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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Vorrichtungen kommen in der Regel in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz und dienen dazu, die bei der Verbrennung des Treibstoffs entstandenen Abgase gegebenenfalls über nachgeschaltete weitere Systeme wie beispielsweise einen Katalysator und einen oder mehrere Schalldämpfer, vom Verbrennungsmotor weg und der Umwelt zu zuführen.
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Da derartige Vorrichtungen im Einsatz eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors thermischen Belastungen ausgesetzt sind, treten bei den einzelnen Elementen thermische Längenänderungen auf, welche durch die Vorrichtung zur Durchleitung des Abgases ausgeglichen werden müssen. Insbesondere treten solche thermischen Längenänderungen bei den starren Rohrabschnitten der Vorrichtung zur Durchleitung des Abgases auf, welche durch den flexiblen Rohrabschnitt der Vorrichtung ausgeglichen werden sollen. Es treten Verschiebungen und Biegungen der starren Rohrabschnitte lateral zueinander auf, welche durch den flexiblen Rohrabschnitt zugelassen beziehungsweise eingeschränkt werden. Laterale Belastungen auf dem flexiblen Rohrabschnitt können auch während des Transports der Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids vor dem Einsatz im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs auftreten. Da diese zur Vorschädigung des flexiblen Rohrabschnittes führen können, sind laterale Belastungen beim Transport in geeigneter Weise zu vermeiden beziehungsweise einzuschränken.
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Sowohl die lateralen als auch die axialen Verschiebungen innerhalb der Vorrichtung zur Durchleitung des Abgases müssen durch die Vorrichtung kompensiert beziehungsweise aufgefangen werden. Allerdings ist der flexible Rohrabschnitt der Vorrichtung nicht dazu ausgelegt, insbesondere einer lateralen Belastung in unbeschränktem Maße Stand zu halten. In der Regel sind die als Wellbalge ausgebildeten flexiblen Rohrabschnitte nur bis zu einem bestimmten geringen Grad lateral belastbar, sodass diese laterale Belastung durch weitere konstruktive Maßnahmen beschränkt werden muss.
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Um diese laterale Belastung der Vorrichtung zu beschränken sind aus dem Stand der Technik, welcher in der Praxis auch eingesetzt wird, im Wesentlichen zwei Lösungen bekannt. Nach einer ersten Lösung, wie sie beispielhaft auch in der
DE 35 06 626 C3 beschrieben ist, ist vorgesehen, dass um den Wellbalg ein dicht anliegendes Drahtgeflecht zur Unterstützung des Wellbalges in lateraler Richtung eingesetzt wird. Dieses Drahtgeflecht umschließt den Wellbalg in radialer Umlaufrichtung und ist an seinen Enden jeweils fest mit den starren Rohrabschnitten der Vorrichtung verbunden. Durch den Einsatz eines derartigen Drahtgeflechtes ist erreicht, dass sich die starren Rohrabschnitte der Vorrichtung nur begrenzt gegeneinander in lateraler Richtung bewegen können und somit eine laterale Belastung des Wellbalges durch das Drahtgeflecht begrenzt ist und der Wellbalg dadurch gegen eine zu große laterale Beanspruchung sicher geschützt ist.
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Gemäß einer anderen Lösung, wie sie beispielsweise in der
DE 101 57 131 A1 beschrieben ist, ist vorgesehen, dass der eine starre Rohrabschnitt innerhalb des flexiblen Wellbalges weitergeführt ist und in den zweiten starren Rohrabschnitt unter Bildung eines Spaltes verschiebbar eingesteckt ist. Bei dieser Vorrichtung ist eine laterale Belastung des Balges durch das Einstecken des ersten starren Rohrabschnittes in den zweiten starren Rohrabschnitt beschränkt, da diese lateral nur in der Größenordnung des dortigen minimalen Spaltes gegeneinander bewegt werden können. Auch hierdurch ist einer Überbelastung des Wellbalges vorgebeugt.
