DE10319451A1

DE10319451A1 - Rohrleitung

Info

Publication number: DE10319451A1
Application number: DE10319451A
Authority: DE
Inventors: Georg Salzer
Original assignee: IWKA Balg und Kompensatoren Technologie GmbH
Current assignee: Boa Metal Solutions De GmbH
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: DE10319451B4

Abstract

Zur Schaffung einer Rohrleitung mit unterschiedlichen Längsabschnitten an unterschiedliche Anforderungen angepassten Wandstärken sieht die Erfindung eine Rohrleitung, insbesondere zur Abgasrückführung bei Verbrennungskraftmaschinen, wie in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Leitungsrohr (1) vor, bei der das mindestens eine Leitungsrohr (1) mindestens einen Abschnitt (Z, 1b, 1d) mit mindestens zwei Lagen (1.1, 1.2, 1.3) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung, insbesondere zur Abgasrückführung bei Verbrennungskraftmaschinen, wie in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Leitungsrohr.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Rohrleitung als Abgasrückleitung bei Verbrennungskraftmaschinen, wie in Kraftfahrzeugen.

Eine solche Rückführleitung dient – abhängig vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine – dazu, einen Teil der Abgase wieder der Verbrennung zuzuführen, um den Verbrennungs-Prozess bezüglich der Abgas-Qualität positiv zu beeinflussen.

Hierzu müssen diese Leitungen Biegungen aufweisen. Die Biegungen sind entweder als Glattrohr-Biegung oder als Wellbiegung ausgeführt, wobei in letzterem Fall das Leitungsrohr zur Herstellung der Biegung in dem zu biegenden Bereich mit Balgwellen versehen und anschließend gebogen wird, Wellbiegungen erlauben bei geringerer Wandstärke einen kleineren Biegeradius als eine Glattrohrbiegung, was dem erforderlichen Rohrverlauf und den engen Platzverhältnissen entgegenkommt. Darüber hinaus kann eine solche Rohrleitung mit weiteren Wellen versehen sein, um Montage-Toleranzen auszugleichen und/oder um thermische Längen-Änderungen der Leitung selbst bzw. ihrer Anbindungs-Stellen am Motor, die im Betrieb auftreten können, auszugleichen.

Insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen werden derartige Rohrleitungen vorzugsweise einstückig hergestellt, sofern dies fertigungs-technisch möglich ist. Dabei folgen gerade, gebogene und gewellte Bereiche nahtlos aufeinander, die sämtlich aus dem Ausgangs-Rohr hergestellt werden müssen. Alternativ hierzu können derartige Rohrleitungen aus einzelnen Leitungsabschnitten hergestellt werden, welche zunächst in einem entsprechenden Verfahren der gewünschten Form hergestellt werden und sodann miteinander verbunden werden. Letzteres ist technisch aufwändig und demgemäss teuer.

Bei der einstückigen Fertigung ist es nachteilig, dass für den gesamten Leitungsverlauf lediglich eine Wandstärke möglich ist, die in der Regel durch den gewellten Bereich bestimmt wird und demgemäß relativ dünnwandig sein muss, um die gewünschte hohe Flexibilität zu erreichen. Dünne Rohrleitungen weisen eine schlechte akustische Qualität auf, d.h. sie strahlen durch Motorschwingungen, Schwingungen durch den Gasfluss des rückgeführten Abgases etc. erzeugte Geräusche in erheblichem Maße ab. Darüber hinaus weisen sie eine geringere Robustheit und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Einflüssen auf, insbesondere auch im Bereich von Aufhängungen oder an Schweißstellen zur Verbindung mit Anschlussflanschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohrleitung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfacher und damit kostengünstiger Herstellung an unterschiedliche Funktionen unterschiedlicher Längsabschnitte angepasste Wandstärken aufweist.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Rohrleitung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das mindestens eine Leitungsrohr mindestens einen Abschnitt mit mindestens zwei Lagen aufweist.

Durch die abschnittsweise zwei- oder mehrlagige Ausbildung des Leitungsrohrs der erfindungsgemäßen Rohrleitung können die entsprechenden Abschnitte an ihre verschiedene Funktionen angepasst werden, wie Anschluss- und Verbindungsbereiche, insbesondere über einen Flansch, Abschnitte in denen eine Halterung zur Aufhängung der Rohrleitung vorgesehen ist, gewellte Abschnitte und Biegeabschnitte.

