DE2829333C2 - Hochtemperatur-Verbunddichtung - Google Patents

Hochtemperatur-Verbunddichtung

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DE2829333C2 DE2829333A DE2829333A DE2829333C2 DE 2829333 C2 DE2829333 C2 DE 2829333C2 DE 2829333 A DE2829333 A DE 2829333A DE 2829333 A DE2829333 A DE 2829333A DE 2829333 C2 DE2829333 C2 DE 2829333C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Hochtemperatur-Verbunddichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Dichtungen werden bevorzugt als Auspuffdichtungen in der flexiblen Verbindung zwischen dem Auspuffsammeirohr und dem Abgasrohr bei einem Kraftfahrzeug verwendet, wobei es darauf ankommt, daß trotz einer wirksamen Abdichtung noch eine gewisse Relativdrehung zwischen dem Auspuffsammeirohr und dem Abgasrohr möglich ist.
Um eine derartige Relativdrehung zu erlauben, hat man bereits ein Kugel-Pfannen-Gelenk verwendet (US-PS 31 88 115), wobei jedoch eine relative Drehbewegung eines der miteinander verbundenen Rohre in zufriedenstellendem Maße deswegen nicht möglich ist, weil die durch ungeschlitzte öffnungen in der Gelenkdruckplatte verlaufenden Bolzen eine gleichgerichtete Verdrehung beider Rohre nach sich ziehen.
Weiter ist bereits eine Metalldichtung bekannt (Chemiker-Zeitung, 75. Jahrgang, Nr. 14,1961, Seite 515), die durch Imprägnieren eines porösen Körpers aus Metallfasern, wie Molybdän oder Edelstahl, mit einem weichen Metall, wie Silber oder Magnesium hergestellt ist. Die Metallfaserskelette werden durch Verfilzen, Komprimieren und anschließende Sinterung der Metallfasern hergestellt, wodurch die einzelnen Metallfasern an den Berührungspunkten zusammenhaften. Abgesehen davon, daß die vorbekannte temperatur- und druckbestandige Metalldichtung sich ;ils Auspuffdichtung zwischen zwei relativ zueinander begrenzt verdrehbaren Rohren nicht eignet, bedingt das Erfordernis einer Sinterung eine relativ aufwendige Herstellung.
Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen eines profilierten Dichtungsrings (DE-AS 25 26 182) werden Graphitfolienbänder mit Gewebebändern aus Stahl, Kupfer. Aluminium oder Zinn zu einem zylindrischen Körper gewickelt und dann axial verpreßt, um die Festigkeit des Dichtungsringes zu erhöhen, das in trockener Atmosphäre ungenügende Reibungsverhalten des Graphits zu verbessern oder die Ausbildung nachteiliger Graphit-Schmierfilme zu großer Dicke zu verhindern. Die durch die axiale Stauchung der Folienbänder beim Pressen herbeigeführte Verzahnung und Verfestigung ist jedoch insbesondere für die Anwendung als Auspuffdichtung zwischen zwei relativ zueinander begrenzt beweglichen Rohren nicht ausreichend.
