DE102017122233A1 - Metallic seal assembly and and method of manufacture - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine metallische Dichtungsanordnung in Form einer Mehrlagendichtung mit mindestens einer zwei Dichtungslagen (6), die eine im Wesentlichen entlang des Randes einer Brennraum-Durchgangsöffnung (2) verlaufende Sicke (8) aufweist.Um die Abdichtung um Brennräume und auch im Hinterland mit Übergängen von Medienleitungen zu verbessern wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Dichtungslagen (6) und/oder eine Stopperlage (7) im Bereich einer Sicke (8) einer benachbarten Dichtungslage (6) eine Freisparung (13) oder einen Rücksprung aufweist.The present invention relates to a metallic sealing arrangement in the form of a multi-layer seal with at least one two sealing layers (6), which has a substantially along the edge of a combustion chamber through-opening (2) extending bead (8). To the sealing around combustion chambers and also in the hinterland to improve with transitions of media lines is proposed that at least one of the gasket layers (6) and / or a stopper layer (7) in the region of a bead (8) of an adjacent gasket layer (6) has a cutout (13) or a recess.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine metallische Dichtungsanordnung in Form einer Mehrlagendichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The present invention relates to a metal seal assembly in the form of a multi-layer seal and a method for its production.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze zur Ausbildung derartiger Dichtungsanordnungen bekannt, die z.B. gemäß der
Verbesserungen der Dichtigkeit durch geschlossen um eine Ausnehmung für einen Brennraum verlaufende Sicken in einer Dichtungslage im Zusammenspiel mit einer sog. Stopperlage sind in der
Gerade die Trennstelle zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock erfordert aber nicht nur eine Abdichtung um die Brennkammern der Zylinder herum, sondern auch im Bereich von Medienleitungen im sog. Hinterland. Im Motorblock werden neben Öl auch Kühlwasser geführt. Und selbstverständlich darf es auch hier nicht zu Undichtigkeiten kommen. Andernfalls kann es durch Medienübertritt zu bekannten Fehlfunktionen und Störungen im Betrieb einer Brennkraftmaschine kommen.But the separation point between the cylinder head and cylinder block requires not only a seal around the combustion chambers of the cylinder around, but also in the range of media lines in the so-called. Hinterland. In the engine block cooling water is led in addition to oil. And of course it must not come to leaks here. Otherwise it can come to media known to malfunction and malfunction in the operation of an internal combustion engine.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Abdichtung um Brennräume und auch in deren Umfeld im Hinterland mit Übergängen von Medienleitungen zu verbessern.It is therefore an object of the present invention to improve the sealing around combustion chambers and also in their environment in the hinterland with transitions of media lines.
Diese Aufgabe wird bei einer metallischen Dichtungsanordnung in Form einer Mehrlagendichtung mit mindestens einer Dichtungslage und/oder einer Stopperlage erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass in einer Mehrlagen- Metalldichtung mindestens eine Lage im Bereich einer Sicke einer benachbarten Dichtungslage eine Freisparung oder einen Rücksprung aufweist, der den freien Bereich hier erweitert.This object is achieved in a metal seal assembly in the form of a multi-layer seal with at least one sealing layer and / or a stopper according to the invention by the features of
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis des Nachteils zugrunde, dass stark zusammengedrückte oder sogar ganz flachgedrückte Sicken ihr Rückfedervermögen zu einem Großteil einbüßen. Bei Dichtungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik werden nur im unmittelbaren Bereich um eine jeweilige Brennraumsicke herum diese unterstützt, während andere Sicken flachgedrückt werden können, insbesondere im Hinterland. Werden in einer einzelnen Zylinderkopfdichtung einerseits Sicken abgestützt, andere, welche jedoch auch auf eine Abstützung angewiesen wären, jedoch nicht, büßt die Zylinderkopfdichtung ihre elastische Verformbarkeit ein, so dass es zu einer verminderten Dichtung oder auch zu einem Verziehen benachbarter Bauteile kommen kann. Beide Effekte können Quellen für Leckagen und/oder Medienübertritte sein.The present invention is based on the recognition of the disadvantage that strongly compressed or even completely flattened beads lose their resilience to a large extent. In sealing devices of the prior art, these are supported only in the immediate area around a respective combustion chamber bead, while other beads can be flattened, especially in the hinterland. If, on the one hand, beads are supported in a single cylinder head gasket, while others, which would also depend on a support, are not, the cylinder head gasket loses its elastic deformability so that a reduced seal or warping of adjacent components can occur. Both effects can be sources of leaks and / or media transits.
