DE10034365A1 - Rohrleitung - Google Patents

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.