SE450730B - Laminerad cylinderlockspackning och sett att framstella densamma - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 450 750 2 om beläggningen eller behandlingen först gjordes och tätnings- . mönstret därefter pålades.

En packning enligt föreliggande uppfinning kan ut- göras av en cylinderlockspackning för en förbränningsmotor.

”Dess särdrag framgår av patentkraven 1 - 10. Sättet att fram- 'ställa en dylik packning har erhållit de i patentkráven 11 - 15 angivna'kännetecknen.

På ritningen visar _ fig. 1 en planvy ovanifrân av en packning enligt föreliggande uppfinning, _ fig. 2 ett snitt genom en del av en dieselmotor med en packning enligt fig. 1, _ fig. 3 i en delplanvy kärnan i packningen enligt fig. 1 med ett tätningsmönster, fig. 4 en delplanvy, liknande fig. 3, av packningen enligt fig. 1, I fig. 5 ett förstorat snitt utmed linjen 5 - 5 i fig. 4 och ' fig. 6 i större skala en del av fig. 5, sedan den förkomprimerats enligt uppfinningen. _ På ritningen använder en dieselmotor-1 med ett cylin- derlock 2 och ett cylinderblock 3 en packning 10, som är speciellt utformad och uppbyggd för att användas däri. Cylinder- blocket 3 visas med ett cylinderhål 4, ett cylinderfoder 5 och en kolv 6. Motorn 1 har flera förbränningscylindrar 4, av vilka endast en visas i fig. 2. ' Packningen 10 utgöres av ett laminat och består som synes av en i huvudsak plan, fast, expanderad metallkärna 14 och ett par i huvudsak plana expanderbara täckskikt 16. Kär- nan 14 har övre och nedre plana ytor, såsom ytorna 18, vid vilka_täckskikten 16 är laminerade. Kärnan kan även vara präg- lad eller på annat sätt ytmodifierad, exempelvis genom etsning, på valfria ställen.

Täckskikten 16 är utformade i ett kompressibelt kom- positmaterial för packningsytor och kan vara fiberarmerade.

De är lamineradc mekaniskt eller med bindemedel vid ytorna 18, 10 15 20 25 30 35 4500750 3 exempelvis med ett lämpligt värmeaktiverat bindemedel. Lämp- liga värmeaktiverbara bindemedel innefattar fenolnitrilgummi och polybutylgummi, som lämpligen först appliceras på täck- skiktsytorna. Täckskikten kan innehålla asbest; glasfiber eller andra lämpliga fibermaterial och kan använda nitril-, neopren- eller polyakrylelaster som bindemedel; Ofta består bindemedlet av mellan 15 och 25 % av täckskiktet, vare sig asbest eller fibrer eller andra organiska eller oorganiska fibrer, fyllmedel eller liknande användes. I den visade ut- föringsformen har täckskikten 16 en tjocklek på omkring 0,6 mm, fastän detta naturligtvis kæïvariera med tillämpningen.

Täckskikten 16 motstår vanligen nedbrytning av oljor och kyl- medel, bibehåller moment, minimerar utklämning_och uppvisar värmebeständighet. I Packningen 10 är bearbetad så, att cylinderöppningar 20 och hål, såsom skruvhål 22, och flera olje- och vatten- kanaler 2H bildas. Kärnan utgöres av kallvalsat stål och dess tjocklek kan variera med användningen. Tjocklekar från cirka 0,15 mm till cirka 1,25 mm är typiska. För att förbättra» vidhäftningsförmågan kan kärnytorna 18 vara fosfaterade.

I den visade utföringsformen uppvisar kärnan 10 en prägling 21,som omger cylinderöppningen 20. Packningen 10 kan sedan förses med en ringfcrmig förstärkning 25 runt präglingen 21 på känt sätt för att underlätta tätningen av cylinderöppningen. _ I föreliggande utföringsform är det önskade tätnings- mönstret 26 placerat på och fäst vid den ena av eller bägge ytorna på kärnan. Mönstret 26 kan omfatta en serie tätnings- vulster 28, 30 i de zoner där större tätningskrafter kräves i de. tillämpningar där packningen 10 skall användas. Typiskt är vulsterna 28 utformade för att i huvudsak omge cylinder- öppningarna. och vulsterna 30 för att i huvudsak omge vatten- och oljekanalerna mellan tillhörande lock och block. Stundom krävas på grund av utformningen av lock och block och skruv- hälens placering eller av andra konstruktionsskäl att vulst- utformningen är inte fullt cirkulär, som visas i fig. 1 och 3.

