DE3526952A1 - Schweissverbindung zwischen einem metallbalg und einem metallrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen einem Metallbalg und einem Metallrohr einer Leitung für ein gasförmiges oder flüssiges Medium, insbesondere für eine Abgasleitung von Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, wobei jeweils der anzuschweißende, auf das Rohr auf- bzw. in das Rohr eingesteckte Balgbord glattzylindrisch ausgebildet und mit einer auf-oder zwi­ schen Rohr und Balgbord eingesetzten zylindrischen Schweiß­ hülse versehen ist, deren eine Stirnkante im wesentli­ chen bündig mit der Stirnkante des Balgbordes abschließt, und wobei die Schweißnaht als umlaufende Kehlnaht zwischen der Stirnkante von Balgbord und Hülse einerseits und Rohrwand andererseits ausgebildet ist.

In derartigen bekannten Fällen dienen die Schweißhülsen der Überbrückung der Maßdifferenz zwischen Balgbord und Rohr, der Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Anschlußverbindung im Bereich des Balgbordes sowie der Schaffung genügend dicken Materials zum Anschweißen des in der Regel verhältnismäßig dünnwandigen Balgbordes.

Nachteilig ist dabei, daß die Schweißhülsen zur Anpassung an den Durchmesser des Balgbordes bzw. den Durchmesser von Balgbord und Rohr verhältnismäßig genau gefertigt sein müssen, was eine spanabhebende oder tiefziehende Bearbei­ tung unumgänglich macht. Dadurch ist die Herstellung der Hülsen aufwendig und teuer und es besteht trotzdem die Gefahr, daß Maßabweichungen des Balgbordes oder des Rohres nicht ausgeglichen werden können, sondern einer entspre­ chenden Nachbearbeitung bedürfen, um die miteinander zu verschweißenden Teile überhaupt ineinanderfügen zu können.

Außerdem erfordert die Verbindung des Balgbordes mit der Schweißhülse einerseits und die Verbindung der Schweißhülse mit dem Metallrohr andererseits in bekannten Fällen die Herstellung zweier Schweiß­ nähte pro Balgseite, womit sich ein entsprechender Fertigungs- und Kostenaufwand verbindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Schweißverbindung der eingangs genannten Art eine Möglichkeit anzugeben, wie das Erfordernis teurer und genau bearbeiteter Schweiß­ hülsen vermieden werden kann. Dabei soll gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet werden, über die Schweißhülsen Maß­ toleranzen des Balgbordes bzw. des Rohres in Grenzen aus­ zugleichen und so eine Anpassung der miteinander zu ver­ bindenden Teile vorzunehmen. Schließlich soll eine Verein­ fachung und Verbilligung in der Herstellung der Schweiß­ hülsen und damit auch hinsichtlich der Gestehungskosten und des Montageaufwandes für die Schweißverbindung erzielt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schweißhülse mit einem sich über ihre Länge erstrek­ kenden Schlitz versehen ist.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist die Schweiß­ hülse hinsichtlich ihres Durchmessers anpassungsfähig, so daß sie ohne Schwierigkeiten auf den Balgbord aufge­ bracht oder zwischen Balgbord und Rohr eingebracht werden kann, und zwar unter Überwindung von in Grenzen beste­ henden Maßtoleranzen, die diese Teile haben, womit auch die Herstellung dieser Teile hinsichtlich ihrer Genauig­ keit vereinfacht und verbilligt werden kann. Soweit eine Schweißhülse zwischen Balgbord und Rohr einzusetzen ist, kann die zu überbrückende Durchmesserdifferenz leicht durch die Wahl der Stärke des Bleches angenähert werden, aus dem die Schweißhülse besteht. Die Schweißhülse selbst kann im übrigen hinsichtlich ihrer Oberfläche unbear­ beitet sein, so daß auch hier jegliche Notwendigkeit einer Bearbeitung entfällt. Damit ist die Schweißhülse zu einem einfachen und äußerst billigen Blechteil gewor­ den, das keiner besonderen Bearbeitung bedarf und trotz­ dem einen vergleichsweise großen Spielraum hinsichtlich der Anpassung an die übrigen miteinander zu verbindenden Teile läßt. Was den in der Hülse vorhandenen Schlitz be­ trifft, stellt dieser keinerlei Beeinträchtigung der Schweißverbindung sowohl bei ihrer Herstellung als auch im fertigen Zustand dar, da er durch die Anbringung der Kehlnaht mitverschlossen wird. Dabei ist es auch nicht hinderlich, wenn eine geringfügige Menge des flüssigen Schweißgutes von der Schweißstelle fort in den Schlitz eindringt.

Der Schlitz kann parallel zur Hülsenachse verlaufen, er kann jedoch auch schräg dazu angeordnet sein, je nachdem, welche Form sich gerade für die Herstellung der Schweiß­ hülse und deren Einsatzfall als besonders zweckmäßig er­ weist.

