DE2623520C3 - Anordnung zur elastischen Verbindung von zwei Rohren, insbesondere einer Auspuffleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art. Eine «olche Anordnung ist bekannt aus der DE-PS 9 60 436.

Betrachtet man den bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung, nämlich eine nachgiebige Verbindung von Rohren einer Auspuffleitung oder allgemein einer thermisch beanspruchten Leitung, so macht die Ausbildung einer derartigen Leitung insbesondere deshalb Schwierigkeiten, weil bei einer Auspuffleitung tines Fahrzeugs im Betrieb desselben auftretende Erschütterungen sowie die Wärmedehnung der einzelnen Bestandteile der Auspuffleitung zu Beanspruchungen führen, die durch nachgiebige, aber doch dichte Verbindungen zwischen den einzelnen Rohren aufgenommen werden müssen. Weiterhin ist es aus Reparaturgründen erforderlich, diese Rohrverbindunten lösbar zu gestalten. Alle diese erforderlichen Eigenschaften derartiger Verbindungen lassen sich aber tiei thermisch hoch beanspruchten Rohren, wie sie die Rohre einer Auspuffleitung darstellen, nur sehr schwer trfüllen. insbesondere deshalb, weil alle metallischen bestandteile zur Korrosion neigen und elastische Materialien, wie sie üblicherweise für Dichtungen Einsatz finden, bereits nach relativ kurzer Zeit unbrauchbar werden.

Bei der Verbindung nach der eingangs genannten DE-PS 9 60 436 sind zwei jeweils eine Windung aufweisende Federglieder zu einem Teil über einen Steg vereint, an dem ein Kniehebel angreift, der an dem anderen Flansch festgelegt ist. Eine derartige Anordnung gestattet zwar die Aufhebung der Verbindung

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auch bei relativ großen Federkräften, birgt aber die Gefahr des Abspringens des Verschlusses bei größeren Erschütterungen. Ferner sind bei der bekannten Konstruktion sowohl die Dichtfläche als auch die Gegendichtfläche ballig, so daß ein Flächenkontakt vorliegt, der zur Erzielung hoher Dichtdrücke starke Federkräfte erfordert; außerdem ist die Herstellung balliger Dichtflächen mit hinreichender Ob< rflächengüte schwierig.

Das Entsprechende gilt für die Verbindung nach der US-PS 24 59 389, bei der allerdings Kniehebel fehlen und die anderen Enden der getrennte Bauteile darstellenden Federklammern an einen Rohrflansch angeschraubt sind.

Aus der US-PS 21 26 505 ist eine Rohrverbindung mit Federklammern bekannt, deren aufeinander zuweisende Enden in Vertiefungen auf den einander abgekehrten Seiten von Flanschen an den Rohren eingreifen. Die eigentliche Dichtungsanordnung enthält hier eine etwa reifenförmigt elastische Dichtung, die in entsprechende Aufnahmen in den Flanschen eingelegt ist und über öffnungen mit dem Leitungsinnenraum in Verbindung steht, so daß sie durch den Druck in der Leitung gleichsam aufgeblasen wird. Eine derartige Verbindungsanordnung ist bei thermischer Beanspruchung nicht einsetzbar.

Schließlich ist aus der US-PS 37 92 878 eine Verbindungskonstruktion für Bestandteile von Kabelgehäuse oder dergleichen bekannt, die mit Federklammern ausgerüstet ist, deren aufeinander zuweisende Enden ebenfalls in Vertiefungen der rückwärtigen Flächen von Flanschen eingreifen.

Diese Verbindung weist einen axialen Fortsatz sowie eine zugehörige Aufnahme auf, die beide mit gleichen Kegelwinkeln ausgeführt sind und zwischen denen sich eine elastische Dichtung erstreckt Die Relativbewegbarkeit der beiden verbundenen Teile wird hier nicht durch die Form von Dichtfläche und Gegendichtfläche. sondern im wesentlichen durch «iie Eigenschaften der elastischen Dichtung gegeben, die im übrigen thermisch allenfalls kurzzeitig belastbar ist.

Die aus der DE-OS 15 26 557 bekannte Verbindungsanordnung enthält ein zwischen den genannten Flanschen angeordnetes, mit Grafitringen zusammenwirkende ballige Dichtungsflächen aufweisendes Zwischenteil, und die axialen Verbindungskräfte werden auf an den Rohrenden befestigte Flansche über auf den einander abgekehrten Flächen dieser Flansche aufliegende, jeweils eines der zu verbindenden Rohre mit Spiel umgebende Flanschscheiben übertragen, die teils von Gewindestangen, teils von den Enden von Schraubenfedern durchsetzte Bohrungen aufweisen. Abgesehen davon, daß diese Konstruktion einen erheblichen konstruktiven Aufwand bedingt, müssen die Flanschscheiben relativ große Durchmesser besitzen bzw. mit stegartigen Fortsätzen versehen sein, wenn die rotationssymmetrischen Schraubenfedern in einem im Hinblick auf die Wärmebelastung ausreichenden Abstand von den Rohren verlaufen sollen. Weiterhin erzeugen die Schraubenfedern infolge des losen Aufliegens der sie haltenden Flanschscheiben keine Rückstellkräfte bei Relativverdrehungen der beiden Rohre.

