1 werden miteinander überlagert, und diese überlagerte Anordnung wird mit dem an der Innenseite angeordneten hitzebeständigen Schichtelement so eingerollt, dass das hitzebeständige Schichtelement 1 mit einer Windung mehr eingerollt ist, wodurch ein rohrförmiges Basiselement 7 gebildet wird, wie in 4 dargestellt.
  • (Vierter Prozess)
  • Ein weiteres hitzebeständiges Schichtelement 1, das ähnlich dem oben beschriebenen ist, wird getrennt präpariert. Inzwischen wird, wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, nachdem die feinen Metalldrähte zur Bildung des zylindrischen Metalldrahtnetzes 2 gewoben sind, ein weiteres Verstärkungselement 6, das durch das bandförmige Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, das so hergestellt ist, dass das zylindrische Metalldrahtnetz 2 zwischen das Paar Walzen 3 und 4 geführt wird, getrennt hergestellt. Nachfolgend wird, wie in 5 dargestellt, das hitzebeständige Schichtelement 1 in das bandförmige Metalldrahtnetz 5 eingeführt, und, wie in 6 dargestellt ist, eine Anordnung hiervon zwischen zwei Walzen 8 und 9 hindurchgeführt, um integriert ausgeführt zu werden, wodurch ein Element 10 präpariert wird, das eine Außenseitenschicht bildet.
  • (Fünfter Prozess)
  • Das die Außenseitenschicht bildende Element 10, das so erhalten wurde, wird um einen äußere Umfangsfläche des oben genann ten rohrförmigen Basiselementes 7 geschlagen, wodurch eine zylindrische Vorform 11 hergestellt wird, wie in 7 dargestellt ist.
  • (Sechster Prozess)
  • Wie in 8 dargestellt ist, wird eine Pressform 37 hergestellt, die eine zylindrische innere Wandfläche 31, eine teilweise konkaven sphärische innere Wandfläche 32, die sich ausgehend von der zylindrischen inneren Wandfläche 31 erstreckt, und ein Durchgangsloch 33 hat, das sich ausgehend von der teilweise konkaven sphärischen inneren Wandfläche 32 erstreckt, und in der ein hohler zylindrischer Abschnitt 35 und ein sphärisch, ringförmiger hohler Abschnitt 36 ausgebildet sind, der sich aus dem hohlen zylindrischen Abschnitt 35 erstreckt, und in welcher ein gestufter Kern 34 in das Durchgangsloch 33 eingesetzt wird. Dann wird die zylindrische Vorform 11 über den gestuften Kern 34 der Pressform 37 gesetzt.
  • Die zylindrische Vorform 11, die in dem hohlen Abschnitt der Pressform 37 angeordnet ist, wird unter einem Druck von 1 bis 3 Tonnen/cm2, der in Richtung der Kernachse wirkt, einer Pressumformung unterzogen. So wird ein sphärisches, ringförmiges Dichtelement 55, das eine ein Durchgangsloch 51 begrenzende, zylindrische Innenfläche 52 in seiner Mitte und eine Außenfläche 53 hat, die die Form einer partiell konvex-sphärischen Fläche hat, hergestellt, wie es in 1 dargestellt ist. Mittels dieser Pressumformung werden in dem inneren Bereich des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55, der sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der Außenfläche 53 erstreckt, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildet ist, das hitzebeständige Schichtelement 1 und das Verstärkungselement 6, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, verpresst und miteinander verflochten und somit ausgelegt, um eine konstruktive Einstückigkeit bereitzustellen. Die Außenfläche 53 ist als gleichförmige Fläche ausgebildet, an der die Außenflächenschicht, die durch das hitzebeständige Schichtelement 1 und das Verstärkungselement 6 freiliegen, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, das mit der Außenflächenschicht in vermengter Form einstückig ausgebildet ist. Die zylindrische Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 begrenzt, ist so ausgebildet, dass ein hitzebeständiges Material, das aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat besteht, freiliegt.
  • In dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement 55, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt und in 1 dargestellt ist, ist das hitzebeständige Schichtelement 1 verflochten und integraler Form mit dem Verstärkungselement 6 ausgebildet, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, welches eine Innenkonstruktion bildet, wohingegen die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche ausgebildet ist, als gleichförmige Fläche ausgebildet ist, in der die Außenflächenschicht des hitzebeständigen Materials, das durch das die Außenflächenschicht bildende Element 10 gebildet ist und aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat besteht, sowie das Verstärkungselement 6, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, in vermengter Form einstückig vorliegen.
  • <Herstellungsverfahren nach der zweiten Ausführungsform>
  • Die ersten drei Prozesse sind identisch zu den oben beschriebenen ersten drei Prozessen.
  • (Vierter Prozess)
  • Ein hitzebeständiges Schichtelement 1, das ähnlich dem oben beschriebenen ist, wird separat hergestellt. Anschließend wird eine wässrige Dispersion, die als Feststoffgehalt 20 bis 50 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung enthält, die aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid gebildet ist, oder eine wässrige Dispersion, die als Feststoffgehalt 20 bis 50 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung enthält, die aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% zumindest eines der Bestandteile Aluminiumoxid und Siliziumoxid besteht, sowie eine Schmierstoffzusammensetzung, die bezogen auf 100 Gewichtsteile der vorstehenden Schmierstoffzusammensetzung nicht mehr als 200 Gewichtsteile, vorzugsweise 50 bis 150 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharz enthält, auf eine Fläche des hitzebeständigen Schichtelementes durch Aufpinseln, Walzenbeschichtung, Sprühen oder dergleichen aufgetragen. Diese Beschichtung wird dann getrocknet, um eine schmierende Gleitschicht 12 zu bilden, die aus der Schmierstoffzusammensetzung gebildet ist, wie in 9 dargestellt ist.
  • Das Verstärkungselement 6, das durch das bandförmige Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, das in dem obigen dritten Prozess beschrieben wurde, wird separat hergestellt. Anschließend wird, wie in 10 dargestellt ist, das hitzebeständige Schichtelement 1 mit der schmierenden Gleitschicht 12 in das bandförmige Metalldrahtnetz 5 eingeführt und, wie in 11 dargestellt ist, wird eine Anordnung hieraus zwischen zwei Walzen 13 und 14 hindurchgeführt, um integral ausgeführt zu werden, wodurch ein eine Außenflächenschicht bildendes Element 15 hergestellt wird.
  • (Fünfter Prozess)
  • Das so gewonnene, eine Außenflächenschicht bildende Element 15 wird um die äußere Umfangsfläche des oben genannten rohrförmigen Basiselementes 7 mit der schmierenden Gleitschicht 12 geschlagen, das an der Außenseite angeordnet ist, wodurch eine zylindrische Vorform 16 hergestellt wird, wie in 12 dargestellt ist. Diese zylindrische Vorform 16 wird nach einem Verfahren, das ähnlich dem oben beschriebenen sechsten Prozess ist, einer Druckformgebung unterzogen. Somit wird das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 mit der zylindrischen Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 in dessen Mitte begrenzt, und der Außenfläche 53, die die Form einer teilweise konvex-sphärischen Fläche hat, hergestellt, wie in den 13 und 14 dargestellt ist. Durch diese Druckformgebung wird der innere Abschnitt des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55, der sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der Außenfläche 53 erstreckt, die die Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche hat, das hitzebeständige Schichtelement 1 und das Verstärkungselement 6, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, verpresst und miteinander in Eingriff gebracht und somit ausgelegt, dass eine konstruktive Einstückigkeit vorliegt. Die Außenfläche 53, die die Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche hat, ist durch die freiliegende Fläche der schmierenden Gleitschicht 12 der Schmierstoffzusammensetzung gebildet, und das Verstärkungselement 6, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, das integral mit der Gleitschicht 12 gebildet ist, ist in der Gleitschicht 12 angeordnet. Die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex- sphärischen Fläche vorliegt, an der die Gleitschicht 12 und das Verstärkungselement 6 freiliegen, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, welches in vermengter Form Teil der Gleitschicht 12 ist, ist als gleichförmige Fläche gebildet, wohingegen die zylindrische Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 begrenzt, so ausgebildet ist, dass das hitzebeständige Material freiliegt, welches aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat gebildet ist.
