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Die Erfindung betrifft eine Baugruppe zum Montieren von Messstutzen und ein System umfassend die Baugruppe.
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Zur Absicherung gegen Netzausfall eines Stromnetzes können Netzersatzanlagen eingesetzt werden, z. B. in Form von Generatoren, die mittels Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere mittels dieselgetriebener Verbrennungsmotoren, angetrieben sind. Als Verbrennungskraftmaschine für Netzersatzanlagen kommen insbesondere Hubkolben-Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Netzersatzanlagen der gattungsgemäßen Art können zum Beispiel in öffentlichen Gebäuden, Veranstaltungsräumen und Hotels, Infrastrukturen sowie kritischen Infrastrukturen, Rettungsdiensten, Industrieanlagen und IT-Anwendungen, z. B. Rechenzentren, oder auch in Wohngebäuden eingesetzt werden. Für die Erfindung besonders relevant sind Anlagen mit einer Verbrennungskraftmaschine, deren Feuerungswärmeleistung über 1 MW liegen. Zur Begrenzung von Emissionen in die Luft durch bestimmte Schadstoffe aus Verbrennungsmotoren müssen Grenzwerte eingehalten werden. Um zu ermitteln, ob diese Grenzwerte eingehalten werden, müssen Messungen gemäß gesetzlichen Vorgaben durchgeführt werden. Um Messungen gemäß diesen Vorgaben durchführen zu können, ist bei bestehenden Netzersatzanlagen häufig die nachträgliche Installation von Messstutzen in den Abgasrohren für den Anschluss der Messtechnik nötig.
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Es ist bekannt, die Messstutzen in bestehende Abgasrohre von Verbrennungskraftmaschinen vor Ort einzuschweißen. Die Abgassysteme der betroffenen Netzersatzanlagen haben typischerweise Durchmesser zwischen 200 mm und 600mm. Betreiber von Netzersatzanlagen haben in der Regel die Anforderung, dass diese Anlagen während der Installationsarbeiten betriebsbereit gehalten werden müssen. D. h. die Schweißarbeiten müssen an dem Abgasrohr einer betriebsbereiten Netzersatzanlage, z. B. einer Verbrennungskraftmaschine, durchgeführt werden. Dies hat allerdings den Nachteil, dass die bei den Schweißarbeiten auftretenden Schweißströme Störungen oder sogar Defekte an den im Betriebszustand gehaltenen Anlagen erzeugen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Baugruppe bereitzustellen, mit denen die Sicherheit bei der Montage der Messstutzen an den Abgasrohren verbessert wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung.
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Erfindungsgemäß ist eine Baugruppe zum Montieren von Messstutzen an ein Abgasrohr einer eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Netzersatzanlage, wobei die Baugruppe mindestens einen Messstutzen zum Durchführen einer Abgassonde und eine Sattelplatte mit mindestens einer Durchgangsöffnung aufweist, und wobei jeweils einer der Messstutzen im Randbereich jeweils einer der Durchgangsöffnungen an der Sattelplatte befestigt ist, wobei die Sattelplatte zum schweißfreien Befestigen an dem Abgasrohr über einer Messöffnung des Abgasrohrs ausgebildet ist.
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Die Erfindung stellt eine Baugruppe bereit, auf der Messstutzen auf der Sattelplatte vormontiert sind, wobei die Sattelplatte schweißfrei über der Messöffnung an dem Abgasrohr befestigt werden kann. Durch die Vormontage der Baugruppe kann diese bei Bedarf in reproduzierbarer Qualität schnell ausgeliefert werden und reduziert den Aufwand an der Montagestelle am Abgasrohr der Verbrennungskraftmaschine. Die Messstutzen können verschließbar ausgebildet sein und weisen eine Verbindung mit der Durchgangsöffnung der Sattelplatte auf. Durch eine Befestigung der Sattelplatte über der Messöffnung weisen die Durchgangsöffnung nach dem Befestigen eine Verbindung mit der Messöffnung auf. Damit sind nach dem Befestigen der Sattelplatte über der Messöffnung die Messstutzen mit der Messöffnung verbunden, um über die Messstutzen Messsensorik wie Abgassonden und dergleichen in das Abgasrohr einführen zu können. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Montage der Sattelplatte an einer betriebsbereit gehaltenen Netzersatzanlage durchführbar ist.
