WO2012038547A1 - Fixierter, vorzugsweise gasdichter wickelschlauch - Google Patents

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WO2012038547A1
WO2012038547A1 PCT/EP2011/066623 EP2011066623W WO2012038547A1 WO 2012038547 A1 WO2012038547 A1 WO 2012038547A1 EP 2011066623 W EP2011066623 W EP 2011066623W WO 2012038547 A1 WO2012038547 A1 WO 2012038547A1
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winding tube
hose
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winding
band
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PCT/EP2011/066623
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English (en)
French (fr)
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Matthias Weiss
Karl-Heinz MÜNKER
Dietmar Baumhoff
Andreas Gerhard
Karsten Schenk
Michael Henkelmann
Oliver Selter
Stefan Hauk
Original Assignee
Westfalia Metallschlauchtechnik Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/14—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics
    • F16L11/16—Hoses, i.e. flexible pipes made of rigid material, e.g. metal or hard plastics wound from profiled strips or bands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/121—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams with non-welded and non-soldered seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C37/123—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams of coated strip material; Making multi-wall tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/12—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams
    • B21C37/124—Making tubes or metal hoses with helically arranged seams the tubes having a special shape, e.g. with corrugated wall, flexible tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F01N13/1816—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration the pipe sections being joined together by flexible tubular elements only, e.g. using bellows or strip-wound pipes
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    • F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
    • F01N2530/02—Corrosion resistive metals
    • F01N2530/04—Steel alloys, e.g. stainless steel
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    • F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
    • F01N2530/26—Multi-layered walls