Ebenso können die Kanten des Schlitzes radial zur Hülsen­ achse angeordnet sein, es können jedoch auch die zuein­ ander parallelen Kanten des Schlitzes schräg zum zugeord­ neten Hülsenradius verlaufen, so daß der Schlitz in Radialrichtung gesehen nicht frei von innen nach außen durchgeht.

In allen Fällen kann der Schlitz schmal ausgebildet sein, vorzugsweise eine Breite im Bereich von 1 mm haben. Eine solche Schlitzbreite ist vollkommen ausreichend zur Über­ brückung größerer Durchmesserdifferenzen, wobei auf der anderen Seite hinsichtlich der Funktion der Hülse der Schlitz praktisch nicht ins Gewicht fällt.

Ferner ist es zweckmäßig, daß die Schweißhülse in federnd vorgespannter Anlage am Balgbord ist. Hierdurch ist nicht nur die Fertigung erleichtert, indem sich die Hülse durch den gegebenen Reibschluß bei der Montage nicht gegenüber dem Balgbord verschieben kann, sondern es ist auch vor allem die Anlage zwischen Hülse und Balgbord sicherge­ stellt, da der Balgbord das durch die Hülse zu stützende Bauteil darstellt.

Für den Fall, daß bei in den Balgbord eingesetzter Schweiß­ hülse auf den Balgbord eine ungeschlitzte Hülse aufgesetzt ist, ist es zweckmäßig, daß Balgbord und aufgesetzte Hülse durch gemeinsame Aufweitung in reibschlüssigen Ver­ bund gebracht sind. Dadurch haben Balgbord und aufge­ setzte Hülse für die Montage eine gesicherte Relativlage, was für die eingesetzte, geschlitzte Schweißhülse insbe­ sondere auch dann gilt, wenn diese federnd gegen den Balgbord in Anlage ist.

Eine andere Möglichkeit zur Montageerleichterung und Si­ cherstellung der gegenseitigen Relativlage ist dadurch gegeben, daß die Schweißhülse durch Punktschweißen mit dem Balgbord verbunden ist. Hier genügt bereits ein Schweißpunkt, um die Teile für die Zeit bis zur Fertig­ stellung der eigentlichen Schweißverbindung genügend si­ cher miteinander zu fixieren.

In diesem Zusammenhang kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, daß die Stirnkante des Balgbordes vor der Anbrin­ gung der Schweißnaht über die Stirnkante der Schweiß­ hülse vorsteht, damit hier bei der Anbringung der Schweiß­ naht genügend Material zur Verfügung steht und die Stirn­ kante des Balgbordes über den Umfang gesehen überall si­ cher erfaßt ist. Außerdem kann bei Verwendung einer äuße­ ren und einer inneren Schweißhülse die Stirnkante der zwi­ schen Rohr und Balgbord angebrachten Hülse vor Anbringung der Schweißnaht über die Stirnkante des Balgbordes vor­ stehen, wodurch die Ausbildung der Kehlnaht günstig be­ einflußt wird und die Festlegung der Stirnkante des Balg­ bordes eine höhere Festigkeit erhält.

Was die Herstellung der geschlitzten Schweißhülse be­ trifft, so kann diese in einfacher Weise mit Hilfe einer dafür üblichen Vorrichtung aus einem entsprechend be­ messenen Blechstreifen gebogen werden, wobei vor Ort auch ohne weiteres unterschiedlich dickes Blechmaterial zur Anpassung an den gerade gegebenen Fall gewählt werden kann. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Schweiß­ hülse durch Ablängen von einem Rohr und anschließende An­ bringung des Schlitzes herzustellen, wobei das nahtlose oder längsnahtgeschweißte Rohr hinsichtlich seines Durch­ messers nur ungefähr den Maßen der herzustellenden Schweiß­ hülse zu entsprechen braucht.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausfüh­ rungsform, die auf der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei mittels eines angeschweißten Balges miteinander verbundene Rohrabschnitte;

Fig. 2 eine Schweißhülse im teilweisen Radialschnitt und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Schweißhülse gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Rohrabschnitt 1 und einen im Außendurch­ messer etwas kleineren, koaxialen Rohrabschnitt 2, deren aufeinander zu gerichtete Enden mit Abstand voneinander angeordnet sind. Die Rohre 1 und 2 bestehen aus Metall und sind gas- und flüssigkeitsdicht durch einen Metallbalg 3 miteinander verbunden, dessen zylindrische Balgborde 4 und 5 stirnseits über Kehlnähte 6 und 7 auf den Rohren 1 und 2 angeschweißt sind.