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Aufgrund der hohen thermischen Belastung innerhalb eines Abgassystems können derartige Schiebesitze verklemmen, sodass in der Folge Teile des Abgassystems beschädigt werden. Dadurch besteht die potenzielle Gefahr von Abriebpartikeln im Innensystem des Abgassystems. Derartige Abriebpartikel können beispielsweise nachfolgend gelagerte Komponenten, wie zum Beispiel einen Abgasturbolader oder auch einen Abgaskatalysator, schädigen. Auch wenn bei den Vorrichtungen mit einem Drahtgeflecht um den Wellbalg herum derartige Probleme nicht auftreten können, sind derartige Vorrichtungen mit einem Drahtgeflecht zum einen relativ aufwendig in der konstruktiven Ausführung. Zum anderen lassen derartige Drahtgeflechte eine größere laterale Bewegung zu als die zuvor beschriebenen Schiebesysteme. Somit ist auch diese Lösung mit Drahtgeflecht hinsichtlich der Effektivität der Beschränkung der lateralen Belastung des Wellbalges verbesserungswürdig.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass einem Verklemmen einzelner Teile innerhalb der Vorrichtung wirkungsvoll vorgebeugt ist, sodass keine Abriebpartikel entstehen können, und dass eine absolute Beschränkung der lateralen Bewegung des flexiblen Rohrabschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, dass ein Abgassystem für ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids zur Verfügung gestellt wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe vorrichtungsmäßig durch eine Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Hinsichtlich des Abgassystems wird die Aufgabe gelöst durch ein Abgassystem mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids weist einen ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitt, einen zweiten starren und fluiddichten Rohrabschnitt und einen die beiden starren und fluiddichten Rohrabschnitte fluiddicht verbindenden flexiblen und fluiddichten Rohrabschnitt auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass eine Abstützvorrichtung vorgesehen ist, die verschiebefest und vorzugsweise aber nicht notwendigerweise auch drehfest mit dem zweiten starren Rohrabschnitt verbunden ist und den flexiblen Rohrabschnitt sowie zu einem zum flexiblen Rohrabschnitt gerichteten Endbereich des ersten starren Rohrabschnittes übergreift, wobei in dem zum flexiblen Rohrabschnitt gerichteten Endbereich des ersten starren Rohrabschnittes zwischen dem ersten starren Rohrabschnitt und dem dritten starren Rohrabschnitt ein Spalt gebildet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids ist gewährleistet, dass eine laterale Bewegung des flexiblen Rohrabschnittes durch den Spalt zwischen dem ersten starren Rohrabschnitt und der Abstützvorrichtung beschränkt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der flexible Rohrabschnitt, der den ersten und zweiten starren Rohrabschnitt miteinander verbindet, in lateraler Richtung nicht stärker verformt werden kann, als es der Dimensionierung dieses Spaltes entspricht. Insofern kann durch entsprechende Dimensionierung des Spaltes die laterale Verschiebbarkeit des flexiblen Rohrabschnittes derart beschränkt werden, dass ein sicherer Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet ist, ohne dass es zu einer Beschädigung des flexiblen Rohrabschnittes kommt. Dabei kann die sich über den flexiblen Rohrabschnitt übergreifende Abstützvorrichtung nicht nur einer derartigen Beschränkung der lateralen Belastung des flexiblen Rohrabschnittes dienen. Vielmehr wird durch die Abstützvorrichtung auch ein Schutz des flexiblen Rohrabschnittes zur Verfügung gestellt, der sowohl während des Betriebs der Vorrichtung als auch während eines Transports der Vorrichtung vor dem Einbau in ein Abgassystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, den flexiblen Rohrabschnitt vor mechanischen Beschädigungen schützt. Insofern ist auch durch die Abstützvorrichtung die Fluiddichtheit des flexiblen Rohrabschnitts gewährleistet, da äußere mechanische Belastungen von dieser Abstützvorrichtung abgefangen werden können und somit nicht auf den flexiblen Rohrabschnitt treffen.
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Die fluiddichte Verbindung des flexiblen fluiddichten Rohrabschnittes mit dem ersten und dem zweiten starren und fluiddichten Rohrabschnitt kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Vorteilhaft ist es aber, wenn diese fluiddichte Verbindung mittels einer Schweißverbindung erfolgt. Dazu weist beispielsweise der flexible Rohrabschnitt an seinen Enden Hilfsschweißringe auf, mit welchen der flexible Rohrabschnitt auf Enden des ersten und zweiten starren Rohrabschnitts aufsteckbar ist. Nach dem Aufstecken des flexiblen Rohrabschnitts können die Rohrabschnitte im Bereich dieser Hilfsschweißringe umlaufend miteinander fluiddicht verschweißt werden. Hierdurch ist in verfahrenstechnisch einfacher Weise sichergestellt, dass eine fluiddichte Verbindung der einzelnen Rohrabschnitte, die zur Durchleitung des Fluids dienen, gegeben ist.
