DE60222681T2

DE60222681T2 - Dichtung für Abgas- Flansch

Info

Publication number: DE60222681T2
Application number: DE2002622681
Authority: DE
Inventors: Nicolas Thillier; Klaus Stapel
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH; Renault SAS
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH; Renault SAS
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: ES2292706T3; EP1429057B1; EP1429057A1; DE60222681D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für einen Auspuff-Flansch.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine beliebige Art von Flanschverbindung im Abgassystem.
Das zur Beschreibung der Erfindung verwendete Beispiel ist eine Krümmer-/Fallrohrflanschverbindung mit einem dünnen gezogenen Flansch auf der Fallrohrseite.
Die Verbindung zwischen dem Auspuffkrümmer eines Motors und dem Auspufffallrohr wird überall durch drei Glieder gebildet: einen Flansch auf der Motorseite, eine Dichtung und einen Flansch auf der Leitungsseite.
Derzeit werden zwei Flanscharten verwendet: Zweipunkt- und Dreipunktflansche. Alle diese Flansche weisen eine ebene Lagerfläche auf.
In der vorliegenden Beschreibung ist der Flansch auf der Krümmerseite dick, wodurch er in der Praxis unverformbar wird.
Auf der Fallrohrseite ist der Flansch aus dünnem Blech gezogen. Genauer umfasst dieser Auspuff-Flansch einen Bundbereich, der an einer Öffnung für den Durchlass der Abgase angrenzt, einen Bereich, der eine den Bundbereich umgebende Dichtungsstütze bildet, und Mittel zum Festklemmen des Flansches, die mindestens zwei gebohrte Löcher in den Klemmbereichen umfassen und ein Festklemmen des Flansches durch Schrauben oder dergleichen an einem Gegenflansch nach Zwischenordnung einer Dichtung ermöglichen, wobei der Flansch aus dünnem Stahlblech mit einer Dicke zwischen 2 und 3,5 mm gebildet ist. Die Klemmbereiche sind eben.
Für diese Verbindungsart sind herkömmliche Dichtungen ungeeignet. Bei Umgebungstemperatur weisen herkömmliche Dichtungen (siehe zum Beispiel US-A-S 524 906 ) elastische Eigenschaften auf, die dazu ausreichen, eine Leckdichtheit aufrechtzuerhalten, ihre elastischen Eigenschaften jedoch nach Erwärmen bei hoher Temperatur verlieren. Wenn der dünne Flansch unter der Wirkung äußerer Momente verformt wird, ist die Verbindung folglich nicht mehr bündig genug mit dem Flansch, was zu einem Verlust an Leckdichtheit führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer neuen Dichtung für einen Auspuff-Flansch, die die Nachteile des Stands der Technik mindert und einen hohen Grad an Leckdichtheit bietet.
Die Aufgabe wird durch eine Dichtung für einen dünnen Auspuff-Flansch mit einer Dicke erreicht, die mindestens eine Blechlage, in der mindestens eine Öffnung gebohrt ist, umfasst, wobei jede Durchgangsöffnung durch eine Umfangsrippe begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lage eine Dicke zwischen 0,1 und 0,5 mm aufweist und aus vorher kaltgewalztem rostfreiem Stahl gebildet ist, der in Gewichtsprozent 0,035 bis 0,039 C, 0,4 bis 0,5 Si, 1,4 bis 1,6 Mn, 10,5 bis 12,5 Ni, 16 bis 17 Cr, 2 bis 3 Mo und 0,36 bis 0,5 Ti enthält, wobei die Dichtung zur Verwendung bei Temperaturen von über 500°C ausgeführt ist.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt; darin zeigen:
1 eine Draufsicht eines dünnen gezogenen Flansches, der zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Dichtung ausgeführt ist;
2 eine Vertikalschnittansicht, die eine Anordnung eines Flansches von 1 und eines Krümmerflansches zeigt, der unter Zwischenanordnung der erfindungsgemäßen Dichtung montiert ist.
1 zeigt einen dünnen gezogenen Flansch 1 mit – in Draufsicht – einer allgemein abgerundeten Dreiecksform und einem Bund 2, der schräg angeordnet ist und eine Öffnung 3 für das Passieren der Gase begrenzt, einem Hauptglied 4, das eine den Bund 2 umgebende Dichtungsstütze bildet, und drei Klemmbereichen 5, die jeweils ein gebohrtes Loch 6 umfassen. Das Hauptglied 4 ist eben und weist einen nach oben weisenden Rand 8 auf, der dazu ausgeführt ist, das Glied zu versteifen.
2 zeigt eine Anordnung aus einem dünnen gezogenen Flansch 1 mit einem Krümmerflansch 10, wobei unter Zwischenanordnung einer Dichtung 11 der dünne gezogene Flansch 1 und der Krümmerflansch 10 durch Schrauben 12, die in Bohrlöchern eingesetzt werden, nachdem diese aufeinander ausgerichtet worden sind, aneinander geklemmt werden.
Wie oben erläutert sind die Dichtungen nach dem Stand der Technik für diese Flanschart ungeeignet.
Gemäß dem Stand der Technik werden Dichtungen derzeit aus einem oder mehreren kaltgewalzten Bändern aus rostfreiem Stahl mit der europäischen Qualität 1.4310 unter der Bezeichnung X10CrNi18.8 hergestellt. Dieses Material befindet sich in der Grundaustenitgruppe. Die Anmelder haben jedoch bemerkt, dass die Elastizitätsgrenze dieses gemäß der Normklassifikation EN 10088-2 zum Zustand C1150 kaltgewalzten Materials nach Erwärmung für eine Stunde bei ca. 650°C um etwa 40% von 1040 MPa auf 680 MPa fällt.
Die Anmelder haben bemerkt, dass das zur Erzeugung des Bands (der Bänder) zur Bildung der Dichtung verwendete Material zur Erfüllung der Leckdichtigkeitszustände eine Elastizitätsgrenze von über 800 MPa und eine Beeinträchtigung dieses Wertes seiner Elastizitätsgrenze nach Erwärmung für mehr als eine Stunde bei einer Temperatur von über 500°C von weniger als 14% aufweisen sollte.
Die Anmelder haben überraschend beobachtet, dass ein vorher kaltgewalzter rostfreier Stahl, der in Gewichtsprozent 0,035 bis 0,039 C, 0,4 bis 0,5 Si, 1,4 bis 1,6 Mn, 10,5 bis 12,5 Ni, 16 bis 17 Cr, 2 bis 3 Mo und 0,36 bis 0,5 Ti enthält, diese Bedingungen erfüllt.
Gemäß einer Variante der Erfindung wird die Dichtung aus mindestens einer Blechlage oder mindestens einer Metallbandlage mit einer Dicke zwischen 0,1 und 0,5 mm hergestellt. Des Weiteren umfasst die Dichtung mindestens eine Öffnung 110 zum Durchlassen der Abgase. Die Öffnung wird von einer Umfangsrippe umgrenzt.
Die Anmelder haben festgestellt, dass der rostfreie Stahl mit der europäischen Qualität 1.4571 mit der Bezeichnung X6CrNiMoTi17-12-2, der gemäß der Normklassifizierung EN 10088-2 zum Zustand C1300 kaltgewalzt wurde, diese Bedingungen erfüllt. Dieses Material befindet sich in der Gruppe der Austenite mit erhöhtem Widerstand gegen interkristalline Korrosion. Der Stahl enthält in Gewichtsprozent 0,035 C, 0,484 Si, 1,584 Mn, 10,595 Ni, 16,79 Cr, 2,04 Mo, 0,364 Ti, 0,11 Cu, 0,001 S und 0,024 P.
Bekanntermaßen wird dieses Material normalerweise ohne Kaltwalzen zum Ummanteln von Rauchzügen, Rohren für Chemikalien oder sogar flexiblen Rohren verwendet. Dieses Material ist noch nie im kaltgewalzten Zustand für Anwendungen der Dichtungsart verwendet worden.
Im kaltgewalzten Zustand C1300 gemäß der Normklassifizierung EN 10088-2 beträgt das Elastizitätsmodul von Stahl Nr. 1.4571 etwa 1200 MPa, und dieser Wert fällt nach Erwärmung für 10 Stunden bei 650°C um nur ca. 12% und erreicht 1050 MPa.
Die Werte des Elastizitätsmoduls werden gemäß der Norm ISO 6892 erreicht.
Die Dichtung der Erfindung kann dann bei Temperaturen zwischen 500 und 800°C verwendet werden
Es versteht sich, dass die beschriebene und dargestellte Ausführungsform nur als nicht einschränkendes Beispiel angeführt worden ist. Die Dichtung könnte deshalb aus einer einzigen Blechlage hergestellt sein. Ebenso kann es sich bei der Rippe um eine Halbrippe handeln.
Obgleich die erfindungsgemäße Dichtung unter Bezugnahme auf einen dünnen Flansch mit drei Klemmbereichen beschrieben worden ist, findet die erfindungsgemäße Dichtung auch auf eine beliebige Art von Auspuff-Flansch Anwendung, insbesondere auf dicke Flansche und/oder Flansche, die zwei Klemmbereiche umfassen.

