DE202013004290U1

DE202013004290U1 - Bauteil mit einer aus mindestens zwei Blechschalen bestehenden Hülle

Info

Publication number: DE202013004290U1
Application number: DE201320004290
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Ing Rolf Koelle Ek Inhaber Matthias Koelle De
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-06-10
Anticipated expiration: 2023-05-08

Abstract

Bauteil (1) mit einer aus mindestens zwei Blechschalen (2, 3) bestehenden Hülle (4), wobei die Blechschalen (2, 3) mit spiegelbildlichen Rändern aneinanderliegen und diese Ränder Nähte (7, 8; 17, 18) bilden, an denen die Blechschalen (2, 3) zusammengefügt sind, dadurch kennzeichnet, dass an den Nähten (7, 8; 17, 18) Falze (9, 10; 19, 20) vorgesehen sind, die in Abschnitten entlang der Nähte (7, 8; 17, 18) ausgebildet sind und zumindest ein Teil dieser Falzabschnitte entgegengesetzt oder zusätzlich verformt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer aus mindestens zwei Blechschalen bestehenden Hülle der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus Blechschalen bestehende Hüllen werden in verschiedenen Gebieten der Technik eingesetzt. Insbesondere sind solche, aus mehreren Blechschalen bestehende Hüllen bei Fluidleitungen an Verbrennungsmotoren vorgesehen, bei denen innerhalb der Hülle ein die Fluidleitung umgebendes Dämmmaterial angeordnet ist. Bei Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren soll die im Abgas enthaltende Wärme im System gehalten werden, was zum Beispiel für die Abgasreinigung vorteilhaft ist. Außerdem dient das Dämmmaterial zum Schutz umliegender Bauteile. Um das Dämmmaterial in seiner Lage bezüglich der Fluidleitung zu halten, besteht die Hülle aus Blechschalen, die temperaturbeständig sind. Aus Gründen einer geeigneten Montage besteht die Hülle aus Blechschalen, die jeweils angepasste Ränder aufweisen, die die Nähte der Hülle bilden. Je nach gewünschter Form bestehen die Hüllen aus zwei oder mehr Schalen, die zusammengefügt werden. Die Form der Blechschalen ist dabei abhängig von der Form des zu isolierenden Bauteils und der gewünschten Dämmung sowie abhängig von Einbauraum, der Funktion und Materialstärke.
Aus Gewichtsgründen sollte die Hülle für das Bauteil aus möglichst leichten Blechteilen bestehen. Der Einsatz von dünnen Blechen erfordert jedoch die Auswahl eines geeigneten Fügeverfahrens, wobei bisher das Punktschweißen, d. h. das Herstellen einer Vielzahl von Schweißpunkten entlang der Nähte an den Blechschalen erfolgte. Außerdem ist das Clinchen oder Klammern an den Nähten der Blechschalen möglich. Aufgrund der geringen Blechstärke, die anzustreben ist, und der unregelmäßigen Form der Blechteile sind einfache Falzverbindungen für eine dauerhafte, zuverlässige Verbindung nicht geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil mit einer aus mindestens zwei Blechschalen bestehenden Hülle der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem die Blechschalen an den Nähten auch bei dünnen Feinblechen zuverlässig mittels Falzen zusammengefügt sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Falze so gestaltet sind, dass ein ausreichender Halt der zusammengefügten Ränder der Blechschalen auch bei geringen Blechstärken gesichert ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Falze im Wechsel aufeinanderfolgend entgegengesetzt ausgebildet sind, so dass auf einen Falz mit einem umgelegten Blechstreifen einer Blechschale ein Falz mit einem umgelegten Blechstreifen der anderen Blechschale folgt. Alternativ zu dieser Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass die zusätzliche Verformung durch einen umgelegten Abschnitt eines Bords des Falzes gebildet ist. Eine weitere alternative Ausgestaltung besteht darin, dass an einem Falz ein Bord aus mehreren Abschnitten gebildet ist, die aufeinanderfolgend wechselseitig nach links und rechts in einem Winkel zur ursprünglichen Lage des Bords