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Durch die Messstutzen, die Durchgangsöffnung und die Messöffnung können Messsonden oder dergleichen in das Abgasrohr eingeführt werden, beispielsweise um Abgasmessungen durchzuführen. Die Befestigung der Sattelplatte erfolgt ohne einen Schweißvorgang, so dass etwaige, durch einen Schweißvorgang hervorrufbare Schäden an der Netzersatzanlagen, an der Verbrennungskraftmaschine und insbesondere an elektronischen Komponenten der Netzersatzanlage vermieden werden. Zum einen müssen keine der sonst üblichen Brandwachen an den Montagestandorten durchgeführt werden, wodurch die Montagekosten reduziert werden. Außerdem müssen bei betriebsbereiten Netzersatzanlagen die elektronischen Komponenten mit Spannung versorgt werden, wobei vagabundierende Schweißströme Schäden an den elektronischen Komponenten verursachen können. Daher werden durch die schweißfreie Befestigung insbesondere Schäden durch vagabundierende Schweißströme an den elektronischen Komponenten der Verbrennungskraftmaschine vermieden. Ein Schweißvorgang an Abgasrohren oder anderen Teilen aus Edelstahl erfordert üblicherweise eine Formierung der Schweißnaht, also ein Verfahren um den der Schweißelektrode abgewandten Teil der Schweißnaht vor Oxidation und Verzundern zu schützen. Während des Formierens werden die hoch erhitzten Nahtwurzel- und Nahtrandbereiche mit einem Schutzgase umspült, um so die Luftatmosphäre zu verdrängen. Mittels einer schweißfreien Verbindung der Sattelplatte mit dem Abgasrohr wird der Schritt des Formierens unnötig.
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Gemäß einem Beispiel kann die die Sattelplatte zum Befestigen an dem Abgasrohr mittels Popniete, insbesondere gasfester Popniete, und/oder mittels Schraubverbindungselementen ausgebildet sein. Als Schraubverbindungselemente können beispielsweise Schraubbolzen und Schraubenmuttern verwendet werden, mit denen die Sattelplatte an dem Abgasrohr befestigt wird. Denkbar ist insbesondere bei Verwendung einer in das Abgasrohr einführbaren Klemmplatte die Verwendung von Gewindebolzen, die an der Klemmplatte befestigt sind. Diese Gewindebolzen können durch Öffnungen an der Sattelplatte und/oder durch Öffnungen an dem Abgasrohr geführt werden, sodass eine Befestigung der Sattelplatte an dem Abgasrohr mittels kraftschlüssiger Schraubverbindung ermöglicht wird.
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Durch die Verwendung von Popniete zum Befestigen der Sattelplatte an dem Abgasrohr wird eine einfache und sichere Befestigung bereitgestellt, die ohne großen Aufwand durchgeführt werden kann. Weiter können damit Kosten reduziert werden. Für die Verwendung der Popniete können an der Sattelplatte Verbindungsöffnungen für die Popniete, z. B. Bohrungen, ausgebildet sein. Die Popniete sollten gasfest bzw. gasdicht sein, also mittels der Popniete sollten gasdichte Verbindungen herstellbar sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Baugruppe zwei Messstutzen aufweist, wobei ein erster Messstutzen eine erste Nennweite aufweist und ein zweiter Messstutzen eine zweite Nennweite aufweist, wobei insbesondere die erste Nennweite von der zweite Nennweite abweicht. Beispielsweise kann die erste Nennweite ein Maß von 1 Zoll aufweisen und die zweite Nennweite kann ein Maß von 3 Zoll aufweisen.
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Weiter ist zum Beispiel denkbar, dass der mindestens eine Messstutzen im Randbereich jeweils einer der Durchgangsöffnungen an die Sattelplatte angeschweißt ist.
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Durch die Schweißverbindung des Messstutzens wird eine sichere und gasdichte Verbindung zwischen der Sattelplatte und dem Messstutzen geschaffen. Die Schweißverbindung wird vor der Befestigung der Sattelplatte an dem Abgasrohr durchgeführt, um eine schweißfreie Montage der Baugruppe zu ermöglichen.
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In einem weiteren Beispiel kann die Baugruppe weiter ein Dichtelement, vorzugsweise eine Hochtemperaturdichtung (HT-Dichtung), aufweisen, das zur Anlage zwischen die Sattelplatte und dem Abgasrohr ausgebildet ist. Mittels der Dichtung kann ein Austritt von in dem Abgasrohr geführten Abgasen unterbunden werden. Hochtemperaturdichtungen, die vorzugsweise als Dichtelement verwendet werden, können bei hohen Temperaturen beispielsweise bis 900°C eingesetzt werden, ohne dass sie ihre Dichtfunktion und/oder ihre strukturelle Integrität zu verlieren. Derartige Dichtungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie auch bei nur zyklischen Belastungen mit großen Temperaturschwankungen (Netzersatzanlagen, wie Notstromaggregate, gehen nur in Ausnahmefällen in Betrieb) ihre Dichtfunktion erfüllen und allenfalls geringe Versprödungserscheinungen aufweisen.
