DE3603498A1 - Verbindungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungselement zwischen einem Auspuffkrümmer einer Brennkraftmaschine und einem Einlaßkrümmer einer Abgasturbine.

Die Verbindung zwischen dem Auspuffkrümmer einer Brenn­ kraftmaschine und dem Einlaßkrümmer einer Abgasturbine bereitet erhebliche Probleme, wenn der Abgasturbolader nicht, wie meist üblich, an den Auspuffkrümmer ange­ flanscht ist und somit keine Relativbewegung zum Aus­ puffkrümmer durchführt, sondern auf einem von der Brenn­ kraftmaschine getrennten Teil, beispielsweise auf einer Motorstütze, angeordnet ist und somit aufgrund der Schwingungen der Brennkraftmaschine und der ther­ mischen Ausdehnung der Bauteile eine Relativbewegung zwischen dem Auspuffkrümmer und der Abgasturbine ein­ tritt. Die Verbindung zwischen Auspuffkrümmer und Ein­ laßkrümmer muß daher flexibel sein, sie muß jedoch trotz der Relativbewegung zwischen den miteinander zu ver­ bindenden Teilen absolut dicht sein, und sie muß schließ­ lich so beschaffen sein, daß sie trotz der sehr hohen thermischen Belastung durch die Auspuffgase eine lange Lebensdauer hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohr­ verbindung zwischen dem Auspuffkrümmer einer Brenn­ kraftmaschine und dem Einlaßkrümmer einer Abgasturbine zu schaffen, die alle vorgenannten Forderungen erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Balgabschnitt des äusseren Blechrohres ermöglicht die erforderliche Relativbeweglichkeit zwischen dem Auspuffkrümmer und dem Einlaßkrümmer und bewirkt durch seinen dichten Anschluß an die beiden Krümmerenden, der einerseits durch eine unlösbare Schweißverbindung oder dergleichen und andererseits durch die Hohlschraube mit dem Klemmring erreicht wird, die erforderliche dichte Verbindung der beiden Krümmer. Der Klemmring spannt das äußere Blechrohr radial auf das innere Schutzrohr, läßt aber während der Montage eine relative Axialverschiebung zu, so daß das äußere Blechrohr absolut spannungsfrei montiert werden kann. Das innere Schutz­ rohr schützt das äußere Blechrohr vor den heißen Ab­ gasen, so daß die Materialauswahl für das äußere Blech­ rohr vereinfacht und die Lebensdauer desselben ver­ längert wird. Die große Oberfläche des Balgabschnittes begünstigt überdies die Wärmeabgabe an die Umgebung, so daß die Temperatur des Blechrohres auf einem erträg­ lichen Wert gehalten werden kann, bei dem eine lange Lebensdauer zu erwarten ist. Das Schutzrohr bietet darüber hinaus den Vorteil einer glatten Abgasführung, so daß die Druckverluste im Auspuffsystem gering ge­ halten werden können.

Um eine Beschädigung des Balgabschnittes beim Festziehen der Hohlschraube durch Abrutschen des Werkzeuges zu vermeiden, kann an der Hohlschraube ein topfartiger Körper angebracht sein, welcher den Balgabschnitt des Blechrohres übergreift. Dieser topfartige Ansatz kann weiterhin dazu dienen, im Falle einer Undichtigkeit des balgartigen Abschnittes austretende Abgase in Richtung der bereits heißen Auspuff- oder Turbinen­ einlaßkrümmer zu lenken, so daß eine Überhitzung wärmeempfindlicher Teile in der Umgebung vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Verbindung zwischen einem Auspuffkrümmer einer Brennkraftmaschine und einem Einlaßkrümmer einer Ab­ gasturbine im Längsschnitt dargestellt ist.

Mit 1 ist der Einlaßkrümmer einer nicht dargestellten Abgasturbine bezeichnet, der mit dem Auslaßkrümmer 2 einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmschine flexibel und dicht verbunden werden soll. Diese Ver­ bindung wird in erster Linie durch ein Blechrohr 3 aus hochwärmebeständigem Stahl, beispielsweise X15 CrNiSi2012, mit einer Wandstärke von beispielsweise 0,5 mm gebildet. Das Blechrohr 3 hat einen Balgab­ schnitt 4, der die nötige Flexibilität ermöglicht, und einen glatten Rohrabschnitt 5. Das freie Ende des Balgabschnittes 4 ist an einen Ring 7 angeschweißt, der seinerseits an das Ende des Einlaßkrümmers 1 an­ geschweißt ist. Innerhalb des Blechrohres 3 ist ein metallisches Schutzrohr 8 angeordnet, das an dem glatten Rohrabschnitt 5 des äußeren Blechrohres 3 anliegt und dessen freies Ende 7 radial nach außen umgebogen ist. Im Bereich des Balgabschnittes 4 ist der Durchmesser des Schutzrohres 8 verringert, so daß sich ein beträchtlicher Abstand von dem Balgab­ schnitt 4 ergibt. Das Schutzrohr 8 ragt, wie ersichtlich, bis in den Bereich des Verstärkungsringes 7 hinein. Das Schutzrohr 8 dient nicht nur dazu, den Balgabschnitt 4 des Blechrohres 3 vor den heißen Abgasen zu schützen, sondern es bildet auch eine glatte Abgasführung mit geringem Druckverlust.

