DE8705612U1

DE8705612U1 - Flexibles Leitungselement für Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE8705612U1
Application number: DE8705612U
Authority: DE
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1987-03-14
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1987-04-23

Description

Metallschlauch-Fabrik Pforzheim
Östliche Karl-Friedrich-Straße 134

7533 Pforzheim

Flexibles Leitungselement für Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement für Abgas 1 eitungen von Verbrennungsmotoren bei Kraftfahrzeugen mit einem schraubengangförmig oder ringgewellten 3alg aus Metall und mit diesem beidseitig gasdicht durch Schweißen verbundenen, im wesentlichen zylindrischen Anschl ußstüc!<en in Form von Hülsen oder Stutzen.

Derart:ce flexible Leitungse'enents werden in der R e c e' aTs ZwI scr.ensiLicka ir. die in übri gen .s:arre Abgas-

leitung eingebaut, um Bewegungen und Schwingungen aufzunehmen und von der Weiterleitung an benachbarte Bauteile abzukoppeln, wie sie durch die elastische Lagerung der Antriebsmaschine, Erschütterungen des

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j te. entstehen. Daiiei tritt neben der Eigenschaft der Flexibilität in zunehmenden Maße die Frage der Wärmedämmung, der Schal 1 absorbtion und der Dichtheit gegen Austritt von Abgaben in den Fordergrund, insbesondere in Verbindung mit Katalysatorfahrzeugen und verschärften Bestimmungen hinsichtlich Schall- und Abgasemission.

Leitungselemente der eingangs genannten Art gehören zu den von Haus aus absolut dichten Elementen.Diese nüssen jedoch wegen der insbesondere im Zuge der Abgasentgiftung auftretenden immer höheren Temperaturen aus korrosionsbeständigem and damit vergleichsweise teuerem Material hergestellt werden. Im hinblick auf die none T=mperaturbelastung wird eine vergleichsweise große Wandstärke für den SaIg erforderlich, die wiederum in ganz entscheidendem Maß die Flexibilität negativ beeinflußt, die aber gerade für ein Ausgleichselement zur 3ewegungs- und Schwingungsaufnahme im Vordergrund steht. Um trotz der erheblichen Wandstarke ausreichende Flexibilität sicher zu stellen, ist man daher gezwungen, dem Leitungselement eine bedeutende L &xgr; &pgr; g e zu geben. Dies wiederum steigert den Material- und Kasteneinsatz, insbesondere aber den für die Unterbringung des Leitunjselementes er-

forderlichen Raum, der jedoch bei modernen Kraftfahrzeugen im Zuge der dort verwirklichten sehr kompakten 3suweise immer knapper wird.

Um diesen Erscheinungen zu begegnen, ist es bereits bekannt, im Balg ein einseitig befestigtes Degenrohr als Wärmeschutzrohr anzuordnen, un auf diese Weise den heißen Abgasstrom von einer direkten Berührung oit der Innenseite des Balges fernzuhalten und im übrigen zwischen Degenrohr und BaIo einen nicht durchströmten Zwischenraum zu schaffen, der in gewisser Weise als dämpfendes Glied in der Kette der Wärmeübertragung vom Abgas nach außerhalb des Leitungselementes dient. Diese Maßnahme setzt zwar die Belastung des das Leitüngseiement iss wesentl "Chen bildenden Balges herab, so daB der Balg auf ein geringeres 3elastungsprofi1 hin diomensioniert, folglich etwas dünnwandiger und kürzer ausgebildet werden kann. Das so erreichte bedeutet jedoch einen verhältnismäßig kleinen Entwicklungsschritt und rau 3 in Ii br; gen den erheblichen Nachteil ir. Kauf nehmen, da.3 durch das erwähnte Degenrohr die lateral- und Argularbeweglicr,keit des Balges erheblich eingeschränkt, wird, obwohl gerade diese bei kürzer werdendem Leitungsei en»e nt in ents?^rechend immer höherem Ma3e gefordert ist.

&Xgr; *: &pgr; w e : t e - e s e ' 'r, e b " i er, e s ?^r;:"e* ist d j »■ &zgr; &igr; d : e .Resonanz-

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dessen rascher Zerstörung führen würden, würde der Balg nicht entsprechend stark dimensioniert und infolgedessen, wie dargelegt, mit einer erheblichen Länge ausgestattet.