So können im Bereich der Wellen geringe Wandstärken, also vorzugsweise ein einlagiger Abschnitt vorgesehen sein, wodurch die gewünschte hohe Flexibilität erhalten wird, während im Bereich eines Rohrbogens oder auch eines geraden Abschnitts eine größere Wandstärke durch zwei oder mehr Lagen realisierbar ist, um so der Forderung nach Robustheit, akustischer Güte, der Realisierbarkeit von engen Glattrohr-Biegungen, größerer Stabilität an einer Halterposition oder einfacher Herstellbarkeit der Verbindungen an Anschlussenden gerecht zu werden.

In äußerster bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass eine Lage des Leitungsrohrs über dessen gesamte Länge hin durchgehend einstückig ausgebildet ist, wobei insbesondere die durchgehende Lage des Leitungsrohrs die radial innerste Lage ist. Dadurch dass zumindest eine Rohrlage einstückig durchgehend ausgebildet ist, wird auch die geforderte Gasdichtigkeit zuverlässig sichergestellt.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lagen vollwandig sind, wobei insbesondere die Lagen glatte Oberflächen aufweisen. Auch sieht die Erfindung vorzugsweise vor, dass die einzelnen Lagen einander eng, vollflächig anliegend umgeben. In alternativer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lagen die gleiche Wandstärke aufweisen oder aber zumindest zwei Lagen unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Während in speziellen Bereich-Abschnitten es ausreicht, eine zweilagige Ausgestaltung vorzusehen, sieht eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung vor, dass sie zumindest in einem Abschnitt dreilagig ausgebildet.

Zur Vermeidung von Beschädigungen im Bereich einer Halterung im Betrieb sieht die Erfindung in bevorzugter Ausgestaltung vor, dass sie zumindest in einem Abschnitt eine Halterung zur Aufhängung der Rohrleitung aufweist, wobei insbesondere die Halterung das Leitungsrohr umgreift sowie weiterhin das Leitungsrohr im Bereich der Halterung zumindest zweilagig ausgebildet ist.

In äußerst bevorzugter Ausgestaltung ist im Rahmen der Erfindung zum Ausgleich von Längenänderungen vorgesehen, dass das Leitungsrohr zumindest in einem Teilabschnitt gewellt ist. Hierdurch kann die zur Längenänderung gewünschte Flexibilität des Rohres erzielt werden. Während die Rohrleitung in gewellten Bereichen grundsätzlich mehrlagig ausgebildet sein kann sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass das Leitungsrohr im gewellten Abschnitt einlagig ausgebildet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohrleitung zumindest in einem gebogenen Abschnitt zumindest zweilagig ausgebildet ist. Eine Biegung einer Leitung geringer Wandstärke neigt – speziell bei kleinen Biege-Radien – stark zum Knittern im Bereich des Innenradius der Biegung. Dies ist darin begründet, dass das Material sich nicht Stauchen lässt und bei Druck eher quer zur Stauchrichtung ausweicht, was zu Knittern und Faltenwurf führt. Mit der Erhöhung der Wandstärke durch die erfindungsgemäße Zwei- oder Mehrlagigkeit in gebogenen Bereichen kann dies deutlich gemindert werden, da sich das Material dann besser Stauchen lässt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rohrleitung zumindest an einer Stirnseite einen Anschlussflansch aufweist, wobei die Erfindung weiterhin in diesem Falle vorzugsweise vorsieht, dass sie im Bereich des Anschlussflansches zumindest zweilagig ausgebildet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Leitungsrohr mit dem Anschlussflansch durch eine Schweißung verschweißt ist und insbesondere, dass sämtliche Lagen des Leitungsrohrs im Bereich des Flansches miteinander verschweißt sind.

Neben der Ausbildung eines End- und Anschlussbereiches mit einem Flansch kann auch vorgesehen sein, dass sie zumindest an einem Ende einen erweiterten Anschlussabschnitt aufweist, wobei vorzugsweise der erweiterte Anschlussabschnitt einen konischen Übergangsbereich und einen sich an diesen zum Ende hin anschließenden zylindrischen Abschnitt aufweist. Der Übergangsbereich weist insbesondere eine große Steilheit, vorzugsweise von mehr als 50° zum Mittelachsenabschnitt in diesem Bereich auf.