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Allerdings sind derartige Hilfsschweißringe nicht zwingend erforderlich. Die einzelnen Rohrabschnitte können auch direkt miteinander verschweißt sein. Beispielsweise kann der erste starre Rohrabschnitt mit dem flexiblen Rohrabschnitt direkt verschweißt sein, sodass bereits eine Art verlängerter Wellbalg gegeben ist, bevor der flexible Rohrabschnitt mit dem zweiten starren Rohrabschnitt fluiddicht verbunden wird, z. B. durch ein geeignetes Schweißverfahren, gegebenenfalls mit einem zuvor erwähnten Hilfsschweißring.
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Auch die verschiebe- und gegebenenfalls drehfeste Verbindung der Abstützvorrichtung mit dem zweiten starren Rohrabschnitt kann dabei in vorteilhafter Weise als Schweißverbindung, insbesondere als den zweiten starren Rohrabschnitt umlaufender Schweißring ausgebildet sein. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass weder die verschiebe- und gegebenenfalls drehfeste Verbindung noch die Abstützvorrichtung selbst fluiddicht ausgebildet sein müssen. Die Fluiddichtheit ist nur für die Teile der Vorrichtung notwendig, die zur Durchleitung des Fluids dienen, welches vorliegend der erste und zweite starre Rohrabschnitt sowie der flexible Rohrabschnitt und die Verbindungen dieser Elemente sind. Insofern ist es auch möglich die verschiebe- und gegebenenfals drehfeste Verbindung der Abstützvorrichtung mit dem zweiten starren Rohrabschnitt mittles anderer bekannter Fügeverfahren zu realisieren.
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Grundsätzlich handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen System zwar auch um einen Schiebesitz im klassischen Sinne, wie er bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. Allerdings ist dieser Schiebesitz nun nicht innerhalb der Fluidleitung angeordnet, sondern erfindungsgemäß gerade außerhalb. Insbesondere bei dem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors wird dadurch dieser Schiebesitz nach außen, d. h. in den deutlich kühleren Bereich verlagert, sodass auch dadurch eine Robustheitssteigerung erreicht ist, da dieser Schiebesitz eine deutlich geringere thermische Belastung erfährt, als die Schiebesitze aus dem Stand der Technik, die innerhalb der Fluidleitung angeordnet sind.
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Unter einem Abstützelement im Sinne der Erfindung sind unterschiedliche Ausführungen denkbar. Zum einen kann darunter eine rohrförmige Abstützvorrichtung verstanden werden, die mit dem zweiten starren Rohrabschnitt verschiebe- und gegebenenfals auch drehfest verbunden ist. Zum anderen sollen allerdings darunter auch Abstützvorrichtungen zu verstehen sein, welche aus mehreren Einzelteilen, beispielsweise in Form von stabförmigen Elementen, die mit dem zweiten starren Rohrabschnitt über dessen Umfang in vorzugweise äquiduistanten Winkelabständen verbunden sind und den flexiblen Rohrabschnitt krallenförmig umgreifen. In dem Bereich in dem derartige Abstützvorrichtungen den Spalt zum ersten starren Rohrabschnitt bilden, können die einzelnen stabförmigen Elemente mittels eines Ringes miteinander verbunden sein, um die Stabilität einer derartigen Abstützvorrichtung zu erhöhen.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Abstützvorrichtung einteilig in Form eines dritten starren Rohrabschittes ausgebildet ist. Insbesondere können derartige einteilige Rohrabschnitte durch Rollieren oder Walzen oder dergleichen hergestellt werden. Dies sind verfahrenstechnisch gängige Lösungen, durch welche derartige starre Rohrabschnitte in einfacher Weise hergestellt werden können.
