DE8711057U1

DE8711057U1 - Flanschverbindung mit einer mehrschichtigen Dichtung

Info

Publication number: DE8711057U1
Application number: DE8711057U
Authority: DE
Original assignee: Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH and Co
Current assignee: Burgmann Grundstuecksverwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 1987-08-13
Filing date: 1987-08-13
Publication date: 1988-12-22

Description

PATENTANWÄLTE

^ Anwaitsakte: GM 25 605

Schumännsträße 2
D-8000 München 80

13. August 1987

Feodor Burgmann
Dichtungsv/erke GmbH & Co.
Äußere Sauerlacher Straße 6-8
D-819Ö Wolfratshausen 1

Flanschverbindung mit einer mehrschichtigen Dichtung

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung, bestehend aus zwei metallischen Flanschen, welche im Betrieb unterschiedliche Temperaturen annehmen, sowie einer zwischen den Flanschen mit Vorspannung gepreßten mehrschichtigen Dichtung, welche eine von einer flächigen Metallschicht gebildeten Mittel lage und beiderseits von dieser angeordnete, jeweils an einem der Flansche anliegende, aus Dichtungsmaterial gebildete Außenlagen enthält.

Derartige Flanschverbindungen sind bekannt und finden Anwendung in vielen unterschiedlichen Maschinen und Anlagen, wobei jedoch Probleme hinsichtlich der Dichtwirkung der Flanschverbindung und der Dauerstandsfestigkeit der darin enthaltenen Dichtung auftreten können, die durch einen Verzug der Flansche und relative Schiebebewegungen der Flansche bedingt sind. Diese Probleme treten in verstärktem Maß dann auf, wenn die Flanschverbindung sehr hohen Temperaturen und/oder häufigen Heiß-Kalt-Zyklen ausgesetzt ist. Derartige schwierige Einsatzbedingungen sind insbesondere bei den Flanschverbindungen

zwischen Zylinderkopf und Auspuffkrümmer von Brennkraftmaschinen gegeben, wobei aid Dichtungen noch zusätzlichen Belastungen dadurch ausgesetzt sind, daß in der Regel mehrere Flanschverbindungen nebeneinander angeordnet sind, deren eine Flansche durch den ZyIinderkopf starr miteinander verbunden sind, während deren andere Flansche starr durch den Auspuffkrümmer verbunden sind, der temperatur- und alterungsbedingte Verformungen erleidet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß auch bei hohen Temperaturen, Heiß-Kalt-Zyklen, sowie Verwerfungen und relativen Schiebebewegungen ihrer Flansche eine zuverlässige Abdichtung gegeben ist und eine hinreichende Lebensdauer der Dichtung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste, an dem die niedrigere Temperatur aufweisenden Flansch anliegende Außenlage der Dichtung aus einer Elastomerschicht besteht, daß die zweite an dem die honere Temperatur aufweisenden Flansch anliegende Außenlage aus einer Schicht aus blättchenförmig oder faserförmig strukturiertem anorganischen, wärmeisolierendem Material besteht und daß die Metallschicht aus Aluminiumblech oder einem auf seiner dem Flansch mit der höheren Temperatur zugewandten Seite mit einem Aluminiumbelag versehenen Stahlblech besteht.

Es ist zwar bekannt, daß Elastomere als Dichtungsmaterial auch größere Unebenheiten von gegeneinander abzudichtenden Flächen ausgleichen können.

Die Fachwelt war aber bisher von dem Vorurteil befangen, daß der Einsatz von Elastomeren durch die maximale Temperatur am Einbauort, d. h, durch die Temperatur des wärmsten Flansches begrenzt ist* Demgegenüber setzt die Erkenntnis der Erfindung ein, daß der Einsätz einer Elastomerschicht nur durch die Temperatur des kälteren der beiden Flanschen begrenzt ist, und zwar dann, wenn diese Schicht gigen den wärmeren Flansch durch eine wärmeisolierende Schicht abgeschirmt ist und an dem wärmeren Flansch eine dessen Temperatur angepaßte, d. h. im Vergleich zu Elastomeren wärmebeständigere Schicht aus Dichtungsmaterial anliegt. Eine weitere Erkenntnis der Erfindung besteht darin, daß die erhebliche elastische Verformbarkeit der Elastomerschicht auch die an sich beschränktere Anpassungsfähigkeit der temperaturbeständigeren Schicht verbessert und damit auch deren Dichtwirkung bei einem Flanschverzug sicherstellt.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das in der zweiten Schicht enthaltene anorganische wärmeisolierende Material aus Glimmer, während die Elastomerschicht aus einem Fluor-Elastomer besteht und die Metallschicht von einem Edelstahlblech gebildet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung steht wenigstens die Metallschicht der Dichtung seitlich über die Flanschen vor und bildet eine Wärme-Abschirmflache. Hierdurch lassen sich wärmeempfindliche ·*·-· . teile auf einfache Weise gegen Wärmeeinwirkung schützen, beispielsweise gegen die durch Konvektion und Strahlung abgegebene Wärme

