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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines ersten Rohrelements an einem zweiten Rohrelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Verbindungsanordnung eines von einem Fluid durchströmbaren, ersten Rohrelements an einem von dem Fluid durchströmbaren, zweiten Rohrelement ist beispielsweise bereits der
DE 10 2008 034 227 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei der Verbindungsanordnung sind die Rohrelemente teilweise ineinander angeordnet und fluidisch miteinander verbunden. Des Weiteren sind die Rohrelemente mittels einer Schelle mechanisch miteinander verbunden. Die Rohrelemente sind des Weiteren mittels eines Graphit aufweisenden Dichtungselements gegeneinander abgedichtet.
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Des Weiteren offenbart die
EP 2 320 116 A1 eine Rohrleitungsverbindung, umfassend eine erste Rohrleitung und eine zweite Rohrleitung, welche fluidführend miteinander verbunden sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Dichtungselement sowohl an dem ersten Rohrelement als auch an dem zweiten Rohrelement unter Vermittlung einer jeweiligen, metallischen, beispielsweise direkt an dem ersten Rohrelement und/oder an dem zweiten Rohrelement anliegenden Zwischenlage abgestützt und dadurch von beiden Rohrelementen vollständig beabstandet ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das Dichtungselement weder das erste Rohrelement noch das zweite Rohrelement berührt. Dadurch kann eine übermäßige, unerwünschte Korrosion der Rohrelemente vermieden werden, sodass beispielsweise auch über eine hohe Lebensdauer hinweg eine hinreichende Dichtheit der Verbindungsanordnung gewährleistet werden kann. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:
- Zur Abdichtung von Rohrleitungsverbindungen insbesondere bei hoher thermischer Belastung werden üblicherweise einfach auch als Dichtungen bezeichnete Dichtungselemente verwendet, die zumindest Graphit aufweisen, mithin aus Graphit oder einem mit Graphit gefüllten Drahtgestrick gebildet sind und/oder mit Graphit-Partikeln gefüllt sind. Daher wird die Dichtung üblicherweise auch als Graphit-Dichtung bezeichnet. Üblicherweise liegt die Dichtung direkt an beiden Rohrelementen, insbesondere an jeweiligen Kontaktflächen der Rohrelemente, an. Die Rohrelemente werden auch als abzudichtende Bauteile bezeichnet, da sie mittels des Dichtungselements beziehungsweise der Dichtung gegeneinander abzudichten sind.
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Bei dem zuvor genannten Fluid handelt es sich beispielsweise um Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei es dann, wenn das Abgas durch die Leitungselemente durchströmt, zu einer hohen thermischen Belastung der Rohrelemente kommen kann. Werden die Rohrelemente zum Führen von Abgas verwendet, so sind die Rohrelemente beispielsweise Abgasrohre, die in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen können.
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Liegt nun die Dichtung direkt an den Rohrelementen, insbesondere an den Kontaktflächen, an, so kann es an den Kontaktelementen insbesondere aufgrund des hohen elektrochemischen Potentials des Graphits bei Zutritt von Feuchtigkeit, insbesondere von Wasser und/oder eines Streumittelgemisches, zu starken Korrosionserscheinungen der kontaktierten und üblicherweise metallischen, abzudichtenden Bauteile kommen. Hierbei sind durch das hohe elektrochemische Potential sowohl niedriglegierte wie auch hoch- und höchstlegierte Stahlwerkstoffe betroffen, die außerhalb der Kontaktfläche ausreichende Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Hierdurch können die Bauteile korrosiv so geschädigt werden, dass bei einem Werkstattaufenthalt eine Demontage erschwert beziehungsweise insbesondere Flansche der Rohrelemente so beeinträchtigt werden, dass ein Austausch der Bauteile vor einer Wiedermontage notwendig wird. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das jeweilige Rohrelement einen jeweiligen Flansch aufweist, wobei die Rohrelemente über ihre Flansche mechanisch miteinander verbunden sein können, insbesondere derart, dass die Schelle die Flansche jeweils zumindest teilweise umgreift, mithin die Flansche jeweils zumindest teilweise in der Schelle angeordnet sind. Da die Rohrelemente, insbesondere über ihre Flansche, mittels der auch als Verbindungsschelle bezeichneten Schelle mechanisch miteinander verbunden sind, ist eine sogenannte Schellenverbindung geschaffen, mittels welcher die auch als Rohrleitungen oder Rohre bezeichneten Rohrelemente mechanisch miteinander verbunden sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das Dichtungselement unter Vermittlung der jeweiligen Zwischenlage an den Flanschen der Rohrelemente abgestützt ist.