Schließlich hat man auch schon die Kombination aus Asbest in Form von Folien mit geformten metallischen oder anderen anorganischen Stoffen, wie Metallfolie, dünnem Drahtnetz, Metallgewebe, verwendet, um Dichtungen herzustellen (DE-PS 8 35 094). Man kann die hochkantgewickelten Dichtungen vor ihrer Verwendung durch starken Druck der Höhe nach knicken oder stauchen, so daß die Windungen wie Nut und Feder ineinandergreifen. Auch diese vorbekannte Dichtung ist insbesondere in Hinblick auf den bevorzugten Anwendungsbereich bei den Auspuffrohren von Kraftfahrzeugen noch nicht ausreichend stabil und fest, so daß ein Zerbröckeln oder Auseinanderfallen der Dichtung insbesondere im Langzeitbetrieb befürchtet werden muß.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hochtemperatur-Verbunddichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die Verkettung zwischen der metallischen Verstärkung und dem Folienmateiial so eng ist, daß auch bei Anordnung der Dichtung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Rohren, wie z. B. Auspuffrohren eines Kraftfahrzeugs, der Zusammenhalt der Hochtemperatur-Verbunddichtung auch nach langzeitiger intensiver Beanspruchung nicht beeinträchtigt wird oder gar verloren geht.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
Aufgrund dieser Ausbildung wird die metallische Verstärkung so eng mit dem flexiblen Folienmaterial verkettet, daß der strukturelle Zusammenhalt auch dann noch gewährleistet ist, wenn die Hochtemperatur-Verbunddichtung zur Abdichtung von zwei relativ zueinander begrenzt drehbaren Rohren, z. B. den Auspuffrohren von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Der gute mechanische Zusammenhalt zwischen dem Folienmaterial und der metallischen Verstärkung wird erfindungsgemäß durch die Verwendung des flexiblen Drahtgitters als metallische Verstärkung erzielt, denn hier sind die öffnungen zwischen den Gitterdrähten wesentlich größer als der Drahtdurchmesser.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet. Von besonderer Bedeutung sind die Durchmesser- und Weiten-Bereiche gemäß Anspruch 5, weil durch die gegenüber dem Durchmesser des Gitterdrahtes um eine Größen-Ordnung weiteren öffnungen der mechanische Zusammenhalt der metallischen Verstärkung und des Folienmaterials besonders fest ist.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
bo Fig. I eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer Hochtemperatur-Verbunddichtung,
F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zwischen einem Auspuffsammeirohr und einem Abgasrohr eines Kraftfahrzeugs eingesetzten Hochtempera-
b5 tür-Verbunddichtung,
F i g. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 in F i g. 2,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Drahtgitterlage und einer Lage aus hitzebeständigem Folienma-
terial einer Hochtemperatur-Verbunddichtung vor dem Aufwickeln und Zusammenpressen und
F i g. 5 eine Stirnansicht einer gewickelten, aber noch nicht gepreßten Hochtemperatur- Verbun-Jdichtung.
Nach F i g. 1 hat eine Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 die Form eines Endlosrings und weist eine radial innere Oberfläche 12 und eine radial äußere Oberfläche 14 auf, die so geformt sind, daß sie mit gegenüberliegenden Flächen von Rohren und Flanschen, die miteinander verbunden werden sollen, in abdichtenden Eingriff treten können, wie das in F i g. 2 gezeigt ist
^5 Die Hochtemperatur-Verbunddichtur.g 10 besteht
nach den F i g. 4, 5 aus flexiblem Folienmaterial 16 und einem geflochtenen Drahtgitter 18, die derart zusammengepreßt werden, daß sowohl an der radial inneren
als auch an der radial äußeren Oberfläche 12 bzw. 14 ι hitzebeständiges Folienmaterial 16 vorhanden ist Das
> hitzebeständige Folienmaterial 16 soll die Öffnungen im
.ι. Drahtgitter 18 und alle anderen Luftporen innerhalb der
r Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 ausfüllen.
Ein geeignetes hitzebeständiges Folienmaterial 16 ist Graphit Die bevorzugte Folienstärke liegt im Bereich von 0,254 bis 1,27 mm.
Ein weiteres hitzebeständiges Folienmaterial 16 ist flexibles, haftend verbundenes Glimmer-Schichtmaterial.
Das Drahtgitter 18 ist aus Stahl gefertigt Der Gitterdraht hat einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,089 mm bis 0,279 mm, während die öffnungen zwischen benachbarten Gitterdrähten im Bereich von ungefähr 3,18 mm bis 6,35 mm liegen.
; Wie aus F i g. 5 zu ersehen ist, wird die Hochtempera-
! tür-Verbunddichtung 10 durch Aufwickeln eines Streifens aus hitzebeständigem Folienmaterial 16 mit einem ■ Stück oder mehreren darüberliegenden Stücken eines Drahtgitters 18 zu einem zylindrischen Formling herge-. stellt. Die Länge des Drahtgitters 18 ist so gewählt, daß ;·'. sie einer oder mehrerer Umfangslängen der fertiggestellten Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 entspricht. Die Breite des Drahtgitters 18 entspricht wenigstens dem Zwei- oder Mehrfachen der Höhe der fertiggestellten Hochtemperatur-Verbunddichtung.