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Vorzugsweise handelt sich bei dem Dichtelement um eine flexible (gummiartige) Dichtung, diese wird passend zugeschnitten oder in bestimmten Formen vorbereitet zur Verfügung gestellt. Das Dichtelement sollte ausreichend flexibel sein um auf Rohren verschiedener Durchmesser montiert werden zu können. Eine vorzugsweise verwendete HT-Dichtung zeichnet sich durch eine geringe Dickenabnahme bei hohen Temperaturen und Drücken bzw. bei Temperatur- und/oder Druckschwankungen aus. Derartige Belastungen können sich bei ungeeigneten Dichtungen ungünstig auf die Verbindungen auswirken und im schlechtesten Fall Undichtigkeiten hervorrufen. Das Dichtelement ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die notwendige Flächenpressung bei einer hohen Dichtheit gering ist, was wiederum die Belastung der Verbindung der Sattelplatte an dem Abgasrohr reduziert.
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Weiter vorzugsweise handelt es sich bei dem Dichtelement um ein asbestfreies Dichtungsmaterial auf Glimmerbasis. Das Dichtelement kann eine perforierte Spießblecheinlage, beispielsweise aus Edelstahl 1.4401 bzw. AISI 316, umfassen, wobei die Spießblecheinlage beispielsweise eine Dicke von 0,1 mm aufweist. Das Dichtmaterial kann zusätzlich mit einem Silikonöl imprägniert sein. Bei dem Glimmer kann es sich um ein Phlogopit-Glimmer handeln, umfassend ein Alumino-Silikat mineralischen Ursprungs. Ein derartiger Glimmer zeichnet sich durch eine faserfreie, lamellare Struktur aus.
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Für die Befestigung der erfindungsgemäßen Sattelplatte an dem Abgasrohr kann gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Braugruppe eine innerhalb des Abgasrohres anzuordnende Klemmplatte aufweist, die den Öffnungsrad der Messöffnung des Abgasrohrs zumindest bereichsweise überragt, derart, dass mittels einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Sattelplatte und der Klemmplatte eine klemmende Befestigung der Sattelplatte an dem Abgasrohr herstellbar ist.
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Unter bestimmten Umständen kann die Möglichkeit bestehen, dass sich das Abgasrohr und die erfindungsgemäße Sattelplatte bei starker Erwärmung, zum Beispiel durch hohe Temperaturen des Abgasrohres, oder bei starker Abkühlung, zum Beispiel bei tiefen Außentemperaturen, unterschiedlich stark ausdehnen. Das kann zur Folge haben, dass die verwendeten Befestigungsmittel wie Schraubbolzen oder Niete in Befestigungsöffnungen des Abgasrohres hohen Scherkräften ausgesetzt sind. Die dabei wirkenden Kräfte können im Extremfall zu einem Abscheren der Befestigungsmittel führen. Als Lösung für dieses Problem wird vorgeschlagen, dass die Baugruppe eine Klemmplatte umfasst, die durch die Messöffnung des Abgasrohres geführt wird und in einer Klemmstellung, in der sie sich an der Innenwand des Abgasrohres abstützt, mit der außen am Abgasrohr oberhalb der Messöffnung angeordneten Sattelplatte verbunden wird. Die Klemmplatte muss dafür zumindest bereichsweise größere Abmessungen aufweisen als die Messöffnung, sodass die Klemmplatte den Öffnungsrand der Messöffnung in ihrer Verwendungsstellung innerhalb des Abgasrohres überragt. Die Klemmplatte und die Messöffnung können dafür derart ausgestaltet sein, dass sich die Klemmplatte durch geeignete Ausrichtung gegenüber der Messöffnung in das Abgasrohr einführen lässt und im Inneren des Abgasrohres in eine Stellung bringbar ist, in der sie den Öffnungsrand zumindest bereichsweise, zum Beispiel an zwei gegenüberliegenden Seiten der Messöffnung, überragt. Damit kann sich die Klemmplatte an der Innenwand des Abgasrohres abstützen, um somit eine geeignete Befestigung der Sattelplatte an dem Abgasrohr mittels Verklemmung mit der Klemmplatte herzustellen.
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Es können Durchgangsöffnungen in dem Abgasrohr eingearbeitet werden, die einen größeren Durchmesser als die verwendeten Befestigungsmittel aufweisen, um eine Bewegungsmöglichkeit zwischen der Sattelplatte und dem Abgasrohr zuzulassen und somit auf die Befestigungselemente wirkende Scherkräfte zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsmittel zwischen Sattelplatte und Klemmplatte innerhalb der Grenzen des Öffnungsrandes der Messöffnung des Abgasrohres angeordnet werden, um den Kontakt der Befestigungsmittel mit dem Abgasrohr zu vermeiden.