Im Gegensatz hierzu ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eine Lage in einer Mehrlagen- Metalldichtung im Bereich einer Sicke einer benachbarten Dichtungslage eine Freisparung oder einen entsprechend dimensionieren Rücksprung aufweist, beispielsweise als vergrößerter Durchmesser einer elliptischen oder runden Freisparung. Diese Freisparungen können in der Stopperlage oder einer anderen Dichtungslage der metallischen Mehrlagendichtung vorgesehen werden.In contrast, it is now provided according to the invention that at least one layer in a multi-layer metal seal in the region of a bead of an adjacent gasket layer has a recess or a correspondingly dimensioned recess, for example as an enlarged diameter of an elliptical or round cutout. These recesses may be provided in the stopper layer or other sealing layer of the metallic multi-layer seal.
Hierdurch kann einerseits die betreffende Sicke nicht länger vollständig flachgedrückt werden, da sie in die Freisparung hinein einfedern kann, andererseits wird aber auch eine Schraubenkraft nun vollständig auf ein Dichtungspaket aus mindestens einer Dichtungslage und einer Stopperlage aufgebracht, ohne durch ein Flachpressen von Sicken vermindert zu werden. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund von Temperatur- und/oder Druckänderungen auftretende Spaltänderungen Rückfederungen einer Dichtungslage erforderlich machen. Damit ist eine Aufrechterhaltung eines maximalen Rückfedervermögens sehr vorteilhaft möglich und im Vergleich zu einer Standardausführung kann durch die bessere Schraubenkraftverteilung insgesamt eine höhere Mindestdichtkraft im gesamten Dichtungsbereich erreicht werden.In this way, on the one hand, the respective bead can no longer be completely flattened because it can spring into the recess, on the other hand, but a screw force is now completely applied to a seal package of at least one gasket layer and a stopper layer without being reduced by a flat pressing of beads , It has been found that due to changes in temperature and / or pressure occurring gap changes make springbacks of a gasket layer required. In order to maintain a maximum resilience is very advantageous possible and compared to a standard version can be achieved throughout the sealing area by the better distribution of screw force overall higher minimum sealing force.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach weist eine Mehrlagen-Metalldichtung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Freisparungen der vorstehend genannten Art in Bereichen um jegliche Ausnehmung einer Dichtungslage auf. Freisparungen in einer Dichtungslage sind möglich in Mediendurchführungen für Zu- und Abfluss von Öl oder Wasser und/oder Ausnehmungen für Zugbolzen oder Verschraubungen.Advantageous developments are the subject of the dependent claims. Accordingly, in a preferred embodiment of the invention, a multilayer metal gasket has recesses of the aforementioned type in areas around any recess of a gasket layer. Recesses in a gasket layer are possible in Media feedthroughs for inlet and outlet of oil or water and / or recesses for draw bolts or screw connections.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Freisparung einem Verlauf einer Sicke entsprechend ausgebildet. Damit bilden eine Sicke und eine zugehörige Freisparung quasi parallel verlaufende Linien. Damit unterscheidet sich eine erfindungsgemäß abgewandelte Metall-Dichtung gegenüber einer ursprünglichen Bauform von außen betrachtet so gut wie gar nicht. Die Unterschiede fallen nur durch ein i.d.R. leicht vermindertes Gesamtgewicht sowie bei der Untersuchung entsprechender Schnittebenen auf, wie nachfolgend noch anhand der Zeichnung mit Darstellung von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben wird.According to a preferred embodiment of the invention, the cutout is formed corresponding to a course of a bead. Thus, a bead and an associated cutout form quasi-parallel lines. Thus, an inventively modified metal seal differs from an original design viewed from the outside as good as not at all. The differences only fall through an i.d.R. slightly reduced total weight and in the investigation of corresponding cutting planes, as will be described below with reference to the drawing showing embodiments of the invention.
