DE102004056792B4

DE102004056792B4 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE102004056792B4
Application number: DE200410056792
Authority: DE
Inventors: Borgia Remus
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2024-11-25
Also published as: DE102004056792C5; DE102004056792A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrverbindung (1), insbesondere für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, mit einem ersten Rohr (2), einem zweiten Rohr (3), einer Hülse (7), einer Ringdichtung (11) und einer Schelle (8). Das erste Rohr (2) ist im Bereich der Rohrverbindung (1) in das zweite Rohr (3) eingesteckt, während die Hülse (7) auf das erste Rohr (2) aufgesteckt ist. Die Ringdichtung (11) liegt an der Hülse (7), am ersten Rohr (2) und am zweiten Rohr (3) an. Die Schelle (8) übergreift eine an der Hülse (7) ausgebildete Hulsenstützkontur (9) und eine am zweiten Rohr (3) ausgebildete Rohrstützkontur (10) von außen. Außerdem verspannt die Schelle (8) die Hülse (7) sowie das zweite Rohr (3) axial mit der Ringdichtung (11).

Description

Die vorliegende Verbindung betrifft eine Rohrverbindung, insbesondere für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Rohre können auf vielfältige Weise miteinander verbunden werden. Beispielsweise ist es möglich, die miteinander zu verbindenden Enden der Rohre jeweils mit einem ringscheibenförmigen Flansch zu versehen und diese Flansche ggf. unter Zwischenschaltung einer Dichtung miteinander zu verschrauben. Rohrverbindungen werden unter anderem auch bei einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet, um einzelne Rohre, aus denen die Abgasanlage zusammengebaut ist, miteinander zu verbinden. Bestimmte Rohrsysteme, wie z. B. eine Abgasanlage, werden in Großserien gefertigt. Bei einer Anwendung im Rahmen einer Serienfertigung ist es für Rohrverbindungen wichtig, dass sie schnell, preiswert und einfach realisierbar sind. Problematisch ist bei der Serienfertigung außerdem das Auftreten von Herstellungstoleranzen. Insbesondere Rohre besitzen herstellungsbedingt unterschiedliche Längen, was den Aufbau eines maßhaltigen Rohrsystems, wie z. B. einer Abgasanlage, erschwert.
Aus der US 755,994 ist eine Rohrverbindung bekannt, bei der zwei Rohre an gegenüberliegenden Seiten in eine Hülse soweit eingeschoben werden, bis sie axial stirnseitig aneinander anliegen. Auf die beiden Rohre sind Befestigungsringe aufgeschoben, die jeweils eine Rohrstützkontur aufweisen. Die Hülse besitzt an ihren Enden je eine Hülsenstützkontur. Des weiteren sind zwei Schellen vorgesehen, die je eine der Hülsenstützkonturen und eine der Rohrstützkonturen von außen übergreifen, wodurch die Hülse mit einer Ringdichtung verspannt werden kann, die axial neben dem jeweiligen Befestigungsring auf das jeweilige Rohr aufgesteckt ist. Hierdurch befindet sich die jeweilige Ringdichtung in einem Ringraum, der radial innen vom jeweiligen Rohr, radial außen von der Hülse, axial einenends ebenfalls von der Hülse und axial anderenends vom jeweiligen Befestigungsring begrenzt ist.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere beim Herstellen der Verbindung einen Längenausgleich zwischen den Rohren ermöglicht und dabei mit einfachen Mitteln und rasch herstellbar ist und insbesondere preiswert realisierbar ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Rohre im Bereich der Rohrverbindung steckbar auszugestalten und mit Hilfe einer Schelle über eine Ringdichtung aneinander zu verspannen, wobei sich die Schelle an zwei Stützkonturen abstützt, von denen die eine am außen liegenden Rohr ausgebildet ist, während die andere an einer Hülse ausgebildet ist, die auf das innen liegende Rohr aufgeschoben ist. Die Angriffstellen für die Schelle, also die Stützkonturen, sind somit bei geöffneter Schelle axial entlang des inneren Rohrs verschiebbar, wodurch quasi ein beliebiger Längenausgleich und somit Toleranzausgleich realisierbar ist. Beim Festlegen der Schelle kommt es dann zu einer axialen Verspannung des äußeren Rohrs und der Hülse an der Ringdichtung, wodurch die Rohrverbindung hergestellt ist. Gleichzeitig können derartige Schellen einfach und rasch montiert werden. Die axiale Kompression der Ringdichtung führt zu einer radialen Aufweitung und Verpressung der Ringdichtung mit dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr, wodurch eine dichte Fixierung der Rohre aneinander erreicht wird.