schräggestellt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Falzen ein Abschnitt ohne Falz vorgesehen ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn im Bereich der Naht, die von den Rändern der Blechschalen gebildet wird, starke Krümmungen vorgesehen sind, so dass durch einen Abschnitt ohne Falz Materialspannungen sowie gegenüberliegend auch Falten in diesem Bereich vermieden werden. Außerdem kann es zweckmäßig sein, dass in mindestens einem der Abschnitte ohne Falz ein oder mehrere Schweißpunkte vorgesehen sind. Diese Schweißpunkte dienen einerseits der Lagesicherung der beiden Blechschalen gegeneinander bis zum Fügen mittels Falz und andererseits zum dauerhaften Schließen der Naht in den Abschnitten ohne Falz. Als vorteilhaft wird angesehen, dass die Blechschalen eine Blechstärke von 0,05 mm bis 0,4 mm aufweisen. Die Blechschalen bestehen vorzugsweise aus einem Edelstahl der Nummern 1.4301/1.4541/1.4828 oder dem unter der Handelsbezeichnung ”Inconel” erhältlichen Material, Stahlblech unbeschichtet oder beschichtet oder Aluminiumlegierungen. Das Material kann glatt oder kalottiert oder auch kalottiert und perforiert sein.
Als besonders geeignet wird angesehen, dass in der aus den Blechschalen gebildeten Hülle eine Fluidleitung angeordnet ist. Dabei kann es sich insbesondere um eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors handeln. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, dass zwischen den Blechschalen und der Fluidleitung ein Hohlraum gebildet ist, der mit einem Dämmmaterial gefüllt ist.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Blechschalen so gestaltet sein können, dass sie an jede vorgegebene Form, die sich beispielsweise aus der Anwendung oder den Einbaubedingungen ergibt, angepasst werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt.
1 einen Abschnitt einer aus Blechschalen gebildeten Hülle für eine in dieser befindlichen Fluidleitung,
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1,
3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils III-III in 1,
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3,
5 eine alternative Ausführung der Blechschalen gemäß 1,
6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in 5,
7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in 5,
8 eine Ausführungsvariante zu 7.
9 einen Schnitt durch einen umgelegten Bord eines doppellagigen Falzes.
In 1 ist ein Abschnitt einer Außenansicht eines Blechteils 1 dargestellt, das eine aus Blechschalen 2, 3 gebildete Hülle 4 aufweist, wie dies aus 2, die einen Schnitt entlang der Linie II-II zeigt, deutlich wird. In dieser Hülle 4 befindet sich eine Fluidleitung 5, die aus einem Rohr besteht und beispielsweise Teil einer Abgasleitung ist. Zwischen der Fluidleitung 5 und den Blechschalen 2, 3 ist ein Hohlraum 6 gebildet, der zweckmäßig mit einem Dämmmaterial gefüllt ist, das entsprechend den Einsatzbedingungen, beispielsweise in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, hochtemperaturbeständig sein muss. Die Blechschalen 2, 3 liegen mit spiegelbildlichen Rändern aneinander und sind durch das Fügeverfahren ”Falzen” verbunden, um auf diese Weise die Hülle 4 zu bilden. Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, haben die Blechschalen 2, 3 und damit auch die Hülle 4 sowohl in Längsrichtung als auch im Querschnitt eine unregelmäßige Form, die an die jeweiligen Einbaubedingungen angepasst ist.