DE202013104874U1

DE202013104874U1 - Verbindung von Leitungselementen

Info

Publication number: DE202013104874U1
Application number: DE202013104874.7U
Authority: DE
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2023-11-01
Also published as: DE102014114434A1

Abstract

Verbindung (1) zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen (2, 3), insbesondere für ein Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch ein Abstandshalter-/Verbindungselement (5), das zwischen einem ersten, inneren (2) der zwei Leitungselemente und einem zweiten, äußeren (3) der zwei Leitungselemente angeordnet ist, welches Abstandshalter-/Verbindungselement (5) zumindest teilweise aus einem Substrat gebildet ist, das bei einer erhöhten Temperatur, insbesondere einer Betriebstemperatur der Abgasanlage, sein Volumen vergrößert und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Leitungselementen (2, 3) schafft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen, insbesondere für ein Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor sowie eine Weiterentwicklung des Abgaselements, wie es aus der WO 2009/056213 A1 bekannt ist.
Insbesondere die zuletzt genannte WO-Offenlegungsschrift zeigt ein Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, welches ein Außenrohr und ein Innenrohr aufweist, wobei das Außenrohr zwei beabstandete Wellerohrabschnitte umfasst und das Innenrohr als Agraff- oder Wickelschlauch ausgebildet ist. Bei solchen Abgasleitungselementen – jedoch ohne Beschränkung hierauf – ist es regelmäßig erforderlich, das Außenrohr und das Innenrohr in einem mittleren Bereich der Anordnung zwischen zwei Wellrohrabschnitten des Außenrohrs miteinander zu verbinden.
Nach dem Stand der Technik wird diese Verbindung mittels Form- und Kraftschluss durch mechanisches Verpressen ausgeführt. Dabei hat sich allerdings als nachteilig erwiesen, dass bei entsprechender Beanspruchung, zum Beispiel bei Temperaturwechsel oder Zug-Biege-Belastungen, sich die Anbindung lösen kann, so dass anschließend Relativbewegungen zwischen Innenrohr (Wickelschlauch oder Liner) und Außenrohr (Glattrohrzylinder) stattfinden können. Dies kann durch lokalen Reibverschleiß zu einem vorzeitigen Ausfall des Entkoppelelements führen.
Darüber hinaus ist es zur Realisierung der bekannten Anbindung erforderlich, sowohl das Innenrohr (Liner) als auch das Außenrohr (Glattrohrzylinder) in dem genannten mittleren Bereich zwischen zwei Wellrohrabschnitten (Balgpaketen) aufzuweiten und dadurch zu verpressen. Dabei hat sich zusätzlich als nachteilig erwiesen, dass durch die beschriebene Aufweitung die Beweglichkeit des Innenrohrs (Linerbeweglichkeit) beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend aufgeführten Nachteile eine Lösung anzugeben, welche die Verbindung eines ersten, inneren Leitungselements (Innenrohr) mit einem zweiten, äußeren Leitungselement (Außenrohr) ermöglicht, welche Verbindung derart sicher ausgebildet sein soll, dass keine Relativbewegung zwischen den genannten Leitungselementen in dem verbundenen Bereich stattfinden kann, und wobei weiterhin eine Linerbeweglichkeit gegebenenfalls nicht beeinträchtigt werden soll.
Die Aufgabe wird gelöst mittels einer Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mittels eines Entkoppelelements mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie mittels eines Abgasleitungselements mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
Vorteilhafte Weiterbildungen der grundlegenden Erfindungsidee sind Gegenstand von Unteransprüchen, welche den Erfindungsgedanken in vorteilhafter Weise weiterbilden.
Erfindungsgemäß ist eine Verbindung zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen, insbesondere für ein Entkoppelelement (EKE) für die Abgasanlage (AGA) eines Kraftfahrzeugs (Kfz) mit Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch ein Abstandshalterverbindungselement, das zwischen einem ersten, inneren der zwei Leitungselemente und einem zweiten der äußeren Leitungselemente angeordnet ist, wobei das erste Leitungselement auch als Innenrohr und das zweite Leitungselement auch als Außenrohr bezeichnet werden kann. Das Abstandshalterverbindungselement ist zumindest teilweise aus einem Substrat gebildet, das bei einer gegenüber einer normalen Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur, insbesondere bei einer Betriebstemperatur der Abgasanlage, sein Volumen vergrößert, d. h. sich ausdehnt oder aufbläht und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Leitungselementen schafft.
