DE102014103314A1

DE102014103314A1 - Abgasrohrflansch

Info

Publication number: DE102014103314A1
Application number: DE102014103314.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Steigert; Markus Geminn
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: US20150260077A1; US9771852B2; CN104912639B; DE102014103314B4; CN104912639A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasrohrflansch 1 mit einem Abgasrohr 1.1 und mit einer an dem Abgasrohr 1.1 befestigten Flanschplatte 1.2, wobei die Flanschplatte 1.2 eine einem Zylinderkopf 2 zuwendbare Innenseite 1.3 mit einer mittel- oder unmittelbar an einen Zylinderkopf 2 anlegbaren Dichtfläche 1.4 sowie eine Aufnahme 1.5, in der das Abgasrohr 1.1 aufgenommen ist, aufweist. Dabei ist das Abgasrohr 1.1 im Bereich der Aufnahme 1.5 an der Innenseite 1.3 über eine Schweißverbindung 3 mit der Flanschplatte 1.2 verbunden und abgedichtet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasrohrflansch mit einem Abgasrohr und mit einer am Abgasrohr befestigten Flanschplatte, wobei die Flanschplatte eine einem Zylinderkopf zuzuwendende Innenseite mit einer Dichtfläche sowie eine Aufnahme, in der das Abgasrohr aufgenommen ist, aufweist.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Abgasrohrflansch mit einem Abgasrohr und mit einer am Abgasrohr befestigten Flanschplatte, wobei die Flanschplatte eine einem Zylinderkopf zuwendbare Innenseite mit einer mittel- oder unmittelbar an einen Zylinderkopf anlegbaren Dichtfläche, eine gegenüberliegende Außenseite sowie eine Aufnahme aufweist, in der das Abgasrohr aufgenommen ist.
Es ist bereits ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem daran befestigten Abgasrohrflansch aus der DE 20 2005 019 046 U1 bekannt. Der Abgasrohrflansch besteht aus einem Krümmerrohr mit Bund und einer gegen das Krümmerrohr bzw. den Bund axial anlegbaren Flanschplatte, wobei die Flanschplatte eine Auswölbung in Form eines Kragens aufweist, der gegen das Krümmerrohr axial zur Anlage kommt. Innerhalb der Auswölbung ist ein verformbarer, vorzugsweise aus Kunststoff gebildeter Dichtungsring angeordnet, der gegen den Zylinderkopf, den Bund und den Kragen dichtend anliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasrohrflansch derart auszubilden und anzuordnen, dass eine vereinfachte Herstellung gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Abgasrohr im Bereich der Aufnahme an der Innenseite über eine Schweißverbindung mit der Flanschplatte verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Abgasrohrflansch auf seiner Außenseite im Bereich der Krümmer frei von Schweißnähten bleiben kann. Außerdem kann der Abgasrohrflansch von der frei zugänglichen Seite, gegenüberliegend dem Krümmer, geschweißt werden. Durch die auf der Innenseite der Flanschplatte gegebenen großzügigen Platzverhältnisse ist die Anwendung vereinfachter Schweißverfahren und Schweißvorrichtungen möglich.