Aufgab« «er Erfindung 1st es daher, für ein Leitungselement der eingangs genannten Art eine Möglichkeit anzugeben, wie sich dieses vergleichsweise sehr kurz und dünnwandig, damit also kompakt ausbilden lä'St und trotzdem eine gute Schallisolierung und hohe Hitzebeständigkeit ergibt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die lichte Weite des dar Verbindung mit dem Balg abgewandten freien Endes der Anschlußstücke kleiner als der lichte Innenquerschnitt des Balges ist, daß mit der Innenseite der freien Enden ein lose und ohne Dichtungssinlage gewickelter, zum Balg koaxial angeordneter Metallschlauch aus hitze- und korrosionsbeständigem Metall durch Schweißen verbunden ist, daß der AuSenquerschnitt des Metallschlauches mit Abstand kleiner als der lichte Innenquerschnitt des Balges ist, da3 in den Ringraum zwischen Balg und Metalischlauch eine wärmedäitimende, schal 1 absorbierende , korrosions- und hitzbeständige Isolierlage eingebracht ist und d 2 3 die Isolierlage axial gestaucht und damit radial gegebenenfalls bis in die Profi 1i e r ung des Balges und des Metal!schlauenes aufgeweitet sowie verdichtet ist.

Durch diese erfindungsgeraäßen Maßnahmen ist mit der Isolierlage zunächst einmal sichergestellt, daß der 3alg gegenüber dem Abgasstrom über eine gute Wärmeisolierung verfügt und mit dem Abgasstrom nicht in Berührung kommt» so daß bei der Dimensionierung des Balges außergewöhnliche Temperatureinflüsse ausgeschaltet sind. Oarüberhinaus führt die Isolierlage Insbesondere dann, wenn sie in die Balgprofilierung etwas eindringt, zu einer äußerst starken Schwingungsdämpfung für den Balg und zu einer gleichmäßigen Verteilung der Schwingungen über die gesamte Balgläge, so daß auch diesbezüglich keine übermäßige Rücksichtnahme wehr erforderlich ist. Dies alles führt dazu, daß der Balg vergleichsweise dünnwandig und damit hochflexibel ausgebildet werden kann, so daß er bereits bei geringer Länge die notwendige Axia-Lateral- und Anguiarbeweglichkeit aufweist.

Andererseits kann die innere Abstützung und Distanzierung der Isolieriage gegenüber dem Abgasstrom nunmehr als einfachster, äußerst lose gewickelter Metallschlauch ausgebildet sein, der dadurch einerseits die Flexibilität bzw. Beweglichkeit des Balges und damit des Leitungselementes in keiner Weise beeinträchtigt oder einschränkt, andererseits aber nicht die Gefahr des Entstehens von Klappergeräuschen od. dgl. mit sich bringt, da auch der Metallschlauch gleichermaßen durch die in seine Profilierung von außen eingreifende I isolier lage hinsichtlich der Entstehung von Schwingungen

gedämpft und gehalten ist. Die innere Abstützung ist also ebenfalls hoch flexibel und setzt dem Leitungselement hinsichtlich Axial-, Lateral- und Angularbeweglichkeit keinerlei Grenzen.

Schließlich ist durrh die Schweißverbindung zwiscne.i Metallschlauch und Anschlußstücken, die als Abschluß der Montage der geschilderten Einheit stattfindet, die Isolierlage allseitig gekammert, so daß sie keine Möglichkeit des Auswaiehens hat und sich damit im Betrieb nfcht eventuell allmählich auflösen kann. Bei der Montage unterstützt die Eigenschaft des Metall-Schlauches, in weiten Grenzen längenveränderbar zu sein, die Montage der Einheit und dabei die Möglichkeit des Zutritts zur Isolierlage, um diese zu stauchen und zu verdichten.

Zweckmäßig ist es, 4a3 die Isolierlage im wesentlichen aus Glas- oder Mineralfasern gebildet ist. Dabei kann das Material der Isolierlage in Form eines Vlieses, eines Gewebes, eines Gestrickes oder eines Geflechtes vorliegen. Hier ist insbesondere die Verwendung einer als Geflecht ausgebildeten Isolierlage von besonderem Vorteil, da sich Geflechte unter gleichzeitiger Änderung ihres Durchmesser« in weiten Grenzen in ihrer Länge ändern lassen, wobei eine Längenvergrößerung zu einer Durchmesserreduzierung und umgekehrt führt. Dies läßt sich bei der Montage dadurch ausnutzen, daß der Metallschlauch, zusammen mit eine-r darum angc--

