DE102016100598A1 - Arrangement for fluid-tight connection of a pipeline and compensating element for the arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum fluiddichten Anschließen einer Rohrleitung an ein Gehäuse oder eine Armatur. Die Anordnung umfasst eine Rohrleitung 1, ein Gehäuse 13 oder eine Armatur mit einer Durchführung zum Durchstecken der Rohrleitung 1, eine Dichtung 4 zum Abdichten der Durchführung bei durchgesteckter Rohrleitung 1 und ein Ausgleichselement zum Ausgleichen von thermomechanischen oder schwingungsinduzierten Relativbewegungen zwischen der Rohrleitung 1 und dem Gehäuse bzw. der Armatur. Die Dichtung 4 ist als Ausgleichselement ausgebildet. Die Erfindung betrifft außerdem ein solches Ausgleichselement und eine Verwendung der Anordnung.The invention relates to an arrangement for fluid-tight connection of a pipeline to a housing or a fitting. The arrangement comprises a pipe 1, a housing 13 or a fitting with a passage for the passage of the pipe 1, a seal 4 for sealing the passage with plugged-through pipe 1 and a compensating element for compensating for thermomechanical or vibration-induced relative movements between the pipe 1 and the housing or the fitting. The seal 4 is formed as a compensation element. The invention also relates to such a compensating element and a use of the arrangement.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum fluiddichten Anschließen einer Rohrleitung an ein Gehäuse oder eine Armatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Ausgleichselement für eine solche Anordnung. The invention relates to an arrangement for fluid-tight connection of a pipeline to a housing or a fitting according to the preamble of
Eine Anordnung der vorliegenden Art umfasst demnach eine Rohrleitung, ein Gehäuse oder eine Armatur mit einer Durchführung zum Durchstecken der Rohrleitung sowie eine Dichtung zum Abdichten der Durchführung bei durchgesteckter Rohrleitung. Um thermomechanische oder schwingungsinduzierte Relativbewegungen zwischen der Rohrleitung und dem Gehäuse bzw. der Armatur auszugleichen, ist bei einer Anordnung der vorliegenden Art außerdem ein Ausgleichselement vorgesehen. An arrangement of the present type accordingly comprises a pipeline, a housing or a fitting with a passage for the passage of the pipeline and a seal for sealing the passage with plugged-through pipeline. In order to compensate for thermomechanical or vibration-induced relative movements between the pipe and the housing or the fitting, a compensation element is also provided in an arrangement of the present type.
Eine bevorzugte Anwendung, auf die die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist die fluiddichte Anbindung einer Ölrücklaufleitung in einem Verbrennungsmotor, beispielsweise zum Rückführen von Motoröl aus einem Turboladergehäuse in das Kurbelwellengehäuse des Motors. Das durch die Ölrücklaufleitung geleitete Öl weist keinen oder nur einen geringen Überdruck gegenüber der Umgebung auf. Gleichzeitig kann es, je nach Einsatzgebiet des Verbrennungsmotors, Temperaturen von einerseits bis zu minus 40°C und andererseits bis zu plus 135°C aufweisen. However, a preferred application, to which the present invention is not limited, is the fluid-tight connection of an oil return line in an internal combustion engine, for example, for returning engine oil from a turbocharger housing into the crankcase of the engine. The oil conducted through the oil return line has no or only a slight overpressure relative to the environment. At the same time, depending on the area of application of the internal combustion engine, it can have temperatures of on the one hand up to minus 40 ° C and on the other hand up to plus 135 ° C.
Im Stand der Technik ist es bislang üblich, Ausgleichselemente für Anordnungen der vorliegenden Art als flexiblen Rohrabschnitt innerhalb der Rohrleitung auszubilden; im genannten Beispiel einer Ölrücklaufleitung eines Verbrennungsmotors wird hierfür üblicherweise ein ringgewellter Balgabschnitt verwendet, der, ebenso wie die Rohrleitung, aus Metall besteht. Ein solcher Balgabschnitt ist in der Lage, thermomechanische Relativbewegungen, schwingungsinduzierte Relativbewegungen sowie einen etwaigen Montageversatz auszugleichen, und zwar in radialer, axialer und angularer Richtung. Somit wird die Durchführung, durch die die Rohrleitung durchgesteckt ist und die fluiddicht sein muss, vor entsprechenden Belastungen geschützt. In the prior art, it has been customary to form compensating elements for arrangements of the present type as a flexible pipe section within the pipeline; In the example of an oil return line of an internal combustion engine, a ring-corrugated bellows section is usually used for this, which, like the pipeline, consists of metal. Such a bellows section is able to compensate for relative thermomechanical movements, vibration-induced relative movements and any assembly misalignment, in the radial, axial and angular directions. Thus, the implementation, through which the pipe is pushed through and must be fluid-tight, protected from corresponding loads.