Zudem kann der Abstand zwischen der Flanschplatte und dem Abgasrohr bzw. einem aus mehreren Abgasrohren gebildeten Abgassammelrohr auf ein Minimum reduziert werden, so dass sehr günstige Platzverhältnisse gewehrleistet werden.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn auf der Innenseite um das Abgasrohr herum eine Ausnehmung mit einer Haltefläche vorgesehen ist, die in Bezug auf die Dichtfläche um ein Maß a von mindestens 2 mm bis 3 mm zurücksteht, wobei die Schweißverbindung zumindest teilweise in der Ausnehmung und an der Haltefläche vorgesehen ist. Die Ausnehmung dient der Aufnahme der Schweißnaht, so dass die Flanschplatte mittel- oder unmittelbar gegen den Zylinderkopf oder einen Kühlkörper anlegbar ist. Eine gesonderte Aussparung im Zylinderkopf ist somit nicht notwendig. Diese kann aber ergänzend Anwendung finden.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Schweißverbindung um ein Mail b von mindestens 0,5 mm bis 3 mm über die Dichtfläche zur Montage an einen Zylinderkopf, der an einer Auslassöffnung eine Aussparung aufweist, in der die Schweißnaht zumindest teilweise aufnehmbar ist, hervorsteht. Sofern der Zylinderkopf an einer Auslassöffnung eine entsprechende Aussparung aufweist, dient diese zur Aufnahme der Schweißnaht, so dass die Flanschplatte mittel- oder unmittelbar gegen den Zylinderkopf oder einen Kühlkörper anlegbar ist.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn ein Kühlkörper mit einer Aufnahmeöffnung vorgesehen ist, der über die Aufnahmeöffnung auf ein Ende des Abgasrohres aufgesetzt und gegen die Dichtfläche der Flanschplatte mittel- oder unmittelbar anlegbar ist. Der Kühlkörper bzw. zumindest eine Wandfläche desselben ist nach der Montage sandwichartig zwischen der Flanschplatte und dem Zylinderkopf aufgenommen. Da der Kühlkörper nicht mit der Flanschplatte oder dem Abgasrohr verschweißt ist, kann dieser ohne weitere Maßnahmen gegen den Zylinderkopf mittel- oder unmittelbar über eine Dichtung zur Anlage gebracht werden.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Kühlkörper an der Aufnahmeöffnung eine Aussparung aufweist, in der die Schweißverbindung zumindest teilweise aufgenommen ist. Die Aussparung ist auf der der Flanschplatte zugewandten Seite des Kühlkörpers vorgesehen. Die Schweißnaht bzw. Schweißraupe kann somit zumindest teilweise in der Aussparung im Kühlkörper aufgenommen werden, so dass die Innenseite der Flanschplatte unmittelbar oder mittelbar über die Dichtung gegen den Kühlkörper vorspannbar ist. Der Kühlkörper liegt wiederum gegen den Zylinderkopf an. Die Dichtung zwischen der Flanschplatte und dem Abgasrohr wird durch die Schweißverbindung gebildet. Eine Ausnehmung für die Schweißnaht in der Flanschplatte kann ergänzend vorgesehen werden.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch, dass ein Kühlkörper mit einer Aufnahmeöffnung vorgesehen ist, der über die Aufnahmeöffnung auf ein Ende des Abgasrohres aufgesetzt und gegen die Dichtfläche der Flanschplatte mittel- oder unmittelbar anlegbar ist, wobei das Abgasrohr im Bereich der Aufnahme an der Außenseite über eine Schweißnaht mit der Flanschplatte verbunden und abgedichtet ist. Da die Schweißnaht an der Außenseite der Flanschplatte angeordnet ist, ist die Anlage der Flanschplatte gegen den Kühlkörper bzw. die Anlage des Kühlkörpers gegen den Zylinderkopf ohne weitere Maßnahmen gewährleistet.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der Kühlkörper einen Kühlmittelkanal aufweist oder einen Kühlmittelkanal begrenzt. Über den Kühlkörper bzw. den Kühlmittelkanal kann das Abgasrohr unmittelbar mit Kühlmittel beaufschlagt werden. Das hierbei entstehende Temperaturgefälle zwischen gekühlten und ungekühlten Teilbereichen des Abgasrohres ist enorm. Insoweit ist die Platzierung der Schweißnaht zwischen der Flanschplatte und dem Kühlkörper bzw. einer Kühlkörperwand vorteilhaft. Der ohnehin durch den Schweißprozess mit Gefügespannung versehene Bereich des Abgasrohres bzw. die Schweißnaht werden somit vor weiteren thermisch bedingten Belastungen geschützt.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Abgasrohr aus Klappschalen gebildet oder als Schalenkrümmer ausgebildet ist. Das Abgasrohr unterliegt zwecks Herstellung einem Schweißprozess, bei dem die Schalen bzw. Klappschalen am Rand über eine Randschweißnaht miteinander verbunden werden. Durch die Platzierung der Schweißnaht auf der Innenseite der Flanschplatte, kann die Schweißnaht am stirnseitigen Ende des Abgasrohres angebracht werden. In diesem Fall werden ein Überschweißen der Randschweißnaht und die damit einhergehenden Gefügespannungen vermieden.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn das jeweilige Abgasrohr an ein benachbartes Abgasrohr angeschlossen ist, wobei die Abgasrohre in Modulbauweise ausgebildet sind und mindestens zwei gleiche Abgasrohre miteinander gekoppelt sind. Somit wird vor dem Hintergrund der Anwendung von Klappschalen ein insgesamt sehr günstiger Krümmeraufbau gewährleistet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung als Prinzipskizze mit Flanschplatte und Abgasrohr;
2 eine Prinzipskizze nach 1 mit Aussparung im Zylinderkopf;
3 eine Prinzipskizze nach 1 und 2 mit Kühlkörper;
4 eine Prinzipskizze nach 3 (unten) mit Schweißnaht auf der Außenseite;
5 eine Prinzipskizze eines Gruppenflansches mit Abgasanlage.
