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Die
Erfindung betrifft Abgasanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Abgasanlagen
werden durch die heißen
Abgase thermisch hoch belastetet. Dabei dehnen sich die Metallteile
beim Erwärmen
aus und ziehen sich beim Abkühlen
wieder zusammen. Dem trägt
der Konstrukteur dadurch Rechnung, dass er genügend Dehnungsmöglichkeiten
einkalkuliert.
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In
besonderem Maße
stellt sich das Problem in Abgasanlagen, deren Komponenten auf unterschiedliche
Temperaturen erhitzt werden. Das sind luftspaltisolierte Abgaskrümmer, luftspaltisolierte Rohre
und Gehäuse,
z. B. von Schalldämpfern,
bei denen die innen liegenden Rohre aus Gründen der Stabilität an zwei
voneinander beabstandeten Stellen gehalten werden müssen.
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In
einem Schalldämpfergehäuse beispielsweise
werden die Abgasrohre in zwei Gehäusewänden gehalten, einer Endwand
und einer Zwischenwand. Da das Gehäuse gasdicht sein muss, um
den unkontrollierten Austritt der Abgase in die Umgebung zu verhindern,
wird das Rohr mit der Endwand verschweißt. In der Zwischenwand muss
das Rohr dann verschiebbar gelagert sein, damit zwischen Rohr und Gehäuse keine übermäßigen thermischen
Spannungen auftreten.
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Da
die Montage der Rohre zum Teil manuell erfolgt, muss das Einführen des
Rohres in den Schiebesitz bei allen vorkommenden Toleranzpaarungen ohne
Verklemmen möglich
sein. Dazu sieht der Konstrukteur üblicherweise relativ Große Spalte
vor. Dabei lässt
es sich oft nicht vermeiden, dass Klappergeräusche auftreten, die auf lose
Schiebesitzverbindungen zurückzuführen sind.
Eine Überprüfung in
der Serienfertigung ist ebenfalls kaum möglich. Daher wäre es erforderlich,
die Toleranzen an den Schiebesitzen zu minimieren, was in einer
Blechfertigung nur mit erheblichem Aufwand möglich wäre. Bei ungünstiger Toleranzlage zwischen
den Durchgangsöffnungen
in der Zwischenwand und den Rohren sind entweder die Montagekräfte beim
Einstecken der Rohre sehr hoch, was die Montagezeiten ungünstig werden lässt, oder
es treten im Betrieb Klappergeräusche auf.
Das ist unbefriedigend.
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Zur
Vermeidung derartiger Klappergeräusche
ist versucht worden, die Zwischenwand im Bereich der Durchgangsöffnungen
zu schlitzen, so dass federnde Zungen entstehen, die auf der Oberfläche der
Rohre aufsitzen. Da sich an den inneren Enden der Schlitze Kerbwirkungen
und damit deutlich erhöhte
Spannungen ergeben, können
diese Zungen abreißen.
Das ist ebenfalls unbefriedigend.
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Es
ist auch schon versucht worden, die Rohre nach der Montage im Bereich
des Schiebesitzes nachträglich
aufzuweiten, um den Spalt und damit das Klappern zum Verschwinden
zu bringen. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass die Aufweitung
zu stark ausfällt,
so dass sich die Teile nicht mehr gegeneinander bewegen können. Außerdem fehlt
in vielen Fällen
der Platz, um das Spreizwerkzeug ansetzen zu können. Das ist ebenfalls unbefriedigend.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Abgasanlagen der eingangs genannten Art zu
schaffen, deren Schiebesitze die eine einfache Montage der Rohre ohne
Klappergeräusche
und Rissbildungen erlauben.
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Diese
Aufgabe wird durch Abgasanlagen mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
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Damit
wird das Rohr nicht mehr auf dem gesamten Umfang der Durchgangsöffnung geführt, sondern
auf wenigstens einem Segment, in besonders vorteilhafter Weise auf
drei Segmenten gelagert.
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Der
Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die Berührungsflächen des Rohrs zu verkleinern
und dem Rohr die Möglichkeit
zu geben, sich zwischen den Berührungsflächen elastisch
zu verformen, wodurch sich Anpressdruck und Reibkraft entsprechend verringern.
Die Vorspannung, mit der das Rohr im Schiebesitz gelagert ist, ergibt
sich somit aus der Federwirkung der elastischen Verformung des Rohrs.
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Die
Segmentflächen
haben als Mindestdurchmesser den im Toleranzbereich kleinsten Durchmesser
des zu lagernden Rohrs. Damit ist ausgeschlossen, dass im Betrieb
Klappergeräusche
entstehen können.
Rohre mit größerem Durchmesser
im Toleranzbereich können
trotzdem noch mit zulässigem
Kraftaufwand manuell montiert werden, da sich das Rohr auf Grund
der Freiräume
zwischen den Berührungsflächen elastisch
verformen kann.
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Das
Verhältnis
zwischen Berührungsflächen und
Freiräumen
kann in Abhängigkeit
vom Einzelfall, z. B. in Abhängigkeit
von der Materialpaarung, in weiten Grenzen geändert werden. Es sollte jedoch
verhindert werden, dass bei zu kleinen Berührungsflächen der Pressdruck so hoch
wird, dass es zu plastischen Verformungen kommt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung liegen die Segmentflächen radial sicher und ohne
Spalt an.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch
3 darin zu sehen, dass die Segmentflächen und die Zwischenräume dazwischen
gleichmäßig am Umfang
verteilt vorgesehen sind.
