特别用于在热气体的流动路径上的接口连接装置的密封系统.pdf

一种特别用于热气体如内燃机的废气流的流动路径上的接口连接装置的密封系统，包括一密封座(3)和至少一个密封元件(1)，其限定一位于各密封表面之间的密封平面；其特征在于，密封座(3)作为独立的构件与密封元件(1)作为另一独立的构件是分离的，并且为了得到密封系统两构件防丢失地相互连接。

1.  特别用于热气体如内燃机的废气流的流动路径上的接口连接装置的密封系统，包括一密封座(3，17)和至少一个密封元件(1)，其限定一位于各密封表面之间的密封平面；其特征在于，作为独立的构件的密封座(3，17)与作为另一独立的构件的密封元件是分离的，并且为了保持密封系统，两个构件防丢失地相互连接。

2.  按照权利要求1所述的密封系统，其特征在于，在安装状态下在接口连接装置的各连接件之间固定的密封座(3，17)防止密封元件(1)至少沿一横向于密封平面方向延伸的运动或为一密封过程释放密封元件。

3.  按照权利要求1或2所述的密封系统，其特征在于，设置一环形体(3)作为密封座，该环形体在至少一个边缘部分(5)具有一支座(7)，用于密封元件(1)，该支座构成密封元件(1)和密封座(3)的防丢失的连接。

4.  按照权利要求1或2所示的密封系统，其特征在于，设置一平面的薄板状的或法兰状的构件(17)作为密封座，该构件包括至少一个通孔(23)，在其围绕流动路径的孔边缘(21)上，至少一边缘部分(25)具有一支座，用于密封元件(1)，该支座构成密封元件(1)和密封座的防丢失的连接。

5.  按照权利要求3或4所述的密封系统，其特征在于，设置一构成一成型环(1)的密封元件并且在密封座(3，17)的相关的边缘部分(25)上的支座具有至少一个沿成型环(1)的圆周部分(11)延伸的表面部分(9，27，47)。

6.  按照权利要求3至5之一项所述的密封系统，其特征在于，支座为了防止成型环(1)沿两方向横向于密封平面延伸的运动具有至少两个表面部分(9，27)，其在密封平面的两侧面搭接一嵌入它们之间的成型环(1)的圆周部分(11)。

7.  按照权利要求3至6之一项所述的密封系统，其特征在于，支座通过一在密封座(3，17)的边缘部分(5，25)上沿径向方向凹入的环形槽(7)构成，成型环(1)以至少一个圆周部分(11)嵌入该环形槽中。

8.  按照权利要求7所述的密封系统，其特征在于，表面部分构成环形槽(7)平行于密封平面延伸的各壁(9)，所述壁通过各板形的在两侧贴紧密封座(3，17)的构件(37)或通过带有一围绕流动路径的孔的密封座本身构成，所述孔的孔边缘构成环形槽(7)的相关的侧壁(9)。

9.  按照权利要求6至8之一项所述的密封系统，其特征在于，用于成型环(1)的支座的、沿密封座(17)的一部分(25)延伸的各表面部分(27)通过密封座(17)的相关的边缘部分(25)的局部的塑性变形构成。

10.  按照权利要求5至9之一项所述的密封系统，其特征在于，设置一具有C形、U形或V形成型横截面或具有曲折形横截面形状的成型环(1)或设置一通过组合的各弯边环(13)构成的成型环(1)作为密封元件。

