DE4104906A1 - Lamellen- und expander-dichtungs-zentrierkombination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamellen- und Expander- Dichtungs-Zentrierkombination für Abgasrohrsysteme, bei der ein als Glocke ausgebildetes Rohranschluß­ stück das andere Rohranschlußstück mit einem Ring­ träger-Dichtungssatz umgibt.

Bei Abgasrohrsystemen von Verbrennungsmotoren, Kom­ pressoren oder dgl. werden die Rohre oft mehrteilig ausgeführt, damit die durch die hohe, häufige Er­ hitzung und Abkühlung auftretenden, axialen Ausdeh­ nungen und Verkürzungen keine solche Spannungen auf diese Systeme auslösen, die eine Zerstörung der Rohr­ verbindungen, insbesondere an den Schweißnähten und auch an Halterungen derselben, bedingen würden. Diese auftretenden Spannungen werden auch durch die von den Kolbenmotoren bzw. Kompressoren ausgehenden Dau­ erschwingungen noch beträchtlich erhöht, wobei beson­ dere Belastungsspitzen beim Lauf der Maschinen, wie bei hohen Leistungsanforderungen und in ihren kriti­ schen Drehzahlbereichen, auftreten. Solche axiale Verschiebungen zulassenden und radiales Spiel aufwei­ senden sowie die Gase abdichtenden Rohrsteckverbin­ dungen werden auch Glocken-oder Tulpenverbindungen genannt.

Bekannte Lösungen dieser Art verwenden zur Gas-Ab­ dichtung bei den Steckverbindungen nebeneinander liegend zwei sogenannte stabilisierende Doppel-La­ mellenringe, bei denen deren Endbereiche jeweils nach innen so abgebogen sind, daß ihre inneren An­ lageflächen hier wesentlich näher zu den Nutgründen liegen, wobei aber immer noch etwas Spiel deswegen vorhanden sein muß, damit bei den trockenen und un­ ter hoher Hitze sowie großen Erschütterungen stehen­ den Betriebsbedingungen kein Festsetzen dieser Ring­ partien in den Nuten entsteht, was dadurch noch be­ günstigt würde, weil die Anlageflächen der abgebo­ genen Ringteile in den Nutgründen verhältnismäßig klein sind, also hohe Werte in der Flächenpressung vorliegen.

Durch das unter den geschilderten harten Betriebs­ verhältnissen vorliegende radiale Spiel der nach innen abgebogenen Ringpartien wird demnach ein, wenn auch geringes radiales Ausschlagen der beiden Partien der Rohrsteckverbindung zueinander einge­ leitet, wobei diese Ausschläge durch die Elastizi­ tät und nur begrenzte Belastbarkeit dieser Ringe in Verbindung mit den starken Vibrationen höhere Werte annehmen.

Nachteilig ist ferner, daß diese beiden stabilisiert­ en Lamellenringe nicht immer zueinander so eingebaut werden, daß die Stoßbereiche an den Enden um 180° versetzt liegen bzw. sich im Betrieb so verdrehen können, daß die zunächst gegenüberliegende Lage nicht mehr vorliegt und hierdurch eine exzentrische Lage beider Rohrteile, der inneren Ringträger zur Glocken­ bohrung, eintritt, wodurch auch ein Geräusch verur­ sachendes und auf die Dauer Beschädigungen begünstigendes Anstoßen dieser Teile eintritt, was dazu führt, daß an der umgebenden Glocke stärkerer Abrieb entsteht, wodurch diese Abdichtung immer undichter wird und somit frühzeitig ausgetauscht werden muß. Auch ist die Abdichtungswirkung sowieso durch die abgebogenen Enden und somit im Stoßbereich verringerte Anlage an der Außenzylinderfläche verkleinert, was durch eine exzentrische Lage der Teile noch sehr verstärkt wird.