Nach Ausführungsform 1 ist der Abgasrohrflansch 1 aus einem teilweise dargestellten Abgasrohr 1.1, auf das eine Flanschplatte 1.2 mit einer als Ausnehmung ausgebildeten Aufnahme 1.5 aufgesteckt ist, gebildet. Die Flanschplatte 1.2 ist mit dem Abgasrohr 1.1 über eine Schweißverbindung 3 verbunden. Die Flanschplatte 1.2 weist eine Ausnehmung 1.6 auf, die um die Aufnahmeöffnung 1.5 herum angeordnet ist. Innerhalb der als Ringnut ausgebildeten Ausnehmung 1.6 ist eine Haltefläche 1.7 gebildet, an welcher die Schweißverbindung 3 zur Verbindung der Flanschplatte 1.2 mit dem Abgasrohr 1.1 angeordnet bzw. platziert ist. Die Haltefläche 1.7 weist hierbei in Bezug auf eine Innenseite 1.3 der Flanschplatte 1.2 bzw. eine Dichtfläche 1.4 der Flanschplatte 1.2 einen axialen Versatz mit dem Maß a auf, der so groß ausgebildet ist, dass die Flanschplatte 1.2 unmittelbar oder gemäß Darstellung mittelbar über eine Dichtung 4 gegen einen Zylinderkopf 2 dichtend anlegbar ist. Das Abgasrohr 1.1 steht hierbei in axialer Richtung über die Dichtfläche 1.4 bzw. die Innenseite 1.3 der Flanschplatte 1.2 axial hervor und ist in eine Auslassöffnung 2.1 des Zylinderkopfes 2 in entsprechender Länge eingeführt.
Die Flanschplatte 1.2 bzw. die Baugruppe bestehend aus Flanschplatte 1.2 und Abgasrohr 1.1 wird über eine nicht weiter dargestellte Verschraubung 1.8 gegen den Zylinderkopf 2 zur Anlage gebracht.
Das Abgasrohr 1.1 ist hierbei Teil eines Abgasrohrflansches 1 gemäß 3, wobei mehrere Abgasrohre 1.1, 1.1' zu einem Gruppenflansch 7 verbunden werden. Das jeweilige Abgasrohr 1.1, 1.1' weist jeweils eine Flanschplatte 1.2, 1.2' auf, wobei alternativ auch eine Sammelflanschplatte (nicht dargestellt) für mehrere Abgasrohre 1.1, 1.1' möglich ist. Der so gebildete Gruppenflansch 7 ist Teil einer Abgasanlage 8 mit ein oder mehreren Abgasnachbehandlungskomponenten 8.1.
Nach Ausführungsbeispiel 2 ist alternativ zu der Ausnehmung 1.6 innerhalb der Flanschplatte 1.2 eine Aussparung 2.2 innerhalb des Zylinderkopfes 2 vorgesehen. Die Aussparung 2.2 verläuft um die Auslassöffnung 2.1 bzw. einen Rand der Auslassöffnung 2.1 in Art einer Fase herum und dient der Aufnahme zumindest eines Teils der Schweißverbindung 3. Je nachdem, ob die Flanschplatte 1.2 mittelbar, also ohne Anwendung einer Dichtung 4 (nicht gezeigt) oder mittelbar mit Anwendung einer Dichtung 4 gegen den Zylinderkopf 2 zur Anlage gebracht wird, ist ein größerer oder weniger großer Teil der Schweißverbindung 3 innerhalb der Aussparung 2.2 angeordnet.
Die Schweißverbindung 3 ist in diesem Fall zwischen dem Abgasrohr 1.1 und der Dichtfläche 1.4 der Flanschplatte 1.2 platziert, so dass diese in axialer Richtung über die Dichtfläche 1.4 um ein Maß b hervorsteht. Im Umfang dieses Maßes b wird die Schweißverbindung 3 abzüglich der Stärke der Dichtung 4 in axialer Richtung durch die Aussparung 2.2 aufgenommen. Bei unmittelbarer Anlage der Flanschplatte 1.2 gegen den Zylinderkopf 2 ohne Dichtung 4 (nicht dargestellt) entspricht dieses Aufnahmemaß dem Maß b.
