DE102009023525A1 - Flexibles Leistungselement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/18Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
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    • F01N13/1811Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F01N13/1816Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration the pipe sections being joined together by flexible tubular elements only, e.g. using bellows or strip-wound pipes

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement, insbesondere für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, sowie das Verfahren zu seiner Herstellung. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, preiswerte Alternativen gegenüber dem Stand der Technik bei vergleichbarer Korrosionsbeständigkeit in den kritischen Balgzonen anzugeben. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße flexible Leitungselement anzugeben. Die Aufgabe wird durch ein Leitungselement gelöst, dessen Balg nur in den korrosionsgefährdeten Randbereichen aus einer hochkorrosionsbeständigen Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl besteht, der weniger gefährdete Mittelbereich des Balges hingegen aus einem standardmäßig verwendeten nichtrostendem Stahl. Bei einem mehrlagigen Balg ist es ausreichend nur die Außenlage des Balges im Bereich der Randwellen und/oder der zylindrischen Balgenden aus einem hochkorrosionsbeständigen Werkstoff herzustellen. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Balges angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement, insbesondere für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, sowie das Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Bei Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren, insbesondere bei quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs eingebauten Motoren, besteht die Notwendigkeit, ein flexibles Leitungselement vorzugsweise motornahe in die Abgasleitung einzubauen, um Bewegungen und Schwingungen aufzunehmen und von der Weiterleitung an benachbarte Bauteile abzukoppeln, wie sie durch Drehmoment abhängige Kippbewegungen des elastisch gelagerten Motors, Drehzahl abhängige Schwingungen, trägheitsbedingte Einflüsse von Fahrzeugteilen bei bestimmten Fahrsituationen, temperaturbedingte Längenänderungen etc. entstehen. Ohne Einsatz eines flexiblen Leitungselementes wäre die Abgasleitung starken Biegewechselbeanspruchungen ausgesetzt, die bei den hohen Betriebstemperaturen schnell zu Ermüdungsrissen und zum Ausfall führen würden.
  • Flexible Leitungselemente weisen im allgemeinen einen ringgewellten Balg, einen koaxial innerhalb des Balges angeordneten Wickelschlauch (Agraffschlauch) sowie einen außenseitig angeordneten Geflechts- oder Gestrickeschlauch aus Metall auf, der den Balg vor mechanischen Einwirkungen von außen und vor übermäßiger Längung schützt. Die Enden des äußeren Geflechts- oder Gestrickeschlauches werden normalerweise im Bereich der zylindrischen Balgenden mittels eines Winkelringes festgelegt. Hierzu wird der Winkelring über den auf den Balgborden endenden Gestricke- oder Geflechtsschlauch geschoben und anschließend kraft- oder stoffschlüssig durch Aufweiten oder Schweißen miteinander verbunden.
  • Hierbei entsteht zwischen dem Außenschlauch und dem Winkelring ein von außen zugänglicher Spalt, in den sich während des Betriebes korrosive Bestandteile aus der Umgebung, wie z. B. Streusalze, einnisten können. Im wechselnden Betrieb zwischen heiß und kalt sowie feuchter und trockener Umgebung, kommt es dann zu Aufkonzentrationen von Korrosionsmitteln im Spaltbereich zwischen dem Winkelring und der äußeren Balgoberfläche, die zu Korrosionsschäden am dünnwandigen Balg führen können. Besteht die Außenlage des Balges aus rostfreiem Stahl, so kann unter den genannten Bedingungen eine Heißsalzkorrosion, Lochfraß sowie eine Clorid bedingte Spannungsrisskorrosion auftreten. Zur Vermeidung derartiger Korrosionsschäden besteht die Außenlage des Balges häufig aus INCONEL®625 LCF®, womit man gute Erfahrungen gemacht hat.
  • In der deutschen Patentschrift DE 197 48 149 B4 wird als preiswerte Alternative zum Werkstoff INCONEL®625 LCF® eine erfindungsgemäße Legierung vorgestellt, die zwischen einem rostfreien Stahl und der Legierung 625 LCF® angesiedelt ist. Die erfindungsgemäße Legierung enthält gegenüber INCONEL®625 LCF® nur etwa halb so viel Nickel und Molybdän bei vergleichbarem Chromgehalt.