Des Weiteren ist der Herstellungsaufwand einer derartigen Rohrverbindung bzw. eines derartigen Rohrverbindungssystems vergleichsweise gering, denn die Rohrverbindung bzw. dieses Rohrverbindungssystem umfasst lediglich zwei Rohre mit ineinander steckbaren Rohrenden, eine auf das innere Rohr aufsteckbare Hülse sowie eine Schelle. Insgesamt umfasst die Rohrverbindung bzw. das Verbindungssystem somit nur wenige und vergleichsweise einfach herstellbare Komponenten, was die Herstellung der Rohrverbindung nach der Erfindung preiswert gestaltet.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erlautert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 bis 4 jeweils einen Längshalbschnitt durch eine Rohrverbindung bei unterschiedlichen Ausfuhrungsformen.
Entsprechend den 1 bis 4 umfasst eine Rohrverbindung 1 nach der Erfindung, die auch als ein Rohrverbindungssystem 1 bezeichnet werden kann, ein erstes Rohr 2 sowie ein zweites Rohr 3, die im Bereich der Rohrverbindung 1 Rohrenden 4 und 5 aufweisen, die so ausgestaltet sind, dass sie ineinander gesteckt werden konnen. Dabei ist das Rohrende 4 des ersten Rohrs 2 in das Rohrende 5 des zweiten Rohrs 3 einsteckbar. Die Rohre 2, 3 sind beispielsweise Bestandteile einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Fahrzeug angeordnet sein kann. Eine derartige Abgasanlage wird üblicherweise im Rahmen einer Großserie hergestellt, so dass die separat hergestellten Rohre 2, 3 toleranzbedingt variable Längen aufweisen können. Bei der Montage erfolgt im Bereich der Rohrverbindung 1 dann ein Längenausgleich.
In den 1 bis 4 ist jeweils eine Rotationsachse 6 eingezeichnet, bezüglich der die einzelnen Rohrverbindungen 1 bzw. deren Komponenten im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet sind.
Die Rohrverbindung 1 umfasst außerdem eine Hülse 7 sowie eine Schelle 8. Bei der Schelle 8 kann es sich beispielsweise um eine Schraubschelle oder um eine Bügelschelle handeln, die durch Betätigen einer Schraube bzw. durch Umlegen eines Bügels ihren Durchmesser reduziert. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere geeignete Schellenkonstruktion verwendbar. Es ist klar, dass zumindest die Schelle 8 nicht exakt rotationssymmetrisch aufgebaut ist, da sie zumindest an einer Umfangsstelle mit einer Verstelleinrichtung, z. B. Schraube oder Bügel, zum Einstellen ihres Durchmessers versehen ist.
Die Rohrverbindung 1 ist außerdem mit wenigstens einer Ringdichtung 11 ausgestattet. Diese Ringdichtung 11 liegt im montierten Zustand zumindest an der Hülse 7, am ersten Rohr 2 und am zweiten Rohr 3 an. Auf diese Weise kann ein Inneres 12 der Rohre 2, 3 gegenüber einer Umgebung 13 der Rohre 2, 3 abgedichtet werden. Die Ringdichtung 11 kann bei einer Hochtemperaturanwendung, beispielsweise bei einer Abgasanlage, aus einem entsprechenden temperaturbeständigen Material bestehen.
