DE102007053929B4

DE102007053929B4 - Sammelflansch

Info

Publication number: DE102007053929B4
Application number: DE102007053929A
Authority: DE
Inventors: Markus Geminn
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2006-12-09
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2027-11-14
Also published as: DE102007053929A1

Abstract

Sammelflansch zur Montage am Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren, umfassend – ein Sammelgehäuse (6), – einen Rohranschlussflansch (7) – und je Zylinder einen Einzelflansch (2) mit Befestigungseinrichtung (3) gekennzeichnet durch das Merkmal: – alle benachbarte Einzelflansche (2) sind über jeweils einen Dehnbogen (4, 5) miteinander verbunden, wobei der jeweils eine Dehnbogen (4, 5) den thermischen Ausdehnungsbewegungen der Einzelflansche (2) elastisch nachgibt.

Description

Die Erfindung betrifft Sammelflansche zur Montage am Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren, umfassend ein Sammelgehäuse, einen Rohranschlussflansch und je Zylinder einen Einzelflansch mit Befestigungseinrichtung.
Sammelflansche zur Befestigung am Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren umfassen ein Sammelgehäuse, welches die aus den Zylindern austretenden heißen Abgase zu einem Rohranschlussflansch leitet, wo weitere Abgasbehandlungselemente befestigt sind. Die Befestigung des Sammelflansches am Zylinderkopf erfolgt mit Hilfe von Flanschen, die mit Hilfe von Stehbolzen und Muttern oder mit Hilfe von Schrauben montiert werden. Zwischen Zylinderkopf und Flansch befindet sich eine Dichtung.
Das Sammelgehäuse wird durch die heißen Abgase auf Temperaturen bis zu ca. 900°C aufgeheizt, wodurch es sich entsprechend ausdehnt. Die Zylinderbefestigungsflansche dagegen erreichen maximal Temperaturen von ca. 120°C, da sie großflächig mit dem Zylinderkopf verbunden sind, der seinerseits wassergekühlt ist. Durch die extremen Temperaturdifferenzen entstehen entsprechende Ausdehnungsdifferenzen, die ausgeglichen werden müssen. Einen Teil der Ausdehnungsdifferenzen nimmt das Sammelgehäuse auf. Der andere Teil der Ausdehnungsdifferenzen wird durch Gleiten der Zylinderkopfbefestigungsflansche auf der Dichtung ausgeglichen.
Es versteht sich, dass der Ausdehnungsausgleich dann optimal ist, wenn die Zylinderkopfbefestigungsflansche als Einzelflansche ausgebildet sind. Herstellung und Montage von Sammelflanschen mit Einzelflanschen ist jedoch sehr umständlich. Jeder Einzelflansch muss einzeln gehandhabt werden. Jeder Einzelflansch muss zur Montage an den Krümmerrohren in eine Montagevorrichtung eingelegt werden, wobei durch geeignete Maßnahmen sichergestellt werden muss, dass beim Einlegen der drei, vier, fünf usw. Einzelflansche keine Verwechslungen passieren, die den Sammelflansch zum Ausschuss machen würden. Dies ist unbefriedigend.
In der DE 101 02 637 A1 werden Stege zwischen Krümmerflanschen beschriebenen, die die thermische Dehnung des Abgaskrümmers unterstützen, wobei die mittleren zwei Krümmerflansche über einen Steg zu einem Doppelflansch verbunden sind und die Flansche an den äußeren Zylindern als unabhängige, einzelne Flansche verbleiben, wodurch an den Randzylindern die größtmögliche Bewegungsfreiheit verbleibt.
Die in der DE 699 27 233 T2 beschriebenen Brückenabschnitte haben aufgrund ähnlicher Geometrie eine ähnliche Funktion, wie die in der DE 101 02 637 A1 beschriebenen Stege. Die beiden jeweils an einen Brückenabschnitt angrenzenden Flansche können sich nicht frei bewegen, sondern sind dem Zwang der Brückenabschnitte unterworfen.
In der US 4,464,897 sind ähnliche Stege oder Brückenabschnitte beschrieben. Aufgrund der vorgesehenen Schraubenlöcher in der Flanschplatte ist erkennbar, dass die thermische Bewegung der Stege oder Brückenabschnitte konstruktiv nicht berücksichtigt ist, weil die jeweiligen Enden der Stege oder Brückenabschnitte verschraubt werden.