  • Vor dem Hintergrund explodierender Materialpreise und ständig steigender Legierungszuschläge besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, preiswerte Alternativen bei vergleichbarer Korrosionsbeständigkeit in den kritischen Balgzonen anzugeben.
  • Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße flexible Leitungselement anzugeben.
  • Gelöst ist die Aufgabe durch ein Leitungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 10 oder 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Leitungselementes finden sich in den Ansprüchen 3 bis 9. Bevorzugte Weiterbildungen der Verfahren sind in den Ansprüchen 11 und 12 niedergelegt.
  • Die vorliegende Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, dass es ausreichend ist, die korrosionsgefährdeten Randbereiche des Balges aus einer hochkorrosionsbeständigen Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl herzustellen; den weniger gefährdeten Mittelbereich des Balges hingegen aus einem standardmäßig verwendeten nichtrostendem Stahl (1.4541, 1.4571). Bei einem mehrlagigen Balg ist es somit ausreichend nur die Außenlage des Balges im Bereich der Randwellen und/oder der zylindrischen Balgenden aus einem hochkorrosionsbeständigen Werkstoff herzustellen. Die hierfür erforderlichen Verbindungsnähte zwischen den Balgbereichen aus unterschiedlichen Werkstoffen werden stoffschlüssig gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 10 vor Herstellung des Balges und vor Herstellung der Hohlzylinder an den Ausgangsblechen durch Schweißen hergestellt. Alternativ zu einer aus mehreren miteinander verbundenen Bereichen bestehenden Außenlage des Balges offenbart der 2. unabhängigen Anspruch die Möglichkeit, dass die äußere Balglage nur in Teilbereichen der Balgaußenfläche von hochkorrosionsbeständigen Schutzlagen aus einer Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl umgeben ist, die nicht mit der äußeren Balglage stoffschlüssig verbunden sind, wobei für die Herstellung das nach Anspruch 13 beanspruchte Verfahren zur Anwendung kommt.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des flexiblen Leitungselementes nach Anspruch 1 ergibt sich durch die spezielle Wahl der Lage der Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen im mittleren Durchmesserbereich der Balgflanken einer randnahen Balgwelle. Auf diese Weise erreicht man, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Verbindungsnähte zwischen den unterschiedlichen Balgwerkstoffen keinen nennenswerten Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit des Balges haben, da in diesen Bereichen keine Biegemomentenbeanspruchung infolge Zwangsverformungen auftritt.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen im Bereich der zylindrischen Balgenden befinden und mindestens einen Abstand von Imin von der Innenkrempe der äußersten Balgwellen haben.
  • Die Abklinglänge Imin berechnet sich nach der Schalentheorie zu
    Figure 00040001
    wobei D der mittlere Durchmesser und SLage die Wandstärke der betrachteten Balglage im zylindrischen Bereich ist. Der Vorfaktor der obigen Formel für die Abklinglänge ist so gewählt, dass ein rotationssymmetrischer Spannungszustand von der Innenkrempe der Balgwelle bis zur Verbindungsnaht um 50% abklingt und somit sichergestellt wird, dass die geringere Ermüdungsfestigkeit der Naht keine negativen Einfüsse auf das Bauteil hat.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen, insbesondere bei einlagigen oder zweilagigen Bälgen als Lippennähte im Bereich der Innenkrempen randnaher Balgwellen befinden.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des flexiblen Leitungselementes nach Anspruch 2 ergibt sich dadurch, dass die Korrosionsschutzlage nur in Teilbereichen der Balgaußenfläche von einer hochkorrosionsbeständigen Schutzlage aus einer Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl umgeben ist. Bevorzugte Teilbereiche sind hierbei die Bereiche der Randwellen und/oder der zylindrischen Balgenden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die nur im Randbereich des Balges vorhandene Korrosionsschutzlage wellenseitig im mittleren Durchmesserbereich der Balgflanken einer randnahen Balgwelle endet.
