DE29913241U1

DE29913241U1 - Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrleitung mit einem Verbrennungsmotor

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Publication number: DE29913241U1
Application number: DE29913241U
Authority: DE
Original assignee: IWK Regler und Kompensatoren GmbH
Current assignee: BOA Balg und Kompensatoren Technologie GmbH
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 1999-12-30
Anticipated expiration: 2009-08-05
Also published as: DE10038558A1; DE10038558B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrleitung, insbesondere Abgasleitung, mit einem Verbrennungsmotor mit einer Befestigungsplatte des Motors und mit einem mit der Rohrleitung versehenen Flansch, wobei eine Anschlußbohrung den Flansch durchsetzt und der Flansch wenigstens zwei Befestigungsbohrungen zum Festlegen mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen aufweist.

Von Verbrennungsmotoren abgehende Rohrleitungen, wie Verbindungsleitungen zwischen Motor und Katalysator bzw. zwischen Katalysator und Auspuff oder Abgasrückführleitungen, sind in der Regel unter Einschaltung flexibler Stützteile am Fahrzeugboden installiert, wobei in der Abgasleitung gewohnlich flexible Zwischenstücke, z.B. Bälge, vorgesehen

sind, um Bewegungen und Schwingungen aufzunehmen und von der Weiterleitung an benachbarte Bauteile abzukoppeln. Zur Befestigung der Abgasleitung an dem Motor ist es bekannt, das befestigungsseitige Ende der Abgasleitung mit einem Flansch zu verbinden, z.B. zu verschweißen, und den Flansch durch Befestigungsmittel, wie Schrauben, Bolzen oder dergleichen, an dem Motor festzulegen. Der Flansch weist eine mit dem Querschnitt der Rohrleitung fluchtende Anschlußbohrung sowie mehrere Befestigungsbohrungen zum Festlegen an dem Motor auf. Um eine gasdichte Verbindung zu erhalten, sind zwischen dem Flansch und der angrenzenden Fügefläche, z.B. der Befestigungsplatte des Motors, in der Regel Dichtelemente, wie Dichtringe oder Flachdichtungen vorgesehen.

Um den Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit der Rohrverbindung Rechnung zu tragen, ist eine von dem jeweiligen verwendeten Dichtelement abhängige Mindestflächenpressung erforderlich, die durch die Befestigungsmittel des Flansches, z.B. Schrauben, Bolzen oder dergleichen, einstellbar ist. Mit Flachenpressung ist in diesem Zusammenhang der Andruck des zwischen Flansch und angrenzender Fügefläche angeordneten Dichtelements gemeint. Um eine hohe Dichtigkeit der Rohrverbindung sicherzustellen, muß der Flansch unter den zur Mindestflächenpressung des Dichtelements erforderliehen Druckkräften, nämlich den von der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches wirkenden Druckkräften des Dichtelements sowie den von der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches wirkenden Druckkräften der Befestigungsmittel, eine ausreichende Biegesteifigkeit besitzen.

0 Dies wiederum erfordert eine von dem Material und der Geometrie des Flansches abhängige Mindeststärke des Flansches, welche der Notwendigkeit einer raumsparenden Anordnung der

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Abgasleitung, insbesondere bei einer unmittelbaren Krümmung der Leitung, entgegensteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Gewährleistung einer hinreichenden Biegesteifigkeit des Flansches eine raumsparende Befestigung der Rohrleitung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anschlußbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches einen größeren Durchmesser zur Aufnahme der Rohrleitung als an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches aufweist.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anschlußbohrung des Flansches ermöglicht bei einem eine hinreichende Biegesteifigkeit zur Sicherstellung einer gasdichten Verbindung aufweisenden und entsprechend starken Flansch eine raumsparende Anordnung der Rohrleitung, indem die Rohrleitung, insbesondere eine Rohrkrümmung einer Abgasleitung, deren Durchmesser an ihrem befestigungsseitigen Ende kleiner als der Durchmesser der Anschlußbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches und größer als der Durchmesser der Anschlußbohrung an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches ist, in die Anschlußbohrung des Flansches eingreifend an diesem befestigt, z.B. verschweißt oder verlötet wird. Auf diese Weise beginnt die Krümmung der Rohrleitung bereits innerhalb der Anschlußbohrung der 0 Flansches; die Gesamthöhe der Rohrverbindung ist folglich um einen dem Abstand zwischen der der Rohrleitung zugewandten Oberfläche des Flansches und dem Festlegungsbereich der