Auf diese Weise lässt sich eine insbesondere kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Leitungselementen schaffen, welche nicht darauf beruht, dass eine Verpressung durch Aufweitung der beiden Leitungselemente in dem Verbindungsbereich praktiziert wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbindung ist vorgesehen, dass das Abstandshalter-/Verbindungselement als Keramikmatte ausgebildet ist, welche das erste Leitungselement über wenigstens einen Umfangsbereich, vorzugsweise vollumfänglich, umgibt und einen Abstand zwischen dem ersten Leitungselement und dem zweiten Leitungselement in radialer Richtung überbrückt. Höchst vorzugsweise ist das Abstandshalter-/Verbindungselement als Keramikmatte aus dem Material Interam^® des Herstellers 3M^TM oder aus einem vergleichbaren Material ausgebildet.
Dieses Material bzw. ähnliche Materialien sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, da sie für die Halterung der Monolithen bei Katalysatoren eingesetzt werden (so genanntes „Canning”). Derartige Keramikmatten haben die Eigenschaft, dass sie sich bei Betriebstemperatur aufblähen, d. h. ihr Volumen vergrößern und so mit einer definierten bzw. definierbaren Kraft an einem sie umgebenden Leitungselement anhaften (Kraftschluss).
Heutzutage existieren im Handel Substrate, die zusätzlich auch noch nach dem Aufblähen bzw. der Volumenvergrößerung eine definierte Federsteifigkeit bieten und somit eine Verbindung der Leitungselemente mit einer gewissen Restelastizität ermöglichen.
Eine entsprechende Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Verbindung sieht deshalb vor, dass für das Abstandshalter-/Verbindungselement ein Material verwendet wird, das auch nach der Volumenvergrößerung auch eine Rest-Federsteifigkeit aufweist und somit – bezogen auf die üblicherweise wirkenden Kräfte – nicht gänzlich starr ausgebildet ist.
Sämtliche angesprochenen Materialien bieten im Rahmen der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass der zur Verfügung zu stellende Bauraum zwischen den Leitungselementen nicht sehr eng toleriert werden muss.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbindung sieht vor, dass das Abstandshalter-/Verbindungselement zumindest in Teilbereichen seiner Oberfläche mit einem weiteren Material umgeben ist, vorzugsweise vollständig eingepackt. Auf diese Weise lässt sich ein wirksamer Erosions- und Ausblasschutz realisieren.
Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbindung sieht vor, dass das genannte weitere Material ein temperaturbeständiges Gewebe, Gestricke oder dergleichen ist.
Insbesondere auch im Hinblick auf die vorgeschlagene Verwendung der Verbindung beim Gegenstand der WO 2009/056213 A1 hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, das Abstandshalter-/Verbindungselement in radialer Richtung der Leitungselementenanordnung mit einer Dicke von etwa 2 bis 5 mm, vorzugsweise etwa 3 bis 4 mm, auszubilden.
Um das Abstandshalter-/Verbindungselement auch in axialer Richtung der Leitungselementenanordnung wirksam festzulegen, kann im Zuge einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbindung vorgesehen sein, dass an wenigstens einem der Leitungselemente eine entsprechend wirksame Formschlussstruktur vorgesehen ist.
Diese Formschlussstruktur kann – ohne Beschränkung – an dem äußeren Leitungselement vorgesehen sein.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die genannte Formschlussstruktur als lokale Querschnittsveränderung des betreffenden Leitungselements ausgebildet ist, vorzugsweise – aber ohne Beschränkung – als Querschnittsvergrößerung des äußeren Leitungselements.
Wie bei der Bezugnahme auf die WO 2009/0562131 A1 bereits angemerkt wurde, kann wenigstens eines der beiden Leitungselemente, vorzugsweise das äußere Leitungselement, als (glattzylindrisches) Rohrleitungselement ausgebildet sein, zumindest in dem für die Verbindung maßgeblichen Abschnitt.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der beiden Leitungselemente, vorzugsweise das innere Leitungselement, als Wickelschlauch oder Liner ausgebildet ist, wiederum zumindest in dem für die Verbindung maßgeblichen Abschnitt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Verbindung zwischen einem Glattrohr und einem Wickelschlauch beschränkt, sondern eignet sich ohne weiteres auch zum Verbinden zweier Glattrohre oder zweier Wickelschläuche oder anderer geeigneter Leitungselemente.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor wenigstens eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen auf.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein Abgasleitungselement gemäß WO 2009/056213 A1 eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen Außenrohr und Innenrohr auf, welche Verbindung vorzugsweise in einem mittleren Bereich zwischen zwei Wellrohrabschnitten (Balgpaketen) des Außenrohrs angeordnet ist.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