11.  按照权利要求5至10之一项所述的密封系统，其特征在于，设置一具有径向向内敞开的成型形状的成型环(1)。

12.  按照权利要求11所述的密封系统，其特征在于，在成型件的内部嵌入一包围流动路径的内环(55)作为防火保护。

特别用于在热气体的流动路径上的接口连接装置的密封系统
技术领域
本发明涉及一种特别用于在热气体如内燃机的废气流的流动路径上的接口连接装置的密封系统，包括一密封座和至少一个密封元件，其限定一位于各密封表面之间的密封平面。
背景技术
在热气体区域内，如在内燃机中例如在弯管出口上、在涡轮增压器上、在催化器上或也在气缸盖与废气弯管之间的连接区域内的待密封的接口连接装置中，出现高的热负荷和机械负荷，从而对于配置的密封系统需要一高的结构上的费用。作为密封元件必须使用由耐热的合金材料构成的金属密封件，其中引导废气的各连接件在其功能上作为密封座必须具有一凹槽或一台阶用于一相关的环形的密封元件。这样的结构形式不仅意味着一显著的制造费用，而且意味着也造成相关的各连接件的一机械削弱部。
关于组装可靠性也产生问题，因为在组装过程中必须注意，在相关的接口连接装置上实际存在相关的密封元件，并且不会无意地被省去，而且其正确地定位在连接件上。
发明内容
鉴于这个问题，本发明的目的是，提供一种密封系统，其特征在于一种能够经济地制造的结构形式，同时还确保组装可靠性。
按照本发明通过一种密封系统达到该目的，其总体具有权利要求1的特征。
由于按照权利要求1的特征部分，密封座是一独立的构件，其与作为另一独立构件的密封元件虽然是分离的，但另一方面与密封元件防丢失地相连接，首先组装过程特别简单而可靠地构成，因为避免没有密封元件装入到密封座的危险。其次相对于现有技术得到一显著降低的制造成本，因为一方面不需要在各连接件上的加工费用，例如由于用于密封元件的凹槽或台阶的结构而另一方面因为只功能重要的各密封元件本身必须由昂贵的耐热的材料制造，而密封座可以由一不很昂贵的材料制成。
优选在这方面这样地设置，使得当密封座在安装状态下固定在接口连接装置的各连接件之间时，密封座防止密封元件至少沿一横向于密封平面方向延伸的运动或为一密封过程释放密封元件。按照密封元件的热负荷和/或几何形状在密封座与密封元件之间的一刚性的连接可以是有利的。例如通过密封元件与密封座冲压、焊接、粘合或压入密封座中，或可以有利的是，所述连接这样构成，使得在安装状态下在一相应的变形时密封元件相对于密封座的一定的运动是可能的，其中该变形在密封过程中在密封力的影响下在密封元件上产生。
作为密封座优选设置一环形体，其在至少一边缘部分上具有一支座，用于密封元件，其构成密封元件和密封座的防丢失的连接。
代替一环形体，其作为密封座安装在接口连接装置的相关的各连接件之间，作为密封座可以设置一平面的薄板状的或法兰状的构件，其具有至少一个通孔，其中在相关的通孔的围绕流动路径的孔边缘上，至少一边缘部分具有一支座，用于密封元件，其构成密封元件和密封座的防丢失的连接。密封座以一薄板型式的这样的构造特别适用于一内燃机的一废气弯管与一汽缸盖之间的接口连接装置。在这种情况下密封座可以延伸过气缸盖上的多个并排的废气排出孔，其中密封座在多个通孔的各边缘部分上与各密封元件相配合，从而对于在并排的各接口连接装置上的多个密封元件设置一唯一的密封座。
在各有利的实施形式中，设置一构成一成型环的密封元件，其中在密封座的相关的边缘部分上的支座具有至少一个沿成型环的一圆周部分延伸的表面部分。
在这方面可以做成这样地设置，即支座为了防止成型环沿两方向横向于密封平面延伸的运动具有至少两个表面部分，其在密封平面的两侧面搭接一成型环的嵌入它们之间的圆周部分。
为了构成至少局部地搭接成型环的这些表面部分，可以通过一在密封座的边缘部分上沿径向方向凹入的环形槽构成用于成型环的支座，成型环以至少一圆周部分嵌入环形槽中。成型环可以这样卡入环形槽，使得在成型环与密封座之间的有限的相对运动是可能的。
但通过用于密封元件的支座的沿环形体的一圆周部分延伸的表面部分由密封座的相关的边缘部分的局部的塑性变形构成，成型环与密封座也可以是冲压的。
在特别有利的各实施例中，作为密封元件设置一具有C形、U形或V形成型横截面或具有曲折形横截面形状的成型环或设置一通过一组合的各弯边环构成的成型环。