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Als Befestigungsmittel zwischen Klemmplatte und Sattelplatte können beispielsweise Niete und/oder Schraubbolzen verwendet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist daran gedacht, dass Gewindebolzen an der Klemmplatte befestigt sind, die in der Klemmstellung der Klemmplatte innerhalb des Abgasrohres nach außen weisend durch Befestigungsöffnungen der Sattelplatte geführt werden. An der Sattelplatte können Schraubenmuttern auf die Gewindebolzen geschraubt werden, um somit eine kraftschlüssige Klemmverbindung zwischen der Klemmplatte, der Sattelplatte und dazwischen angeordneten Wandbereichen des Abgasrohres herzustellen.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Sattelplatte und/oder die Klemmplatte in einer Richtung gebogen ausgeführt ist und einen Krümmungsradius aufweist, wobei der Krümmungsradius der Außenkontur des Abgasrohres angepasst ist, und wobei der Krümmungsradius insbesondere einen Wert im Bereich von 100 mm bis 700 mm, vorzugsweise 200 mm bis 600 mm aufweist.
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Damit bildet die Sattelplatte beispielsweise einen Teil einer Mantelfläche Zylinders aus, insbesondere eines geraden Kreiszylinders. Die Kontur der Sattelplatte sollte passend zur Wandkontur des zu bearbeitenden Abgasrohr geformt sein.
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Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Baugruppe für jeden Messstutzen einen Stopfen zum Verschließen des Messstutzens aufweisen, wobei vorzugsweise der Messstutzen ein Innengewinde und der Stopfen ein dazu passendes Außengewinde aufweist. Ohne Weiteres kann auch vorgesehen sein, dass der Stopfen ein Innengewinde aufweist und der Stutzen ein dazu passendes Außengewinde. Denkbar sind auch andere Befestigungsstrukturen, mittels denen der Stopfen an dem Messtutzen befestigt sein kann. Beispielsweise kann der Stopfen stoffschlüssig, insbesondere mittels Lötverbindung an dem Stutzen befestigt sein. Eine Schraubverbindung zwischen Stopfen und Stutzen wird bevorzugt, da diese Befestigung eine Gasdichte Verbindung erlaubt und für eine spätere Nutzung des Stutzens für die Anordnung von Messsensorik oder dergleichen leicht lösbar ist.
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Erfindungsgemäß ist auch ein System umfassend ein Abgasrohr einer eine Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Netzersatzanlage, das mindestens eine Messöffnung aufweist, und eine Baugruppe nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, wobei die Sattelplatte über der Messöffnung angeordnet ist und schweißfrei an dem Abgasrohr befestigt ist.
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Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Systems ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen der oben beschriebenen Baugruppe. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Abgasrohr mindestens zwei jeweils von einer Sattelplatte geschlossene Messöffnungen aufweist, wobei die Messöffnungen zueinander beabstandet an dem Abgasrohr angeordnet sind, und wobei die Messöffnungen vorzugsweise bezüglich einer Längsachse des Abgasrohrs um einen Winkel zueinander versetzt, insbesondere um einen Winkel im Bereich von 80° bis 100°, weiter vorzugsweise um einen Winkel von 90°, und/oder in Längsrichtung der Längsachse des Abgasrohrs zueinander versetzt, angeordnet sind.
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Insbesondere bei größeren Nennweiten des Abgasrohres, zum Beispiel wenn das Abgasrohr eine Nennweite von 350 mm oder mehr als 350 mm aufweist, können zwei Sattelplatten mit je zwei Messstutzen um einen Winkel zueinander versetzt an dem Abgasrohr befestigt sein. Damit stehen dann vier Messstutzen, z. B. zwei 1 Zoll Stutzen und zwei 3 Zoll Stutzen, zur Verfügung. Die Messöffnungen können in Bezug auf die Längsachse des Abgasrohres auf gleicher Höhe und um einen Winkel zu einander versetzt angeordnet sein. Die Messöffnungen können alternativ in Bezug auf die Längsachse des Abgasrohres auf gleicher Winkelhöhe und in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein. Es ist ohne Weiteres auch denkbar, dass die Messöffnungen in Bezug auf die Längsachse des Abgasrohres um einen Winkel zueinander versetzt und in Längsrichtung des Abgasrohres zueinander versetzt angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahren zum Montieren mindestens einer Baugruppe nach der vorangegangenen Beschreibung an einem Abgasrohr einer eine Verbrennungskraftmaschine aufweisende Netzersatzanlage, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: Herstellen mindestens einer Messöffnung an dem Abgasrohr; und schweißfreies Befestigen der Sattelplatte je einer Baugruppe über je einer Messöffnung. Die Montage der Baugruppe wird vorzugsweise an einer betriebsbereiten Netzersatzanlage, also insbesondere an einer bei der Detektion eines Netzausfalls die Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb eines Generators startende Netzersatzanlage, durchgeführt.
