DE60204771T2

DE60204771T2 - Metalldichtung mit fasereinsatz

Info

Publication number: DE60204771T2
Application number: DE60204771T
Authority: DE
Inventors: Fabrizio Briccarello
Original assignee: Freudenberg Meillor SAS
Current assignee: Freudenberg Joints Plats SAS
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: US20040212156A1; FR2824613A1; DE60204771D1; FR2824613B1; EP1386099B1; ATE298399T1; WO2002090801A1; EP1386099A1; JP2004525319A; JP4092382B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine metallische Dichtung mit einem Einsatz aus Fasermaterial, die insbesondere für Auspuffkrümmer und Auspuffkrümmerflansche bestimmt ist, die stark temperaturbelastet werden. Eine solche für einen Motor-Zylinderkopf bestimmte Dichtung ist zum Beispiel aus der Druckschrift GB 1 067 389 bekannt.
Die metallischen Dichtungen werden in Höhe der Verbindung von zwei Rohrleitungen verwendet, um die Dichtheit zu gewährleisten, und sie weisen im Allgemeinen mindestens ein Metallblech auf, das mit einer Rippe versehen ist, die sich elastisch verformen kann, um die Dichtheit zu gewährleisten, insbesondere wenn die in Kontakt stehenden Teile sich durch Ausdehnung verformen.
Wenn sie starken Wärmebelastungen ausgesetzt sind, die relativ große Verformungen erzeugen, zum Beispiel in Höhe der Auspuffkrümmer, weisen solche Dichtungen zwei Bleche auf, die je mit einer Rippe versehen sind, die symmetrisch senkrecht voreinander angeordnet sind.
Im kalten Zustand werden die Rippen von der Klemmkraft zusammengequetscht, während im warmen Zustand aufgrund der Ausdehnungsphänomene die in Kontakt stehenden Teile die Neigung haben, sich voneinander zu entfernen, so dass die Rippen sich elastisch so verformen, dass sie kontinuierlich den Kontakt zwischen den Blechen der Dichtung aufrechterhalten und so die Dichtheit gewährleisten.
Die starken und häufigen Temperaturänderungen, denen die Metalldichtung unterworfen ist, rufen aber ein Härtungsphänomen hervor, das die Neigung hat, den Elastizitätskoeffizienten der Dichtung stark zu verringern. Indem sie ihre Elastizität verlieren, erfüllen die Rippen dann nicht mehr ausreichend ihre Dichtfunktion und werden geschwächt, wobei in Höhe ihrer Spitzen Risse auftreten.
So hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, die Nachteile der metallischen Dichtungen des Stands der Technik zu beheben, indem sie eine Metalldichtung von einfacher Gestaltung vorschlägt, die in der Lage ist, ihre mechanischen Eigenschaften, insbesondere ihre Elastizität, in der Zeit beizubehalten, wenn sie häufigen und starken Temperaturänderungen unterworfen ist.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung eine metallische Dichtung zum Gegenstand, die verwendet werden kann, um in Höhe der Verbindung zwischen zwei Rohrleitungen von zwei starken Wärmebelastungen unterworfenen Bauteilen die Dichtheit zu gewährleisten, die mindestens zwei Bleche aufweist, in denen mindestens eine Öffnung ausgebildet ist, wobei mindestens eines der Bleche mindestens eine Rippe aufweist, die die Öffnung umgibt und sich in einem gewissen Abstand zum Rand der Öffnung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung einen Einsatz aus Verbundmaterial enthält, der zwischen der Rippe und dem Rand angeordnet ist, wobei das Material wärmebelastungsfest ist und seine Elastizität in der Zeit beibehält.
Vorteilhafterweise ist der Einsatz aus Faserverbundmaterial.
Gemäß einem weiteren Merkmal kann der Einsatz geometrische oder mechanische Eigenschaften aufweisen, die entlang des Umfangs variabel sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die beiden Bleche der Dichtung je eine Rippe auf, die symmetrisch einander gegenüber angeordnet sind, wobei der Einsatz zwischen dem Rand der Öffnung und den Rippen angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der Rand der Öffnung einen Crimprand auf, um den Einsatz zwischen den beiden Blechen einzuschließen.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist der Rand eines der beiden Bleche umgebogen und gegen das andere Blech angelegt und wird einem Glättungsvorgang unterzogen, damit die Oberfläche des Rands sich im Wesentlichen in gleicher Höhe mit der Oberfläche des Blechs befindet, die er teilweise bedeckt, wobei letztere einen Rücksprung bildet, der den Rand aufnehmen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die nur als Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen metallische Dichtung im Aufriss,
2A eine Schnittansicht einer ersten Anordnung,
2B eine Schnittansicht einer zweiten Anordnung,
2C eine Schnittansicht einer dritten Anordnung,
3A eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform, und
3B eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform.
In 1 ist im seitlichen Aufriss eine metallische Dichtung 10 dargestellt, die insbesondere in Höhe eines Auspuffkrümmers verwendet wird, der starken Wärmebelastungen, d.h. starken Temperaturänderungen und/oder sehr häufigen Heizzyklen, ausgesetzt ist.
Wie alle Dichtungen gewährleistet sie die Dichtheit in Höhe der Verbindung zwischen zwei Rohrleitungen von zwei Bauteilen, zwischen denen sie eingesetzt ist.
