DE3427746A1

DE3427746A1 - Verbindung fuer mehrflutige leitungen

Info

Publication number: DE3427746A1
Application number: DE19843427746
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. 7530 Pforzheim Winzen
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1986-01-30
Also published as: DE3568208D1; EP0172401B1; EP0172401A1

Description

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim

Östliche Karl-Friedrich-Straße '134

7530 Pforzheim ·

Verbindung für mehrflutige Leitungen

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Die Erfindung betrifft eine Verbindung für mehrflutige Leitungen von Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere mehrflutigen Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, wobei die einzelnen Strömungswege an nebeneinanderliegenden Stellen wenigstens in Axialrichtung gegeneinander bewegbar dichtend miteinander verbunden sind.

Eine derartige Bauform kommt bei Abgassammelleitungen von Kraftfahrzeugen vor, auf die der Gegenstand der Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Ihre Notwendigkeit ergibt sich aus der unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen Motor bzw. Zylinderkopf, einerseits und der Abgassammelleitung andererseits, die an den Zylinderkopf fest angeschraubt ist. Eine solche Abgasleitung wird vielfach mehrflutig ausgebildet, es liegen also in der Regel zwei Strömungswege

nebeneinander. Um nun die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen Zylinderkopf und Abgassammelleitung bei der Abgas Sammelleitung auszugleichen, ist diese an einer geeigneten Stelle unterteilt und es sind die beiden Teile so wieder miteinander verbunden, daß sie gegenseitig eine dehnungsausgleichende Verschiebebewegung ausführen können. Dazu ist bei einer bekannten Konstruktion das eine Teil der Abgassammelleitung mit den Strömungsquerschnitten in das andere Teil eintauchend ausgebildet und es ist die Abdichtung durch metallene Dichtungsringe nach Art von Kolbenringen hergestellt. Diese Dichtung ist jedoch nicht vollständig, so daß Leckströme des Abgases auftreten, die unerwünscht oder sogar unzulässig sind. Andererseits gestattet die geschilderte Verbindung nur geringe Bewegungsmöglichkeit quer zur Strömungsrichtung, so daß hier ein Dehnungsausgleich nur unter¹ weiterem Verlust der Dichtigkeit- möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindung der eingangs genannten Art derart auszugestalten bzw. weiterzubilden, daß bei geringstmöglichem Platzbedarf eine absolut dichte und in Strömungsrichtung sowie quer dazu bewegliche Verbindung der mehrflutigen Leitung möglich ist. Dies soll auf kostengünstige und einfache Weise durch eine für alle nebeneinanderliegenden Strömungswege gemeinsame Maßnahme geschehen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strömungswege beidseits der Verbindungsstelle mit einem

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gemeinsamen, mehrflutigen Anschlußstutzen verbunden sind, daß die in Strömung sr ichtung einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Anschlußstutzen durch einen gemeinsamen, im Querschnitt im wesentlichen der Umschlingungskontur der nebeneinanderliegenden Strömungswege entsprechenden Metallbalg elastisch und dicht miteinander verbunden sind, und daß die Strömungswege zwischen den Anschlußstutzen und damit innerhalb des 3alges wenigstens weitgehend voneinander getrennt verlaufen.

Im Gegensatz zu der bekannten Lösung, bei der für Strömungsweg eine eigene dichtende Verbindung notwendig war, ist durch die erfindungsgemäße Maßnahme für alle nebeneinanderliegenden Strömungswege eine gemeinsame elastische Verbindung geschaffen, die nach außen hin absolut dicht ist und gegenseitige Relativbewegungen der Anschlußstutzen sowohl in Strömungsrichtung als auch quer dazu ermöglicht. Andererseits sind die einzelnen Strömungswege trotzdem wenigstens weitgehend voneinander getrennt gehalten, wobei eine geringfügige Leckage zwischen den einzelnen Strömungswegen unschädlich ist, da das strömende Medium einheitlich ist und nach außen hin durch den Metallbalg.die absolute Abdichtung gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist von der Bauform her gesehen äußerst einfach und platzsparend, so daß dadurch sowohl hinsichtlich der Gestehungskosten als auch hinsichtlich des Bauraumes keine Verteuerung oder Vergrößerung der Abgassammelleitung eintritt.

Nach der Erfindung ergibt sich bei einer zweiflutigen Leitung, also bei einer Leitung mit zwei nebeneinanderliegenden Strömungswegen, ein elliptischer bzw. ovaler Balgquerschnitt, liegen drei Strömungswege nebeneinander,

so gestaltet sich der Balgquerschnitt im wesentlichen polygonförmig mit dreieckiger Grundstruktur.

Nach der Erfindung ist es je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles ferner möglich, bei im wesentlichen elliptischem bzw. ovalem Balgquerschnitt die Querschnittslängsseiten geradlinig verlaufend oder zum Querschnittsinneren hin eingezogen auszubilden. Hierdurch kann eine Anpassung an räumliche Gegebenheiten erfolgen.