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Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen der oben beschriebenen Baugruppe. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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In einem Beispiel kann das Abgasrohr radial in einem Abstand unterhalb eines Außenmantels angeordnet sein. Der Außenmantel kann beispielsweise ein Metallrohr sein. Zwischen dem Außenmantel und dem Abgasrohr kann zudem eine Isolationsschicht bzw. Dämmschicht, insbesondere eine ein Isolationsmaterial wie Steinwolle, Mineralwolle oder dergleichen aufweisende Isolationsschicht, angeordnet sein. Das Verfahren kann weiter folgende Schritte vor dem Herstellen mindestens einer Messöffnung aufweisen: Herstellen mindestens einer Zugangsöffnung in einem Wandabschnitt eines das Abgasrohr umhüllenden Außenmantels; Durchdringen einer Isolationsschicht zwischen der Zugangsöffnung und dem radial unterhalb der Zugangsöffnung angeordneten Abgasrohr, insbesondere mittels Entfernens von Isolierungsmaterial der Isolationsschicht.
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Die Schritte des Verfahrens können in jeder beliebigen logischen bzw. sinnvollen Reihenfolge durchgeführt werden.
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Gemäß einem Beispiel kann das schweißfreie Befestigen mittels Popniete, insbesondere gasfester Popnite, und/oder mittels Schraubverbindungselementen durchgeführt wird, wobei vor dem schweißfreien Befestigen Befestigungsöffnungen für die Popniete und/oder für die Schraubverbindungselemente in dem Abgasrohr um die Messöffnung herum und/oder in einer innerhalb des Abgasrohres anzuordnenden Klemmplatte innerhalb eines von dem Öffnungsrand der Messöffnung begrenzten Bereiches hergestellt (110) werden.
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Weiter können im Herstellungsprozess der Sattelplatte Verbindungsöffnungen für die verwendeten Befestigungselemente wie Popniete oder Schraubverbindungselemente herstellt werden, wobei die Befestigungsöffnungen passend zu den Verbindungsöffnungen der Sattelplatte angeordnet sind.
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Weiter kann vor dem schweißfreien Befestigen vorgesehen sein, dass vor dem schweißfreien Befestigen ein Dichtelement zwischen der Sattelplatte und dem Abgasrohr angeordnet wird, wobei sich das Dichtelement um den Öffnungsrand der Messöffnung herum erstreckt.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement zuvor an die Kontur, insbesondere in den äußeren Abmessungen fluchtend zum Rand, der Sattelplatte angepasst wird. Das Dichtelement kann als HT-Dichtung ausgebildet sein. Die Anpassung kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Ränder des Dichtelements an die Ränder der Sattelplatte angepasst werden und das Dichtelement über der Durchgangsöffnung der Sattelplatte ausgeschnitten wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass nach dem schweißfreien Befestigen ein Isolationsmaterial, insbesondere mindestens ein Teil eines zuvor entfernten Isolationsmaterials, oberhalb der Sattelplatte angeordnet wird.
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In einem weiteren Beispiel ist denkbar, dass nach dem schweißfreien Befestigen die Zugangsöffnung mit mindestens einer Abdeckplatte bedeckt wird, wobei die Abdeckplatte vorzugsweise am Außenmantel befestigt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens zwei Messöffnungen hergestellt werden, die bezüglich einer Längsachse des Abgasrohres um einen Winkel zueinander, insbesondere um einen Winkel zwischen 80° bis 100°, vorzugsweise um einen Winkel von 90°, versetzt angeordnet sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1a, b eine schematische Darstellung des Systems;
- 2a, b eine schematische Explosionsdarstellung der Baugruppe im System;
- 3a-d schematische Seitenansichten des Systems;
- 4 eine schematische Querschnittsdarstellung des Systems; und
- 5 ein Flussdiagramm des Verfahrens.
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Die Baugruppe wird im Folgenden in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Weiter wird im Folgenden das System in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet.
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In den 1a und 1b sind schematisch verschiedene Ansichten des System 60 dargestellt. Das System 60 weist ein Abgasrohr 48 einer betriebsbereiten Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) auf. Da die Verbrennungskraftmaschine im betriebsbereiten Zustand ist, sind ihre elektronischen Komponenten aktiv.
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Das Abgasrohr 48 weist einen Außenmantel 34 auf, der sich um das Abgasrohr 48 erstreckt. Zwischen dem Abgasrohr 48 und dem Außenmantel 34 kann eine thermische Isolierung 35, z. b. Mineralwolle, angeordnet sein.
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Der Außenmantel 34 weist, wie in 1a dargestellt, eine Trägerplatte 32 und eine Abdeckplatte 30 auf, die über einer Zugangsöffnung 52 angeordnet und an dem Außenmantel 34 befestigt sind. Die Befestigung der Trägerplatte 32 und der Abdeckplatte 30 kann mit Befestigungselementen, z. B. Schrauben, erfolgen.
