DE4136799C2 - Abdichtung für Axialausgleicher von Abgasleitungen für Verbrennungsmotore - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für Axialausglei­ cher von Abgasleitungen für Verbrennungsmotore, bei de­ nen in Außennuten von Ringträgerteilen oder Doppellamel­ lenringträgern sitzende Doppellamellenringe bzw. -sätze, radial gegen die Innenzylinderfläche eines Glockenteils federnd abdichtend, zur Anlage vorgesehen sind.

Es ist bekannt, bei solchen Abdichtungen, die zwei- oder mehrteilig zum Ausgleich der Wärmeausdehnung bei Abgas­ leitungen von Verbrennungsmotoren Verwendung finden, Lamellenringsätze zur Abdichtung gegen Austritt von Abga­ sen einzusetzen. Hierzu werden in die Abgasleitung Aus­ gleichsstücke, bestehend aus einem Ringträger- und diese umgebende Sammelrohr-Glockenteile eingesetzt, die zuein­ ander ein entsprechendes Radial- und Axialspiel aufweisen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Abdichtung allein durch Lamellenringe, auch bei zwei hintereinander angeord­ neten Nuten mit eingesetzten Doppellamellenringen, nicht immer genügt, um eine befriedigende, betriebssichere Ab­ dichtung der heißen, ungereinigten Verbrennungsabgase zu erreichen. Die noch bestehenden Spalten lassen sowohl eine noch unerwünscht große Menge dieses Gases in den Motorraum entweichen als auch, daß sich hierdurch, infolge des unter­ schiedlich verlangsamten Gasstroms in den engen Spalten in Verbindung mit Wirbelbildungen, verkrustete, kohle­ artige Rückstände an den Lamellenringdichtungen und Spal­ ten festsetzen, die mit der Zeit zum Blockieren und da­ durch Zerstören und Außerfunktionssetzen der Dichtungen führen, siehe Katalog der Anmelderin "Fey-Lamellenringe Nr. A4", 1988 Seite 10.

Bei einem weiteren bekannten Vorschlag gemäß der DE-OS 27 01 022 soll die Abdichtung einer solchen Rohrverbin­ dung von Abgasleitungen einer Brennstoffkraftmaschine durch mit stopfbuchsartigen Packungen gefüllte Kammern erfolgen, bei denen insbesondere eine Feder gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 für einen zumindest un­ gefähr konstanten Druck in der Packung auch über länge­ re Betriebszeiten sorgt. Für hohe Abgastemperaturen bis 750° sind diese Packungen jedoch nicht temperatur­ beständig und sie setzen sich zu, verkrusten und ver­ härten durch die in den Abgasen enthaltenen Verunreini­ gungen. Hierdurch läßt die Dichtwirkung bald nach und bei einsetzender Verhärtung tritt ein axiales Festset­ zen ein, wonach Dichtungen dieser Art in Ausgleichs­ stücken von Abgasleitungen nicht mehr ihre Funktion er­ füllen können.

Durch die DE-PS 37 27 915 C2 ist eine kugelkalottenarti­ ge Verbindung zweier Rohre für Abgasanlagen in Kraftfahr­ zeugen bekannt geworden. Bei ihr findet aber ebenfalls eine federgespannte Packungsdichtung Anwendung, die zwar einen Winkelausgleich und bequeme Demontage bietet, aber keinen Längenausgleich.

In DE-Z. Saß, "Dieselmaschine" Bd. 11 (1957) S. 427 wird ein Dehnungsausgleicher in Abgasleitungen beschrieben, der verschweißte Wellrohre verwendet, die sich im Einsatz unter hohen Temperaturen und starken Verunreinigungen der Abgase nicht bewährt haben. Die Elastizität läßt nach, so daß frühzeitig Brüche eintreten und die Innenräume sich zusetzen, außerdem ist der Herstellungsaufwand groß.