  • In äußerster bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die nur im Randbereich des Balges vorhandene Korrosionsschutzlage ausschließlich das zylindrische Balgende abdeckt und wellenseitig bis zum Auslauf des Innenradius der Randwelle reicht.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des flexiblen Leitungselementes ergibt sich dadurch, dass die Korrosionsschutzlagen eine gegenüber der Dicke der Balglagen unterschiedliche Wandstärke aufweisen. Insbesondere ist die Verwendung einer dünneren Korrosionsschutzlage dann von Vorteil, wenn die Steifigkeit des Balges durch die zusätzlichen Korrosionsschutzlagen nicht wesentlich beeinflusst werden darf bzw. wenn durch die Korrosionsschutzlagen keine negativen Auswirkungen auf die Ermüdungsfestigkeit des Balges entstehen dürfen, die dann weiterhin von der dickeren Balglage bestimmt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Leitungselementes mit einem ringgewellten Balg, dessen Außenlage im Bereich der Randwellen und/oder der zylindrischen Balgenden aus einer hochkorrosionsbeständigen Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl besteht, und dieser Bereich stoffschlüssig mit der weiterführenden Balglage aus einem nichtrostendem Stahl verbunden ist, ist durch folgende Verfahrensschritte zur Herstellung des Hohlzylinders für die spätere Außenlage des Balges gekennzeichnet:
    • – Zuschneiden des rechteckigen Mittelteiles bzw. des Ausgangsbleches für mehrere rechteckige Mittelteile aus einem nichtrostendem Stahl, wobei die Länge dem ein- oder mehrfachen des mittleren Umfanges U des Zylinders der Außenlage und die Breite A der abgewickelten Balglänge L vermindert um zwei mal der Breite B der Randstreifen entspricht;
    • – Zuschneiden zweier rechteckiger Randteile bzw. zweier rechteckiger Randteilstreifen aus einer hochkorrosionsbeständigem Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl, wobei die Länge dem ein- oder mehrfachen des mittleren Umfanges U des Zylinders der Außenlage entspricht und die Breite B in Abhängigkeit des korrosionsgefährdeten Balgrandbereiches gewählt wird;
    • – Verschweißen der beiden rechteckigen Randteilstreifen mit dem rechteckigen Mittelteil entlang der Seite mit der ein- oder mehrfachen Umfangslänge des Zylinders der Außenlage, wobei die hierbei entstehende Blechbreite der abgewickelten Balglänge (L) entspricht;
    • – Schneiden von Platinen mit der Breite der einfachen Umfangslänge (U), Runden entlang der Umfangslänge (U) und Längsnahtschweißen entlang der abgewickelten Balglänge (L);
    • – Weiterverarbeiten des erfindungsgemäßen Zylinders der Außenlage entsprechend der bekannten Herstellungsverfahren durch Ineinanderstecken der Balghohlzylinder und anschließendem Umformen, z. B. hydraulischer Umformung mittels eines Außenwerkzeugs und endseitiger Abdichtung, zu einem Balg.
  • Besonders vorteilhaft in Hinblick auf die Ermüdungseigenschaften wird die Breite (B) der äußeren Randstreifen so gewählt, dass sich die Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen nach der Umformung im mittleren Durchmesserbereich der Balgflanken einer randnahen Balgwelle befinden.
  • Tritt das Korrosionsproblem ausschließlich im zylindrischen Randbereich auf, so wird die Breite (B) der äußeren Randstreifen so gewählt, dass sich die Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen im Bereich der zylindrischen Balgenden befinden.
  • Als Alternative zum Verfahren nach Anspruch 10 wird in Anspruch 13 ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Leitungselementes mit einem ringgewellten Balg angegeben, dessen äußere Balglage nur in Teilbereichen der Balgaußenfläche von einer hochkorrosionsbeständigen Schutzlage aus einer Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl umgeben ist. Das für die Balgumformung notwendige Hohlzylinderpaket wird dabei in folgenden Schritten hergestellt:
    • – Ineinanderstecken der hohlzylindrischen Balghülsen aus rostfreiem Stahl, sofern es sich um einen mehrlagigen Balg handelt;
    • – Überschieben von zwei hohlzylindrischen Korrosionsschutzhülsen der Breite (B), wobei sich die Breite in Abhängigkeit des korrosionsgefährdeten Randbereichs der Welle bestimmt;
    • – Positionieren der Korrosionsschutzhülsen in den Randbereichen, so dass sie mit den Hohlzylinderenden der Balglagen bündig abschließen;
    • – Weiterverarbeiten des erfindungsgemäßen Hohlzylinderpaketes mit auf den Randbereich beschränkten Korrosionsschutzhülsen mit einem bekannten Balg-Umformverfahren. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem Verfahren nach Anspruch 10 besteht darin, dass keine zusätzlichen Schweißnähte zur Befestigung der Korrosionsschutzhülsen erforderlich sind, die nach der Balgumformung form- und/oder kraftschlüssig mit den übrigen Balglagen verbunden sind.