  • Bei dem gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten und in den 13 und 14 dargestellten sphärischen, ringförmigen Dichtelement 55 ist das hitzebeständige Schichtelement 1 verschlungen und integral mit dem Verstärkungselement 6 gebildet, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, das eine innere Struktur bildet, wohingegen die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildet ist, als gleichförmige Fläche gebildet ist, in der die freiliegende Fläche der Außenflächenschicht, die von der Schmierstoffzusammensetzung gebildet ist, durch das die Außenflächenschicht bildende Element 10 gebildet ist, sowie das Verstärkungselement 6, das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, in gemischter Form als ein Bauteil vorliegen.
  • <Herstellungsverfahren gemäß der dritten und der vierten Ausführungsform>
  • (Erster Prozess)
  • Der erste Prozess ist identisch zu demjenigen des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens nach der ersten oder der zweiten Ausführungsform.
  • (Zweiter Prozess)
  • Ein Metalldrahtnetz, das durch Weben oder Wirken feiner Metalldrähte gebildet ist, wird hergestellt, und dieses Metalldrahtnetz wird dadurch als Verstärkungselement 6 genutzt, dass es in eine vorbestimmte Breite geschnitten wird, die größer ist als die Breite des hitzebeständigen Schichtelementes, und in eine Länge geschnitten wird, die im Wesentlichen identisch mit der Länge des hitzebeständigen Schichtelementes ist, oder durch ein Verfahren, bei dem nach der Bildung des zylindrischen Metalldrahtnetzes 2 durch Wirken feiner Metalldrähte dieses zylindrische Metalldrahtnetz 2 zwischen zwei Walzen 3 und 4 hindurchgeführt wird, um das bandförmige Metalldrahtnetz 5 herzustellen, das eine Breite hat, die größer ist als diejenige des hitzebeständigen Schichtelementes, und dieses bandförmige Metalldrahtnetz 5 wird dann geschnitten.
  • (Dritter Prozess)
  • Das Verstärkungselemente 6, das durch dieses bandförmige Metalldrahtnetz 5 und das vorstehend genannte hitzebeständige Schichtelement 1 gebildet ist, wird übereinandergelegt und diese übereinander angeordnete Anordnung wird eingeschlagen, wobei das hitzebeständige Schichtelement so an der Innenseite angeordnet ist, dass es mit einer Windung mehr eingerollt wird, wodurch das rohrförmige Basiselement 7 gebildet wird. Bei diesem rohrförmigen Basiselement 7 stehen die in Querrichtung gerichteten Endbereiche des hitzebeständigen Schichtelementes 1 jeweils in Querrichtung über das Verstärkungselement 6 über, wie 5 zu entnehmen ist.
  • Die Prozesse 4 bis 6 sind identisch denjenigen des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform.
  • Bei dem sechsten Prozess wird das hitzebeständige Schichtelement 1, das in Querrichtung über das Verstärkungselement 6 vorsteht, zu einer ringförmigen Stirnfläche 54 auf der Seite größeren Durchmessers der Außenfläche 53, die die Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche hat, eingeschlagen und aufgedehnt. Nachfolgend wird die ringförmige Stirnfläche 54 auf der Seite großen Durchmessers der die Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche aufweisenden Außenfläche 53 des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55 mit dem hitzebeständigen Material überzogen, das aus 0,05 bis 5,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Phosphat und 79,0 bis 98,95 Gew.-% erweitertem Graphit zusammengesetzt ist.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren, wie für das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 gemäß der dritten Ausführungsform, werden, wie in 16 dargestellt ist, in dessen inneren Bereich, der sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der Außenfläche 53 erstreckt, der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildet ist, das hitzebeständige Schichtelement 1 und das Verstärkungselement 6, das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, miteinander verpresst und verschlungen und somit ausgelegt, strukturelle Einstückigkeit aufzuweisen. Die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildet ist, ist als gleichförmige Fläche ausgebildet, an der die Außenflächenschicht, die durch das hitzebeständige Schichtelement 1 gebildet ist, und das Verstärkungselement 6 in vermengter Form freiliegen, welches durch das Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, welches integ ral mit der Außenflächenschicht vorliegt. Die zylindrische Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 begrenzt, und die ringförmige Stirnfläche 54 auf der Seite großen Durchmessers der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegen Außenfläche 53, sind so geformt, dass das hitzebeständige Material freiliegt, das aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat besteht.
  • Was das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 gemäß der vierten Ausführungsform betrifft, werden indessen, wie in 17 dargestellt ist, in dessen Innenbereich, der sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche 53 erstreckt, das hitzebeständige Schichtelement 1 und das Verstärkungselement 6, das von dem Metalldrahtnetz 5 gebildet ist, miteinander verpresst und verschlungen und somit ausgelegt, um in struktureller Einstückigkeit vorzuliegen. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildete Außenfläche 53 wird von der freilegenden Fläche der schmierenden Gleitfläche 12 der Schmierstoffzusammensetzung gebildet, und das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6, das integral mit der Gleitschicht 12 gebildet ist, ist in der Gleitschicht 12 angeordnet. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildete Außenfläche 53, an der die Gleitfläche 12 und das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6 in vermengter Form freiliegen, welche integral mit der Gleitfläche 12 gebildet ist, ist als gleichförmige Fläche gebildet, wohingegen die zylindrische Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 begrenzt, und die ringförmige Stirnfläche 54 an der Seite großen Durchmessers der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildeten Außenfläche 53 so gebildet sind, dass das hitzebeständige Material frei liegt, welches aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat aufgebaut ist.
  • Das sphärische, ringförmige Dichtelement 5 wird so eingesetzt, dass es beispielsweise in das in 18 dargestellte sphärische Gelenk eines Abgasrohrs integriert ist. Dies bedeutet, dass ein Flansch 200 rechtwinklig an einer äußeren Umfangsfläche eines stromaufseitigen Abgasrohrs 100 vorgesehen ist, das mit einem Motor verbunden ist, wobei ein Rohrende 101 übersteht. Das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 wird über das Rohrende 101 mit der das Durchgangsloch 51 begrenzenden zylindrischen Innenfläche 52 gesetzt und mit seiner auf der Seite großen Durchmessers liegenden Stirnfläche 54 so eingesetzt, dass es an den Flansch 200 grenzt. Ein stromabseitiges Abgasrohr 300 liegt mit einem Ende dem stromaufseitigen Abgasrohr 100 gegenüber und wird mit dem anderen Ende mit einem Auspufftopf verbunden. Ein aufgeweiteter Bereich 301, der aus einem konkav-sphärischen Flächenabschnitt 302 und einem Flanschabschnitt 303 besteht, der an einem Rand eines Öffnungsabschnitts des konkav-sphärischen Flächenabschnitts 302 vorgesehen ist, ist in integraler Weise an einem Ende des stromabseitigen Abgasrohrs 300 gebildet. Das Abgasrohr 300 ist mit dem konkav-sphärischen Flächenabschnitt 302 so angeordnet, dass es gleitend an der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche 53 des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55 angrenzt.
  • Bei dem sphärischen Abgasrohrgelenk, das in 18 dargestellt ist, ist das stromabseitige Abgasrohr 300 konstant in Richtung des stromabseitigen Abgasrohrs 100 vorgespannt, und zwar mittels zweier Bolzen 400, die jeweils ein an dem Flansch 200 fixiertes Ende und ein weiteres Ende aufweisen, das in den Flanschbereich 303 des aufgeweiteten Abschnitts 301 eingesetzt ist, und durch zwei Spiralfedern 500, die jeweils zwischen einem aufgeweiteten Kopf des Bolzens 400 und dem Flanschabschnitt 303 angeordnet sind. Das sphärische Abgasrohrgelenk ist derart ausgelegt, dass ein relativer Winkelversatz, der zwischen dem stromaufseitigen und dem stromabseitigen Abgasrohr 100 bzw. 300 auftritt, durch gleitenden Kontakt zwischen der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche ausgebildeten Außenfläche 53 des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55 und dem konkav-sphärischen Flächenabschnitt 302 des aufgeweiteten Abschnitts 301 möglich ist, der an dem Ende des stromabseitigen Abgasrohrs 300 ausgebildet ist.
