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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rohr-Flansch-Verbindung mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bei
gasführenden
Leitungen von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen werden vielfach
gestanzte Flansche bei den Rohr-Flansch-Verbindungen eingesetzt. Die Verbindung
der dünnen
Mediumrohre mit den massiven Flanschen wird bekanntermaßen durch
Löten hergestellt,
wobei der radiale Spalt zwischen Mediumrohr und Flansch vollständig mit
Lot gefüllt
wird und so zu einer vollflächigen
Verbindung zwischen der Außenseite
des Mediumrohres und der Innenseite des Flansches führt.
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Nachteilig
hierbei ist, dass die gestanzten Flansche aufwändige und kostenintensive Werkzeuge
zur Herstellung erfordern und nur wenig gestalterische Freiheit
lassen. Sofern kein geeigneter Lötofen
im Hause zur Verfügung
steht, ist zusätzlicher
Logistikaufwand für
das Auftragslöten
außer
Haus erforderlich, der die Verbindung zusätzlich verteuert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Rohr-Flansch-Verbindung
so zu gestalten, dass sie die spezifischen Beanspruchungen sicher aufnehmen
kann und bei Einsatz kostengünstiger Verbindungstechnik
dauerhaft gasdicht ist.
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Diese
Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 in vorteilhafter
und erfinderischer Weise gelöst.
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Bei
den gasführenden
Leitungen einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug handelt
es sich überwiegend
um Leitungen im Niederdruckbereich, wie z.B. Abgasleitungen, Abgasrückführleitungen
oder Luftansaugleitungen. Aufgrund der geringen Innendrücke sind
die druckbedingten Zugkräfte
in der Rohrleitung ebenfalls gering. Somit muss die Verbindung zwischen
Rohr und Flansch neben den geringen Innendruckkräften lediglich die Gewichtskräfte und
trägheitsbedingte
Reaktionskräfte
aus Schwingungen oder Lastwechseländerungen aufnehmen. Zur Übertragung
dieser relativ geringen Kräfte
ist keine vollflächige
Verbindung zwischen Flansch und Rohr erforderlich. Es genügt, wenn
einseitig eine gasdichte Verbindung zwischen Rohr und Flansch besteht,
z.B. eine Lippenschweißverbindung.
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Zur
Herstellung einer kostengünstigen Schweißnahtvorbereitung
zwischen Rohr und Flansch wird erfindungsgemäß in das Rohr eine Balgwelle
geformt, die durch axiales Verpressen zu einer umlaufenden Rohrfalte
weiterverarbeitet wird, wobei deren radiale Außenfläche als Schweißlippe dient.
Des Weiteren dient die Rohrfalte für den zu verbindenden Flansch
als Positionierungsanschlag für den
nachfolgenden Schweißvorgang.
Der Flansch verfügt
einseitig über
einen Absatz oder eine Ausnehmung, die einseitig axial an der Rohrfalte
anliegt und mit dieser eine radial nach außen gerichtete Lippe bildet,
die als Verbindungsstelle für
eine umlaufende Lippenverschweißung
dient.
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Besonders
vorteilhaft ist hierbei der Einsatz eines gesinterten Flansches,
der die erforderliche Formgebung eines Absatzes oder Ausnehmung ohne
zusätzliche
mechanische Bearbeitung ermöglicht.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel
ist der Flanschabsatz als Ausnehmung auf der dem Gegenflansch zugewandten
Seite angeordnet. Die radiale Ausdehnung des Absatzes ist so gewählt, dass
die Rohrfalte mit ausreichendem radialem Spiel aufgenommen werden
kann und ausreichend Zugänglichkeit
für den
nachfolgenden Schweißvorgang
besteht. Die axiale Ausdehnung der Ausnehmung ist so gewählt, dass
die dem Gegenflansch zugewandte Stirnseite der Rohrfalte mit der
Dichtfläche
des Flansches bündig
abschließt
oder diese geringfügig überragt und
auf diese Weise selbst die Dichtfläche bildet. Bei dieser Ausführung spielt
eine mögliche
Porosität
des Sinterflansches hinsichtlich der Dichtheit der Verbindung keine
Rolle, da das Medium nur mit dem Rohrwerkstoff selbst in Kontakt
steht. Die Ausführung
ist trotz der einseitigen Verbindung besonders geeignet eventuell
auftretende Zug- und Druckkräfte
zu übertragen.
Im Rohr auftretende axiale Zugkräfte
werden durch das formschlüssige
Anliegen der Rohrfalte am Flansch direkt über Pressung auf den Flansch übertragen,
ohne dass die Schweißnaht
hierbei beansprucht wird. Bei der Übertragung von Druckkräften bleibt
die Schweißnaht
ebenfalls unbelastet, da die Kräfte
direkt von der Rohrfalte auf die Dichtfläche des Gegenflansches übertragen
werden. Beim Vorspannen der häufig
mit Ovalflanschen mit zwei Bohrungen und zwei Schrauben ausgeführten Verbindung,
wird sich der Flansch ähnlich
einem Losflansch verhalten und keine wesentlichen Biegebeanspruchungen
auf das Innenrohr und die Schweißnaht übertragen.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Flanschabsatz auf der dem Gegenflansch abgewandten Seite
angeordnet. Die radiale Ausdehnung des Absatzes ist so gewählt, dass
dieser zusammen mit der einseitig anliegenden Rohrfalte eine radial nach
außen
gerichtete Lippe bilden, die als Verbindungsstelle für eine umlaufende
Lippenverschweißung
dient, mittels derer die beiden Teile gasdicht miteinander verbunden
werden.