  • Insgesamt ist so ein flexibles Leitungselement geschaffen, das gegenüber den gattungsgemäßen flexiblen Leitungselementen eine kostengünstige Alternative mit verbesserten Korrosionseigenschaften im Randbereich darstellt. Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines preiswerteren ringgewellten Balges bieten ein vielfältig einsetzbares Einsparpotential, indem nur an den Stellen im Balg hochkorrosionsbeständige Werkstoffe eingesetzt werden, wo erfahrungsgemäß Korrosionsprobleme auftreten.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen:
  • 1 ein flexibles Leitungselement im Halbschnitt nach dem Stand der Technik;
  • 2 eine erste erfindungsgemäße Bauform eines flexiblen Leitungselementes in schematischer Schnittdarstellung;
  • 3 eine alternative Bauform eines flexiblen Leitungselementes gemäß 2 in schematischer Schnittdarstellung;
  • 4 eine weitere alternative Bauform eines flexiblen Leitungselementes in schematischer Schnittdarstellung;
  • 5 eine weitere bevorzugte Bauform eines flexiblen Leitungselementes in schematischer Schnittdarstellung;
  • 6 eine alternative Bauform eines flexiblen Leitungselementes gemäß 5 in schematischer Schnittdarstellung;
  • 7a die erforderlichen Ausgangsbleche für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Hohlzylinders oder mehrerer Hohlzylinder;
  • 7b die miteinander verschweißten Ausgangsbleche für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines oder mehrerer Hohlzylinder;
  • 7c eine schematische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Hohlzylinder;
  • 8 ein mehrlagiges Hohlzylinderpaket im Halbschnitt
  • In 1 ist ein flexibles Leitungselement 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Es weist einen ringgewellten Balg 2 mit zylindrischen Anschlußenden 3, einen koaxial innerhalb des Balges angeordneten Wickelschlauch 6 (Agraffschlauch) sowie einen außenseitig angeordneten Gestrickeschlauch 4 aus Metall auf. Die Enden des äußeren Gestrickeschlauches 4 werden im Bereich der zylindrischen Balgenden 3 mittels eines Winkelringes 5 festgelegt.
  • 2 zeigt den Randbereich einer ersten Bauform eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitungselementes in schematischer Schnittdarstellung. Der ringgewellte, in diesem Beispiel einlagige Metallbalg besteht aus zwei unterschiedlichen Materialien. Der korrosionsgefährdete Randbereich des Balgteils 2b besteht aus einer hochkorrosionsbeständigen Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl. Dieser Bereich umfasst in der dargestellten Bauform das zylindrische Anschlußende 3 des Balgteils 2b sowie eine komplette Randwelle und ein Viertel der Nachbarwelle. Die Verbindungsnaht 7 der beiden Balgteile 2a und 2b befindet sich im mittleren Durchmesserbereich der anschließenden Balgflanke der zweiten Welle. Das Mittelteil des Balges 2a besteht aus einem rostfreien Stahl. Das nicht dargestellte andere Ende des Balges kann sowohl symmetrisch zum dargestellten Balgteil ebenfalls mit einem Werkstoffwechsel ausgeführt werden, oder das Balgteil aus nichtrostendem Stahl reicht bis zum Balgende, sofern in diesem Bereich die Korrosionsbelastung, eventuell auf Grund niedriger Temperaturen, geringer ist.
  • 3 zeigt wiederum den Randbereich einer alternativen Bauform zu 2 in schematischer Schnittdarstellung. Das Balgteil 2b aus hochkorrosionsbeständigem Material beschränkt sich im Wesentlichen auf das zylindrische Balgende 3. Die Verbindungsschweißnaht 7 der beiden Balgteile 2a und 2b befindet sich im Abstand Imin vom Auslauf des Innenradius der Randwelle. Der gewellte Balgteil wird in dieser Bauform durch den Balgteil 2a aus nichtrostendem Stahl gebildet.