优选这样的成型环相对于密封座和流动路径设置在这样的位置，使得成型环的截面形状径向向内是敞开的。在这样的位置定向中，不仅特别简单地构成成型环与密封座之间在其支座上的连接，而且由于向流动路径那边敞开的轮廓形状也产生特别好的关于密封作用的情况，因为成型环在工作中从轮廓内部施加压力，这在成型环上起扩张的和提高密封力的作用。
在一特别有利的实施例中，在成型件的内部嵌入特别是固定一围绕流动路径的内环用作防火保护，其降低密封区域内的温度，这在很高的废气温度时具有很大的重要性。
附图说明
以下借助附图中示出的各实施例详细地说明本发明。其中：
图1本发明的密封系统的第一实施例的断开绘制的部分纵剖视图，其中只以一相对于一实际的实施形式大大放大的比例示出实施例的一位于左边的末端部分；
图2密封系统的另一实施例包括一法兰状的密封座的接近以自然的比例绘制的俯视图；
图3一断开绘制的薄板状的密封座的相对图2以大致可对比的比例示出的俯视图，其中在图中左边和右边示出密封系统的两不同的实施例；
图4密封系统的另一实施例的类似于图2的俯视图；
图5至11在本发明的密封系统中用作为密封元件的各成型环的只一外面的末端区域不同的结构形式的断开的和相对于一实际的实施形式大大放大的纵剖视图；
图12密封系统的另一实施例的断开的和同样以大大放大的比例绘制的部分纵剖视图，其中只示出密封座与成型环之间的连接区域；以及
图13至20密封系统的其他的实施例的类似于图12的部分纵剖视图，其中图20示出一涉及图4的主题的部分剖面。
具体实施方式
在图1及5至20中示出的垂直设置的轴线延伸涉及相应的待密封的流动路径的纵轴线。
图1示出密封系统的第一实施例，其中在断开示出的以夸张大的比例绘制的部分纵剖面中只示出在密封座与一金属的成型环1形式的密封元件之间的连接区域，其涉及一单件式的成型体，其轮廓具有一V形横截面形状。成型环1配设于一密封座，其具有一圆形的金属的环形体3的形状，其可固定在相关的接口连接装置的未示出的各连接件之间，而使其与成型环1共同构成一用于一热气体例如一废气流的流动路径。环形体3在其径向内部的环形边缘5上具有一用于成型环1的支座，其中在图1的示例中，作为支座设置一沿径向方向凹入的横截面为矩形的环形槽7。成型环1的截面形状向流动路径那边向内是敞开的并且伸入环形槽7中，从而环形槽7的平行于密封平面延伸的各内壁9，搭接成型环1的嵌入它们之间的圆周部分11并因此构成一用于成型环1的防丢失的夹持，所述内壁是环形体3的一件的组成部分。
图5至11示出成型环1的不同的结构形式，如其可有利地应用在本发明的密封系统的图1的实施例中和以下待描述的其他的实施例中。这样图7和8示出一单件的具有V形成型横截面形状的成型环，其中图7中的成型件，如同在图1的实例中，径向向内是敞开的，而图8示出一具有V形成型形状的成型环1，但其径向向内是封闭的。图5和6分别示出一具有C形成型形状的成型环1，其在图5中径向向内而在图6中径向向外是敞开的。
图9和10同样示出单件的具有曲折形成型横截面形状的成型环1，其在图9中径向向内而在图10中径向向外是敞开的。图9和10的成型环1的曲折形横截面形状的特征在于，在通过作用的密封力引起的变形时成型环1与按图5至8的成型形状相比具有一较大的“弹簧位移”。
图11示出由组合的两个金属弯边环13构成的成型环1。各弯边环13为了构成成型环1可以组合成使它们在一平面的径向位于外面的端边缘15上固定地相互连接，例如通过焊接或粘合，或将它们在配置的密封座的相关的支座上连接在一起，如这在以下待描述的图19的实施例中的情况。
图2示出一变型的实施例，其中密封座不同于图1的实例中的，没有圆形的环形体3，而是平面的法兰状的构件17，其具有一个三边相同厚度的形状，其中在三角区域内分别设有一孔19，当构件17在安装状态下设置在相关的未示出的各连接件之间时，螺栓可穿过各孔。构件17具有一通孔23，在其围绕流动路径的内边缘21上又设置一用于密封元件的支座，密封元件又涉及一成型环1，如其特别在图5至11中所示的。在图2的实施例中，该支座分别处在孔23的一边缘部分25上，其对置于所述孔19之一。在这些边缘部分25的每一个中冲压内边缘21，而且从构件17的两侧面冲压，而使塑性径向向内变形的表面部分27在两侧搭接成型环1。通过冲压构成支座的更详细的细节以下借助图16和17的描述进一步更详细地说明。