ordneten I s &ogr; 1 ierläge aus einem Geflecht in die äußerste Strecklage gebracht wird, um so in den 3alg ohne Schwierigkeiten eingeschoben werden zu können. In Anschluß daran wird dann der Metallschlauch zusammen mit der Isolierlage auf die Einbaulänge zuzammengeschoben, wodurch die Isolierlage sich gleichmäßig über die gesamte Länge in ihrem nufcliiBöeeai· »n uAf ni>nAern cii^h^ iwae ui eHäf &igr;&igr;&eegr; /&iacgr;'&agr;&tgr;&igr;&igr;

fü'irt, daß das Material der Isolierlage verdichtet und gleichzeitig von innen in die Pfofi1ierung des Balges und von außen in die Prof i'! ierung des Metall -Schlauches gedruckt wird, so daß sich hier ein guter gegenseitiger Verebund ergibt, der eine hohe Schwingungsdämpfung in über die gesamte Länge des Lei tur.gselementes gleichmäßiger Verteilung gewährleistet.

In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, daß die Isolierlage zweischichtig ausgebildet ist insbesondere in dem Sinne, daß einer radial innen liegenden Schicht von Anfang an eine höhere Dichte und Temperaturbeständigkeit gegeben wird, während die äußere Schicht mehr auf die Schaffung eines guten formschlüssigen Verbundes mit den Balg ausgelegt ist. So kann also insbesondere die innere Schicht der Isolierlage ein Vliesstoff sein, während die äußere Schicht als Geflecht des I so!iermaterials ausgebildet ist.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein,.da2 das Material

der Isolierlage eine Beimengung aus hitze- und korrosionsbeständigen Metallfasern enthält, 'jni dadurch die innere Festigkeit und Tragfähigkeit der Isolierlage zu erhöhen.

Im Hinblick auf die weitere Ausbildung des Leitungselenentes kann vorgesehen sein, daß die Anschlußstücke balgseitig eine bis auf den Außenquerschnitt des Balges geführte Aufbördelung aufweisen sowie im Bereich dieses Außenquerschnittes mit dem Balg verschweißt sind. Ist dann der Balg mit einem Schlauch aus Drahtgeflecht ummantelt, um dem Balg zusätzlich gegen äußere mechanische Beeinflussung und Verschmutzungen zu schützen, so können die Schlauchenden des Drahtgeflechtes ebenfalls durch die Verschweißung zwischen Anschluöstücken und Balg erfaßt sein.

Darüber hinaus kann es dann zweckmäßig sein, daß die Anschlußstücke ausgehend von den Aufbördelungen einen sich koaxial über einen Teil der Balg- bzw. Schlauchlänge erstreckenden zylindrischen Fortsat;: aufweisen, um gerade die Enden des Balges und gegebenenfalls des Geflechtsschlauches im Bereich der Anschlußverbindung zu schützen. Hier ist es schließlich zweckmäßig, daß der Fortsatz zu seinem freien Ende hin trompetenförinig aufgeweitet ist, um im Rahmen der Angular- und Lateralbeweglichkeit des Leitungseiementes nicht im Wege zu stehen.

Was die Ausbildung des Metallschlaucies des erfindung ..gemäßen Leiturgselementes betrifft, so ist es zweckmäßig, diesen als Agraffschlauch auszubilden.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Agraffschlauch eine Bandprofi 1ierung mit sich hinterhakenden Bandkanten aufweist. Hiar findet also eins snlrhe Ausbildung des Agraffschlauches Verwendung, bei dem die Bandkanten nicht nur in Axialrichtung des Schlauches dessen Längenänderungen begrenzen, sondern auch in Radialrichtung dafür sorgen, daß die einzelnen Schlauchwicklungen gegeneinander festgelegt sind, wobei ein im Rahmen dieser Festlegung gewünschtes Spiel durch entsprechende Ausbildung der Bankprofilierung gewählt werden kann.

Der Metallschlauch, insbesondere in seiner Ausbildung ils Agraffschlauch kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie er im Normalfalle aus Gründen der einfachen Herstellung zweckmäßig ist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß der Metallschlauch einen vieleckigen Querschnitt aufweist, was nicht nur dazu führt, daß sich benachbarte und ineinander greifende Windungen des Meta Ilschlauches nur in engen Grenzen gegeneinander verdrehen können, sondern was auch dazu führt, daß die Isolierlage in Umfangsrichtung eine gewisse zusätzliche Festlegung gegen Verrutschen erfährt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der &eegr; ach folgenden Beschreibung sinsr Ausführungsform anhand der Zeichnung, die ein Leitungselement in Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt teigt. ·"·■ " ^: V ■