Ausführungsbeispiel 3 ist in Bezug auf eine Mittelachse 9 des Abgasrohres 1.1 bzw. der Auslassöffnung 2.1 geteilt ausgebildet und stellt zwei verschiedene Ausführungsformen dar. Die obere Hälfte weist eine Flanschplatte 1.2 mit der Ausnehmung 1.6 gemäß Ausführungsbeispiel 1 auf. Im Unterschied zu Ausführungsbeispiel 1 ist zwischen der Flanschplatte 1.2 und dem Zylinderkopf 2 ein Kühlkörper 5 vorgesehen, gegen den die Flanschplatte 1.2 über die Dichtung 4 zur Anlage gebracht wird. Der Kühlkörper 5 bzw. eine Wand 5.5 des Kühlkörpers, gegen die die Flanschplatte 1.2 anliegt, ist mit ihrer der Flanschplatte 1.2 gegenüberliegenden Montagefläche 5.3 gegen den Zylinderkopf 2 über eine Dichtung 6 zur Anlage gebracht.
Die Schweißverbindung 3 ist in diesem Fall zwischen der Flanschplatte 1.2 und dem Kühlkörper 1.5 bzw. der Wand 5.5 platziert, während zwischen der Wand 5.5 des Kühlkörpers 5 und dem Zylinderkopf 2 keine Schweißverbindung 3 vorgesehen ist. Der Kühlkörper 5 kann also wie dargestellt mittelbar über die Dichtung 6 oder auch unmittelbar, ohne Anwendung einer Dichtung 6 (nicht dargestellt) gegen den Zylinderkopf 2 zur Anlage gebracht werden. Auch hier steht das Abgasrohr 1.1 in axialer Richtung der Mittelachse 9 über die Dichtfläche 1.4 der Flanschplatte 1.2 sowie über die Montagefläche 5.3 des Kühlkörpers 5.5 axial hervor, so dass dieses innerhalb der Auslassöffnung 2.1 des Zylinderkopfes 2 aufgenommen ist.
Gemäß Ausführungsform 3, untere Bildhälfte, weist der Kühlkörper 5 bzw. die Wand 5.5 des Kühlkörpers 5 im Bereich einer Aufnahmeöffnung 5.1 für das Abgasrohr 1.1 eine Aussparung 5.2 auf. Die Flanschplatte 1.2 ist über eine Schweißverbindung 3 mit dem Abgasrohr 1.1 verbunden, wobei die Schweißverbindung 3 an der Dichtfläche 1.4 der Flanschplatte 1.2 platziert ist, mithin über die Dichtfläche 1.4 in axialer Richtung hervorsteht. Somit wird die Schweißverbindung 3 bei Anlage der Flanschplatte 1.2 gegen die Wand 5.5 des Kühlkörpers 5 durch die Aussparung 5.2 aufgenommen. Das Abgasrohr 1.1 steht gegenüber einer Montagefläche 5.3 des Kühlkörpers 5 axial nicht hervor und ist demnach auch nicht innerhalb der Auslassöffnung 2.1 des Zylinderkopfes 2 aufgenommen.
Nach Ausführungsbeispiel 4 ist ebenfalls wie nach Ausführungsform 3 ein Kühlkörper 5 vorgesehen, dessen Wand 5.5 zwischen der Flanschplatte 1.2 und dem Zylinderkopf 2 platziert ist. Die Schweißverbindung 3 ist hierbei auf einer Außenseite 1.9 der Flanschplatte platziert, so dass weder eine Ausnehmung 1.6 innerhalb der Flanschplatte 1.2 noch eine Aussparung 5.2 innerhalb des Kühlkörpers 5 zur Aufnahme der Schweißverbindung 3 notwendig ist.
Der Kühlkörper 5 begrenzt einen Kühlmittelkanal 5.4 zumindest teilweise. Dieser Kühlmittelkanal 5.4 wird durch entsprechende Anwendung einer Verschlussplatte komplettiert.