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Da jedoch der Durchmesser des den ersten und zweiten starren Rohrabschnitt verbindenden flexiblen Rohrabschnitts oftmals größer ist als die dieser beiden starren Rohrabschnitte, ist es nicht immer möglich, derartige einteilige dritte starre Rohrabschnitte vorgefertigt einzubauen. Entweder müssen sie, wie bereits durch abschließendes Rollieren beziehungsweise Walzen des als Abstützvorrichtung ausgebildeten dritten starren Rohrabschnitts an die Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung angepasst werden. Es ist allerdings auch möglich, diesen als Abstützvorrichtung ausgebildeten dritten starren Rohrabschnitt bei einer derartigen Ausführung des flexiblen Rohrabschnittes nicht einteilig auszubilden. Vorteilhafterweise ist der als Abstützvorrichtung ausgebildete dritte starre Rohrabschnitt daher in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus mehreren Elementen gebildet, die kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verschiebe- und vorzugsweise aber nicht notwendigerweise drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere kann der dritte starre Rohrabschnitt aus zwei Halbschalen gebildet sein, die in Form des dritten Rohrabschnittes nach dem Verbinden der ersten beiden starren Rohrabschnitte mit dem flexiblen Rohrabschnitt mit dem zweiten starren Rohrabschnitt verschiebe- und drehfest verbunden wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der als Abstützvorrichtung ausgebildete dritte starre Rohrabschnitt Öffnungen in Form von Löchern, Schlitzen oder dergleichen aufweist. Hierdurch ist zum einen sichergestellt, dass thermische Energie vom flexiblen Rohrabschnitt weg geleitet werden kann und somit auch keine thermische Überbelastung des flexiblen Rohrabschnittes während des Betriebs der Vorrichtung in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs auftritt. Die zusätzlichen Belüftungselemente stellen daher nur eine zusätzliche Belüftungsmöglichkeit sicher, durch die ebenfalls thermische Energie vom flexiblen Rohrabschnitt weg geführt werden kann. Zum anderen dienen diese Öffnungen auch einer Gewichtsreduzierung zur Optimierung des Gesamtsystems. Weiterhin kann durch solche Öffnungen auch die Akustik des Gesamtsystems entsprechenden Vorgaben, beispielsweise hinsichtlich einer Geräuschminimierung beziehungsweise -optimierung, angepasst werden. Auch ist möglich, dass derartige Öffnungen dem Ablauf von flüssigen Medien, wie beispielsweise Kondenswasser oder dergleichen dienen.
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Ferner weist der als Abstützvorrichtung ausgebildete dritte starre Rohrabschnitt auch Flüssigkeitsablaufelemente in Form von Rillen, Löchern, Schlitzen oder dergleichen auf. Diese Flüssigkeitsablaufelemente können identisch zu den Belüftungselementen sein, da dadurch sowohl eine Belüftung als auch eine Flüssigkeitsabführung möglich ist. Auch hierbei sei nochmals angemerkt, dass der erfindungsgemäße Spalt zwischen dem ersten und dritten starren Rohrabschnitt bereits ebenfalls als ein derartiges Flüssigkeitsablaufelement angesehen werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der flexible und fluiddichte Rohrabschnitt als Wellbalg ausgebildet. Derartige Wellbalge haben sich bereits im Stand der Technik bewährt und können geringfügige laterale und axiale Verschiebungen innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise des gesamten Abgassystems besonders gut ausgleichen.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist ein rohrförmiges Innenelement vorgesehen, welches mit einem oder beiden der starren und fluiddichten ersten beiden Rohrabschnitte, die durch den flexiblen fluiddichten Rohrabschnitt miteinander verbunden sind, verschiebefest und vorzugs- aber nicht notwendigerweise drehfest verbunden ist und sich innerhalb des flexiblen und fluiden Rohrabschnitts vorzugsweise über dessen gesamte Längserstreckung erstreckt. Ein derartiges rohrförmiges Innenelement kann zum einen als starres Innenrohr ausgebildet sein. In diesem Fall wäre dieses Innenrohr nur mit einem der ersten beiden starren Rohrabschnitte zu verbinden. Es ist allerdings auch denkbar, das rohförmige Innenelement als Wickelschlauch bereit zu stellen. Derartige Wickelschläuche werden aus einem Metallband zu einem Wickelschlauch gewickelt und weisen eine bestimmte axiale und auch laterale Flexibilität auf. Bei Verwendung eines Wickelschlauches als rohrförmiges Innenelement, ist dieses mit den ersten beiden starren Rohrabschnitten – beispielsweise schweißtechnisch – verbunden
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Durch dieses rohrförmige Innenelement, welches zylindrisch ausgebildet ist, ist innerhalb des flexiblen Rohrabschnittes eine gleichmäßige Oberfläche gegeben, sodass es bei der Durchleitung des Fluids durch den flexiblen Rohrabschnitt allenfalls zu minimalen Verwirbelungen kommt. Hierdurch ist ein sehr gleichmäßiges Durchleiten des Fluids durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gegeben, sodass allenfalls geringere Verwirbelungen auftreten. Insbesondere bei der Verwendung eines Wellbalges als flexiblen Rohrabschnitt ohne ein derartiges rohrförmiges Innenelement ist eine derartige gleichmäßige Oberfläche innerhalb der Vorrichtung nicht gegeben, sodass zum Teil starke Verwirbelungen des Fluids auftreten können. Insbesondere bei Verwendung der Vorrichtung in einem Abgassystem können dadurch Verwirbelungen auftreten, die eine effektive Abgasnachbehandlung erschweren oder die Funktionalität eines nachgeschalteten Turboladers verschlechtern. Weiterhin ist zum einen durch ein derartiges Innenrohr auch bereits die Akustik entsprechend einer Schalldämpfung positiv beeinflussbar. Zum anderen dient ein derartiges Innenrohr auch als Schutz des Wellbalges.
