DE3417692A1

DE3417692A1 - Nachgiebige verbindung fuer heissgehende leitungen

Info

Publication number: DE3417692A1
Application number: DE19843417692
Authority: DE
Inventors: Norbert 7994 Langenargen Eisenblätter; Hans 7990 Friedrichshafen Sudmanns
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1984-05-12
Filing date: 1984-05-12
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE3417692C2

Description

Nachgiebige Verbindung für heißgehende Leitungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine nachgiebige Verbindung für heißgehende Leitungen nach dem Oberbegriff des Anspruches i.
Nachgiebige Verbindungen dieser Art sind an Trennstellen bei Abgasleitungen von Brennkraftmaschinen zum Ausgleich von Fluchtungs- und Wärmedehnungsdifferenzen in Anwendung.
Aus der DE-PS 12 18 820 ist eine nachgiebige Verbindung für Abgasleitungen bekannt geworden. Bei dieser bekannten Anordnung ist koaxial zu der zwischen den Leitungsenden angeordneten Steckbüchse zur Sicherstellung von Gasdichtheit eine Mantelbüchse auf die Leitungsenden zusätzlich aufgepreßt. Mit der Mantelbüchse ist die Nachgiebigkeit der Verbindung stark eingeschränkt. Auch wenn die Paßenden der Mantelbüchse dünnwandig ausgebildet sind, ergeben sich bei Differenzen zwischen den Leitungsenden schon bei der Montage schädliche Verspannungen in den Abgasleitungen. Die Steck büchse ist bei der bekannten Anordnung ungeschützt den heißen Abgasen ausgesetzt, wodurch die zum Undichtwerden der Steckbüchse führenden Umstände nicht beseitigt sind. Beim Anfahren der Brennkraftmaschine erwärmt sich die dünnwandige Steckbüchse in direktem Kontakt mit den heißen Abgasen rascher als die von der Steckbüchse geschützten, dickwandigen Leitungsenden. Der Außendurchmesser der balligen Ringwülste dehnt sich dadurch schneller als der korrespondierende Innendurchmesser der Ausnehmungen in den Leitungsenden, was auf Grund der Linienberührung zu starker Pressung führt. Die Folge sind plastische Verformungen an den balligen Ringwülsten. Bei abnehmender Temperaturdifferenz zwischen Steckbüchse und Leitungsenden bildet sich dann zwischen Ringwulst und Ausnehmung ein Spalt aus, der das System undicht macht.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine nachgiebige Verbindung zu schaffen, bei der plastische Verformungen an den balligen Ringwülsten der Steckbüchse nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die vorgeschlagene Anordnung ist die Steckbüchse vor direktem Kontakt mit den heißen Gasen geschützt. Die Erwärmungsgeschwindigkeit der Steckbüchse und der Leitungsenden sind einander so weit angenähert, daß die korrespondierenden Durchmesser von balligen Ringwülsten und Ausnehmungen sich bei Erwärmung gleichmäßig vergrößern. Die zur plastischen Verformung der balligen Ringwülste führende Pressung ist damit vermieden. Die vorgegebene Spielfreiheit zwischen den Leitungsenden und der Steckbüchse bleibt bei allen Betriebsbedingungen gewährleistet.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine plastische Verformung an den Ringlxlsten der Steckbüchse beim ersten Anfahren der heißgehenden Leitung vermieden sind, daß eine unverwechselbare Montage der nachgiebigen Verbindung erreicht ist, daß Steckbüchse und Schutzhülse als vormontiertes Teil die Endmontage vereinfachen, daß Wärmeverluste der Abgase in einer Abgasleitung durch die Doppelwandigkeit der nachgiebigen Verbindung vermindert sind.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 bis Fig. 4 Längsschnitte von nachgiebigen Verbindungen mit unterschiedlicher Ausbildung von Steckbüchse und Schutzhülse; Fig. 5 Teil-Querschnitt nach Linie V-V in Fig. 1; Fig. 6 Teil-Querschnitt nach Linie VL-VI in Fig. 2; Fig. 7 Teil-Querschnitt nach Linie Vil-Vil in Fig. 3; Fig. 8 Teil-Querschnitt nach Linie VlII-VIII in Fig. 4.
Die Trennstelle zwischen Leitungsenden li, 12; 21, 22; 31, 32; 41, 42 von Abschnitten einer nicht weiter dargestellten Abgasleitung einer Brennkraftmaschine ist durch eine Steckbüchse 13, 23, 33, 43 überbrückt. Ballige Ringwülste 10, 19; 20, 29; 30, 39; 40, 49 an den Enden der Steckbüchse 13, 23, 33, 43 sind in korres~)ondierenden Ausnehmungen der Leitungsenden 11, 12; 21, 22; 31, zv; 41, 42 gleitbar gelagert. Die Steckbüchse 13, 23, 33, 43 ist dadurch in der Lage, sich vorhandenen und beim Betrieb auftretenden Lagedifferenzen der Leitungsenden anzupassen.
