DE102008034224A1 - Flange for a flange connection for tube ends comprises seat surfaces for tilting elements being connected - Google Patents

Flange for a flange connection for tube ends comprises seat surfaces for tilting elements being connected Download PDF

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Abstract

Flange (112) comprises seat surfaces (118, 120) for tilting elements being connected. An independent claim is also included for a flange connection with the above flange. Preferred Features: At least one of the seat surfaces is formed as an equalizing surface. The seat surfaces have conical or spherical sectional surfaces.

Description

Die Erfindung betrifft einen Losflansch für eine Flanschverbindung sowie eine Flanschverbindung.The The invention relates to a loose flange for a flange connection and a flange connection.

Aus der WO 86/00971 A1 ist eine Flanschverbindung für zwei mit einem Kragen versehene Rohrenden bekannt, bei der zwei identische, jeweils aus zwei Losflanschteilen aufgebaute Losflansche verwendet werden. Die Losflanschteile weisen dabei eine komplementäre Kontur auf, um einen Zusammenhalt der Losflanschteile auch im nicht-festgezogenen Zustand der Flanschverbindung zu ermöglichen.From the WO 86/00971 A1 is a flange connection for two provided with a collar pipe ends known in which two identical, each constructed of two Losflanschteilen loose flanges are used. The Losflanschteile have a complementary contour to allow cohesion of Losflanschteile even in the non-tightened state of the flange.

Eine weitere Flanschverbindung mit zwei Losflanschen ist aus der EP 0 931 232 B1 bekannt. Die Losflansche gemäß der EP 0 931 232 B1 sind aus zwei Losflanschteilen aufgebaut, die in ihren Überlappungsbereichen einen Stufenübergang in Form ineinander greifender Profile aufweisen, um Scherkräfte zu kompensieren.Another flange connection with two loose flanges is from EP 0 931 232 B1 known. The loose flanges according to the EP 0 931 232 B1 are constructed of two Losflanschteilen having in their overlapping areas a step transition in the form of interlocking profiles to compensate for shear forces.

Die zuvor genannten Flanschverbindungen mit jeweils identisch aufgebauten Losflanschen erfordern eine parallele Lage der an den Rohrenden vorgesehnen Kragen. Liegt eine parallele Ausrichtung der Kragen nicht vor, können die Rohrenden bei Anziehen der Flanschverbindung beschädigt werden, und es besteht auch die Gefahr, dass die Flanschverbindung undicht bleibt.The previously mentioned flange connections each with identically constructed Loose flanges require a parallel position at the pipe ends foreshortened collar. Is a parallel alignment of the collar not before, the pipe ends when tightening the flange connection be damaged, and there is also a risk that the flange connection remains leaking.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellen einer dichten Flanschverbindung auch bei nur mäßig ausgerichteten Rohrenden zu ermöglichen.Of the Invention is based on the object of producing a dense Flange connection even with only moderately aligned To enable pipe ends.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 6.The Solution of this problem is inventively with the features of claims 1 and 6, respectively.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Losflansch für eine Flanschverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgesehen, dass mindestens eine der Sitzflächen eines ersten oder zweiten Losflanschteils derart ausgebildet ist, dass ein Verkippen der zu verbindenden Elemente möglich ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit nicht mehr erforderlich, zu verbindende Elemente, insbesondere Rohrenden exakt auszurichten.According to the The invention is in a loose flange for a flange connection according to the preamble of claim 1, that at least one of the seats of a first or second Losflanschteils is designed such that a tilting the elements to be connected is possible. In contrast the prior art, it is therefore no longer necessary to be connected Align elements, especially pipe ends exactly.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine der Sitzflächen als Ausgleichsfläche ausgebildet ist, wobei die Sitzflächen vorzugsweise Kegel- oder Kugelabschnittsflächen sind. Solche Sitzflächen erlauben es, gegebenenfalls auch unter Ausnutzung der Verformbarkeit anzuschließender Elementabschnitte auch größere Verkippwinkel bis 10°, insbesondere jedoch bis 2° zuzulassen.According to one particularly preferred embodiment of the invention is provided that at least one of the seats is formed as a compensation surface is, wherein the seating surfaces preferably cone or spherical section surfaces are. Such seats allow it, if necessary taking advantage of the deformability of the element sections to be connected also larger tilt angles up to 10 °, in particular however, to allow up to 2 °.