Die Hulse 7 ist so dimensioniert, dass sie auf das erste Rohr 2 bzw. auf dessen Rohrende 4 aufsteckbar ist. An der Hulse 7 ist eine Hülsenstützkontur 9 ausgebildet. Des Weiteren ist eine Rohrstützkontur 10 vorgesehen, die am zweiten Rohr 3 bzw. an dessen Rohrende 4 ausgebildet ist. Die Schelle 8 ist über die Hülsenstützkontur 9 und die Rohrstutzkontur 10 ubergeworfen, das heißt, die Schelle 8 übergreift von außen die beiden Stützkonturen 9, 10 und führt im festgelegten Zustand zu einer axialen Verspannung der Hulse 7 und des zweiten Rohrs 3 mit der Ringdichtung 11. Durch diese axiale Verspannung sind die Hülse 7 und das zweite Rohr 3 über die Ringdichtung 11 am ersten Rohr 2 festgelegt. Denn die Ringdichtung 11 ist so ausgestaltet, dass sie durch ihre axiale Verspannung sich radial nach innen und außen aufzuweiten sucht, was dazu führt, dass sich die Ringdichtung 11 mit dem ersten Rohr 2 und mit den zweiten Rohr 3 – und bei der Variante gemäß 4 auch mit der Hülse 7 – radial verspannt. Von entscheidendem Vorteil ist dabei, dass vor dem Fixieren der Schelle 8 das zweite Rohr 3 und die Hülse 7 zusammen mit der Ringdichtung 11 axial am ersten Rohr 2 verstellbar angeordnet sind, was einen Längenausgleich zwischen den Rohren 2, 3 ermöglicht.
Für die Unterbringung der Ringdichtung 11 innerhalb der Rohrverbindung 1 bilden die Komponenten der Rohrverbindung 1 einen Ringraum 14 aus. Entsprechend den Ausführungsformen der 1 bis 3 kann dieser Ringraum 14 radial innen vom ersten Rohr 2, radial außen vom zweiten Rohr 3, axial einenends (hier rechts) vom zweiten Rohr 3 und axial anderenends (hier links) von der Hülse 7 begrenzt sein. Im Unterschied dazu kann dieser Ringraum 14 bei der in 4 gezeigten Ausführungsform radial innen vom ersten Rohr 2, radial außen von der Schelle 8, axial einenends (hier links) von der Hülse 7 und axial anderenends (hier rechts) vom zweiten Rohr 3 begrenzt sein. Bei beiden Fällen ergibt sich eine Kapselung für die Ringdichtung 11, wodurch diese vor Verunreinigungen geschützt ist.
Bei den Ausführungsformen der 1 bis 3 ist das zweite Rohr 3 an seinem Rohrende 5 im Bereich des Ringraums 14 aufgeweitet, um so den Ringraum 14 auszubilden. Bei den Ausführungsformen der 1 und 3 ist die Hülse 7 axial in den Ringraum 14 eingesteckt. Dabei ist der Ringraum 14 radial so dimensioniert, dass sich das zweite Rohr 3 im Ringraum 14 über die eingesteckte Hülse 7 am ersten Rohr 2 radial abstützen kann. Das bedeutet, dass der Ringraum 14 ein vorbestimmlos Volumen gewährleisten kann, wodurch die Kompression der Ringdichtung 11 auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt ist. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Ringdichtung 11 vergrößert und dementsprechend eine zuverlässige Abdichtung und Fixierung erreicht werden.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform kann das Volumen des Ringraums 14 ebenfalls gewährleistet werden, da sich dort das zweite Rohr 3 zusätzlich über einen Ringwulst 15 am ersten Rohr 2 radial abstützt, der zwischen der Rohrstützkontur 10 und dem Ringraum 14 angeordnet ist. Dementsprechend nimmt dieser Ringwulst 15 Stützkräfte auf, so dass es beim Schließen der Schelle 8 zu keiner Verkleinerung des Ringraumvolumens kommt.
Während bei den Ausführungsformen der 1 bis 3 die Ringdichtung 11 innerhalb der Rohrverbindung 1 ein vergleichsweise kleines Volumen einnimmt, zeigt 4 eine Variante, bei welcher die Schelle 8 die Hülsenstützkontur 8 und die Rohrstützkontur 10 direkt mit der Ringdichtung 11 verspannt.