Bezugszeichenliste

1: Abgasrohrflansch
1': Abgasrohrflansch
1.1: Abgasrohr
1.1': Abgasrohr
1.2: Flanschplatte
1.2': Flanschplatte
1.3: Innenseite
1.4: Dichtfläche
1.5: Aufnahme/-öffnung
1.6: Ausnehmung
1.7: Haltefläche
1.8: Verschraubung
1.9: Außenseite
2: Zylinderkopf
2.1: Auslassöffnung
2.2: Aussparung
3: Schweißverbindung, Schweißnaht
4: Dichtung
5: Kühlkörper, Kühlkörpergehäusewand
5.1: Aufnahmeöffnung
5.2: Aussparung
5.3: Montagefläche
5.4: Kühlmittelkanal
5.5: Wand
6: Dichtung
7: Gruppenflansch
8: Abgasanlage
8.1: Abgasnachbehandlungskomponente
9: Mittelachse
a: Maß
b: Maß

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005019046 U1 [0003]

Claims

Abgasrohrflansch (1) mit einem Abgasrohr (1.1) und mit einer an dem Abgasrohr (1.1) befestigten Flanschplatte (1.2), wobei die Flanschplatte (1.2) eine einem Zylinderkopf (2) zuwendbare Innenseite (1.3) mit einer mittel- oder unmittelbar an einen Zylinderkopf (2) anlegbaren Dichtfläche (1.4) sowie eine Aufnahme (1.5), in der das Abgasrohr (1.1) aufgenommen ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (1.1) im Bereich der Aufnahme (1.5) an der Innenseite (1.3) über eine Schweißverbindung (3) mit der Flanschplatte (1.2) verbunden und abgedichtet ist.
Abgasrohrflansch (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite (1.3) um das Abgasrohr (1.1) herum eine Ausnehmung (1.6) mit einer Haltefläche (1.7) vorgesehen ist, die in Bezug auf die Dichtfläche (1.4) um ein Maß a von mindestens 2 mm bis 3 mm zurücksteht, wobei die Schweißverbindung (3) zumindest teilweise in der Ausnehmung (1.6) und an der Haltefläche (1.7) vorgesehen ist.
Abgasrohrflansch (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (3) um ein Maß b von mindestens 0,5 mm bis 3 mm über die Dichtfläche (1.4) zur Montage an einen Zylinderkopf, der an einer Auslassöffnung (2.1) eine Aussparung (2.2) aufweist, in der die Schweißverbindung (3) zumindest teilweise aufnehmbar ist, hervorsteht.
Abgasrohrflansch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkörper (5) mit einer Aufnahmeöffnung (5.1) vorgesehen ist, der über die Aufnahmeöffnung (5.1) auf ein Ende des Abgasrohres (1.1) aufgesetzt und gegen die Dichtfläche (1.4) der Flanschplatte (1.2) mittel- oder unmittelbar anlegbar ist.
Abgasrohrflansch (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) an der Aufnahmeöffnung (5.1) eine Aussparung (5.2) aufweist, in der die Schweißverbindung (3) zumindest teilweise aufgenommen ist.
Abgasrohrflansch (1) mit einem Abgasrohr (1.1) und mit einer am Abgasrohr (1.1) befestigten Flanschplatte (1.2), wobei die Flanschplatte (1.2) eine einem Zylinderkopf (2) zuwendbare Innenseite (1.3) mit einer mittel- oder unmittelbar an einen Zylinderkopf (2) anlegbaren Dichtfläche (1.4), eine gegenüberliegende Außenseite (1.9) sowie eine Aufnahme (1.5), in der das Abgasrohr (1.1) aufgenommen ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkörper (5) mit einer Aufnahmeöffnung (5.1) vorgesehen ist, der über die Aufnahmeöffnung (5.1) auf ein Ende des Abgasrohres (1.1) aufgesetzt und gegen die Dichtfläche (1.4) der Flanschplatte (1.2) mittel oder unmittelbar anlegbar ist, wobei das Abgasrohr (1.1) im Bereich der Aufnahme (1.5) an der Außenseite (1.9) über eine Schweißverbindung (3) mit der Flanschplatte (1.2) verbunden und abgedichtet ist.
Abgasrohrflansch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) einen Kühlmittelkanal (5.4) aufweist oder einen Kühlmittelkanal (5.4) begrenzt.
Abgasrohrflansch (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (1.1) aus Klappschalen gebildet oder als Schalenkrümmer ausgebildet ist.
Gruppenflansch (7) mit mehreren Abgasrohrflanschen (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Abgasrohr (1.1) an ein benachbartes Abgasrohr (1.1') angeschlossen ist, wobei die Abgasrohre (1.1, 1.1') in Modulbauweise ausgebildet sind und mindestens zwei gleiche Abgasrohre (1.1, 1.1') miteinander gekoppelt sind.
Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasrohrflansch (1) oder einem Gruppenflansch (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.