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eines Auspuffkrümmers. Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung sind wenigstens die Meta11schichten mehrerer Dichtungen durch einen einstückig angeformten Steg miteinander verbunden, so daß eine sogenannte Gruppendichtung gebildet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der mehrere Dichtungen verbindende Steg wenigstens teilweise durch die Wärme-Abschirmfläche gebildet, sodaP, eine Gruppendichtung mit Wärme-Abschirmung erhalten wird. Wird eine größere Steifigkeit oder Wärme-Abschirmwirkung der Stege und/oder der Wärme-Abschirmflache gewünscht, können sich über deren Fläche über die Flanschen vorstehende Verlängerungen der ersten und/oder zweiten Schichten (Außenlagen) der Dichtung ganz oder teilweise erstrecken.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert, in denen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Flanschverbindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine in cer Flanschverbindung gemäß Fig. 1 einsetzbare Dichtung, wobei in unterbrochenen Linien eine Weiterbildung als Mehrfachdichtung veranschaulicht ist;

Fig. 3 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab der Einzelheit E in Fig. 1 für eine erste Ausführungsform der Dichtung;

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Fig. 4 einen Schnitt in vergrößertemMaßstab der Einzelheit E in Fig. 1 für eine zweite Ausführungsform der Dichtung und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Modifikation

mit mehreren, miteinander verbundenen Dichtungen und einer angeformten Wärme-Abschirmfläche.

Die erfindungsgemäße Flanschverbindung, welche im wesentlichen aus zwei Flanschen 1, 2 und einer Dichtung 3 besteht, wird im folgenden für ihre bevorzugte Ausführungsform als Verbindung zwischen dem Zylinderkopf 1' und dem Auspuffkrümmer 2¹ eines Brennkraftmotors erläutert. Dabei nimmt im Betrieb der am Zylinderkopf 1' feste Flansch 1 wegen der Kühlung des Zylinderkopfes eine geringere Temperatur an als der an dem durch die Abgase stärker erhitzten Auspuffkrümmer 2' sitzende Flansch 2.

Die als Flachdichtung ausgebildete Dichtung 3 ist zwischen den ebenen Anlageflächen der Flansche 1, 2 eingespannt, welche durch Schrauben und Muttern 5 zusammengehalten sind, welche zwei Bohrungen 6 der Dichtung durchdringen. Die Dichtung 3 enthält in ein*r durch die Fig. 3 veranschaulichten ersten Ausführungsform drei flächige Schichten 7, und 9. Die mittlere Mt'.all schicht 7 besteht aus Aluminiumblech bzw. einer Aluminiumfolie. Diese ist auf der Seite, welche dem die niedrigere Temperatur aufweisenden Flansch 1 zugewandt ist, mit einer ElästömerschicM 8 bedeckt. Als Material für diese Schicht ist ein Fluorelastomer besonders geeignet. Die andere, dem die höhere Tempe-

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peratur aufweisenden Flansch 2 zugewandte Seite der Metallschicht ist mit einer Schicht 9 aus Glimmer bedeckt.

Die Schichten 8 und 9 sind durch Verkleben mit der Meta11 schicht verbunden. Im Falle der Schicht 8 kann die Verbindung auch durch Vulkanisation erfolgen. Ergänzend oder alternativ zur Verklebung bzw. Vulkanisation kann jede der Schichten 8, 9 mit der Metallschicht 7 durch aus dieser ausgestanzte, nach außen gebogene Spieße und/oder durch eine die mittlere Durchlaßöffnung 10 als Bördel umgreifende, die Dichtung vor dem Angriff der Auspuffgase schützende Randeinfassung 11 aus Metallblech verbunden sein. Derartige Randeinfassungen könne" auch am Außenumfang der Dichtung 3 und/oder an den Bohrungen 6 vorgehen sein.

Eine zweite Ausführungsform (Fig. 4) entspricht der vorstehend erläuterten Dichtung, enthält aber eine Metallschicht, die sich aus einem Stahlblech bzw. Edelstahlblech 7' und einem Aluminiumbelag 7" zusammensetzt. Der Aluminiumbelag 7" kann auf das Stahlblech 7' als Trägermaterial aufgebracht v/erden, beispielsweise durch Spritzen oder Aufdampfen. Er kann auch durch eine Aluminiumfolie gebildet sein, die mit dem Stahlblech 7' durch eine der Befestigungsart™ verbunden ist, wie sie vorstehend für die erste Ausführungsform der Dichtung erläutert wurden. In jedem Fall ist der Aluminiumbelag 7" auf der Seite des Stahlbleches 7' angeordnet, welche dem Flansch 2 mit der höheren Temperatur zugewandt ist, d. h. an den Aluminiumbelag schließt sich die Schicht 9 aus Glimmer an.

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Die Fig. 2 zeigt unter Berücksichtigung auch des in unterbrochenen Linien veranschaulichten Teils eine Gruppendichtung, bei der zwei Dichtungen 3, 3¹ durch einen Steg 12 miteinander verbunden sind. Dieser Steg besteht wenigstens aus den einstückig miteinander verbundenen Metallschichten 7 der beiden Dichtungen. Wird eine größere Steifigkeit des Steges 12 gewünscht bzw. kann diese hingenom/nen werden, so können sich auch eine oder beide der außenliegenden Schichten (Elastomerschi /ht bzw. Glimmerschicht) über den Steg hinweg einstückig erstrecken. Soll die Steifigkeit des Steges 12 insbesondere gegen Zug- und Druckbeanspruchungen in der Ebene der Dichtung vermindert werden, erhält der Steg eine sich über dessen ganze Breite erstreckende Sicke.

Eine für den speziellen Einsatz zwischen den Flanschen einerseits am Zylinderkopf, andererseits am Auspuffkrümmer geeignete Ausführungsfjrm der Dichtung ist in Fig. 5 veranschaulicht. Die einzelnen Dichtungen 3, 3' und 3" sind durch Stege 12 mit einer gemeinsamen großflächigen Abschirmfläche 13 einstückig verbunden, welche daher sowohl einen Teil des die einzelnen Dichtungen zu einer Gruppendichtung vereinigenden Steges bildet, als auch der Wärme-Abschirmung dient. Trotz der Zusammenfassung der einzelnen Dichtungen 3, 3', 3" können diese d^n Bewegungen der ihnen zugeordneten Flansche praktisch ungehindert folgen, weil sich die Stege 12 wenigstens näherungswaise in lotrechter Richtung zu einer durch die Mittan der Bohrungen 10 der Dichtungen gelegten Geraden erstrecken und in ihrer Breite durch Schlitze bzw. öffnungen reduziert sind.

Claims

PATENTANWÄLTE Dipi.-ing.K.EMPL Anwaltsakte: GM 25 605 Dlpl.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. K. FEHNERS SchumannstraBe 2 D-8000 Mönchen 80 ,_ . . <nn-, 13. August 1987 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Flanschverbindung, bestehend aus zwei metallischen Flanschen, welche im Betrieb unterschiedliche Temperaturen annehmen, sowie einer zwischen den Flanschen mit Vorspannung gepreßten mehrschichtigen Dichtung, welche eine von einer flächigen Metalischicht gebildete Mittellage und beiderseits von dieser angeordnete, jeweils an einem der Flansche anliegende, aus Dichtungsmaterial gebildete Außenlagen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, an dem die niedrigere Temperatur aufweisenden Flansch (1) anliegende Außenlage der Dichtung aus einer Elastomerschicht (8) besteht, daß die zweite, an dem die höhere Temperatur aufweisenden Flansch (2) anliegende Außenlage aus einer Schicht (9) aus blättchenförmig oder faserförmig strukturiertem anorganischen, wärmeisolierendem Material besteht und daß die Metallschicht (7) aus Aluminiumblech oder einem auf seiner dem Flansch (2) mit der höheren Temperatur zugewandten Seite mit einem Aluminiumbelag (7") versehenen Stahlblech (7¹) besteht.

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2. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß das in der zweiten Schicht (9) enthaltene anorganische wärmeisolierenden Material aus Glimmer besteht.

3. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Elastomerschicht (8) aus einem Fluorelastomer besteht.

4. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (7) von einem Edelstahlblech gebildet ist.

5. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Metallschicht (7) der Dichtung seitlich über die Flanschen (1,2) vorsteht und eine Würme-Abschirmilache (13) bildet.

6. Flanschverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens die Metall schichten (7) mehrerer Dichtungen (3 3', 3") durch einen einstückig angeformten Steg (12) mit einander verbunden sind.

7. Flanschverbindung nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der mehrere Dichtungen (3, 3', 3") verbindende Steg (12) wenigstens teilweise durch die Wärme-Abschirniflächa (13) gebildet ist.

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8. Flanschverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die niedriger© Temperatur aufweisende Flansch (1) durch den Zylinderkopf-Flansch und daß der die höhere Temperatur aufweisende Flansch (2) durch den Auspuffkrümmer-Fiansch eines Brennkraftmotörs gebildet ist.