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Insofern ist durch dieses Innenelement insbesondere bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Abgassystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine effiziente Abgasnachbehandlung möglich.
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Dabei kann sich ein als starres Innenrohr ausgebildetes rohrförmiges Innenelement bis in den Endbereich des starren und fluiddichten Rohrabschnittes erstrecken, mit welchem das Innenrohr nicht dreh- und verschiebefest verbunden ist, wobei zwischen dem Innenrohr und diesem Rohrabschnitt ein Spalt gebildet ist. Dieser Spalt ist allerdings in seinen Ausmaßen größer als der Spalt zwischen der Abstützvorrichtung und dem ersten starren Rohrabschnitt, sodass eine Beschränkung der lateralen Verschiebung des flexiblen Rohrabschnittes nicht durch diesen Spalt zwischen dem Innenrohr und dem einen starren Rohrabschnitt gegeben ist. Hierdurch wird vermieden, dass bei dem Innenrohr gegebenenfalls Klemmsituationen eintreten, bei denen wiederum Abriebpartikel entstehen könnten, welche nachfolgende Elemente, insbesondere in einem Abgassystem, schädigen beziehungsweise auch zerstören könnten.
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Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass die verschiebefeste Verbindung zwischen dem Innenelement und einem oder beiden der starren und fluiddichten Rohrabschnitte als Schweißverbindung ausgebildet ist. Dabei kann diese Schweißverbindung dieselbe sein, mit der der jeweilige starre fluiddichte Rohrabschnitt bereits mit dem flexiblen Rohrabschnitt fluiddicht verbunden ist. Alternativ kann dieses Innenelement aber auch einstückig mit dem entsprechenden starren Rohrabschnitt ausgebildet sein, sodass zu deren Verbindung keine weitere Verbindungstechnik eingesetzt werden muss.
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Durch die vorliegende Erfindung soll auch ein Abgassystem eines Kraftfahrtzeugs mit wenigstens einer zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids geschützt sein.
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Ferner sei hier noch angemerkt, dass erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Durchleitung eines Fluids häufig in Abgassystemen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Allerdings soll die Erfindung gerade nicht darauf beschränkt sein. Vielmehr sollen durch die Erfindung nicht nur Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich geschützt sein, sondern die Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids als solche unabhängig von ihrer Anwendung. Erfindungsgemäß bieten sich dabei alle Anwendungen an, in denen eine axiale oder laterale Belastung des flexiblen Rohrabschnittes auftreten kann. In diesem Zusammenhang sei auch noch erwähnt, dass unter Fluid nicht nur gasförmige Medien, wie beispielsweise Abgase, sondern auch flüssige Medien zu verstehen sein sollen, die ebenfalls durch erfindungsgemäße Vorrichtungen durchgeleitet werden können.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids in einer Draufsicht,
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2: die Vorrichtung gemäß 1 in einer Teilschnittdarstellung,
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3: die Vorrichtung gemäß 1 in einer Explosionsdarstellung und
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4: die Vorrichtung gemäß 1 in einer Teilexplosionsdarstellung.
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5: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids in einer Teilschnittdarstellung,
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6: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids in einer Teilschnittdarstellung und
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7: ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids in einer Teilschnittdarstellung
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchleitung eines Fluids in einer Draufsicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung als Komponente eines Abgasstranges ausgebildet, die in einem Abgassystem beziehungsweise einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt.