  • In 4 ist eine weitere Bauform eines flexiblen Leitungselementes dargestellt. Gegenüber den Bauformen der 2 und 3 ist die Verbindungsnaht 7 der beiden Balgteile 2a und 2b nicht als Stumpfschweißnaht ausgeführt, sondern als Lippenschweißnaht. Somit ist es möglich die beiden Balgteile 2a und 2b auch nach der Herstellung der Balgteile 2a und 2b mittels Schweißen zu verbinden. Bei der dargestellten Bauform besteht das Balgteil 2b aus dem zylindrischen Balganschlußende 3 sowie drei Wellen aus hochkorrosionsbeständigem Material und das Balgteil 2a aus nichtrostendem Stahl. Wie bereits oben erwähnt besteht auch hier die Möglichkeit das andere Balgende symmetrisch zum dargestellten Ende auszuführen oder wenn es die Korrosionsbedingungen zulassen auf einen hochkorrosionsbeständigen Balgteil entsprechend 2b zu verzichten und den Rest des Balges aus einem nichtrostendem Material vorzusehen.
  • 5 zeigt den Randbereich einer weiteren Bauform eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitungselementes in schematischer Schnittdarstellung. Gegenüber den Ausführungsbeispielen der 24 kommt die vorliegenden Bauform ohne zusätzliche Verbindungsnähte zwischen den Balgteilen 2a und 2b aus. Zum Schutz gegen Korrosion von außen wird die äußere Balglage 2a nur in Teilbereichen der Balgaußenfläche von einer hochkorrosionsbeständigen Schutzlage 2b aus einer Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl umgeben. Im gezeigten Beispiel überdeckt die Schutzlage 2b das zylindrische Balganschlußende 3 sowie die Randwelle und ein Viertel der Nachbarwelle und endet im mittleren Durchmesserbereich der sich anschließenden Balgflanke. Da die Schutzlage 2b nur Korrosionsschutzfunktion hat, ist sie dünner ausgeführt als die drucktragende Balglage 2a.
  • 6 zeigt eine alternative Bauform zu 5, bei der der Überdeckungsbereich der Zusatzlage 2b sich auf den zylindrischen Bereich des Balganschlußendes 3 beschränkt und somit die Zusatzlage 2b auch nach der Balgherstellung des Balgteiles 2a montiert werden kann.
  • Für das Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung eines flexiblen Leitungselementes sind in 7a die einzelnen Teile dargestellt, die zur Herstellung des Hohlzylinders bzw. mehrerer Hohlzylinder für die Außenlage des erfindungsgemäßen Balges erforderlich sind.
  • Teil 10 zeigt die Abmessungen des Zuschnittes für n = 3 Mittelteile aus nichtrostendem Stahl, wobei die Länge im dargestellten Beispiel dem 3-fachen des Umfanges U des mittleren Zylinders der Außenlage und die Breite A der abgewickelten Balglänge L vermindert um zwei mal der Breite B der Randstreifen beträgt. Teil 11 zeigt die Abmessungen der beiden rechteckigen Randteilstreifen aus einem hochkorrosionsbeständigem Material, deren Länge identisch mit der Länge des Mittelteiles 10 ist und deren Breite B so gewählt wird, dass die Summe der beiden Randteilstreifen (2·B) und des Mittelteiles (A) die Länge L des abgewickelten Balges ergeben (L = 2·B + A).
  • Im nächsten Schritt werden die Randteilstreifen entlang der Längsschnittkante 8 mit dem Mittelteil entlang der Längsschnittkante 9 miteinander stumpf verschweißt.
  • Hierbei entsteht das in 7b dargestellte Blechteil mit den beiden Verbindungsnähten 12 zwischen den Randstreifenteilen 11 und dem Mittelteil 10. Die drei verschweißten Bleche haben weiterhin die Länge 3·U und die Breite L, die der abgewickelten Balglänge entspricht.
  • Im nächsten Schritt wird durch einen Schnitt entlang der Achse X-X nach 7b eine Platine der Breite U abgeschnitten, die durch Runden entlang der Umfangslänge U und durch Schweißen entlang der abgewickelten Balglänge L (Naht 13) zu einem Hohlzylinder weiterverarbeitet wird, der die noch unverformte Außenlage des ein- oder mehrlagigen Balges darstellt. Die Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Hohlzylinders geschieht nach den bekannten Herstellungsverfahren durch Ineinanderstecken der Balghohlzylinder, sofern es sich um einen mehrlagigen Balg handelt, und anschließendem Umformen, z. B. hydraulischer Umformung mittels eines Außenwerkzeugs und endseitiger Abdichtungen, zu einem Balg.
