DE10034365A1 - Rohrleitung - Google Patents
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Abstract
Bei einer Rohrleitung mit einem Rohr (1) und mindestens einem endseitig angeordneten Flansch (2), wobei das Rohr (1) mit dem betreffenden Endabschnitt (3) in eine Öffnung (4) des Flansches (2) eingesteckt und mit diesem mittels einer umlaufenden Schweißnaht (12) verbunden ist, weist der Flansch (2) eine den Endabschnitt (3) des Rohres (1) umgebende ringförmige Aussparung (7) auf, deren sich senkrecht zur Flanschebene erstreckende Tiefe (T) geringer ist als die Dicke (D) des Flansches (2), wobei die Schweißnaht (12) in der durch die Aussparung (7) des Flansches (2) einerseits und die Außenwand (8) des Endabschnitts (3) des Rohres (1) andererseits begrenzten Ringnut (9) ausgeführt ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleitung mit
einem Rohr und mindestens einem endseitig angeordneten
Flansch, wobei das Rohr mit dem betreffenden End
abschnitt in eine Öffnung des Flansches eingesteckt und
mit diesem mittels einer umlaufenden Schweißnaht
verbunden ist.
Rohrleitungen der vorstehend angegebenen Art werden in
verschiedenen Ausführungen und Ausgestaltungen auf den
unterschiedlichsten Gebieten der Technik eingesetzt.
Ein typisches Anwendungsgebiet ist die Abgastechnik von
verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen.
Hier dienen Rohrleitungen der gattungsgemäßen Art
insbesondere der Abgasführung im motornahem Bereich,
wobei der Flansch namentlich der Befestigung der
Abgasanlage am Zylinderkopf des betreffenden Verbren
nungsmotors dienen kann.
Für die Ausführung der Schweißnaht gattungsgemäßer
Rohrleitungen sind zwei Alternativen bekannt. Entweder
ist das Rohr nur über einen Teil der Dicke des
Flansches in diesen eingesteckt; und die Schweißnaht
wird als Kehlnaht entlang der Stirnkante des Rohres an
der Innenwand der Öffnung des Flansches ausgeführt.
Oder aber die Schweißnaht wird als Kehlnaht an der dem
Rohrende abgewandten Stirnfläche des Flansches entlang
der Außenwand des Rohres gezogen (vgl. DE 93 14 371 U1).
Beide vorstehend genannten bekannten Ausführungen der
Rohrleitung sind nicht frei von Nachteilen. Bei der an
erster Stelle genannten Ausgestaltung besteht die
Gefahr, daß Schweißspritzer innen am Rohr anhaften;
ferner kann eine Schweißnahterhöhung zu einer
Einschnürung des Strömungsquerschnitts führen. Die
Schweißspritzer können nicht nur zu einer Beeinträch
tigung der Strömungsverhältnisse im Rohr führen;
vielmehr können sie sich, was noch gravierender ist, im
Betrieb lösen und zu Beschädigungen an nachgeschalteten
Komponenten (z. B. Abgasturbolader, Katalysatoren)
führen. Zur Vermeidung entsprechender Risiken werden
gemäß der ersten Ausführungsform hergestellte
gattungsgemäße Rohrleitungen zum Entfernen von
Schweißspritzern bisher einer intensiven,
kostenträchtigen Reinigung unterzogen. Bei bekannten
gattungsgemäßen Rohrleitungen gemäß der zweiten
Ausführungsform können zwar keine Schweißspritzer in
das Rohrinnere gelangen. Jedoch ist in diesem Falle die
Schweißnaht - je nach der Geometrie des Rohres - nur
schwer oder mitunter überhaupt nicht auszuführen.
Namentlich gilt dies im Falle von Rohren, die
unmittelbar benachbart dem Flansch gebogen und/oder
aufgeweitet sind.