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Das in 1b dargestellte System 60 weist zwei Zugangsöffnungen 52 auf, die in einem Winkel von 90° in Umfangsrichtung des Außenmantels 34 zueinander angeordnet sind. Eine der Zugangsöffnungen 52 ist durch die Abdeckplatte 30 verschlossen.
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Die andere Zugangsöffnung 52 ist in 1b geöffnet dargestellt. Die gibt die Sicht auf das in dem Außenmantel 34 angeordnete Abgasrohr 48 frei. Unter der Zugangsöffnung 52 weist das Abgasrohr 48 eine Baugruppe 10 auf, die auch Teil des Systems 60 ist.
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Die Baugruppe 10 umfasst eine Sattelplatte 16 und in diesem Beispiel zwei Messstutzen 12, 14. Allerdings kann die Sattelplatte 16 auch einen oder mehr als zwei Messstutzen 12, 14 aufweisen. Ein erster Messstutzen 12 hat eine Nennweite von 1 Zoll und ein zweiter Messstutzen 14 hat eine Nennweite von 3 Zoll.
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Die Messstutzen 12, 14 können an die Sattelplatte 16 geschweißt sein.
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Der erste Messstutzen 12 ist durch einen Stopfen 26 verschlossen, wobei der zweite Messstutzen durch einen Stopfen 28 verschlossen ist.
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Wie in 1b gezeigt, kann mindestens ein zweiter Zugang an dem Außenmantel 34 vorgesehen sein, wobei der weitere Zugang in diesem Beispiel um einen Winkel von 90° zum ersten Zugang versetzt angeordnet ist. Unter einer weiteren Abdeckplatte 30 des zweiten Zugangs kann eine weitere Baugruppe 10 an dem Abgasrohr 48 angeordnet sein, die analog zu der vorangegangenen Beschreibung aufgebaut ist.
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Die Baugruppe 10 wird in den 2a und 2b in einer Explosionsdarstellung ausgehend vom Abgasrohr 48 gezeigt. Die Messstutzen 12, 14 sind mit je einer Durchgangsöffnung 18 in der Sattelplatte 16 verbunden. In 2a ist die Durchgangsöffnung 18 aus perspektivischen Gründen lediglich am Messstutzen 14 sichtbar.
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Zwischen der Sattelplatte 16 und dem Abgasrohr 48 ist ein Dichtelement 24 angeordnet, das als HT-Dichtung ausgebildet sein kann. Das Dichtelement 24 weist eine Öffnung 25 auf, die bei Anlage an der Sattelplatte 16 die Durchgangsöffnungen 18 unter den Messstutzen 12, 14 frei lässt.
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Die Durchgangsöffnungen 18 werden beim Befestigen der Sattelplatte 16 über einer in einem Wandbereich 20 des Abgasrohres 48 befindlichen Messöffnung 22 angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 18 und die Messöffnung 22 sind dann derart verbunden, dass durch die Messstutzen 12, 14 hindurch Messsensorik wie Abgassonden oder dergleichen in das Innere des Abgasrohres 48 geführt werden kann.
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Die Sattelplatte 16 weist eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen 40 auf, die mit an dem Abgasrohr 48 angeordneten Befestigungsöffnungen 42 fluchten. Auch das Dichtelement 24 weist Verbindungsöffnungen 40 auf, die mit den Befestigungsöffnungen 42 fluchten.
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Durch die Verbindungsöffnungen 40 und die Befestigungsöffnungen 42 können Popniete 46 durchgeführt werden, um die Sattelplatte 16 schweißfrei an dem Abgasrohr 48 zu befestigen. Bei dem Befestigen wird das Dichtelement 24 zwischen der Sattelplatte 16 und dem Abgasrohr 46 fixiert.
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Die Popniete 46 sind gasfest bzw. gasdicht ausgebildet, so dass mit dem Befestigen der Sattelplatte 16 gleichzeitig die Befestigungsöffnungen 42 gasdicht abgedichtet werden.
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Die Messstutzen 12, 14 können jeweils ein Innengewinde aufweisen, wobei die Stopfen 26, 28 jeweils ein dazu passende Außengewinde aufweisen können. Die Stopfen 26, 28 können daher in die oder von den Messstutzen 26, 28 geschraubt werden, um die Messstutzen 26, 28 zu verschließen oder sie zu öffnen.
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Die Abdeckplatte 30 kann mit Befestigungselementen 36, z. B. Schrauben, an der Trägerplatte 32 befestigt werden. Dazu kann die Abdeckplatte 30 erste Öffnungen 38 aufweisen, die mit zweiten Öffnungen 39 an der Trägerplatte 32 fluchten. Die zweiten Öffnungen 39 können z. B. Innengewinde aufweisen, in denen die durch die ersten Öffnungen durchgeführten Befestigungselemente 36 verschraubt werden können, wenn sie als Schrauben ausgebildet sind.