Rohrleitung in der Anschlußbohrung des Flansches bzw. um den in die Anschlußbohrung des Flansches ragenden Abschnitt der Rohrleitung reduziert. Die für eine dichte Rohrverbindung erforderliche Biegesteifigkeit des Flansches ist durch die Gesamtstärke des Flansches sichergestellt.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anschlußbohrung des Flansches ermöglicht weiterhin eine optimale Befestigung solcher Rohrleitungen, die an ihrem befestigungsseitigen Ende eine Wellung in Form einer Erweiterung zumindest des Außendurchmessers aufweisen. Solche Rohrleitungen werden derart mit dem erfindungsgemäße Flansch verbunden, z.B. verschweißt, indem die befestigungsseitige Wellung im wesentlichen vollständig von der Anschlußbohrung des Flansches aufgenommen wird, so daß die Befestigungsbohrungen des Flansches um eine der Differenz des Radius der Rohrleitung und des Radius ihrer befestigungsseitigen Wellung entsprechenden Abstand näher an der Anschlußbohrung des Flansches vorgesehen werden können.

Der Abstand zwischen der Anschlußbohrung und den Befestigungsbohrungen des Flansches wird durch den Durchmesser der Rohrleitung und die Art der jeweiligen Befestigungsmittel, z.B. die Schraubengröße, festgelegt, wobei zur Befestigung eines bereits mit einer Rohrleitung verbundenen Flansches an einem Motor zwischen den Befestigungsbohrungen für die Schrauben und der Anschlußbohrung für die Rohrleitung ein hinreichend großer Abstand sichergestellt sein muß, um das Ansetzen eines Werkzeugs, wie eines Schraubenschlüssels, an 0 den Schrauben zu ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Anschlußbohrung kann folglich bei einer derartigen Rohrverbindung der Abstand zwischen Anschluß- und

Befestigungsbohrungen minimiert werden, da die befestigungsseitige Wellung der Rohrleitung im wesentlichen vollständig in die Anschlußbohrung des Flansches einbringbar ist und somit als für den Abstand zwischen der Anschlußbohrung und den Befestigungsbohrungen des Flansches maßgeblicher Rohrdurchmesser nicht der Durchmesser der endseitigen Wellung, sondern der kleinere Durchmesser der Rohrleitung oberhalb der Wellung entscheidend ist. Dies resultiert einerseits in einer Materialersparnis des Flansches, andererseits in einer Verringerung des auf den Flansch wirkenden Biegemoments.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht daher vor, daß die Rohrleitung in der Anschlußbohrung des Flansches festgelegt ist, wobei der Durchmesser der Rohrleitung an ihrem befestigungsseitigen Ende kleiner als der Durchmesser der Anschlußbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches und größer als der Durchmesser der Anschlußbohrung an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches ist.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Durchmesser der Anschlußbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches unter Bildung eines Widerlagers für die Stirnseite der Rohrleitung stufenartig an den Durchmesser der Anschlußbohrung an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches anschließt, wobei das Widerlager insbesondere eine bezüglich der Oberfläche des Flansches im wesentlichen parallele Befestigungsfläche für die Rohrleitung bildet. Hierdurch kann die Rohrleitung auf einfache Weise in der Anschlußbohrung befestigt, z.B. stirnseitig mit der Befestigungsfläche des Widerlagers verschweißt werden.

Um eine möglichst großen Abschnitt der Rohrleitung in der Anschlußbohrung aufzunehmen, ist die Höhe des Abschnitts der Anschlußbohrung mit größerem Durchmesser bevorzugt größer als die Höhe des Abschnitts der Anschlußbohrung mit kleinerem Durchmesser. Das Verhältnis zwischen dem Abstand der Befestigungsfläche des Widerlagers für die Rohrleitung und der der Rohrleitung abgewandten Oberfläche des Flansches bezüglich der Stärke des Flansches beträgt folglich vorzugsweise < 0,5, beispielsweise 0,1 bis 0,4.

Der Flansch besteht in an sich bekannter Weise aus einem Metall, einer Metallegierung oder einem Sinterwerkstoff.

Wie bereits erwähnt, ist die Rohrleitung insbesondere entweder eine Rohrkrümmung und/oder die Rohrleitung weist an ihrem befestigungsseitigen Ende eine im wesentlichen vollständig von der Anschlußbohrung des Flansches aufgenommene Wellung auf.

