DE3501166A1

DE3501166A1 - Hochtemperaturdichtung

Info

Publication number: DE3501166A1
Application number: DE19853501166
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. Dr. 7530 Pforzheim Faber
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1985-01-16
Filing date: 1985-01-16
Publication date: 1986-07-17
Also published as: JPH0525005B2; BR8600432A; JPS61218712A; DE3501166C2

Description

Hochtemperaturdichtung
Die Erfindung betrifft eine Hochtemperaturdichtung für die elastisch nachgiebige, gelenkig bewegliche, lösbare und dichte Verbindung zweier Rohre, insbesondere der die Rohrleitung eines Fahrzeugauspuffsystems bildenden, heißgehenden ein- oder mehrflutigen Rohre, in Form eines mit wenigstens einer als Gleitfläche ausgebildeten Mantelfläche versehenen Dichtungsringes, der eine elastische bzw. flexible Dichtmasse aus hitzebeständigem Material aufweist, die durch Pressen in die Form des Dichtungsringes gebracht ist.
Bei derartigen bekannten Rohrleitungssystemen, wie sie beispielsweise nach der DE-PS 29 08 367 bei Auspuffanlagen für Kraftfahrzeuge mit querliegenden Motoren vorkommen, sind die Rohre gelenkig miteinander verbunden, wobei das Gelenk nach Art eines Kugelgelenkes ausgebildet ist und zwischen den so von den Rohren gebildeten Dichtflächen ein an diesen flächig anliegender Dichtunzsring unverlierbar gelagert ist. Dieser Dichtungsring muß den hohen Auspufftemperaturen sowie den Abgasdrücken standhalten und die gelenkige Relativbewegung der Rohre zueinander zulassen, er muß selbsttragend und formstabil sein sowle gute Lagereigenschaften besitzen, um ein Fressen zwischen Dichtungsring und den an ihn angrenzenden Teilen zu verhindern.
Dabei kommen hier und somit für den Gegenstand der Erfindung als temperaturbeständige, elastische Dichtmassen mit guten Gleiteigenschaften in Frage Glimmer, Glimmerpapier, Graphit od. dgl., Metallfasern, Keramikfasern, Metallspäne etc. sowie Mischungen daraus, wobei die Dichtmasse auch aus einem dieses Material ggf. aufnehmenden Drahtgeflecht, -gewebe, -gestricke od. dgl. gebildet sein kann, bei dem zusätzlich für den Draht auch teilweise Metall mit Gleitlagereigenschaften Verwendung finden kann.
Bei den bekannten Dichtungsringen stellt sich nun trotz zahlreicher Bemühungen immer wieder als nachteilig heraus, daß diese mit der Zeit gegenüber den durch die Rohre gebildeten Dichtflächen fressen und damit Quietschgeräusche entstehen, die als äußerst unangenehm empfunden werden.
Außerdem führt das Fressen zur Beschädigung der Dichtfl:a~-chen und zum Anbacken von Teilen des Dichtungsringes, so daß beim Austausch eines defekten Dichtungsringes oft mühsame Arbeit aufgewendet werden muß, um die Dichtflächen von angesetzten Dichtungsteilen zu befreien.
Darüber hinaus kommt es bei den bekannten Dichtungsringen durch Verschleiß und Verdichtung des Materials der Dichtungsringe zu einem Setzen. Hierdurch ergibt sich, daß die durch den Dichtungsring ursprünglich auf Abstand gehaltenen, gegeneinander bewegten Teile miteinander in Berührung kommen können, so daß das Gelenk funktionsuntüchtig wird. Außerdem verliert der Dichtungsring an Dicht-Wirkung, so daß er vorzeitig ausgetauscht werden muß.
Schließlich muß man bei beispielsweise zweiflutigen Rohrleitungen anfänglich einen großen Dichtspalt zwischen den angrenzenden Trennwänden der Rohrleitung einhalten, so daß durch diesen relativ großen Dichtspalt Motorleistung infolge Druckausgleich zwischen den Abgaskanälen verlorengeht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochtemperaturdichtung der beschriebenen Art auf einfache, die Fertigung nicht erschwerende, materialgünstige und damit billige Weise so weiter auszubilden, daß Ringverschleiß und das Setzen des Ringes auf ein technisch unbedeutendes Maß reduziert werden und den erwähnten Quietschgeräuschen wirksam entgegengetreten ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Dichtungsring wenigstens ein Stützkörper angeordnet bzw. der Dichtungsring teilweise durch diesen Stützkörper gebildet ist und daß der Stützkörper eine gegenüber der Dichtmasse in deren verpreßtem Zustand größere Festigkeit bzw. Härte aufweist.
Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die #rirkung, daß beim Dichtungsring zwei bisher von der Dichtmasse allein übernommene Aufgaben funktionsmäßig voneinander getrennt sind, nämlich die Aufgabe der Aufnahme von statischen und dynamischen Lagerkräften einerseits und die Ausübung der Dichtfunktxon andererseits. Die Lagerkräfte werden nunmehr von den Stützkörpern übernommen, wobei diese ihre Form behalten, während die Dichtmasse durch eigenelastisches Anfedern nur noch für die Abdicht zu sorgen hat.