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Die Trägerplatte 32 dient dazu, die Zugangsöffnung 52 nach der Montage der Baugruppe 10 auf das kleinstmögliche Maß zu verkleinern, da die Zugangsöffnung 52 für die Montage der Baugruppe 10 größer als für die Durchführung von Messungen mit Hilfe der Messstutzen 12, 14 ausgebildet sein kann. Mit der Abdeckplatte 30 kann daher die verkleinere Zugangsöffnung 53 verschlossen werden. Für die Durchführung einer Messung kann die Abdeckplatte 30 von der verkleinerten Zugangsöffnung 53 durch Lösen der Befestigungselemente 36 entfernt werden.
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Die Trägerplatte 32 kann dritte Öffnungen 44 aufweisen, die mit vierten Öffnungen 50 an dem Außenmantel 34 fluchten können. Dabei kann die Trägerplatte 32 mit weiteren Befestigungselementen 37 über die dritten und vierten Öffnungen 44, 50 an dem Außenmantel 34 befestigt werden.
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Am Außenmantel 34 sind weiter zwei Zugangsöffnungen 52 sichtbar, die in einem Winkel von 90° um die Längsachse 54 des Abgasrohrs 48 zueinander versetzt angeordnet sind.
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In 2b ist eine Seitenansicht der oben beschriebenen Explosionsdarstellung gezeigt. Insbesondere wird durch 2b weiter verdeutlicht, dass Popniete 46 an der Sattelplatte 16 für die Befestigung der Sattelplatte 16 an dem Abgasrohr 48 vorgesehen sind.
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Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, hier jedoch nicht gezeigt, kann eine Klemmplatte vorgesehen sein, die innerhalb des Abgasrohres 48 angeordnet wird. In einer Klemmstellung, in der sich die Klemmplatte innerhalb des Abgasrohres 48 an dessen Innenwand abstützt, kann die Klemmplatte mit der Sattelplatte 16 verbunden werden, um eine klemmende Verbindung zwischen der Klemmplatte, der Sattelplatte 16 und dazwischen angeordneten Wandbereichen des Abgasrohres 48 herzustellen.
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In den 3a bis 3c sind verschiedene Seitenansichten des Systems 60 dargestellt, das zwei Baugruppen 10 aufweist.
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3a zeigt eine Seitenansicht des Systems 60, bei dem die Zugangsöffnungen 52 mittels Abdeckplatten 30 verschlossen sind.
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In 3b sind die Abdeckplatten 30 entfernt worden und die Zugangsöffnungen 52 sind geöffnet. Durch die parallel zur Bildebene orientierte Zugangsöffnung 52 ist die Baugruppe 10 sichtbar.
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Weiter wird deutlich, dass die beiden Zugangsöffnungen 52 um einen Winkel von 90° entlang des Umfangs des Außenmantels 34 zueinander versetzt angeordnet sind.
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3c zeigt eine in Bezug auf 3b um 90° gedrehte Ansicht des Systems 60. Daher ist in dieser Figur die zweite Baugruppe 10 durch die zweite Zugangsöffnung 52 zu sehen.
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3d zeigt eine Detailansicht dieser Baugruppe 10 aus 3c. Die Stopfen 26, 28 sind auf den Messstutzen 12, 14 befestigt. Weiter sind die Köpfe der Popniete 46 sichtbar, mit denen die Sattelplatte 16 an dem Abgasrohr 48 befestigt ist.
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In 4 ist eine Querschnittsdarstellung quer durch Längsachse 54 des Abgasrohrs 30. In dieser Ansicht wird die Winkelbeziehung von 90° zwischen zwei Baugruppen 10 des System 60 verdeutlicht. Durch diese Anordnung weisen die Messstutzen 12, 14 der einen Baugruppe 10 in Bezug auf die Messstutzen 12, 14 der anderen Baugruppe 10 in eine um 90° gedrehte Richtung. Messonden können damit aus zwei verschiedenen Richtungen in das Abgasrohr 48 eingeführt werden.
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In 5 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens 100 zum Montieren mindestens einer Baugruppe an einem Abgasrohr einer betriebsbereiten Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Die Messstutzen der Baugruppe können durch Stopfen verschlossen sein.
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Wenn das Abgasrohr einen Außenmantel aufweist, kann in einem optionalen ersten Schritt 102 zunächst eine Zugangsöffnung in einem Wandabschnitt des Außenmantels hergestellt werden, der an einer Messstrecke des Abgasrohrs angeordnet ist. Die Herstellung des Zugangsöffnung in dem Wandabschnitt kann z. B. durch Schneiden erfolgen.