Vorteilhafterweise ist eine Weite einer Freisparung relativ zu einer zugehörigen Sicke so bemessen, dass sie sich von einer Sickenkante aus von Null bis zu mehreren Millimetern erstreckt. Damit ist weiterhin eine vergleichsweise einfache Fertigung durch einen Stanzprozess möglich, wobei an die Abmessungen der Freisparungen selber grundsätzlich keine hohen Anforderungen gestellt werden müssen. In jedem Fall können Sickenfüße frei in die Freisparung einfedern. Damit bleibt es bei verbesserter Verteilung der Schraubenkräfte und erhöhter Dichtigkeit im Bereich der Sicken der Dichtungslage vorteilhafterweise bei einer einstückigen Stopperlage oder entsprechend ausgebildeter zweiter Dichtungslage.Advantageously, a width of a cutout relative to an associated bead is dimensioned such that it extends from a bead edge from zero to several millimeters. In order for a comparatively simple production by a punching process is still possible, in principle, no high demands on the dimensions of the recesses must be made. In any case, sickle feet can spring freely into the cutout. With an improved distribution of the screw forces and increased tightness in the region of the beads of the gasket layer, this advantageously remains with a one-piece stopper layer or a correspondingly formed second gasket layer.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Freisparung nicht in einer Stopperlage, sondern in eine der anderen gesickten Lage ausgeführt. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine innenliegende Dichtungslage zum Anordnen einer Freisparung gewählt.In one embodiment of the invention, a cutout is made not in a stopper ply but in one of the other plyed ply. In an advantageous embodiment of the invention, an inner sealing layer is selected for arranging a cutout.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Sicke an den Dichtungslagen um eine Ausnehmung herum umschließend asymmetrisch aufgeführt. Dies kann in einer Ausführungsform der Erfindung dazu führen, dass eine Sicke an einer Dichtungslage um eine Ausnehmung herum vertieft ausgeführt ist, wohingegen eine jenseits der Stopperlage angeordnete Dichtungslage um diese Ausnehmung herum zumindest in diesem Abschnitt quasi als Glattblech ausgeführt ist.In a further embodiment of the invention, a bead is listed asymmetrically surrounding the sealing layers around a recess. In one embodiment of the invention, this can lead to a bead being made recessed on a sealing layer around a recess, whereas a sealing layer arranged beyond the stopper layer is executed, at least in this section, virtually as a smooth sheet around this recess.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer metallischen Dichtungsanordnung in Form einer Mehrlagendichtung unter Verwendung mindestens einer Dichtungslage und einer Stopperlage, an der Sicken um Ausschnitte und Ausnehmungen herum in die Dichtungslage eingeprägt werden zeichnet sich dadurch aus, dass in der Stopperlage im Bereich einer Sicke einer in einer Einbausituation benachbart liegenden Dichtungslage dadurch eine Freisparung so gebildet wird, dass der Ausschnitt in der Stopperlage mit einem Werkzeug so herstellt wird, dass es einen gegenüber dem korrespondierten Ausschnitt der Dichtungslage einen leicht vergrößertem Durchmesser bzw. eine Freisparung aufweist. Diese Verfahren ist z.B. durch Verwendung einer entsprechend vergrößerten Stanzform oder Anpassung eines Laserschnitts bei der Herstellung der Stopperlage oder der zweiten Dichtungslage in einfacher Weise praktisch umsetzbar. Vorteilhafterweise werden erfindungsgemäß auch Möglichkeiten eines nicht mehr spiegelsymmetrischen Aufbaus zweier zusammenwirkender Dichtungslagen um den Bereich einer Ausnehmung im Zusammenspiel mit der dazwischenliegend angeordneten Stopperlage eröffnet, die Vorteile bei der Einstellung der Federeigenschaften der einzelnen Lagen zum Garantieren einer verbesserten Dichtigkeit in dem betreffenden Bereich erschließen.An inventive method for producing a metallic seal assembly in the form of a multi-layer seal using at least one gasket layer and a stopper layer are embossed on the beads around cutouts and recesses around in the gasket layer is characterized in that in the stopper layer in the region of a bead in a Installation situation adjacent gasket layer thereby a cutout is formed so that the cutout in the stopper position with a tool is made so that it has a relation to the corresponding section of the gasket layer a slightly larger diameter or a cutout. This method is e.g. by using a correspondingly enlarged die or adaptation of a laser cut in the production of the stopper layer or the second gasket layer in a simple manner practically feasible. Advantageously, the present invention also opens up possibilities of a no longer mirror-symmetrical construction of two cooperating gasket layers around the region of a recess in interaction with the stopper layer arranged therebetween, which opens up advantages in the adjustment of the spring properties of the individual layers for guaranteeing improved tightness in the relevant area.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
-
1 : eine perspektivische Ansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Mehrlagen-Metall-Dichtungspakets; -
2 : eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels in einer Ebene A-A von1 ; -
3 : eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels analog der Darstellung von2 ; -
4a und4b : Schnittdarstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels analog der Darstellung der1 und2 mit einer weiteren Dichtungslage und ohne Stopperlage mit und ohne einer weiteren Freisparung und -
5 : eine Schnittdarstellung einer bekannten Ausführung einer Abdichtung mit zusätzlichen Maßnahmen zur Verbesserung der Abdichtung analog der Darstellung der2 .