  • Beispiele
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detailliert anhand von Beispielen beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • <Bespiele 1 bis 15>
  • Während 300 Gewichtsteile konzentrierter Schwefelsäure mit einer Konzentration von 98% gerührt wurden, wurden 5 Gewichtsteile einer 50%-igen wässrigen Lösung von Wasserstoffperoxid hierzu als Oxidationsmittel hinzugegeben, und diese Lösung wurde als Reaktionslösung eingesetzt. Diese Reaktionslösung wurde gekühlt und auf einer Temperatur von 10°C gehalten, wobei 100 Gewichtsteile eines natürlich Lamellengraphitpulvers mit einer Teilchengröße von 30 bis 80 Maschen dieser Reaktionslösung zugegeben wurden und 30 Minuten Zeit gegeben wurden, damit sich eine Reaktion vollzieht. Nach der Reaktion wurde gesäuerter Graphit durch Saugfiltrierung abgeschieden, und ein Reinigungsprozess wurde zweimal wiederholt, in welchem das gesäuerte Graphit in 300 Gewichtsteilen Wasser für zehn Minuten gerührt und dann einer Saugfiltrierung unterzogen wurde, wodurch der Schwefelsäuregehalt von dem gesäuerten Graphit entfernt wurde.
  • Dann wurde das gesäuerte Graphit mit dem hinreichend entfernten Schwefelsäureanteil für drei Stunden in einem Trockenofen getrocknet, der auf einer Temperatur von 110°C gehalten wurde, und dieses gesäuerte Graphit wurde als gesäuertes Graphitmaterial eingesetzt. Während 100 Gewichtsteile des gesäuerten Graphitmaterials gerührt wurden, wurde eine Lösung, in der 0,16 bis 3,5 Gewichtsteile wässriger Orthophosphorsäure einer Konzentration von 84% als Phosphorsäure und 2 bis 38 Gewichtsteile eines wässrigen Aluminiumprimärphosphats einer Konzentration von 50% als Phosphat mit 10 Gewichtsteilen Methanol verdünnt wurden, in Form eines Sprays dem gesäuerten Graphitmaterial hinzugegeben und gleichmäßig gerührt, um ein nasses Gemisch zu erhalten. Diese nasse Gemisch wurde für zwei Stunden in dem Trockenofen getrocknet, der auf einer Temperatur von 120°C gehalten wurde.
  • Das trockene Gemisch wurde für fünf Sekunden bei einer Temperatur von 1000°C einer Behandlung unterzogen, um gecrackte Gase zu erzeugen, und die Graphitschichten wurden durch den Gasdruck einer Expansion unterzogen, wodurch erweiterte Graphitteilchen mit einem Expansionsfaktor von 240 erhalten wurden. Bei diesem Expansionsbehandlungsprozess unterlag die Orthophosphorsäure unter den Komponenten einer Dehydratationsreaktion, um Phosphorpentoxid zu erzeugen, wohingegen sich das Aluminiumprimärphosphat im Wesentlichen nicht änderte und in den expandierten Graphitteilchen in Koexistenz mit Phosphor pentoxid enthalten war. Diese erweiterten Graphitteilchen wurden einer Walzumformung unterzogen, indem sie in eine Walzmaschine geführt wurden, wodurch auch erweiterter Graphit mit einer Dicke von 0,38 mm erzeugt wurde. Diese Schicht aus erweitertem Graphit wurde als hitzebeständiges Schichtelement eingesetzt. Dieses hitzebeständige Schichtelement bestand aus 0,1 bis 2,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Aluminiumprimärphosphat und 83,8 bis 98,9 Gew.-% erweitertem Graphit.
  • Das hitzebeständige Schichtelement, das so erzeugt wurde und aus 0,1 bis 2,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Aluminiumprimärphosphat und 83,8 bis 98,9 Gew.-% erweitertem Graphit besteht, wurde mit einer Breite von 55 mm und einer Länge von 550 mm zugeschnitten (das Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes: 11,7 g).
  • Durch Einsatz zweier austhenitischer, rostfreier Stahldrähte (SUS 3) mit einem Drahtdurchmesser von 0,28 mm als feine Metalldrähte wurde ein zylindrisches gewobenes Metalldrahtnetz, dessen Maschenweite 4 mm betrug, erzeugt und zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, um ein bandförmiges Metalldrahtnetz mit einer Breite von 36 mm und einer Länge von 360 mm zu bilden (das Gewicht des bandförmigen Metalldrahtnetzes betrug 21 g). Das so gebildete Metalldrahtnetz wurde als Verstärkungselement eingesetzt.
  • Nachdem das vorstehend genannte hitzebeständige Schichtelement 1, das mit einer Breite von 55 mm und einer Länge von 550 mm zugeschnitten wurde, mittels eines eine Umfangsfläche aufweisenden Abschnitts aufgerollt wurde, wurde das Verstärkungselement 6 auf die Innenseite des hitzebeständigen Schichtelemen tes 1 aufgelegt, und die aufeinandergelagerte Anordnung hieraus wurde eingedreht, wodurch das rohrförmige Basiselement 7 hergestellt wurde, bei dem das hitzebeständige Schichtelement 1 an dem äußersten Umfang freilag. Bei diesem rohrförmigen Basiselement standen die in Querrichtung einander gegenüberliegenden Endabschnitte des hitzebeständigen Schichtelementes 1 jeweils in Querrichtung über das Verstärkungselement über (siehe 15).
  • Ein weiteres hitzebeständiges Schichtelement 1, das aus 0,1 bis 2,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% Aluminiumprimärphosphat und 83,8 bis 98,8 Gew.-% erweitertem Graphit besteht, wurde getrennt hergestellt und mit einer Breite von 48 mm und einer Länge von 212 mm zugeschnitten (das Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes: 3,9 g). Durch Verwendung eines feinen Metalldrahts, der ähnlich dem oben beschriebenen ist, wurde ein zylindrisches, gewobenes Metalldrahtnetz geformt, dessen Maschenweite 4,0 mm betrug, und durch die beiden Walzen geführt, wodurch das bandförmige Metalldrahtnetz mit einer Breite von 53,5 mm und einer Länge von 212 mm hergestellt wurde. (Das Gewicht des Metalldrahtnetzes: 10 g). Das hitzebeständige Schichtelement 1 wurde in das bandförmige Metalldrahtnetz eingeführt, und eine Anordnung hieraus wurde durch zwei Walzen 8 und 9 hindurchgeführt, um eine Einstückigkeit zu erzeugen, wodurch das die Außenflächenschicht bildende Element 10 hergestellt wurde, in dem das Verstärkungselement 6 und das hitzebeständige Schichtelement 1 in vermengter Form vorlagen, das mit den Maschen des Verstärkungselementes 6 gefüllt wurde und aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Aluminiumprimärphosphat gebildet war.
  • Dieses, die Außenflächenschicht bildende Element 10 wurde um die äußere Umfangsfläche des vorstehend genannten rohrförmigen Basiselementes 7 gelegt, wodurch die zylindrische Vorform 11 hergestellt wurde. Diese zylindrische Vorform 11 wurde über den gestuften Kern 34 der in 8 dargestellten Pressform gesetzt und in dem hohlen Abschnitt der Pressform 37 angeordnet.
  • Die zylindrische Vorform 11, die in dem hohlen Abschnitt der Pressform 37 angeordnet wurde, wurde einer Kompressionsumformung unter einem Druck von 2 t/cm2 in Richtung der Kernachse unterzogen. So wurde das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 erhalten, das die zylindrische Innenfläche 52, das das Durchgangsloch 51 in dessen mittlerem Bereich begrenzte, die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorlag, und die ringförmige Stirnfläche 54 hat.
  • Bei dem in der oben beschriebenen Weise hergestellten, sphärischen, ringförmigen Dichtelement 55 waren in dessen inneren, sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche 53 erstreckenden Bereich das hitzebeständige Schichtelement 1, das aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, und das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6 verpresst und miteinander verschlungen und so ausgelegt, dass sie eine konstruktive Einstückigkeit bildeten. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegende Außenfläche 53 war als gleichförmige Fläche ausgebildet, an der die Außenflächenschicht des hitzebeständigen Materials, das aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit zusammengesetzt war, sowie das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungsele ment 6, das in vermengter Form einstückig mit der Außenflächenschicht vorlag, freilagen. An der zylindrischen Innenfläche 52, die das Durchgangsloch begrenzte, und der ringförmige Stirnfläche 54 an der Seite großen Durchmessers der Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorlag, war die Schicht des hitzebeständigen Materials, das aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, in einer freiliegenden Weise ausgebildet.
