DE19704315C2 - Verwendung eines metallischen Dichtsystems zum Abdichten von porösen Bauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines metalli­ schen Dichtsystems aus einer Adapterplatte und einer ein- oder mehrlagigen Metalldichtung zum Abdichten von porösen Bauteilen.

Zur Abdichtung von Bauteilen gegeneinander sind aus dem Stand der Technik verschiedene Dichtsysteme be­ kannt. Insbesondere im Bereich der Flachdichtungen, wie z. B. bei Zylinderkopfdichtungen für Verbrennungs­ kraftmaschinen, werden in jüngster Zeit verstärkt so­ genannte Metalldichtungen eingesetzt. Diese Metall­ dichtungen bestehen aus einlagigen oder mehrlagigen Metallblechen, meistens aus Stahl, die gesickt, ge­ falzt oder gekantet sind. Diese ein- und/oder mehrla­ gigen Metalldichtungen werden dann zur Abdichtung von zwei Bauteilen gegeneinander durch Verspannen zwischen den beiden Bauteilen eingesetzt. Es ist auch bekannt, die nach außen weisenden Seiten von derarti­ gen Metalldichtungen mit einem elastischen, thermo­ plastischen oder duroplastischen Material zu verse­ hen. Im Bereich der Verbrennungskraftmaschinen werden bei Zylinderkopfdichtungen hier im wesentlichen E­ lastomere eingesetzt, deren Hauptaufgabe es ist, ei­ nen direkten Kontakt zwischen der Metalloberfläche des Zylinderblocks zu vermeiden und eventuelle Un­ dichtigkeiten durch diese Oberfläche auszugleichen.

Es hat sich jedoch in jüngster Zeit gezeigt, dass vor allem beim Abdichten von zwei Bauteilen gegeneinan­ der, die eine poröse und/oder mit Lunkens versehene Oberfläche aufweisen, Dichtprobleme auftreten. Eine Ursache für diese Dichtprobleme ist darin zu sehen, dass im Bereich der Verbrennungskraftmaschinen die Zylinderkopfdichtung meist zwar gesickt ist, dadurch aber auf die Oberfläche lediglich eine Linienpressung ausgeübt wird, die nicht in allen Fällen in der Lage ist, alle auf der Bauteiloberfläche vorhandenen Lun­ ker, vor allem wenn diese größere Durchmesser, z. B. bis zu 2 oder 3 mm, aufweisen, abzudichten. Diese Problematik tritt dabei bei Bauteilen aus Leichtme­ tall auf.

Die DE 33 06 759 A1 offenbart eine zwischen zwei Bau­ teilen anzuordnende Metalldichtungsscheibe, die aus einer mit einem elastisch verformbaren Wulst versehe­ nen Grundplatte und zwei die Grundplatte abdeckende, weichen Hilfsplatten besteht. Die verglichen mit der Grundplatte weicheren Hilfsplatten bewirken eine ef­ fiziente Abdichtung gegenüber Unregelmäßigkeiten auf den abzudichtenden Stellen der Bauteile.

Die DE 39 00 761 C2 offenbart die Beschichtung von Stahlplatten mit Dichtungsmaterial in einer Konfigu­ ration, die den Stahldichtungsplatten einer Stahlla­ minatdichtung gleicht oder ähnelt. Als Folgeschritte dieses Verfahrens werden die Trocknung der Dichtungs­ beschichtung auf der Stahlplatte, die Zuschneidung der Stahlplatte und die anschließende, geschichtete Zusammenfügung von zwei oder mehr Stahldichtungsplat­ ten, wovon mindestens eine eine Dichtungsbeschichtung aufweist, beschrieben.