Ausgehend von dem vorstehend dargelegten Stand der
Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Rohrleitung der eingangs genannten Art
zu schaffen, bei der unabhängig von der Rohrgeometrie
mit einfachen Mitteln eine das Rohr mit dem Flansch
auch bei starken Beanspruchungen dauerhaft verbindende
Schweißnaht gezogen werden kann, ohne daß die Gefahr
besteht, daß Schweißspritzer in das Rohr gelangen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfin
dung dadurch, daß der Flansch eine den Endabschnitt des
Rohres umgebende, ringförmige Aussparung aufweist,
deren sich senkrecht zur Flanschebene erstreckende
Tiefe geringer ist als die Dicke des Flansches, wobei
die Schweißnaht in der durch die Aussparung des
Flansches einerseits und die Außenwand des
Endabschnitts des Rohres andererseits begrenzten Ring
nut ausgeführt ist. Die erfindungsgemäße Rohrleitung
zeichnet sich somit dadurch aus, daß die Schweißnaht
von der freien, dem Rohr abgewandten Seite des
Flansches her ausgeführt wird, so daß das Rohr sogar
unmittelbar benachbart dem Flansch aufgeweitet und/oder
gebogen sein kann, ohne daß dies die Ausführbarkeit der
Schweißnaht beeinträchtigt. Zugleich schützt das Rohr
selbst davor, daß Schweißspritzer in das Rohrinnere
gelangen, nachdem die Schweißnaht an der Außenwand des
Rohres in der durch das Rohr selbst und die ringförmige
Aussparung des Flansches begrenzten Ringnut ausgeführt
wird. Es bedarf im Falle der vorliegenden Erfindung
keiner aufwendigen Reinigung der fertigen Rohr
leitungen. Ferner zeichnen sich die erfindungsgemäßen
Rohrleitungen durch einen günstigen Kraftfluß aus.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Schweißnaht
die Tiefe der Ringnut nur teilweise ausfüllt. In diesem
Falle stellt der Endabschnitt des Rohres eine besonders
wirksame Abschirmung des Rohrinneren gegen das Ein
dringen von Schweißspritzern dar.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß die Schweißnaht im
wesentlichen in der Mittelebene des Flansches ange
ordnet ist. Besonderer Vorteil dieser Ausführungsform
ist der maßgeblich reduzierte Schweißverzug; denn durch
die Anordnung der Schweißnaht im wesentlichen in der
Mittelebene des Flansches ergibt sich ein zur Mittel
ebene im wesentlichen symmetrischer Spannungszustand
beim Erkalten der Schweißnaht, was einem Verzug des
Flansches entgegenwirkt. Auf diese Weise kann der mit
einer Nachbearbeitung verbundene Aufwand maßgeblich
gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung schließt die Stirnkante des Rohres im wesent
lichen mit der Stirnfläche des Flansches ab. Dies ist
wiederum von Vorteil im Hinblick auf einen besonders
ausgeprägten Schutz des Rohres vor dem Eindringen von
Schweißspritzern.
Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung zeichnet
sich dadurch aus, daß das Rohr endseitig benachbart zur
Schweißnaht in die ringförmige Aussparung hinein aufge
weitet ist. Hierdurch ergibt sich ein insbesondere für
bestimmte Anwendungen besonders günstiges Strömungs
verhalten. Zudem stellt die Aufweitung des Rohres in
die ringförmige Aussparung hinein einen Schutz der
Schweißnaht dar.
Schließlich kann gemäß einer abermals anderen bevor
zugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß
der Flansch auf seiner der Aussparung gegenüber
liegenden Stirnfläche einen Ringwulst aufweist. Dieser
Ringwulst kann insbesondere durch eine spanlose Umfor
mung des Flanschrohlings durch axiale Material
verschiebung bei der Herstellung der ringförmigen
Aussparung gebildet sein. Ein solcher Ringwulst ist
geeignet, zu einer erhöhten mechanischen Festigkeit der
Verbindung des Rohres mit dem Flansch beizutragen.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hinge
wiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf Rohr
leitungen mit einwandigen Rohren beschränkt ist.