  • Für das Verfahren nach Anspruch 13, zur Herstellung eines flexiblen Leitungselementes, ist in 8 das für die Balgumformung notwendige Hohlzylinderpaket dargestellt. Es besteht beim gezeigten Beispiel aus einer äußeren (2a) und inneren (2c) hohlzylindrischen Balghülse aus nichtrostendem Stahl. In den beiden Randbereichen der äußeren Hülse 2a sind auf der Außenseite zwei Korrosionsschutzhülsen 2b aus einem hochkorrosionsbeständigem Material angeordnet, die bündig mit den Hohlzylinderenden der Balghülsen 2a und 2c abschließen. Nach Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Hohlzylinderpaketes mit einem bekannten Balgumformverfahren, z. B. hydraulischer Umformung mittels eines Außenwerkzeugs und endseitiger Abdichtungen, entsteht ein Balg, dessen mittlerer Bereich zweilagig ist, dessen Randbereiche jedoch von einer zusätzlichen Korrosionsschutzlage von außen geschützt werden.
  • 1
    flexibles Leitungselement
    2
    ein- oder mehrlagiger Balg
    2a
    Balgteil aus hochkorrosionsbeständigem Material
    2b
    Balgteil aus nichtrostendem Stahl
    2c
    Innenhohlzylinder aus nichtrostendem Stahl
    3
    zylindrische Anschlußenden des Balges
    4
    Gestricke- oder Geflechtsschlauch
    5
    Winkelring
    6
    Wickelschlauch (Agraffschlauch)
    7
    Schweißnaht zwischen dem hochkorrosionsbeständigen Balgteil und dem nichtrostenden Balgteil
    8
    Längsschnittkante des hochkorrosionsbeständigen Rand-Streifens 11
    9
    Längsschnittkante des Mittelteils 10 aus nichtrostendem Stahl
    10
    Mittelteil des Blechzuschnittes aus nichtrostendem Stahl
    11
    Randstreifen des Blechzuschnittes aus einer hochkorrosionsbeständigem Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl
    12
    Verbindungsschweißnaht zwischen den zugeschnittenen Blechteilen 10 und 11
    13
    Längsschweißnaht des gerundeten Hohlzylinders
    U
    Umfang des mittleren Zylinders der Außenlage
    L
    abgewickelte Balglänge
    B
    Breite des Randteilstreifens
    A
    Breite des Mittelteiles
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19748149 B4 [0005]

Claims (13)

  1. Flexibles Leitungselement (1), insbesondere für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem ringgewellten Metallbalg (2), der beidseitig ein zylindrisches Balgende (3), einen koaxial innerhalb des Balges angeordneten Wickelschlauch (6) (Agraffschlauch) sowie einen koaxial zur Balgaußenkontur verlaufenden Gestricke- oder Geflechtsschlauch (4) aufweist, der zwischen Winkelringen (5) und dem Balgende (3) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Außenlage des Balges (2b) im Bereich der Randwellen und/oder der zylindrischen Balgenden (3) aus einer hochkorrosionsbeständigem Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl besteht, und dieser Bereich stoffschlüssig mit der weiterführenden Balglage (2a) aus einem nichtrostendem Stahl verbunden ist.
  2. Flexibles Leitungselement (1), insbesondere für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem ringgewellten Metallbalg (2), der beidseitig ein zylindrisches Balgende (3), einen koaxial innerhalb des Balges angeordneten Wickelschlauch (6) (Agraffschlauch) sowie einen koaxial zur Balgaußenkontur verlaufenden Gestricke- oder Geflechtsschlauch (4) aufweist, der zwischen Winkelringen (5) und dem Balgende (3) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Balglage (2a) nur in Teilbereichen der Balgaußenfläche von einer hochkorrosionsbeständigen Schutzlage (2b) aus einer Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl umgeben ist.
  3. Flexibles Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsnähte (7) zwischen den beiden Balgwerkstoffen im mittleren Durchmesserbereich der Balgflanken einer randnahen Balgwelle befinden.
  4. Flexibles Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsnähte (7) zwischen den beiden Balgwerkstoffen im Bereich der zylindrischen Balgenden (3) befinden.
  5. Flexibles Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen, insbesondere bei einlagigen oder zweilagigen Bälgen, als Lippennähte (7) im Bereich der Innenkrempen randnaher Balgwellen befinden.