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Herkömmliche Dichtungssysteme weisen immer einen direkten Kontakt der Graphit-Dichtung zu dem jeweiligen Rohrelement, das heißt zu einer jeweiligen Oberfläche des jeweiligen Rohrelements, auf. Gegebenenfalls kann ein neuer Flansch an das jeweilige Rohrelement angeschweißt werden, um einen kompletten Austausch des jeweiligen, korrodierten Rohrelements beziehungsweise der gesamten Abgasanlage zu vermeiden. Eine Verwendung von höherwertigen Werkstoffen insbesondere im Flanschbereich kann das Risiko eines korrosionsbedingten Ausfalls reduzieren, was jedoch zu hohen Kosten führen kann, wobei Korrosionserscheinungen dennoch möglich sind.
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Um die zuvor genannten Probleme und Nachteile zu vermeiden, wird die metallische, vorzugsweise form- und/oder stoffschlüssige Zwischenlage verwendet, die zum Beispiel aus einem beschichteten Stahl, vorzugsweise einem nickel- oder chrombeschichteten Stahl, Titan, einer Nickelbasislegierung, einem hochlegierten Chrom-Molybdän-Stahl, einem insbesondere hochlegierten Chrom-Nickel-Stahl oder besonders bevorzugt aus einem, insbesondere hochlegierten, Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl gebildet ist. Bei der Erfindung ist die Zwischenlage zwischen dem als Graphit-Dichtung ausgebildeten oder auch als Graphit-Dichtung bezeichneten Dichtungselement und einer jeweiligen, beispielsweise als Flanschfläche ausgebildeten und somit beispielsweise durch einen Flansch des jeweiligen Rohrelements gebildeten Kontaktfläche des jeweiligen Rohrelements angeordnet, insbesondere sodass nicht etwa das Dichtungselement, sondern die jeweilige Zwischenlage direkt an der Kontaktfläche anliegt. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Dichtungselement weder das erste Rohrelement noch das zweite Rohrelement berührt. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Zwischenlage einerseits direkt das jeweilige Rohrelement und andererseits direkt das Dichtungselement berührt. Bei einem Zutritt von Feuchtigkeit kann eine hieraus resultierende, unvorteilhafte Korrosionsreaktion auf eine Trennfläche zwischen dem Dichtungselement beziehungsweise den Graphit und der Zwischenlage beschränkt werden, wodurch das jeweilige Rohrelement, insbesondere dessen Kontaktbeziehungsweise Flanschfläche, von einem Korrosionsgeschehen entkoppelt und vor Korrosionsangriffen wirksam geschützt wird. Im Falle eines Bauteilaustausches kann die Zwischenlage kostengünstig mit ebenfalls zu tauschenden Bauteilen des Dichtungselements ersetzt werden. Zusätzlich entfallen Reinigungsaufwände zur Entfernung von Graphitresten auf den abzudichtenden Rohrelementen, insbesondere Kontakt- beziehungsweise Flanschflächen, die bisher vor einer Montage einer neuen Graphitdichtung notwendig waren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die jeweilige, beispielsweise durch ein jeweiliges Zwischenelement gebildete Zwischenlage bereits ein- und/oder beidseitig auf dem Dichtungselement mechanisch und/oder stoffschlüssig, insbesondere über eine Klebeverbindung, fixiert, wodurch eine besonders einfache Montage realisierbar ist. Die Erfindung kann für jedwede Verbindung, insbesondere Schellenverbindung, verwendet werden, insbesondere für klassische Flansche oder Flanschverbindungen von Rohrleitungen oder Schellensystemen und so zum Beispiel für Flachbandschellen bei einem Dieselpartikelfilter. Insbesondere können durch die Erfindung zumindest die folgenden Vorteile realisiert werden:
- - Schutz der sehr kostenintensiven Abgasanlage vor Schäden durch Kontaktkorrosion zwischen Flansch und Graphitdichtung bei Zutritt von Feuchtigkeit und/oder Streusalz
- - Realisierbarkeit einer besonders vorteilhaften Wartungs- und/oder Reparaturbeziehungsweise Servicefähigkeit
