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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsstück für Rohrleitungen, insbesonders für Auspuffleitungen von Kraftfahrzeugen, mit jeweils einer sphärischen Dichtfläche an beiden Enden des Verbindungsstücks.
Es ist bekannt, in Rohrleitungen Ungenauigkeiten, Toleranzen, Wärmedehnungen u. dgl. dadurch auszugleichen, dass Rohrelemente über kugelig oder sphärisch ausgebildete Dichtflächen miteinander verbunden sind. Die Dichtfläche eines Rohrendes ist dabei konvex sphärisch ausgebildet, während die Dichtfläche des anderen Rohrelements eine entsprechende konkav sphärische Form besitzt. Eine solche Rohrverbindung ist daher auch dann dicht, wenn die Achsen der beiden miteinander verbundenen Rohre nicht zusammenfallen, sondern einen Winkel bilden. Üblicherweise werden solche Rohrverbindungen durch Schellen od. dgl. zusammengehalten, um die Dichtflächen aufeinanderzupressen.
Weiters ist es bekannt, zwei Rohrenden in der oben beschriebenen Art durch ein entsprechend ausgebildetes Verbindungsstück zu verbinden, wobei dieses Verbindungsstück an beiden Enden konvexe sphärische Dichtflächen aufweist. Um den entsprechenden Anpressdruck der Rohrenden an das Verbindungsstück herzustellen, können diese beispielsweise durch starke Federn zusammengezogen werden. Verbindungen dieser Art sind jedoch aufwendig und es besteht das Problem, dass sich im Zuge von Temperaturschwankungen Längenänderungen der Bauteile einstellen und somit die Entfernung der beiden Rohrenden voneinander nicht konstant ist. Wenn nun die beiden Rohrenden nicht völlig frei beweglich sind, kann der Fall eintreten, dass zwischen den beiden Rohrenden Zugkräfte auftreten, die die Federkraft übersteigen, womit die Rohrverbindung undicht wird.
Ein weiteres Problem ist, dass lange, einteilige Auspuffkrümmer dazu neigen, beim Erkalten zu reissen. Als Abhilfe sind geteilte Krümmer bekannt, die Kolbenringdichtungen oder andere Spezialdichtungen aufweisen, um thermische Längenänderungen auszugleichen. Zur Durchführung dieser Massnahmen sind jedoch aufwendige Bearbeitungsvorgänge notwendig, beispielsweise zur Herstellung der Nuten für die Dichtringe. Weiters sind sehr geringe Toleranzen bezüglich einer axialen Versetzung der zu verbindenden Bauteile einzuhalten. Dies bedeutet, dass die relative Lage des Auspuffsystems zum Zylinderkopf genau definiert sein muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und ein Verbindungsstück zu schaffen, das auch in der Lage ist, Wärmedehnungen aufzunehmen, ohne die Dichtwirkung einzubüssen.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass das Verbindungsstück in Axialrichtung federnd ausgebildet ist, um in vorgespanntem Zustand zwischen zwei Rohrenden eingebaut zu sein.
Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass das Verbindungsstück selbst die Anpresskraft zur Verfügung stellt, die die beiden Dichtflächen am Ende des Verbindungsstücks be-
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nötigen, um die entsprechende Dichtwirkung bereitzustellen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass im mittleren Bereich ein wellig ausgeführter Abschnitt vorgesehen ist.
Die Anzahl der Wellen, die am Umfang des Verbindungsstücks vorgesehen sind, richtet sich im wesentlichen danach, welche Längenänderungen das Verbindungsstück ausgleichen muss.
Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Rohrverbindung mit einem ersten Rohrende, das mit einer tragenden Struktur verbunden ist, einem Verbindungsstück wie es oben beschrieben ist, und mit einem zweiten Rohrende, das ebenfalls fest mit einer tragenden Struktur verbunden ist. Das erste Rohrende und das zweite Rohrende können dabei an einer Fahrzeugkarosserie, am Motor od. dgl. angebracht sein. Es ist dem Fachmann völlig verständlich, dass die Verbindung dieser Bauteile mit der Fahrzeugkarosserie nicht vollkommen starr sein muss, sondern auch gewisse Freiheitsgrade aufweisen kann. Wesentlich ist jedoch, dass die beiden Rohrenden so weit fest mit der tragenden Struktur verbunden sind, dass die vom Verbindungsstück in Axialrichtung wirkenden Kräfte aufgenommen werden können.
