DE3932834A1 - Pipe connection in vehicle exhaust pipe - has coaxial space between ends with sealing membrane - Google Patents
Pipe connection in vehicle exhaust pipe - has coaxial space between ends with sealing membraneInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindung zweier Rohre einer Leitung für heiße Medien, insbesondere Abgas leitung für Kraftfahrzeuge, wobei die aufeinander zu gerichteten Rohrenden einen sie miteinander verbin denden, koaxialen Ringraum wenigstens teilweise mit ausbilden, in welchem mindestens eine die Rohrenden dicht miteinander verbindende, kreisringförmige, sich im wesentlichen radial erstreckende Dichtmem bran aus temperatur- und korrosionsbeständigem Metall mit ihrem äußeren und inneren Umfangsbereich gegen über der jeweils benachbarten Wandung des Ringraumes dicht festgelegt ist. The invention relates to a connection of two pipes a line for hot media, especially exhaust gas line for motor vehicles, the towards each other directed pipe ends connect them together ending, coaxial annulus at least partially train in which at least one the pipe ends tightly connecting, circular, essentially radially extending sealing diaphragm bran made of temperature and corrosion resistant metal with their outer and inner circumferential area against over the adjacent wall of the annulus is tight.
Eine derartige Verbindung ist durch die DE-OS 37 19 840 bekannt. Dort ist die Dichtmembran unmittel bar entlang ihres Außen- und Innenumfanges mit der benachbarten Wandung des Ringraumes verschweißt. Ne ben der Dichtmembran sind im Ringraum Stützkissen mit gedämpft federnden Eigenschaften in Radial- und Axialrichtung gehalten angeordnet, durch die die beiden Rohrenden entsprechend axial und radial ge geneinander abgestützt sind. Bei der bekannten Kon struktion sind also Stützfunktionen einerseits und Dichtfunktion andererseits voneinander getrennt, wodurch sich bei Möglichkeit der entsprechend der jeweiligen Aufgabe geeigneter Materialien sehr gu te Gebrauchseigenschaften für hohe Anforderungen ergeben.Such a connection is through the DE-OS 37 19 840 known. There the sealing membrane is immediate bar along its outer and inner circumference with the welded adjacent wall of the annulus. No Beneath the sealing membrane are support cushions in the annulus with damped resilient properties in radial and Arranged held by the axial direction both pipe ends corresponding axially and radially ge are supported against each other. In the known Kon structure are support functions on the one hand and Sealing function, on the other hand, separated from each other, which, if possible, corresponds to the respective task of suitable materials very good te performance characteristics for high requirements surrender.
Allerdings baut die bekannte Konstruktion verhält nismäßig platzgreifend und aufwendig insbesondere auch hinsichtlich der Montagekosten. Dies hängt ein mal mit der Verschweißung der Dichtmembran inner halb des Ringraumes zusammen, die an geringe Fer tigungstoleranzen und hohe Anforderungen an die Be arbeitung gebunden ist, wobei andererseits die An ordnung der Stützkissen und deren axiale sowie ra diale Festlegung besondere Fertigungs- und Konstruk tionsmaßnahmen erforderlich macht. However, the well-known construction builds behavior expansive and complex in particular also in terms of assembly costs. This depends sometimes with the welding of the sealing membrane inside half of the annulus together, the low Fer tolerances and high demands on the work is bound, on the other hand the An order of the support cushions and their axial and ra Diale definition of special manufacturing and construction measures required.
