DE19604367A1 - Abgasleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasleitung gemäß den Merk­ malen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Abgasführung von dem Verbrennungsmotor eines Automobils zu einem in die Abgasanlage integrierten Kata­ lysator und/oder einer Motoraufladung werden doppelwan­ dige Abgasleitungen eingesetzt. Hierdurch werden die Wär­ meverluste des Abgases bis zum Katalysator bzw. der Motoraufladung gering gehalten, was einerseits ein schnelles Ansprechen des Katalysators bewirkt und ande­ rerseits die zur Motoraufladung zur Verfügung stehende Enthalpie erhöht.

Luftspaltisolierte Abgasleitungen erlauben eine Entkopp­ lung des gasführenden Innenrohrs von dem die äußeren so­ wie inneren Kräfte aufnehmenden Außenrohr. Äußere Kräfte resultieren unter anderem als Folge von Schwingungen. Bei den inneren Kräften ist unter anderem die Wärmeausdehnung des äußeren Rohrs aufzunehmen. Hierzu sind Ausgleichsan­ ordnungen erforderlich.

Aus der DE 39 25 802 A1 ist beispielsweise eine Schie­ besitzkonstruktion für das innere gasführende Rohr be­ kannt. Das Innenrohr kann sich so ausdehnen, ohne Schaden zu nehmen.

Diese gasdurchlässigen Schiebesitze sind in der Regel am Außenrohr nicht einsetzbar. Demzufolge kommen hier geson­ derte Ausgleichsgelenke bzw. Dehnungsausgleicher zum Ein­ satz.

In diesem Zusammenhang zählt ein Dehnungsausgleicher zum Stand der Technik, bei welchem zwei Rohrabschnitte durch ein flexibles Brückenglied in Form eines Wellrohrs mit­ einander verbunden sind. Die zylindrischen Enden des Wellrohrs werden umfangsseitig der Enden der Rohrab­ schnitte verschweißt.

Der Einsatz derartiger Dehnungsausgleicher am Außenrohr einer doppelwandigen Abgasleitung ist jedoch mit nicht unerheblichen fertigungstechnischen und kostenmäßigen Mehraufwendungen verbunden. Auch wird durch die schweißtechnische Festlegung die Qualität der Abgasleitung verschlechtert. Neben dem zusätzlichen Gewicht durch die Dehnungsausgleicher ist weiterhin nachteilig, daß die Dehnungsausgleicher häufig nicht am Ort der größten auftretenden Wärmespannungen plaziert werden können und dann ihre Aufgabe nur bedingt erfüllen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine in ihrer Funktionalität verbes­ serte Abgasleitung zu schaffen, die bei einfacher und leicht bauender Ausbildung unempfindlich gegenüber be­ triebstechnischen Spannungen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach ist der Dehnungsausgleicher durch hydraulische balgartige Umformformung der Wandung des Außenrohrs ge­ bildet. Dies geschieht mittels des hydraulischen Innen­ hochdruckverfahrens. Das Außenrohr bildet damit ein ein­ stückiges Formteil mit einem integrierten Dehnungsaus­ gleicher ohne zusätzliche Schweißverbindungen für die Festlegung des Dehnungsausgleichers. Je nach betriebs­ technischen bzw. konstruktiven Erfordernissen können auch mehrere Dehnungsausgleicher vorgesehen sein.

Durch die balgartige Ausbildung des Dehnungsausgleichers in Form von umlaufenden Ausgleichswellen oder -sicken werden die thermisch oder durch Wechsellastanregung be­ dingten Längenänderungen im Außenrohr elastisch aufgenom­ men. Äußere Kräfte infolge von Schwingungen werden kom­ pensiert. Längenänderungen des Innenrohrs werden durch eine Schiebesitzanordnung in bekannter Weise ausgeglichen.

Die Anzahl der einzelnen Ausgleichssicken in einem Deh­ nungsausgleicher wird auf den jeweiligen Einsatzfall ab­ gestimmt. In einer Abgasleitung können daher auch mehrere Dehnungsausgleicher vorhanden sein, die über eine unter­ schiedliche Anzahl von Ausgleichssicken verfügen. Auch kann die Höhe bzw. der Durchmesser der einzelnen Aus­ gleichssicken in einem Dehnungsausgleicher oder von Deh­ nungsausgleicher zu Dehnungsausgleicher unterschiedlich sein. Die Konfiguration und die Positionierung der Deh­ nungsausgleicher wird so vorgenommen, daß eine Reduzie­ rung der Bauteilspannungen erreicht wird.

Die hydraulische Innenhochdruckumformung ermöglicht eine kostengünstige wirtschaftliche Herstellung der Abgaslei­ tung, insbesondere unter dem Aspekt, daß es sich bei den Abgasleitungen um Massenartikel handelt, die in Serie ge­ fertigt werden. Auch ermöglicht die hydraulische Umfor­ mung eine hohe Maßgenauigkeit bei kleinsten Fertigungs­ toleranzen.

Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Abgasleitung durch ihre hohe Eigensteifigkeit aus, wobei ihr Gewicht durch den Wegfall von separaten Dehnungsausgleichern re­ duziert ist.

