DE3150198C2 - Ringförmige Hartdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine ringförmige Hartdichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Hartdichtungen bezwecken, insbesondere bei mit hoher Dichtung arbeitenden Dieselmotoren, den Spalt zwischen eingesetzten bzw. "nassen" Laufbüchsen, dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf abzudichten. Für solche Zylinderkopfdichtungen ergeben sich verschiedene Probleme bzw. Schwierigkeiten, nämlich:

• 1. Um eine in bezug auf das Brenngas hinreichende Abdichtung zu erhalten, sind hohe Zuglasten erforderlich, um Zylinderkopf und Zylinderblock miteinander zu verbinden.
• 2. Das Material und die Bauweise dieser Teile wird dadurch stark beansprucht und sie widerstehen dieser Last nicht bzw. nicht nach einer vorbestimmten Betriebszeit.
• 3. Montageschwierigkeit treten deshalb auf, weil zwischen der Oberfläche der Laufbüchse und dem Zylinderblock Höhenunterschiede vorliegen.
• 4. Es bereitet Schwierigkeiten, während der Montage die Zylinderkopfdichtung einer vorbestimmten Last auszusetzen, insbesondere bei einer V-förmigen Zylinderanordnung mit horizontal angeordneten Zylinderachsen.

Zwar ist aus der GB-PS 5 82 376 bereits eine ringförmige Hartdichtung zur Abdichtung der aneinanderliegenden Dichtflächen in der Trennfuge zwischen einem Zylinderkopf und einer Zylinderlaufbüchse gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Allerdings sind die stirnseitigen Ausnehmungen der Metalldichtung hier wellen- oder sickenförmig, d. h. mit gekrümmt verlaufenden Flanken ausgebildet, so daß die Dichtwirkung unter schweren Betriebsbedingungen nicht hinreichend ist. Ferner ist die Metalldichtung nicht einfach herstellbar, da sie mit der Schürze einstückig ausgebildet ist und ihre Zentrierung in der Trennfuge bereitet Schwierigkeiten, da in der Zylinderlaufbüchse selbst keine die Schürze bei der Zentrierung unterstützende Maßnahme vorgesehen ist.

Ferner sind aus der Literatur Formdichtungen, die Rillen aufweisen, bekannt. Sie können auch als Hartdichtungen eingesetzt werden. Die spezielle Anwendung zwischen Zylinderblock und Zylinderlaufbüchse unter Einsatz einer Schürze ist hier nicht zu entnehmen (Trutnovsky "Dichtungen", 1949, Abb. 23).

Bei einer aus der US-PS 34 32 177 bekannten Zylinderkopfdichtung ist in der Stirnfläche der Zylinderlaufbüchse eine Ausnehmung vorhanden, in der eine ringförmige hochbelastbare Dichtung sitzt. Sie weist jedoch eine einzige, im Schnitt gewölbte, Dichtrippe auf. Dadurch kann die wirksame Dichtfläche nicht möglichst genau bestimmbar gemacht und der Dichtring nicht genau zentriert werden.

Aus der GB-PS 10 35 958 geht eine Verbindung von Rohren durch einen die Rohrstücke umfassenden büchsenförmigen Teil eines Rings hervor, wobei der büchsenförmige Teil eine zur Seite offene Vertiefung aufweist, in der ein Ring angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hartdichtung eingangs angegebenen Art zu schaffen, die beim Einbau in der Stirnseite einer Zylinderlaufbüchse einfach und genau zentrierbar und einfach herstellbar ist, wobei gleichzeitig eine möglichst genau bestimmbare wirksame Dichtfläche erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Hierdurch wird einmal die am Zylinderkopf auftretende Spannkraft besser als bisher auf genau vorbestimmte Flächen beschränkt, so daß eine hohe Spannkraft zuverlässig aufgebracht werden kann, ohne daß die am Rand der Laufbüchse aufliegende Last größer bzw. auch nur nennenswert größer als die bei bekannten Hartdichtungen wäre und außerdem eine Art Labyrinthdichtung geschaffen wird, durch die gleichzeitig unterschiedliche Höhenabmessungen zwischen Zylinderkopf und Laufbüchsen bzw. Zylinderblock besser als bisher ausgeglichen werden.

Hierbei wird vorteilhaft bei hoher Last und hohen Betriebstemperaturen, auch nahe des plastisch deformierbaren Materialbereiches, ein Gleiten der Metalldichtung verhindert, die zugehörige wirksame Dichtfläche der Metalldichtung genauer bestimmbar gemacht, gleichzeitig ist jedoch die Metalldichtung einfach herstellbar, indem Punktschweißung verwendet wird, kann aber ebenfalls beim Einbau genau zentriert werden.

Im einzelnen:
Es ist vorteilhaft, daß durch die Ausbildung einer Vielzahl von Spitzen auf der Oberfläche der Metalldichtung, und zwar beidseitig, eine angepaßte Labyrinthdichtung geschaffen ist, während andererseits, weil vertieft liegende Flankentäler vorhanden sind, überflüssiges Material in diese Täler einfließen kann und so Höhendifferenzen bei der Laufbüchse ausgeglichen werden.

Auch ist vorteilhaft, daß bei Motoren hoher Verdichtung die richtige Lage der Metalldichtung bei der Montage durch die Schürze gewährleistet wird. Trotz hoher Gesamtlast bei der Montage von Zylinderkopf und Laufbüchsen bzw. Zylinderblock wurde durch die Metalldichtung ohne Gefahr eine spezifisch hohe Anpressung zur Oberfläche einer der zu montierenden Bauteile gewährleistet.