In der US 6,189,895 B1 wird eine Dichtung für eine Flanschverbindung beschrieben, die zwischen dem Zylinderkopf und dem Krümmerflansch installiert ist. Die einzelnen Dichtungen sind über Zwischenelemente dehnbar miteinander verbunden, damit sie sich im Betrieb des Motors relativ zueinander bewegen können.
Ähnliche Dichtungen werden in der JP 8 218 865 A beschrieben, die zwischen dem Zylinderkopf und dem Krümmerflansch angeordnet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sammelflansche zur Montage am Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren derart auszugestalten, dass sie einfach, schnell und sicher gehandhabt und montiert werden können, ohne die erwünschten Eigenschaften zum Ausgleich von thermischen Ausdehnungsdifferenzen zu verlieren.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass alle benachbarten Einzelflansche über jeweils einen Dehnbogen miteinander verbunden sind, wobei der jeweils eine Dehnbogen den thermischen Ausdehnungsbewegungen der Einzelflansche elastisch nachgibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die Einzelflansche über Dehnbögen zu verbinden, die den thermischen Ausdehnungsbewegungen elastisch nachgeben, gleichzeitig jedoch eine Handhabung vergleichbar einem herkömmlichen Blechflansch erlauben. Maßnahmen, um eine Verwechslung der Einzelflansche zu verhindern, entfallen völlig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Bögen mit den Einzelflanschen einstückig. Dies erlaubt die Herstellung mit einem einzigen Stanzhub, das heißt in der kürzestmöglichen Zeit.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen
1 zwei Sätze von über Dehnbögen verbundenen Einzelflanschen, ausgestanzt aus einer Blechplatine
2 ausschnittsweise einen Satz Einzelflansche mit alternativen Dehnbögen und
3 eine Draufsicht auf die Unterseite eines kompletten Sammelflansches.
1 zeigt eine Blechplatine 1, beispielsweise abgezogen von einem Coil, aus der zwei Sätze von Einzelflanschen 2 mit Befestigungsöffnungen 3 gestanzt werden. Die Einzelflansche 2 sind zwecks Verschnittoptimierung gegeneinander versetzt.
Benachbarte Einzelflansche 2 eines jeden Satzes sind über einen Dehnbogen 4 einstückig miteinander verbunden. Diese Dehnbögen 4 sind so dimensioniert, dass sie einerseits stabil genug sind, um den kompletten Satz von Einzelflanschen 2 und Bögen 4 bequem und sicher handhaben zu können, andererseits dünn und elastisch genug, um thermische Ausdehnungsbewegungen während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform. In diesem Beispiel sind die Dehnbögen 5 erheblich länger ausgebildet, um die elastischen Eigenschaften zu verbessern. In jedem Fall ist aber auch bei dieser Ausführungsform gewährleistet, dass der komplette Satz von Einzelflanschen 2 und Dehnbögen 5 im Herstellerwerk problemlos gehandhabt werden kann, bis die Flansche 2 mit dem Sammelgehäuse des Sammelflansches fest verbunden sind.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Unterseite eines kompletten Sammelflansches. Die Einzelflansche 2, die über ihre Dehnbögen 4 verbunden sind, sind mit einem Sammelgehäuse 6 verbunden, beispielsweise verschweißt. Das Sammelgehäuse 6 sammelt die aus den Zylindern des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) austretenden heißen Abgase und führt sie zu einem Sammelanschluss mit Rohrflansch 7, der die Verbindung mit den weiteren Elementen einer Abgasanlage (nicht dargestellt) bewirkt.

Claims

Sammelflansch zur Montage am Zylinderkopf von Verbrennungsmotoren, umfassend – ein Sammelgehäuse (6), – einen Rohranschlussflansch (7) – und je Zylinder einen Einzelflansch (2) mit Befestigungseinrichtung (3) gekennzeichnet durch das Merkmal: – alle benachbarte Einzelflansche (2) sind über jeweils einen Dehnbogen (4, 5) miteinander verbunden, wobei der jeweils eine Dehnbogen (4, 5) den thermischen Ausdehnungsbewegungen der Einzelflansche (2) elastisch nachgibt.
Sammelflansch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal: – die Dehnbögen (4, 5) und die Einzelflansche (2) sind einstückig.