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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum fluidleitenden Verbinden eines Gehäuses eines Niederdruckabgasturboladers eines zweistufigen Ladesystems, mit einem weiteren abgasführenden Bauteil, insbesondere einem Abgaskrümmer.
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Zum fluidleitenden Verbinden eines Gehäuses eines Abgasturboladers, insbesondere Niederdruckabgasturboladers, mit einem weiteren abgasführenden Bauteil, insbesondere einem Abgaskrümmer, sind verschiedene Anordnungen bekannt. Diese Anordnungen umfassen in der Regel wenigstens einen an dem Gehäuse angeordneten Flansch und zumindest einen an dem weiteren abgasführenden Bauteil angeordneten Flansch.
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Herkömmlich werden die Flansche über Schraubverbindungen kraftschlüssig miteinander verbunden. Zur Abdichtung der dadurch hergestellten Flanschverbindungen werden üblicherweise Blechsickendichtungen verwendet, die zwischen den beiden Flanschen vor deren kraftschlüssiger Verbindung angeordnet werden. Um die Schraubverbindungen betätigen zu können, müssen Schrauberfreigänge bereitgestellt werden, wodurch die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten bei der Ausbildung und Anordnung von abgasführenden Bauteilen und weiteren im Motorraum eines Kraftfahrzeugs in der unmittelbaren Nähe von solchen Bauteilen angeordneten Bauteilen mit anderen Funktionalitäten stark eingeschränkt werden. Insbesondere die durch das Vorsehen von geeigneten Schrauberfreigängen eingeengten Platzverhältnisse im Motorraum bedingen eine relativ enge Auslegung von Biegungen in Strömungswegen für Abgase, was mit einer erhöhten Strömungsreibung und hierdurch mit Verlusten bei der im Abgasturbolader umsetzbaren kinetischen Abgasenergie verbunden ist. Durch das Vorsehen von geeigneten Schrauberfreigängen sind beispielsweise die Strömungswege eines Abgaskrümmers relativ eng auszulegen, was mit einer Verringerung des Strömungsquerschnitts einhergeht, so dass ein für den Ladungswechsel vorteilhaftes größeres Abgaskrümmervolumen nicht erreichbar ist. In Anbetracht dessen, dass ein möglichst großes Strömungsvolumen bei möglichst kleiner Strömungsoberfläche wünschenswert ist, ist festzuhalten, dass das Verhältnis von Strömungsoberfläche zu Strömungsvolumen durch die wegen der Anordnung von Schrauberfreigängen engen Platzverhältnisse negativ beeinflusst wird. Die durch die engen Platzverhältnisse bedingten großen Strömungsoberflächen führen ferner zu höheren Wärmeverlusten im Abgas, welche sich insbesondere hinsichtlich der Warmlaufemissionen negativ auswirken.
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Aus
DE 10 2004 010 232 A1 ist ein Verbindungselement zum Verbinden eines Abgasrohrs an einem Abgasturbolader mit einem Krümmer bekannt. Das Verbindungselement ist axial verschieblich auf dem Abgasrohr angeordnet, liegt an einem Flansch des Krümmers an und gleicht einen lateralen Versatz zwischen dem Abgasturbolader und dem Krümmer aus. Das Verbindungselement weist eine Feder zum elastischen Vorspannen des Verbindungselementes gegenüber dem Krümmer auf.
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DE 10 2006 045 584 A1 betrifft ein Dichtungssystem zur Abdichtung mehrteiliger Abgasleitungen für eine Brennkraftmaschine. Das Dichtungssystem umfasst mindestens ein erstes und ein zweites, einen Wärmestrom führendes Flanschteil, die zwischen sich einen Aufnahmeraum für mindestens ein Dichtelement begrenzen. Die jeweils einander benachbarten Flanschteile bilden einen nach außen vorspringenden, vom Wärmestrom abgewandten und zu diesem quer verlaufenden Ringflansch aus, in dem die einander benachbarten Stirnflächen der Flanschteile eine zumindest teilweise Kammerung des Aufnahmeraums des Dichtelements bilden.
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EP 1 426 557 A1 offenbart ein Gehäuse für einen Turbolader, welches einen Rotorraum zur Aufnahme eines Turbinenrotors umgibt. Der Rotorraum ist von einem Gehäusemantel umgeben, der mindestens zum Teil aus Blech besteht. Eine Anschlussrohrleitung sorgt für den Anschluss an mindestens eine Abgassammelleitung eines Verbrennungsmotors. Um die Wärmeverluste zu verringern, besteht nicht nur der Gehäusemantel des Rotorraums aus Blech, sondern es ist mindestens auch die Anschlussrohrleitung zur Verbindung mit der Abgassammelleitung aus Blech geformt und steht mit dem aus Blech bestehenden Gehäusemantel in wärmeleitender Verbindung.
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DE 102 34 378 A1 beschreibt eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine. Die Abgasanlage umfasst wenigstens zwei abgasführende Bauteile, wobei ein aufgetulpt ausgebildeter Befestigungsabschnitt eines ersten abgasführenden Bauteils an einem Ringwulst eines zweiten abgasführenden Bauteils anschlägt und der aufgetulpte Befestigungsabschnitt mit dem Ringwulst über eine Schelle verbunden ist. Hierbei ist der aufgetulpte Befestigungsabschnitt einstückig mit dem ersten abgasführenden Bauteil ausgebildet und es ist in den aufgetulpten Befestigungsabschnitt ein Zentrierrohr derart eingeschoben und befestigt, dass das Zentrierrohr aus dem aufgetulpten Befestigungsabschnitt herausragt und bei Zusammenstecken von erstem und zweiten abgasführenden Bauteil in einem Innenumfang des zweiten abgasführenden Bauteils im Bereich des Ringwulstes eingreift und das erste abgasführende Bauteil bezüglich des zweiten abgasführenden Bauteils zentriert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Anordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch die insbesondere die oben genannten Nachteile weitestgehend vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Nach Patentanspruch 1 umfasst die eingangs genannte Anordnung
- – einen an dem Gehäuse angeordneten Flansch, einen an dem weiteren abgasführenden Bauteil angeordneten Flansch und wenigstens ein zwischen den Flanschen anordbares Dichtelement,
- – eine an den Flanschen anordbare, im Querschnitt V-förmig ausgebildete Bandschelle, über welche die Flansche kraftschlüssig miteinander verbindbar sind,
- – einen an dem Gehäuse angeordneten weiteren Flansch, einen an einem Kanalabschnitt des weiteren abgasführenden Bauteils angeordneten weiteren Flansch und wenigstens ein zwischen den weiteren Flanschen anordbares weiteres Dichtelement,
- – wobei das Dichtelement das weitere Dichtelement in einem Abstand umgibt, und
- – wobei die weiteren Flansche derart mechanisch an die Flansche gekoppelt sind, dass bei einem kraftschlüssigen Verbinden der Flansche mittels der Bandschelle zwangsläufig auch die beiden weiteren Flansche kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
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Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Anordnung können die beiden miteinander zu verbindenden Flansche statt über Schraubverbindungen über eine einzige Bandschelle kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Hierdurch kann auf die Anordnung von Schrauberfreigängen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, weitestgehend verzichtet werden. Folglich bestehen bei der Auslegung von abgasführenden Bauteilen, die über eine erfindungsgemäße Anordnung miteinander verbunden sind, weniger konstruktive Einschränkungen, welche insbesondere mit den oben genannten Nachteilen verbunden sind. Es muss hingegen lediglich ein Freigang zum Betätigen der Bandschelle vorgesehen sein.
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Das Dichtelement dient zur Abdichtung der über die beiden Flansche und die Bandschelle herstellbaren Flanschverbindung. Über das weitere Dichtelement kann ein Kanal, über den dem Niederdruckabgasturbolader direkt Abgase aus einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden können, gegenüber einem Kanal, über den dem Niederdruckabgasturbolader Abgase aus einem vorgeschalteten Hochdruckabgasturbolader zugeführt werden können, im Bereich der Flanschverbindung abgedichtet werden. Hierbei können die Kanäle derart angeordnet sein, dass das Dichtelement das weitere Dichtelement in einem Abstand umgibt. Hierzu weisen der Niederdruckabgasturbolader und das weitere abgasführende Bauteil jeweils einen weiteren Flansch auf, an dem das weitere Dichtelement zum Abdichten der Kanäle gegeneinander angeordnet ist. Die weiteren Flansche sind derart mechanisch an die Flansche, an denen die Bandschelle angeordnet werden kann, gekoppelt, dass bei einem kraftschlüssigen Verbinden der Flansche mittels der Bandschelle zwangsläufig auch die beiden weiteren Flansche kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Dichtelement als Dichtring mit einem V-förmig, U-förmig, C-förmig oder O-förmig ausgebildeten Querschnitt ausgebildet. Ein solches Dichtelement kann insbesondere deshalb eingesetzt werden, da mittels der Bandschelle in der Regel ein geringerer Anpressdruck erzeugt wird, als es bei der Verwendung herkömmlicher Schraubverbindungen der Fall ist, so dass eine geringere Linienpressung erforderlich ist. Alternativ könnte jedoch auch auf ein anderweitig ausgebildetes Dichtelement zurückgegriffen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Dichtring aus Metall gebildet ist. Hierdurch wird ein Dichtring bereitgestellt, welcher relativ widerstandsfähig gegen die in abgasführenden Bauteilen herrschenden hohen Temperaturen ist, was die Dauerhaftigkeit der durch den Dichtring erzeugten Abdichtung verbessert. Alternativ könnte der Dichtring auch aus einem anderen temperaturbeständigen Material hergestellt sein. Bei der jeweiligen Ausgestaltung des Dichtrings kann auch berücksichtigt werden, ob der Dichtring mit den Abgasen in Kontakt kommt oder nicht, um den Dichtring auch gegen aggressive Stoffe widerstandsfähig zu machen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind an der dem Flansch des weiteren abgasführenden Bauteils zugewandten Verbindungsseite des Flansches des Gehäuses wenigstens eine geschlossene Dichtfläche und wenigstens eine die Dichtfläche umgebend angeordnete geschlossene Klemmfläche ausgebildet, wobei die Dichtfläche derart als Vertiefung in der Verbindungsseite ausgebildet ist, dass das Dichtelement teilweise in der Vertiefung anordbar ist. Durch die Ausbildung der Dichtfläche als Vertiefung in der Verbindungsseite des Flansches des Gehäuses wird ein Dichtungssitz geschaffen, welcher eine passgenaue Anordnung des Dichtungselementes an dem Flansch des Gehäuses ermöglicht und sichert. Die Klemmfläche der Verbindungsseite des Flansches des Gehäuses kommt bei hergestellter Flanschverbindung in unmittelbaren Kontakt mit dem Flansch des Weiteren abgasführenden Bauteils.
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Es wird weiter als vorteilhaft erachtet, wenn an der dem Flansch des Gehäuses zugewandten Verbindungsseite des Flansches des weiteren abgasführenden Bauteils wenigstens eine geschlossene Dichtfläche und wenigstens eine die Dichtfläche umgebend angeordnete geschlossene Klemmfläche ausgebildet sind, wobei die Dichtfläche derart als Vertiefung in der Verbindungsseite ausgebildet ist, dass das Dichtelement teilweise in der Vertiefung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung kann alternativ oder zusätzlich zu der zuletzt genannten Ausgestaltung vorgesehen sein und ist mit entsprechenden Vorteilen verbunden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses eines Niederdruckabgasturboladers mit zwei daran angeordneten Dichtelementen eines Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Anordnung,
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2 eine Schnittdarstellung eines an dem in 1 gezeigten Gehäuse und an einem fluidleitend mit dem Gehäuse verbundenen abgasführenden Bauteil angeordneten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Anordnung, und
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3 eine weitere Schnittdarstellung des an dem in 1 gezeigten Gehäuse und an dem in 2 gezeigten fluidleitend mit dem Gehäuse verbundenen abgasführenden Bauteil angeordneten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Anordnung.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses 1 eines Niederdruckabgasturboladers 2 mit zwei daran angeordneten Dichtelementen 3 und 4 eines in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Anordnung 5. An dem Gehäuse 1 ist ein Flansch 6 angeordnet, über den das Gehäuse 1 fluidleitend mit einem in den 2 und 3 gezeigten weiteren abgasführenden Bauteil 7 in Form eines Abgaskrümmers verbunden werden kann, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist. Des Weiteren ist ein Flansch 14 an dem Gehäuse 1 angeordnet, über den ein Kanal 9 Niederdruckturboladers 2 fluidleitend mit einem in den 2 und 3 gezeigten Flansch 15 eines Kanalabschnitts 16 des weiteren abgasführenden Bauteils 7 verbunden werden kann, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist. Die Dichtelemente 3 und 4 sind als Dichtringe aus Metall ausgebildet und weisen einen V-förmigen Querschnitt auf.
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Der Niederdruckabgasturbolader 2 ist Teil eines nicht weiter gezeigten zweistufigen Ladesystems. An dem Flansch 6 sind zwei Kanäle 8 und 9 ausgebildet, wobei dem Niederdruckabgasturbolader 2 über den Kanal 8 direkt Abgase aus einer nicht gezeigten Verbrennungskraftmaschine und über den Kanal 9 Abgase aus einem nicht gezeigten vorgeschalteten Hochdruckabgasturbolader zugeführt werden können. Über das Dichtelement 3 ist die in den 2 und 3 gezeigte Flanschverbindung insgesamt abdichtbar, während das Dichtelement 4 die Kanäle 8 und 9 gegeneinander abdichtet.
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An der dem in den 2 und 3 gezeigten Flansch 10 des weiteren abgasführenden Bauteils 7 zugewandten Verbindungsseite des Flansches 6 des Gehäuses 1 sind eine geschlossene Dichtfläche 11 und eine die Dichtfläche 11 umgebend angeordnete geschlossene Klemmfläche 12 ausgebildet, was insbesondere den 2 und 3 entnommen werden kann. Die Dichtfläche 11 ist derart als Vertiefung in der Verbindungsseite ausgebildet, dass das Dichtelement 3 teilweise in der Vertiefung anordbar ist, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist.
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Des Weiteren sind an der dem in den 2 und 3 gezeigten, dem Kanalabschnitt 16 zugeordneten Flansch 15 des weiteren abgasführenden Bauteils 7 zugewandten Verbindungsseite des Flansches 14 des Kanals 9 des Gehäuses 1 eine geschlossene Dichtfläche 17 und eine die Dichtfläche 17 umgebend angeordnete geschlossene Klemmfläche 18 ausgebildet, was insbesondere den 2 und 3 entnommen werden kann. Die Dichtfläche 17 ist derart als Vertiefung in der Verbindungsseite ausgebildet, dass das Dichtelement 4 teilweise in der Vertiefung anordbar ist, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist
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2 zeigt eine Schnittdarstellung eines an dem in 1 gezeigten Gehäuse 1 und an einem fluidleitend mit dem Gehäuse 1 verbundenen abgasführenden Bauteil 7 angeordneten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Anordnung 5, wobei die Anordnung 5 zum fluidleitenden Verbinden des Gehäuses 1 des Niederdruckabgasturboladers 2 mit dem weiteren abgasführenden Bauteil 7 eingerichtet ist. Die Schnittdarstellung gemäß 2 entspricht einem Schnitt durch das in 1 gezeigte Gehäuse 1 des Niederdruckturboladers 2 entlang der in 1 gezeigten Schnittebene A-A. Die Anordnung 5 umfasst den an dem Gehäuse 1 angeordneten Flansch 6 und den an dem weiteren abgasführenden Bauteil 7 angeordneten Flansch 10. Des Weiteren weist die Anordnung 5 eine an den Flanschen 6 und 10 angeordnete, im Querschnitt V-förmig ausgebildete Bandschelle 13 auf, über welche die Flansche 6 und 10 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Der Flansch 14 des Kanals 9 des Gehäuses 1 liegt teilweise auf einer an dem Gehäuse 1 ausgebildeten Schulter 19 auf, so dass Kräfte, die über die Bandschelle 13 auf den Flansch 6 übertragen werden, auch auf den Flansch 14 einwirken. Der Flansch 15 des Kanalabschnitts 16 kann entsprechend mit dem weiteren abgasführenden Bauteil 7 verbunden sein.
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3 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des an dem in 1 gezeigten Gehäuse 1 und an dem in 2 gezeigten fluidleitend mit dem Gehäuse 1 verbundenen abgasführenden Bauteil 7 angeordneten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Anordnung 5. Die Schnittdarstellung gemäß 3 entspricht einem Schnitt durch das in 1 gezeigte Gehäuse 1 des Niederdruckturboladers 2 entlang der in 1 gezeigten Schnittebene B-B.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Niederdruckabgasturbolader
- 3
- Dichtelement
- 4
- Dichtelement
- 5
- Anordnung
- 6
- Flansch
- 7
- Bauteil
- 8
- Kanal
- 9
- Kanal
- 10
- Flansch
- 11
- Dichtfläche
- 12
- Klemmfläche
- 13
- Bandschelle
- 14
- Flansch
- 15
- Flansch
- 16
- Kanalabschnitt
- 17
- Dichtfläche
- 18
- Klemmfläche
- 19
- Schulter