Zum Beispiel weist die in 1 gezeigte Dichtung zwei Öffnungen 12, um die Kontinuität der Durchgänge zwischen den auf beiden Seiten der Dichtung angeordneten Bauteilen zu gewährleisten, sowie Aussparungen oder Kerben 14 auf, um den Durchgang der Verbindungselemente der Bauteile, zum Beispiel Schrauben oder Dübel, zu erlauben.
Die nachfolgende Beschreibung der besonderen Anordnung der Erfindung erfolgt anhand einer einzigen Öffnung, die ein Duplikat der anderen Öffnungen oder Aussparungen sein kann oder nicht.
Erfindungsgemäß weist die Dichtung 10 mindestens zwei Metallbleche 16, 18 auf, von denen mindestens eines eine Rippe 20 aufweist, die die Öffnung 12 umgibt und in einem gewissen Abstand zum Rand 22 dieser Öffnung angeordnet ist.
Das Material des die Rippe aufweisenden Blechs ist so, dass es letzterer eine gewisse Elastizität verleiht, die es ihr ermöglicht, sich zu verformen, um die Dichtheit der Verbindung selbst bei starken Ausdehnungsverformungen der zu beiden Seiten der Dichtung angeordneten Bauteile zu garantieren.
Um die Rippe vor Erwärmungen zu schützen, damit sie ihre Elastizität in der Zeit beibehält, wird erfindungsgemäß zwischen der Rippe 20 und dem Rand 22 ein Einsatz 24 aus Verbundmaterial angeordnet, in diesem Fall in Form eines Rings, wobei das Material trotz der thermischen Beanspruchungen seine Elastizität in der Zeit behält. Vorzugsweise ist der Einsatz 24 aus Faserverbundmaterial. Genauer sind die Fäden mineralischen Ursprungs und enthalten spezifisch feuerfeste Keramikmaterialien.
Gemäß einem weiterentwickelten Merkmal wird das Verbundmaterial aus denjenigen ausgewählt, die die Neigung haben, sich bei den Betriebstemperaturen auszudehnen, um die Dichtheit zu verbessern.
So ermöglicht es der Einsatz 24, unter Beibehaltung seiner Elastizität in der Zeit die kleinen Spielräume zu kompensieren und die Rippe(n) 20 vor Erwärmungen zu schützen, so dass letztere ihre Elastizität in der Zeit beibehalten und die großen Spielräume kompensieren, die insbesondere durch die Ausdehnungsverformungen erzeugt werden.
In Abhängigkeit von der Beschaffenheit und der Dichte des Materials des Einsatzes kann die Zone des Einsatzes einen freien Anschlag mit geeigneter Anpassbarkeit an die Anforderungen des Festklemmens und der Ebenheit der Bauteile bilden, die zu beiden Seiten der Dichtung angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal kann der Einsatz 24 geometrische oder mechanische Eigenschaften haben, die entlang seines Umfangs variieren, um sie optimal an die Betriebsbedingungen anzupassen, insbesondere an die Klemmkräfte, die an der Oberfläche der Dichtung nicht gleichmäßig sind.
Wie in den verschiedenen Figuren dargestellt, weisen die beiden Bleche der Dichtung 10 zur Verbesserung der Dichtheit und zum Kompensieren der großen Spielräume je eine Rippe 20 auf, die einander gegenüber symmetrisch angeordnet sind, wobei der Einsatz 24 zwischen dem Rand 22 der Öffnung 12 und den Rippen 20 angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren, in den 2A, 2B, 3A und 3B dargestellten Merkmal weist der Rand 22 der Öffnung einen Crimprand 26 auf, um den Einsatz 24 zwischen den beiden Blechen 16, 18 einzuschließen, wobei der Rand 22.1 des Blechs 18 so umgebogen ist, dass er den Rand 22.2 des Blechs 16 bedeckt.
Gemäß einer ersten, in 3A dargestellten Ausführungsform ist der Rand 22.1 des Blechs 18 nur gegen das Blech 16 angelegt und bildet einen Rücksprung.
Gemäß einer weiteren, in 3B dargestellten Ausführungsform ist der Rand 22.1 des Blechs 18 gegen das Blech 16 angelegt und wird einem Vorgang des Planierens unterzogen, derart, dass die Oberfläche des Rands 22.1 im Wesentlichen in gleicher Höhe angeordnet ist wie die Oberfläche des Blechs 16, wobei letzteres einen Rücksprung 26 bildet, der den Rand 22.1 aufnehmen kann.
In diesem Fall stellt man fest, dass der Einsatz 24 in der Überdeckungszone der beiden Bleche verdichtet ist, was sich in einer Vorverdichtung dieses Bereichs des Einsatzes äußert, die die Dichtheit verbessert, so dass es nicht mehr notwendig ist, die zusammengebauten Teile nach einer gewissen Zeit nachzuziehen.
Zusätzlich zum Crimprand 26 verringert (verringern) die den Einsatz 24 umgebenden Rippe(n) 20 stark die Gefahren des Kriechens dieses Einsatzes.
Je nach den Anordnungen kann der Einsatz in Form von Ringen oder auch in Form einer Platte vorliegen, in der eine oder mehrere Öffnungen angebracht sind. In 2B ist der Einsatz 24 zwei Öffnungen 12 gemeinsam und hat vorzugsweise die Form von zwei durch einen Isthmus miteinander verbundenen Ringen.
Gemäß einer weiteren, in 2C dargestellten Anordnung ist der Einsatz 24 zwischen zwei Rippen oder zwei Sätzen von konzentrischen Rippen 20.1 und 20.2 eingeschlossen, so dass der Rand 22 der Öffnung 12 nicht mehr unbedingt einen Crimprand aufweist. Diese Konfiguration kann verwendet werden, um die Dichtheit lokal zu verbessern oder den Klemmdruck besser zu verteilen.
Es ist klar, dass die Erfindung selbstverständlich nicht auf die oben dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern im Gegenteil alle Varianten abdeckt, insbesondere bezüglich der Anzahl und des Materials der Bleche, des Vorhandenseins oder nicht von einer oder mehreren Rippen auf jedem Blech, der Elastizität und der Dicke der Bleche sowie der Beschaffenheit des Faserverbundmaterials und seiner Dicke, innerhalb der Grenzen des Bereichs der beiliegenden Ansprüche.