Diese Übelstände sollten nach ebenfalls bekannten Vorschlägen durch Zwischenschalten von biegbaren und axial nachgebenden Metallwickelschläuchen in die Abgasrohrleitung ausgeschaltet werden. Solche Schläuche liegen aber hoch im Preis und ihre Lebens­ dauer ist verhältnismäßig niedrig, da infolge der Schwingungseinflüsse - insbesondere an den Anschluß­ stellen - oft Risse auftreten. Auch lassen solche Metallwickelschläuche größere Abbiegungen nicht zu und sind somit bei kurzen Einbauverhältnissen - insbesondere bei größerem Seitenversatz der Zu­ und Abgänge - nicht verwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrsteckver­ bindung dieser Art zu schaffen, die niedrig im An­ schaffungspreis liegt, eine hohe Betriebsstunden­ zahl garantiert, keine Klappergeräusche und auch keinen hohen Verschleiß und somit Beschädigungen verursacht, eine narrensichere Montage erlaubt bei hochwirksamen Abdichtungsverhältnissen, die sowohl auch bei starkem Seitenversatz des Zu- und Abganges zueinander als auch insbesondere bei kurzen Einbau­ räumen hierbei anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einen Ringträger nebeneinander mindestens zwei Nuten vorgesehen sind, in die zwei außenspannende Doppellamellenringe bzw. ein Expanderring eingesetzt sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Patent­ ansprüche gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei axial verschiebbaren Rohrsteckverbindungen für Abgasrohrleitungen der beschriebenen Art, die hohen Belastungen und Tempe­ raturschwankungen ausgesetzt sind, eine stets hoch­ wirksame Abdichtung bei langer Lebensdauer und lärm­ freiem Betrieb gewährleistet ist und die ineinander­ gesteckten Hälften der Rohranschlüsse stets eine zueinander zentrische Lage einnehmen bei ausreichen­ dem Radialspiel der Dichtungen, wobei kein nennens­ werter Verschleiß auftritt und eine Dämpfung der Schwingungseinflüsse vorliegt. Die Abdicht- und schwin­ gungsabfangende Wirkung kann auf einfache Weise durch Anwendung mehrerer gleicher Lamellen bzw. Expander­ ringe wunschgemäß eingestellt werden. Dies alles ist erreicht bei wenig aufwendiger Bauweise der Steck­ verbindungen, die zudem kurze Einbauräume und/oder starken Seitenversatz der Zu- und Abgänge ermöglichen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt, es zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch den Erfindungs­ gegenstand,

Fig. 2 eine Einzelheit Z nach Fig. 1, im vergrößer­ ten Maßstab,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie A-B nach Fig. 1, bei der die Wandstärken zur Verdeutlichung der Darstellung verdickt aus­ geführt sind,

Fig. 4 eine verhältnismäßig kurze Ausführung einer Doppelsteckverbindung bei starkem Seiten­ versatz der Zu- und Abgänge, ausgerüstet mit Mehrfachlamellenringsätzen,

Fig. 5 eine Einzelheit Y nach Fig. 4 im vergrößerten Maßstab.

Bei einer Lamellen- und Expanderzentrierring-Kombi­ nation 1 gemäß den Fig. 1 und 2 weist das das Gas abführende Rohr 2 an seinem Ende eine Glocke 3 als Rohranschlußstück auf, die durch Aufweiten desselben gebildet ist, wobei die äußere Partie mit einem er­ weiternden Konusbereich 4 zum Ermöglichen eines ein­ fachen Einsteckens bei der Montage versehen ist. Auf dem in den Glockenbereich eingesteckten Rohran­ schlußstück des zweiten, das Gas heranführenden Rohres 5 ist ein Ringträger 6 festsitzend angeordnet, der vorn mit einer Nute 7 zur Aufnahme zweier Doppel­ lamellenringe 8 und anschließend mit einer zweiten Nute 9 zur Aufnahme eines sogenannten Expanderringes 10 versehen ist. Die Doppellamellenringe 8 sind aus vergütetem, hitzebeständigem Material gefertigt, ebenso der offene Expanderring 10, der vieleckig, z. B. neunfach, gestaltet ist und mit seinen äußeren Kantenbereichen 12 an einer Zylinderinnenfläche 13 der Glocke 3 und mit seinen Zwischenbereichen 14 tangential an der Grundfläche 16 der Nute 9 anliegt. Letzterer unter solcher Federspannung, daß die beiden Rohre 2 und 5 unter den auftretenden, durch den bei­ spielsweise vorliegenden Kolbenmotorbetrieb verur­ sachten Schwingungen nur noch sehr leicht gegen­ einander ausschwingen, ohne anzuschlagen, wobei die auftretenden Biegespannungen im Expanderring 10 inner­ halb der zulässigen Werte liegen. Hierdurch ist stets sowohl eine Zentrierung beider Rohrteile zueinander als auch eine infolge der auftretenden Reibung be­ dingte Abdämpfung der Schwingungseinflüsse in dieser Steckverbindung erreicht.

Wenig Abrieb verursachende Reibungsverhältnisse sind dadurch begünstigt, daß die Kanten 17 und 20 der Doppellamellenringe 8 bzw. des Expanderringes 10 abgerundet oder abgefast ausgeführt sind und auch die beiden Enden der Doppellamellenringe geometrisch gleich wie ihre übrigen Partien geformt sind.

Der Zu- und Abgang des verkröpften Rohrstückes 18 nach Fig. 4 ist um das Maß 19 seitlich versetzt aus­ geführt, wobei es beispielsweise an einen Turbolader 20 angeschlossen ist.