Die EP 0 725 241 A1 hat eine aus einer Zwischenlage und aus zwei die Zwischenlage abdeckende Grundplatten bestehende metallische Dichtung mit Durchtrittslö­ chern zum Gegenstand. Die abdeckenden Grundplatten weisen zwei unterschiedlich stark ausgewölbte, auf die Zwischenlage aufstehende Sickentypen auf: Die Hauptsicken erfüllen die herkömmliche Sickenfunktion und umfassen radial eine auf der Zwischenlage aufge­ brachte die Durchtrittslöcher radial umfassende Stop­ peranordnung und die jeweilige Durchtrittslöcher sel­ ber, während die zusätzlichen, schwächer ausgewölbten Hilfssicken radial von den Stoppern umfasst werden und den Todraum zwischen Stopperanordnung und Durch­ trittslöchern minimieren.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dichtsystem für die Verwendung zum Abdichten von porösen Bautei­ len vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspru­ ches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird somit die Verwendung eines me­ tallischen Dichtsystems vorgeschlagen, das aus einer Metalldichtung aus Stahl und einer Adapterplatte aus Federstahl besteht, die mindestens auf der der porö­ sen Seite der Bauteiloberfläche zugewandten Seite mindestens partiell mit einer elastischen oder plas­ tischen oder klebenden Schicht versehen ist. Dadurch, dass nun auf der porösen bzw. mit Lunkern versehenen Bauteiloberfläche die Adapterplatte angeordnet ist, die mit einer elastischen oder plastischen oder kle­ benden Schicht versehen ist, wird erreicht, dass die Bauteiloberfläche aus Leichtmetall nahezu dicht ver­ schlossen wird. Durch die Verwendung der Kombination der Metalldichtung mit dieser Adapterplatte entsteht damit ein Dichtsystem, das die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile der Undichtigkeiten nahe­ zu vollständig vermeidet. Die Verwendung des Dicht­ systems weist aber noch einen zweiten entscheidenden Vorteil gegenüber dem Stand der Technik auf. Da die Metalldichtungen in fast allen Anwendungsfällen ge­ sickt sind, z. B. um die Durchgangsöffnung, entsteht beim Einbau von derartigen Dichtungen auf die Bauteiloberflächen durch Verpressung der Dichtung zwischen den beiden Bauteilen eine Linienpressung auf die Bau­ teiloberfläche. Dadurch, dass nun die Adapterplatte aus Federstahl zwischen der Bauteiloberfläche aus Leichmetall und der Metalldichtung eingesetzt ist, wird die Linienpressung über die Adapterplatte aus Federstahl zu einer Flächenpressung aufgeweitet. Beim Dichtsystem wird somit die Dichtwirkung bei Bauteilen aus Leichtmetall mit porösen Oberflächen dadurch ver­ bessert, dass zum einen die Bauteiloberfläche durch die elastische oder plastische oder klebende Schicht der Adapterplatte verschlossen wird und dass zum zweiten durch die Adapterplatte eine Flächenpressung bzw. breite Linienpressung erfolgt.

Beim Dichtsystem ist es dabei in vielen Fällen aus­ reichend, wenn eine Adapterplatte angewendet wird, z. B. im Bereich der Verbrennungskraftmaschinen bei Zylinderkopfdichtungen blockseitig. Die Erfindung um­ schließt jedoch auch die Verwendung eines Dichtsys­ tems bei dem die Metalldichtung zwischen zwei Adap­ terplatten eingeschlossen ist. Zur Verbesserung der Dichtwirkung ist es dabei bevorzugt, wenn die Adap­ terplatte auf der der porösen Bauteiloberfläche zuge­ wandten Seite ganzflächig mit einer elastischen oder plastischen oder klebenden Schicht versehen ist.

Die Dicke der Adapterplatte aus Federstahl ist je­ weils nach dem entsprechenden Anwendungsfall, d. h. nach der Einbaudicke des gesamten Dichtsystems auszu­ wählen. Die Dicke kann danach in einem Bereich von 100 µm bis 500 µm liegen.

Auch das Beschichtungssystem, das auf der Adapter­ platte angebracht ist, kann, je nach Anwendungsfall, entsprechend ausgewählt werden. So ist es zum einen möglich, an und für sich aus dem Stand der Technik bekannte elastische oder plastische Beschichtungen aufzubringen. Beispiele für derartige Beschichtungen sind Silikone, Fluorkautschuk, NBR, HNBR, ACM (Acryl­ beschichtung), PU. Die Dicke einer derartigen Be­ schichtung kann dabei im Bereich von 5 µm bis 100 µm liegen. Das Dichtsystem kann, wie vorstehend erläu­ tert, auch so aufgebaut sein, dass die Adapterplatte mit einer klebenden Beschichtung verse­ hen ist. Hierfür sind gängige Klebesysteme auf Kunst­ stoff- und Elastomerbasis sowie organische Kleber einsetzbar. Das Aufbringen sowohl der elastischen o­ der plastischen Schicht oder auch der Klebeschicht erfolgt nach den an und für sich aus dem Stand der Technik bekannten Methoden wie Walzen, Spritzen, Pin­ seln, Gießen.