Die beiderseitig angeordneten Flanken ergeben einen Labyrintheffekt bei gleichzeitig besserer Abdichtung, was besonders dann wichtig ist, wenn der Oberflächenfinish der abzudichtenden Teile niedrige Güte hat.

Durch die äußere Schürze wird besonders bei Motoren, die V-förmig zueinander angeordnete Bohrungen für die Laufbüchse aufweisen, die Zentrierung der Metalldichtung und der Zusammenbau erleichtert.

Unterschiedliche Höhen in der Laufbüchse, die auf die mechanische Fertigung zurückgehen, werden vorteilhaft durch diese Metalldichtung ausgeglichen. Gerade eine solche Metalldichtung kann aus rostfreiem Stahl, der gegen hohe Temperaturen widerstandsfähig ist, oder aus Stahl niedrigen Kohlestoffgehaltes hergestellt werden, so daß eine günstige Anpassung an den Werkstoff der benachbarten Bauteile gewährleistet ist. Es ist vorteilhaft, die aus Kohlestoffstahl bestehende Metalldichtung mit Nickel zu plattieren.

Eine Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Zylinderkopfdichtung mit einer Metalldichtung;

Fig. 2, starak vergrößert, einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3, vergrößert, einen Schnitt in radialer Richtung, gemäß welchem die Metalldichtung auf die Laufbüchse im Zylinderblock aufgesetzt ist.

Die Figuren zeigen in einem Dieselmotor eine Zylinderkopfdichtung G, die kreisringförmig ist und eine Trennfuge zwischen einem Zylinderblock 4 und einer im Zylinderblock 4 angeordneten Zylinderlaufbüchse 3 sowie einem Zylinderkopfabdichten soll.

Im wesentlichen weist die Zylinderkopfdichtung eine ringförmige Metalldichtung 1 unterschiedlicher Höhe auf, die drei zu beiden Oberflächen hin rillenförmig ausgeführte Ringabschnitte 1a aufweist, die jeweils durch geneigte Flanken 1b in Verbindung stehen, welche im radialen Querschnitt zueinander im wesentlichen um 120° geneigt sind. Vorzugsweise kann der gesamte Durchmesser 140 bis 140,5 mm betragen und die Gesamtdicke 1,78 bis 1,793 mm. Der Innendurchmesser kann 128,7 mm betragen, die Höhe zwischen den Spitzen und den Tälern der Ringabschnitte 0,559 mm. Die jeweiligen Durchmesser der beiden Rillen-Gründe zwischen je zwei der drei Ringabschnitte 1a sind vorzugsweise 132,6 und 136,4 mm.

An den äußeren Rand der drei Ringabschnitte 1a ist durch Punktschweißen eine aus rostfreiem Stahl bestehende zylindrische Schürze 2 angeschweißt, welche vorzugsweise eine axiale Länge (Höhe) von 4,39 bis 3,63 mm aufweist sowie eine Dicke von 0,38 mm.

Wie besonders aus Fig. 3 erkennbar, wird die Metalldichtung 1 mit ihrem flankenförmigen Teil nebst Spitzen auf einer absatzförmigen Vertiefung 3a einer "nassen", lose eingesetzten Zylinderlaufbüchse 3 abgestützt, die in den Zylinderblock 4 eingesetzt ist, wobei die Zylinderlaufbüchse 3 ebenfalls noch mit einer weiteren zur Seite offenen Vertiefung 3b versehen ist, die dazu dient, die Schürze 2 der Metalldichtung aufzunehmen und die Metalldichtung während der Montage um die Zylinderbohrung herum genau zu zentrieren.

Claims (2)

1. Ringförmige Hartdichtung zur Abdichtung der aneinanderliegenden Dichtfläche in der Trennfuge zwischen einem Zylinderkopf und einer Zylinderlaufbüchse (3) in einer Brennkraftmaschine, wobei an der zugehörigen dichtenden Stirnfläche von Zylinderkopf und Zylinderlaufbüchse (3) eine ringförmige Metalldichtung (1) anliegt, in deren beiden axialen Stirnseiten Ausnehmungen angeordnet sind und mit der eine sowohl vom Außenumfang der Metalldichtung (1) radial nach außen abstehende als auch sich axial erstreckende umlaufende Schürze (2) fest in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen die Form von Rillen haben, deren Flanken kegelförmig ausgebildet sind, so daß die benachbarten Flanken (1b) jeweils einer Stirnseite im Querschnitt gerade verlaufen und unter einem stumpfen Winkel zusammenstoßen, die Rillen der beiden Stirnseiten zu der zur Dichtungsachse senkrechten Mittelebene der Metalldichtung (1) spiegelsymmetrisch verlaufen und die Metalldichtung (1) in einer in der Stirnseite der Zylinderlaufbüchse (3) angebrachten absatzförmigen Vertiefung (3a) abgestützt ist, aber die Schürze (2) in einer zur Seite offenen Vertiefung (3b) der Zylinderlaufbüchse (3) angeordnet ist, wobei die aus rostfreiem Strahl bestehende Schürze (2) am Außenumfang der Metalldichtung (1) durch Punktschweißen befestigt ist.

2. Metalldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel zwischen benachbarten Flanken (1b) 120° beträgt und durch die Flanken in radialer Richtung drei verdickte Ringabschnitte (1a) gebildet werden.