Solche Balgabschnitte, wie sie herkömmlicherweise als Ausgleichselement verwendet werden, sind jedoch gerade dann, wenn sie aus Metall bestehen, nicht ohne einen gewissen Aufwand herzustellen, was sich auf der Kostenseite niederschlägt. Darüber hinaus benötigen Balgabschnitte für eine bestimmte Flexibilität – abhängig von der Wandstärke – eine entsprechende Anzahl von Wellungen, die mit einer Länge des Balgabschnitts korrespondiert und somit einen Bauraum benötigt, der nicht immer vorhanden ist und durch aufwändige Konstruktionen geschaffen werden muss. Bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren ist dieses Problem besonders signifikant. However, such Balgabschnitte, as they are commonly used as a compensating element, even if they are made of metal, not without some effort to produce, which is reflected in the cost side. In addition, for a given flexibility, depending on the wall thickness, bellows sections require a corresponding number of corrugations which correspond to a length of the bellows section and thus require a construction space which is not always available and which has to be created by complex constructions. In automotive internal combustion engines, this problem is particularly significant.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum fluiddichten Anschließen einer Rohrleitung an ein Gehäuse oder eine Armatur, wie sie eingangs beschrieben ist, sowie ein Ausgleichselement für eine solche Anordnung bereitzustellen, die bzw. das kostengünstiger als bisher herzustellen ist und insgesamt weniger Bauraum benötigt. The present invention is therefore an object of the invention to provide an arrangement for fluid-tight connection of a pipeline to a housing or a fitting, as described above, as well as a compensation element for such an arrangement, which is cheaper to produce than before and less Space required.
Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Ausgleichselement mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 10; zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ausgleichselements sind in den Ansprüchen 12 bis 14 niedergelegt. Eine bevorzugte Verwendung findet sich im Anspruch 15. This object is achieved by an arrangement with the features of
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass die Dichtung als Ausgleichselement ausgebildet ist, so dass auf ein separates Ausgleichselement wie im Stand der Technik verzichtet werden kann. Mit anderen Worten: Die Dichtung der erfindungsgemäßen Anordnung ist solcherart beweglich, insbesondere elastisch verformbar ausgestaltet, dass sie gleichzeitig als Ausgleichselement fungieren kann und so das herkömmliche, separate Ausgleichselement verzichtbar macht. Die Dichtung kann beispielsweise in Form einer Membran ausgestaltet sein, mit einer inneren Öffnung zum Durchstecken der Rohrleitung. The arrangement according to the invention is accordingly characterized in that the seal is designed as a compensating element, so that it is possible to dispense with a separate compensating element as in the prior art. In other words: The seal of the arrangement according to the invention is so movable, in particular designed elastically deformable that they can simultaneously act as a compensation element and so makes the conventional, separate compensation element dispensable. The seal may for example be designed in the form of a membrane, with an inner opening for the passage of the pipeline.
In bevorzugter Ausgestaltung besteht die Dichtung, die erfindungsgemäß gleichzeitig das Ausgleichselement ist, im Wesentlichen aus einem inneren Ring zum abdichtenden Aufsetzen auf die Rohrleitung und einem äußeren Ring zum Einsetzen in die Durchführung oder zum Aufsetzen auf einen Umgebungsbereich der Durchführung, wobei der innere und der äußere Ring durch einen elastisch verformbaren und fluiddichten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. In a preferred embodiment, the seal, which according to the invention is simultaneously the compensation element, essentially consists of an inner ring for sealing placement on the pipeline and an outer ring for insertion into the bushing or for placing on a surrounding area of the bushing, the inner and the outer Ring are interconnected by an elastically deformable and fluid-tight connection portion.
Besonders bevorzugt ist dieser Verbindungsabschnitt der Dichtung bzw. des Ausgleichselements im Wesentlichen in Form einer ringförmigen Halbwelle oder Welle geformt. Die Form des Rings ist bevorzugt kreisrund, jedoch kann sie auch einer sonstigen Form des Rohrleitungsquerschnitts angepasst sein. Particularly preferably, this connecting portion of the seal or the compensating element is formed substantially in the form of an annular half-wave or shaft. The shape of the ring is preferably circular, but it may also be adapted to another form of the pipe cross-section.
Die Dichtung bzw. das Ausgleichselement kann aus zwei oder mehr unterschiedlichen Komponenten gefertigt sein; bevorzugt ist es jedoch, wenn sie ein Formteil aus einem einzigen Material, insbesondere aus einem weichelastischen Kunststoff ist. The seal or the compensation element can be made of two or more different components; However, it is preferred if it is a molded part made of a single material, in particular of a soft elastic plastic.