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist die Hülle 4 zwei Nähte 7, 8 auf, an denen die Blechschalen 2, 3 durch Falzen verbunden sind. Die Umformungsschritte an Rändern von Blechschalen zur Erzeugung einer Falzverbindung sind allgemein bekannt. Beim Bauteil 1 gemäß 1 und 2 sind jedoch die Ränder der Blechschalen 2, 3 so gestaltet, dass Abschnitte von geschlossenen Falzen 9, 10 vorgesehen sind, wobei im Wechsel aufeinanderfolgend Falze 10 durch Bördeln, Zurichten und Schließen in einer Richtung und Falze 9 durch diese Arbeitsschritte in entgegengesetzter Richtung erzeugt sind. So sind überstehende Ränder an der vorderen Blechschale 2 vorgesehen, die durch Zurichten und Schließen in 1 nach hinten bzw. 2 nach unten geformte Falze 10, und in 1 nach vorne und 2 nach oben geformte Falze 9 bilden. Zwischen den Falzen 9 und 10 können Abschnitte 12 ohne Falz vorgesehen sein. Im Bereich dieser Abschnitte 12 können die Nähte 7, 8 der Hülle 4 mittels Schweißpunkten 13 aneinandergeheftet sein. Es ist außerdem möglich, eine zusätzliche Fixierung an den Falzen dadurch zu erzeugen, dass ein Abschnitt eines Bords 11 des Falzes 9 ca. 90° umgelegt wird, wie dies aus 1 ersichtlich ist. Das Umlegen des Abschnitts des Bords 11 am Falz 9 kann statt der bezüglich der Richtung wechselnden Falze 9, 10 vorgesehen sein. Eine weitere Alternative besteht darin, dass anstelle von wechselnden Falzen 9, 10 ein oder mehrere längere Falze gebildet sind, die in derselben Richtung zugerichtet und geschlossen sind und deren Bord abschnittsweise aufeinanderfolgend wechselseitig – ausgehend von dem inneren Ende der Naht 7, 8 – nach links und rechts in einem Winkel zur ursprünglichen Lage des Bords schräggestellt ist.
Die 3 zeigt eine Ansicht des Bauteils 1 in Richtung des Pfeils III in 1. Zwischen den Blechschalen 2, 3 ist die Naht 7 gebildet, an der die Blechschalen mittels Falzen 9, 10 zu der Hülle 4 zusammengefügt sind. Zwischen den Falzen 9, 10 befinden sich Abschnitte 12 ohne Falz, wodurch im gebogenen Verlauf der Naht 7 eine Verringerung der mechanischen Spannungen im Randbereich der Blechschalen 2, 3 erreicht ist. In einem der Abschnitte 12 in 3 ist ein Schweißpunkt 13 an der Naht 7 vorgesehen, der in diesem nicht durch einen Falz geschlossenen Bereich für eine Verbindung der Blechschalen 2, 3 sorgt.
Die 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3. Die Blechschalen 2, 3 sind an den Nähten 7 und 8 miteinander verbunden, wobei die Schnittebene gemäß 4 durch den Schweißpunkt 13 an der Naht 7 und durch den umgelegten Bord 11 des Falzes 9 geht. Die Hülle 4 in 4 ist gegenüber derjenigen in 2 um 90° gedreht, die Querschnittform ist jedoch gleich.
Die 5 zeigt eine alternative Ausführung des Blechteils 1, wobei Unterschiede in Bezug auf die Verbindung der in 2 gezeigten Blechschalen 2, 3 gegeben sind. Bezüglich der Hülle 4, der Fluidleitung 5 und dem Hohlraum 6 stimmt die Schnittdarstellung in 6 mit derjenigen in 2 überein. Die Hülle 4 in den 5 und 6 weist zwei Nähte 17, 18 auf, an denen die Blechschalen 2, 3 durch Falze verbunden sind. Da die Ränder der Blechschalen 2, 3 in den 5 und 6 gleiche Breiten aufweisen, sind die umgeformten Abschnitte an den Falzen 19, 20 doppellagig, wie dies aus 6 deutlich wird. Ebenso sind die Falze 19, 20 wechselseitig nach oben oder nach unten hergestellt, so dass gemäß 5 auf Falze 19 je nach Bedarf Falze 20 folgen. An einem Falz 19 an der Naht 18 in 5 ist ein umgelegter Bord 21 vorgesehen. Ein solcher Bord 21 kann über einen Abschnitt des Falzes reichen oder über dessen gesamte Länge.
Die 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII, d. h. exakt durch einen Schweißpunkt 14 im Bereich des Falzes 19, an der in 5 bezeichneten Stelle. Auch dort ist der doppellagige Falz 19 mit dem Schweißpunkt 14 zusätzlich gesichert. Alternativ hierzu kann gemäß 8 auch bei einem einfachen Falz 9, wie er in 2 dargestellt ist, ein Schweißpunkt 15 vorgesehen werden, um die Falzverbindung zusätzlich zu sichern. Die 9 zeigt einen Schnitt durch die Naht 18 im Abschnitt des umgelegten Bords 21.
Die in den vorstehenden Zeichnungsfiguren dargestellten Blechschalen 2, 3 bestehen aus Feinblechen mit einer Blechstärke von 0,05 mm bis 0,4 mm. Als Material kommen insbesondere Edelstähle der Nummern 1.4301/1.4541/1.4828 sowie die unter der Handelsbezeichnung ”Inconel” erhältlichen Bleche, Stahlbleche und Aluminiumlegierungen in Betracht. Das Material kann glatt oder kalottiert oder auch kalottiert und perforiert sein.