Darüber hinaus wirkt sich die genannte Verschweißung der Dichtmembran ungünstig auf die akustische Ab kopplung der beiden miteinander verbundenen Rohre aus. Schließlich ist die bekannte Verbindung insbe sondere in Torsionsrichtung äußerst steif, was im Rahmen der vorstehend genannten Probleme zu Verspan nungen und ungenügender Entkopplung zwischen den beiden Rohrenden und den damit unmittelbar verbun denen Rändern der Dichtmembran führt.In addition, the mentioned welding affects the sealing membrane unfavorable to the acoustic Ab coupling of the two interconnected pipes out. Finally, the known connection is in particular especially extremely stiff in torsion, which in The scope of the above problems related to verspan and insufficient decoupling between the both pipe ends and the directly connected leading edges of the sealing membrane.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verbindung der eingangs genannten Art auszubilden, die also von dem Erfordernis von Stützkissen befreit ist und andererseits eine definierte axiale und tor sionale Bewegungsfreiheit bei gleichzeitiger Auf rechterhaltung der erforderlichen Dichtheit er gibt, wobei durch Fortfall einer Schweißverbindung der Dichtmembran mit den Wandungen des Ringraumes eine verbesserte akustische Abkopplung der beiden miteinander verbundenen Rohre erreicht werden sol len. In Erfüllung dieser Forderungen soll die die erfindungsgemäße Verbindung darstellende Bauein heit gegenüber der bekannten Verbindung schneller, leichter und kostengünstiger herstellbar sein.The object of the invention is therefore a connection of the type mentioned at the beginning, that is is exempt from the requirement of support pillows and on the other hand a defined axial and gate sional freedom of movement with simultaneous opening maintaining the required tightness there, by eliminating a welded joint the sealing membrane with the walls of the annulus an improved acoustic decoupling of the two interconnected pipes should be reached len. In fulfilling these demands, the Building representing connection according to the invention faster compared to the known connection, be easier and cheaper to manufacture.
Diese Aufgabe ist ausgehend von einer Verbindung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Paket aus mehreren nebeneinander an geordneten Dichtmembranen vorgesehen ist, daß das Membranpaket entlang seinem äußeren und inneren Um fangsbereich zwischen sich im wesentlichen radial an die achsparallelen Wandungen des Ringraumes an schließenden Wandungsteilen axial zusammengepreßt und dadurch dicht gefaßt ist, und daß die Dichtmem branen entlang wenigstens eines Teilbereiches ihrer radialen Erstreckung über eine zwischengeschaltete Profilierung aneinanderliegen.This task is based on a connection of the type mentioned in the introduction solved that a package of several next to each other orderly sealing membranes is provided that the Membrane pack along its outer and inner um catchment area between them essentially radially to the axially parallel walls of the annular space closing wall parts axially compressed and is thereby tightly sealed, and that the sealing membrane branches along at least a portion of their radial extension over an intermediate Profiling lie next to each other.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Paketes von Dichtmembranen ist in diesem in einer - wie sich gezeigt hat - vollkommen zuverlässigen Weise die Auf gabenlösung der die beiden Rohrenden gegenseitig tra genden und abdichtenden Funktion miteinander verei nigt. Das Membranpaket kann also ohne weiteres in auf der anderen Seite hochflexibler Weise die bei den miteinander zu verbindenden Rohrenden haltend und abstützend miteinander verbinden, ohne daß da durch eine Einbuße hinsichtlich der geforderten Dichtigkeit der Rohrverbindung zu befürchten wäre.By using a package according to the invention of sealing membranes is in one - as is has shown - in a completely reliable way solution that travels between the two pipe ends ing and sealing function together nends. The membrane package can thus easily in on the other hand in a highly flexible way holding the pipe ends to be connected and supportively connect with each other without there by a loss in the required Tightness of the pipe connection would be feared.
Dadurch, daß andererseits das Membranpaket entlang seinem äußeren und inneren Umfang mit den benach barten Wandungen des Ringraumes durch Formschluß bzw. durch Einspannung verbunden ist, ist über haupt die Möglichkeit der Verwendung eines Membran paketes gegeben, auf der anderen Seite jedoch jed weden lokalen Verspannungen und Überbelastungen be gegnet, da sich das Membranpaket innerhalb der je weiligen Einspannung bei zu hohen Belastungen et was setzen oder verschieben kann, ohne daß dadurch die durch die Einspannung garantierte Dichtheit be einträchtigt würde.In that, on the other hand, along the membrane package its outer and inner circumference with the neighboring beard walls of the annulus by positive locking or connected by clamping is over the possibility of using a membrane at all given packages, but on the other hand everyone local tension and overload counts, since the membrane package is within the because of clamping at too high loads et what can set or move without this the tightness guaranteed by the clamping be would be affected.