  • <Beispiele 16 bis 20>
  • Das gesäuerte Graphitmaterial wurde in der gleichen Weise wie bei den vorstehenden Beispielen hergestellt. Während 100 Gewichtsteile des gesäuertem Graphitmaterials gerührt wurden, wurde eine Lösung, in der 0,7 bis 3,5 Gewichtsteile der Orthophosphorsäure einer Konzentration von 84% als Phosphorsäure und 4,0 bis 8,5 Gewichtsteile wässrigen Calciumprimärphosphats einer Konzentration von 50% als Phosphat in Gewichtsteilen Methanol gelöst waren, in Form eines Nebels mit dem gesäuerten Graphitmaterial vermengt und gleichmäßig gerührt, um ein nasses Gemisch zu erhalten.
  • Hiernach wurden Teilchen aus erweitertem Graphit in der gleichen Weise wie bei den vorstehenden Beispielen gewonnen. Bei diesem Expansionsbehandlungsprozess wurde von den Komponenten Orthophosphorsäure einer Dehydratationsreaktion unterzogen, um Phosphorpentoxid zu erzeugen, wohingegen Calciumprimärphosphat sich im Wesentlichen nicht änderte und in Koexistenz mit Phosphorpentoxid in den erweiterten Graphitteilchen enthalten war. Diese erweiterten Graphitteilchen wurden einer Walzumformung unterzogen, indem sie einer Walzmaschine zugeführt wurden, wodurch eine Schicht aus erweitertem Graphit mit einer Dicke von 0,38 mm erzeugt wurde. Diese Schicht aus erweitertem Graphit wurde als hitzbeständiges Schichtelement eingesetzt. Das hitzebeständige Schichtelement bestand aus 0,4 bis 2,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 2,0 bis 4,0 Gew.-% Calciumprimärphosphat und 94,0 bis 97,6 Gew.-% erweitertem Graphit.
  • Das so erzeugte und aus 0,4 bis 2,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 2,0 bis 4,0 Gew.-% Calciumprimärphosphat und 94,0 bis 97,6 Gew.-% erweitertem Graphit zusammengesetzte, hitzebeständige Schichtelement wurde mit einer Breite von 55 mm und einer Länge von 550 mm zugeschnitten (das Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes: 11,7 g).
  • Das Verstärkungselement, das durch ein Metalldrahtnetz gebildet wurde, das ähnlich demjenigen der vorstehenden Beispiele war, wurde hergestellt, und das rohrförmige Basiselement 7 wurde durch das hitzebeständige Schichtelement 1 und das Verstärkungselement 6 in der gleichen Weise wie bei den vorstehenden Beispielen hergestellt.
  • Ein weiteres hitzebeständiges Schichtelement 1, das aus 0,4 bis 2,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 2,0 bis 4,0 Gew.-% Calciumprimärphosphat und 94,0 bis 97,6 Gew.-% erweitertem Graphit bestand, wurde getrennt hergestellt und mit einer Breite von 48 mm und einer Länge von 212 mm zugeschnitten (das Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes: 3,9 g).
  • Durch Einsatz eines feinen Metalldrahts, der ähnlich demjenigen bei den vorstehenden Beispielen war, wurde ein zylindrisches, gewobenes Metalldrahtnetz hergestellt, dessen Maschenweite 4,0 mm betrug, und zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, wodurch das bandförmige Metalldrahtnetz mit einer Breite von 53,5 mm und einer Länge von 212 mm hergestellt wurde (das Gewicht des Metalldrahtnetzes: 10 g). Das hitzebeständige Schichtelement 1 wurde in das bandförmige Metalldrahtnetz 5 eingeführt, und eine Anordnung hieraus wurde zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt, um eine Einstückigkeit zu bilden, wodurch das die Außenflächenschicht bildende Element 10 hergestellt wurde, in dem das Verstärkungselement und das hitzebeständige Schichtelement, das mit den Maschen des Verstärkungselementes 6 gefüllt war und aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Calciumprimärphosphat bestand, in vermengter Form vorlagen.
  • Hierauf wurde das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 in der gleichen Weise wie bei den vorstehenden Beispielen hergestellt. Bei dem so hergestellten sphärischen, ringförmigen Dichtelement 55 waren in dessen inneren, sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildeten Außenfläche 53 erstreckenden Bereich das hitzebeständige Schichtelement 1, das aus Phosphorpentoxid, Calciumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, und das durch das Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6 miteinander verpresst und verschlungen und so angeordnet, dass strukturelle Einstückigkeit vorlag. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildete Außenfläche 53 wurde als gleichförmige Fläche gebildet, an der die Außenflächenschicht des hitzebeständigen Materials, das aus Phosphorpentoxid, Calziumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, sowie das durch das Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement, das mit der Außenflächenschicht in vermengter Form Einstückigkeit aufwies, freilagen. An der zylindrischen Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 begrenzte, und der ringförmigen Stirnfläche 54 auf der Seite großen Durchmessers der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche 53 war die Schicht des aus Phosphorpentoxid, Calziumprimärphosphat und erweitertem Graphit gebildeten, hitzebeständigen Materials in freiliegender Weise ausgebildet.
  • <Beispiele 21 bis 25>
  • Das hitzebeständige Schichtelement 1 und das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6, welche ähnlich denjenigen der Beispiele 6, 10, 11, 12 und 14 waren, wurden hergestellt, und die rohrförmigen Basiselemente 7 wurden jeweils in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 aus dem hitzebeständigen Schichtelement 1 und dem Verstärkungselement 6 hergestellt.
  • Ein weiteres hitzebeständige Schichtelement 1, das ähnlich dem hitzebeständigen Schichtelement 1 zur Bildung des rohrförmigen Basiselementes 7 ist, wurde separat hergestellt. Eine wässrige Dispersion (25,5 Gew.-% Bornitrid, 4,5 Gew.-% Aluminiumoxid und 70 Gew.-% Wasser), die als Feststoffgehalt 30 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung enthält, die aus 85 Gew.-% Bornitrid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 μm und 15 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,6 μm gebildet wurde, wurde durch Walzbeschichtung auf eine Fläche des hitzebeständigen Schichtelementes 1 aufgetragen, welches mit einer Breite von 48 mm und einer Länge 212 mm zugeschnitten wurde, und dann getrocknet. Dieser Beschichtungsvorgang wurde dreimal wiederholt, um die schmierende Gleitschicht 12 der Schmierstoffzusammensetzung zu bilden (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes 1 mit der schmierenden Gleitschicht 12: 4,6 g).
  • Ein bandförmiges Metalldrahtnetz, das ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 war, wurde hergestellt, und das hitzebeständige Schichtelement 1, das die Außenflächenschicht 12 aus der Schmierstoffzusammensetzung aufweist, wurde in das bandförmige Metalldrahtnetz 5 eingeführt, und eine Anordnung hieraus wurde zwischen den zwei Walzen 13 und 14 hindurchgeführt, um eine Einstückigkeit auszubilden, wodurch das die Außenflächenschicht bildende Element 15 hergestellt wurde, in dem das Verstärkungselement 6 und die Schmierstoffzusammensetzung, das die Maschen des Verstärkungselementes 6 ausfüllte, in vermengter Form an einer Fläche hiervon vorlagen.
  • Dieses die Außenflächenschicht bildende Element 15 wurde um die äußere Umfangsfläche des vorstehend genannten rohrförmigen Basiselementes 7 mit der Oberfläche aus der schmierenden Gleitschicht 12, die an der Außenseite angeordnet war, geschlagen, wodurch die zylindrische Vorform 16 hergestellt wurde. Danach wurde das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 in der gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt. Bei dem so hergestellten, sphärischen, ringförmigen Schichtelement 55 wurden in dessen sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche 53 erstreckenden inneren Bereich das hitzebeständige Schichtelement 1, das aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit zusammengesetzt war, und das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6 miteinander verpresst und verschlungen und so ausgelegt, dass eine strukturelle Einstückigkeit vorlag. Die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorlag, wurde als gleichförmige Fläche gebildet, an der die aus der Schmierstoffzusammensetzung gebildete Außenflächen schicht und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement, das in vermengter Form einstückig mit der Außenflächenschicht vorlag, freigelegt wurden. An der zylindrischen Innenfläche 52, die das Durchgangsloch 51 begrenzt, und der Stirnfläche 54 an der Seite großen Durchmessers der Außenfläche 53 wurde die Schicht aus dem hitzebeständigen Material, die aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, in freiliegender Weise ausgebildet.