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Diese Komponente besteht im Wesentlichen aus einem ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 1 und einem zweiten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 2, welche mittels eines flexiblen und fluiddichten Rohrabschnitts 3 fluiddicht miteinander verbunden sind. In der 1 ist der flexible Rohrabschnitt 3, welcher vorliegend als Wellbalg 3 ausgebildet ist, durch eine Abstützvorrichtung 4 abgedeckt, welche vorliegend als weiterer starrer Rohrabschnitt 4 ausgebildet ist, welcher mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 in dessen Endbereich 11 verschiebeund im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch drehfest verbunden ist. Mit dem ersten starren Rohrabschnitt 1 ist der starre Rohrabschnitt 4 nicht verbunden. Vielmehr ist zwischen dem starren Rohrabschnitt 4 und dem ersten starren Rohrabschnitt 1 in dessen Endbereich 5 umlaufend über den gesamten Umfang des ersten starren Rohrabschnitts 1 ein Spalt 6 gebildet, der eine laterale Bewegung der mittels des flexiblen Rohrabschnittes 3 verbundenen starren beiden Rohrabschnitte 1 und 2 sowie des flexiblen Rohrabschnittes 3 zulässt aber auch beschränkt.
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In der Teilschnittdarstellung gemäß der 2 ist der zuvor beschriebene Sachverhalt deutlicher zu erkennen. Auf den ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 1 ist in seinem Endbereich 5 der flexible Rohrabschnitt 3 zusammen mit einem Hilfsschweißring 15 aufgesteckt. Im Bereich dieses Hilfsschweißrings 15 wird umlaufend über den flexiblen Rohrabschnitt 3 und den ersten starren Rohrabschnitt 1 eine fluiddichte Schweißverbindung 12 ausgebildet, sodass der flexible Rohrabschnitt 3 beziehungsweise der Wellbalg 3 fluiddicht mit dem ersten starren Rohrabschnitt 1 verbunden ist. Auch an seinem anderen Ende weist der flexible Rohrabschnitt 3 einen Hilfsschweißring 16 auf, mit welchem er auf den zweiten starren Rohrabschnitt 2 aufsteckbar und mit diesem mittels einer fluiddichten Fügeverbindung verbindbar ist. Allerdings ist in diesem Ausführungsbeispiel auf den zweiten starren Rohrabschnitt 2 in seinem Endbereich 11 bereits ein als Innenrohr 9 ausgebildetes Innenelement 9 aufgesteckt. Durch die fluiddichten Schweißverbindungen 12 und 13 ist es ermöglicht, dass das Fluid, beziehungsweise im vorliegenden Fall das Abgas eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung durchgeleitet werden kann, ohne dass es in den Rohrabschnitten 1, 2 und 3 aus diesen heraustreten kann.
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Über die Schweißverbindung 13, welche den zweiten starren Rohrabschnitt 2 mit dem flexiblen Rohrabschnitt 3 beziehungsweise dem Wellbalg 3 verbindet, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich auch das Innenrohr 9 verschweißt, welches sich über die gesamte Längserstreckung des Wellbalges 3 innerhalb der Vorrichtung beziehungsweise des Abgaskrümmers erstreckt. Dieses Innenrohr 9 dient dazu, Turbulenzen des Abgases während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs zu vermeiden beziehungsweise zu minimieren und die Akustik gemäß einer Schalldämpfung zu beeinflussen, sowie als Wellbalgschutz zu dienen.
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Wie der 2 weiterhin zu entnehmen ist, ist das Innenrohr 9 dabei nur mit dem zweiten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 2 verbunden, jedoch nicht mit dem ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 1. Vielmehr ist zwischen dem Innenrohr 9 und dem ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 1 über den gesamten Umfang dieses Rohrabschnitts 1 in dessen Endbereich 5 ein Spalt 10 gebildet, der in seinen Dimensionen beziehungsweise Ausmaßen größer ist als der Spalt 6, der zwischen dem ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitt 1 und dem dritten starren Rohrabschnitt 4 gebildet ist.