Der Metallbalg kann mit den Anschlußstutzen durch Verschweißung od. dgl. Fügeverfahren verbunden sein. Es besteht jedoch beispielsweise auch die Möglichkeit, daß die Anschlußstutzen einen außen umlaufenden Wulst aufweisen und daß die Balgenden auf den zugeordneten Wulst aufgeformt und dort durch sie umfassende Spannmittel gehalten sind, wobei die Spannmittel beispielsweise Spannschellen od. dgl. sein können.

Was die wenigstens weitgehend voneinander getrennte Führung der Strömungswege betrifft, so ist es nach der Erfindung zweckmäßig, daß die Trennung der Strömungswege durch gegenüber den Anschlußstutzen axial an diesen verschiebbar gelagerte Innenschutzrohre gebildet ist. Bei diesen Innenschutzrohren können deren Enden in axial zum Strömungsquerschnitt offenen Ausnehmungen der Anschlußstutzen gehalten sein. Dadurch sind sie in Axialrichtung als auch quer dazu axial verschiebbar geführt.

Um den Reibungswiderstand dieser Führung herabzusetzen, ist es zweckmäßig, daß die Enden der Innenschutzrohre auf ihrer Außenseite kugelförmig abgerundet sind.

Eine andere Bauform kann dadurch gegeben sein, daß die Trennung durch mit den Anschlußstutzen einstückig verbundene, im gemeinsamen Grenzbereich zwischen den Strömungswegen sich axial erstreckende und einander teilweise überlappende Wandungen gebildet ist. Dabei ist es selbstverständlich, daß die Wandungen sich derart überlappen, daß sie die Bewegbarkeit der Verbindung nicht beeinträchtigen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen, die auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Abgassammelleitung in Seitenansicht;

Fig. 2 die Abgassammelleitung gemäß Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht aus der Sammelleitung gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 4 für eine andere Ausführungsform;

Fig. 6 und 7 zwei abgeänderte Balgquerschnitte.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Abgassammelleitung für einen Vier-Zylinder-Motor, an dessen Motorblock die Abgassammelleitung über Flansche 1, 2, 3 und 4 angeschraubt ist. Ein Flansch 5 dient dem Anschluß der .weiterführenden Abgasleitung,

Von den Flanschen 1 und 4 einerseits und 2 und 3 andererseits gehen Strömungswegs aus, wobei der von den Flanschen 1 und 4 ausgehende Strömungsweg am Flansch 5 im Querschnitt 7 und der,'von den Flanschen 2 und 3 ausgehende Strömungsweg am Flansch 5 im Querschnitt 8 enden.

Die so nebeneinander laufenden Strömungswege sind bei der Längsmitte der Abgassammelleitung in Anschlußstutzen 9, 10 zusammengeführt, die in Axialrichtung einen gegenseitigen Abstand haben, um Relativbewegungen zwischen den so gebildeten Hälften der Abgassammelleitung zuzulassen. Um hier die Strömungswege miteinander zu verbinden und nach außen abzudichten, sind Maßnahmen vorgesehen, wie sie im einzelnen anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert werden.

Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt durch den Anschlußstutzen 9. Hier ist der Strömungsweg 11 ersichtlich, der vom Anschlußflansch 2 kommt, während der Strömungsweg 12 vom Anschlußflansch 1 abgeleitet ist. Die Strömungswege sind mit dem Anschlußstutzen 9 zu einem Bauteil zusammengefaßt, dessen gegenüberliegendes Bauteil in Form des Anschlußstutzens 10 man sich entsprechend ausgebildet vorstellen kann.

Um die Strömungswege nach außen abzudichten und die Anschlußstutzen 9 und 10 elastisch miteinander zu verbinden, ist ein Metallbalg 13 vorgesehen, der mit seinen Enden auf einen umlaufenden Wulst 14 der Anschlußstutzen auf-

geformt und dort durch eine umlaufende Schelle 15 dichtend gehalten ist. Diese Konstruktion ist in den Fig. 1 und 2 nicht im einzelnen dargestellt.

Um die Strömungswege 11 bzw. 12 voneinander getrennt zu halten, werden sie im Bereich der Verbindung der Anschlußstutzen 9 und 10 durch Innenschutzrohre 16, 17 weitergeführt, die mit ihren Enden in Ausnehmungen 18 der Anschlußstutzen 9, 10 derart sitzen, daß ihnen eine Axialverschiebbarkeit in Grenzen möglich ist, während sie in Radialrichtung gehalten sind. Damit die Reibung der Enden der Innenschutzrohre 16, 17 innerhalb der Ausnehmungen 18 so gering wie möglich bleibt, weisen diese Enden eine äußere kugelige Kontur auf.

Fig. 4 ist eine teilweise Darstellung entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3. Hier sind erneut ersichtlich die Innenschutzrohre 16, 17 sowie der Metallbalg 13. Außerdem ist die Stirnseite des Anschlußstutzens 9 ersichtlich, die in Fig. k mit der Ziffer 19 versehen ist. Damit ist auch ersichtlich, wie im Bereich des AnschlußStutzens 9 die Strömungswege 11, 12 in einem gemeinsamen Bauteil verlaufen. Wie aus Fig. 4 in. übrigen ersichtlich ist, hat der Balg 13 einen elliptischen bzw. ovalen Querschnitt.