- - Auslegung der Werkstoffe im Flanschbereich muss aktuell deutlich kostenaufwendiger erfolgen, um Kontaktkorrosion zu vermindern; bei Anwendung der Erfindung gegebenenfalls Reduktion der Werkstoffkosten
- - Verringerung der Wartungs- beziehungsweise Servicezeit durch Vermeidung der Reinigung der Flanschflächen von anhaftendem Graphit oder Graphitresten
- - Steigerung der Robustheit gegenüber Leckage durch Sicherstellung nicht durch Korrosion perforierter Flanschflächen ohne Rückstände der Dichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Verbindungsanordnung eines von einem Fluid durchströmbaren, ersten Rohrelements an einem von dem Fluid durchströmbaren, zweiten Rohrelement, insbesondere eines Kraftfahrzeugs; und
- 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Verbindungsanordnung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine Verbindungsanordnung 10 eines ersten Rohrelements 12 an einem zweiten Rohrelement 14. Bei der Verbindungsanordnung 10 sind die Rohrelemente 12 und 14 fluidisch miteinander verbunden und dadurch von demselben Fluid durchströmbar. Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Somit sind die Rohrelemente 12 und 14 beispielsweise Abgasrohre, die in einer von dem Abgas durchströmbaren Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Die einfach auch als Rohre oder Rohrleitungen bezeichneten Rohrelemente 12 und 14 sind teilweise ineinander angeordnet, insbesondere teilweise ineinandergeschoben. Außerdem sind bei der Verbindungsanordnung 10 die Rohrelemente 12 und 14 mittels einer Schelle 16 mechanisch miteinander verbunden und somit aneinander gehalten.
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Aus 1 ist erkennbar, dass zumindest das Rohrelement 12 einen Flansch 18 aufweist, über welchen das Rohrelement 12 mechanisch mit dem Rohrelement 14 verbunden ist. Hierzu umgreift die Schelle 16 den Flansch 18. Mit anderen Worten ist der Flansch 18 zumindest teilweise in der Schelle 16 angeordnet. Beispielsweise ist der Flansch 18 mittels der Schelle 16 gegen das Rohrelement 14 gespannt, wodurch die Rohrelemente 12 und 14 mechanisch miteinander verbunden und somit aneinander gehalten sind.
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Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die Rohrelemente 12 und 14 bei der Verbindungsanordnung 10 mittels eines einfach auch als Dichtung bezeichneten Dichtungselements 20 gegeneinander gedichtet sind. Aus 1 ist erkennbar, dass auch das Dichtungselement 20 zumindest teilweise in der Schelle 16 und zumindest teilweise in dem Flansch 18 angeordnet ist. Beispielsweise ist mittels der Schelle 16 der Flansch 18 derart gegen das Rohrelement 14 gespannt, dass der Flansch 18 zumindest unter Vermittlung des Dichtungselements 20 gegen das Rohrelement 14 gespannt ist, wodurch die Rohrelemente 12 und 14 mechanisch miteinander verbunden sind.
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Aus 2 ist erkennbar, dass beispielsweise auch das Rohrelement 14 einen Flansch 22 aufweisen kann, über welchen das Rohrelement 14 mechanisch mit dem Rohrelement 12 verbunden ist. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass der Flansch 22 zumindest teilweise in der Schelle 16 angeordnet ist, wobei es insbesondere denkbar ist, dass der Flansch 22 zumindest teilweise in dem Flansch 18 angeordnet ist oder umgekehrt. Beispielsweise sind die Flansche 18 und 22 mittels der Schelle 16 zumindest mittelbar miteinander verspannt, wodurch die Rohrelemente 12 und 14 mechanisch miteinander verbunden sind. Das Dichtungselement 20 weist Graphit auf. Dies bedeutet, dass das Dichtungselement 20 zumindest aus Graphit gebildet ist, sodass das Dichtungselement 20 auch als Graphit-Dichtung bezeichnet wird.