Zur Vorbereitung wird das hitzebeständige Folienmaterial 16 in die Form eines Streifens geeigneter Länge und Breite geschnitten. Die Länge ist gleich oder langer als die Länge des Drahtgitters 18. Falls das hitzebeständige Folienmaterial 16 länger als das Drahtgitter 18 ist, läßt man, wie es in F i g. 4 gezeigt wi-d, an einem .-' Ende der aufeinanderliegenden Lagen einen Teil 19 her-
vorstehen. Die Breite des Folienmaterials 16 ist gleich der Breite des Drahtgitters 18.
Der Formling nach F i g. 5 wird dann in eine nicht ':■ . dargestellte konventionelle Druck-Gesenkform einge-■ legt Dort wird eine solche axiale Belastung angelegt,
daß der Formling auf Größe und Form der fertiggestellten Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 zusammengepreßt wird.
Während des Preßvorgangs werden dps hitzebeständige Folienmaterial 16 und das Drahtgitter 18 eng miteinander verkettet, so daß die Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 eine hohe mechanische Stabilität und einen sehr festen strukturellen Zusammenhalt aufweist. Eine Hochtemperatur-Verbunddichtung für einen Auspuff mit flexiblem Graphit-Folienmaterial kann eine Endhöhe von ungefähr 1,27 cm und einen Innendurchmesser von ungefähr 5,08 cm aufweisen.
Hierzu wird ein doppeUagiger Streifen aus Stahldrahtgittermaterial mit einer ungefähren Länge von 40 cm und einer ungefähren 3reite von 5.4 cm zur Vorbehandlung geglättet und ausgeschnitten. Der Durchmesser des Gitterdrahtes liegt bei ungefähr 0.279 ram. Die öffnungen zwischen benachbarten Gitterdrähten sind ungefähr 3,18 mm bis 6,35 mm weit Der vorbereitete Streifen aus Drahtgittermaterial wird dann durch Eintauchen in eine Lösung oder durch andere konventionelle Mittel entfettet
Ein 0381 mm starkes flexibles Graphit-Folienmaterial wird zur Vorbehandlung in Form eines Streifens geschnitten, dessen Länge ungefähr 62,23 cm bei einer Breite von ungefähr 5,56 cm Breite beträgt
Das entfettete Drahtgitter 18 nach F i g. 4 wird über das Graphit-Folienmaterial 16 so gelegt, daß ein Ende des Drahtgitters 18 mit einem entsprechenden Ende des Foiienmaterials 16 zusammenfällt Die so orientierten Lagen werden an mehreren Stellen beispielsweise durch Klammern aneinander befestigt.
Die aneinander befestigten Lagen werden dann um einen zylindrischen Dorn gewickelt, wobei mit dem vorstehenden Ende 19 des Graphit-Folienmaterials 16 begonnen und mit dem Drahtgitter 18, welches dem (nicht wiedergegebenen) Dorn zugewandt ist, fortgefahren wird. Nach Beendigung des Wickelvorgangs ist somit der Formling nach F i g. 5 gebildet, welcher durch alle Lagen hindurch mit Klammern zusammengehalten wird. Beispielsweise kann der Formling mit einem Ende teilweise vom Dorn abgenommen, am abgenommenen Ende geheftet, dann vollständig abgenommen und schließlich am anderen Ende geheftet werden.
Der Formling wird dann in eine geeignete Hand-Gesenkform gelegt und axial mit einer Belastung von 45,4 bis 68,0 t axial zusammengepreßt. Die fertiggestellte Hochtemperatur-Verbunddichtung wird dann nach dem
öffnen der Gesenkform herausgenommen.
Eine Hochtemperatur-Verbunddichtung nach F i g. 1 kann auch mit einem hitzebeständigen Folienmaterial aus einer Glimmerschicht hergestellt werden. Beispielsweise wird eine Glimmerlamellen-Hochtemperatur-Verbunddichtung mit einem inneren Enddurchmesser von ungefähr 5,08 cm und einer Höhe von ungefähr 1,70 cm folgendermaßen hergestellt.
