DE3603498C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement zwischen einem Auspuffkrümmer einer Brennkraftmaschine und einem Einlaß­ krümmer einer Abgasturbine.

Die Verbindung zwischen dem Auspuffkrümmer einer Brenn­ kraftmaschine und dem Einlaßkrümmer einer Abgasturbine bereitet erhebliche Probleme, wenn der Abgasturbolader nicht, wie meist üblich, an den Auspuffkrümmer angeflanscht ist und somit keine Relativbewegung zum Auspuffkrümmer durchführt, sondern auf einem von der Brennkraftmaschine getrennten Teil, beispielsweise auf einer Motorstütze, angeordnet ist und somit auf Grund der Schwingungen der Brennkraftmaschine und der thermischen Ausdeh­ nung der Bauteile eine Relativbewegung zwischen dem Auspuff­ krümmer und der Abgasturbine eintritt. Die Verbindung zwischen Auspuffkrümmer und Einlaßkrümmer muß daher flexibel sein, sie muß jedoch trotz der Relativbewegung zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen absolut dicht sein, und sie muß schließ­ lich so beschaffen sein, daß sie trotz der sehr hohen thermi­ schen Belastung durch die Auspuffgase eine lange Lebensdauer hat.

Aus der US-PS 27 12 456 ist eine Auspuffleitung mit zwei Rohrabschnitten bekannt geworden, die durch eine Einrichtung mit Teilmerkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 miteinander verbunden sind. Die Enden der beiden Rohrabschnitte sind dabei nach außen und rückwärts umgebogen, um jeweils eine konische Fläche zu bilden, die einen geschlitzten Stützring aufnimmt. Das Wärmeschutzrohr besteht aus zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Abschnitten, deren freie Endabschnitte über die Stützringe geschoben und deren Enden durch Bördelung mit topf­ artigen Bauteilen verbunden sind, welche sich in die zurückge­ bogenen Enden der Rohrabschnitte erstrecken und jeweils eine innere Abstützung für den betreffenden Stützring bilden. Jedes Ende des das Wärmeschutzrohr umgebenden Balges ist über eine Wulst mit einem Ring verbunden, der auf einen Endabschnitt des Wärmeschutzrohres im Bereich des Stützringes aufliegt. Über jeden Wulst ist eine festspannbare Rohrschelle gelegt. Diese bekannte Rohrverbindung besteht aus einer Vielzahl von Einzel­ teilen und ist äußerst aufwendig insbesondere hinsichtlich ihres Zusammenbaus, da zunächst jedes Teil des Wärmeschutzroh­ res nach Einlegen des Stützringes auf das konische Ende des betreffenden Rohrabschnittes aufgeschoben, dann das topfartige Bauteil in das umgebogene Ende des betreffenden Rohrabschnittes eingeschoben und mit dem Ende des Wärmeschutzrohr-Teiles durch Bördelung verbunden werden muß, worauf erst dann die mit den Enden des Balges durch die Wulste verbundenen Ringe, auf welche bereits die Rohrschellen aufgesetzt sind, auf die Endabschnitte des Hitzeschutzrohres im Bereich der Stützringe aufgeschoben und schließlich die Rohrschellen festgezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungs­ element der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und trotzdem die eingangs aufgestellten Forderungen erfüllt und eine spannungsfreie Montage in einem großen Toleranzbereich ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist es lediglich erfor­ derlich, das Ende des Balgabschnittes an das Ende des einen Krümmers anzuschweißen, das Hitzschutzrohr mit aufgeschobenem Klemmring und loser Hohlschraube in das Blechrohr einzuschieben und dann diese Einheit an das Ende des anderen Krümmers anzu­ setzen und die Hohlschraube in dieses Ende einzuschrauben, bis der Klemmring einerseits das umgebogene Ende des Schutzrohres auf die Stirnfläche des anderen Krümmers andrückt und anderer­ seits den glatten Rohrabschnitt des Blechrohres mit dem Schutz­ rohr verklemmt. Durch den Schiebesitz zwischen dem glatten Rohrabschnitt des Blechrohres und dem Schutzrohr lassen sich auch relativ große Längentoleranzen ausgleichen und es wird eine absolut spannungsfreie Montage ermöglicht.