Ausgehend von einer Abdichtung für Axialausgleicher von Abgasleitungen der eingangs beschriebenen bekannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Abdichtung mittels Lamellenringen so zu verbessern, daß der Abgas­ austritt verringert und die bisher auftretenden Ver­ krustungen vermieden werden. Außerdem gehört es zur Auf­ gabe der Erfindung, daß die Montage der gesamten Dich­ tung einfach und störungsunempfindlich bleibt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß eine sichere Abdichtung bei Sammelrohr- Schiebeausgleichsstücken von Verbrennungsmotoren, die von Abgasen bei Temperaturen bis zu 750° durchströmt werden und Ablagerungen bildende Verunreinigungen enthal­ ten, durch das Zusammenwirken von abdichtenden Lamellen­ ringen und diesen vorgeschalteten, sowohl an der Innenzy­ linderfläche des Glockenteils als auch an der Stirnfläche des Ringträgerteils stets federnd anliegenden Lamellenrin­ gen dauerhaft bei geringem Aufwand gelöst ist, und die Sammelrohr-Schiebeausgleichsstücke in den bisherigen Aus­ führungen Verwendung finden können. Bei Anlagen mit einge­ setztem Doppellamellenringträger besteht durch die erfin­ derische Ausgestaltung der weitere Vorteil, daß dieser durch die vorliegende, ständig auf ihn axial wirkende Fe­ derspannung nicht zum Klappern durch die einwirkenden Vi­ brationen gelangt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Einsteckbereich eines Sammelrohr-Schiebeausgleichsstückes,

Fig. 2 eine Einzelheit Z nach den Fig. 1 und 6 im ver­ größerten Maßstab,

Fig. 3 eine Einzelheit Y nach den Fig. 1 und 6 im ver­ größerten Maßstab,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen losen Wellfeder­ ring gemäß Schnitt A-B nach Fig. 5,

Fig. 5 eine Seitenansicht gemäß Fig. 4,

Fig. 6 die Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei einem in die Abgasleitung eingesetzten Doppel­ lamellenringträger.

Ein Axialausgleicher 1 einer Abgasleitung weist gemäß Fig. 1 ein Glockenteil 2 und ein in dieses eingesetztes Ringträgerteil 3 auf. Im letzteren sind zwei Außennuten 4 eingearbeitet, in die jeweils bekannte außenspannende Dop­ pellamellenringe 5, zweifach hintereinander liegend, ein­ gesetzt sind, die gegen eine Innenzylinderfläche 14 des Glockenteils zur Anlage kommen. Durch sie wird eine Ab­ dichtung des Radialringspaltes 6 in einer Größe von 0,4 bis 0,5 mm zwischen dem Glockenteil 2 und dem Ringträger­ teil 3 bewirkt, wobei ein Axialabstand 7 von einer Stirn­ fläche 8 des Ringträgerteils 3 bis zu einer Stirnfläche 9 des Glockenteils 2 vorliegt, s. auch Fig. 2 und 3. In diesem Axialabstand 7 ist ein Einzellamellenring 10 und ein Wellfederring 11 eingesetzt, und zwar so, daß der Einzellamellenring 10 gegen die Stirnfläche 8 des Ring­ trägerteils 3 zur Anlage kommt, der anderseitig durch die Federkraft des vorgespannten Wellfederringes 11 axial beaufschlagt wird und so stets an der Stirnfläche 8 anliegt, gleich welchen Temperaturverhältnissen die Ab­ gasleitung jeweils unterworfen ist.

Je nach den Betriebsbedingungen und Anforderungen an die Dichtheit kann auch nur ein Doppellamellenring 5 in eine entsprechende Nute 4 vorgesehen sein.

Der Einzellamellenring 10 liegt außerdem radial mit fe­ dernder Vorspannung an der Innenzylinderfläche 14 des Glockenteils 2 an und bewirkt hiermit eine die Abdich­ tung des oder der Doppellamellenringe(s) 5 hochwirksam ergänzende Abdichtung gegen Austritt von in einen Rohr­ querschnitt 23 strömenden Abgasen.

Ein Stoßspalt des Einzellamellenringes 10 ist etwa mit 0,1 mm ausgeführt, worin durch diesen kleinen Spalt auch zusätzlich die hohe Dichtwirkung begründet ist. Es kön­ nen auch zwei Einzellamellenringe 10 hintereinander lie­ gend oder ein entsprechender Doppellamellenring angewandt sein, was die Abdichtung noch weiter erhöht.

Die verwendeten Ringe, Doppellamellenringe 5 und Einzella­ mellenringe 10, sowie der Wellfederring 11 sind je nach den auftretenden Temperaturen in warmfester bzw. hochwarm­ fester Federstahlqualität hergestellt, so daß die Feder­ eigenschaften auch in den auftretenden hohen Temperatur­ bereichen erhalten bleiben.