Gemäß weiterer bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem ersten Losflanschteil an dessen Enden eine erste bzw. zweite Schraubenaufnahme ausgebildet sind und dass an dem zweiten Losflanschteil an dessen Enden eine erste bzw. zweite Schraubenaufnahme sowie ferner vorzugsweise zwischen diesen, insbesondere mittig eine dritte Schraubenaufnahme ausgebildet sind. Dies erleichtert die Montage einer Flanschverbindung.According to others preferred embodiments of the invention is provided that on the first Losflanschteil at the ends of a first and second Screw receptacle are formed and that on the second Losflanschteil at the ends of a first and second screw receptacle and further preferably between these, in particular centrally a third screw receptacle are formed. This facilitates the installation of a flange connection.

Die Vorteile der Erfindung zeigen sich auch an einer Flanschverbindung mit einem ersten und einem zweiten Flansch, wenn der erste Flansch als Losflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist. Daher wird auch für eine Flanschverbindung selbständig Schutz beansprucht.The Advantages of the invention are also evident in a flange connection with a first and a second flange when the first flange designed as a loose flange according to one of claims 1 to 5 is. Therefore, becomes independent for a flange connection Protection claimed.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Flanschverbindung ist vorgesehen, dass der zweite Flansch als Festflansch insbesondere an einem Abgaskrümmer ausgebildet ist, wobei dessen Sitzfläche vorzugsweise als Ausgleichsfläche, insbesondere als Kegel- oder Kugelabschnittsfläche ausgebildet ist.According to one Particularly preferred embodiment of the flange connection is provided that the second flange as a fixed flange, in particular on an exhaust manifold is formed, wherein the seat preferably as Compensating surface, in particular as a conical or spherical section surface is trained.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the subclaims as well as from the description in connection with the drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Flanschverbindung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und 1 a flange according to a particularly preferred embodiment of the invention and

2 eine besonders bevorzugte Ausführungsformen eines ersten und eines zweiten Losflanschteils des in 1 im Zusammenhang mit einer Flanschverbindung gezeigten Losflansches. 2 a particularly preferred embodiments of a first and a second Losflanschteils the in 1 Losflansches shown in connection with a flange connection.

Die in 1 gezeigte Flanschverbindung 100 ist zur Verbindung eines ersten und eines zweiten Elementes 102, 104 einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage ausgebildet. Das erste Element 102 ist ein Abgaskrümmer 106, an dessen ausgangseitigem Ende ein Festflansch 108 ausgebildet ist. Das zweite Element 104 ist eine Abgasleitung 110 (Abgasrohr), welche mittels eines Losflansches 112 an dem Abgaskrümmer 106 festgelegt ist.In the 1 shown flange connection 100 is for connecting a first and a second element 102 . 104 a motor vehicle exhaust system formed. The first element 102 is an exhaust manifold 106 , at the output side end of a fixed flange 108 is trained. The second element 104 is an exhaust pipe 110 (Exhaust pipe), which by means of a loose flange 112 on the exhaust manifold 106 is fixed.

Der Losflansch 112 besteht – wie insbesondere anhand von 2 gezeigt – aus einem ersten Losflanschteil 114 und einem zweiten Losflanschteil 116. An dem ersten Losflanschteil 114, welches als Gussteil aus Gusseisen ausgebildet ist, ist eine erste Sitzfläche 118 ausgebildet, welche in gleicher Weise wie eine an dem zweiten Losflanschteil 116 ausgebildete zweite Sitzfläche 120 zur Einleitung einer Haltekraft in einen an der Abgasleitung 110 ausgebildeten Rohrkragen 122 ausgebildet.The loose flange 112 exists - in particular on the basis of 2 shown - from a first Losflanschteil 114 and a second loose flange part 116 , At the first loose flange part 114 , which is designed as a cast iron casting, is a first seat 118 formed in the same way like one on the second loose flange part 116 trained second seat 120 for introducing a holding force in a at the exhaust pipe 110 trained tube collar 122 educated.