In der Zeichnung ist ein ringgewellter Metallbalg 1 mit Krsisquerschnitt dargestellt, dessen Enden im Bereich des Balgaußendurchmessers mit Anschlußstücken 2, 3 in Form von Metallhülsen verschweißt sind. Dabei ist ein den Balg 1 außen umgebender Schlauch 4 aus einem Metallgeflecht mitverschweißt, der den Balg gegen äußere mechanische Beeinträchtigung und Verschmutzung schützt. Ausgehend von den Schweißstellen 5, 6 weisen die Anschlußstücke 2, 3 außerdem Fortsätze 7, 8 auf, die den Balg 1 und den Schlauch 4 im Bereich der Schweißverbindungen 5, 6 stützen und außerdem endständig trompetenförmig aufgeweitet sind, um Angular- und Lateral bewegungen des Balges und des Schlauches ohne das Auftreten einer Kantenpressung zuzulassen.

Innerhalb des Balges 1 ist eine aus zwei Schichten 9, 10 aufgebaute Isolierlage aus Mineral- oder Glasfasern angeordnet, wobei die Schicht 9 ein durch Stauchung aufgeweitetes Geflecht des Isoliermaterials und die Schicht 10 ein durch Stauchen verdichtetes Vlies des Isoliermaterials sein kann^ Die Isolierlage 9, 10 erstreckt sich über die gesamte Länge des

Balges 1 und ist .nach radial innen durch einen lose ohne Dichtungseinlage gewickelten Agraffsch!auch 11 abgestützt, dessen Außendurchmesser us die gewünschte Dicke der Isolierlage kleiner als der Innendurchmesser des Balges 1 ist» und de$$en Xußendurehaesser '■'■■;'*■? la übrigen dem lichter. Querschnitt der freien Enden der Anschlußstücke 2, 3 entspricht» so daß er dort , bei 12 und 13 durch Schweißen Bit den Anschlußstücken 2. 3 fest verbunden sein kann.

Dadurch« daß der Agraffschlauch 11 lose, also unter erheblichen gegenseitigen Spiel der ineinandergreifen* den Schlauchwindungen gewickelt ist* hat der Agraffschlauch 11 in Axial-» Angular- und Lateralrichtung völlig ungehinderte Bewegungsfreiheit, so daß er die gleichersaßen gegebene Flexibilität bzw. Beweglich keit des Balges 1 in keiner Weise beeinträchtigt. Dies führt andererseits nicht zu einer Gefahr des Klapperns der Agraffschlauchwinrfunge«, seil «bensc wie bezüglich des Balges 1 das Material der Dichtlace 9, 10 durch derer. Stauchung etwas in die Profilierung von Balg 1 und Agraffsch!auch Ii eindringt und damit diese Teile bzw. die gegenseitige Bewegung deren benachbarter Windungen bzw. Heilungen in einer über die gesamte Länge des Leitungselemerites gleichmäßig verteilten Heise dämpft.

Die IsoTierlage 9, 10 führt insgesamt dazu, daß der Balg 1 bezüglich der· ibgasbedi ngten .Wäratbe'i as tung

vom Abgasstrom abgekoppelt ist, so daß der Balg dünnwandig und kurz ausgebildet sein kann, ohne damit verglichen mit bekannten Bälgen an Beweglichkeit und Leistungsfähigkeit Insbesondere hin-"sichtlich'Lebensdauer zu ygrliersn. ~/

Hinsichtlich der Herstellung bzw. der Montage des dargestellten Leitungseleaentes kann aan beispielsweise so vorgehen, daß zunächst alt dem Anschlußstück 2 der Balg 1 und der Geflechtsschlauch 4 verschweißt wird..Anschließend wird eine aus Agraffschlauch 11 und über dessen gesamte Länge darum angeordnete Isolierlage 9, 10 von rechts nach links in dan Balg 1 eingeschoben, wobei sich die Isolierlage von links her dadurch verdichtet und radial vergrößert, daß der Agraffschlauch weiter bis in den freien Querschnitt des Anschlußstückes 2 bewegt wird, um dort angeschweißt tu werden.

Anschließend wird die Isolierlage von ihrem rechten Ende aus gestaucht und damit verdichtet sowie radial vergrößert, beispielsweise durch das Aufstecken des rechten Anschlußstückes 3, das aann anschließend bei 6 mit dem Balg I und dem Geflechtsschlauch 4 verschweißt wird. Als letztes findes dann die Schweißverbindung zwischen Anschlußstück 3 und Agraffsch!auch 11 bei 13 statt.

Je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles kann das

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Material der Isolierlage 9, 10 durch eine Beimengung von Metallfasern verstärkt und verfestigt sein.