图3示出密封系统的另一实施例，其中类似如图2中的，密封座是一平面的构件17，但构成薄板状的并且具有多个成排设置的通孔23，用于一气缸盖上的多个废气排出孔。如同在图2的法兰状构件17中在薄板状构件17上设置用于各螺栓的各孔19。在图3中在左边示出的通孔23中为成型环1设置一支座，其在边缘部分25上在各端点29之间延伸并且如其在图13中明显示出的和同样在图1的示例中的情况，通过一环形槽7构成，其各侧壁9在两侧搭接成型环1的一圆周部分11。如图13所示，槽7的横截面构成矩形的并且各侧壁9在相互平行的平面内延伸和分别向外齐平地终止于密封体3的其余的上侧。
图3在右边的通孔23上示出一用于成型环1的支座的结构，其类似于图2的实施例。如其在图16和17中明显示出的，在孔23的内边缘21上设置多个孔31(见图16)或多个凹槽33(见图17)，由其开始冲压构件17，而使塑性径向向内变形的表面部分27搭接成型环1的一圆周部分11，见图16和17。
在使用一薄板状构件17时，如其在图3中所示，在一气缸盖上的接口连接装置中可以在薄板状构件17上设置措施，以便在各连接件与气缸盖之间实现一热分离。为此在各孔23之间的薄板板条35构成狭窄的，以便减小传热面积。还可以设置其他的措施，例如在构件17中的穿口，以便缩小接触面积，或也可以在薄板状或法兰状构件17上设置减摩措施。
图14和15示出一环形槽7用作成型环1的支座的结构的其他的可能性。在图14的实例中通过各平面的板形构件37构成环形槽7的搭接成型环的圆周部分11的各侧壁9，各构件37在通孔23上径向向内凸出于构件17并且以各凸出的部分构成环形槽7的各壁9。
图15示出环形槽7的结构的另一可能性，即密封座3和17由两对称的相同的板39组成(通过粘合、焊接等)，其中每一板39在其轴向远离密封平面的末端具有一径向向内凸出的边缘41用以构成环形槽7的各侧壁9。
以上描述了多个实施例，其中将成型环1分别在密封座上这样地定向，使轮廓径向向内是敞开的。图12说明一实例，其中将具有C形轮廓的成型环1在密封座上这样地定向，使轮廓径向向外是敞开的，其中密封座可以是一环形体3或平面的构件17。在该实例中在C形形状的一端上存在一径向向外延伸的轮廓延长的成型侧边45，其贴紧一轴向缩进台阶的平行于密封平面延伸的接触面47(焊接、粘合或其他的固定)。
如已提到的，图11中示出一成型环1，其由各弯边环(Sickenringen)13组成。图18示出在密封座上、亦即在一环形体3或一平面的构件17上的设置这样的成型环1的示例，其中成型环1的端边缘15又保持在一接触面47上，其如同在图12的示例中作为密封座3、17上的台阶平行于密封平面延伸，其中端边缘15又可以以适合的方式与接触面47相连接。
图19示出由各弯边环13组合成的成型环1以其端边缘15压入一在密封座3、17的孔23上的适配的槽49中。在这种情况下在适合的配合的情况下可以取消两弯边环13相互的固定。
图4和20说明密封系统的一特别有利的实施例。在这里再次使用一具有V形成型横截面的成型环1，其中轮廓径向向内是敞开的。以类似于在图12的实例中的方式，该轮廓具有一延长成型形状的、在这种情况下径向向内凸出的成型侧边51，其在内面构成一平行于密封平面延伸的接触面53。在其上支承地嵌入一用作为防火保护的金属环55，其围绕流动路径并且在很高的废气温度时构成一热阻挡层用作成型环1的防护罩。在图20的实例中，在密封座3、17上的支座再次通过一环形槽7构成，其构型与图14的实例相应。
图4示出图20中所示的防火保护的原理借助于一嵌入的环55在一以一平面的法兰状构件17形式的密封座的示例上的应用，如其也在图2的示例中使用。如在该实施例中通过冲压、亦即通过各表面部分27实现成型环1的固定，各表面部分27通过法兰状构件17的局部地塑性变形构成。当然在一用作防火保护的环55的应用中取代图4中所示的冲压也可以设置在密封座3、17上的支座的结构的不同的示出的可能性。如果一相应的成型板条设置成用作环55的支承面，则也可以将一内环55嵌入一不同成型形状的成型环1中，例如嵌入一C形状或U形状或嵌入一曲折形状等的成型环1中。对于密封元件只要谈到环形体，其除圆形的结构外也一起包括具有接近圆形状的环形体。此外术语“密封环”或“成型环”也延伸到具有椭圆形状的环形结构或矩形结构的密封环或成型环，其中优选矩形的各角构成倒圆的。在这一点上其他的环形形状是可能的。为成型环或密封环的相应的容纳空间优选在这方面顺从其相应的几何形状。