Es sind zwar Rohrverschraubungen bekannt (Firmensprospekt HYDRA), bei denen das schräg nach außen gebördelte Ende eines Rohres mittels eines konischen, durch eine Überwurfschraube verschiebbaren Klemmringes an eine konische Ringfläche eines die Überwurfschraube aufnehmenden Teiles gedrückt wird. Diese Rohrverbindung gibt jedoch keine Anregung für den erfindungs­ gemäßen Vorschlag, bei dem der Klemmring zwei Aufgaben zu erfüllen hat, nämlich einerseits ein dichtes Andrücken des Endes des Schutzrohres an die Stirnfläche des einen Krümmers und andererseits ein dichtes Festklemmen des Endes des Balges an das Schutzrohr. Eine relative Verschiebung der Rohre zur Ermöglichung einer spannungsfreien Montage ist bei dieser bekannten Rohrverbindung ebenfalls nicht möglich.

Um eine Beschädigung des Balgabschnittes beim Festziehen der Hohlschraube durch Abrutschen des Werkzeuges zu vermeiden, kann an der Hohlschraube ein topfartiger Körper angebracht sein, welcher den Balgabschnitt des Blechrohres übergreift. Dieser topfartige Ansatz kann weiterhin dazu dienen, im Falle einer Undichtigkeit des balgartigen Abschnittes austretende Abgase in Richtung der bereits heißen Auspuff- oder Turbinen­ einlaßkrümmer zu lenken, so daß eine Überhitzung wärmeempfindlicher Teile in der Umgebung vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Verbindung zwischen einem Auspuffkrümmer einer Brennkraftmaschine und einem Einlaßkrümmer einer Ab­ gasturbine im Längsschnitt dargestellt ist.

Mit 1 ist der Einlaßkrümmer einer nicht dargestellten Abgasturbine bezeichnet, der mit dem Auspuffkrümmer 2 einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmschine flexibel und dicht verbunden werden soll. Diese Ver­ bindung wird in erster Linie durch ein Blechrohr 3 aus hochwärmebeständigem Stahl, beispielsweise X15 CrNiSi2012, mit einer Wandstärke von beispielsweise 0,5 mm gebildet. Das Blechrohr 3 hat einen Balgab­ schnitt 4, der die nötige Flexibilität ermöglicht, und einen glatten Rohrabschnitt 5. Das freie Ende des Balgabschnittes 4 ist an einen Ring 6 angeschweißt, der seinerseits an das Ende des Einlaßkrümmers 1 an­ geschweißt ist. Innerhalb des Blechrohres 3 ist ein metallisches Schutzrohr 8 angeordnet, das an dem glatten Rohrabschnitt 5 des äußeren Blechrohres 3 anliegt und dessen freies Ende 7 radial nach außen umgebogen ist. Im Bereich des Balgabschnittes 4 ist der Durchmesser des Schutzrohres 8 verringert, so daß sich ein beträchtlicher Abstand von dem Balgab­ schnitt 4 ergibt. Das Schutzrohr 8 ragt, wie ersichtlich, bis in den Bereich des Verstärkungsringes 6 hinein. Das Schutzrohr 8 dient nicht nur dazu, den Balgabschnitt 4 des Blechrohres 3 vor den heißen Abgasen zu schützen, sondern es bildet auch eine glatte Abgasführung mit geringem Druckverlust.