  • <Beispiele 26 bis 30>
  • Das hitzebeständige Schichtelement 1 und das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6, das ähnlich demjenigen der Beispiele 5, 10, 11, 12, und 14 war, wurden hergestellt und die rohrförmigen Basiselemente 7 wurden jeweils in der Weise wie bei Beispiel 1 aus dem hitzebeständigen Schichtelement 1 und dem Verstärkungselement 6 hergestellt.
  • Ein weiteres hitzebeständiges Schichtelement 1, das ähnlich dem hitzebeständigen Schichtelement 1 war, wurde separat zur Ausbildung des rohrförmigen Basiselementes 7 hergestellt. Eine wässrige Dispersion (17 Gew.-% Bornitrid, 3 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz und 70 Gew.-% Wasser), die als Feststoffgehalt 30 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung (56,7 Gew.-% Bornitrid, 10 Gew.-% Aluminiumoxid und 33,3 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz), in dem ein Gemisch, das aus 85 Gew.-% Bornitrid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 μm und 15 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,6 μm gebildet war, auf 100 Gewichtsteile gesetzt wurde, und das des Weiteren 50 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharzpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 μm enthielt, wurde durch Walzenbeschichtung auf eine Oberfläche des hitzebeständigen Schichtelementes 1 aufgetragen, das mit einer Breite von 48 mm und einer Länge von 212 mm zugeschnitten wurde, und dann getrocknet. Dieser Beschichtungsvorgang wurde dreimal wiederholt, um die schmierende Gleitschicht 12 aus der Schmierstoffzusammensetzung zu bilden (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes 1 mit der schmierenden Gleitschicht 12: 4,6 g).
  • Ein bandförmiges Metalldrahtnetz, das ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 war, wurde hergestellt, und das hitzebeständige Schichtelement 1 mit der schmierenden Gleitschicht 12 aus der Schmierstoffzusammensetzung wurde in das bandförmige Metalldrahtnetz eingeführt, und eine Anordnung hieraus wurde zwischen den beiden Walzen 13 und 14 hindurchgeführt, um eine Einstückigkeit herzustellen, wodurch das die Außenflächenschicht bildende Element 15 hergestellt wurde, in dem das Verstärkungselement 6 und die Schmierstoffzusammensetzung, die die Maschen des Verstärkungselementes 6 ausfüllte, in vermengter Form an einer Fläche hiervon vorlagen.
  • Das die Außenflächenschicht bildende Element 15 wurde um die äußere Umfangsfläche des oben genannten rohrförmigen Basiselementes 7 mit der Fläche aus der schmierenden Gleitschicht 12, die an der Außenseite angeordnet war, geschlagen, wodurch die zylindrische Vorform 16 hergestellt wurde. Danach wurde das sphärische, ringförmige Dichtelement 55 in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt. Bei dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement 55, das so hergestellt wurde, wurden in dessen sich von der zylindrischen Innenfläche 52 zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche ausgebildeten Außenfläche 53 erstreckenden, inneren Bereich das hitzebeständi ge Schichtelement 1, das aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, und das aus dem Metalldrahtnetz 5 gebildete Verstärkungselement 6 miteinander verpresst und verschlungen und so ausgelegt, dass strukturelle Einstückigkeit vorlag. Die Außenfläche 53, die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorlag, wurde als gleichförmige Fläche ausgebildet, an der die Außenflächenschicht, die aus der Schmierstoffzusammensetzung bestand, und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement, das mit dieser Außenflächenschicht in vermengter Form Einstückigkeit bildete, freigelegt. An der das Durchgangsloch 51 begrenzenden, zylindrischen Innenfläche 52 und der ringförmigen Stirnfläche 54 an der Seite großen Durchmessers der Außenfläche 53 wurde die Schicht aus dem hitzebeständigen Material, das aus Phosphorpentoxid, Aluminiumprimärphosphat und erweitertem Graphit bestand, in einer freiliegenden Weise ausgebildet.
  • <Vergleichsbeispiel 1>
  • Eine Schicht aus erweitertem Graphit ("Nikafilm" (Handelsname), gefertigt von Nippon Carbon Co., Ltd.), (das Gewicht aus erweitertem Graphit: 11,6 g) mit einer Breite von 55 mm, einer Länge von 550 mm und einer Dicke von 0,4 mm wurde hergestellt. Als Verstärkungselement wurde ein bandförmiges Metalldrahtnetz (36 mm Breite und 360 mm Länge) hergestellt, das ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 war. Nach dem die Schicht aus erweitertem Graphit mittels eines einen Umfang aufweisenden Abschnitts gewickelt wurde, wurde das Verstärkungselement an der Innenseite der Schicht aus erweitertem Graphit aufgelegt, und die überlagerte Anordnung hieraus zusammengerollt, wodurch ein rohrförmiges Basiselement hergestellt wurde, in dem die Schicht aus erweitertem Graphit an dem äußersten Umfang angeordnet war. Bei diesem rohrförmigen Basiselement standen in Querrichtung einander gegenüberliegende Endbereiche der Schicht aus erweitertem Graphit jeweils in der Querrichtung über das Verstärkungselement über.
  • Eine weitere Schicht aus erweitertem Graphit, die ähnlich der vorstehend genannten Schicht aus erweitertem Graphit war, wurde getrennt hergestellt und mit einer Breite von 48 mm und einer Länge von 212 mm zugeschnitten. Eine wässrige Dispersion (17 Gew.-% Bornitrid, 3 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz und 70 Gew.-% Wasser), die als Feststoffgehalt 30 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung (56,7 Gew.-% Bornitrid, 10 Gew.-% Aluminiumoxid und 33,3 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz) enthielt, in dem ein Gemisch auf 100 Gewichtsteile gesetzt wurde, das aus 85 Gew.-% Bornitrid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 μm und 15 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,6 μm gebildet war, und das des Weiteren 50 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharzpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 μm enthielt, wurde durch Walzbeschichtung auf eine Oberfläche dieser Schicht aus erweitertem Graphit aufgetragen und dann getrocknet. Dieser Beschichtungsvorgang wurde dreimal wiederholt, um die schmierende Gleitschicht aus der Schmierstoffzusammensetzung zu bilden (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes mit der schmierenden Gleitschicht: 4,6 g).
  • Ein bandförmiges Metalldrahtnetz mit einer Breite von 53,5 mm und einer Länge von 212 mm, das ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 ausgebildet war, wurde hergestellt. Die Schicht aus erweitertem Graphit mit der schmierenden Gleitschicht aus der Schmierstoffzusammensetzung wurde in das bandförmige Metalldrahtnetz eingeführt, und eine Anordnung hieraus wurde zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt, um Einstückigkeit herzustellen, wodurch das die Außenflächenschicht bildende Element hergestellt wurde, indem das Verstärkungselement und die Schmierstoffzusammensetzung, die die Maschen des Verstärkungselementes ausfüllte, in vermengter Form vorlagen. Dieses, die Außenflächenschicht bildende Element wurde um die äußere Umfangsfläche des oben genannten rohrförmigen Basiselementes mit der an der Außenseite angeordneten schmierenden Gleitschicht aus der Schmierstoffzusammensetzung geschlagen, wodurch die zylindrische Vorform hergestellt wurde. Danach wurde das sphärische, ringförmige Dichtelement in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt. Bei dem so hergestellten sphärischen, ringförmigen Dichtelement wurden in dessen sich von der zylindrischen Innenfläche zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche ausgebildeten Außenfläche erstreckenden Innenbereich die Schicht aus erweitertem Graphit und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement miteinander verpresst und verschlungen und so ausgelegt, dass strukturelle Einstückigkeit vorlag. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildete Außenfläche wurde als gleichförmige Fläche ausgebildet, an der die aus der Schmierstoffzusammensetzung gebildete Außenflächenschicht und die das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement, das mit der Außenflächenschicht in vermengter Form Einstückigkeit bildete, freigelegt wurde. An der das Durchgangsloch begrenzenden zylindrischen Innenfläche und der Stirnseite auf der Seite großen Durchmessers der Außenfläche wurde erweiterter Graphit in freiliegender Weise ausgebildet.