Eine kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Lagen wird dadurch erreicht, dass nach Aufschieben der weiteren Lagen auf das durchgehende Rohr das gesamte Lagenpaket durch Innenhochdruck-Verformung auf geweitet wird. Bei der Herstellung eines Bogens (oder ggf. auch von Wellen) ergibt sich auch ein Fomschluß. Bei der Aufweitung könnten zumindest Wellungen und/oder Biegungen vorgenommen werden, so dass die Lagen zumindest axial zueinander gehalten werden.

Alternativ kann auch – vorläufig oder endgültig – eine stoffschlüssige Verbiegung, wie durch Schweißen, Löten, Kleben erfolgen.

Ferner kann – ebenfalls alternativ oder zusätzlich – zumindest für gerade Leitungs-Bereiche ein Formschluss in Form einer radialen Verformung durch alle übereinander liegenden Lagen hindurch, z.B. in Form einer Welle oder sonstigen Kontur, mit aufgenommen werden. Diese kann dann nach Außen und/oder nach Innen weisen sowie umlaufend oder segmentartig ausgeführt sein.

Eine bevorzugte Ausgestaltung kann weiter vorsehen, dass durch formschlüssige Verbindung zumindest zweier Lagen, wobei entweder der Formschluss und eine umlaufende Sicke in den Lagen gebildet ist oder das der Formverschluss durch lokale Ausbeulungen in den Lagen gebildet ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rohrleitung,

1a bis 1d vergrößerte Detaildarstellung der Rohrleitung der 1 and den Stellen W–Z, und

2 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rohrleitung;

Die erfindungsgemäße Rohrleitung der 1 und 2 dient zur Abgasrückführung einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. Bei der Darstellung der 2 sind die Rohrlagen nicht unmittelbar dicht aufeinanderliegend dargestellt, wie dies tatsächlich der Fall ist und bei der 1 bis 1d dargestellt ist, sondern in Form einer "Explosionsdarstellung" zur weiteren besseren Veranschaulichung mit radialem Abstand zueinander.

Die erfindungsgemäße Rohrleitung weist ein L-förmig gebogenes Leitungsrohr 1 auf. Eine Mittellinie der Rohrleitung ist mit M bezeichnet. Sie bildet in den gestreckten, im dargestellten Ausführungsbeispiel winklig unter 90° zueinander ausgerichteten Leitungsrohrteilen 1A, 1B des Leitungsrohrs 1 die Mittelachsen im M1, M2 der Leitungsrohrteile 1A, 1B.

Das Leitungsrohr 1 ist abschnittsweise mehrlagig ausgebildet.

Zunächst weist das Leitungsrohr 1 eine über seine gesamte Rohrlänge durchgehende innere Lage 1.1 auf. In einem Endbereich Z, in dem das Leitungsrohr 1 mit einem Anschlussflansch 2 versehen ist, ist das Leitungsrohr 1 dreilagig mit die Lage 1.1 weiter umgebenden Lagen 1.2, 1.3 ausgebil det. Die Lagen 1.1 bis 1.3 des Leitungsrohrs 1 sind an der Stirnseite 1b miteinander und mit dem Anschlussflansch 2 durch eine Schweißung 3 verbunden.

Links neben dem Abschnitt Z, mit axialem Abstand zu diesem findet sich ein Rohrleitungsabschnitt 1b, bei dem das Leitungsrohr 1 zweilagig ausgebildet, d.h. die innere Lage 1.1 durch eine Lage 1.2 koaxial umgeben ist. Soweit die Lagen in der 2 relativ zueinander radialen Abstand aufweisen, so ist dies – wie gesagt – lediglich aus zeichnerischen Gründen erfolgt. Die Lagen umgeben einander eng und liegen vollflächig aneinander an.