Der an der Abgasleitung 110 ausgebildete Rohrkragen 122 weist eine ausgehend von dem Innendurchmesser der Abgasleitung aufgeweitete Kontur auf, deren innere bzw. äußere Kontaktflächen 124, 126 dem Verlauf entsprechender Kugelflächen folgen. Um diese Kontaktflächen 124, 126 ohne hohen Werkzeugverschleiß oder etwaigen Verschleiß an den Flanschen 108, 112 ausformen zu können, ist die Wandstärke der Abgasleitung 110 im Bereich des Rohrkragens 122 stark verdünnt, wodurch an der Abgasleitung 110 auch eine weiche Biegezone 128 ausgebildet ist, die den Bereich tolerierbarer Verkippwinkel α weiter vergrößert. Der in 1 gezeigte Verkippwinkel α beträgt 2,09°.The at the exhaust pipe 110 trained tube collar 122 has a flared starting from the inner diameter of the exhaust pipe contour, the inner or outer contact surfaces 124 . 126 follow the course of corresponding spherical surfaces. To these contact surfaces 124 . 126 without high tool wear or any wear on the flanges 108 . 112 To be able to form, is the wall thickness of the exhaust pipe 110 in the area of the pipe collar 122 severely diluted, causing the exhaust pipe 110 also a soft bending zone 128 is formed, which further increases the range tolerable tilt angle α. The in 1 shown tilting angle α is 2.09 °.

Da die Abgasleitung 110 an dem Abgaskrümmer 106 ohne zusätzliche Dichtungen festgelegt ist, ist auch eine Sitzfläche 130 an dem Festflansch 108 des Abgaskrümmers 106 als Ausgleichsfläche, insbesondere als Kugelabschnittsfläche ausgebildet.Because the exhaust pipe 110 on the exhaust manifold 106 is determined without additional seals, is also a seat 130 on the fixed flange 108 the exhaust manifold 106 designed as a compensating surface, in particular as a spherical section surface.

Die Herstellung der Flanschverbindung 100 erfolgt derart, dass zunächst die Abgasleitung 110 in dem Bereich des Abgaskrümmers 106 positioniert wird und zwar derart, dass vorzugsweise der Rohrkragen 122 an der Sitzfläche 130 zur Anlage kommt. Danach werden das erste und das zweite Losflanschteil 114, 116 herangeführt, wobei es die zweiteilige Ausführung des Losflanschs 108 erlaubt, die beiden Teile 114, 116 scherenartig aufzuklappen und radial zuzuführen.The manufacture of the flange connection 100 takes place such that initially the exhaust pipe 110 in the region of the exhaust manifold 106 is positioned in such a way that preferably the pipe collar 122 on the seat 130 comes to the plant. After that, the first and the second loose flange part 114 . 116 introduced, where it is the two-part design of the loose flange 108 allowed the two parts 114 . 116 unfold like a scissor and feed radially.

Ein scherenartiges Aufklappen, welches das, Halten des Losflansches 112 mit einer Hand ermöglicht, wird dadurch gefördert, dass an dem ersten Losflanschteil 114 an dessen Enden eine erste bzw. eine zweite Schraubenaufnahme 132, 134 ausgebildet sind, und dadurch, dass auch an dem zweiten Losflanschteil 116 eine erste Schraubenaufnahme 136 ausgebildet sind. Eine durch die ersten Schraubenaufnahmen 132, 136 oder durch die zweiten Schraubenaufnahmen 134, 138 hindurch gesteckte Befestigungsschraube wirkt dann wie ein Scharnierbolzen.A scissors-like unfolding, holding the loose-flange 112 With one hand, is promoted by that on the first Losflanschteil 114 at the ends of a first and a second screw receptacle 132 . 134 are formed, and in that also on the second Losflanschteil 116 a first screw holder 136 are formed. One through the first screw receptacles 132 . 136 or through the second screw receptacles 134 . 138 inserted through fastening screw then acts as a hinge pin.

Sind die beiden Losflanschteile 114, 116 jeweils mit ihrer Sitzfläche 118, 120 gegen den Rohrkragen 122 geführt, kann durch ein Anziehen von Befestigungsschrauben, die die Schraubenaufnahme 132, 134, 136, 138 durchgreifen und in dem Festflansch 108 verankert werden, die Flanschverbindung hergestellt werden.Are the two loose flange parts 114 . 116 each with their seat 118 . 120 against the pipe collar 122 can be guided, by tightening fastening screws, which are the screw receptacle 132 . 134 . 136 . 138 pass through and in the fixed flange 108 anchored, the flange connection are made.