Das so erstellte Leitungselement zeichnet sich durch h"ohe Beweglichkeit aus und ist andererseits mit einer starken Schwingungsdämpfung und Wärmeisolierung ausgestattet« womit es auf kleinen Einbauraum alle hler in Zusammenhang mit modernen Abgasanlagen auftretenden Forderungen In betriebssicherer Meise zu erfüllen vermag. Schließlich stellt das Leitungselement eine 1n Ihrer Gesamtheit vorfertigbare, abgeschlossene und damit transportfähige Einheit dar, die insoweit bei Ihrem Einbau vo' Ort keiner besonderen Handhabung aehr bedarf.

Claims

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. R- LEMCKE 14

DR.-ING. H. J. BROMMER _u 11.03.1937 L/s

AMAL1ENSTRASSE 28
KARLSRUHE 1

TFTgsriM (OT21) 2S771-3 T=L=FAX (0721) 21105

Witzenmann GmbH

Me&iacgr;&agr;&idiagr; 1 schiauch-Fabriic Pforzheim

Üstlichg Kari-rrledrich-Siraöe 134

7530 Pforiheim

SCHUTZANSPRÜCHE

SSSSSZSSS2SSSSS

1. Flexibles Leitungselement für Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren bei Kraftfahrzeugen mit einem schraubengangförmig oder ringgawel1 ten Balg aus Metall und mit diesem beidseitig gasdicht durch Schweißen verbundenen, im wesentlichen zylindrischen Anschluß-Stücken in Form von Hülsen oder Stutzen, dadurch gekennzeichnet,

daß die lichte Weite des der Verbindung mit dem Balg (1) abgewandten freien Endes der Anschlußstücke (2, 3) kleiner als der lichte Innenquerschnitt des Balges ist, daß mit der Innenseite der freien Enden ein lose und ohne Dichtungseinlage gewickelter, zum Balg koaxial angeordneter Metallschlauch (11) aus

hitze- und korrosionsbeständigem Metall durch Schweißen (12, 13) verbunden ist, daß der Außenquerschnitt des Metallschlauches mit Abstand kleiner als der lichte Innenquerschnitt des Balges ist, daß in den Ringraum zwisehen SaIg und Metallschlauch eine wärme rammende, schwingungsfesto, schallabsorbierende, !corrosions- und hitzebeständige Isolierlage (9,10) eingebracht ist »nd daß die Isolierlage axial gestaucht und damit radial gegebenenfalls bis in die Profilierung des Balges und des Metall Schlauches aufgeweitet sowie verdichtet ist.

2. Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierlage (9, 10) im wesentlichen aus Glas- oder Mineralfasern gebildet ist.

3. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Isolierlage ein Vlies ist.

4. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Isolierlage ein Gewebe ist.

5. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Isolierlage ein Gestricke ist.

5. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

kennzeichnet, da3 das Material der Isolierlage ein

7. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierlage (9, 10) zweischichtig ausgebildet ist.

8. Leitungselement nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (10) der Isclierlage ein Vlies und die äußere (9) «in Geflecht ist.

9. Leitungselement nach einem der vorhergehenden Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Isolierlage (9, 10) eine Beimengung ajs hitze- und korrosionsbeständigen Metallfasern enthält.

10. Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschl ußs tü'cke (2, 3) balgseitig eine bis auf den Außenquerschnitt des 3alges geführte Aufbördelung aufweisen sowie im 3ereich dieses Außencuerschnittes mit dem 3alg verschweißt (5, 6) sind.

11. Leitungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der 3alg (1) mit einem Schlauch (4) aus Drahtgeflecht ummantelt ist und die Schlauchenden ebenfalls durch die Verschweißung (5, 6) zwischen Anschlußstücken (2, 3) und 3alg (1} erfaßt sind.

12. Leitungselement nach Anspruch ICToder 11,dadurch

gekennzeichnet, d a 3' d i e Anschlußstücke (2,3) ausgehend von den Aufbördelungen einen sich koaxial über einen . Teil der Balg- bzw. Schlauchlänge erstreckenden zylindrischen Fortsatz (7,8) aufweisen.

13. Le i tungsei einen t nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (7,8) zu seinem freien Ende hin trompetenförmig aufgeweitet ist.

14. _eitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschlauch (11) aus rostfreiem Stahl besteht.

15. Leitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß de·- Metallschlauch (11) ein Agraffsch!auch ist.

15. Leitungselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Agraffsch!auch (11) eine Bandprofilierung mit sich hinterhakenden Bandkanten aufwe i st.

17. Leitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschlauch einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

18 . Lei tungsei ernent nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschlauch einen vieleckigen Querschnitt aufweist.