Die FR-PS 21 30 789 beschreibt eine starre Rohrverbindung, die für öl- und Benzinleitungen gedacht ist Mittels einer Schraubmuffe, die auf einem ersten kugelförmigen Bereich eines der zu verbindenden Rohrenden aufliegt, wird ein zweiter kugelförmiger

Bereich desselben gegen eine kegelförmige Gegendichtfläche an der anderen Leitung gedrückt Dabei sind die Krümmungsmittelpunkte der beiden Kugelzonen so gewählt, daß sich Radiallinien der beiden Kugelzonen überschneiden. Eine Elastizität zur Aufnahme von Relativbewegungen zwischen den beiden zu verbindenden Rohren ist hier bewußt vermieden, jedoch können die Achsen der beiden Rohrenden gegeneinander geneigt sein.

Die flexible Rohrverbindung nach der GB-PS 6 03 933 enthält wieder zumindest einen Dichtring aus wärmebeständigem, nichtmetallischen Material, der eine gewölbte Oberfläche besitzt, die zusammenwirkt mit entsprechend gewölbten Gegenoberflächen an Flanschen, die auf die Rohrenden aufgesetzt sind. Die Verbindungskraft wird durch zwischen den Flanschen verladende Wendelfedern erzeugt Wie sich in der Praxis gezeigt hat besteht bei einer derartigen Konstruktion die Gefahr, daß die Wendelfedern ausglühen. Auch ist es schwierig, durch Paarung von zwei gewölbten Dichtflächen die erforderliche Dichtheit zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringem konstruktiven Aufwand mit relativ kleinen Federkräften auch bei thermischen Beanspruchungen sowie Erschütterungen und Relativbewegungen, insbesondere Dreh- und Schwenkbewegungen, zwischen den beiden Rohren die erforderliche Dichtheit aufweist Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die ^;m Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Erfindung werden also bewußt unsymmetrisch ausgebildete Federanordnungen, nämlich Federklammern, verwendet, so daß die Hauptpartien der Federanordnungen auch bei relativ kleine Abmessungen besitzenden Flanschen in relativ großer Entfernung von der heißen Leitung liegen. Dadurch, daß die Flansche, an denen die Enden der Federklammern angreifen, fest mit jeweils einem der zu verbindenden Rohre verschweißt oder sonstwie verbunden sind, üben die Federklammern auch in Umfangsrichtung, d. h. gegen Relativverdrehungen de- Rohre, gerichtete elastische Rückstellkräfte aus. Weiterhin ist es möglich, bei zumindest annähernd die Form eines C besitzenden Federklammern diese zu schwenken, so daß die von ihnen gebildeten Ebenen praktisch radial bezüglich der Achse der Rohre weisen und demgemäß die Hauptbestandteile der Federklammern, die dort auch zumindest eine Windung aufweisen können, in relativ großer Entfernung von der heißen Leitung liegen, im übrigen ist es jedoch möglich, die Flansche mit hakenförmigen Bereichen zum Arretieren der Federklammer/) in vorgegebenen Schwenklagen derselben zu versehen.

Die erfindungsgemäße Verbindung ist nicht nur in praktisch allen Richtungen elastisch nachgiebig, sondern auch leicht lösbar, da die Enden der Federklammern hierzu lediglich auseinandergezogen zu werden brauchen. Auch die erforderliche Dichtigkeit läßt sich ohne zusätzliche Dichtscheiben oder dergleichen erzielen, da die axiale Aufnahme des anderen Flansches eine kegelförmige Gegendichtfläche trägt, wodurch ein Linienkontakt rr.it hohem Dichtungsdruck auch bei relativ schwachen Federn und ein schnelles Einschleifen zur guten Abdichtung sichergestellt werden.

Die Erfindung benötigt nicht nur nur wenige Bauteile,

sondern auch einfach herstellbare. So können die Flansche beispielsweise durch Fließpressen hergestellt sein; für beide Flansche können Gleichteile Einsatz finden, da jeder der beiden Flansche mit dem die ballige Dichtfläche tragenden axialen Fortsatz und der die kegelförmige Gegendichtfläche bildenden Aufnahme ausgestattet sein kann.