(J: 10 15 20 25 '30 35 450 730 H I den visade utföringsformen kan tätningsmönstret 26 med vulsterna 28 och 30 utformas i ett kiseltätningsprepa- rat, som lämpligen pålägges genom stenciltryck, som beskrives i US-PS 3 477 867, med en höjd av i vulstens toppunkt på mel- lan cirka 0,15 mm och cirka 0,20 mm. Kiselpreparatet kan vara av flytande, värmehärdande tvâkomponentstyp. Då tätningsvulst- erna har anbringats och fästs vid den dimensionsstabila, högeligen vidhäftande kärnan, är deras placering exakt och “ beständig från packning till packning.

Sedan tätningsmönstret har anbringats och härdats på känt sätt pâ kärnans 1U ytor 18, placeras kompressibla täck- skikt 16 över kärnan och mönstret och lamineras vid kärnan med ett konventionellt mellanliggande fästlager. Detta fäster täckskiktet vid kärnan och dessa lamineras under tryck.

Täckskiktet komprimeras och förtätas i området för tätnings- mönstret. Då kärnan är fosfaterad eller på annat sätt lämp- ligt behandlad För befordrandc av hindningcn, fäster täck- skikten 16 säkert vid kärnytorna och kommer eller kommer inte, beroende på det material som bildar mönstret, att fästa vid vulsterna 28 och 30. I alla händelser omger täckskikten och metallkärnan tätningsvulsterna. . Önskvärt är att täckskiktet är fäst vid kärnytan 18 i en zon Z, som tätt omger vulsterna, sä att de inneslutes och väsentlig rörelse hos mönstret och vulsterna i sidled förhindras, då packningen sättes under kompression. Vulsternas innerlutning har en mängd fördelar bl.a. att rörelse eller utklämning av vulsten, då den är elastisk, begränsas, vari- genom vulstens belastningskapacitet förbättras. Då täck- skiktet och kärnan omger vulsten mycket tätt, begränsas inte endast utklämning, utan de elastiska vulsterna tenderar att visa en något styvare lastutböjningskurva än om vulsterna skulle vara exponerade på täckskiktets yta, vilket är det vanliga.Under kompression tenderar vulsthoptryckningen så- s lunda att begränsas till ett visst inbäddande i den nedre, inre ytan av täckskiktet, men utan någon utklämning, så att en vulst och det överliggande skiktet kan verka som en tät- ning under större kompressionsbelastningar och effektivare än som tidigare varit möjligt. 10 15 20 30 35_ 450 736 5 Då packningar med tätningsmönster på dess ytor an- vändes, är det nödvändigt att till en början i huvudsak helt bädda in mönstret i täckskiktet, innan en belastning pålägges andra ytor av packningen. Med packningen enligt föreliggande uppfinning kan emellertid,beroende på förkompressionen i de inneslutna vulsternas zoner, påläggandet av belastningen i zoner andra än vulstzonerna ske i huvudsak omedelbart. Dä vulstmönstret är i huvudsak inkompressibelt, såsom exempel- vis elaster som kiselgummi och andra gummin, och då pack- ningen komprimeras i vulsten eller mönsterzonerna, antingen under användning eller under tillverkning, blir täckmaterialet över mönstret förtätat och tenderar i den utsträckning det är gnågot poröst, att bli till och med mer ogenomträngligt för fluider. Sålunda har täckmaterialet i denna zon förbättrat tätningsegenskaperna och de fysiska karakteristika, som skil- jer sig frän desamma i områdena omedelbart intill vulst- och mönsterzonerna.