-
1 a perspective view of a known from the prior art multilayer metal gasket package; -
2 FIG. 3 is a sectional view of a first embodiment in a plane AA of FIG1 ; -
3 : A sectional view of another embodiment analogous to the representation of2 ; -
4a and4b FIG. 2: sectional views of a further exemplary embodiment analogous to the illustration of FIG1 and2 with a further sealing layer and without stopper layer with and without a further cutout and -
5 : A sectional view of a known design of a seal with additional measures to improve the seal analogous to the representation of2 ,
Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Throughout the various illustrations, the same reference numerals are always used for the same elements.
Die Abbildung von
Im Gegensatz hierzu sieht das Ausführungsbeispiel von
Die jeweiligen Freisparungen
Das Ausführungsbeispiel von
Während in dem Ausführungsbeispiel von
Die Extrakosten zur Umsetzung einer erfindungsgemäßen Maßnahme erschöpfen sich auf den Einsatz eines entsprechend abgeänderten, separaten Stanzwerkzeugs bei der Herstellung der Stopperlage
Demgegenüber ist das Ausführungsbeispiel von
Gegenüber bekannten Aufbaustrukturen von Mehrlagen-Metall-Dichtungsanordnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Mehrlagen-Metall-Dichtungsanordnung als DichtungspaketMulti-layer metal seal arrangement as a seal package
- 22
- Ausschnittneckline
- 33
- Brennraumcombustion chamber
- 44
- Durchführung für eine Ölversorgung und KühlungFeedthrough for oil supply and cooling
- 55
- Durchführung für eine Verschraubung oder ZugbolzenFeedthrough for a screw connection or draw bolt
- 66
- Dichtungslagesealing layer
- 77
- Stopperlagestopper layer
- 88th
- SickeBeading
- 99
- Auffaltungfolding
- 1010
-
Dimpel bzw. Napf in der Dichtungslage 6Dimple or cup in the
gasket layer 6 - 1111
-
Strahlen-Stopper in der Dichtungslage 6Radiation stopper in the
gasket layer 6 - 1212
-
Karo- bzw. Honigwaben-Stopper in der Stopperlage 7Check or honeycomb stoppers in the
stopper layer 7 - 1313
- Freisparungcutout
- 1414
- SickenrandSick edge
- 1515
- Sickenfußbead foot
- 1616
- Brennraum Stopper, geschweißt Combustor stopper, welded
- ΔΔ
- Maß der Vergrößerung der gestanzten FreisparungMeasure of the enlargement of the punched cutout
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3915566 A1 [0002]DE 3915566 A1 [0002]
- DE 19515329 C1 [0003]DE 19515329 C1 [0003]
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762550496P | 2017-08-25 | 2017-08-25 | |
US62/550,496 | 2017-08-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017122233A1 true DE102017122233A1 (en) | 2019-02-28 |
Family
ID=65320865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102017122233.2A Pending DE102017122233A1 (en) | 2017-08-25 | 2017-09-26 | Metallic seal assembly and and method of manufacture |
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---|---|
DE (1) | DE102017122233A1 (en) |
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- 2017-09-26 DE DE102017122233.2A patent/DE102017122233A1/en active Pending
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