Ein doppeUagiger Streifen eines Drahtgitters aus rostfreiem Stahl mit einer ungefähren Länge von 57,15 cm und einer Breite von 5,985 cm wird durch Glätten und Ausschneiden aus rostfreiem Stahldraht gebildet. Vorzugsweise ist der Drahtdurchmesser 0,279 mm. Die Öffnungen zwischen benachbarten Gitterdrähten liegen zwischen 3,18 mm und 6.35 mm. Das Drahtgitter wird dann auf konventionelle Weise entfettet.
Ein silikongebundenes Glimmerpapier wird in Streifen mit einer Länge von etwa 76,2 cm und einer Breite von 7,30 cm geschnitten.
Das präparierte Drahtgitter wird dann über einen Glimmerpapierstreifen so gelegt, daß ein Ende des Papiers sich von einem zugeordneten Ende des Drahtgitters um eine Entfernung von ungefähr 16,828 cm nach außen erstreckt. Die zwei Lagen werden dann vorzugsweise an zwei Stellen, die nahe dem hervorstehenden Ende liegen, zusammengeheftet.
Die gehefteten Lagen werden dann um einen zylindrischen Dorn herumgewickelt, wobei mit dem hervorstehenden Ende der Glimmerschicht begonnen wird und das Drahtgitter während dieses Wickelvorgangs dem Dorn zugewandt ist. Wenn der Wickelvorgang zur Bildung eines Formlings beendet ist, wird dieser in seiner Gestalt durch ein Gummiband gehalten, das um die Form herum angebracht wird. Der Formling wird dann
5
vom Dorn entfernt und in eine geeignete Gesenkform Durch zugeordnete öffnungen 38 erstreckt sich ein
eingelegt, die mit einem normalen Trockentyp-Silikon- Paar von Schraubbolzen 36. Die öffnungen 38 sind nach Formfreigabemittel eingesprüht worden ist. Schließlich F i g. 3 so geschlitzt, daß Hin- und Herbewegungen der wird der Formling unter einer Belastung von angenä- Schraubbolzen 36 ermöglicht werden. Diese Bewegunhert 45,4 bis 68,0 to axial zusammengepreßt. Nachdem 5 gen werden durch Bewegungen des Sammelrohrs der Druck abgeschaltet wurde, wird die fertiggestellte während Betriebs des Motors verursacht. Die Bolzen Hochtemperatur-Verbunddichtung mechanisch aus der greifen in zugeordnete Gewindelöcher 40 ein, die durch Gesenkform ausgeworfen. den Flansch 24 am Sammelrohr 20 vorgesehen sind.
Die so hergestellten Hochtemperatur-Verbunddich- Wenn eine Relativdrehung des Sammelrohrs 20 gegentungen zeigen außergewöhnliche Elastizitätseigenschaf- io über dem Abgasrohr 22 erfolgt, können sich die ten und an ihren Auflageflächen einen derartigen Grad Schraubbolzen 36 innerhalb der Schlitze 38 frei hin- und an Gleitfähigkeit, daß sie besonders dazu geeignet sind, herbewegen.
Rohrdrehbewegungen an ihren Auflageflächen zuzulas- Die Bolzen 36 drücken den Flansch 30 auf den
sen. Flansch 24 mit Hilfe der Druckfeder 42, die zwischen
Nach Fig. 2 ist die Hochtemperatur-Verbunddich- 15 den Köpfen der Bolzen 36 und der gegenüberliegenden tung 10 in einem Kugel-Pfannen-Gelenk angeordnet, Oberfläche des Flansches 30 angeordnet sind. Die bedas zur Verwendung in Auspuffanlagen querliegender reits erwähnte seitliche Bewegung der Bolzen 36 wird Kraftfahrzeugmotoren dient. Das Gelenk ist zwischen nicht merklich durch die Federn 42 gehemmt, gegenüberliegenden Enden von Rohren 20 und 22 aus- Die Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 wird aufgebildet. Das Rohr 20 ist ein Auspuffsammeirohr, wäh- 20 grund ihres Anschlags an einer Seite gegen den Flansch rend das Rohr 22 ein Kraftfahrzeug-Abgasrohr dar- 24 und aufgrund des Anschlags ihrer radial äußeren stellt, das gewöhnlich unter dem Kraftfahrzeug durch Auflagefläche 14 in Abdichtung mit der Innenseite des nicht wiedergegebene flexible Klemmvorrichtungen be- aufgeweiteten Rohrabschnitts 34 von einer relativen festigt ist. Axialbewegung abgehalten. Jedoch läßt die Hochtem-
Während des Betriebs des Motors erfährt das Rohr 20 25 peratur-Verbunddichtung 10 eine relative Drehbewegegenüber dem Abgasrohr 22 eine Drehbewegung. Die gung zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 ist stark genug, der Rohre 20 und 22 zu, indem sich der aufgeweitete den Beanspruchungen standzuhalten, die durch Relativ- Abschnitt 34 des Abgasrohrs über ihre Auflagefläche bewegungen erzeugt werden. bewegen kann.