Zwischen der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches und der Befestigungsplatte des Motors ist vorzugsweise eine die Anschlußbohrung gasdicht abdichtende Dichtung, z.B. eine Flachdichtung, angeordnet, obgleich insbesondere bei einer Losflansch-Verbindung auch auf eine separate Dichtung verzichtet werden kann, da durch Bördelung der Rohrleitung bei derartigen Flanschverbindungen eine hinreichende Dichtigkeit erzielt wird. Eine solche Losflansch-Verbindung erlaubt ein Verdrehen des Flansches relativ zur 0 Leitung, um z.B. Toleranzen ausgleichen zu können oder schlecht zugängliche Montagen zu erleichtern. Zu diesem Zweck wird entweder die Leitung nach dem Aufschieben des

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Flansches umgebördelt (was auch eine Ausführung ohne zusätzliche Dichtung ergibt), oder es wird eine Scheibe am Rohrende gefügt, über welcher sich der eigentliche Flansch verdrehen kann. Bei der Montage preßt dann der Flansch die Scheibe gegen die zugehörige Dichtfläche.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Fig.l: Eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden einer als Rohrkrümmung ausgebildeten Rohrleitung mit einem Motor;

Fig.2: Eine Seitenansicht der Vorrichtung in Richtung Pfeil II der Fig. 1;

Fig.3: Eine Draufsicht auf eine Vorrichtung in Richtung

Pfeil III der Fig. 1;
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Fig.4: Eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrleitung mit einem befestigungsseitigen Bund mit einem Motor;

Fig.5: Eine Seitenansicht der Vorrichtung in Richtung Pfeil V der Fig. 4 und

Fig.6: Eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Richtung

Pfeil VI der Fig. 4.
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Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine eine Fügefläche bildende Befestigungsplatte

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eines Verbrennungsmotors 14, einen mit dieser mittels Schrauben oder dergleichen zu verbindenden Flansch 1 und eine Rohrleitung 10 in Form einer Rohrkrümmung auf.

Der Flansch 1 ist mit einer ihn durchsetzenden Anschlußbohrung 2 zum Anschließen der Rohrleitung 10 und zwei Befestigungsbohrungen 5a, 5b zum Festlegen des Flansches 1 mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen an Gewindebohrung 16a, 16b in der Befestigungsplatte 15 des Motors 14 versehen.

Die Anschlußbohrung 2 des Flansches 1 hat an der der Rohrleitung 10 zugewandten Seite des Flansches 1 einen größeren Durchmesser D als auf der der Rohrleitung 10 abgewandten Seite des Flansches 1, wobei der Durchmesser D der Anschlußbohrung 2 an der der Rohrleitung 10 zugewandten Seite des Flansches 1 unter Bildung eines Widerlagers 6 für die Rohrleitung 10 stufenartig an den Durchmesser d der Anschlußbohrung 2 an der der Rohrleitung 10 abgewandten Seite des Flansches 2 anschließt. Der Durchmesser d der Anschlußbohrung 2 an der der Rohrleitung 10 abgewandten Seite des Flansches 1 entspricht im wesentlichen dem Durchmesser eines Auslasses 17 der Befestigungsplatte 15 des Motors 14.

Die Rohrleitung 10 ist an ihrem befestigungsseitigen Ende 11 stirnseitig mit einer bezüglich der Oberfläche des Flansches 1 parallelen Befestigungsfläche 7 verbunden, insbesondere verschweißt. Die Höhe h₂ eines Abschnitts 3 der Anschlußbohrung 2 mit großem Durchmesser D ist größer als die Höhe h_x eines Abschnitts 4 der Anschlußbohrung 2 mit kleinem Durchmesser d. Das Verhältnis zwischen der Höhe Ix₁ und der Stärke H des Flansches 1 beträgt z.B. etwa 0,2. Auf diese Weise ist die Gesamthöhe a (Fig. 2} der Vorrichtung

um die Höhe h₂ reduziert und somit eine raumsparende Befestigung der Rohrleitung 10 am Motor 14 möglich.

Eine zwischen dem Flansch 1 und der Befestigungsplatte 15 angeordnete Flachdichtung 9 sorgt für die Dichtigkeit zwischen der Anschlußbohrung 2 des Flansches 1 und dem mit dieser im wesentlichen fluchtenden Auslaß 17 des Motors Die Stärke H des Flansches sorgt für eine hinreichende Biegesteifigkeit desselben, wodurch eine hohe Dichtigkeit der Vorrichtung bei einer geringen Bauhöhe a sichergestellt ist.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. und 2 entnehmbar.