Um beim Anfahren der Brennkraftmaschine den Wärmefluß vom Abgas in die Steckbüchse 13, 23, 33, 43 zu verzögern, ist die Steckbüchse unter Bildung eines Ringspaltes 53 mit einer Schutzhülse 14, 24, 34, 44 untrennbar ausgekleidet. Die Schutzhülse 14, 24, 34, 44 weist an einem Ende einen eine Stirnseite der Steckbüchse 13, 23, 33, 43 überdeckenden Flansch 18, 28, 38, 48 auf. Zwischen dem Flansch 18, 28, 38, 48 und der gegenüberliegenden Stirnseite der Steckbüchse i, 23, 33, 43 ist ein dem Ringspalt 53 entsprechender axialer Abstand 51 vorhanden.
Die Paarungen der balligen Ringwülste 10, 20, 30, 40 mit den korrespondierenden Ausnehmungen der Leitungsenden 12, 22, 32, 42 weisen einen anderen Durchmesser auf als die Paarungen der balligen Ringwülste 19, 29, 39, 49 mit den Ausnehmungen der Leitungsenden il, 21, 31, 41. Dadurch wird der seitenrichtige Einbau der nachgiebigen Steckverbindung gewährleistet. Der Zusammenbau von Steckbüchse 13, 23, 33, 43 und Schutzhülse 14, 24, 34, 44 erfolgt immer in der Weise, daß der Flansch 18, 28, 38, 48 der Schutz- hülse 14, 24, 34, 44 dem Ringwulst zugeordnet ist, der mit dem stromaufliegenden Leitungsende 12, 22, 32, 42 zusammenpaßt. Die Steckbüchse 13, 23, 33, 43 ist damit vor der direkten Anströmung durch heißes Abgas geschützt.
Die Schutzhülse 14 24 besitzt bei der Ausführung nach Fig. i und 2 am Außendurchmesser auf etwa halber axialer Länge einen Zentrierbund 17, 27. Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist am Innendurchmesser der Steckbüchse 13 eine zum Zentrierbund 17 der Schutzhülse 14 korrespondierende Nut ausgebildet, wobei die in Fügerichtung vorn liegende Nutflanke 15 niedriger ausgebildet ist, als die andere Nutflanke 16. Zentrierbund 17 der Schutzhülse 14 und der Nut der Steckbüchse 13 bilden eine nicht reversierbare Rastverbindung.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist zur Aufnahme des Zentrierbundes 27 der Innendurchmesser 26 der Steckbüchse 23 ausgehend von dem Ende, das dem Flansch 28 der Schutzhülse 24 zugeordnet sein soll, bis etwa zur halben axialen Länge mit entsprechendem Durchmesser ausgebildet. Als axialer Anschlag für den Zentrierbund 27 der Schutzhülse 24 beim Zusammenbau ist in der Steckbüchse 23 ein Bund 25 angeordnet. Nach dem Fügen von Steckbüchse 23 und Schutzhülse 24 werden beide Teile durch eine Schweißnaht 52, z. B.
durch Punktschweißen, untrennbar miteinander verbunden.
Die Anordnungen nach Fig. 1 und 2 sind in Bezug auf Zentrierbund und passendem Gegenstück ebensogut gegengleich auszubilden, ohne dabei den offenbarten Erfindungsgedanken zu verlassen.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 handelt es sich um eine spanlosgeformte Ausbildung von Steckbüchse 33 und Schutzhülse 34, wobei die Verbindung zwischen beiden Teilen der Ausführung nach Fig. 1 ähnlich ist. Außer den balligen Ringwülsten 30, 39 wird auf etwa halber axialer Länge der Steckbüchse 33 eine am Außendurchmesser vorstehende, umlaufende Sicke 35 spanlos ausgeformt. Die mit dem gebördelten Flansch 38 vorgefertigte Schutzhülse 34 wird mit der Steckbüchse 33 lose zusammengefügt, so daß der Abstand 51 eingehalten ist und dann der Zentrierbund 37 in Form einer Sicke vom Innendurchmesser der Schutzhülse 34 aus in die schon vorhandene Sicke 35 an der Steckbüchse 33 hineingeformt.
Die Anordnung nach Fig. 4 entspricht weitgehend der Ausführung nach Fig. 2, wobei die Steckbüchse 43 und die Schutzhülse 44 span los geformt sind. An der Steckbüchse 43 ist ein am Innendurchmesser vorstehender Bund 45 in Form einer umlaufenden Sicke angeordnet, die zum balligen Ringwulst 40 hin in einen Innendurchmesser 46 ausläuft. An der Schutzhülse 44 ist eine Sicke 47 ausgebildet, die mit ihrem Außendurchmesser dem Innendurchmesser 46 der Steckbüchse 43 entspricht. Die Lage von Sicke 45 und Sicke 47 in axialer Richtung ist so gewählt, daß sich zwischen Steckbüchse 43 und Flansch 48 nach dem Fügen beider Teile der Abstand 51 ergibt.
Steckbüchse 43 und Schutzhülse 44 werden durch eine Schweißnaht 52, z. B. durch Punktschweißen, untrennbar miteinander verbunden.
Eine Verringerung des Wärmeflusses von der Schutzhülse 14, 24, 34, 44 in die Steckbüchse 13, 23, 33, 43 ist durch die Ausbildung des Zentrierbundes 17, 27, 37, 47 nach Fig. 5 bis 8 erreichbar.
Bei den Anordnungen nach Fig. 5 und 6 besteht der Zentrierbund 17', 27' anstelle eines geschlossenen Kreisringes aus mehreren am Umfang ausgebildeten Segmenten, so daß die Kontaktfläche zwischen Steckbüchse 13, 23 und Schutzhülse 14, 24 sehr klein ist.
Bei den Anordnungen nach Fig. 7 und 8 wird ebenfalls eine kleine Kontaktfläche zwischen Steckbüchse 33, 43 und Schutzhülse 34, 44 erreicht, wenn der Zentrierbund 37', 47' statt umlaufend, nur au: einigen Umfangsabschnitten sickenartig ausgebildet ist.
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Claims