  • <Vergleichsbeispiel 2>
  • Eine Schicht aus erweitertem Graphit, die ähnlich derjenigen des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels 1 ist, wurde hergestellt. Eine wässrige Lösung von Aluminiumprimärphosphat einer Konzentration von 25% wurde hergestellt, und sämtliche Flächen der vorstehend genannten Schicht aus erweitertem Graphit wurden mit dieser wässrigen Lösung durch Walzbeschichtung beschichtet, und die so beschichtete Schicht aus erweitertem Graphit wurde dann 20 Minuten bei einer Temperatur von 150°C in einem Trockenofen getrocknet, um eine beständige Beschichtung mit einem Umfang von 0,07 g/100 cm2 und einer gleichmäßigen Dicke auf allen Flächen der Schicht aus erweitertem Graphit zu bilden. Die so gewonnene Schicht wurde als hitzebeständiges Schichtelement eingesetzt (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes: 12,03 g).
  • Als Verstärkungselement wurde ein bandförmiges Metalldrahtnetz (36 mm breit und 360 mm lang) hergestellt, das ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 ist. Nachdem das hitzebeständige Schichtelement über einen einen Umfang aufweisenden Bereich eingerollt wurde, wurde das Verstärkungselement an der Innenseite des hitzebeständigen Schichtelementes angeordnet, und die überlagerter Anordnung hieraus wurde eingerollt, wodurch ein rohrförmiges Basiselement hergestellt wurde, bei dem das hitzebeständige Schichtelement an dem äußersten Umfang. angeordnet war. Bei diesem rohrförmigen Basiselement standen in Querrichtung einander gegenüberliegende Abschnitte des hitzebeständigen Schichtelementes jeweils über das Verstärkungselement in Querrichtung über.
  • Ein weiteres hitzebeständiges Schichtelement, das ähnlich dem vorstehend genannten hitzebeständigen Schichtelement ist, wurde getrennt hergestellt und mit einer Breite von 48 mm und einer Länge von 212 mm zugeschnitten. Eine wässrige Dispersion (17 Gew.-% Bornitrid, 3 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz und 70 Gew.-% Wasser), die als Feststoffanteil 30 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung (56,7 Gew.-% Bornitrid, 10 Gew.-% Aluminiumoxid und 33,3 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz) enthält, in dem ein Gemisch auf 100 Gewichtsteile gesetzt wurde, das aus 85 Gew.-% Bornitrid mit einer mittleren Teilchengröße von 7 μm und 15 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,6 μm gebildet ist, und des Weiteren 50 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharzpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm enthielt, wurde durch Walzbeschichtung auf eine Fläche dieses hitzebeständigen Schichtelementes aufgetragen und dann getrocknet. Der Beschichtungsvorgang wurde dreimal wiederholt, um die schmierende Gleitschicht aus der Schmierstoffzusammensetzung zu bilden (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes mit der schmierenden Gleitschicht: 4,75 g).
  • Ein bandförmiges Metalldrahtnetz mit einer Breite von 53,5 mm und einer Länge von 212 mm, welches ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 ist, wurde hergestellt. Das hitzebeständige Schichtelement mit der hitzebeständigen Beschichtung wurde in das bandförmige Metalldrahtnetz eingeführt, und eine Anordnung hieraus wurde zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt, um eine Einstückigkeit zu bilden, wodurch das die Außenflächenschicht bildende Element hergestellt wurde, in dem das Verstärkungselement und die hitzebeständige Beschichtung, die die Maschen des Verstärkungselementes ausfüllten, in vermengter Form vorlagen.
  • Dieses die Außenflächenschicht bildende Element wurde um die äußere Umfangsfläche des vorstehend genannten rohrförmigen Basiselementes mit der an der Außenseite angeordneten Fläche der schmierenden Gleitschicht geschlagen, wodurch die zylindrische Vorform hergestellt wurde. Danach wurde das sphärische, ringförmige Dichtelement in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt. Bei dem so hergestellten sphärischen, ringförmigen Dichtelement wurden in dessen sich von der zylindrischen Innenfläche zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche erstreckenden Bereich das hitzebeständige Schichtelement mit der aus Aluminiumprimärphosphat gebildeten hitzebeständigen Beschichtung und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement miteinander verpresst und verschlungen und somit ausgelegt, um eine strukturelle Einstückigkeit aufzuweisen. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche geformte Außenfläche wurde als gleichförmige Fläche geformt, an der die Außenflächenschicht, die aus der Schmierstoffzusammensetzung gebildet ist, und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement, das in vermengter Form einstückig mit dieser Außenflächenschicht ausgebildet ist, freigelegt wurden. An der das Durchgangsloch begrenzenden zylindrischen Innenfläche und der Stirnfläche auf der Seite großen Durchmessers der Außenfläche wurde die aus Aluminiumprimärphosphat gebildete, hitzebeständige Beschichtung in einer freiliegenden Weise gebildet.
  • <Vergleichsbeispiel 3>
  • Eine Schicht aus erweitertem Graphit, die ähnlich derjenigen des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels 1 ist, wurde herge stellt. Eine wässrige Lösung aus Aluminiumprimärphosphat mit einer Konzentration von 25% wurde hergestellt, und 15 g Graphitpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 18 μm wurden in 30 g dieser wässrigen Lösung eingemengt, und ein Gemisch wurde hierdurch erhalten. Die gesamten Flächen der vorstehend genannten Schicht aus erweitertem Graphit wurden durch Walzbeschichtung mit dieser wässrigen Lösung beschichtet, und die so beschichtete Schicht aus erweitertem Graphit wurde dann 20 Minuten bei einer Temperatur von 150°C in einem Trockenofen getrocknet, um eine hitzebeständige Beschichtung in einem Umfang von 0,3 g/10 cm2 und mit einer gleichmäßigen Dicke über die gesamten Flächen der Schicht aus erweitertem Graphit zu bilden. Die so gewonnene Schicht wurde als hitzebeständiges Schichtelement eingesetzt (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes: 13,43 g).
  • Ein bandförmiges Metalldrahtnetz (36 mm breit und 360 mm lang), das ähnlich demjenigen des oben beschriebenen Beispiels 1 ist, wurde hergestellt. Nachdem das hitzebeständige Schichtelement durch einen einen Umfang aufweisenden Bereich eingerollt wurde, wurde das Verstärkungselement an der Innenseite des hitzebeständigen Schichtelementes angebracht, und die überlagerte Anordnung hieraus wurde eingerollt, wodurch ein rohrförmiges Basiselement hergestellt wurde, bei dem das hitzebeständige Schichtelement an dem äußersten Umfang angeordnet war. Bei diesem rohrförmigen Basiselement standen in Querrichtung abgewandte Endabschnitte des hitzebeständigen Schichtelementes jeweils in Querrichtung über das Verstärkungselement über.