Bevorzugt besteht die Dichtung und Ausgleichselement der erfindungsgemäßen Anordnung aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), also einem synthetischen Kautschuk, wie er für O-Ringe verwendet wird, oder aus NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk oder Nitril-Kautschuk), oder HNBR (Hydrierter Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk), oder ACM (Acrylat-Kautschuk) oder aus einer Kombination dieser Materialien. Hierbei ist EPDM bereits seit langem als Dichtungsmaterial im Einsatz, so dass dessen dichtende und langzeitelastische Eigenschaften bekannt und dokumentiert sind. Nitril-Kautschuk, insbesondere wenn er hydriert ist (HNBR), wird ebenfalls seit langem als Dichtungsmaterial und als Material für Zahnriemen in Kraftfahrzeugen verwendet, so dass auch dessen Langzeiteigenschaften bekannt und dokumentiert sind. Preferably, the seal and compensation element of the inventive arrangement of EPDM (ethylene-propylene-diene rubber), ie a synthetic rubber, as used for O-rings, or NBR (nitrile-butadiene rubber or nitrile rubber), or HNBR (hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber), or ACM (acrylate rubber) or a combination of these materials. Here, EPDM has long been used as a sealing material, so that its sealing and long-term elastic properties are known and documented. Nitrile rubber, especially when hydrogenated (HNBR), has also been used for a long time as a gasket material and as a material for timing belts in automobiles, so that its long-term properties are also known and documented.
Um das erfindungsgemäß als Dichtung ausgebildete Ausgleichselement an der Durchführung bzw. in der Durchführung des Gehäuses oder der Armatur festzulegen, sitzt die Dichtung bevorzugt in einem Halteelement, das am Gehäuse bzw. an der Armatur befestigt werden kann, beispielsweise mittels einer Gewindeschraube. In order to determine the compensating element according to the invention designed as a seal on the passage or in the passage of the housing or the fitting, the seal is preferably seated in a holding element which can be fastened to the housing or to the fitting, for example by means of a threaded screw.
Zum Festlegen des Ausgleichselements bzw. der Dichtung an der Rohrleitung, die durch die Durchführung durchgesteckt ist, kann die Rohrleitung mit Wülsten und/oder einer Sicke zum Aufsetzen der Dichtung versehen sein. Wenn die Dichtung einen inneren Ring zum abdichtenden Aufsetzen auf die Rohrleitung besitzt, wird dieser innere Ring zwischen zwei Wülste oder die Sicke der Rohrleitung eingesetzt. To set the compensating element or the seal on the pipe, which is inserted through the passage, the pipe may be provided with beads and / or a bead for mounting the seal. If the gasket has an inner ring for sealing engagement with the tubing, this inner ring is inserted between two beads or the bead of the tubing.
Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Ausgleichselements und der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Einsatzgebiet eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors, und zwar bevorzugt bei der Anbindung einer Ölrücklaufleitung an ein Kurbelwellengehäuse, wie dies beispielsweise beim Rückführen von Motoröl von einem Turbolader notwendig ist. A preferred use of the compensating element according to the invention and the arrangement according to the invention is the field of application of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle internal combustion engine, preferably in the connection of an oil return line to a crankcase, as is necessary, for example, when returning engine oil from a turbocharger.
In diesem bevorzugten Einsatzgebiet ist es vorteilhaft, wenn die Dichtung innerhalb der Durchführung sitzt und/oder an der Außenseite des Gehäuses mit einer Blende zum Schutz vor Wärmestrahlung versehen ist. Denn während das Kurbelwellengehäuse eines Verbrennungsmotors in der Regel nicht über ca. 150°C warm wird, kann in der unmittelbaren Umgebung eine höhere Wärmebelastung auftreten, und zwar insbesondere durch Strahlungswärme, beispielsweise von einem heißen Turbolader, der Betriebstemperaturen von bis zu 600°C erreichen kann. Je nach Einbausituation kann auch die Abstrahlung von Abgaskrümmern zu einer höheren Temperaturbelastung im Außenbereich des Kurbelwellengehäuses führen. Wenn die Dichtung innerhalb der Durchführung sitzt und/oder an der Außenseite des Gehäuses mit einer Blende zum Schutz vor Wärmestrahlung versehen ist, wird eine hohe Wärmebelastung der Dichtung vermieden, so dass bei diesem Anwendungsgebiet eine Temperaturbeständigkeit von bis zu ca. 200°C ausreichen kann. In this preferred application, it is advantageous if the seal sits inside the bushing and / or is provided on the outside of the housing with a diaphragm for protection against heat radiation. Because while the crankshaft housing of an internal combustion engine is usually not above about 150 ° C warm, higher heat load can occur in the immediate vicinity, and in particular by radiant heat, for example, from a hot turbocharger, the operating temperatures of up to 600 ° C. can. Depending on the installation situation, the emission of exhaust manifolds can lead to a higher temperature load in the outer area of the crankshaft housing. If the gasket is seated inside the bushing and / or provided on the outside of the housing with a cover for protection against heat radiation, a high heat load of the seal is avoided, so that in this application area, a temperature resistance of up to about 200 ° C may be sufficient ,
Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Ausgleichselement mit der dazugehörenden Anordnung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: An exemplary embodiment of an inventively designed compensating element with the associated arrangement is described below with reference to the accompanying drawings and explained. Show it:
In
Eine Dichtung
Die Dichtung
Der innere Ring
Die Dichtung
Die Dichtung
Die Dichtung
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EP3789302A1 (en) * | 2019-09-09 | 2021-03-10 | Rohr, Inc. | Assembly for sealing an annular gap between an inner structure and an outer structure |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11828394B2 (en) | 2018-07-05 | 2023-11-28 | Durr UNIVERSAL, Inc. | Expansion and movement joints |
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