  6. Flexibles Leitungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzlage (2b) nur im Bereich der Randwellen und/oder der zylindrischen Balgenden (3) vorhanden ist.
  7. Flexibles Leitungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nur im Randbereich des Balges bestehende Korrosionsschutzlage (2b) wellenseitig im mittleren Durchmesserbereich der Balgflanken einer randnahen Balgwelle endet.
  8. Flexibles Leitungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nur im Randbereich des Balges vorhandene Korrosionsschutzlage (2b) ausschließlich das zylindrische Balgende (3) abdeckt und wellenseitig bis zum Auslauf des Innenradius der Randwelle reicht.
  9. Flexibles Leitungselement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzlagen (2b) eine gegenüber der Dicke der Balglagen (2a) unterschiedliche Wandstärke aufweisen.
  10. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Leitungselementes (1) mit einem ringgewellten Balg (2), dessen Außenlage im Bereich der Randwellen (2b) und/oder der zylindrischen Balgenden (3) aus einer hochkorrosionsbeständigem Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl besteht, und dieser Bereich stoffschlüssig mit der weiterführenden Balglage (2a) aus einem nichtrostendem Stahl verbunden ist. dadurch gekennzeichnet, dass der zur Herstellung der Außenlage verwendete Blechzylinder in folgenden Schritten hergestellt wird: – Zuschneiden des rechteckigen Mittelteiles (10) bzw. des Ausgangsbleches für mehrere rechteckige Mittelteile aus einem nichtrostendem Stahl, wobei die Länge dem ein- oder mehrfachen des Umfanges U des mittleren Zylinders der Außenlage und die Breite A der abgewickelten Balglänge L vermindert um zwei mal der Breite B der Randstreifen entspricht; – Zuschneiden zweier rechteckiger Randteile (11) bzw. zweier rechteckiger Randteilstreifen aus einer hochkorrosionsbeständigem Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl, wobei die Länge dem ein- oder mehrfachen des mittleren Umfanges des Zylinders der Außenlage entspricht und die Breite B in Abhängigkeit des korrosionsgefährdeten Balgrandbereiches gewählt wird; – Verschweißen der beiden rechteckigen Randteilstreifen (11) mit dem rechteckigen Mittelteil (10) entlang der Seite mit der ein- oder mehrfachen Umfangslänge des Zylinders der Außenlage, wobei die hierbei entstehende Blechbreite der abgewickelten Balglänge (L) entspricht; – Schneiden von Platinen mit der Breite der einfachen Umfangslänge (U), Runden entlang der Umfangslänge (U) und Längsnahtschweißen entlang der abgewickelten Balglänge (L); – Weiterverarbeiten des erfindungsgemäßen Zylinders der Außenlage entsprechend der bekannten Herstellungsverfahren durch Ineinanderstecken der Balghohlzylinder und anschließendem Umformen zu einem Balg.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der äußeren Randstreifen (11) so gewählt wird, dass sich die Verbindungsnähte (7) zwischen den beiden Balgwerkstoffen nach der Umformung im mittleren Durchmesserbereich der Balgflanken einer randnahen Balgwelle befinden.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der äußeren Randstreifen so gewählt wird, dass sich die Verbindungsnähte zwischen den beiden Balgwerkstoffen in den zylindrischen Balgenden (3) befinden.
  13. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Leitungselementes mit einem ringgewellten Balg, dessen äußere Balglage nur in Teilbereichen der Balgaußenfläche von einer hochkorrosionsbeständigen Schutzlage aus einer Nickellegierung oder einem Sonderedelstahl umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Balgumformung notwendige Hohlzylinderpaket, in folgenden Schritten hergestellt wird: – Ineinanderstecken der hohlzylindrischen Balghülsen aus rostfreiem Stahl (2a, 2c), sofern es sich um einen mehrlagigen Balg handelt; – Überschieben von kurzen hohlzylindrischen Korrosionsschutzhülsen (2b); – Positionieren der Korrosionsschutzhülsen (2b) in den Randbereichen, so dass sie mit den Hohlzylinderenden der Balglagen (2a, 2c) bündig abschließen; – Weiterverarbeiten des erfindungsgemäßen Hohlzylinderpaketes mit auf den Randbereich beschränkten Korrosionsschutzhülsen mit einem bekannten Balg-Umformverfahren zu einem Balg.
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