Fig. 4 bis 6 zeigen eine anders ausgebildete Rohrleitung mit einem Radius r, die an ihrem befestigungsseitigen Ende 11 eine Biegewellung 12 mit einem den Radius r übertreffenden Radius R aufweist, wobei die Wellung 12 im wesentlichen vollständig von der Aufnahmebohrung 2 des Flansches 1 aufgenommen ist. Der mit der Rohrleitung 10 insbesondere verschweißte Flansch 1 ist über Schrauben 18 in den Gewindebohrungen 16a, 16b der Befestigungsplatte 14 des Motors 15 festgelegt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann bei einer derart ausgestalteten Vorrichtung der Abstand zwischen den Befestigungsbohrungen 5a, 5b des Flansches 1 und der Anschlußbohrung 2 für die Rohrleitung 10 auf einen kleinstmöglichen Abstand s reduziert werden, wobei für die mit Strichpunktlinie 19 dargestellte erforderliche Freiheit der Schraube 18 zum Anziehen derselben mittels eines Werkzeugs bzw. für

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den Abstand s zwischen der Anschlußbohrung 2 und den Befestigungsbohrungen 5a, 5b des Flansches 1 lediglich der im Verhältnis zu dem Radius R der Wellung 12 kleinere Radius r der Rohrleitung 10 maßgeblich ist. Hieraus resultiert einerseits eine Materialersparnis des Flansches 1, andererseits eine Verringerung des auf den mittels der Schrauben 18 am Motor 14 festgelegten Flansch 1 wirkenden Biegemoments
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Bezugszeichenliste

1 Flansch

2 Anschlußbohrung

3 Abschnitt der Anschlußbohrung mit großem Durchmesser

4 Abschnitt der Anschlußbohrung mit kleinem Durchmesser

5a, 5b Befestigungsbohrungen

6 Widerlager

7 Befestigungsfläche 9 Flachdichtung

10 Rohrleitung

11 befestigungsseitiges Ende der Rohrleitung

12 Wellung

14 Motor

15 Fügefläche

16a, 16b Gewindebohrungen

17 Auslaß

18 Schraube

Claims

1. Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrleitung, insbesondere Abgasleitung, mit einem Verbrennungsmotor mit einer Befestigungsplatte des Motors und mit einem mit der Rohrleitung versehenen Flansch, wobei eine Anschlußbohrung den Flansch durchsetzt und der Flansch wenigstens zwei Befestigungsbohrungen zum Festlegen mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrung (2) an der der Rohrleitung (10) zugewandten Seite des Flansches (1) einen größeren Durchmesser (D) zur Aufnahme der Rohrleitung (10) als an der der Rohrleitung (10) abgewandten Seite des Flansches (1) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (10) in der Anschlußbohrung (2) des Flansches (1) festgelegt ist, wobei der Durchmesser der Rohrleitung (10) an ihrem befestigungsseitigen Ende (11) kleiner als der Durchmesser (D) der Anschlußbohrung (2) an der der Rohrleitung (10) zugewandten Seite des Flansches (1) und größer als der Durchmesser (d) der Anschlußbohrung (2) an der der Rohrleitung (10) abgewandten Seite des Flansches (1) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) der Anschlußbohrung (2) auf der der Rohrleitung (10) zugewandten Seite des Flansches (1) unter Bildung eines Widerlagers (6) für die Stirnseite der Rohrleitung (10) stufenartig an den Durchmesser (d) der Anschlußbohrung (2) auf der der Rohrleitung (10) abgewandten Seite des Flansches (2) anschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (6) eine bezüglich der Oberfläche des Flansches (1) im wesentlichen parallele Befestigungsfläche (7) für die Rohrleitung (10) bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h₂) des Abschnitts (3) der Anschlußbohrung (2) mit größerem Durchmesser (D) größer als die Höhe (h₁) des Abschnitts (4) der Anschlußbohrung (2) mit kleineren Durchmesser (d) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (1) aus Metall, aus einer Metallegierung oder aus Sinter-Metall besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (10) in der Anschlußbohrung (2) des Flansches (1) verschweißt oder verlötet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (10) unmittelbar am Flansch (1) eine Rohrkrümmung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (10) an ihrem befestigungsseitigen Ende (2) eine im wesentlichen vollständig von der Anschlußbohrung (2) des Flansches (1) aufgenommene Wellung (12) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flansch (1) und der Befestigungsplatte (15) des Motors (14) eine die Anschlußbohrung (2) gasdicht abdichtende Dichtung (9), wie eine Flach-, Rund- oder Formdichtung, angeordnet ist.