Das Auspuffsammeirohr 20 besitzt einen Flansch 24, 30
der am offenen Ende des Rohrs durch eine Schweißung Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
26 fest verbunden ist. Ein Teil 28 des Rohrs 20 erstreckt
sich vom Flansch 24 nach vorne um ein solches Stück, daß die Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 darauf aufgesetzt werden kann. Die radial innere Oberfläche 12 der Dichtung 10 steht mit der Außenfläche des nach vorne gerichteten Rohrteils 28 in Kontakt, d. h. daß der Innendurchmesser der Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser des Auspuffsammeirohrs 20 ist. 40 :
Das Auspuffabgasrohr 22 besitzt einen Flansch 30, der nahe dem offenen Ende des Rohrs 22 an diesem befestigt ist, und zwar durch eine Schweißung 32. Ein sich nach außen erweiternder Abschnitt 34 des Abgasrohrs 22 erstreckt sich vom Flansch 30 nach vorne. Die innere Oberfläche des aufgeweiteten Abschnitts 34 ist in ihrer Krümmung so geformt wie die äußere Auflagefläche 14 der Hochtemperatur-Verbunddichtung 10, so daß die Dichtungsauflagefläche 14 die Kugel und die Innenfläche des aufgeweiteten Abschnitts die Pfanne des Gelenks bilden. Der Abschnitt 34 kann auch konisch erweitert sein, so daß eine Linienkontakiabdichtung gegen die äußere Dichtungsfläche 14 erhalten wird. Die Hochtemperatur-Verbunddichtung wird deshalb sowohl dann zufriedenstellend arbeiten, wenn sie gegen eine konisch erweiterte Rohrfläche, als auch, wenn sie gegen eine komplementär geformte, gewölbte Rohrfläche nach F i g. 2 drückt.
Die durch den aufgeweiteten Abschnitt 34 definierte öffnung ist so groß gewählt, daß sie sich über den nach eo vorne gerichteten Rohrteil 28 erstreckt. Auf diese Weise kann die Hochtemperatur-Verbunddichtung 10 zwischen den gegenüberliegenden Enden der Rohre 20 bzw. 22 angeordnet werden. Die Dichtung 10 bildet einen abdichtenden Eingriff mit der Außenfläche des nach vorne gerichteten Rohrteils 28 und der Innenfläche des aufgeweiteten Abschnitts 34, wenn diese Rohrteile aufeinandergedrückt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Hochtemperatur-Verbunddichtung aus zu einem zylindrischen Formling gewickelten und durch einen hohen axialen Druck in die gewünschte Form gepreßten hitzebeständigen, flexiblen Folienmaterial und auf diesem angeordneter metallischer Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Verstärkung ein flexibles Drahtgitter (18) ist, dessen öffnungen einschließlich aller anderen Luftporen von dem durchgepreßten Folienmaterial (16) ausgefüllt sind.
2. Mochtemperatur-Verbunddichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Drahtgitters (18) zwei oder mehr Urnfangslängen der fertigen Verbunddichtung (10) entspricht
3. Hochtemperatur-Verbunddichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Blattmaterial Graphit ist.
4. Hochtemperatur-Verbunddichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Blattmaterial silikongebundener Glimmer ist.
5. Hochtemperatur-Verbunddichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterdraht einen Durchmesser von 0,09 bis 0,279 Millimeter und die öffnungen eine Weite von 3,18 bis 6,35 Millimeter aufweisen.
DE2829333A 1977-11-30 1978-07-04 Hochtemperatur-Verbunddichtung Expired DE2829333C2 (de)

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