Ein Ausführungsbei&piel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert, von denen

ίο Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Abgasleitung der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs im Bereich der erfindungsgemäß gestalteten nachgiebigen Verbindung zeigt, während F i g. 2 eine Ansicht der Verbindung in Richtung der Achse der Leitung wiedergibt

Die beiden zu verbindenden Rohre sind mit 1 und 2 bezeichnet Ihre einander zugekehrten Enden tragen angeschweißt jeweils einen Flansch 3 bzw. 4. Beide Flansche stellen Gleichteile dar. So weisen sie beide einen axialen Fortsatz 5 bzw. 6 auf, der eine ballige Außenfläche 7 bzw. 8 trägt die im c alle des dem Rohr 2 zugeordneten Flansches 4 eine Dichc/läche bildet Die Dichtfläche 8 liegt auf der kegelförmigen Gegendichtfläche 9 des Flansches 3. Eine derartige kegelförmige Fläche 10 weist auch der andere Flansch 4 auf. Im Falle des I iansches 3 begrenzt die kegelförmige Gegendichtfläche 9 eine Aufnahme für den axialen Fortsatz 6 des anderen Flansches 4.

Die beiden Flansche und damit die Rohre werden nachgiebig zusammengehalten durch in diesem Ausführungsbeispiel drei Federklammern 11, 12 und 13 in rotationssymmetrischer Anordnung bezüglich der Achse 14 der die Rohre 1 und 2 enthaltenden Auspuffleitung. In Fig. 1, in der nur die Federklammer 11 erkennbar ist ist diese gegenüber der Darstellung der F i g. 2 hochgeklappt Da die drei Federklammern 11,12 und 13 identisch ausgebildet sind, genügt eine Betrachtung der Federklammer 11. Sie besitzt im wesentlichen die Form eines C, wobei der den freien Enden 15 und 16 abgekehrte oder gegenüberliegende Bereich in diesem Ausführungsbeispiel eine Windung 17 Dildet Die Enden 15 und 16 ragen mit Druck in Vertiefungen oder Sacklöcher 18 und 19 auf den einander abgekehrten Seiten der beiden Flansche 3 und 4 hinein, so daß sie die beiden Dichtflächen 8 und 9 nachgiebig zusammenpressen und die Federklammer 11 um die durch die Enden 15 und 16 gebildete Schwenkachse schwenkbar ist. So ist es möglich, die Federklammer 11 aus ihrer in Fig. 1 dargestellten, bezüglich der Achse 14 etwa radialen Lage, in der ihre wesentlichen Bestandteile vor unzulässiger Erwärmung durch die Rohre 1 und 2 geschützt sind, in die in F i g. 2 dargestellte Lage zu schwenken, in der die Federklamrr. ,r durch den hakenförmigen Bereich 20 des Flanschs 3 — bzw. bei identischer Ausbildung beider Flansche durch hakenförmige Bereiche an beiden Flanschen — arretiert wird. Diese Arretierung kann infolge der Elastizität der Federklammer von Hand wieder aufgehoben werden. In dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind auch den anderen Federklammern 12 und 13 derartige hakenförmige Arretierbereiche 21 und 22 zugeordnet.

Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung erzeugt elastische RUckstellkräfte bei axialen Reiativbewegungen, Knickbewegungen und Relativdrehungen der beiden zu verbindenden Rohre. Sie ist fertigungsfreundlich und infolge Fehlens von elastischen Dichtungen sowie infolge des schlechten Wärmeübergangs zu den Federklammern wenig störanfällig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprache:

1. Anordnung zur lösbaren, dichten und elastisch nachgiebigen Verbindung von zwei Rohren für ein strömendes Medium, insbesondere einer Auspuffleitung eines Fahrzeugs, an deren einander zugekehrten Enden Flansche befestigt sind, von denen ein Flansch mit einem eine ballige Dichtfläche tragenden axialen Fortsatz in eine eine Gegendichtfläche tragende axiale Aufnahme des anderen Flansches hineinragt und auf die durch gebogene Federn ihren Abstand zu verringern suchende Axialkräfte ausgeübt werden, wobei die Federn mit jeweils einem ihrer Enden in Vertiefungen auf derjenigen Seite eines der Flansche eingreifen, die dem anderen Flansch abgekehrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Federklammern (11, 12, 13) mit jeweils zwei aufeinander weisenden Enden (15, 16) ausgebildet sind, die beide in auf einander abgekehrten Seiten vorgesehene Vertiefungen (18,19) in den als Gleichteile ausgebildeten Flanschen (3,4) unter Druck eingreifen, und daß die Gegendichtfläche (9) kegelförmig ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammern (11,12,13) jeweils annähernd die Form eine j C mit zumindest einer dem Spalt zwischen den aufeinander weisenden Enden (15, 16) gegenüberliegenden Windung (17) besitzen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flansch (3) hakenförmige Bereiche (?", 21, 22) zum Arretieren der Federklammerp (11, 12, 13) in vorgegebenen Schwenklagen derselben au'H'eh