Dazu sitzen in den Balgborden 4 und 5 Schweißhülsen 8 und 9, die den Zwischenraum zwischen Rohr 1 bzw. 2 und Balgbord 4 bzw. 5 ausfüllen, und es sitzen auf den Balg­ borden 4 und 5 Schweißhülsen 10 und 11. Die den Schweiß­ nähten 6 und 7 zugewandten Stirnkanten der Schweißhül­ sen 10 und 11 schließen im wesentlichen bündig mit den Stirnkanten der Balgborde 4 und 5 ab, während die Stirn­ kanten der Schweißhülsen 8 und 9 etwas vorstehen. Im übri­ gen erstrecken sich die Schweißhülsen 8 und 9 über die gesamte Länge der Balgborde 4 und 5, wobei durch die Schweißhülse 8 und den Balgbord 4 der Abstand zwischen den Rohren 1 und 2 überbrückt wird. Die Stirnkanten der Schweißhülsen 8 bis 11 werden durch die Schweißnaht 6 bzw. 7 miterfaßt.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weisen die Schweißhülsen 8, 9 einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz 12 auf, dessen Breite 13 gering sein kann, zweckmäßigerweise nur 1 mm beträgt. Im dargestellten Beispiel erstrecken sich die Kanten des Schlitzes 12 radial zur Hülsenachse. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Kanten dies­ bezüglich schräg verlaufen zu lassen, so daß sie sich in Radialrichtung der Hülse gesehen überlappen. Die Hülsen 8, 9 können so ausgebildet sein, daß sie sich in federnd vor­ gespannter Anlage an den Balgborden 4 und 5 befinden. Über die Wahl der Wandstärke der Hülsen 8, 9 ist in ein­ facher Weise eine Anpassung an den zwischen Balgborden 4 und 5 einerseits und Rohren 1, 2 andererseits gegebenen Zwischenraum möglich.

Die Hülsen können durch Biegen eines entsprechend bemes­ senen Blechabschnittes hergestellt werden. Sie können je­ doch auch durch Ablängen von einem Rohr und anschließende Anbringung des Schlitzes 12 gefertigt werden.

Was die Hülsen 10 und 11 betrifft, so können dies unge­ schlitzte Hülsen sein, die sich nach gemeinsamer Aufweitung mit den Balgborden 4 und 5 gegenüber diesen in Reibschluß befinden. Die Hülsen 10, 11 können jedoch ebenso wie die Hülsen 8 und 9 als geschlitzte Hülsen hergestellt sein, wobei auch hier zweckmäßigerweise eine radial nach innen gerichtete Federvorspannung für eine satte Anlage an den Balgborden 4 und 5 sorgt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Hülsen 8 bis 11 bezüg­ lich ihrer Oberfläche keiner Bearbeitung bedürfen, da sie sich vermöge des Schlitzes 12 bzw. der erwähnten ge­ meinsamen Aufweitung in spielfreie Anlage an die Balg­ borde 4 und 5 bringen lassen.

Claims (14)

1. Schweißverbindung zwischen einem Metallbalg und einem Metallrohr einer Leitung für ein gasförmiges oder flüs­ siges Medium, insbesondere für eine Abgasleitung von Ver­ brennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, wobei jeweils der anzuschweißende, auf das Rohr auf- bzw. in das Rohr eingesteckte Balgbord glattzylindrisch ausgebildet und mit einer auf- oder zwischen Rohr und Balgbord eingesetzten zylindrischen Schweißhülse versehen ist, deren eine Stirn­ kante im wesentlichen bündig mit der Stirnkante des Balg­ bordes abschließt, und wobei die Schweißnaht als umlau­ fende Kehlnaht zwischen der Stirnkante von Balgbord und Hülse einerseits und Rohrwand andererseits ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißhülse (8 bis 11) mit einem sich über ihre Länge erstreckenden Schlitz (12) versehen ist.

2. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitz (12) parallel zur Hülsenachse verläuft.

3. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitz schräg zur Hülsenachse verläuft.

4. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten des Schlitzes (12) radial zur Hülsenachse angeordnet sind.

5. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander parallelen Kanten des Schlitzes schräg zum zugeordneten Hülsenra­ dius verlaufen.

6. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (12) schmal ausgebildet ist.

7. Schweißverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite (13) des Schlitzes (12) im Be­ reich von 1 mm liegt.

8. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißhülse (8 bis 11) in federnd vorgespannter Anlage am Balgbord (4, 5) ist.

9. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei in den Balg­ bord (4, 5) eingesetzter Schweißhülse (8, 9) auf den Balgbord eine ungeschlitzte Hülse (10, 11) aufgesetzt ist und Balgbord und aufgesetzte Hülse durch gemeinsame Auf­ weitung in reibschlüssigen Verbund gebracht sind.

10. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißhülse (8 bis 11) durch Punktschweißen mit dem Balgbord (4, 5) ver­ bunden ist.

11. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnkante des Balgbordes (4, 5) vor der Anbringung der Schweißnaht über die Stirnkante der Schweißhülse (10, 11) vorsteht.

12. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer äußeren und einer inneren Schweißhülse die Stirnkante der zwischen Rohr (1, 2) und Balgbord (4, 5) angebrachten Hülse (8, 9) vor Anbringung der Schweißnaht (6, 7) über die Stirnkante des Balgbordes vorsteht.

13. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Schweißhülse (8 bis 11) aus einem Blechstreifen gebogen ist.

14. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißhülse (8 bis 11) durch Ablängen von einem Rohr und anschließende Anbrin­ gung des Schlitzes (12) hergestellt ist.