DI CHTUNGS SYS TEM FüR ABGASLEITUNGEN

Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem, insbesondere zur Abdichtung mehrteiliger Abgasleitungen für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem ersten und einem zweiten, einen Wärmestrom führenden Flanschteil, die zwischen sich einen Aufnahmeraum für mindestens ein Dichtelement begrenzen.

Dichtungssysteme dieser Art sind bekannt. Die DE 10 2004 060 845 AI zeigt beispielsweise ein derartiges Dichtungssystem für die Abgasleitung eines Hubkolbenmotors, wobei als Dichteiement ein metallischer Dichtring in Form eines Profilkörpers mit C-förmigem Profilquerschnitt vorgesehen ist. Dichtelemente am Abgasstrang unterliegen sehr hohen Temperaturen, die mehr als 600 ⁰ C betragen können. Selbst wenn Werkstoffe mit hin- sichtlich der Wärmefestigkeit ausgesuchten Eigenschaften verwendet werden, verlieren die Dichtelemente bei herrschenden hohen Arbeitstemperaturen ihre für die Abdichtung zu fordernden funktionalen Eigenschaften, insbesondere verringert sich die Elastizität der Dichtelemente durch Kriechvorgänge aufgrund zu hoher thermischer Belastungen.

Im Hinblick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Dichtungssystem zur Verfügung zu stellen, das bei einem Einsatz im Heißgasbereich, auch bei Auftreten hoher Temperaturen an den abzudichtenden Abgasleitungen, eine betriebssichere Abdichtung gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Dichtungssystem gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die gegeneinander abzudichtenden Flanschteile einen vom Wärmestrom abgewandten, quer zu diesem nach außen vorspringenden Ringflansch bilden, in dem für das betreffende Dichtelement eine Kammerung gebildet wird, bildet der Werkstoff des Ringflansches selbst bereits eine gewisse thermi- sehe Abschirmung des Dichtelementes gegenüber dem Wärmestrom. Dadurch, dass zudem das in einer Ringnut gekammerte Dichtelement zusätzlich mittels eines Deckelementes geschützt ist, das innerhalb der Ringnut eine thermische Abschirmung zumindest an der der Stirnfläche des Flanschteiles zugewandten Seite des Dichtelementes bildet, d.h. an der thermisch am stärksten belasteten offenen Seite der Ringnut, ist das Dichtelement besonders wirksam gegen zu hohe thermische Belastungen geschützt, so dass das erfindungsgemäße System auch an thermisch hoch belasteten Abgaslei- tungen betriebssicher einsetzbar ist.

Vorzugsweise ist als Deckelement ein metallischer Ringkörper vorgesehen.

Wenn ein Ringkörper in Form eines flachen Ringes vorgesehen ist, ist dieser vorzugsweise so eingelegt, dass er sich zwischen Dichtelement und der zugewandten Stirnfläche des Flanschteiles erstreckt und somit eine thermi- sehe Barriere an dem thermisch am stärksten belasteten Bereich der Ringnut bildet, in der das Dichtelement gekammert ist.

Anstelle eines flachen Ringkörpers kann das Deckelement durch einen Profilring gebildet sein, der beispielsweise ein gewölbtes Profil oder ein abge- winkeltes Profil besitzen kann.

Bei derartigen Ausführungsbeispielen ist der Ringkörper vorzugsweise in die Ringnut derart eingelegt, dass er das Dichtelement sowohl an der der Stirnfläche zugewandten Seite als auch an einer Seite umgibt, die einer weiteren Wand des Aufnahmeraumes zugewandt ist.

Eine besonders gute thermische Abschirmung des Dichtelementes ist bei derartigen Ausführungsbeispielen erreichbar, wenn das Deckelement das Dichtelement auch an der dem Wärmestrom nächstgelegenen Seite umgibt, also an derjenigen Seite, die der radial innenliegenden Wand der Ringnut zugewandt ist.

Als Dichtelement ist vorzugsweise eine Formringdichtung vorgesehen, insbesondere mit einem C- oder V-förmigen Profilquerschnitt. Hierbei ist das Dichtelement mit C-Profil vorzugsweise in die Ringnut so eingebaut, dass das Profil radial nach innen, also zur Druckseite des Systems hin, offen ist.

Anstelle eines V- oder C-förmigen Profilquerschnittes könnte das Dichtele- ment auch einen mäanderförmigen Profiiquerschnitt aufweisen, in der Art einer Balglösung, bei der mehrere übereinanderliegende Falten den Quer- schnitt bilden.

Alternativ können im Aufnahmeraum Metall-Sickendichtungen eingebaut sein. In jedem Fall gewährleistet die Erfindung für das jeweilige Dichtelement einen thermischen Schutz, so dass bei metallischen Dichtelementen aus einem für Hochtemperatureinsatz zur Verfügung stehenden Werkstoff eine betriebssichere Abdichtung in Heißgasbereichen gewährleistet ist. Die Ringform für das Dichtelement kann kreisrund sein oder annähernd kreisförmig. Ferner sind Ringformen denkbar in der Art eines Ovals oder einer Rechteckform, vorzugsweise mit abgerundeten Eckbereichen. Eine zuor- denbare Ringnut hat dann der dahingehenden Ringform des Dichtelementes vorzugsweise nachzufolgen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen stark schematisch vereinfacht, abgebrochen und halbseitig gezeichneten Längsschnitt benachbarter Leitungsstücke einer Abgasleitung, wobei die Leitungsstücke durch ein Dichtungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gegenseitig abgedichtet sind; Fig. 2 einen halbseitigen Längsschnitt lediglich des Stoßbereiches der benachbarten Flanschteile zweier Leitungsstücke, versehen mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des Dichtungssystems, und Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, versehen mit einem dritten

Ausführungsbeispiel des Dichtungssystems.