Claims

Metallische Dichtung, die verwendet werden kann, um in Höhe der Verbindung zwischen zwei Rohrleitungen von zwei starken Wärmebelastungen unterworfenen Bauteilen die Dichtheit zu gewährleisten, die mindestens zwei Bleche (16, 18) aufweist, in denen mindestens eine Öffnung (12) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bleche mindestens eine Rippe (20) aufweist, die die Öffnung (12) umgibt und sich in einem gewissen Abstand zum Rand (22) der Öffnung befindet, und dass die Dichtung einen Einsatz (24) aus Verbundmaterial enthält, der zwischen der Rippe (20) und dem Rand (22) angeordnet ist, wobei das Material wärmebelastungsfest ist und seine Elastizität in der Zeit beibehält.
Metallische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) aus Faserverbundmaterial ist.
Metallische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) aus Faserverbundmaterial mineralischen Ursprungs ist.
Metallische Dichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial aus denjenigen ausgewählt wird, die die Neigung haben, sich bei den Betriebstemperaturen auszudehnen, um die Dichtheit zu verbessern.
Metallische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) entlang des Umfangs variable geometrische oder mechanische Eigenschaften haben kann.
Metallische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden die Dichtung bildenden Bleche (16, 18) je eine Rippe (20) aufweisen, die symmetrisch einander gegenüber angeordnet sind, wobei der Einsatz (24) zwischen dem Rand (22) der Öffnung (12) und den Rippen (20) angeordnet ist.
Metallische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (22) der Öffnung einen Crimprand (26) aufweist, um den Einsatz (24) zwischen den beiden Blechen (16, 18) einzuschließen.
Metallische Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (22.1) eines der Bleche (18) umgebogen und leicht gegen das andere Blech (16) angelegt ist und einen Rücksprung bildet.
Metallische Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (22.1) eines der beiden Bleche (18) umgebogen und gegen das andere Blech (16) angelegt ist und einem Glättungsvorgang unterzogen wird, damit die Oberfläche des Rands (22.1) sich im Wesentlichen in gleicher Höhe mit der Oberfläche des Blechs (16) befindet, die er teilweise bedeckt, wobei letztere einen Rücksprung (28) bildet, der den Rand (22.1) aufnehmen kann.
Metallische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (24) zwischen zwei Rippen oder zwei Sätzen von konzentrischen Rippen (20.1, 20.2) eingeschlossen ist.