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Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass nur durch den Spalt 6 zwischen dem ersten starren Rohrabschnitt 1 und der als dritten starren Rohrabschnitt 4 ausgebildeten Abstützvorrichtung 4 eine laterale Bewegung zwischen dem ersten starren Rohrabschnitt 1 und dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 beziehungsweise eine laterale Bewegung des flexiblen Rohrabschnitts 3 ermöglicht aber auch begrenzt ist. Dadurch, dass der Spalt 10 zwischen dem Innenrohr 9 und dem ersten starren Rohrabschnitt 1 in seinen Ausmaßen größer ist als der Spalt 6 zwischen dem ersten und dritten starren Rohrabschnitt 1 und 4, ist nämlich gewährleistet, dass sich das Innenrohr 9 innerhalb der Vorrichtung nicht verklemmt und somit auch kein Abrieb beziehungsweise keine Abriebpartikel durch derartige Klemmwirkungen entstehen. Insofern sind durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung derartige Abriebpartikel wirkungsvoll vermieden, welche ansonsten eine effektive Abgasnachbehandlung erschweren könnten beziehungsweise die nachgeschalteten Elemente zur Abgasnachbehandlung und einem Turbolader schädigen könnten. Eine Begrenzung der lateralen Bewegung des flexiblen Rohrabschnitts 3 beziehungsweise des Wellbalgs 3 durch den Spalt 10 ist aufgrund des gegenüber dem Spalt 6 zwischen ersten und dritten starren Rohrabschnitt 1, 3 größeren Spaltes 10 und durch das nur geringe Eintauchen des Innenrohres 9 in den ersten starren Rohrabschnitt 1 nicht möglich.
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Wie weiterhin der 2 zu entnehmen ist, ist durch den dritten starren Rohrabschnitt 4 nicht nur die laterale Bewegung der einzelnen Elemente gegeneinander beschränkt. Vielmehr ist durch die spezielle erfindungsgemäße Anbindung dieser als dritten starren Rohrabschnittes 4 ausgebildeten Abstützvorrichtung auch eine axiale Verschiebung der ersten beiden starren Rohrabschnitte 1 und 2 ermöglicht. Insofern existiert zwischen den ersten beiden starren Rohrabschnitten 1 und 2 auch ein Schiebesitz. Allerdings ist dieser Schiebesitz nicht im Inneren des Abgasstranges angeordnet, sodass er erfindungsgemäß keiner großen thermischen Belastung ausgesetzt ist.
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In der 3 ist eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 dargestellt. Dabei ist insbesondere gut zu erkennen, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel der dritte starre Rohrabschnitt 4 aus zwei Elementen 7 und 8, welche als Halbschalen 7 und 8 ausgebildet sind, gebildet ist. Weiterhin sind hierbei die Hilfsschweißringe 15 und 16 des flexiblen Rohrabschnitts 3 zu erkennen, mit welchen dieser auf die starren Rohrabschnitte 1 und 2 vor dem Fügen beziehungsweise Verschweißen aufgesteckt wird.
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Die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der 3 deutlich zu erkennen. Dies sind zum einen die beiden ersten starren und fluiddichten Rohrabschnitte 1 und 2, welche fluiddicht mit dem flexiblen und fluiddichten Rohrabschnitt 3, welcher vorliegend als Wellbalg 3 ausgebildet ist, verbunden werden. Eine derartige fluiddichte Verbindung ist in der 4 dargestellt. Die fluiddichten Verbindungen werden dabei mittels Schweißverbindungen 12 und 13 realisiert, welche die einzelnen Rohrabschnitte 1, 2 und 3 über ihren gesamten Umfang umlaufen und somit als fluiddichte Schweißnähte ausgebildet sind. Um die erfindungsgemäße Vorrichtung nun fertig zu stellen, werden die beiden Halbschalen 7 und 8 des dritten starren Rohrelementes 4 über eine Schweißverbindung 17, wie sie in der 1 dargestellt ist, über ihre gesamte Längserstreckung miteinander verbunden. Abschließend wird der dritte starre Rohrabschnitt 4 über eine Schweißverbindung 14, wie sie ebenfalls in 1 zu erkennen ist, mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 dreh- und verschiebefest verbunden, wobei sich zwischen dem ersten starren Rohrabschnitt 1 und dem dritten starren Rohrabschnitt 4 der erfindungsgemäße Spalt 6, wie er ebenfalls in den 1 und 2 zu erkennen ist, ausbildet. Hierdurch ist der dritte starre Rohrabschnitt 4 mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 dreh- und verschiebefest verbunden, während der dritte starre Rohrabschnitt 4 über den ersten starren Rohrabschnitt 1 verschiebbar ist, wobei durch die Eigenschaften des Wellbalgs 3 die axiale Verschiebung ermöglicht wird. Insofern existiert auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Schiebesitz des zweiten starren Rohrabschnitts 2 auf dem ersten starren Rohrabschnitt 1, wobei dieser Schiebesitz allerdings außerhalb des Abgasleitungssystems angeordnet ist und somit deutlich geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt ist.