Diese Aufgabentrennung führt zu einer starken erbsetzn des Ringverschleißes sowie des Setzens des Ringes und unterbindet die Entwicklung von Geräuschen, insbesondere Quietschgeräuschen, denn die vergleichsweise starren Stützkörper heben für das durch sie eingenommene Volumen die Federwirkung des Ringes auf, so daß die Reibpaarung Dichtungsring-Gegenfläche deutlich weniger schwingungsfähig ist. Bisher aufgetretene Stick-Slip -Ersc1#einungen werden verhindert, so daß akustische Anregungen erheblich verringert werden. Außerdem erfolgt die wirksame Einleitung schwingungserregender Reibkräfte nicht mehr über eine große Fläche, sondern im wesentlichen nur über die engbegrenzten Druckflächen an den Stützkörpern, von wo sich die Schwingungen ausbreiten müssen und dabei eine Dämpfung erfahren. Die lokal angeregten Schwingungen können sich zudem durch Interferenz teilweise auslöschen. Schließlich sorgt die ngleichmnige Steifigkeitsverteilung infolge der unterschiedlichen Verdichtung des Ringes an den Stützkörpern einerseits und zwischen diesen andererseits für eine akustische Verstimmung.
Soweit der Dichtungsring nur einen Stützkörper aufweist, kann dieser als innerhalb des Ringes umlaufendes Gebilde ausgestaltet sein. Sind mehrere Stützkörper vorgesehen, so werden diese zweckmäßigerweise gleichmäßig über den Umfanfr des Dichtungsringes verteilt.
Zweckmäßigerweise kann sich der Querschnitt der Stützkörper wenigstens bis nahe an eine oder mehrere Außenflächen des Dichtungsringes erstrecken oder diese teilweise bilden, wobei andererseits aber auch die Stützkbrper von einer oder mehreren Außenflächen des Dichtungsringes einen Abstand von etwa 5 bis 30 ~6 der Dicke des Dichtungsringes einhalten können.
Die Stiitzkörper können kugelförmig, ringförmig, scheibenförmig, prismatisch, granulatförmig mit unregelmäßiger außenkontur od. dgl. ausgebildet sein, was sich nach den Gegebenheiten des Einzelfalles und der Verfügbarkeit günstigen Materials richten wird. Dabei können die Stützkörper auch hinsichtlich der Gestaltung wenigstens eines Teiles ihrer Oberfläche an die Form der diesem benachbarter Außenfläche des Dichtungsringes angepaßt sein, um auf diese Weise lokal ihre Aufgabe besonders zu erfüllen.
Allgemein ist es zweckmäßig, daß die Stützkörper aus druckfestem, wärmebeständigem Material bestehen. Dabei kann es insbesondere dann, wenn die Stützkörper in Berührung mit den durch die Rohre gebildeten Gleitflächen kommen, vorteilhaft sein, daß das Material der Stützkörper Notlaufeigenschaften aufweist.
als zweckmäßige Materialien für die Stützkörper kommen je nach den Gegebenheiten des Anwendungsfalles Metall, Keramik, Mineralien (Stein), Glas, Festschmierstoffe, Sinterstoffe od. dgl. in Frage.
Was die Herstelllmg der erfindungsgemäßen Dichtungsrintffle betrifft, so ist diese gegenüber den bekannten Verfahrensweisen nicht erschwert, denn die Stützkörper können als Schüttgut eingebracht und bei der Herstellung des Dichtringes mitverpreßt werden. Es besteht jedoch beispielsweise auch die Möglichkeit, die Stützkörper nachträglich in den Dichtungsring an bestimmten Stellen einzupressen.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wurde ein Dichtungsring hergestellt, der gleichmäßig über den Umfang verteilt innerhalb einer Glirtimerfüllung sieben Stahlkugeln mitverpreßt enthält. Der Ring ist mit einem Drahtgestrickestrum##f umhüllt und hat an der Gleitfläche direkt innerhalb des Gestrickes eine Graphitfolie zur Verbesserung der Gleitverhältnisse.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung so getroffen sein, daß sich das Dichtungsmaterial im wesentlichen nur im Bereich der Gleitfläche befindet und sich von dort aus die Stützkörper teilweise mit dem Dichtungsmaterial verzahnt, teilweise freiliegend erstrecken.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Gelenkstelle einer Auspuffleitung im Axialschnitt und Fig. 2 einen Dichtungsring im Axialschnitt.