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Im
Rohr auftretende axiale Druckkräfte
werden durch das formschlüssige
Anliegen der Rohrfalte am Flansch direkt über Pressung auf den Flansch übertragen,
ohne dass die Schweißnaht
hierbei beansprucht wird. Lediglich für die Übertragung von axialen Zugkräften oder
Biegemomenten wird die Schweißnaht
festigkeitsmäßig beansprucht,
wofür sie
entsprechend zu dimensionieren ist.
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In
einer alternativen Ausführung
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das flanschseitige Rohrende
die Dichtfläche
des Flansches in axialer Richtung überragt und somit als Zentrierung
für den Gegenflansch
dient.
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Weitere
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert sind.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht einer vollflächig verbundenen Rohr-Flansch-Verbindung als
Beispiel für
den Stand der Technik
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2 die
geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung
mit der Lippennaht auf der Dichtflächenseite des Flansches.
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3 die
geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung
mit der Lippennaht auf der der Dichtfläche des Flansches abgewandten
Seite.
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4 die
geschnittene Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung
in der Montageposition vor dem Verschweißen der von der Rohrfalte und
dem Flanschabsatz gebildeten Schweißlippe.
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5 die
geschnittene Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung
bevor die Balgwelle durch axiales Zusammenpressen zur Rohrfalte
geformt wird.
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In 1 ist
eine geschnittene Seitenansicht einer vollflächig verbundenen Rohr-Flansch-Verbindung
als Beispiel für
den Stand der Technik dargestellt. Das Rohrende 9 überragt
den Flansch 1 in Richtung des Gegenflansches und stellt
so für
diesen eine Zentrierung dar. Der radiale Spalt 10 zwischen Rohr 2 und
Flansch 1 ist vollständig
mit Lot gefüllt.
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2 zeigt
die geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung
mit der Lippennaht 6 auf der Dichtflächenseite des Flansches 1.
Bei dieser Ausführung
ist der Flanschabsatz als Ausnehmung 3 auf der dem Gegenflansch
zugewandten Seite angeordnet.
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Die
radiale Ausdehnung des Absatzes 3 ist so gewählt, dass
die Rohrfalte 4 mit ausreichendem radialem Spiel aufgenommen
werden kann und ausreichend Zugänglichkeit
für den
nachfolgenden Schweißvorgang
vorhanden ist. Die axiale Ausdehnung der Ausnehmung ist so gewählt, dass
die dem Gegenflansch zugewandte Stirnseite der Rohrfalte 4 mit
der Dichtfläche
des Flansches 1 bündig
abschließt
oder diese geringfügig überragt
und auf diese Weise selbst die Dichtfläche bildet.
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Das
flanschseitige Rohrende 9, das sich unmittelbar an die
Ringfalte anschließt
und die Dichtfläche
des Flansches in axialer Richtung überragt dient zur Zentrierung
des Gegenflansches.
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3 zeigt
die geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles
der Erfindung mit der Lippennaht 6 auf der der Dichtfläche des Flansches 1 abgewandten
Seite. Zur Montage wird der Flansch 1 über das Rohrende 9 gegen
die Ringfalte 4 geschoben.
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Die
radiale Ausdehnung des Flanschabsatzes 3 ist so gewählt, dass
dieser zusammen mit der einseitig anliegenden Rohrfalte 4 eine
radial nach außen
gerichtete Lippe bildet, die als Verbindungsstelle für eine umlaufende
Lippenverschweißung
dient, mittels derer die beiden Teile gasdicht miteinander verbunden
werden.
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In 4 ist
die geschnittene Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung
in der Montageposition vor dem Verschweißen der von der Rohrfalte und
dem Flanschabsatz gebildeten Schweißlippe dargestellt. Die Schweißstelle
ist radial von außen
gut zugänglich.
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5 zeigt
die geschnittene Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung bevor
die Balgwelle 7 durch axiales Zusammenpressen zur Rohrfalte 4 geformt
wird.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern
es sind vielfältige
Ausgestaltungen speziell der Rohrfalte 4 sowie des Flanschabsatzes 3 im
Rahmen der vorliegenden Ansprüche
möglich.
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- 1
- Flansch
- 2
- Mediumrohr
- 3
- Absatz
oder Ausnehmung am Flansch
- 4
- Rohrfalte
- 5
- Lippe
- 6
- Lippenverschweißung
- 7
- Balgwelle
- 8
- Dichtfläche des
Flansches
- 9
- Rohrende,
Zentrierung
- 10
- radialer
Spalt