Die besonderen Vorteile der Erfindung kommen zum Tragen, wenn ein Rohrende fest mit dem Motor verbunden ist, während das andere Rohrende mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass beide Rohrenden mit der Fahrzeugkarosserie oder beide Rohrenden mit dem Motor verbunden sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die beiden Rohrenden eine konkave, sphärische Dichtfläche aufweisen, die mit jeweils einer sphärischen Dichtfläche des Verbindungsstücks zusammenwirken, die sie jedoch nicht umgreifen. Durch die Tatsache, dass die Rohrenden die Dichtflächen des Verbindungsstückes nicht umgreifen, ist ausgesagt, dass der Zusammenhalt zwischen Verbindungsstück und Rohrenden nur durch die in Axialrichtung wirkende Druckkraft erfolgt. Ansonsten ist keine Massnahme vorgesehen, die die Dichtflächen aneinanderdrückt. Um einen im wesentlichen linienförmigen Dichtsitz zu erzielen kann vorgesehen sein, der Krümmungsradius der konkaven, sphärischen Dichtflächen der Rohrenden geringfügig kleiner ist, als der Aussenradius der konvexen sphärischen Dichtflächen des Verbindungsstückes.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, der Krümmungsradius der konkaven, sphärischen Dichtflächen der Rohrenden geringfügig grösser ist, als der Aussenradius der konvexen sphärischen Dichtflächen des Verbindungsstückes. In dem einen Fall liegt dabei die Abdichtungslinie eher am äussersten Ende des Verbindungsstücks, während im anderen Fall die Abdichtungslinien am äussersten Ende des betreffenden Rohrendes liegt. Im Fall von aggressiven Medien erscheint daher der erste Fall günstiger zu sein. Weiters ist die Dichtkurve kürzer und der spezifische Flächendruck grösser, wodurch die Dichtwirkung verbessert ist.
In der Folge wird die Erfindung anhand der in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Fig. zeigt eine erfindungsgemäss Rohrverbindung im Schnitt.
Ein Verbindungsstück 1 ist zwischen einem ersten Rohrende 2 und einem zweiten Rohrende 3 eingefügt. Die Rohrenden 2 und 3 sind Teile eines Auspuffsystem eines Kraftfahrzeugs. Das
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Verbindungsstück 1 besteht aus einem Mittelteil, der wie ein Faltenbalg mit Wellen 4 ausgebildet ist. In der Fig. sind fünf Wellen 4 dargestellt, die Gesamtzahl der Wellen kann sich jedoch zwischen ein und zehn oder mehr bewegen. An dem Mittelteil des Verbindungsstückes 1 schliessen sphärische Abschnitte 5 und 6 an, an deren Ende Dichtflächen 5a, 6a vorgesehen sind. Diese Dichtflächen wirken mit Dichtflächen 2a, 3a zusammen, die konkav sphärisch ausgebildet sind und an den Rohrenden 2, 3 innen angeordnet sind.
Die Längenabmessung des Verbindungsstückes l wird um ein solches Ausmass grösser als der Abstand zwischen den beiden Rohrenden 2,3 gewählt, das auch im ungünstigsten Fall eine ausreichende Druckkraft zur Verfügung stellt, um die Dichtflächen 2a, 5a ; 3a, 6a aufeinander zu drücken.
Bei der Montage des erfindungsgemässen Verbindungsstücks l gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Zum einen kann das Verbindungsstück l durch ein geeignetes Werkzeug in Axialrichtung zusammengedrückt werden, so dass es zwischen die beiden bereits montierten Rohrenden 2 und 3 eingefügt werden kann. Andererseits ist es möglich, zunächst das erste Rohrende 2 zu befestigen, und das Verbindungsstück l aufzusetzen. Durch das Andrücken des zweiten Rohrendes 3 während dessen Befestigung wird dann bei dieser Variante die Vorspannkraft hergestellt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, in einfacher Weise eine dichte Verbindung zwischen Rohrenden herzustellen, die unempfindlich gegenüber thermischen Belastungen in einem Versatz der Achsen der Rohrenden Schwingungen u. dgl. ist.