Wie es die Fig. 4 und 5 deutlich zeigen, ist der Wellfe­ derring 11 vorzugsweise so ausgeführt, daß er drei radial verlaufende Anlageflächen 17 bzw. 18 oder zum Mittelpunkt verlaufende Anlagelinien 20 aufweist, die für die linke in Fig. 4 liegende Seite mit einem Kreuz x und für die rechts liegende Seite mit einem kleinen Kreis o gekenn­ zeichnet sind. Hierdurch ist eine günstige 3-Punkt-Anlage erreicht. Ein Stoßspalt 19 des Wellfederringes 11 ist in mittlerer Größe, z. B. 0,2 bis 0,4 mm, ausgeführt. Sein Außendurchmesser 13 liegt um einige zehntel Milli­ meter kleiner als der Innendurchmesser der Innenzylinder­ fläche 14. Eine Höhe 15 nach Fig. 4 des ungespannten Wellfederringes 11 ist im Zusammenwirken mit einer Pro­ fildicke 16 desselben sowie seiner Profilhöhe 21 so be­ messen, daß die von ihm auf den Einzellamellenring 10 oder zwei solcher Ringe einwirkende Federkraft bei allen Betriebsverhältnissen und den vorgegebenen Axialabstän­ den 7 eine ausreichende axiale Andrückung des Einzella­ mellenringes 10 bzw. zwei solcher Ringe gewährleistet.

Nach der Ausführung gemäß Fig. 6 ist in eine Sammelab­ gasleitung ein loser Doppellamellenringträger 22, in der Fachsprache auch "Knochen" genannt, eingesetzt, so daß die kombinierte erfinderische Abdichtung mittels Doppel­ lamellenringen 5 und eines oder zwei Einzellamellenrin­ gen 10, federnd beaufschlagt durch Wellfederringe 11, jeweils in den beiden Axialabständen 7 der Glockentei­ le 2 und des Doppellamellenringträgers 22 vorgesehen sind. Hierdurch wird der Doppellamellenringträger 22 ständig axial fliegend unter Federspannung gehaltert, so daß er infolge der Betriebsvibrationen nicht axial anschlägt und somit keine Klappergeräusche verursacht.

Claims (4)

1. Abdichtung für Axialausgleicher von Abgasleitungen für Verbrennungsmotore, bei denen in Außennuten (4) von Ringträgerteilen (3) oder Doppellamellenringträ­ gern (22) sitzende Doppellamellenringe bzw. -sätze (5), radial gegen die Innenzylinderfläche (14) eines Glocken­ teils (2) federnd abdichtend, zur Anlage vorgese­ hen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirn­ fläche (8) des Ringträgers (3) ein Einzellamellen­ ring (10) oder ein Doppellamellenring (5) zur steti­ gen Anlage gebracht wird, der radial unter Federspan­ nung an der Innenzylinderfläche (14) anliegt und axial durch einen Wellfederring (11) gegen eine Stirnfläche (9) der Glocke (2) federnd beaufschlagt ist.

2. Abdichtung für Axialausgleicher nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einzellamellenring (10) einen Stoßspalt aufweist, der im Einbauzustand etwa 0,1 mm beträgt.

3. Abdichtung für Axialausgleicher nach den Ansprü­ chen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ein­ zellamellenringe (10) hintereinanderliegend vorge­ sehen sind.

4. Abdichtung für Axialausgleicher nach den Ansprü­ chen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Axial­ feder ein geschlitzter Wellfederring (11) vorgese­ hen ist, der mit mindestens drei auf seinem Umfang gleichmäßig verteilten, gegensinnig verlaufenden Wellen­ bereichen (12) ausgeführt ist, wobei die Wellenbe­ reiche (12) jeweils mit einer radial verlaufenden Li­ nie (20) bzw. mit kleinen Flächen (x, o) bei planer, axialer Einspannung an den Stirnflächen (8) bzw. dem Einzellamellenring (10) oder einem Doppellamellenring zur Anlage kommen, wobei die Höhe (15) im Zusammenwir­ ken mit der Profildicke (16) im nicht eingesetzten Zustand so bemessen ist, daß unter den zu berück­ sichtigenden Betriebsverhältnissen, eine ausreichen­ de, axiale Federkraft auf den Einzellamellenring (10) bzw. Doppellamellenring ausgeübt wird.