Am Rohrleitungsabschnitt 1b ist eine Halterung 4 zur Aufhängung der Rohrleitung in diesem Bereich vorgesehen, die das Leitungsrohr 1 in diesem Bereich konzentrisch umgibt. Die doppellagige Ausbildung im Abschnitt 1b mit der zweiten umgebenden Lage 1.2 dient zur Verstärkung des Leitungsrohrs 1 in diesem Abschnitt, damit dieses nicht durch die Halterung beschädigt wird. Das Detail Y zeigt eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Lagen 1.1. und 1.2. Der Formschluss V kann durch eine umlaufende nach außen oder innen gerichtete Sicke oder durch lokale Ausprägungen oder Ausbeulungen der Lage gegeben sein.

Links des Abschnitts 1b befindet sich ein gewellter Leitungsrohrabschnitt 1c mit Balgwellen 5. Ein solcher Rohrleitungsabschnitt 1c ist in der Regel einlagig ausgebildet.

Auf den gewellten Abschnitt 1c folgt ein gebogener Abschnitt 1d. Der Abschnitt 1d ist wiederum dreilagig mit weiteren Lagen 1.2, 1.3 ausgebildet, die die innere durchgehende Lage 1.1 wiederum konzentrisch umgeben.

An der dem Flansch 2 abgewandten Stirnseite ist das Leitungsrohr 1 erweitert ausgebildet und zwar mit einem konischen Abschnitt 5 und einem anschließenden kurzen zylindrischen Abschnitt 6. Die Konizität des konischen Abschnitts 5 ist recht steil und dieser schließt zum Mittelachsenbereich M2 einen Winkel von mehr als 50° ein.

Claims

Rohrleitung, insbesondere zur Abgasrückführung bei Verbrennungskraftmaschinen, wie in Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Leitungsrohr (1), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitungsrohr (1) mindestens einen Abschnitt (1a, 1b, 1d) mit mindestens zwei Lagen (1.1, 1.2, 1.3) aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (1.1, 1.2, 1.3) vollwandig sind.
Rohrleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (1.1., 1.2, 1.3) glatte Oberflächen aufweisen.
Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (1.1, 1.2, 1.3) die gleiche Wandstärke aufweisen.
Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lagen (1.1, 1.2, 1.3) unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
Rohrleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lagen (1.1, 1.2, 1.3) aus unterschiedlichem Material bestehen.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Abschnitt (1a, 1b, 1d) dreilagig ausgebildet ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest in einem Abschnitt (1b) eine Halterung (4) zur Aufhängung der Rohrleitung aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) das Leitungsrohr (1) umgreift.
Rohrleitung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (1) im Bereich der Halterung (4) zumindest zweilagig ausgebildet ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (1) zumindest in einem Teilabschnitt (1c) gewellt ist.
Rohrleitung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (1) im gewelltem Abschnitt einlagig ausgebildet ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest an einer Stirnseite (1b') einen Anschlussflansch (2) aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich (1a) des Anschlussflansches (2) zumindest zweilagig ausgebildet ist.
Rohrleitung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsrohr (1) mit dem Anschlussflansch (2) durch eine Schweißung (3) verschweißt ist.
Rohrleitung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Lagert (1.1, 1.2, 1.3) des Leitungsrohrs (1) im Bereich des Flansches (2) miteinander verscheißt sind.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest in einem gebogenen Abschnitt (1d) zumindest zweilagig ausgebildet ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest an einem Ende einen erweiterten Anschlussabschnitt (1e) aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Anschlussabschnitt (1e) einen konischen Übergangsbereich (5) und einen sich an diesen zum Ende hin anschließenden zylindrischen Abschnitt (6) aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Übergangsbereich (5) eine große Steilheit aufweist.
Rohrleitung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Übergangsbereich (5) zur Mittelachse (M2) in diesem Bereich einen Winkel von mehr als 50° einschließt.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage (1.1) des Leitungsrohrs (2) über dessen gesamte Länge hin durchgehend einstückig ausgebildet ist.
Rohrleitung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgehende Lage des Leitungsrohrs (1) die durchgehende Lage (1.2) des Leitungsrohrs (1) die radial innerste Lage ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch formschlüssige Verbindung (V) zumindest zweier Lagen (1.1, 1.2, 1.3)
Rohrleitung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss (V) und eine umlaufende Sicke in den Lagen (1.1, 1.2, 1.3) gebildet ist.
Rohrleitung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss (V) durch lokale Ausbeulungen in den Lagen (1.1, 1.2, 1.3) gebildet ist.