Die axiale Verspannung geht dabei aufgrund der Formgebung gleichzeitig mit einer radialen Verspannung einher. Die Ringdichtung 11 ist hierzu entsprechend großvolumig ausgestaltet und besitzt zweckmäßig einen entsprechend großen Elastizitatsbereich.
Bei den Ausfuhrungsformen der 1 bis 4 liegt die Schelle im montierten Zustand an der Hülsenstützkontur 9 an einer vom zweiten Rohr 3 abgewandten Seite an. Des Weiteren liegt die Schelle 8 dann an der Rohrstützkontur 10 an einer von der Hülse 7 abgewandten Seite an. Außerdem sind die Stutzkonturen 9, 10 so gestaltet, dass die Schelle 8 im fixierten Zustand die Hülse 7 über die Ringdichtung 11 mit dem zweiten Rohr 3 axial verspannt. Das heißt, die Schelle 8 presst die Hulse 7 und das zweite Rohr 3 axial gegeneinander, wobei sich die Hülse 7 und das zweite Rohr 3 über die Ringdichtung 11 axial aneinander abstützen. Insgesamt ergibt sich dadurch eine intensive Verspannung der einzelnen Komponenten der Rohrverbindung 1, wodurch diese vergleichsweise sicher positioniert ist.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist die Hülsenstutzkontur 9 an der Hülse 7 dadurch ausgebildet, dass die Hülse 7 eine radiale Aufweitung besitzt. Hierdurch kann sich die Hülse 7 im montierten Zustand der Rohrverbindung 1 axial gesehen beiderseits der Hülsenstützkontur 9 radial am ersten Rohr 2 abstützen.
In entsprechender Weise kann z. B. bei der Variante gemäß 2 die Rohrstützkontur 10 ebenfalls durch eine radiale Aufweitung des zweiten Rohrs 3 ausgebildet sein. Das zweite Rohr 3 kann sich dann im montierten Zustand der Rohrverbindung 1 axial gesehen beiderseits der Rohrstützkontur 10 radial am ersten Rohr 2 abstützen. Gleichzeitig führt diese Ausführungsform – wie oben erläutert – dazu, dass der Ringraum 14 bzw. der den Ringraum 14 umschließende Abschnitt des zweiten Rohrs 3 von den radialen Vorspannkräften entkoppelt ist.
Bei den Varianten der 1 und 2 ist die Schelle 8 radial innen konkav gewölbt bzw. gekrümmt. Komplementär dazu sind die Hulsenstützkontur 9 und die Rohrstützkontur 10 jeweils radial außen konvex gekrümmt bzw. gewölbt, wobei sich die Wölbungen der Stützkonturen 9, 10 in axialer Richtung erganzen, um gemeinsam als Komplementär für die Wölbung der Schelle 8 zu dienen.
Alternativ kann entsprechend den Ausführungsformen der 3 und 4 die Schelle 8 beispielsweise ein V-Profil aufweisen. Beispielsweise sind hier die Schenkel des V-Profils um etwa 90° zueinander abgewinkelt. Die Hülsenstützkontur 9 und die Rohrstützkontur 10 können jeweils durch einen nach außen abgewinkelten Ringkragen 16 bzw. 17 gebildet sein. Der eine Ringkragen 16 ist dabei von der Hülse 7 abgewinkelt, während der andere Ringkragen 17 vom Rohrende 5 des zweiten Rohrs 3 abgewinkelt ist. Zweckmäßig sind die Winkel der Ringkragen 16, 17 auf den Winkel der Schenkel des V-Profils der Schelle 8 abgestimmt. Vorzugsweise sind die Schenkel im V-Profil der Schelle 8 sowie die Ringkragen 16, 7 geradlinig im Profil, wodurch sich eine flächige Kontaktierung beim Herstellen der Rohrverbindung 1 ausbildet.