Dadurch, daß schließlich zwischen den Dichtmembra nen in der erfindungsgemäßen Weise eine Profilierung angeordnet ist, erhält das Membranpaket hinsicht lich der an ihm auftretenden Bewegungen eine hohe Dämpfung und Versteifung seiner Federungseigenschaft, die der gewünschten Tragfunktion des Membranpaketes unterstützend zur Seite tritt.Because finally between the sealing membrane NEN profiling in the manner according to the invention is arranged, receives the membrane package with regard Lich the movements occurring on it a high Damping and stiffening of its suspension properties, the desired supporting function of the membrane package supports you.
Die Tatsache, daß das Membranpaket entlang seinem äußeren und inneren Umfang eingespannt ist, führt durch die Viellagigkeit des Membranpaketes und die damit einhergehende Labyrinthwirkung zu einer voll kommen ausreichenden Abdichtung.The fact that the membrane package is along its outer and inner circumference is clamped due to the multi-layer nature of the membrane package and the associated labyrinth effect to a full come with adequate sealing.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß die Profi lierung ausschließlich innerhalb des äußeren und in neren Umfangsbereiches des Membranpaketes angeord net ist. Nur in diesem Bereich ist mit größeren Be wegungen der Dichtmembran zu rechnen und folglich auch die erwähnte Dämpfungswirkung anzustreben. An dererseits erleichtert das Fehlen einer Profilierung innerhalb der von der Einspannung des Membranpaketes erfaßten Randbereiche die Herstellung einer genügend festen und haltbaren Einspannung gerade auch hinsicht lich der von der Einspannung betroffenen Dicke des Membranpaketes.It has proven to be useful that the professional lation exclusively inside and outside Neren peripheral region of the membrane package is arranged is not. Only in this area is with larger loading movements of the sealing membrane and consequently also strive for the aforementioned damping effect. On on the other hand, the lack of profiling makes it easier within that of the clamping of the membrane package detected edge areas the production of a sufficient firm and durable clamping especially with regard to Lich the thickness of the Membrane package.
Im gleichen Sinne ist es zweckmäßig, daß die quer zur Ebene der Dichtmembranen gemessene Höhe der Pro filierung zur Mitte der Dichtmembranen hin zwischen deren äußerem und innerem Umfangsbereich zunimmt. Auch diese Maßnahme trägt der Größe der gegenseiti gen Bewegung benachbarter Dichtmembranen Rechnung unter Berücksichtigung des Umstandes, daß die ge genseitige Bewegungsgröße mit dem Abstand von den den Ringraum begrenzenden Wandungen zunimmt.In the same sense, it is appropriate that the cross Pro level measured at the level of the sealing membrane filleting towards the middle of the sealing membrane between whose outer and inner circumferential area increases. This measure also contributes to the size of the mutual against movement of adjacent sealing membranes taking into account the fact that the ge mutual movement size with the distance from the walls bounding the annulus increases.
Für die erwähnte Profilierung gibt es eine Reihe von Ausführungsmöglichkeiten. So kann einmal vor gesehen sein, daß aus dem Material der Dichtmembran gepreßte Erhebungen in Form von Noppen oder der gleichen gebildet sind. Diese verhaken sich bezüg lich benachbarter Dichtmembranen mehr oder weniger miteinander, können andererseits aber auch aneinan der aufgleiten, so daß sie sich in progressiver Form auf die Federsteifigkeit des Membranpaketes auswir ken.There are a number of profiles mentioned of execution options. So can once be seen that from the material of the sealing membrane pressed elevations in the form of knobs or the same are formed. These get caught Lich adjacent sealing membranes more or less with each other, but on the other hand they can also come together the slide up so that it is in progressive form affect the spring stiffness of the membrane package ken.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Profi lierung durch Wellung der Dichtmembranen auszubil den.Another option is the professional training by corrugating the sealing membranes the.