Zur Befestigung des äußeren Blechrohres 3 und des inneren Schutzrohres 8 an dem Auspuffkrümmer 2 dient eine Hohl­ schraube 9 mit einem Außengewinde 10, das in ein Innen­ gewinde 11 im vergrößerten Ende 12 des Auspuffkrümmers 2 eingeschraubt werden kann. Das Innengewinde 11 umgibt eine Ringfläche 13, an welche das umgebogene Ende 7 des Rohres 8 beim Einschrauben der Schraube 9 durch einen Klemmring 16 angedrückt wird. Um eine absolut dichte Schraubverbindung zu erreichen, hat die Durch­ gangsbohrung 14 der Hohlschraube 9 einen ersten Ab­ schnitt mit einem Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des glatten Rohrab­ schnittes 5 und an den sich ein konisch erweiternder Abschnitt 15 anschließt. Der Klemmring 16 hat einen dem Außendurchmesser des glatten Rohrabschnittes 5 entsprechenden Innendurchmesser sowie eine dem konischen Abschnitt 15 der Durchgangsbohrung 14 der Hohlschraube 9 entsprechenden konische Außenfläche 17 und er ist an seinem in der Zeichnung unteren Ende mit einigen radialen Einschnitten 18 versehen, um eine gewisse Elastizität in diesem Bereich zu erreichen. Beim Einschrauben der Schraube 9 in das Innengewinde 11 wird der Klemmring aufgrund der konischen Flächen 15, 17 einerseits leicht zusammengedrückt, wobei er den Rohrabschnitt 5 radial auf das Schutzrohr 8 spannt, und andererseits in der Zeichnung nach oben verschoben, bis er das umgebogene Ende 7 des Rohres 8 dicht an die Ringfläche 13 gepreßt hat. Der Klemmring 16 läßt während der Montage eine relative Axialverschiebung zwischen dem Rohrabschnitt 5 und dem Schutzrohr 8 zu, so daß das äußere Blechrohr 3 absolut spannungsfrei montiert werden kann.

Um eine Beschädigung des Balgabschnittes 4 beim Ein­ schrauben der Hohlschraube 9 durch Abrutschen des Werkzeuges zu vermeiden, ist an der Hohlschraube 9 ein topfartiger Körper 19 angepunktet, der, wie er­ sichtlich, den Balgabschnitt 4 übergreift. Dieser topf­ artige Körper 19 bewirkt außerdem, daß im Falle eines Undichtwerdens des Balgabschnittes 4 austretende Ab­ gase in Richtung des Einlaßkrümmers 1 abgelenkt werden, so daß in der Nähe befindliche wärmeempfindliche Teile vor den heißen Abgasen geschützt sind.

Claims (2)

1. Verbindungselement zwischen einem Auspuffkrümmer (2) einer Brennkraftmaschine und einem Einlaßkrümmer (1) einer Abgasturbine, mit einem Blechrohr (3) mit einem Balgabschnitt (4) dessen Enden zur dichten Befestigung an einem Ende des einen bzw. des anderen Krümmers (1 bzw. 2) bestimmt sind, und mit einem Hitzeschutzrohr (8) inner­ halb des Blechrohres (3), das an einem Ende (7) radial nach außen umgebogen ist und mit einem radialen Abstand frei in den Balgabschnitt (4) des Blechrohres (3) hineinragt,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Blechrohr (3) einen glatten Rohrabschnitt (5) auf­ weist, der am Hitzeschutzrohr (8) anliegt und mit diesem einen Schiebesitz bildet, der von einem Klemm­ ring (16) umschlossen wird,
• - der Klemmring (16) mit einem dem Außendurchmesser des glatten Rohrabschnitts (5) des Blechrohres (3) ent­ sprechenden Innendurchmesser versehen ist und einen konischen Abschnitt (17) aufweist,
• - eine Hohlschraube (9) den glatten Rohrabschnitt (5) des Blechrohres (3) umgibt, mit einem Innendurch­ messer, der geringfügig größer ist als der Außen­ durchmesser des glatten Rohrabschnitts (5) und mit einem konischen Abschnitt (15), der über den konischen Abschnitt (17) des Klemmringes (16) schiebbar ist, wobei die Hohlschraube (9) mit einem Außengewinde ver­ sehen ist, welches in eine mit einem Innengewinde aus­ gestattete Muffe (12) des anderen Krümmers (2) schraub­ bar ist und
• - beim Einschrauben der Hohlschraube (9) sich die konischen Abschnitte (15, 17) der Hohlschraube (9) und des Klemmringes (16) derart übereinander schieben, daß einerseits der glatte Rohrabschnitt (5) mit dem Schutz­ rohr (8) verklemmt wird und andererseits das umgebogene Ende (7) des Schutzrohres (8) auf eine Stirnfläche (13) des anderen Krümmers drückt, und
• - das Ende des Balgabschnittes (4) an einen Haltering (6) angeschweißt ist, der seinerseits an das Ende des einen Krümmers (1) angeschweißt ist.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Hohlschraube (9) ein topfartiger Körper (19) angebracht ist, der den Balgabschnitt (4) des Blechrohres (3) übergreift.