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Wenn mehrere Baugruppen an dem Abgasrohr befestigt werden soll, kann eine entsprechende Anzahl an Zugangsöffnungen an dem Außenmantel hergestellt werden. Insbesondere können zwei Zugangsöffnungen hergestellt werden, die in einem Winkel von 90° um die Längsachse des Abgasrohrs zueinander orientiert sind.
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Wenn das Abgasrohr ein Isolationsmaterial zwischen dem Außenmantel und dem Innenrohr aufweist, kann in einem weiteren Schritt 104 das Isolationsmaterial zwischen der Zugangsöffnung und dem Abgasrohr entfernt werden. Damit wird ein Arbeitsbereich geschaffen, in dem das Abgasrohr für die weiteren Schritte des Verfahrens 100 bearbeitet werden kann.
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Im Schritt 106 wird mindestens eine Messöffnung in dem freigelegten Wandbereich des Abgasrohrs hergestellt. Es können mehrere Messöffnungen an dem Abgasrohr hergestellt werden. Wenn zwei Messöffnungen hergestellt werden, können sie unter einem Winkel von 90° um die Längsachse an dem Abgasrohr angeordnet werden.
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Um die Messöffnung herum können in einem optionalen Schritt 110 Befestigungsöffnungen für Popniete hergestellt werden. Die Popniete können dann durch die Befestigungsöffnungen geführt werden und an der Innenwand des Abgasrohr fixiert werden. Vorzugsweise werden die Befestigungsöffnungen beispielsweise durch Bohren hergestellt, wenn die Sattelplatte auf der Messöffnung angeordnet ist, so dass fluchtende Öffnungen entstehen, durch die die Niete geführt werden können.
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In einem weiteren optionalen Schritt 112 kann ein Dichtelement, vorzugsweise eine HT-Dichtung an die Sattelplatte der zu montierenden Baugruppe angepasst werden.
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Das Dichtelement kann dabei zunächst größer als benötigt ausgebildet sein und durch den Schritt 112 entsprechend zugeschnitten werden.
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Der Zuschnitt des Dichtelements kann derart erfolgen, dass es sich um die Messöffnung erstreckt und die Messöffnung freilässt. Weiter kann das Dichtelement auf die Abmessungen der Sattelplatte zugeschnitten werden.
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In einem weiteren optionalen Schritt 114 kann ein Teil der im Schritt 104 entfernten Isolierung in der Zugangsöffnung um die Messöffnung angeordnet werden. Die Messöffnung wird dabei frei gelassen. Der optionale Schritt 114 kann nur vorgesehen werden, wenn vorher der optionale Schritt 104 vorgesehen wurde.
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Im Schritt 108 wird die Baugruppe schweißfrei über der Messöffnung an dem Abgasrohr befestigt. Die Befestigung kann mit Popniete erfolgen, die durch Verbindungsöffnungen der Sattelplatte in Befestigungsöffnungen aus Schritt 110 geführt werden.
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Wenn der optionale Schritt 112 vorgesehen wurde, kann das Dichtelement bei der Befestigung der Baugruppe an dem Abgasrohr zwischen der Sattelplatte der zu montierenden Baugruppe und der Wand des Abgasrohrs um die Messöffnung angeordnet werden. Durch die die an dem Abgasrohr befestigte Sattelplatte wird das Dichtelement zwischen der Wand des Abgasrohrs und der Sattelplatte gehalten.
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In einem weiteren optionalen Schritt 116 kann die Zugangsöffnung nach dem Befestigen der Baugruppe an dem Abgasrohr mit einer Abdeckplatte bedeckt werden. Die Abdeckplatte kann dazu an dem Außenmantel befestigt werden. Die Befestigung der Abdeckplatte kann z. B. durch Schrauben hergestellt werden.
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Das oben beschriebene Beispiel dient in keiner Weise einer Beschränkung der Erfindung. Vielmehr kann die Erfindung in vielfältiger Weise abgewandelt werden.
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Alle oben beschriebenen Merkmale der Erfindung können allein oder in Kombination miteinander wesentlich für die Erfindung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Baugruppe
- 12
- Messstutzen
- 14
- Messstutzen
- 16
- Sattelplatte
- 18
- Durchgangsöffnung
- 20
- Wandabschnitt
- 22
- Messöffnung
- 24
- Dichtelement
- 25
- Öffnung
- 26
- Stopfen
- 28
- Stopfen
- 30
- Abdeckplatte
- 32
- Trägerplatte
- 34
- Außenmantel
- 35
- Isolierung
- 36
- Befestigungselement
- 37
- Befestigungselement
- 38
- Öffnung
- 39
- Öffnung
- 40
- Verbindungsöffnung
- 42
- Befestigungsöffnung
- 44
- Öffnung
- 46
- Popniete
- 48
- Abgasrohr
- 50
- Öffnung
- 52
- Zugangsöffnung
- 53
- verkleinerte Zugangsöffnung
- 54
- Längsachse
- 60
- System