Eine wiederum andere Möglichkeit ist grundsätzlich durch Aufrauhen der Oberflächen der Dichtmembran gegeben, wobei dieses Aufrauhen durch Sandstrahlen, mechanische Einwirkungen, Material auftragende Ver fahren wie zum Beispiel das Flammspritzen oder der gleichen erfolgen kann.Yet another possibility is fundamental by roughening the surfaces of the sealing membrane given, this roughening by sandblasting, mechanical influences, material applying ver drive such as flame spraying or the same can be done.
Schließlich ist auch ein Lösungsweg denkbar, der grundsätzlich darin besteht, daß zwischen die Dicht membran im Bereich zwischen äußerem und innerem Um fangsbereich kreisringförmige, dünnwandige Blattma terialien mit aufgerauhter Oberfläche eingelegt sind. Hier können also grundsätzlich die Dichtmembranen hinsichtlich ihrer Oberfläche unbearbeitet bleiben, während die Schaffung der aufgerauhten Oberfläche dem erwähnten dünnwandigen Blattmaterial übertra gen ist, daß in dieser Form leichter und billiger herzustellen ist.Finally, a solution is also conceivable that basically is that between the sealing membrane in the area between outer and inner environment catch area circular, thin-walled leaf size materials with a roughened surface are inserted. In principle, the sealing membranes can be used here remain unprocessed in terms of their surface, while creating the roughened surface the thin-walled sheet material mentioned gene is that in this form easier and cheaper is to be produced.
Zur Verbesserung der Flexibilität des Membranpaketes kann ohne Beeinträchtigung dessen Trag- und Dicht funktion vorgesehen sein, daß die Dichtmembranen je aus wenigstens einem äußeren und einem inneren Mem branring bestehen und daß die Membranringe sich in Radialrichtung zumindest teilweise überdeckend aus gebildet sind. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Membranringe sich mit wenigstens etwa der Hälfte ihrer radialen Erstreckung gegenseitig überdecken.To improve the flexibility of the membrane package can without any impairment of its carrying and sealing function should be provided that the sealing membranes each from at least one outer and one inner mem exist and that the membrane rings are in Radial direction at least partially overlapping are formed. It is advantageous that the Membrane rings with at least about half cover their radial extent mutually.
Schließlich kann vorgesehen sein, daß das Membran paket durch einen zwischen seinem äußeren und in neren Umfangsbereich bei der axialen Hälfte des Mem branpaketes eingesetzten Spreizkörper in Form eines kreisringförmigen Drahtkissens oder dergleichen aufge teilt und bezüglich seiner Hälften beidseits des Spreiz körpers in gegenläufiger Axialrichtung vorgespannt ist. Hiermit ergibt sich also in Axialrichtung eine zusätz liche gegenseitige Verspannung und Gleitwiderstands erhöhung zwischen benachbarten Dichtmembranen, die je nach den Umständen des Einzelfalles zur Beeinflussung der Federsteifigkeit des Membranpaketes wünschenswert sein kann.Finally, it can be provided that the membrane package by one between its outer and in neren peripheral area at the axial half of the mem used expansion pack in the form of a annular wire cushion or the like divides and with respect to its halves on both sides of the spread is biased in the opposite axial direction. This results in an additional one in the axial direction mutual tension and sliding resistance increase between adjacent sealing membranes, each according to the circumstances of the individual case to influence the spring stiffness of the membrane package is desirable can be.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung erge ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungsformen, die auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:Other features and details of the invention from the following description of Aus leadership forms, which are shown on the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Rohrverbindung im axialen Halbschnitt; Figure 1 shows a first embodiment of a pipe connection according to the Invention in axial half-section.