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Um nun eine übermäßige Korrosion der Rohrelemente 12 und 14 vermeiden zu können, ist das Dichtungselement 20 sowohl an dem ersten Rohrelement 12 als auch an dem zweiten Rohrelement 14 unter Vermittlung einer jeweiligen, metallischen, besonders gut aus 2 erkennbaren Zwischenlage 24 beziehungsweise 26 abgestützt und dadurch von beiden Rohrelementen 12 und 14 vollständig beabstandet. Bei dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement 20 an dem Flansch 18 und somit an dem ersten Rohrelement 12 unter Vermittlung der Zwischenlage 24 abgestützt, wobei die Zwischenlage 24 einerseits das Rohrelement 12, insbesondere den Flansch 18, und andererseits das Dichtungselement 20, insbesondere jeweils direkt, berührt. Außerdem ist das Dichtungselement 20 unter Vermittlung der Zwischenlage 26 an dem Rohrelement 14, insbesondere an dessen Flansch 22, abgestützt, wobei beispielsweise die Zwischenlage 26 einerseits das Rohrelement 14, insbesondere den Flansch 22, und andererseits das Dichtungselement 20, insbesondere jeweils direkt, berührt. Hierdurch ist sowohl ein direkter Kontakt zwischen dem Dichtungselement 20 und dem Rohrelement 12 als auch ein direkter Kontakt zwischen dem Dichtungselement 20 und dem Rohrelement 14 vermieden, sodass eine unerwünschte Korrosion der Rohrelemente 12 und 14 vermieden werden kann.
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Vorzugsweise ist die jeweilige Zwischenlage 24 beziehungsweise 26 aus einem beschichteten Stahl gebildet, welcher beispielsweise ein Nickel(Ni)- oder Chrom(Cr)-beschichteter Stahl ist. Ferner ist es denkbar, dass die Zwischenlage 24 beziehungsweise 26 aus Titan oder einer Nickelbasislegierung oder einem hochlegierten Chrom-Molybdän(CrMo)-Stahl oder einem insbesondere hochlegierten Chrom-Nickel(CrNi)-Stahl oder besonders bevorzugt aus einem insbesondere hochlegierten Chrom-Nickel-Molybdän(CrNiMo)-Stahl gebildet ist. Insbesondere liegen die auch als Zwischenschichten bezeichneten oder jeweilige Zwischenschichten bildenden Zwischenlagen 24 und 26 an jeweiligen Kontaktflächen der Rohrelemente 12 und 14 direkt an. Die jeweilige Kontaktfläche des jeweiligen Rohrelements 12 beziehungsweise 14 wird beispielsweise durch den jeweiligen Flansch 18 beziehungsweise 22 gebildet, mithin eine jeweilige Fläche, insbesondere Oberfläche, des jeweiligen Flansches 18 beziehungsweise 22, sodass die jeweilige Kontaktfläche beispielsweise eine Flanschfläche ist oder auch als Flanschfläche bezeichnet wird. Insbesondere können durch Verwendung der Zwischenlagen 24 und 26 übermäßige Korrosionserscheinungen an den Kontakt- beziehungsweise Flanschflächen vermieden werden. Beispielsweise sind die Zwischenlagen 24 und 26 durch jeweilige Zwischenelemente gebildet, welche separat voneinander ausgebildet sein können. Ferner ist es denkbar, dass die Zwischenlagen 24 und 26 durch ein einstückig ausgebildetes, das heißt integrales oder integral ausgebildetes Element gebildet sind.
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Insbesondere ist es denkbar, dass die jeweilige Zwischenlage 24 beziehungsweise 26 form- und/oder stoffschlüssig mit dem jeweiligen Rohrelement 12 beziehungsweise 14 verbunden ist. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Zwischenlage 24 beziehungsweise 26 form- und/oder stoffschlüssig mit dem Dichtungselement 20 verbunden ist. Insbesondere ist es denkbar, dass vor einer Herstellung der Verbindungsanordnung 10 die Zwischenlagen 24 und 26 an dem Dichtungselement 20 befestigt werden, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig und beispielsweise durch Kleben. Hierdurch wird das Dichtungselement 20 vor der Herstellung der Verbindungsanordnung 10 mit den Zwischenlagen 24 und 26 versehen. Bei der Herstellung der Verbindungsanordnung 10 wird das bereits mit den Zwischenlagen 24 und 26 versehene Dichtungselement 20 montiert, wodurch die Verbindungsanordnung 10 besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbindungsanordnung
- 12
- erstes Rohrelement
- 14
- zweites Rohrelement
- 16
- Schelle
- 18
- Flansch
- 20
- Dichtungselement
- 22
- Flansch
- 24
- Zwischenlage
- 26
- Zwischenlage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008034227 A1 [0002]
- EP 2320116 A1 [0003]