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Wenn
Rohre mit unterschiedlich tolerierten Durchmessern in einer Fertigung
zum Einsatz kommen, dann wird der Innendurchmesser, den die Segmentflächen aufspannen,
an das Rohr mit kleinstem Durchmesser angepasst, so dass dieses
und darüber
hinaus auch die Rohre mit größerem Außendurchmesser
noch manuell durch die Durchgangsöffnungen hindurchgeschoben
werden können,
was dadurch erleichtert wird, dass sich das Rohr zwischen den Segmenten,
die nicht in Berührung
mit dem Rohr stehen, verformen kann.
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Vorteilhafterweise
können
die Segmentflächen
durch radiale Einprägungen
oder Verformungen eines in einer Blechwand eingeformten Durchzuges gebildet
sein.
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Alternativ
können
die Segmentflächen
auch als radiale Ausprägungen,
beispielsweise am Rohr selbst, angeformt sein.
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Anhand
der Zeichnung soll die Erfindung in Form zweier Ausgestaltungen
näher erläutert und beschrieben
werden. Es zeigen jeweils rein schematisch:
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1 einen
Teillängsschnitt
durch ein Schalldämpfergehäuse,
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2 eine
Draufsicht auf die Innenseite des Schalldämpfergehäuses der 1,
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3 einen
Längsschnitt
durch zwei zusammengesteckte Rohre und
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4 eine
Draufsicht auf die Rohre der 3.
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1 zeigt
einen Teillängsschnitt
entlang der Linie I-I in 2 durch ein Schalldämpfergehäuse 10,
z. B. eines Nachschalldämpfers.
Man erkennt einen Gehäusemantel 11,
der an seinem in der Zeichnungsdarstellung rechten Ende mittels
einer Schweißnaht 15 mit
einem Konus 12 gasdicht verbunden ist. In das Schalldämpfergehäuse 10 ist durch
den Konus 12 hindurch ein Abgas führendes Rohr 14 eingeführt. Eine
Schweißnaht 15 verbindet Konus 12 und
Rohr 14 gasdicht.
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Aus
Gründen
der Stabilität
ist das innere Ende des Rohrs 14 in einer Zwischenwand 13 gelagert.
Diese besitzt zu diesem Zweck eine Durchgangsöffnung in Form eines Durchzugs.
Die Zwischenwand 13 selbst kann am Gehäusemantel 11 mittels
Schweißnaht 15 fixiert
werden.
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Um
die Ausdehnungsdifferenzen zwischen Rohr 14 und den übrigen Gehäuseteilen 11, 12, 13, hervorgerufen
durch die stärkere
Erwärmung
des direkt von den heißen
Abgasen beaufschlagten Rohrs 14, ausgleichen zu können, ist
der Durchzug in der Zwischenwand 13 als Schiebesitz 16 ausgebildet.
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2 lässt die
Form des Schiebesitzes 16 erkennen. Der Durchzug besitzt
drei radial nach innen vorspringende Segmentflächen 17, die an der Außenfläche des
Rohres 14 anliegen und auf denen das Rohr 14 gleiten
kann. Zwischen den Segmentflächen 17 befinden
sich Bereiche, in denen zwischen Rohr 14 und Durchzug ein
Spalt existiert. Es hat sich herausgestellt, dass sich das Rohr 14 elastisch
in diese Spaltbereiche hinein verformt und sich die Reibung zwischen
Rohr 14 und Segmentflächen 17 entsprechend
reduziert. Wegen der reduzierten Reibkraft ist die Montage im Herstellerwerk
erleichtert, der Ausgleich der thermischen Ausdehnungsdifferenzen auch
bei extrem ungünstigen
Toleranzpaarungen gewährleistet
und Klappergeräusche
durch lose Rohrlagerung sicher verhindert.
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Da
die erfindungsgemäße Lösung ohne scharfe
Schnitt- und Stanzkanten auskommt, hat der Schiebesitz eine hohe
Zuverlässigkeit
und eine lange Lebensdauer.
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3 als
Längsschnitt
entlang der Linie III-III in 4 und 4 als
Draufsicht zeigen anhand eines Schiebesitzes 22 zwischen
zwei Rohren 20, 21 eine alternative Ausgestaltung.
Hier sind an dem inneren Rohr 21 drei am Umfang gleichmäßig verteilte Segmentflächen 23 als
radiale Ausformungen vorgesehen. Das äußere Rohr 20 dagegen
ist glatt. Auch lassen die 3 und 4 erkennen,
dass die erfindungsgemäße Schiebesitzkonstruktion
auch bei Rohren funktioniert, deren Querschnitt von der Kreisform
abweicht.
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Zu
ergänzen
ist, dass die Erfindung auch im Bereich der Wandöffnung 13 angewendet
werden kann. Mit dem Vorsehen der Laschen bzw. Segmente erhält man einen
sog. Nullspalt zwischen dem Rohr 14 und den Segmenten,
also an den Anlageflächen, was
eine wichtige Voraussetzung für
prozesssicheres Schweißen
ohne Nacharbeiten wie für
Schweißverfahren
wie WIG- oder Laserschweißen
ist.
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Die
Kombination aus Durchzug und Segmentflächen 17, 23 ist,
wie es sich herausgestellt hat, besonders vorteilhaft. Einerseits
ist die Gleitbewegung der Rohre 14, 22 wegen der
reduzierten Berührungsfläche einerseits
und der Möglichkeit,
sich elastisch zu verformen, andererseits verbessert. Andererseits
kann die manuelle Montage der Rohre 14, 21 ohne
besonderen Kraftaufwand durchgeführt
werden. Dabei kann es von Bedeutung sein, welchen Winkelbereich
die Segmentflächen 17, 23 überdecken.
So kann in vielen Fällen
der Winkelbereich der Segmentflächen 17, 23 gleich
dem Winkelbereich der Lücken
sein; in anderen Fällen
oder Materialpaarungen kann es günstiger
sein, wenn die Berührungsflächen kleiner
sind als die Zwischenräume.