DICHTUNGSSYSTEM FUR 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 A1 zeigt beispielsweise ein derartiges Dichtungssystem für die Abgasleitung eines Hubkolbenmotors, wobei als Dichtelement 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 hinsichtlich 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 Dichtungssy- stem 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 erfindungsgemäß für das Dichtelement eine Kammerung in einem Ringflansch vorgesehen ist, der, vom Wärmestrom abgewandt, nach außen vorspringt, bilden die Flanschteile selbst bereits eine thermische Abschirmung gegenüber dem Wärmestrom, zumal erfindungsgemäß der Aufnahmeraum in einem radial außen liegenden Endbereich der Flanschteile gelegen ist. Dadurch, dass der Aufnahmeraum zusätzlich durch ein zwischen die Flanschteile eingelegtes Einlageelement radial nach innen begrenzt ist, ist das Dichtelement besonders wirksam gegenüber dem Wärmestrom abgeschirmt, so dass das erfindungsgemäße Dichtungssystem auch an thermisch hoch belasteten Abgasleitungen betriebssicher einsetzbar ist.

Als Einlageelement, das als thermische Barriere zwischen dem inneren Wärmestrom und dem Aufnahmeraum des Dichtelementes wirkt, kann beispielsweise ein metallischer Feuerring vorgesehen sein.

Alternativ kann bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ein Einlageelement aus einem Werkstoff mit entsprechend geringer Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sein, insbesondere aus einem nichtmetallischen Werkstoff, der eine besonders wirksame thermische Barriere bilden kann.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist zu diesem Zweck ein Ringkörper aus einem Keramikfaserwerkstoff vorgesehen, beispielsweise aus amorphen Aluminiumsilikatfasern oder aus kristallinen Aluminiumoxidfasern. Alternativ könnte auch ein moderner Verbundwerkstoff vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist als im Aufnahmeraum gekammertes Dichtelement eine metallische Formringdichtung oder eine Metall-Sickendichtung vorgesehen.

Als Spannmittel, das die Flanschteile miteinander verspannt, kann ein Spannring vorhanden sein, wobei die Anordnung in vorteilhafter Weise so getroffen sein kann, dass der Spannring die radial äußere, offene Seite des Aufnahmeraumes überdeckt und dadurch die Kammerung des Dichtelementes vervollständigt.

Wenn als Dichtelement eine Formringdichtung vorgesehen ist, kann diese vorzugsweise einen C- oder V-förmigen Profilquerschnitt aufweisen, wobei die Formringdichtung vorzugsweise im Aufnahmeraum so eingebaut ist, dass das C-Profil radial nach innen offen ist. Ferner besteht die Möglichkeit, das Dichtelement anstelle eines V- oder C-förmigen Profilquerschnittes mit einem mäanderförmigen Profilquerschnitt zu versehen in der Art einer Balglösung, bei der mehrere übereinanderliegende Falten den Querschnitt bilden.

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 Rechteck- form, vorzugsweise mit abgerundeten Eckbereichen.

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, und

Fig.2 einen der Fig.1 ähnlichen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels 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 miteinander zu verbindenden und mittels des erfindungsgemäßen Dichtungs- Systems gegeneinander abzudichtenden Leitungsstücke 1 und 3 weisen jeweils einen, bezogen auf die Leitungsachse 7, radial nach außen vorstehenden Flanschteil 9 bzw. 11 auf. Die Flanschteile 9 und 1 1 bilden zusammen einen Ringflansch 13, wobei die Flanschteile 9 und 11 einander zugewandte Stirnflächen 15 bzw. 17 aufweisen. Um die Leitungsstücke 1 miteinander zu verbinden, sind die Flanschteile 9,11 des Ringflansches 13 durch geeignete Spannmittel miteinander verspannt, von denen in den Figuren Spannmitetl üblicher Art stark schematisiert angedeutet sind, wobei in Fig.1 Spannringe 19 mit Verschraubung 21 und in Fig.2 ein auf Abschrägungen 25 der Flanschteile 9 und 11 aufgezogener Spannring 27 gezeigt sind.

Fig.1 zeigt für die Abdichtung zwischen den Flanschteilen 9 und 11 eine zweilagige Metall-Sickendichtung 29, während bei dem Beispiel von Fig.2 eine metallische Formringdichtung 31 C-förmigen Profilquerschnitts gezeigt ist. In jedem Fall ist das betreffende Dichtelement in einem zwischen den Flanschteilen 9 und 1 1 gebildeten Aufnahmeraum 33 zumindest teilweise

gekammert. Bei dem Beispiel von Fig.1 ist der Aufnahmeraum, der am Ringflansch 13 außenumfangsseitig offen ist, axial durch die Stirnflächen 15 und 17 der Flanschteile 9 bzw. 11 begrenzt und radial innenliegend durch ein Einlageelement begrenzt, bei dem es sich beim Beispiel von Fig.1 um einen metallischen Feuerring 35 handelt, der zwischen die Flanschteile 9 und 11 eingelegt ist und mit seinem radial außen liegenden Ringrand 37 den Aufnahmeraum 33 begrenzt.

Das Beispiel von Fig.2 unterscheidet sich demgegenüber, abgesehen vom andersartigen Spannmittel (Spannring 27), in der Hauptsache dadurch, dass anstelle der Sickendichtung 29 eine Formringdichtung 31 im Aufnahmeraum 33 eingebaut ist und dass anstelle des Feuerringes 35 ein nichtmetallisches Einlageelement zwischen die Flanschteile 9 und 1 1 eingelegt ist, nämlich ein Ringkörper 39 aus einem Werkstoff schlechter Wärmeleitfähig- keit. Als Werkstoffe hierfür kommen beispielsweise unter anderem Keramikfaserwerkstoffe, beispielsweise aus amorphen Aluminiumsilikatfasern oder aus kristallinen Aluminiumoxidfasern in Frage oder jedwede Werkstoffe, die eine wirksame Wärmeabschirmung zwischen Wärmestrom 5 und Aufnahmeraum 33 bilden. Das Einlageelement kann auch aus einem modernen Verbundwerkstoff bestehen, beispielsweise gebildet aus metallischem und nichtmetallischem Werkstoff, die in der dahingehenden Verbindung eine gute Wärmeabschirmung gewährleisten.