Entsprechend 2 kann die Hülse 7 mehrteilig gestaltet sein. Beispielsweise besteht die Hülse 7 hier aus einer radial innen liegenden Innenhülse 18 und aus einer radial außen liegenden Außenhülse 19. Während die Innenhülse 18 auf das erste Rohr 2 aufgeschoben ist, trägt die Außenhülse 19 die Hülsenstützkontur 9. Innenhulse 18 und Außenhülse 19 können fest miteinander verbunden sein, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Die mehrteilige Herstellung der Hülse 7 kann vorteilhaft sein, beispielsweise um bestimmte Geometrien für die Hülsenstützkontur 9 zu realisieren.
Die Hülse 7 bzw. deren Innenhülse 18 und/oder deren Außenhülse 19 kann bzw. können axial geschlitzt sein, um beim Verschließen der Schelle 8 eine radiale Verspannung mit dem ersten Rohr 2 zu verbessern bzw. zu ermöglichen.

Claims

Rohrverbindung – mit einem ersten Rohr (2), einem zweiten Rohr (3), einer Hülse (7), einer Schelle (8) und einer Ringdichtung (11), – wobei die Hülse (7) zumindest auf eines der Rohre (2, 3) aufgesteckt ist, – wobei die Ringdichtung (11) an der Hülse (7) und an zumindest einem der Rohre (2, 3) anliegt, – wobei die Schelle (8) eine an der Hülse (7) ausgebildete Hülsenstützkontur (9) und eine Rohrstützkontur (10) von außen übergreift und die Hülse (7) mit der Ringdichtung (11) verspannt, – wobei die Ringdichtung (11) in einem Ringraum (14) angeordnet ist, der radial innen von einem der Rohre (2, 3), und axial einerseits von der Hülse (7) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hülse (7) auf das erste Rohr (2) aufgesteckt ist, – dass die Ringdichtung (11) außen am ersten Rohr (2) und innen am zweiten Rohr (3) anliegt, – dass das erste Rohr (2) im Bereich der Rohrverbindung (1) in das zweite Rohr (3) eingesteckt ist, – dass die Rohrstützkontur (10) am zweiten Rohr (3) ausgebildet ist, – dass die Schelle (8) die Hülse (7) sowie das zweite Rohr (3) axial mit der Ringdichtung (11) verspannt, – dass der Ringraum (14) radial innen vom ersten Rohr (2), radial außen vom zweiten Rohr (3) und axial andererseits vom zweiten Rohr (3) begrenzt ist, – dass die Hülse (7) so in diesen Ringraum (14) eingesteckt ist, dass sich das zweite Rohr (3) dort über die Hülse (7) am ersten Rohr (2) radial abstützt.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdichtung (11) durch ihre axiale Verspannung radial gegen das erste Rohr (2) und das zweite Rohr (3) verspannt ist.
Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohr (3) ein aufgeweitetes Rohrende (5) aufweist, das zumindest teilweise auf die Hülse (7) aufgesteckt ist.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schelle (8) an der Hülsenstützkontur (9) an einer vom zweiten Rohr (3) abgewandten Seite anliegt, – dass die Schelle (8) an der Rohrstützkontur (10) an einer von der Hülse (7) abgewandten Seite anliegt.
Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schelle (8) die Hülse (7) axial mit dem zweiten Rohr (3) verspannt.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hülsenstützkontur (9) durch eine Aufweitung der Hülse (7) ausgebildet ist, wobei sich die Hülse (7) axial gesehen beiderseits der Hülsenstützkontur (9) radial am ersten Rohr (2) abstützt, und/oder – dass die Rohrstützkontur (10) durch eine Aufweitung des zweiten Rohrs (3) ausgebildet ist, wobei sich das zweite Rohr (3) axial gesehen beiderseits der Rohrstützkontur (10) radial am ersten Rohr (2) abstützt.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schelle (8) radial innen konkav gewölbt ist, wobei die Hülsenstützkontur (9) und die Rohrstützkontur (10) jeweils radial außen konvex gekrümmt sind, oder – dass die Schelle (8) ein V-Profil aufweist, wobei die Hülsenstützkontur (9) und die Rohrstützkontur (10) jeweils als nach außen abgewinkelter Ringkragen (16, 17) ausgestaltet sind.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindung (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine geeignet ist.