Zur Erhöhung der Abdichtwirkung, wenn z. B. höhere Gasdrücke vorliegen, und auch zur Beherrschung stär­ kerer Schwingungen sind verschiedene Kombinationen von Lamellen- und Expanderringen anzuwenden. So sind in einem Ringträger 21 drei Nuten vorgesehen, zwei Nuten 7 für zwei Doppellamellenringe 8 und zwischen ihnen eine Nute 9 für einen Expanderring 10.

In einem Ringträger 23 eines zuführenden Rohres 24, siehe auch Fig. 5, sind zwei Nuten 25 so ausgebildet, daß sie außenliegend je einen außenspannenden Doppel­ Lamellenring 8 und zwischen diesen einen innenspannen­ den Doppellamellenring 26 aufnehmen, wodurch die Gasabdichtung noch weiter erhöht ist. Zwischen diesen beiden Lamellenringabdichtungen ist ein Expander­ ring 10 in einer Nut 25 eingesetzt, es kann aber auch so vorgegangen werden, daß der Expanderring 10 entsprechend hinter den beiden Lamellenringab­ dichtungen, gleich welcher Ausstattung, angeordnet wird, wobei zur weiteren Erhöhung der Abdichtwirkung an­ stelle der Doppellamellenringe 8 auch zwei Doppellamellen­ ringe 8 nebeneinander in entsprechenden Nuten entspre­ chender Ringträger verwendet werden können.

Für extrem hohe Abdichtforderungen können auch, wie nicht dargestellt, je Nute drei außenspannende und jeweils zwischen ihnen je ein innenspannender Doppel­ lamellenring 8 bzw. 26 berücksichtigt werden.

Ebenso können im Rahmen der Erfindung je Dichtungs­ und Führungssatz zwei oder drei Expanderringe 10 mit den Doppellamellenringen 8 bzw. 26 kombiniert werden, wenn z. B. sehr starke Schwingungseinflüsse abzufangen sind. Hierdurch können die einzelnen Ex­ panderringe 10 auch elastischer und somit weicher federnd ausgeführt sein, was geringere Flächenpressun­ gen an den Anlagen ergibt und ein leichteres Montieren erlaubt, da die auftretenden Kräfte je Ring kleiner sind.

Das Rohr 24 ist vor der Steckverbindung durch seinen Bereich 27 abgewinkelt ausgeführt, womit gezeigt ist, daß es jede gewünschte Form annehmen kann, wie z. B. eine strichpunktiert gezeichnete gerade Rohr- Ausführung 28, was deutlich macht, daß mit der erfin­ dungsgemäßen Ausführung der kombinierten Lamellen- Expanderring-Bauart, den oft verwinkelten und engen Platzverhältnissen im Motoren- oder Kompressorraum weitgehendst Rechnung getragen werden kann, im Gegen­ satz zu den erwähnten Metallwickelschläuchen, was sich im besonderen auf den Seitenversatz, Maß 19, der Gas zu- und abführenden Rohre bezieht. Gleicher­ maßen ist die Erfindung auch bei oft verwendeten starkwandigeren Anschlußrohren bzw. Abgaskrümmern, die meist als Gußteile hergestellt werden, anwendbar.

Claims (3)

1. Lamellen- und Expander-Dichtungs-Zentrierkombi­ nation für Abgasrohrsysteme, bei der ein als Glocke ausgebildetes Rohranschlußstück das andere Rohranschlußstück mit einem Ringträger-Dichtungs­ satz umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Ringträger (6, 21, 23) nebeneinander mindestens zwei Nuten (7, 9) vorgesehen sind, in die zwei außenspannende Doppellamellenringe (8) bzw. ein Expanderring (10) eingesetzt sind.

2. Lamellen- und Expander-Dichtungs-Zentrierkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Ringträgern (21) jeweils in Nuten (7) zwei außenspannende Doppellamellenringe (8) zwischen einem Expanderring (10) in einer Nute (9) oder nebeneinander vor Letzterem vorgesehen sind.

3. Lamellen- und Expander-Dichtungs-Zentrierkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder in einem Ringträger (23) in einer Nute (25) zwei bzw. drei außenspannende Doppellamellen­ ringe (8) und zwischen diesen jeweils ein bzw. zwei innenspannende Doppellamellenringe (26) und benachbart zur gasentfernten Seite ein bzw. zwei Expanderringe (10) in Nuten (9) oder daß weiter von letzterem benachbart nochmals nur außen- bzw. außen- und innenspannende Doppel­ lamellenringe (8, 26) vorgesehen sind.