Zur Befestigung des äusseren Blechrohres 3 und des inneren Schutzrohres 8 an dem Auspuffkrümmer 2 dient eine Hohl­ schraube 9 mit einem Außengewinde 10, das in ein Innen­ gewinde 11 im vergrößerten Ende 12 des Auspuffkrümmers 2 eingeschraubt werden kann. Das Innengewinde 11 umgibt eine Ringfläche 13, an welche das umgebogene Ende 7 des Rohres 8 beim Einschrauben der Schraube 9 durch einen Klemmring 16 angedrückt wird. Um eine absolut dichte Schraubverbindung zu erreichen, hat die Durch­ gangsbohrung 14 der Hohlschraube 9 einen ersten Ab­ schnitt mit einem Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des glatten Rohrab­ schnittes 5 und an den sich ein konisch erweiternder Abschnitt 15 anschließt. Der Klemmring 16 hat einen dem Außendurchmesser des glatten Rohrabschnittes 5 entsprechenden Innendurchmesser sowie eine dem konischen Abschnitt 15 der Durchgangsbohrung 14 der Hohlschraube 9 entsprechenden konische Außenfläche 17 und er ist an seinem in der Zeichnung unteren Ende mit einigen radialen Einschnitten 18 versehen, um eine gewisse Elastizität in diesem Bereich zu erreichen. Beim Einschrauben der Schraube 9 in das Innengewinde 11 wird der Klemmring aufgrund der konischen Flächen 15, 17 einerseits leicht zusammengedrückt, wobei er den Rohrabschnitt 5 radial auf das Schutzrohr 8 spannt, und andererseits in der Zeichnung nach oben verschoben, bis er das umgebogene Ende 7 des Rohres 8 dicht an die Ringfläche 13 gepreßt hat. Der Klemmring 16 läßt während der Montage eine relative Axialverschiebung zwischen dem Rohrabschnitt 5 und dem Schutzrohr 8 zu, so daß das äußere Blechrohr 3 absolut spannungsfrei montiert werden kann.

Um eine Beschädigung des Balgabschnittes 4 beim Ein­ schrauben der Hohlschraube 9 durch Abrutschen des Werkzeuges zu vermeiden, ist an der Hohlschraube 9 ein topfartiger Körper 19 angepunktet, der, wie er­ sichtlich, den Balgabschnitt 4 übergreift. Dieser topf­ artige Körper 19 bewirkt außerdem, daß im Falle eines Undichtwerdens des Balgabschnittes 4 austretende Ab­ gase in Richtung des Einlaßkrümmers 1 abgelenkt werden, so daß in der Nähe befindliche wärmeempfindliche Teile vor den heißen Abgasen geschützt sind.

Claims (3)

1. Verbindungselement zwischen einem Auspuffkrümmer einer Brennkraftmaschine und einem Einlaßkrümmer einer Abgasturbine, gekennzeichnet durch

• a) ein Blechrohr (3) mit einem Balgabschnitt (4) und einem glatten Rohrabschnitt (5), wobei das Ende des Balgabschnittes (4) zur dichten Befestigung an einem Ende des einen Krümmers (1) und das Ende (6) des Rohrabschnittes (5) zur dichten Befestigung an einem Ende des anderen Krümmers (2) bestimmt ist,
• b) ein Hitzeschutzrohr (8) innerhalb des Blechrohres (3), das an dessen glattem Rohrabschnitt (5) an­ liegt und an einem Ende (7) radial nach außen umge­ bogen ist und mit einem radialen Abstand frei in den Balgabschnitt (4) des Blechrohres (5) hineinragt,
• c) eine Hohlschraube (9) mit einer Durchgangs­ bohrung (14), die einen ersten Abschnitt mit einem Innendurchmesser aufweist, der gering­ fügig größer ist als der Außendurchmesser des glatten Rohrabschnittes (5) des Blechrohres (3) und an den ein sich konisch erweiternder Ab­ schnitt (15) anschließt, und mit einem Außenge­ winde (10), das mit einem Innengewinde (11) am Ende (12) des anderen Krümmers (2) zusammen­ wirkt, welches eine Ringfläche (13) umgibt, und
• d) einen Klemmring (16) mit einem dem Außendurch­ messer des glatten Rohrabschnittes (5) des Blechrohres (3) entsprechenden Innendurchmesser und einer dem konischen Abschnitt (15) der Durchgangsbohrung (14) der Hohlschraube (9) entsprechenden konischen Außenfläche (17) so­ wie einer radialen Stirnfläche, die beim Ein­ schrauben der Hohlschraube (9) das umgebogene Ende (7) des Schutzrohres (8) auf die Ring­ fläche (13) drückt.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Hohlschraube (9) ein topfartiger Körper (19) angebracht ist, der den Balgabschnitt (4) des Blechrohres (3) über­ greift.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das freie Ende des Balgab­ schnittes (4) an einen Haltering (7) ange­ schweißt ist, der seinerseits an das Ende des betreffenden Krümmers (1) angeschweißt ist