Fig. 5 zeigt ein für einen anderen Zusammenhang denkbares Beispiel in schematischer Querschnittsansicht, bei dem

drei im übrigen getrennt voneinander verlaufende Strömungswege 20, 21, 22· an einer Verbindungsstelle in einem Bauteil 23 zusammenliegen, das dem Anschlußstutzen 9 bzw. entspricht. Die elastische Verbindung geschieht hier durch einen im Schnitt dargestellten Balg 24, der in diesem Falle polygonförmig den durch die Strömungswege 20 bis 22 eingenommenen Querschnitt umgibt. Die Festlegung an den entsprechenden Anschlußflanschen kann wieder wie in Fig. 3 dargestellt oder durch gegenseitiges Verschweißen geschehen.

Fig. 6 zeigt ein zu den Fig. 3 und 4 passendes Beispiel eines Balgquerschnittes. Hier ist der Balgquerschnitt nicht oval bzw. elliptisch, sondern es sind die Längsseiten 25 geradlinig ausgebildet. ■

Schließlich zeigt Fig. 7 eine ebenfalls beim Gegenstand der Fig. 3 und 4 denkbare Variante eines Balgquerschnittes. Dabei sind die Längsseiten 26 zur Querschnittsmitte des Balges hin zwischen den beiden Strömungswegen für das Medium eingezogen.

Bei den Bauformen mit Bälgen gemäß Fig. 6 und 7 empfiehlt sich die Verbindung mit den Anschlußstutzen durch Schweißen od. dgl. Fügeverfahren. Es ist jedoch auch die Verbindung mit Hilfe von Schellen möglich, wenn an den Längsseiten des Balgquerschnittes passende Stücke zwischen Schelle und 3algwandung eingelegt werden, damit

der Verlauf der Schelle von außen gesehen stets wenigstens geringfügig konvex gekrümmt ausgebildet ist.

Wie insbesondere anhand der Fig. 1 und 2 ersichtlich, erlaubt die dargestellte elastische Verbindung innerhalb einer mehrflutigen Leitung die Unterbringung auf äußerst kleinem Räume, wobei sowohl in Axialrichtung als auch quer dazu eine erhebliche Bewegungsfreiheit geschaffen ist, andererseits aber die Strömungswege nach außen vollkommen abgedichtet sind und innerhalb der Verbindung abgesehen von einer geringfügigen gegenseitigen Leckage kontinuierlich weitergeführt sind.

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Claims

PATENTANWÄLTE DIPL-IN6. R. LEMCKE DR.-IN6. H. J. BROMMER AMALI ENSTRASSE 28 KARLSRUHE 1 TEL.: 0721 /28778-8 25.07.S4 (13676/77) L Witzenmann GmbH'Metallschlauch-Fabrik Pforzheim Östliche Karl-Friedrich-Straße 134 7530 Pforzheim Patentansprüche

1. Verbindung für mehrflutige Leitungen von Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere mehrflutigen Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, wobei die einzelnen Strömungswege an nebeneinanderliegenden Stellen wenigstens in Axialrichtung gegeneinander bewegbar dichtend miteinander verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Strömungswege (11, 12; 20, 21, 22) beidseits der Verbindungsstelle mit einem gemeinsamen mehrflutigen Anschlußstutzen (9, 10; 23) verbunden sind, daß die in Strömungsrichtung einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Anschlußstutzen durch einen gemeinsamen, im Querschnitt im wesentlichen der Umschlingungskontur der nebeneinanderliegenden Strömungswege entsprechenden Metallbalg (13, 24) elastisch und dicht miteinander verbunden sind, und daß die Strömungswege zwischen den Anschlußstutzen und damit innerhalb des Balges wenigstens weitgehend voneinander getrennt verlaufen.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen elliptischem bzw. ovalem Balg-

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querschnitt die Querschnittslängsseiten (25, 26) geradlinig verlaufend oder zum Querschnittsinneren hin eingezogen ausgebildet sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg mit den Anschlußstutzen durch ■Verschweißung od. dgl. Fügeverfahren verbunden ist.

4. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlu'ßstutzen (9, 10) einen außen umlaufenden Wulst (14) aufweisen und daß die Balgenden auf den zugeordneten Wulst aufgeformt und dort durch sie umfassende Spannmittel (1f>) gehalten sind.

5. Verbindung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Strömungswege (11, 12; 20, 21, 22) durch gegenüber den Anschlußstutzen axial an diesen verschiebbar gelagerte Innenschutzrohre (16, 17) gebildet ist.

6. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Innenschutzrohre (16, 17) in axial und zum Strömungsquerschnitt offenen Ausnehmungen (18) der Anschlußstutzen (9, 10) gehalten sind.

7. Verbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Innenschutzrohre (16, 17) auf ihrer Außenseite kugelförmig abgerundet sind.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung durch mit den Anschluß-

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stutzen einstückig verbundene, im gemeinsamen Grenzbereich zwischen den Strömungswegen sich axial erstreckende und einander teilweise überlappende Wandungen gebildet ist.