1 zeigt teilweise und im Längsschnitt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen; und
2 zeigt teilweise und im Längsschnitt eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen.
In 1 ist die erfindungsgemäße Verbindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie besteht zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen, nämlich einem ersten, inneren Leitungselement 2 und einem zweiten, äußeren Leitungselement 3. Insbesondere kann das erste Leitungselement 2 als Wickelschlauch oder Liner ausgebildet sein, während es sich bei dem äußeren Leitungselement 3 um ein Glattrohr handelt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Kombination beschränkt, worauf weiter oben bereits hingewiesen wurde.
Das innere Leitungselement 2 und das äußere Leitungselement 3 sind radial beabstandet mit einem Abstand a angeordnet. Das äußere Leitungselement 2 weist in einem Bereich 4 eine lokale, umlaufende Querschnittsvergrößerung auf, wie in 1 beispielhaft dargestellt.
Hierzu verändert sich der Innen- und Außendurchmesser des zweiten Rohrleitungselements 3 von einem ersten, kleineren Wert allmählich auf einen zweiten größeren Wert, bleibt dann in dem genannten Bereich 4 im Wesentlichen konstant und verringert sich anschließend wieder auf den ersten kleineren Wert. In demjenigen Bereich, in welchem das äußere Leitungselement 3 den genannten größeren Durchmesser aufweist, ist zwischen dem inneren Leitungselement 2 und dem äußeren Leitungselement 3 ein Abstandshalter-/Verbindungselement 5 angeordnet, das beispielsweise aus einem Keramikmaterial vom Typ Interam^® des Herstellers 3M^TM bestehen kann. Vorzugsweise umgibt das Abstandshalter-/Verbindungselement 5 das innere Leitungselement 2 vollumfänglich nach Art einer Ringmanschette und weist in radialer Richtung der Leitungselementenanordnung aus den Leitungselementen 2 und 3 eine in den Figuren nicht näher bezeichnete Dicke von vorzugsweise etwa 2 bis 5 mm, höchst vorzugsweise etwa 3 bis 4 mm, auf. Diese Dicke entspricht im Wesentlichen dem Abstand der Leitungselemente 2 und 3 in dem Bereich 4, wie gezeichnet.
Das Material des Abstandshalter-/Verbindungselements 5 ist so beschaffen, dass es sich bei einer gegenüber einer normalen Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur, insbesondere bei der Betriebstemperatur einer Abgasanlage, aufbläht, d. h. sein Volumen vergrößert und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Leitungselementen 2 und 3 schafft, ohne dass zu diesem Zweck ein zusätzliches Verpressen oder eine Aufweitung der Leitungselemente 2, 3 erforderlich wäre.
Wie der Fachmann erkennt, ist das Abstandshalter-/Verbindungselement 5 nicht auf das vorstehend nur exemplarisch erwähnte Material Interam^® beschränkt, sondern kann aus jedem verfügbaren Material gebildet sein, das vergleichbare (Temperatur-)Eigenschaften aufweist.
Durch die angesprochene Volumenvergrößerung sorgt das Abstandshalter-/Verbindungselement 5 für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Rohrleitungselementen 2, 3. Die angesprochene Querschnittsvergrößerung des äußeren Rohrleitungselements 3 im Bereich 4 sorgt darüber hinaus für eine axiale Fixierung des Abstandshalter-/Verbindungselements 5, insbesondere auch in seinem noch nicht aufgeblähten Vormontagezustand.
Die vorstehend beschriebene lokale Querschnittsvergrößerung des äußeren Leitungselements 3 im Bereich 4 fungiert somit als Formschlussstruktur, durch die das Abstandshalter-/Verbindungselement 5 in axialer Richtung der Leitungselementenanordnung festgelegt ist.
2 zeigt eine Variante der Anordnung aus 1, bei welcher das Abstandshalter-/Verbindungselement 5 aus dem beschriebenen Material zusätzlich mit einem weiteren Material 6 umgeben bzw. eingepackt ist. Bei diesem weiteren Material 6 kann es sich um ein temperaturbeständiges Gewebe, Gestricke oder dergleichen handeln, welches insbesondere als Erosions- oder Ausblasschutz dient – vorzugsweise, wenn das innere Leitungselement 2 als Wickelschlauch oder Liner ausgebildet ist und folglich keine Gasdichtheit aufweist.
Ansonsten bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder zumindest gleich wirkende Elemente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/056213 A1 [0002, 0018, 0026]
WO 2009/0562131 A1 [0022]