Bezogen auf eine Abgaskrümmerachse 140 liegen die ersten und zweiten Schraubenaufnahmen 120° von einander beabstandet. Da eine Befestigung mit nur zwei Befestigungsschrauben eine asymmetrische Geometrie ergeben würde, ist an dem zweiten Losflanschteil 116 noch eine dritte Schraubenaufnahme 142 vorgesehen, durch welche hindurch eine dritte Befestigungsschraube 144 in den Festflansch 108 einschraubbar ist. Die dritte Schraubenaufnahme befindet sich an dem zweiten Losflanschteil in einem Winkelabstand von jeweils 120° gegenüber der ersten bzw. der zweiten Schraubenaufnahme 136, 138, sodass sich eine symmetrische Befestigungssituation ergibt. Eine solche Befestigungssituation hat gegenüber anderen Ausführungen mit mehr Löchern welche im Rahmen der Erfindung durchaus realisierbar sind, den Vorteil, dass bei einem Aufbau der Flanschverbindung eine kurze Montagezeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Verbindung erzielbar ist.Relative to an exhaust manifold axis 140 the first and second screw receptacles are 120 ° apart. Since an attachment with only two fastening screws would give an asymmetrical geometry, is on the second Losflanschteil 116 still a third screw holder 142 provided, through which a third fastening screw 144 in the fixed flange 108 can be screwed. The third screw receptacle is located on the second Losflanschteil at an angular distance of 120 ° relative to the first and the second screw receptacle 136 . 138 so that a symmetrical fastening situation results. Such a mounting situation has the advantage over other embodiments with more holes which are quite feasible within the scope of the invention, that in a construction of the flange connection a short assembly time at the same time high strength of the connection can be achieved.

Die gezeigte Konfiguration hat ferner den Vorteil dass sich bei Befestigung des größeren Flanschrings an dessen mittleren Schraubloch und Fixierung beider Flanschteile an einem weiteren Schraubloch sich eine Drehbarkeit des kleinen Flanschrings ergibt, was die Montage erleichtert.The shown configuration also has the advantage that when mounting of the larger flange ring at its middle Screw hole and fixation of both flange on another Screw hole results in a rotation of the small flange ring, which makes assembly easier.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 86/00971 A1 [0002] WO 86/00971 A1 [0002]
  • - EP 0931232 B1 [0003, 0003] - EP 0931232 B1 [0003, 0003]

Claims (7)

Losflansch für eine Flanschverbindung (100), mit einem ersten und einem zweiten Losflanschteil (114, 116), an denen eine erste bzw. eine zweite Sitzfläche (118, 120) zur Krafteinleitung in einen Rohrkragen (122) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sitzflächen (118, 120) derart ausgebildet ist, dass ein Verkippen der zu verbindenden Elemente möglich ist.Loose flange for a flange connection ( 100 ), with a first and a second loose flange part ( 114 . 116 ), on which a first or a second seat ( 118 . 120 ) for introducing force into a tube collar ( 122 ) are formed, characterized in that at least one of the seats ( 118 . 120 ) is designed such that a tilting of the elements to be connected is possible. Losflansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sitzflächen (118, 120) als Ausgleichsfläche ausgebildet ist.Losflansch according to claim 1, characterized in that at least one of the seats ( 118 . 120 ) is designed as a compensation surface. Losflansch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzflächen (118, 120) Kegel- oder Kugelabschnittsflächen sind.Loose flange according to claim 1 or 2, characterized in that the seats ( 118 . 120 ) Are cone or spherical section surfaces. Losflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Losflanschteil (114) an dessen Enden eine erste bzw. eine zweite Schraubenaufnahme (132, 134) ausgebildet sind.Losflansch according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the first Losflanschteil ( 114 ) at the ends of a first and a second screw receptacle ( 132 . 134 ) are formed. Losflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Losflanschteil (116) an dessen Enden eine erste bzw. eine zweite Schraubenaufnahme (136, 138) ausgebildet sind, wobei vorzugsweise zwischen diesen, insbesondere mittig eine dritte Schraubenaufnahme (142) ausgebildet ist.Losflansch according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the second Losflanschteil ( 116 ) at the ends of a first and a second screw receptacle ( 136 . 138 ) are formed, preferably between these, in particular centrally a third screw receptacle ( 142 ) is trained. Flanschverbindung mit einem ersten und einem zweiten Flansch, wobei der erste Flansch als Losflansch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Losflansch (112) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.Flange connection with a first and a second flange, wherein the first flange is designed as a loose flange, characterized in that the loose flange ( 112 ) is designed according to one of claims 1 to 5. Flanschverbindung, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flansch als Festflansch (108), insbesondere an einem Abgaskrümmer (106) ausgebildet ist, wobei dessen Sitzfläche (130) vorzugsweise als Ausgleichsfläche, insbesondere als Kegel- oder Kugelabschnittsfläche ausgebildet ist.Flange connection, in particular according to claim 6, characterized in that the second flange as a fixed flange ( 108 ), in particular on an exhaust manifold ( 106 ) is formed, wherein the seat surface ( 130 ) is preferably formed as a compensating surface, in particular as a conical or spherical section surface.
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