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform in der Schnitt darstellung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 shows another embodiment in the sectional view of FIG. 1 and
Fig. 3 bis 6 vergrößerte Ausschnittdarstellungen eines Membranpaketes entsprechend dem Kreis ausschnitt A in Fig. 1. FIGS. 3 to 6 are enlarged detail views of a diaphragm assembly according to the circuit section A in FIG. 1.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in gleicher Grundkonstruktion zwei zueinander koaxiale, aufeinander zu gerichtete Rohrenden 1, 2, die zwischen sich einen Ringraum 3 ausbilden, in dem das Rohrende 2 nach radial außen aufgeweitet ist und in einer achsparallelen Wandung 4 ausläuft, die endständig mit einem im wesentlichen nach radial innen gezogenen Wandungsteil 5 abschließt, während das Rohr 1 die innere, achsparallele Wandung 6 bildet, die endständig ebenfalls durch einen im wesent lichen nach radial außen verlaufenden Wandungsteil 7 abschließt, wobei andererseits der Übergang zwischen Rohr 1 und achsparalleler Wandung 6 durch einen nach radial außen gerichteten Sattel 8 gebildet ist, durch den auf der anderen Seite der Wandung 6 ein dem Wan dungsteil 7 entsprechendes Pendant gebildet wird. Der Flanke des Sattels 8, die der Wandung 6 zugewandt ist, entspricht bei der Wandung 4 das im wesentlichen ra dial gerichtete Wandungsteil 9, das dem Wandungsteil 5 in Axialrichtung gegenüberliegt. Figs. 1 and 2 show in the same basic construction, two mutually coaxial, directed towards one another pipe ends 1, 2, which form between them an annular space 3 in which the end of the tube 2 is widened radially outwards and runs in an axially parallel wall 4, the terminal- closes with a substantially radially inwardly drawn wall part 5 , while the tube 1 forms the inner, axially parallel wall 6 , which also ends at the end by an essentially radially outwardly extending wall part 7 , with the other hand the transition between tube 1 and axially parallel wall 6 is formed by a radially outwardly directed saddle 8 , through which on the other side of the wall 6 a part 7 corresponding to the wall is formed. The flank of the saddle 8 , which faces the wall 6 , corresponds in the wall 4 to the essentially ra dial-directed wall part 9 , which is opposite the wall part 5 in the axial direction.
In den Ringraum 3 ist ein Membranpaket 10 eingesetzt, das an seinem äußeren und inneren Umfang zwischen die Wandungsteile 5, 9 bzw. 7, 8 axial eingepreßt und im übrigen durch die Wandung 4 am äußeren Umfang und durch die Wandung 6 am inneren Umfang gefaßt ist.In the annular space 3 , a membrane package 10 is inserted, which is pressed axially on its outer and inner circumference between the wall parts 5 , 9 and 7 , 8 and is otherwise contained by the wall 4 on the outer circumference and by the wall 6 on the inner circumference .
Wie aus Fig. 1 andeutungsweise ersichtlich, haben die Einzelmembranen 11 des Membranpaketes 10 eine zur ra dialen Mitte des Ringraumes 3 zunehmende Profilierung, über die sie aneinanderliegen. Die verschiedenen Mög lichkeiten der Ausbildung einer solchen Profilierung ergeben sich aus den Fig. 3 bis 6, die eine vergrößer te Darstellung des in Fig. 1 verdeutlichten Ausschnit tes A sind.As indicated in FIG. 1, the individual membranes 11 of the membrane package 10 have an increasing profiling towards the radial center of the annular space 3 , by means of which they abut one another. The various Possibilities of forming such a profile result from FIGS . 3 to 6, which are an enlarged view of the cutout A illustrated in FIG. 1.
So zeigt Fig. 3 einzelne Membranen 11, aus deren Ma terial Erhebungen in Form von Noppen 12 geprägt sind, über die benachbarte Membranen 11 aneinanderliegen. Die Positionierung der einzelnen Noppen 12 unterliegt keiner Gesetzmäßigkeit, so daß bei aneinanderliegenden Membranen 11 deren gegenseitiges Aneinanderliegen be züglich der Noppen und der sich an diese anschlie ßenden Membranebene jeder denkbaren Paarungszufäl ligkeit unterliegt.So Fig. 3 shows individual membranes 11 , from the Ma material elevations are shaped in the form of knobs 12 , abut on the adjacent membranes 11 . The positioning of the individual knobs 12 is not subject to any regularity, so that in the case of adjacent membranes 11, their mutual abutment with respect to the knobs and the membrane plane adjoining them is subject to every conceivable pairing coincidence.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung, gemäß der die Membra nen 11 durch Wellung 13 profiliert sind, wobei die Wellungen benachbarter Membranen ineinandergreifen. Eine flexible Bewegung des Membranpaketes und damit die Tendenz benachbarter Membranen, sich gegenein ander zu verschieben, wird durch den mit dem Aufglei ten benachbarter Wellen verbundenen Widerstand ge dämpft. Fig. 4 shows an embodiment according to which the membranes 11 are profiled by corrugation 13 , the corrugations of adjacent membranes interlocking. A flexible movement of the membrane package and thus the tendency of adjacent membranes to move against each other is dampened by the resistance associated with the sliding of adjacent waves.