Claims

Verbindung (1) zwischen zwei konzentrisch angeordneten Leitungselementen (2, 3), insbesondere für ein Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch ein Abstandshalter-/Verbindungselement (5), das zwischen einem ersten, inneren (2) der zwei Leitungselemente und einem zweiten, äußeren (3) der zwei Leitungselemente angeordnet ist, welches Abstandshalter-/Verbindungselement (5) zumindest teilweise aus einem Substrat gebildet ist, das bei einer erhöhten Temperatur, insbesondere einer Betriebstemperatur der Abgasanlage, sein Volumen vergrößert und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Leitungselementen (2, 3) schafft.
Verbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalter-/Verbindungselement (5) als Keramikmatte ausgebildet ist, insbesondere aus dem Material Interam^® des Herstellers 3M^TM oder einem vergleichbaren Material.
Verbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalter-/Verbindungselement (5) nach der Volumenvergrößerung noch eine Rest-Federsteifigkeit aufweist.
Verbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalter-/Verbindungselement (5) zumindest in Teilbereichen seiner Oberfläche mit einem weiteren Material (6) umgeben ist, vorzugsweise eingepackt.
Verbindung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Material (6) ein temperaturbeständiges Gewebe, Gestricke oder dgl. ist.
Verbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalter-/Verbindungselement (5) in radialer Richtung der Leitungselementenanordnung eine Dicke von etwa 2–5 mm, vorzugsweise etwa 3–4 mm, aufweist.
Verbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem (3) der Leitungselemente (2, 3) eine Formschlussstruktur vorgesehen ist, durch die das Abstandshalter-/Verbindungselement (5) in axialer Richtung der Leitungselementenanordnung festgelegt ist.
Verbindung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussstruktur an dem äußeren Leitungselement (3) vorgesehen ist.
Verbindung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussstruktur als lokale Querschnittsveränderung des betreffenden Leitungselements (3) ausgebildet ist, vorzugsweise als Querschnittsvergrößerung des äußeren Leitungselements (3).
Verbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitungselement, vorzugsweise das äußere Leitungselement (3), als Rohrleitungselement ausgebildet ist.
Verbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitungselement, vorzugsweise das innere Leitungselement (2), als Wickelschlauch ausgebildet ist.
Entkoppelelement für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, mit einer Verbindung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Abgasleitungselement gemäß WO 2009/056213 A1 mit einer Verbindung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11 zwischen Außenrohr und Innenrohr, vorzugsweise in einem mittleren Bereich zwischen zwei Wellrohrabschnitten des Außenrohrs.