In den Figuren sind ein erstes Leitungsstück und ein zweites Leitungsstück einer Abgasleitung mit 1 bzw. mit 3 bezeichnet. Beim Betrieb der betreffenden Brennkraftmaschine führt die Abgasleitung einen Abgas- Wärmestrom 5 mit einer entsprechend hohen Abgastemperatur. Die mit- einander zur verbindenden und mittels des erfindungsgemäßen Dichtungssystems gegeneinander abzudichtenden Leitungsstücke 1 und 3 weisen jeweils einen, bezogen auf die Leitungsachse 7, radial nach außen vorstehenden Flanschteil 9 bzw. 1 1 auf. Die Flanschteile 9 und 11 bilden zusammen einen Ringflansch 13, wobei die Flanschteile 9 und 1 1 einander zugewandte Stirnflächen 15 bzw. 17 aufweisen. Um die Leitungsstücke 1 und 3 miteinander zu verbinden, sind die Flanschteile 9, 11 des Ringflansches 13 durch geeignete Spannmittel miteinander verspannt, die in üblicher Weise ausgebildet sein können und daher nicht dargestellt sind. Beispielsweise könnte als Spannmittel ein Spannring vorhanden sein, der auf umfängliche Abschrägungen 25 der Flanschteile 9 und 11 aufgezogen ist (nicht dargestellt).

Die Figuren zeigen als Dichtelement für die Abdichtung zwischen den Flanschteilen 9 und 1 1 eine metallische Formringdichtung 31 C-förmigen Profilquerschnitts. Wie bereits oben angedeutet, könnte eine Formringdich- tung mit anderem Profilquerschnitt oder eine Sickendichtung oder dergleichen benutzt werden. In jedem Fall ist das betreffende Dichtelement in einem zwischen den Flanschteilen 9 und 11 gebildeten Aufnahmeraum 33 zumindest teilweise gekammert. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 1 bis 3 der Aufnahmeraum 33 jeweils durch eine Ringnut 45 gebildet, die im Flanschteil 1 1 von dessen Stirnfläche 17 her in Axialrichtung vertieft eingearbeitet ist, wobei in Verbindung mit der Stirnfläche 15 des Flanschteiles 9 eine geschlossene Kam- merung für die Formringdichtung 31 gebildet wird.

Erfindungsgemäß ist als zusätzlicher Wärmeschutz für die im Aufnahmeraum 33 befindliche Formringdichtung 31 jeweils ein in die Ringnut 45 eingelegtes Deckelement 47 vorhanden. Das Deckelement 47 ist so gestaltet, dass es eine thermische Barriere zwischen der Formringdichtung 31 und dem am stärksten thermisch belasteten Bereich des Aufnahmeraumes 33 bildet. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist das Deckelement 47 durch einen flachen Metallring gebildet, der zwischen der Formringdichtung 31 und der Stirnfläche 17 eingelegt ist, die an die Stirnfläche 15 des gegenüberliegenden Flanschteiles 9 angrenzt. Wie mit Strömungspfeil 49 angedeutet, steht diese Stoßstelle am stärksten unter dem Einfluss des Wär- mestromes 5, so dass das Deckelement 47 in dieser Position die größte Schutzwirkung hat.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist als Deckelement 47 anstelle eines flachen Ringes ein gewölbter Ringkörper vorgesehen, der in der Ring- nut 45 so eingebaut ist, dass er nicht nur diejenige Seite der Formringdichtung 31 abschirmt, die an die offene Seite des Ringraumes 45 angrenzt und

dort in gleicher Weise wie beim Beispiel von Fig. 1 eine Barriere bildet, sondern darüber hinaus mit einem gewölbten Bereich die Formringdichtung 31 so übergreift, dass diese auch gegenüber der radial innen liegenden Wand der Ringnut 45 abgeschirmt ist, d. h. gegen diejenige Wand des Auf- nahmeraumes 33, die dem Wärmestrom 5 nächstgelegen ist.

Fig. 3 verdeutlicht ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Deckelement 47 ebenfalls einen Schirm an zwei Seiten der Formringdichtung 31 bildet. Hierfür ist das Deckelement 47 als abgewinkelter Profilring gestaltet, wobei sich ein Profilschenkel, entsprechend dem flachen Ringkörper von Fig. 1, entlang der Stoßstelle zwischen den Stirnflächen 17 und 15 erstreckt. Der demgegenüber abgewinkelte andere Profilschenkel bildet, nunmehr in Entsprechung zu dem gewölbten Profilteil des Deckelementes 47 von Fig. 2, wiederum die Abschirmung gegenüber der dem Wärmestrom 5 nächst- liegenden Wand des Aufnahmeraumes 33.

Es versteht sich, dass anstelle der gezeigten Formen des Deckelementes 47 andere Profilquerschnitte benutzt werden könnten, beispielsweise ein U- Profil, das das Dichtelement entlang dreier Seite umgibt. In jedem Fall ist das Deckelement 47 in der Ringnut 45 so eingebaut, dass die Formringdichtung 31zumindest auf der Seite bedeckt ist, die der Stoßstelle zwischen den Stirnflächen 15 und 17 der Flanschteile 9 bzw. 1 1 zugewandt ist, wobei vorzugsweise zusätzlich die Formringdichtung 31 an zumindest einer weiteren, thermisch gefährdeten Seite durch das entsprechend geformte Decke- lement 47 übergriffen ist.