  • Eine weitere Schicht aus erweitertem Graphit, die ähnlich derjenigen des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels 1 ist, wur de getrennt hergestellt und mit einer Breite von 48 mm und einer Länge von 212 mm zugeschnitten. Durch Einsatz des vorstehend genannten Gemisches wurde ein hitzebeständiges Schichtelement getrennt hergestellt, bei dem eine hitzebeständige Beschichtung mit einer gleichmäßigen Dicke 0,3 g/100 cm2 an den gesamten Flächen der Schicht aus erweitertem Graphit nach einem ähnlichen Verfahren gebildet wurde. Eine wässrige Dispersion (17 Gew.-% Bornitrid, 3 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz und 70 Gew.-% Wasser), die als Feststoffanteil 30 Gew.-% einer Schmierstoffzusammensetzung (56,7 Gew.-% Bornitrid, 10 Gew.-% Aluminiumoxid und 33,3 Gew.-% Polytetrafluorethylenharz) enthielt und in der ein Gemisch auf 100 Gewichtsteile gesetzt wurde, das aus 85 Gew.-% Bornitrid mit einer mittleren Teilchengröße von 7 μm und 15 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,6 μm gebildet ist, die des Weiteren 50 Gewichtsteile Polytetrafluorethylenharzpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm enthielt, wurde durch Walzbeschichtung auf die Fläche mit der hitzebeständigen Beschichtung bei einer Fläche dieses hitzebeständigen Schichtelementes aufgetragen und dann getrocknet. Dieser Beschichtungsvorgang wurde dreimal wiederholt, um die schmierende Gleitschicht aus der Schmierstoffzusammensetzung zu bilden (Gewicht des hitzebeständigen Schichtelementes mit der schmierenden Gleitschicht: 5,23 g). Danach wurde das die Außenflächenschicht bildende Element in der gleichen Weise wie bei dem Vergleichsbeispiel 2 hergestellt. Das sphärische, ringförmige Dichtelement wurde in der gleichen Weise wie bei dem Vergleichsbeispiel 2 hergestellt.
  • Bei dem so hergestellten sphärischen, ringförmigen Dichtelement wurden in dessen sich von der zylindrischen Innenfläche zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebil deten Außenfläche erstreckenden Innenbereich das hitzebeständige Schichtelement mit der aus Aluminiumprimärphosphat und Graphit gebildeten, hitzebeständigen Beschichtung und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement miteinander verpresst und verschlungen und so ausgelegt, dass eine strukturelle Einstückigkeit vorlag. Die in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche gebildete Außenfläche wurde mit einer gleichförmigen Fläche gebildet, an der die aus der Schmierstoffzusammensetzung gebildete Außenflächenschicht und das aus dem Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement, das einstückig mit der Außenflächenschicht in vermengter Form gebildet ist, freigelegt wurden. An der das Durchgangsloch begrenzenden, zylindrischen Innenfläche und der Stirnfläche auf der Seite großen Durchmessers der Außenfläche wurde die aus Aluminiumprimärphosphat und Graphit gebildete hitzebeständige Beschichtung in einer freiliegenden Weise gebildet.
  • Dann wurden hinsichtlich der sphärischen, ringförmigen Dichtelemente gemäß den oben beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen Tests zur Messung eines Reibungsmomentes (kgf × cm) und zur Prüfung des Vorliegens oder Fehlens des Auftretens eines ungewöhnlichen Geräusches, des Umfangs einer Gasleckage und des Gewichtsverlustes (Gewichtsverringerung) infolge einer Oxidation des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes für jeden Zyklus des Dichtelementes unter Verwendung des in 18 dargestellten sphärischen Abgasrohrgelenks durchgeführt, und deren Ergebnisse sind unten diskutiert.
  • <Testbedingungen>
    • Presskraft unter Verwendung von Spiralfedern (Federspeicherkraft): 72 ± 6 kgf
    • Oszillationswinkel: ±3°
    • Frequenz: 12 Hertz (Hz)
    • Umgebungstemperatur (die Außenflächentemperatur des in 18 dargestellten konkav-sphärischen Flächenbereichs 302): Raumtemperatur bis 700°C
  • <Testverfahren>
  • Nachdem 45000 Oszillationsbewegungen bei Raumtemperatur durch Setzen einer Oszillationsbewegung mit ±3° bei einer Frequenz von 12 Hz als Oszillationseinheit durchgeführt sind, wird die Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von 700°C erhöht, während die Oszillationsbewegungen fortgesetzt werden (die Anzahl an Oszillationsbewegungen während des Temperaturanstiegs betrug 45000). Wenn die Umgebungstemperatur die Temperatur von 700°C erreicht hat, waren 115000 Oszillationsbewegungen durchgeführt. Schließlich lässt man die Umgebungstemperatur auf Raumtemperatur fallen, während die Oszillationsbewegungen fortgesetzt werden (die Anzahl an Oszillationsbewegungen während des Temperaturabfalls beträgt 45000). Die Gesamtheit von 250000 Oszillationsbewegungen wird als ein Zyklus betrachtet, und vier Zyklen wurden durchgeführt. Zudem wurde die Abschätzung des Vorliegens oder Fehlens des Auftretens eines ungewöhnlichen Reibungsgeräusches wie folgt durchgeführt.
    Abschätzungscode A: Kein ungewöhnliches Reibungsgeräusch trat auf.
    Abschätzungscode B: Ein ungewöhnliches Reibungsgeräusch wird mit dem Ohr, das nahe an das Teststück gebracht wurde, geringfügig wahrgenommen.
    Abschätzungscode C: Obwohl das Geräusch im Allgemeinen schwer von einer festen Stelle (einer Stelle, 1,5 m beabstandet von dem Teststück) wahrgenommen wird, da es von den Geräuschen der Lebensumgebung überdeckt ist, kann das Geräusch durch eine mit dem Test beschäftigten Person als ungewöhnliches Reibungsgeräusch wahrgenommen werden.
    Abschätzungscode D: Das Geräusch kann von Jedermann von der festen Stelle aus als ungewöhnliches Reibungsgeräusch (unangenehmer Ton) erkannt werden.
  • Hinsichtlich des Umfangs der Gasleckage (l/min) wurde eine Öffnung eines Abgasrohrs 100, das mit dem in 18 dargestellten, sphärischen Abgasrohrgelenk verbunden ist, geschlossen, wurde trockene Luft in den Gelenkabschnitt von dem anderen Abgasrohr 300 unter einem Druck von 0,5 kgf/cm2 eingeleitet und der Umfang der Leckage aus dem Gelenkbereich (gleitender Kontakt zwischen der Außenfläche 53 des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55 und dem aufgeweiteten Abschnitt 301, Passbereiche zwischen der zylindrischen Innenfläche 52 des sphärischen, ringförmigen Dichtelementes 55 und dem Rohrendabschnitt 101 des Abgasrohrs 100 und aneinandergrenzende Bereiche zwischen der Stirnfläche 54 und dem Flansch 200, der rechtwinklig an dem Abgasrohr 100 vorgesehen ist) insgesamt viermal gemessen, d. h. vor dem Testbeginn, nach 52000 Oszillationsbewegungen, nach 500000 Oszillationsbewegungen, nach einer Million Oszillationsbewegungen, und zwar mittels eines Flowmeters.
  • Die Tabellen 1 bis 7 wenn die durch das oben beschriebene Testverfahren gewonnenen Ergebnisse der Tests.
  • Figure 00530001
  • Figure 00540001
  • Figure 00550001
  • Figure 00560001
  • Figure 00570001
  • Figure 00580001
  • Figure 00590001
  • In obigen Tabellen zeigt der Umfang an Gasleckage (1) die Ergebnisse, wenn die Anzahl an Oszillationsbewegungen 0 war (vor dem Testbeginn), (2) die Ergebnisse, wenn die Anzahl an Oszillationsbewegungen 250000 war, (3) die Ergebnisse, wenn die Anzahl an Oszillationsbewegungen 500000 war, und (4) die Ergebnisse, wenn die Anzahl an Oszillationsbewegungen 1 Million war.
  • Wie aus dem Gewicht (g) des Dichtelementes vor dem Test und dem Gewicht (g) des Dichtelementes nach dem Test bei den Testergebnissen erkannt werden kann, war in dem Fall der sphäri schen, ringförmigen Dichtelemente gemäß der Beispiele das Gewichtsreduktionsverhältnis infolge der Oxidation und des Verschleißes des erweiterten Graphits, welches Bestandteil der Dichtelemente war, nicht mehr als 10%, sogar unter den Hochtemperaturbedingungen von 700°C, und ein Anstieg des Umfangs der Gasleckage, die der Oxidation und dem Verschleiß des erweiterten Graphits zuzumessen ist, wurde im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen nicht festgestellt. Da zudem das hitzebeständige Schichtelement, das aus Phosphorpentoxid, Phosphat (Aluminiumprimärphosphat oder Calciumprimärphosphat) und erweitertem Graphit bestand, eine Flexibilität hat, das das gewöhnliche erweiterte Graphit aufweist, war es möglich, den Biegeprozess bei den Verfahren zur Herstellung eines sphärischen, ringförmigen Dichtelementes auszuführen, ohne irgendeine Störung auszulösen.