Patentansp rüche Nachgiebige Verbindung für heißgehende Leitungen von Brennkraftmaschinen, mit einer zwischen zwei Leitungsenden angeordneten Steckbüchse, die nahe ihrer Enden ballige Ringwülste aufweist und in Ausnehmungen der Leitungsenden gleitbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckbüchse (13, 23, 33, 43) unter Bildung eines Ringspaltes (53) mit einer Schutzhülse (14, 24, 34, 44) ausgekleidet ist, daß die Schutzhülse (i4, 24, 34, 44) an einem Ende einen eine Stirnseite der Steckbüchse (13, 23, 33, 43) überdeckenden Flansch (18, 28, 38, 48) aufweist und daß Steckbüchse (13, 23, 33, 43) und Schutzhülse (14, 24, 34, 44) untrennbar miteinander verbunden sind.
2. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außendurchmesser der Schutzhülse (14, 24, l, 44) auf etwa halber axialer Länge ein Zentrierbund (17, 27, 37, 47) angeordnet ist.
3. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierbund (37, 47) durch eine umlaufende, am Innendurchmesser der Schutzhülse (34, 44) ausgeformte Sicke gebildet wird.
4. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Zentrierbundes (27, 47) der Schutzhülse (24, 44) der Innendurchmesser (26, 46) der Steckbüchse (23, 43) von einem Ende ausgehend bis zu einem Anschlag (25, 45) entsprechend ausgebildet ist.
5. Nachgiebige Verbindung nach den Ansprüchen 2 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Steckbüchse (23, 43) und Schutzhülse (24, 44) nach dem Fügen im Bereich des Zentrierbundes (27, 47) durch Schweißen verbunden sind.
6. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Innendurchmesser der Steckbüchse (13, 33) eine zum Zentrierbund (17, 37) der Schutzhülse (14, 34) korrespondierende Nut angeordnet ist.
7. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut durch eine umlaufende, am Innendurchmesser der Steckbüchse (33) ausgeformte Sicke (35) gebildet wird.
8. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der beiden Nutflanken (15, 16) verschieden ausgebildet ist.
9. Nachgiebige Verbindung nach den Ansprüchen 2, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß Zentrierbund (17) und Nut eine nicht reversierbare Rastverbindung für Steckbüchse (13) und Schutzhülse (14) bilden.
10. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Paarungen von balligem Ringwulst der Steckbüchse mit der korrespondierenden Ausnehmung des Leitungsendes jeder nachgiebigen Verbindung einen anderen Durchmesser aufweist.
11. Nachgiebige Verbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Fügen von Steckbüchse (13, 23, 33, 43) und Schutzhülse (14, 24, 34, 44) der Flansch (18, 28, 38, 48) der Schutzhülse (14, 24, 34, 44) dem Ringwulst (10, 20, 30, 40) zugeordnet ist, der mit dem stromaufliegenden Leitungsende (12, 22, 32, 42) korrespondiert.