Claims

Dichtung (11) für einen dünnen Auspuff-Flansch (1) mit einer Dicke, die mindestens eine Blechlage, in der mindestens eine Öffnung gebohrt ist, umfasst, wobei jede Durchgangsöffnung durch eine Umfangsrippe begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lage eine Dicke zwischen 0,1 und 0,5 mm aufweist und aus vorher kaltgewalztem rostfreiem Stahl gebildet ist, der in Gewichtsprozent 0,035 bis 0,039 C, 0,4 bis 0,5 Si, 1,4 bis 1,6 Mn, 10,5 bis 12,5 Ni, 16 bis 17 Cr, 2 bis 3 Mo und 0,36 bis 0,5 Ti enthält, wobei die Dichtung zur Verwendung bei Temperaturen von über 500°C ausgeführt ist.
Dichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl in Gewichtsprozent 0,035 C, 0,484 Si, 1,584 Mn, 10,595 Ni, 16,79 Cr, 2,04 Mo, 0,364 Ti, 0,11 Cu, 0,001 S und 0,024 P bei einer Zugfestigkeit von über 1300 N/mm² enthält.
Dichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung zur Verwendung bei Temperaturen zwischen 550 und 800°C ausgeführt ist.
Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine einzige Lage umfasst.
Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe eine Halbrippe ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand des Kaltwalzens der Normklassifizierung C1300 gemäß EN 10088-2 entspricht.