  • Bei dem sphärischen, ringförmigen Dichtelement gemäß der Erfindung sind in dessen sich von der zylindrischen Innenfläche zu der in Form der teilweise konvex-sphärischen Fläche vorliegenden Außenfläche erstreckendem, inneren Bereich das aus dem verpressten Metalldrahtnetz gebildete Verstärkungselement und das die Maschen des Metalldrahtnetzes dieses Verstärkungselementes ausfüllende hitzebeständige Material, das derartige verpresst ist, dass es in vermengter Form mit dem Verstärkungselement eine Einstückigkeit bildet und aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat besteht, vorgesehen, und die Hitzebeständigkeit des Dichtelementes selbst wurde erhöht. Daher zeigt das sphärische, ringförmige Dichtelement gemäß der Erfindung hinreichend deren Funktion als Dichtelement auch unter Hochtemperaturbedingungen von 700°C. Zudem treten bei dem Herstellungsverfahren, da das hitzebeständige Schichtelement, das aus erweitertem Graphit, Phosphorpentoxid und Phosphat besteht, die Flexibilität hat, die die gewöhnliche Schicht aus erweitertem Graphit aufweist, keine Schwierigkeiten bei dem Prozess zum Biegen des hitzebeständigen Schichtelementes auf, das bei dem Herstellungsprozess durchgeführt wird. Nicht nur diese Tatsache macht es möglich, den Prozess zur Bildung einer Beschichtung aus hitzebeständigem Material an der Oberfläche der Schicht aus erweitertem Graphit gemäß dem Stand der Technik wegzulassen, macht es aber möglich, das Auftreten des Brechens der hitzebeständigen Beschichtung zu vermeiden, das andererseits bei dem Prozess zum Biegen der Schicht aus erweitertem Graphit mit der hitzebeständigen Beschichtung auftreten kann, und folglich das Auftreten des Brechens der Schicht aus erweitertem Graphit zu verhindern, was folglich zu der Verbesserung der Materialausbeute führt.

Claims (10)

  1. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55), das eine in dessen mittleren Bereich ein Durchgangsloch (51) definierendes, zylindrische Innenfläche (52), eine Außenfläche (53), die die Form einer teilweise konvex sphärischen Fläche hat, und eine ringförmige Stirnfläche (54) auf einer Seite großen Durchmessers der Außenfläche (53) hat und die insbesondere bei einem Abgasrohrkugelgelenk eingesetzt wird, umfassend: ein Verstärkungselement (6), das aus einem komprimierten Metalldrahtnetz (5) gefertigt ist und in einem inneren Bereich des sphärischen ringförmigen Dichtelements (55) vorgesehen ist und das sich von der zylindrischen Innenfläche (52) zu der Außenfläche (53) erstreckt, die die Form einer teilweise konvex sphärischen Fläche hat; ein hitzebeständiges Material (1), das erweiterten (expanded) Graphit und ein Phosphat enthält und in dem inneren Bereich des sphärischen ringförmigen Dichtelements (55) vorgesehen ist und das sich von der zylindrischen Innenfläche (52) zu der Außenfläche (53) erstreckt, die die Form der partiell konvex sphärischen Fläche hat, wobei das hitzebeständige Material (1) Maschen des Metalldrahtnetzes (5) des Verstärkungselements (6) ausfüllt und derartig komprimiert ist, dass es in vermengter Form Teil des Verstärkungselements (6) ist, wobei die Außenfläche (53), die die Form der teilweise konvex sphärischen Fläche hat, als glatte Oberfläche ausgebildet ist, an der eine äußere Oberflächenschicht (12) des hitzebeständigen Materials (1), das erweiterten (expanded) Grafit und das Phosphat ent hält, und das Verstärkungselement (6), das aus dem Metalldrahtnetz (5) gefertigt ist und in vermengter Form Teil der äußeren Oberflächenschicht (12) ist, frei liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das hitzebeständige Material (1) des Weiteren Phosphorpentoxid enthält und die äußere Oberflächenschicht (12) des hitzebeständigen Materials (1) des Weiteren das Phosphorpentoxid enthält, wobei das Phosphat ausgewählt ist aus Lithiumprimärphosphat, Lithiumsekundärphosphat, Kalziumprimärphosphat, Kalziumsekundärphosphat, Aluminiumprimärphosphat und Aluminiumsekundärphosphat.
  2. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55), das eine in dessen zentralen Bereich ein Durchgangsloch (51) definierende zylindrische Innenfläche (52), eine Außenfläche (53), die die Form einer teilweise konvex sphärischen Fläche hat, und eine ringförmige Stirnfläche (54) an einer Seite großen Durchmessers der Außenfläche (53) hat und die insbesondere bei einem Abgasrohrkugelgelenk eingesetzt wird, umfassend: ein Verstärkungselement (6), das aus einem komprimierten Metalldrahtnetz (5) gefertigt ist und in einem inneren Bereich des sphärischen ringförmigen Dichtelements (55) vorgesehen ist und das sich von der zylindrischen Innenfläche (52) zu der Außenfläche (53) erstreckt, die in Form der teilweise konvex sphärischen Fläche gebildet ist; ein hitzebeständiges Material (1), das erweitertes (expanded) Graphit und ein Phosphat enthält und in dem inneren Bereich des sphärischen ringförmigen Dichtelemenets (55) vorgesehen ist und das sich von der zylindrischen Innenfläche (52) zu der Außenfläche (53) erstreckt, die die Form der partia konvex sphärischen Fläche hat, wobei das hitzebeständige Material (1) Maschen des Metalldrahtnetzes (5) des Verstärkungs elements (6) ausfüllt und derartig komprimiert ist, dass es in vermengter Form Teil des Verstärkungselements (6) ist, wobei die Außenfläche (53), die die Form der partial konvex sphärischen Fläche hat, als glatte Oberfläche ausgebildet ist, an der eine äußere Oberflächenschicht (12) einer Schmierstoffzusammensetzung, die mindestens Bornitrid sowie Aluminiumoxid und/oder Siliziumdioxid enthält, und das Verstärkungselement (6), das aus dem Metalldrahtnetz (5) besteht und in vermengter Form Teil der äußeren Oberflächenschicht (12) ist, frei liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das hitzebeständige Material (1) des Weiteren Phosphorpentoxid enthält, wobei das Phosphat ausgewählt ist aus Lithiumprimärphosphat, Lithiumsekundärphosphat, Kalziumprimärphosphat, Kalziumsekundärphosphat, Aluminiumprimärphosphat und Aluminiumsekundärphosphat.
  3. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach Anspruch 2, wobei die Schmierstoffzusammensetzung 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid enthält.
  4. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schmierstoffzusammensetzung des Weiteren Polytetraflouräthylenharz enthält.
  5. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach Anspruch 2, wobei die Schmierstoffzusammensetzung ein Gemisch enthält, das aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid besteht, und des Weiteren nicht mehr als 200 Gewichtsteile Polytetraflouräthylenharz bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches enthält.
  6. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach Anspruch 2, wobei die Schmierstoffzusammensetzung ein Gemisch enthält, das aus 70 bis 90 Gew.-% Bornitrid und 10 bis 30 Gew.-% Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid besteht, und des Weiteren 50 bis 150 Gewichtsteile Polytretraflouräthylenharz bezogen auf 100 Gewichtsteile des Gemisches enthält.
  7. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zylindrische Innenfläche (52) aus dem hitzebeständigen Material (1) gebildet ist, das erweitertes (expanded) Graphit, Phosphorpentoxid und das Phosphat enthält.
  8. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zylindrische Innenfläche (52) aus dem Verstärkungselement (6) gebildet ist, das aus dem Metalldrahtnetz (5) gefertigt ist.
  9. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ringförmige Stirnfläche (54) aus dem hitzebeständigen Material (1) gebildet ist, das erweitertes (enlarges) Graphit, Phosphorpentoxid und das Phosphat enthält.
  10. Sphärisches ringförmiges Dichtelement (55) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das hitzebeständige Material aus 0,05 bis 5,0 Gew.-% Phosphorpentoxid, 1,0 bis 16,0 Gew.-% des Phosphats und 79,0 bis 98,95 Gew.-% erweitertem (expanded) Graphit besteht.
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