I fig. 5 visas packningen före kompression i tät- ningsmönstret och vulstzonentnUnder tillverkning komprimeras emellertid packningen i dessa zoner, så att täckskiktet för- tätas så, som illustreras i fig. 6. Där visas kiselgummi- vulsten 28 inbäddad i täckskiktet 16, och detta har i vulst- zonen komprimerats. Höjden Y av vulsten, som i fig. 5 var i huvudsak lika med täckskiktets upphöjning i vulstzonen, minskas i fig. 6 väsentligt till höjden X. önskvärt är att förhållandet mellan höjderna X och Y inte är större än cirka 1:2, och företrädesvis mindre. På så sätt blir ytan på packningen mera plan än på en där vulsten befinner sig på ytan¿ vilket för- stärker packningens tätningsegenskaper över dess hela yta. _ Ännu en fördel med packningen enligt denna uppfinningär attvulsten skyddas, inte endast från utklämning, utan från ytfenomen. Dylika fenomen omfattar sönderslitning eller skad: ande av vulsterna under transport, handhavande och installering, liksom tendensen till förslitning eller förstöring av vulsten under användning i motorn. Dylik förslitning kan bero på ojämna anliggningsytor som skall tätas, där tendensen för sprickor eller brott på vulsten på grund av ojämna ytor är hög. Dessutom är det känt att överdriven värme tenderar att 10 15 25 30 35 450 750 6 allvarligt påverka tätningsvulster av elast. Genom att inne- sluta dem på beskrivet sätg isoleras mönstret från den skad- liga effekten av värme mycket mer än om mönstret befinner sig på ytan av packningen. Till detta kommer frätande erosion på vulsterna i viss miljö. Fastän täckskikten kan behandlas föraït motstå frätkorrosion, har det varit mycket svårt att behandla tätníngsvulster, såsom kiselgummivulster, med mate- rial som motstår frätning, delvis beroende på svårigheten att fästa ett lämpligt skyddslager vid vulsterna. Som redan nämnts blir det även, då tätningsmönstret icke befinner sig på ytan, möjligt att lätt och billigt pâlägga antifrätnings- skikt och andra ytbehandlíngar på en hel täckskiktsyta utan att alls kompensera för dylika behandlingar eller tillgripa ytterligare steg vid tillverkningen av packningen. Vid på- läggning av tätníngsmönstret på kärnan i stället för på täck- skikten blir det vidare onödigt att förbelägga täckskikten med speciella spänrskiktsmaterial för att underlätta härdningen av vulstmaterialen, såsom kiselgummi, speciella material som nu ofta är nödvändiga på grund av tendensen hos täckmaterialetr självt attförhindrahärdning. Packningarna enligt denna upp- finning gör det även möjligt att åstadkomma förbättrad reg- lering av cylinderlocksskevhet. 7 Fastän tätningsmönstret och vulsterna har beskrivits bestående av kiselelast, kan andra elaster och fjädrande mate- rial även användas, och dessa innefattar nitrilgummi (poly- butadiennitrilgummi) eller neoprengummi, epoxiplaster, såsom flexibla och gummimodifierade epoxiplaster, eller kombinationer av dessa. Vidare är det, på grund av att vulsten och täck- skiktet samverkar i överförandet av tätningskrafter i vulst- zonerna, möjligt att överväga användandet av något styvare material, vilka inte nödvändigtvis behöver vara elaster, för att åstadkomma tätning på en del eller samtliga av de platser där tätning skall ske med hjälp av vulsterna. Tendensen för inbäddning av vulsten i täckskiktet befordrar även tätnings- samverkan mellan skiktytorna och locket och blocket på ett sätt där de inte sliter vulsterna och de yttre ytorna, som nu är vanligt. 450 730 7 I den beskrivna utföringsformen är tätningsmönstret och vulsterna förbundna med kärnan och täckskiktet med kärnan.

Beroende på de material som är involverade kan det även vara önskvärt att även binda vulsterna vid täckskikten under lami- neringsprocessen.

Claims (15)

450 730 h.. 10 15 20 30 35

1. PATENTKRAV 1: Packning för placering mellan ett par ytor som skall avtätas och komprimering däremellan, k ä n n e t e c k n a d av ett par packningslager (1h, 16) laminerade vid varandra, av vilka ett lager (16) består av kompressibelt material och det andra (14) av metall, ett tätningsmönster (26) av ett huvudsakligen inkompressibelt material placerat och inneslutet mellan dessa lager och minst en öppning (20) omkring vilken tätningsmönstret är placerat, varigenom det inkompressibla tätningsmönstret (26) under användning skyddas från direkt- kontakt med nämnda ytor och förbättrar packningens tätninga- egenskaper.

