NL8006302A - Pakking. - Google Patents

Description

N/29.985-tM/f.

i...... .. -λ

Pakking.

De uitvinding heeft betrekking op pakkingen en meer in het bijzonder op een pakking, die op de eerste plaats is bedoeld voor het afdichten van de verbinding tussen het cilinderblok en de cilinderkop van een motor met inwendige 5 verbranding met zogenaamde droge cilinderboringvoeringen.

Tot nu toe is het gebruikelijk geweest om samengestelde metaal- en asbestlaagpakkingen te gebruiken voor het afdichten van de verbinding van het cilinderblok en de cilinderkop in motoren met compressie-ontsteking en droge voerin- 10 gen. Echter in moderne motoren van dit type met groot vermogen, speciaal wanneer deze motoren drukvulling of turbo-oplading hebben en aanleiding geven tot zeer zware trillingen, zijn grote moeilijkheden ondervonden bij het verkrijgen van lekdichte afdichtingen met behulp van deze pakkingen.

15 Daarnaast hebben deze samengestelde metaal- en asbestpakkingen de volgende nadelen: 1. Tengevolge van de hoge isolatie-eigenschap van asbest is het onmogelijk om overmatig hoge-en daarom zeer ongewenste-thermische gradiënten in de motor te vermij- 20 den.

2. De pletbaarheid van deze samengestelde pakking is een hoofdoorzaak, dat de cilinderkop en het cilinderblok zo zwaar worden vervormd, dat een blijvende zetting optreedt tijdens verhittings- en koelcycli.

25 3. De noodzaak voor exceptioneel hoge klembelas- tingen.

4. De noodzaak om de meerhoudmoeren opnieuw vast te zetten tengevolge van verlies van klemkracht, hetgeen een zeer kostbare bewerking is.

30 5. Het feit, dat onnodige excessieve klembelas- tingen de oorzaak zijn van ernstige vervorming van de cilin-derboringen.

De basistaak, die een pakking in deze situatie moet vervullen is gas, water en oliesystemen tegelijk af- 35 dichten zonder lekkage tussen twee in wezen celvormige constructies, die met bouten aan elkaar bevestigd zijn en onderworpen aan zware trillingen, hoge thermische gradiënten en drukcycli met constant wisselende werkingen.

Λ Λ 7 Λ O

-2-

Het idee van het verkrijgen van een afgedicht samenstel door twee van dergelijke celcormige constructies met bouten te verbinden tot een massieve statische massa is foutief, daar het afgedichte samenstel wanneer' de motor 5 werkt,sterk lijkt op een trillende massa. Dit suggereert, dat een geschikte pakking een aanzienlijke mate van veerkracht moet hebben.

Dit op zichzelf echter is niet voldoende, daar twee andere factoren zeer belangrijk zijn, namelijk: 10 1. Vermijden van ongewenst hoge klembelas- tingen en 2. Zeer efficiënte diffusie van warmte over een zo breed mogelijk oppervlak van de pakking.

Om (1) te bereiken is het essentieel, dat 15 inplaats van de klembelasting te spreiden over het hele oppervlak van de vlakken van de cilinderkop en het cilinder-blok de belasting moet worden geconcentreerd in nauw begrensde zones, dat wil zeggen, dat er een "hoge eenheids-belasting" moet zijn. Dit suggereert, dat een golfvormige 20 pakking doelmatig zou blijken te zijn, maar hoewel een dergelijke pakking veerkracht heeft, een hoge eenheidsbelastings-karakteristiek goede warmte-overdracht-eigenschappen, hebben experimentele proeven een onvoldoende veerkracht aangetoond. In een poging om de mate van veerkracht te verdubbelen zon-25 der noodzakelijk een dubbele klemkracht te vereisen, werd een proef gedaan met twee gegolfde pakkingen die rug aan rug waren gemonteerd. Dit gaf een verbeterd resultaat met slechts een 20 tot 25% toename in klembelasting, maar werd niet geheel bevredigend beschouwd. Een test werd ook gedaan met een 30 sandwichconstructie bestaande uit twee golfvormige pakkingen als boven genoemd, gescheiden door een stalen afstandplaat. Echter, zover als het verkrijgen van een voldoende veerkracht betreft, waren de resultaten niet beter of slechter dan die welke werden verkregen met de dubbele pakking, onge-35 acht of de afstandsplaat was gemaakt van zacht staal of hard staal.

Verder ontwikkelingswerk resulteert echter in de onderhavige uitvinding, volgens welke een pakking bestaat uit een paar buitenste metaalplaten met daarin gevorm-40 de, naar buiten gerichte golven, en een centrale samengestel- ^8 0 06 30 2 -3- de metaalplaat, die is aangebracht tussen de buitenste metaalplaten en zelf bestaat uit een centrale zachte metaal-laag en harde metalen oppervlaktelagen, die daaraan zijn gehecht of ëên geheel daarmee vormen. Er is dus een driedelige 5 pakking gevormd, die bestaat uit twee buitenste golfvormige platen en een tussenliggende samengestelde laag. Het effect van de twee harde metalen oppervlaktelagen, die zijn gehecht aan of ëën geheel vormen met de centrale zachte metaallaag van de samengestelde plaat is te vérhinderen dat de centrale 10 zachte metaallaag zijdelings vloeit bij punten van hoge een-heidsbelasting.

Bij voorkeur maar niet noodzakelijk hebben de golven van de buitenplaat de kenmerkende eigenschappen, die zijn beschreven in de Britse octrooiaanvrage 435Q/78. Elke 15 dergelijke plaat heeft dus een dubbele golfvormige doorsnede, waarin de afstand tussen een vlak, dat de toppen van twee golven bevat en een evenwijdig daaraan lopend vlak, dat de basis van de trog tussen de twee golven bevat, belangrijk kleiner is dan de afstand tussen het eerste vlak en het basis-20 vlak van de plaat.

De samengestelde laag bestaat op ideale wijze uit een laag zacht staal, op elke zijde waarvan een laag verenstaal is gesoldeerd. Echter is dit niet een economische procedure voor commerciële productie en het verdient de voor-25 keur de harde oppervlaktelagen te vormen door in lichte mate opnieuw de centrale stalen laag te walsen nadat deze is ontlaten en zacht gemaakt.

Een bij voorkeur toegepaste pakking volgens de onderhavige uitvinding is afgebeeld in de bijgaande teke-30 ning, waarin fig. 1 is een bovenaanzicht van de pakking, fig. 2 is een gedeeltelijk aanzicht van de pakking bij een cilinderboringopening op grotere schaal, fig. 3 is een gedeeltelijk aanzicht in de 35 richting van de pijl E in fig. 1, fig. 4 is een vergrote doorsnede volgens de lijn X-X in fig. 2 en fig. 5 is een vergrote doorsnede volgens de lijn Y - Y van fig. 1.

40 De pakking, die is afgebeeld in de tekeningen q λ n a τ n o -4- en hierna wordt beschreven, dient voor het afdichten van de verbinding tussen het cilinderblok en de cilinderkop van een zescilindermotor met compressie-ontsteking, droge voeringen en een turbo-oplader. Zoals het duidelijkst in fig. 3, 4 en 5 5 is afgebeeld, bestaat de pakking uit twee buitenste koud-gewalste zachtstalen platen 1 "bright annealed grade CS 4" met een dikte van 0,38 mm en een tussengeplaatste centrale samengestelde plaat 2, die een dikte heeft van 0,79 mm.

Deze plaat 2 bestaat ook uit zacht staal, dat "bright 10 annealed" en zachtgemaakt is. Deze is echter onderworpen aan een huidwalsbewerking, die het effect heeft van het vormen t van een harde metaallaag op elk van zijn oppervlakken en het is dit kenmerk, dat in hoofdzaak bijdraagt tot de efficiency van de pakking. De pakking is overal bedekt met een 0,025 mm 15 dikte koperlaag. Daarnaast zijn de buitenplaten 1 gevormd met golven van twee verschillende vormen. De banen van deze golven op deze pakking zijn afgebeeld in ketttingstreepjeslijnen in fig. 1 en 2, waarbij de kettinglijnen zijn getrokken aan de toppen van de golven.

20 Verwijzend naar fig. 1 in samenhang met fig.

5 heeft een golfvorm, die loopt langs elke zijrand van de pakking een enkelvoudig V-vormig profiel. De enkele golf heeft een totale breedte van 1,6 mm en een hoogte, gemeten vanaf het buitenoppervlak van de plaat 1, tussen 0,94 mm en 25 1,02 mm.

De andere golfvorm (niet afgebeeld in fig. 1) die elke cilinderboringopening omringt maar die alleen is afgebeeld in fig. 2 voor ëën dergelijke opening, heeft een dubbel V-vormig profiel, zoals is afgebeeld in fig. 4. Dit 30 dubbele V-vormige profiel heeft de eigenschap, die is gedefinieerd in de reeds genoemde Britse octrooiaanvrage 4350/78, dat de afstand d tussen een vlak, dat de toppen van twee golven bevat en een evenwijdig daaraan lopend vlak, dat de basis van de trog tussen de twee golven bevat, aanzienlijk 35 kleiner is dan de afstand tussen het eerste vlak en het basisvlak van de plaat. In het onderhavige geval is de totale breedte van de twee golven 3,18 mm, de afstand tussen de golftoppen is 1,6 mm en de afstand d is 0,76 mm.

De pakking als boven beschreven vereist 40 slechts een matige klemkracht in het gebied van 17,5 N/cm.

80 06 30 2 -5-

Wanneer deze zelfde pakking werd geïnstalleerd en onderworpen aan cyclisch testen gedurende 158 uur gevolgd door 50 uur uithoudingstesten met vol vermogen was er hoegenaamd geen verlies van koppel.

5 Het zal duidelijk zijn, dat de dikte van de centrale plaat kan worden gevarieerd afhankelijk van de voor de pakking vereiste mate van veerkracht. Het zal ook duidelijk zijn, dat de hanen, profielen en afmetingen van de pakking kunnen worden gevarieerd ter aanpassing aan de 10 bijzondere werkeisen van de motor, waarop deze moet worden geïnstalleerd.

8006302

Claims (3)

1. Pakking, met het kenmerk, dat deze bestaat uit een paar metalen buitenplaten, waarin naar buiten gerichte golven zijn gevormd en een centrale samengestelde metaalplaat, die is aangebracht tussen twee 5 buitenplaten, waarbij de centrale samengestelde plaat bestaat uit een centrale zachte metaallaag en harde metalen oppervlaktelagen, die aan elkaar zijn gehecht of één geheel daarmee vormen.

2. Pakking volgens conclusie 1, m e t 10 het kenmerk, dat elke buitenplaat een dubbele golf-vormige doorsnede heeft, waarbij de afstand tussen een vlak, dat toppen van de twee golven bevat en een evenwijdig daaraan lopend vlak, dat de basis van de trog tussen de twee golven bevat, aanzienlijk kleiner is dan de afstand tussen 15 het eerste vlak en het basisvlak van de plaat.

3. Pakking volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de oppervlakken van de centrale samengestelde metaalplaat zijn gehard door deze oppervlakken na een "bright annealing" bewerking te walsen. 8 0 0 6 30 2