In einer Abgasleitung können ein oder mehrere Dehnungs­ ausgleicher vorgesehen sein. Grundsätzlich ist es mög­ lich, zunächst die Dehnungsausgleicher im Außenrohr her­ zustellen, anschließend das Innenrohr in das Außenrohr einzubringen und zu fixieren. Hieran kann sich ein Biege­ vorgang anschließen, um die so geschaffene Abgasleitung bedarfsgerecht umzuformen. Zweckmäßig wird jedoch die Um­ formung der Wandung des Außenrohrs vorgenommen, nachdem das Innenrohr eingepaßt worden und ggf. der Biegevorgang durchgeführt worden ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Grundgedankens ist in den Merkmalen des Anspruchs 2 zu sehen. Danach wird der isolierende ringförmige Luft­ spalt durch hydraulische Aufweitung des Außenrohrs gebil­ det. Üblicherweise geschieht dies dadurch, daß zunächst ein gerades Innenrohr und ein gerades Außenrohr ineinan­ der geschoben sowie an ihren Endbereichen miteinander verbunden werden. Sie werden dann gemeinsam gebogen, wo­ bei im Innenrohr ein Biegedorn geführt wird.

Der so entstandene Rohrkrümmer wird nach dem Biegen in eine der Sollkontur des Außenrohrs entsprechende Kali­ brierform eingebracht und die Enden des Außenrohrs druck­ dicht verschlossen. Anschließend wird in den zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildeten Zwischenraum sowie in das Innenrohr ein hydraulisches Druckmedium mit so ho­ hem Druck gepreßt, daß sich das Außenrohr an die Wandung der Kalibrierform anlegt und die gewünschte Kontur des Außenrohrs entsteht. Da der Druck im Zwischenraum zwi­ schen dem Innen- und dem Außenrohr und im Inneren des In­ nenrohrs gleich groß ist, bleibt die vorgegebene Form des Innenrohrs unbeeinflußt.

Hierbei ist es grundsätzlich möglich, die balgartige Um­ formung der Wandung des Außenrohrs und die Aufweitung des Außenrohrs in einem Umformvorgang hydraulisch vorzuneh­ men. Selbstverständlich können die Vorgänge auch unabhän­ gig voneinander in unterschiedlichen Werkzeugen durchge­ führt werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ergibt sich eine hohe Standfestigkeit der Abgasleitung, da die Dehnungsausglei­ cher jeweils in einem Bereich positioniert werden, wo ge­ währleistet ist, daß die betriebstechnisch auftretenden Spannungen reduziert werden. Die Positionierung wird auf die jeweilige Ausführung der Abgasleitung bauteilgerecht abgestimmt. Die im Betrieb auftretenden Wärmedehnungen und Kräfte aus Lastwechselanregungen werden damit effek­ tiv kompensiert.

Die erfindungsgemäße Abgasleitung zeichnet sich durch höchste mechanische Belastbarkeit bei großer geometri­ scher Gestaltungsfreiheit aus. Von Vorteil ist weiterhin, daß nicht nur Gewicht bei den Dehnungsausgleichern selbst eingespart, sondern auch eine Reduzierung der Wanddicke des Außenrohrs möglich ist. Damit verbinden sich zusätz­ liche Gewichtseinsparungen. Auch können kostengünstigere Materialien als bisher zum Einsatz gelangen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

In der Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellungsweise ein Ausschnitt aus einem doppelwandigen Rohrkrümmer 1 dargestellt. Dabei ist ein Innenrohr 2 in einem Außenrohr 3 unter Ausbildung eines ringförmigen Luftspalts 4 ange­ ordnet. Durch die Einschnürungen 5, 6 in den Endbereichen 7 und 8 des Rohrkrümmers 1 ist das Innenrohr 2 in seiner radialen Lage im Außenrohr 3 fixiert.

Um die infolge des Temperatureinflusses des durch den Rohrkrümmer 1 geführten Abgases auftretende Wärmeausdeh­ nung im Außenrohr 3 zu kompensieren, sind im Außenrohr 3 Dehnungsausgleicher 9, 10 angeordnet. Die Dehnungsaus­ gleicher 9, 10 sind durch hydraulische balgartige Umfor­ mung der Wandung 11 des Außenrohrs 3 gebildet. Hierdurch sind in der Wandung 11 Ausgleichswellen 12 geschaffen, welche die thermisch bedingten Längenänderungen elastisch aufnehmen. Die Ausgleichswellen 12 sind in den Bereichen 13, 14 vorgesehen, in denen im Betrieb mit der größten Wärmespannung zu rechnen ist bzw. wo ihr Einsatz den effektivsten Spannungsausgleich erzielt.

Bezugszeichenliste

1 Rohrkrümmer
2 Innenrohr
3 Außenrohr
4 Luftspalt
5 Einschnürung
6 Einschnürung
7 Ende v. 1
8 Ende v. 1
9 Dehnungsausgleicher
10 Dehnungsausgleicher
11 Wandung v. 3
12 Ausgleichswelle
13 Bereich v. 3
14 Bereich v. 3

Claims (3)

1. Abgasleitung mit einem in einem Außenrohr (3) unter Ausbildung eines ringförmigen Luftspalts (4) relativ verlagerbaren Innenrohr (2), wobei dem Außenrohr (3) ein Dehnungsausgleicher (9, 10) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungsausgleicher (9, 10) durch hydraulische balg­ artige Umformung der Wandung (11) des Außenrohrs (3) gebildet ist.

2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (4) durch hydraulische Aufweitung des Außenrohrs (3) ge­ bildet ist.

3. Abgasleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dehnungsaus­ gleicher (9, 10) in einem Bauteilspannungen reduzie­ renden Bereich (13, 14) vorgesehen ist.