2. Z. Packning enligt patentklravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att packningslagren (14, 16) är fästa vid varandra i*en zon tätt omkring tätningsmönstret för förhindrande av någon väsentlig rörelse hos mönstret i sidled, då packningen kompri- meras.

3. Packning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k- n a d av att tätningsmönstret (26) består av inkompressibel elast, som är deformerbar under kompressicn,och att packnings- lagren (14, 16) begränsar mönstrets deformering.

4. Packning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att packningen avgränsar minst en öppning (ZD), som tätningsmönstret (26) helt omger.

5. Packning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att tätningsmönstret (26) består av ett huvudsakligen odeformerbart inkompressibelt material.

6. Packning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av ett tredje packningslager (16) av ett kompressi- belt material, som är laminerat med metallagret (14), och ett andra tätningsmönster (26) av ett huvudsakligen inkompressibelt material, placerat mellan detta tredje lager (16) och metall- lagret (14) och inneslutet däremellan, varigenom varje tät- níngsmönster (26) under användning skyddas från direktkontakt med de ytor som skall avtätas och Förbättrar packningens tätningsegenskaper. 17 10 15 20 25 30 35 450 730, 9

7. Packning enligt patentkravet 6, k ä n-n e t e c k- n a d av att tätningsmönstret (26) består av en inkompresgi_ bel elast, som är deformerbar under kompression, varvid pack- ningslagren begränsar tätningsmönstrets deformering.

8. Packning enligt patentkravet 1, avsedd att placeras mellan cylinderlocket (2) och cylinderblocket (3) i en För- bränningsmotor (1), k ä n n e t.e c k n-a d av att nämnda öppning (20) utgöres av en cylinderöppning och att packningen dessutom bildar ett flertal hål (22, 24). K V

9. Packning enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k- n a d av att tätningsmönstret (26) är av inkompressibel elast och omger cylinderöppningen (20) och minst ett av hålen_(22, 24).

10. Packning enligt patentkravet 8, k ä nun e t e c k- n a d av att tätningsmönstret (26) är fäst vid ett av packf ningslagren (14) och att dessa är fästa vid varandra i en zon som tätt omger mönstret (26), varigenom väsentlig rörelse hos mönstret i sidled förhindras, då packningen sättes under kompression. I _

11. Sätt att framställa en packning enligt något av patentkraven 1 - 10, k ä n n e t e c k n a t av Följande steg, nämligen placering av ett relativt inkompressibelt tät- ningsmönster (26) på ytan av ettförsta packningslager (14L placering av ett andra lager (16) över detta lager (14) och mönstret (26), av vilka det ena är relativt kompressibelt, varvid packningen uppvisar minst en öppning (20) runt vilken mönstret är anordnat, samt fästande av detta andra lager (16) vid det första (14) under tryck så, att det andra lagret (14) komprimeras och förtätas i mönsterzonen, varigenom mönstret (26) under användning skyddas från direktkontakt med de ytor som skall avtätas och förbättrar packningens tätningsegen- skaper.

12. Sätt enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k- n a t av att det andra lagret (16) fästes vid det första lagret (14) i en zon, som tätt omger tätningsmönstrct (20) för att Förhindra väsentlig rörelse i sidled hos mönstret, då packningen sättes under kompression, för att därigenom reg- lera hoppressningen av det andra lagret, då detta komprimeras 'under tryck. 10 A450 730 10

13. Sätt enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k - n a t av att det andra lagret (6) komprimeras under tryck under fästandet så att höjden av det andra lagrets uppskjut- ande över tätningsmönstret (26) inte är större än omkring halva höjden av mönstret.

14. Sätt enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k- n a t av att bägge packningslagren (14, 16) är kompressibla, w så att vart och ett av dem komprimeras i mönsterzonen. _

15. , Sätt enligt patentkravet 14, k ä n n e t e c k- n agt av att tätningsmönstret (26) är av metall. Ä F: