DE102021106244A1

DE102021106244A1 - Leitungselement mit Drahtgestricke

Info

Publication number: DE102021106244A1
Application number: DE102021106244.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Groth; Michael Henkelmann; Karsten Schenk; Stefan Hauk
Original assignee: Westfalia Metal Hoses GmbH
Current assignee: Westfalia Metal Hoses GmbH
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leitungselement (200) für Abgase, welches einen gasdichten Außenschlauch (AS) und einen darin angeordneten Innenschlauch (IS) aufweist, zwischen denen ein Drahtgestricke (DG) angeordnet ist. Der Innenschlauch (IS) ist als ein Wickelschlauch ausgeführt, dessen benachbarte Profilbandwindungen spaltfrei miteinander verbunden sind. Dadurch wird der Innenschlauch flüssigkeitsdicht und kann das Eindringen von Zusatzstoffen wie Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung in den Zwischenraum zwischen dem Innenschlauch (IS) und dem Außenschlauch (AS) verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungselement für Abgase, das beispielsweise als sogenanntes Entkopplungselement in Kraftfahrzeugen zur Entkopplung von Schwingungen zwischen dem Motor und nachfolgenden Teilen des Abgassystems eingesetzt werden kann.
Aus der DE 20 2015 104 177 U1 sind verschiedene Ausführungsform von Leitungselementen bekannt, welche aus einem Innenschlauch und einem Außenschlauch bestehen, wobei in der Regel mindestens einer der Schläuche gasdicht ist. Weiterer Stand der Technik findet sich in der DE 10 2015 102 258 A1 (Berührung von Innenschlauch und Außenschlauch), WO 2017/016728 A1 (Leitungselement mit Reibkontaktschutz) und WO 2018/077613 A1 (Leitungselement aus mehreren koaxialen Schläuchen). Alle genannten Dokumente werden durch Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
In modernen Dieselmotoren wird dem Abgas in der Regel ein Katalysator zur Abgasnachbehandlung beigefügt, insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden (AdBlue^®). Dabei zeigt es sich, dass solche Zusatzstoffe die Funktion der oben beschriebenen Leitungselemente beeinträchtigen können. In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2018 118 801 A1 ein Leitungselement mit einem gasdichten Außenschlauch, einem Innenschlauch, der im Außenschlauch angeordnet und ein aus einem Profilband hergestellter Wickelschlauch ist, dessen benachbarte Profilbandwindungen spaltfrei miteinander verbunden sind, und einem zwischen dem Innenschlauch und dem Außenschlauch angeordneten (Draht-) Gestricke. Das genannte Dokument wird durch Bezugnahme vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Leitungselemente mit verbesserten Betriebseigenschaften, insbesondere bei der Leitung von mit Zusatzstoffen versetzten Abgasströmen, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Leitungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Leitungselement für den Einsatz in einer Abgasanlage enthält einen gasdichten Außenschlauch und einen Innenschlauch, der koaxial im Außenschlauch angeordnet ist. Der Innenschlauch ist dabei ein Wickelschlauch, welcher aus (mindestens) einem profilierten Band („Profilband“) durch Wickeln hergestellt worden ist, wobei benachbarte Profilbandwindungen im fertigen Wickelschlauch spaltfrei miteinander verbunden sind. Die „spaltfreie“ Verbindung oder Berührung benachbarter Profilbandwindungen ist dabei in einem makroskopischen Sinne zu verstehen derart, dass der maximale Abstand (Luftspalt) zwischen den benachbarten Profilbandwindungen weniger als 0.1 mm, vorzugsweise weniger als 0.05 mm, besonders bevorzugt weniger als 0.01 mm betragen soll. Eine solche Spaltfreiheit hat zur Folge, dass der Innenschlauch für praktische Zwecke als flüssigkeitsdicht angesehen werden kann, da eine eventuell noch stattfindende Leckage von Flüssigkeit aus dem Innenschlauch heraus in einer vernachlässigbaren Größenordnung bleibt.
Eine absolute Dichtheit, insbesondere eine Gasdichtheit, soll dabei nicht ausgeschlossen sein; sie ist jedoch nicht unbedingt für den Innenschlauch erforderlich. Des Weiteren liegt die beschriebene Spaltfreiheit der Verbindung bzw. Berührung benachbarter Profilbandwindungen typischerweise entlang des gesamten schraubengangförmigen Kontaktbereiches zwischen benachbarten Profilbandwindungen vor, sodass an keiner Stelle des Innenschlauches eine Spaltverbindung zum Außenbereich existiert.
Die Flüssigkeitsdichte des Innenschlauches führt dazu, dass (im Wesentlichen) keine flüssigen Zusatzstoffe wie beispielsweise ein zugesetzter Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgasstrom in den Zwischenraum zwischen Innenschlauch und Außenschlauch gelangen. Dadurch werden Funktionsbeeinträchtigungen vermieden, welche durch eine Versottung und/oder Auskristallisation dieser Zusatzstoffe entstehen könnten. Auf diese Weise wird ein robustes, langlebiges Leitungselement bereitgestellt.
Zwischen dem Innenschlauch und dem Außenschlauch des Leitungselementes ist weiterhin ein Drahtgestricke angeordnet. Bei einem Drahtgestricke handelt es sich um ein Gebilde aus regulär oder irreguläre miteinander verhakten bzw. verknäulten Drähten oder Drahtstücken. Ein mehr oder weniger großer Prozentsatz des Volumens kann dabei durch Hohlräume gebildet werden (typischerweise ca. 10 % bis ca. 80. %). Eine Verminderung der Hohlräume kann durch eine Kompression der verhakten bzw. verknäulten Drähte oder Drahtstücke erreicht werden. (Volumenanteil typischerweise < 10 %)
Zur Steigerung der Flexibilität des erfindungsgemäßen Leitungselementes kann der Innenschlauch an einem ersten axialen Ende relativ zum Außenschlauch optional fixiert sein. Am gegenüberliegenden zweiten axialen Ende ist er relativ zum Außenschlauch verschiebebeweglich gelagert, insbesondere axial und/oder radial und/oder torsional verschiebebeweglich. Eine gegebenenfalls größere Steifheit des Innenschlauches gegenüber dem Außenschlauch kann auf diese Weise ausgeglichen werden, da sich ein Ende des Innenschlauches relativ zum Außenschlauch axial frei verschieben kann. Die axiale Entkopplung kann auch dazu führen, dass Drehbewegungen des Außenschlauchs relativ zum Innenschlauch nicht übertragen werden. Vorzugsweise wird das in Bezug auf das Abgas stromabwärts gelegene Ende des Innenschlauches verschiebebeweglich gelagert.
Das erfindungsgemäße Leitungselement ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das zweite axiale Ende des Innenschlauches über das Drahtgestricke axial verschiebebeweglich in einer Führungshülse gelagert ist. Dabei kann der Innenschlauch in diesem Bereich gegenüber dem Drahtgestricke optional verschiebebeweglich oder fixiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Drahtgestricke gegenüber der Führungshülse optional verschiebebeweglich oder fixiert sein.
Zusätzlich oder alternativ zu dem vorgenannten Aufbau kann das zweite axiale Ende des Innenschlauches auch über einen mit dem zweiten Ende verbundenen Führungsring in einer Führungshülse gelagert sein. Die Führungshülse nimmt dabei vorzugsweise zusätzlich auch das Drahtgestricke auf, wobei der Führungsring den radialen Abstand zwischen Innenschlauch und Führungshülse überbrückt. Der Führungsring kann in Umfangsrichtung unterbrochen oder vorzugsweise ringförmig geschlossen umlaufend sein. Er kann kreisförmig oder unrund sein, vorzugsweise entsprechend dem Querschnitt des Innenschlauches.
Mit den beschriebenen Aufbauten wird in einfacher Weise eine zuverlässige und robuste verschiebebewegliche Lagerung des Innenschlauches relativ zum Außenschlauch erreicht.
Zur Verbindung mit den anderen Komponenten eines Abgassystems enthält das Leitungselement vorzugsweise mindestens ein Anschlussfitting mit:

- Einem radial äußeren Abschnitt, welcher ein axiales Ende des Außenschlauches aufnimmt.
- Einem radial inneren Abschnitt, welcher ein externes Anschlussrohr aufnehmen kann.
- Mindestens einem radial verlaufenden Verbindungsteg, welcher den inneren Abschnitt mit dem äußeren Abschnitt verbindet (allein oder im Zusammenwirken mit weiteren Komponenten).

Typischerweise sind der radial äußere und der radial innere Abschnitt des Anschlussfittings in axialer Richtung gesehen hintereinander angeordnet. Ferner können der Außenschlauch, der Innenschlauch und/oder das Drahtgestricke am Anschlussfitting fixiert sein, beispielsweise durch Kraftschluss, Formschluss oder Stoffschluss. Der Innenschlauch kann optional, gegebenenfalls nach Reduzierung seines Außendurchmessers, im radial inneren Abschnitt des Anschlussfittings angeordnet sein.
Gemäß einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die Führungshülse zwischen dem radial äußeren und dem radial inneren Abschnitt in das Anschlussfitting integriert. Der Innendurchmesser der Führungshülse liegt dabei vorzugsweise zwischen den Innendurchmessern des radial inneren und des radial äußeren Abschnittes (was den Grenzfall einschließt, dass er einem dieser Innendurchmesser gleich ist). In axialer Richtung liegt die Führungshülse vorzugsweise zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Abschnitt.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist der Radius des Drahtgestrickes größer als der Radius des radial inneren Abschnittes des Anschlussfittings. Insbesondere kann dies für den Außenradius des Drahtgestrickes und den Innenradius des radial inneren Abschnittes gelten. Das Drahtgestricke kann dann im radial äußeren Abschnitt des Anschlussfittings untergebracht werden.
Vorzugsweise liegt das Drahtgestricke im Leitungselement unter Vorspannung am Außenschlauch und/oder am Innenschlauch an. Auf diese Weise kann eine gute Schwingungsdämpfung erreicht werden.
Für die Ausgestaltung des Innenschlauches gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Insbesondere können die Randabschnitte benachbarter Profilbandwindungen miteinander verhakt sein, wobei geeignete Randgeometrien beispielsweise der DE 20 2015 104 177 U1 entnommen werden können.
Zusätzlich oder alternativ können die Randabschnitte benachbarter Profilbandwindungen miteinander stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen oder Löten (vgl. DE 10 2010 037 772 A1 ).
Weiterhin zusätzlich oder alternativ können die Randabschnitte benachbarter Profilbandwindungen miteinander verpresst, verstemmt, gerändelt oder getoxt sein.
Durch die genannten Ausgestaltungen der Randabschnitte kommen diese in einen engen und damit spaltfreien Kontakt. Die Ausgestaltungen können dabei vorzugsweise noch miteinander kombiniert werden. Insbesondere können anfänglich nicht spaltfreie, bewegliche Verhakungen von Randabschnitten, wie sie beispielsweise aus der DE 20 2015 104 177 U1 bekannt sind, durch Verpressung in eine wie oben definierte spaltfreie Form überführt werden.
Durch die spaltfreie Verbindung bzw. Berührung benachbarter Profilbandwindungen geht in der Regel eine axiale Streckbarkeit (und Stauchbarkeit) des Wickelschlauches verloren, welche bei herkömmlichen Leitungselementen eine gewünschte Flexibilität gewährleistet. Um diese Auswirkung zu kompensieren, kann das Profilband, aus dem der Wickelschlauch hergestellt ist, elastische und, im Rahmen der Dauerfestigkeit plastische Kompressionsabschnitte aufweisen. Diese Abschnitte, die sich im fertigen Wickelschlauch typischerweise parallel zur Achse des Schlauches erstrecken, sind in axialer, radialer und/oder torsionaler Weise elastisch und/oder plastisch. Vorzugsweise sind derartige Kompressionsabschnitte als im axialen Schnitt wellenförmige Einschnürungen bzw. Ausbauchungen ausgebildet. Durch die Kompressionsabschnitte wird eine Flexibilität des Wickelschlauches auf Basis des elastisch/plastischen Werkstoffverhaltens erreicht, auch wenn benachbarte Profilbandwindungen aneinander fixiert sind.
Beispiele für geeignete Materialien, aus denen der Innenschlauch hergestellt werden kann, sind: Edelstahl, Stahl, Aluminium, Blei, Kupfer, Kupfer legiert mit Zinn (Bronze), Zink (Messing), Magnesium, Nickel, Beryllium.
Eine wellenförmige Struktur der Kompressionsabschnitte kann beispielsweise aus einem profilierten und anschließend spiralförmig gewendeltem (Metall-) Band hergestellt werden. Der beim Walzprofilieren hergestellt Profilquerschnitt weist dabei auf einer möglichst geringen Breite eine hohe Anzahl an kontinuierlichen Wellen auf.
Die genannten Wellen werden geometrisch durch die Wellenhöhe h_W und -breite b_W beschrieben. Durch das Stauchen und/oder Strecken der Wellen kann der Profilquerschnitt in seiner Breite elastisch-plastisch variiert werden. Die Anzahl der Wellen n_W sowie ihre geometrische Ausführung beeinflusst das Maß der Stauchung und Streckung. Die Dimensionierung ist so zu wählen, dass die erforderliche Streckung und/oder Stauchung unter Berücksichtigung der technischen Anforderungen umgesetzt werden kann, ohne dass ein Versagen des Bauteils eintritt. Der profilierte Querschnitt wird in einem Stauchprozess elastisch-plastisch in der Regel um den Faktor 2 - 4 gestaucht, d.h. eine Windung mit z.B. 9 Wellungen, die nach dem Profilieren eine Breite von 12 mm hat, wird auf eine Breite von ca. 6 - ca. 3 mm komprimiert. Weiterhin erhält der Innenschlauch durch die Dimensionierung der Wellung sowie der Anzahl seine charakteristische Flexibilität.
Eine weitere Ausgestaltungsform der Lagerung des Innenelements sieht neben der einseitigen Verschiebebewegung auf der anderen Seite statt einem Festlager ein Lager mit Freiheitsgraden in ein bis drei Raumrichtungen, vorzugsweise in vier Raumrichtungen vor.
Der Innenschlauch und/oder der Außenschlauch stehen vorzugsweise punktuell, linienförmig, teilflächig oder vollflächig mit dem Drahtgestricke in Kontakt. Hierdurch wird konstruktiv eine Schwingungsdämpfung erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein reibminderndes Material im Kontaktbereich von Innenschlauch, Drahtgestricke und/oder Außenschlauch vorgesehen. Das reibmindernde Material kann beispielsweise als Beschichtung oder in Form einer geeigneten Werkstoffauswahl der Außenlage eines mehrlagigen Schlauchmaterials ausgebildet werden. Von zwei Lagen eines Schlauches bzw. Profilbandes kann insbesondere eine als Trägerschicht fungieren und die zweite Lage die reibmindernde Schicht (Verschleißträgerschicht) ausbilden. Vorzugsweise ist das reibmindernde Material weicher als das Material des Reibpartners. Geeignete reibmindernde Materialien umfassen Edelstahl, Stahl, Zink, Zinkphosphat, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Titan, Tantal, Keramik, Nickel, Nickelbasislegierungen, Graphit, Aramide, Messing, Bronze und/oder Molybdänsulfid. Weitere Einzelheiten zu einer solchen Ausführungsform finden sich in der WO 2017/016728 A1 .
Insbesondere kann das Drahtgestricke das erwähnte reibmindernde Material aufweisen oder hieraus bestehen
Das Drahtgestricke kann insbesondere als ein Gestrickeband vorliegen. Vorzugsweise hat es mindestens eine der folgenden Eigenschaften:

- Das Gestrickeband weist eine definierte Breite auf.
- Das Gestrickeband wird helikal um den Innenschlauch gewickelt.
- Das Gestrickeband wird mit oder entgegen der Steigung des Innenschlauchs um diesen gewickelt.
- Die Steigung, mit der gewickelt wird, entspricht minimal der Bandbreite, maximal der Kontaktlänge zwischen Innen- und Außenschlauch.
- Die Dicke des Gestrickebandes wird derart gewählt, dass es nach der Montage radial komprimiert und vorgespannt wird. Dadurch wird im Betrieb ein permanenter Kontakt zwischen Innenschlauch und Außenschlauch bzw. Gestrickeband und Innen/Außenschlauch gewährleistet.
- Das Gestrickeband wird stoffschlüssig mit dem Innenschlauch verbunden (z.B. Punktschweißen).
- Das Gestrickeband hat eine formschlüssige Anbindung an den Innenschlauch (beispielsweise durch ein Klemmen des Gestrickebandes zwischen dem Innenschlauch und dem Anschlussfitting).
- Zwischen den Anbindungspunkten kann sich das Gestrickeband axial auf der Oberfläche des Innenschlauchs bewegen.

Der Außenschlauch des Leitungselementes kann als ein Wellbalg, ein Wickelbalg, oder ein Membranbalg ausgebildet sein. Wellbälge werden typischerweise durch eine in Verbindung mit einer Stauchoperation erfolgende Innenhochdruckumformung aus einem Rohr hergestellt. Wickelbälge und Membranbälge sind im Profilbereich verschweißte, rotationssymmetrische oder wendelgewellte Elemente, die entweder zur Rotationsachse senkrecht ausgeprägte Wellungen oder spiralförmige Wellungen aufweisen. Eine gewickelte Balgstruktur kann vorzugsweise formschlüssig eingehakt oder überlappend oder stoffschlüssig verschweißt sein. Derartige Elemente werden beispielsweise in der DE 10 2008 001 297 A1 oder der DE 10 2011 053 131 A1 beschrieben.
Jeder der Schläuche des Leitungselementes, insbesondere der Innenschlauch, kann zumindest in einem axialen Abschnitt des Leitungselementes einen nicht kreisförmigen („unrunden“) Querschnitt aufweisen, vorzugsweise einen ovalen oder mehreckigen Querschnitt. Bei Platzierung eines Schlauches mit unrundem Querschnitt in einem Schlauch mit rundem Querschnitt (oder andersartig unrundem Querschnitt) kann über einen Linienkontakt für ein gedämpftes Schwingungsverhalten gesorgt werden. Weitere Einzelheiten solcher Ausführungsformen können der DE 10 2015 102 258 A1 , der DE 10 2018 102 101 A1 oder der DE 10 2012 013 946 A1 entnommen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

1 einen Längsschnitt entlang der Erstreckungsachse eines Leitungselementes gemäß der DE 10 2018 118 801 A1 ;
2 eine vergrößerte separate Darstellung des Innenschlauches von 1;
3 einen Längsschnitt entlang der Erstreckungsachse eines erfindungsgemäßen Leitungselementes.

Zur Erläuterung des technologischen Hintergrundes wird zunächst anhand der 1 und 2 ein aus der DE 10 2018 118 801 A1 bekanntes Leitungselement 100 beschrieben.
1 zeigt einen Schnitt entlang der Längsachse durch die Wand eines Leitungselementes 100 gemäß einer Ausführungsform der DE 10 2018 118 801 A1 . Das Leitungselement 100 erstreckt sich zwischen zwei Anschlusselementen 101, die an der Eingangsseite des Abgases (links in der Figur) bzw. der Ausgangseite des Abgases (rechts, nicht dargestellt) vorgesehen sind und zur Anbindung an die anderen Komponenten des Motors und der Abgasanlage vorgesehen sind. Das Leitungselement 100 besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten, nämlich:

- Einem radial außen liegenden gasdichten Außenschlauch „AS“, der im Ausführungsbeispiel die Form eines wendelgewellten Membranbalgs 110 hat.
- Einem koaxial im Außenschlauch AS angeordneten Innenschlauch „IS“, welcher als Wickelschlauch aus schraubengangförmig umlaufenden Windungen eines Profilbandes 121 ausgebildet ist.

Der zuletzt erwähnte Innenschlauch IS ist in 2 vergrößert dargestellt. Er ist im Ausführungsbeispiel zweilagig ausgeführt, das heißt, das Profilband 121 besteht aus einer Innenlage 124 aus einem harten Trägermaterial und einer reibmindernden und in der Regel weicheren Außenlage 125. Hierdurch wird ein Reibschutz im Kontaktbereich zum Außenschlauch AS erzielt. Die Dicke der Außenlage 125 (z.B. Kupfer) kann beispielsweise ca. 0.01 mm betragen bis hin zu 0.5 mm, die der Innenlage 124 (z.B. Edelstahl der Sorte 1.4828) ca. 0.1 mm bis hin zu 0.5 mm betragen.
Des Weiteren ist das (zweilagige) Profilband 121, aus dem der Innenschlauch IS gewickelt ist, mit einem mittleren Kompressionsabschnitt 122 versehen, welcher im Längsschnitt von 1 wellenförmig ist. Durch die Kompressionsabschnitte 122 erhält der Innenschlauch IS eine gewünschte (insbesondere axiale) Flexibilität.
Die Ränder 123 des Profilbands 121 sind um 180° umgebogen zwecks Verhakung mit dem Rand einer benachbarten Profilbandwindung. Anders als bei einem herkömmlichen Wickelschlauch wird die Verhakung jedoch nicht mit einem Spiel ausgeführt, welches eine relative axiale Bewegung benachbarter Profilbandwindungen erlauben würde. Stattdessen sind benachbarte Profilbandwindungen durch Verpressung spaltfrei miteinander verbunden. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine stoffschlüssige Verbindung benachbarter Profilbandwindungen im Überlappungsbereich erfolgen, beispielsweise durch Schweißen oder Löten.
Durch die spaltfreie Fixierung benachbarter Profilbandwindungen aneinander wird der Innenschlauch IS für praktische Zwecke flüssigkeitsdicht und kann daher das Eindringen von Flüssigkeiten wie beispielsweise Katalysatoren (AdBlue®) aus dem Abgas im Innenschlauch in den Zwischenraum zwischen Innenschlauch in Außenschlauch AS verhindern. Damit werden Probleme durch eine Versteifung des Systems aufgrund der Versottung und/oder Kristallisolation solcher Stoffe vermieden.
Der Innenschlauch IS hat im Querschnitt (senkrecht zur Zeichenebene) vorzugsweise eine unrunde, beispielsweise ovale Form, während der Querschnitt des Außenschlauches AS kreisförmig ist. Dadurch kommt es zu einem Linienkontakt zwischen Innenschlauch IS und Außenschlauch AS, welcher für ein gewünschtes Dämpfungsverhalten des gesamten Systems sorgt.
Im Folgenden wird mithilfe der 3 ein Leitungselement 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, welche eine Weiterentwicklung der vorstehend beschriebenen Technik ist. Korrespondierende Bauteile erhalten dabei um 100 erhöhte Bezugsziffern gegenüber den 1 und 2.
Das Entkopplungselement 200 weist einen gasdichten Außenschlauch AS (210) und einen darin koaxial angeordneten flüssigkeitsdichten Innenschlauch IS (220) auf. Der Innenschlauch IS kann dabei insbesondere die in 2 dargestellte Geometrie haben, wobei der materielle Aufbau wie dargestellt zweilagig oder aber auch homogen einlagig sein kann.
Der Innenschlauch IS ist mit einem Drahtgestricke bzw. Gestrickeband DG aus (Bunt-) Metall spiralförmig unter Einhaltung einer definierten Steigung umwickelt.
Mit einem vorgegebenen Mindestabstand zum radialen Abschnitt des Anschlussfitting 201 und dem Führungsring 206 ist das Gestrickeband DG form- oder stoffschlüssig mit dem Innenschlauch IS in den axialen Randbereichen verbunden. Das Gestrickeband DG füllt dabei den Bereich zwischen der Außenseite des Innenschlauchs IS und der Innenseite des Außenschlauchs AS aus und ist mit beiden nach dem Einbau und während dem Betrieb in Kontakt. Durch die helikal verlaufende Kontaktfläche wird eine kontinuierliche Dämpfung des schwingfähigen Außenschlauches AS über die gesamte Bauteillänge ermöglicht.
Die Baugruppe weist weiterhin auf der Gaseintrittsseite ein Festlager (A) und auf der Gasaustrittsseite ein Loslager (B) in Form eines Schiebesitzes auf.
Ein Anschlussfitting 201 im Bereich des Festlagers ist derart ausgelegt, dass dessen kleinster Innendurchmesser ID_F kleiner ist als der Außendurchmesser AD_Ge des gewickelten Gestrickebandes DG. Dadurch wird bei einer Montage aus Richtung der Gasaustrittsseite die axiale Position des Innenschlauchs IS mit Gestrickeband definiert.
Die wellenförmige Struktur des Innenschlauchs IS wird im Bereich des Festlagers vorzugsweise radial gestaucht und geplättet. Zusammen mit einem Kalibierring 202 wird der gestauchte Innenschlauch IS formschlüssig (und/oder durch Punktschweißen) mit dem Anschlussfitting 201 verbunden. Eine axiale Beweglichkeit im Betrieb wird somit verhindert. Der metallische, dünnwandige Kalibierring 202 weist eine möglichst glatte Oberfläche auf und ist im Innendurchmesser um ca. 1 mm größer als das einzusteckende externe Anschlussrohr 203. Der Kalibierring 202 dient somit als Einführhilfe, um unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen das Anschlussrohr 203 bei der Montage klemmfrei in den Innenschlauch IS hineinschieben zu können.
Im Betrieb hat das Entkopplungselement 200 vorrangig die Aufgabe axiale, laterale, vertikale und torsionale Bewegungen sowie hochfrequente Schwingungen von der Gaseintrittsseite (Ausgang Abgasturbolader) zur Gasaustrittsseite (Eingang Abgasnachbehandlungsbox) zu reduzieren bzw. zu entkoppeln. Laterale und vertikale Bewegungen erfolgen senkrecht zur Längsachse des Bauteils und führen zu einer Durchbiegung des Innenschlauchs IS. Die Durchbiegung des Innenschlauchs wird durch eine axiale Stauchung oder Dehnungen der einzelnen Wellungen im Bereich der elastischen Formänderung kompensiert.
Axiale und torsionale Bewegungen des Außenschlauchs AS inklusive der angelöteten und/oder angeschweißten Anschlussfittinge 201, 205 werden durch einen Schiebesitz vom Innenschlauchlauch IS entkoppelt, so dass ausschließlich eine Relativbewegung zwischen beiden Komponenten erfolgt. Dazu ist im Loslager (B) ein mit dem Innenschlauch IS form- und/oder stoffschlüssig verbundener metallischer Führungsring 206 axial und radial in einer Führungshülse 207 gelagert. Die Führungshülse 207 wird durch einen zylindrischen Abschnitt des zugehörigen Anschlussfittings 205 gebildet. Der Durchmesser D_S der Führungshülse ist kleiner als der maximale Innendurchmesser D_Fa und größer oder gleich dem minimalen Innendurchmesser D_Fi des Anschlussfittings 205. Vorzugsweise liegt das Verhältnis $(D_{S} - D_{Fi}) / (D_{Fa} - D_{Fi})$
zwischen ca. 0.0 und ca. 0.95, besonders bevorzugt zwischen ca. 0.1 und 0.9.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Führungsring auch entfallen, wobei die Führung in der Führungshülse 207 an dieser Stelle über das gewickelte Gestrickeband DG erfolgt. Die Führungslänge wird von der zu entkoppelnden axialen Beweglichkeit bestimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202015104177 U1 [0002, 0020, 0023]
DE 102015102258 A1 [0002, 0034]
WO 2017/016728 A1 [0002, 0030]
WO 2018/077613 A1 [0002]
DE 102018118801 A1 [0003, 0035, 0036, 0037]
DE 102010037772 A1 [0021]
DE 102008001297 A1 [0033]
DE 102011053131 A1 [0033]
DE 102018102101 A1 [0034]
DE 102012013946 A1 [0034]

Claims

Leitungselement (200) für Abgase, enthaltend: a) einen gasdichten Außenschlauch (AS); b) einen Innenschlauch (IS), der im Außenschlauch (AS) angeordnet und ein aus einem Profilband hergestellter Wickelschlauch ist, dessen benachbarte Profilbandwindungen spaltfrei miteinander verbunden sind; c) ein zwischen dem Innenschlauch (IS) und dem Außenschlauch (AS) angeordnetes Drahtgestricke (DG); wobei der Innenschlauch (IS) relativ zum Außenschlauch (AS) an einem ersten axialen Ende vorzugsweise fixiert ist und am zweiten axialen Ende verschiebebeweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Innenschlauches (IS) über das Drahtgestricke (DG) und/oder über einen mit dem zweiten Ende verbundenen Führungsring (206) axial und/oder torsional verschiebebeweglich in einer Führungshülse (207) gelagert ist.
Leitungselement (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Anschlussfitting (201, 205) enthält mit - einem radial äußeren Abschnitt, welcher ein axiales Ende des Außenschlauches (AS) aufnimmt, - einem radial inneren Abschnitt, welcher ein externes Anschlussrohr (203, 208) aufnehmen kann, - mindestens einem Verbindungsteg, welcher den inneren Abschnitt mit dem äußeren Abschnitt verbindet.
Leitungselement (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (207) zwischen dem radial äußeren und dem radial inneren Abschnitt in das Anschlussfitting (205) integriert ist.
Leitungselement (200) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (AD_Ge) des Drahtgestrickes (DG) größer als der Radius (ID_F) des radial inneren Abschnittes des Anschlussfittings (201, 205) ist.
Leitungselement (200) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgestricke (DG) unter radialer Vorspannung am Außenschlauch (AS) und/oder am Innenschlauch (IS) anliegt.
Leitungselement (200) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilband (121) des Innenschlauches (IS) elastische und/oder elastisch-plastische Kompressionsabschnitte (122) aufweist.
Leitungselement (200) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenschlauch (AS) und/oder der Innenschlauch (IS) punktuell, linienförmig, teilflächig oder vollflächig mit dem Drahtgestricke (DG) in Kontakt stehen.
Leitungselement (200) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenschlauch (AS) ein Wellbalg, ein Wickelbalg oder ein Membranbalg ist.
Leitungselement (200) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschlauch (IS) und/oder der Außenschlauch (AS) zumindest in einem axialen Abschnitt des Leitungselementes einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist, vorzugsweise einen ovalen oder mehreckigen Querschnitt.