Fig. 1 zeigt eine zweiflutige Auspuffleitung, bei der die beiden Auspuffrohre mit einem Abflußflansch 1 verbunden sind. Dieser ra mit einem zylindrischen Fortsatz 2 in die Aufnahme 3 des Anschlußflansches 4 der weitergehenden Leitung 5 hinein. Der Fortsatz 2 hat eine zylindrische, eine Dichtfläche bildende äußere Mantelfläche, während die Aufnanme 3 eine kugelkalottenförmige Innenfläche als Gegendichtfläche bildet. Zwischen die Dichtflächen ist ein Dichtungsring 6 eingelegt. Die Flansche 1 und 4 sind über radiale Bunde 7 irnd 8 und diese aufeinander ZU bewegende Federelemente 9 und 10 elastisch und lösbar miteinander verbund en.
Fig. 2 zeigt den Dichtungsring gemäß Fig. 1 in vergrößerter Schnittdarstell##ng. Danach besteht der Dichtungsring aus einer Umhüllung 11 aus einem Geflecht, Gewebe, Gestricke od. dgl. aus Metalldraht, die einen Füllstoff 12 aus Mineralfaser, beispielsweise Aluminiumsilikatfaser, schuppenförmigem Glimmer, Graphit od. dgl. als elastische Dichtmasse enthält. Auf der Innenseite der Umhü#lung 11 kann außerdem noch in nicht dargestellter Weise eine Folie aus Glimmermaterial eingelegt sein.
In seinem Querschnittsinneren weist der Dichtungsring ti Stützkörper 13, 14 auf, wobei der Stützkörper 13 als Ring ausgebildet ist, während der Stützkörper 14 eine unregelmäßige Form nach Art eines Granulates hat. Wie ersichtlich, ist der Stützkörper 13 so ausgelegt unc' angeordnet, daß er bis an alle drei Dichtflächen des Ringes f reicht, während der Stützkörper 14 von der äußeren Dichtfläche einen Abstand 15 hat. Dadurch ist die Menge des zwischen Außenkontur des Dichtringes 6 und Stützkörper 13 bzw. 14 befindlichen Füllstoffes 12 bestimmt und somit hier jeweils das elastische Verhalten des Dichtungsringes bzw.
die Direktheit der Abstützwirkung der körper 13 bzw. 14.
Die Stützkörper können aus Metall bestehen, wobei sich ein Metall mit Gleitlagereigenschaften besonders dann eignet, wenn die Stützkörper mit den Dichtflächen der anhand der Fig. 1 dargestellten Gelenkstelle in Verbindung kommen.
Die Stützkörper können jedoch auch aus billigem Material in Form von Keramik, Mineralien (Stein), Glas od. dgl.
bestehen.
- L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche 1. Hochtemperaturdichtung für die elastisch nachgiebige, gelenkig bewegliche, lösbare und dichte Verbindung zweier Rohre, insbesondere der die Rohrleitung eines Fahrzeugauspuff systems bildenden, heißgehenden ein- oder mehrflutigen Rohre, in Form eines mit wenigstens einer als Gleitfläche ausgebildeten Mantelfläche versehenen Dichtungsringes, der eine elastische bzw. flexible Dichtmasse aus hitzebeständigem Material aufweist, die durch Pressen in die Form des Dichtungsringes gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Dichtungsring (6) wenigstens ein Stützkörper (13, 14) angeordnet bzw. der Dichtungsring teilweise durch diesen Stützkörper gebildet ist und daß der Stützkörper eine gegenüber der Dichtmasse (12) in deren verpreßtem Zustand größere Festigkeit bzw. Härte aufweist.
2. Hochtemperaturdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Stützkörpern (13, 14) diese gleichmäßig über den Umfang des Dichtungsringes (6) verteilt sind.
3. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Stützkörper (13, 14) sich wenigstens bis nahe an eine oder mehrere Außenflächen des Dichtungsringes (6) erstreckt oder diese teilweise bildet.
4. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper (13, 14) von einer oder mehreren Außenflächen des Dichtungsringes einen Abstand (ins) von etwa 5 bis 30 ~6 der Dicke des Dichtungsringes einhalten.
5. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper kugelförmig, ringförmig, scheibenförmig, prismatisch, granulatförmig mit unregelmäßiger Außenkontur od. dgl.

ausgebildet sind.
6. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper hinsichtlich der Gestaltung wenigstens eines Teiles ihrer Oberfläche an die Form der diesen benachbarten Außenfläche des Dichtungsringes (6) angepaßt sind.
7. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper (13, 14) aus druckfestem, wärmebeständigem Material bestehen.
8. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Stützkörper (1), 14) Notlaufeigenschaften aufweist.
9. Hochtemperaturdichtung nach einem der vorheraehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ciie Stützkörper (1#, 14) aus Metall bestehen.
10. Hoclitemperaturdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper (13, 14) aus Keramik, Mineralien (Stein), Glas od. dgl. bestehen.
11. Hochtemperaturdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkörper (13, 14) aus einem Festschmierstoff oder Sinterstoff bestehen.