Es ist weiterhin möglich, anstelle der elastischen oder plastischen oder klebenden Beschichtung ein ge­ schäumtes Material als Beschichtung auf die Adapter­ platte aufzubringen. Die Dicke eines derartigen ge­ schäumten Materials kann im Bereich von 10 µm bis 700 µm liegen. Derartige Materialien sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Adapterplatte mit einer klebenden Beschichtung und

Fig. 2 den Aufbau eines Dichtsystems, bestehend aus einer Adapterplatte und einer gesickten dreilagigen Metalldichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer porösen Bauteiloberfläche 2 aus Leichtmetall und den Ausschnitt aus einer Adapterplatte 1. Die Adapter­ platte 1 aus Federstahl mit einer Dicke von 250 µm weist hierbei eine klebende Beschichtung 3 auf. Die klebende Beschichtung 3 hat eine Dicke 25 µm und be­ steht aus Fluorelastomer. Bei dieser Ausführungsform ist nur einseitig eine Beschichtung vorgesehen, mit der die Adapterplatte 1 auf die Bauteiloberfläche aufgeklebt wird. Dadurch entsteht ein fester Verbund zwischen Adapterplatte 1 und Bauteiloberfläche 2.

Fig. 2 zeigt nun den Aufbau eines metallischen Dicht­ systems, bestehend aus einer dreilagigen, metalli­ schen Zylinderkopfdichtung 5 und einer Adapterplatte 4. Zur Verdeutlichung des Aufbaus des Dichtsystems sind die beiden Einzelelemente Metalldichtung 5 und Adapterplatte 4 übereinander angeordnet. Im Beispielsfall nach Fig. 2 besteht die Metalldichtung 5 aus drei Lagen 6, 7 und 8, wobei die beiden Außenla­ gen 6 und 8 gesickt sind und die Mittelplatte 7 brennraumseitig umgefalzt ist. Im Beispielsfall nach Fig. 2 sind die beiden Außenlagen mit einem Elastomer beschichtet. Die Schichtdicke der Beschichtung auf den Außenseiten 9, 10 beträgt 24 µm und auf den In­ nenseiten 11, 5 µm. Die Adapterplatte 4 weist eine Dicke von 250 µm auf und ist auf der Außenseite 12 mit einer Klebebeschichtung versehen, die durch Ther­ modruck aktiviert wird. Die Klebebeschichtung hat ebenfalls eine Dicke von 24 µm.

Claims (4)

1. Verwendung eines metallischen Dichtsystems aus einer einlagigen oder mehrlagigen Metalldichtung mit mindestens einer Durchgangsöffnung zum Ab­ dichten von zwei Bauteilen gegeneinander, wobei das Dichtsystem durch die Metalldichtung aus Stahl und mindestens eine zusätzliche metalli­ sche Adapterplatte aus Federstahl, die Durch­ gangsöffnungen aufweist, die mindestens zu den Durchgangsöffnungen der Metalldichtung korres­ pondieren, gebildet ist, zum Abdichten der Bau­ teile, wobei mindestens ein abzudichtendes Bau­ teil aus Leichtmetall besteht und eine poröse und/oder mit Lunkern versehene Oberfläche auf­ weist, wobei die Adapterplatte mindestens zwi­ schen dem poröse Oberflächen aufweisenden Bau­ teil und der Metalldichtung angeordnet ist, und dass die Adapterplatte mindestens auf der der porösen Oberfläche zugewandten Seite mindestens partiell mit einer elastischen oder plastischen oder klebenden Schicht versehen ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Adapterplatten ein- und/oder beidseitig ganzflächig beschichte­ te verwendet werden.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Metalldichtung eine einlagige oder mehrlagige Zylinderkopfdich­ tung verwendet wird.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein ab­ zudichtendes Bauteil aus Aluminium besteht.