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In den 5 bis 7 sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Teilquerschnittdarstellung gezeigt, denen gemein ist, dass im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 in dem flexiblen Rohr 3 kein Innenrohr 9 angeordnet ist.
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Dabei entspricht das Ausführungsbeispiel der 5 sonst dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird der flexible fluiddichte Rohrabschnitt 3 mit an seinen Enden angeordneten Hilfsschweißringen 15 und 16 in den Endbereichen 5 und 11 auf die starren flexiblen Rohrabschnitte 1 und 2 aufgesteckt. Anschließend werden die Rohrabschnitte 1, 2 und 3 umlaufend im Bereich der Hilfsschweißringe 15 und 16 fluiddicht miteinander verschweißt. Abschließend wird der dritte starre Rohrabschnitt 4 mit seinen einzelnen Elementen beziehungsweise Halbschalen 7 und 8 unter Bildung des erfindungsgemäßen Spaltes 6 zwischen dem dritten starren Rohrabschnitt 3 und dem ersten starren Rohrschnitt 1 mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 gefügt. Dieses Fügen erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls wieder mittels eines Verschweißens unter Ausbildung einer entsprechenden Schweißverbindung 14, die allerdings wie auch die im Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 nicht fluiddicht ausgebildet sein muss.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 wird der erste starre Rohrabschnitt 1 fluiddicht – vorzugsweise ebenfalls über eine entsprechende Schweißverbindung 12 im Endbereich 5 des Rohrabschnittes 1 fluiddicht mit dem flexiblen Rohrabschnitt 3 verbunden. Anschließend wird der flexible Rohrabschnitt 3 mit seinem Hilfsschweißring 16 im Endbereich 11 des zweiten starren Rohrabschnitts 2 auf diesen aufgesteckt. Danach wird die als dritter starrer Rohrabschnitt 4 ausgebildete Abstützvorrichtung 4 nun mit seinen einzelnen Elementen beziehungsweise Halbschalen 7 und 8 unter Bildung des erfindungsgemäßen Spaltes 6 zwischen dem dritten starren Rohrabschnitt 4 und dem ersten starren Rohrabschnitt 1 mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 im Bereich des Hilfsschweißrings 16 des flexiblen Rohrabschnittes 3 positioniert. Abschließend erfolgt wiederum ein Fügen – auch im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls wieder mittels eines Verschweißens – unter Ausbildung einer entsprechenden Schweißverbindung 14 – die allerdings fluiddicht ausgebildet sein muss, da damit sowohl der dritte starre Rohrabschnitt 4 als Abstützelement 4 als auch der flexilble Rohrabschnitt 3 mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 verbunden wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 7 erfolgt zuerst das fluiddichte Fügen des ersten Rohrabschnitts 1 mit dem flexiblen Rohrabschnitt 3, welches wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der 6 erfolgen kann. Anschließend wird unter Ausbildung einer fluiddichten Schweißverbindung 13 der Hilfsschweißring 16 und somit der flexible Rohrabschnitt 3 mit dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 gefügt, wobei die Schweißverbindung 13 den Hilfsschweißring 16 vollständig umläuft. Abschließend erfolgt das nicht notwendigerweise fluiddichte Fügen, vorzugsweise mittels einer Schweißverbindung 14, des flexiblen Rohrabschnitts 3 mit den dem zweiten starren Rohrabschnitt 2 im Bereich des Hilfsscheißrings 16 des felxiblen Rohrabschnitts 3. Dabei ist zu beachten, dass der flexible Rohrabschnitt 3 mit seinem Hilfsschweißring 16 über den Verbindungsbereich mit dem dritten starren Rohrabschnitt 4 herausragt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohrabschnitt
- 2
- Rohrabschnitt
- 3
- Rohrabschnitt, Wellbalg
- 4
- Abstützvorrichtung, Rohrabschnitt
- 5
- Endbereich
- 6
- Spalt
- 7
- Element, Halbschale
- 8
- Element, Halbschale
- 9
- Innenelement, Innenrohr
- 10
- Spalt
- 11
- Endbereich
- 12
- Schweißverbindung
- 13
- Schweißverbindung
- 14
- Schweißverbindung
- 15
- Hilfsschweißring
- 16
- Hilfsschweißring
- 17
- Schweißverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3506626 C3 [0005]
- DE 10157131 A1 [0006]