Claims

Bauteil (1) mit einer aus mindestens zwei Blechschalen (2, 3) bestehenden Hülle (4), wobei die Blechschalen (2, 3) mit spiegelbildlichen Rändern aneinanderliegen und diese Ränder Nähte (7, 8; 17, 18) bilden, an denen die Blechschalen (2, 3) zusammengefügt sind, dadurch kennzeichnet, dass an den Nähten (7, 8; 17, 18) Falze (9, 10; 19, 20) vorgesehen sind, die in Abschnitten entlang der Nähte (7, 8; 17, 18) ausgebildet sind und zumindest ein Teil dieser Falzabschnitte entgegengesetzt oder zusätzlich verformt ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Falze (9, 10; 19, 20) im Wechsel aufeinanderfolgend entgegengesetzt ausgebildet sind, so dass auf einen Falz (9, 19) mit einem umgelegten Blechstreifen einer Blechschale (3), ein Falz (10, 20) mit einem umgelegten Blechstreifen der anderen Blechschale (2) folgt.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Verformung durch einen umgelegten Abschnitt eines Bords (11) des Falzes (9) gebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Falz ein Bord aus mehreren Abschnitten gebildet ist, die aufeinanderfolgend wechselseitig nach links und rechts in einem Winkel zur ursprünglichen Lage des Bords schräggestellt sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Falzen (9, 10, 19, 20) ein Abschnitt (12) ohne Falz vorgesehen ist.
Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Abschnitte (12) ohne Falz ein oder mehrere Schweißpunkte (13) vorgesehen sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Nähten (17, 18) Falze (19, 20) mit doppelten oder mehrfachen Blechlagen gebildet sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Falzen (9, 19) Schweißpunkte (14, 15) vorgesehen sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechschalen (2, 3) eine Blechstärke von 0,05 mm bis 0,4 mm aufweisen.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechschalen (2, 3) aus einem Edelstahl oder einem unter der Handelsbezeichnung ”Inconel” erhältlichen Blech, aus Stahlblech, urbeschichtet oder beschichtet oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Bauteil nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Blechschalen (2, 3) glatt oder kalottiert oder kalottiert und perforiert ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der aus den Blechschalen (2, 3) gebildeten Hülle (4) eine Fluidleitung (5) angeordnet ist.
Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Blechschalen (2, 3) und der Fluidleitung (5) ein Hohlraum (6) gebildet ist, der mit einem Dämmmaterial gefüllt ist.