Entsprechende Wirkungen ergeben sich bei der Aus führungsform gemäß Fig. 5, bei der im wesentlichen ebene Membranen 11 aneinanderliegen, deren Oberflä chen jedoch aufgerauht sind und mit dieser Aufrau hung 14 gegeneinander verzahnt sind.Corresponding effects result from the imple mentation form according to FIG. 5, lie against one another in the substantially planar membrane 11, but whose surfaces are roughened and Oberflä to this roughening hung 14 are mutually interlocked.
Um die Aufrauhung nicht auf der Oberfläche der Mem branen 11 ausbilden zu müssen, kann gemäß Fig. 6 auch der Weg gewählt werden, daß zwischen die Mem branen 11 Blattmaterialien 15 eingelegt werden, de ren Oberfläche die Aufrauhung enthält.In order not to have to form the roughening on the surface of the membrane 11 , the path according to FIG. 6 can also be chosen such that sheet materials 15 are inserted between the membrane 11 , the surface of which contains the roughening.
Allen beschriebenen Ausführungsformen ist, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, gemeinsam, daß die Membranen 11 im Bereich ihres Außen- und Innenum fanges keine zwischen ihnen liegende Profilierung aufweisen, letztere vielmehr erst zur Mitte des Ringraumes 3 hin auftritt und zur Mitte hin zweck mäßigerweise in ihrer Höhe zunimmt.All the described embodiments, as can best be seen from FIG. 1, have in common that the membranes 11 in the region of their outer and inner circumference do not have any profiling lying between them, the latter rather only occurs towards the center of the annular space 3 and towards the center moderately increases in height.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der ausgehend von der Grundkonstruktion gemäß Fig. 1 das Membran paket 16 aus äußeren Membranringen 17 und inneren Mem branringen 18 zusammengesetzt ist, die sich in Radial richtung über den größeren Teil der Radialerstreckung des Ringraumes 3 gegenseitig abwechselnd überdecken. In Höhe der axialen Mitte des Membranpaketes 16 ist in dieses ein Spreizkörper 19 mit linsenförmigen Ra dialquerschnitt eingesetzt, der die Membranpakethälf ten in Axialrichtung voneinander distanziert und da mit die gegenseitig ineinandergreifenden Membranrin ge 17, 18 gegeneinander verspannt, um die Dichtwir kung des Membranpaketes zu erhöhen. Fig. 2 shows an embodiment in which, starting from the basic construction according to FIG. 1, the membrane package 16 is composed of outer membrane rings 17 and inner membrane rings 18 , which alternately overlap each other in the radial direction over the greater part of the radial extent of the annular space 3 . In the amount of the axial center of the membrane package 16 , an expansion body 19 with a lenticular Ra dial cross-section is inserted into it, which distances the membrane package halves from one another in the axial direction and braces one another with the intermeshing membrane rings 17 , 18 to increase the sealing effect of the membrane package .
Selbstverständlich ist auch beim Gegenstand der Fig. 2 die anhand der Fig. 1 und 3 bis 6 im einzelnen ge schilderte Profilierung zwischen benachbarten Dicht membranen zu unterstellen.Of course, the subject of FIG. 2, the ge with reference to FIGS. 1 and 3 to 6 described in detail profiling between adjacent sealing membranes.
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1989
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