Vielmehr läßt sich die Erfindung in gleicher Weise mit
doppelwandigen Rohren (mit oder ohne
Luftspaltisolierung) realisieren. Daß das Rohr seinen
Querschnitt ändern kann, wurde bereits angesprochen. In
diesem Sinne sind als Rohre im Sinne der vorliegenden
Erfindung insbesondere auch sämtliche Trichter
gestaltungen anzusehen. Schließlich ist, ebenfalls
lediglich der Vollständigkeit halber, klarzustellen,
daß es im Rahmen der Realisierung der vorliegenden
Erfindung nicht auf den Rohrquerschnitt ankommt; in
diesem Sinne läßt sich die Erfindung mit Rechteck
rohren, anderen Polygonalrohren, Ovalrohren und
dergleichen ebenso realisieren wie mit Rohren mit
kreisförmigem Querschnitt.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand
dreier in der Zeichnung veranschaulichter bevorzugter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 im Querschnitt den für die vorliegende Erfin
dung maßgeblichen Endbereich einer ersten
Ausführungsform einer nach der vorliegenden
Erfindung hergestellten Rohrleitung,
Fig. 2 eine Abwandlung der Rohrleitung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine weitere Abwandlung der Rohrleitung nach
Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Rohrleitung umfaßt ein Rohr
1 und einen endseitig angeordneten Flansch 2. Das Rohr
1 ist mit dem betreffenden Endabschnitt 3 in eine
Öffnung 4 des Flansches 2 eingesteckt. Die Öffnung 4
ist gestuft ausgeführt; ein enger Innendurchmesser 5
ist auf den Außendurchmesser des Rohres 1 abgestimmt,
während ein weiter Innendurchmesser 6 eine dem End
abschnitt 3 des Rohres 1 umgebende Aussparung 7 defi
niert.
Zusammen mit der Außenwand 8 des Rohres 1 definiert die
Aussparung 7 eine Ringnut 9. Die Tiefe T der Ringnut 9
beträgt dabei etwa 70% der Dicke D des Flansches 2. Das
das Rohr 1 ist so weit in die Öffnung 4 des Flansches 2
eingesteckt, daß seine Stirnkante 10 gegenüber der
Stirnfläche 11 des Flansches um ca. 1 mm zurücksteht;
auf diese Weise kann im Rahmen der Toleranzen das Rohr
1 beim Anschrauben des Flansches nicht an den
Motorblock anstehen und das Anziehen der Flansch
schrauben und damit das Abdichten des Flansches nicht
behindern.
In der Ringnut 9 ist zur Verbindung des Rohres 1 mit
dem Flansch 2 eine umlaufende Schweißnaht 12 ausge
führt. Die Schweißnaht 12 füllt die Ringnut 9 nur
teilweise aus. Die Mitte der Schweißnaht 12 liegt auf
diese Weise im wesentlichen in der Mittelebene 13 des
Flansches 2.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Rohrleitung unterscheidet sich von
derjenigen gemäß Fig. 1 allein dadurch, daß das Rohr 1
endseitig benachbart zur Schweißnaht 12 aufgeweitet
ist. Die Aufweitung 14 des Rohres 1 ragt dabei in die
Aussparung 7 des Flansches 2 hinein.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 weist der Flansch
2 auf seiner der Aussparung 7 gegenüberliegenden Stirn
fläche einen Ringwulst 15 auf. Dieser ist entstanden
durch spanlose Verdrängung von Material des Flansch
rohlings in axialer Richtung bei der Herstellung der
Aussparung 7. Der Ringwulst 15 unterstützt die Führung
des Rohres 1 in der Öffnung 4 des Flansches 2 zur
Steigerung der mechanischen Festigkeit.
Claims (6)
1. Rohrleitung mit einem Rohr (1) und mindestens einem
endseitig angeordneten Flansch (2), wobei das Rohr
(1) mit dem betreffenden Endabschnitt (3) in eine
Öffnung (4) des Flansches (2) eingesteckt und mit
diesem mittels einer umlaufenden Schweißnaht (12)
verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (2) eine den Endabschnitt (3) des
Rohres (1) umgebende ringförmige Aussparung
aufweist, deren sich senkrecht zur Flanschebene
erstreckende Tiefe (T) geringer ist als die Dicke
(D) des Flansches (2), wobei die Schweißnaht (12)
in der durch die Aussparung (7) des Flansches (2)
einerseits und die Außenwand (8) des Endabschnitts
(3) des Rohres (1) andererseits begrenzte Ringnut
(9) ausgeführt ist.
2. Rohrleitung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißnaht (12) die Tiefe (T) der Ringnut
(9)nur teilweise ausfüllt.
3. Rohrleitung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißnaht (12) im wesentlichen in der
Mittelebene (13) des Flansches (2) angeordnet ist.
4. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnkante (10) des Rohres (1) gegenüber
der Stirnfläche (11) des Flansches (2) geringfügig
zurücksteht.
5. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (1) endseitig benachbart zur
Schweißnaht (12) aufgeweitet ist.
6. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (2) auf seiner der Aussparung (7)
gegenüberliegenden Stirnfläche einen Ringwulst (15)
aufweist.
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