Definitions

  • the invention relates to a winding tube of at least one spirally wound band.
  • Winding hoses made of metal are often used in decoupling elements for exhaust systems of motor vehicles.
  • a simple hooked winding tube is known, which allows a Wckel tubing relatively high axial elongation of up to 70%.
  • the mentioned stretching is still not sufficient.
  • the hose produced should preferably have a reduced gas or liquid leakage.
  • the invention comprises a Wckelschlauch of at least one spirally wound tape, which consists of a "band material".
  • the band may in particular be a profiled metal band.
  • the Wckelschlauch is characterized in that turns of the tape are at least partially joined by a material other than the band material additional material. By the additional material thus the relative mobility of the connected tape turns is repealed, whereby the wound hose can be stiffened as needed selectively, in sections or over its entire length or rigid. Therefore, a hose with a tight bending radius, the turns of which would be too loosely per se, can be provided with sufficient stability. Furthermore, that can
  • the filler material can connect adjacent or overlapping tape turns selectively or in smaller spatial areas.
  • the additional material connects the corresponding tape turns completely at least once (360 °) circumferentially around the winding axis of the hose.
  • the circumferential connection may in particular also extend over the entire axial length of the Wckelschlauches, so that it is completely rigid (and preferably also gas-tight).
  • At least one tape is spirally wound
  • band windings of the wound strip or bands are materially bonded by a filler material other than the strip material.
  • the additive material may in particular have a lower melting point than the strip material.
  • the additional material may furthermore be in particular zinc or contain zinc.
  • Zinc has a lower melting point than many other metals, especially for
  • Waste hoses of exhaust systems used steels, and can therefore connect well with these.
  • the aforesaid zinc supplemental material may optionally be applied by hot dip galvanizing, i. H. by immersing the wound strip in molten zinc.
  • hot dip galvanizing i. H. by immersing the wound strip in molten zinc.
  • this can be done by high-temperature hot-dip galvanizing, in which the bath temperature is about 530 ° C.
  • the zinc supplemental material may further be attached by (partial or total) immersion of the tape wound and three-dimensionally configured tubing into a liquid molten zinc melt. In this way, a desired tube configuration can be permanently fixed.
  • the strip material can be or contain, for example, stainless steel or steel.
  • a zinc-containing additive material is used, in particular steels are preferred.
  • the filler may optionally be a solder material, i. H. a relatively low melting point metal or metal alloy.
  • solder material includes the above
  • the solder material is preferably a high-temperature solder, which liquefies only at a temperature of typically more than 500 ° Celsius. In this way it can be ensured that the brazing material remains fixed during the usual operating temperatures of a winding tube, if this in one
  • the second step of the method according to the invention can be carried out, for example, by mechanically or manually soldering strip turns together at points. According to a preferred embodiment, however, the brazing material becomes solid during or after winding of the at least one band
  • brazing material can be effected, for example, by virtue of the fact that the brazing material itself is initially present as a band which is wound together with the at least one band of the wetting tube and thus “automatically” comes to rest between the band windings.
  • band of the solder material denotes any "endless" configuration of the solder material, in particular wire-like
  • the said stretchable Wckelschlauch consists of at least two spirally wound bands, for example, profiled metal bands. Seen in longitudinal section (along the hose or rotation axis), the Wckel hose should have at least three so-called “telescope sections" for which the following conditions apply: a) In the compressed state of the winding tube, the telescopic sections are arranged axially overlapping (ie they extend parallel to each other over the same axial distance).
  • the considered telescopic sections are arranged axially adjacent to each other. Typically, they are arranged axially consecutively, d. H. without (axial) gaps.
  • the considered telescopic sections are hooked together with respect to an axial extension.
  • the telescopic sections thus have (typically radially projecting) hook elements which at certain extensions of the
  • Wckelschlauches only easy to its axial length, since they are all housed parallel to each other in the same axial section due to their telescopic arrangement. Only when stretching the Wckelschlauches the telescopic sections are transferred from the axially overlapping positioning in an axially consecutive positioning, so that each telescope section contributes individually to the axial extent. With a correspondingly large number of telescopic sections can be realized in this way virtually an arbitrarily large extension of Wckelschlauches.
  • the Wckelschlauch is constructed the same over its entire axial length, d. H. in longitudinal section has a plurality of telescopic sections, each of which (at least) are arranged telescopically.
  • the structure of the Wckelschlauches is periodic in the axial direction.
  • Wckelschlauches preferably contains an S-shaped contour with radially directed end webs. Due to the presence of a band with an S-shaped contour, a good cohesion of the wound bands is achieved. In addition, the S-shaped contour, with only two different bands allows a telescopic
  • this contains at least two bands with different cross-sectional profiles.
  • all of these bands are arranged axially sequentially and wound together (ie all different bands are juxtaposed as a wide "multiband", and this "multiband" is wound to the hose.)
  • the at least three telescopically arranged telescopic sections are distributed on at least two different bands (on different
  • Longitudinal section of Wckelschlauches shows) is preferably composed of individual webs.
  • the webs can parallel, perpendicular and / or oblique to the tube axis.
  • the telescopic sections are preferably formed by parallel webs, entanglements between the telescopic sections by radially or obliquely extending webs.
  • the bands forming the winding tube may optionally be coupled together by an agraffraum bond.
  • At least one of the bands of the Wckelschlauches may have inner scales and / or outer scales.
  • a “scale” is a longitudinal section of the
  • the bands from which the Wckelschlauch is wound can be in the simplest case strip-like structures of a homogeneous material. According to a preferred embodiment of the invention, however, at least one of the bands is multi-ply, d. H. consisting of at least two layers of different materials and / or different structure. By such a multi-layered design, the band can be equipped on its inside or outside each with optimum properties.
  • the multilayer tape may preferably include at least one metallic and one thermally insulating tape layer.
  • the metallic band layer is arranged so that it protects the thermally insulating band layer, for example, before an attack by
  • the stretchable Wckelschlauch described should contain a filler material such as a Lotwerkstoff or zinc, which band turns at least in places connects.
  • the additional material thus repeals the relative mobility of the connected belt windings, as a result of which the wound hose can be formed as required, selectively, in sections, or rigidly over its entire length.
  • the solder material is preferably a High-temperature solder, which liquefies only at a temperature of typically more than 500 ° Celsius. In this way it can be guaranteed that the
  • Solder during the usual operating temperatures of a winding tube, which is used in an exhaust system, remains fixed.
  • the invention further relates to a line element, in particular for exhaust pipes of motor vehicles, which contains a winding tube of the type described above.
  • the above-mentioned piping element can be flexible overall if it contains no other hose-like components except the Wckelschlauch or if all these components are also flexible. Due to the high axial extension of the
  • Wckelschlauches such a flexible conduit element realize a high axial and lateral movement.
  • the said conduit member may also be considered a rigid, in the preferred
  • Embodiment curved conduit member may be formed.
  • a rigid conduit element can be realized for example by (coaxially to the winding tube) a rigid tube is arranged (outside or inside).
  • the (initially flexible) Wckelschlauch invention can be stiffened, for example by galvanizing or by soldering tape turns to a rigid
  • the radius of curvature is optionally smaller than twice the diameter of the conduit element, in particular smaller than the simple diameter.
  • Rigid, curved tubes with such tight bending radii are often used in exhaust pipes to realize compact configurations. Only by the high stretchability of Wckelschlauches invention, it is possible to coat such pipes.
  • Fig. 2 shows a modification of the Wckelschlauches of Figure 1, wherein the inner
  • FIG. 3 shows a modification of the winding tube of FIG. 2, wherein the profile of the outer band is supplemented by an inner scale;
  • Fig. 4 shows a modification of the Wckelschlauches of Figure 3, wherein the profile of the outer band is further supplemented by an outer scale;
  • FIG. 7 shows a modification of the Wckelschlauches of Figure 6, wherein the bands are formed in multiple layers with an inner insulating layer and optionally at least one of the outer band layers may consist wholly or partly of a solder material;
  • Fig. 11 a Wckelschlauch from an agraffartig hooked tape with
  • Fig. 12 is a Wckelschlauch from an agraffartig hooked tape with inner and
  • FIG. 13 shows a cross section through the bend of a winding tube according to
  • FIG. 8 wherein a filler material stiffening the hose can be seen.
  • liners for the exhaust system in decoupling elements of exhaust systems. They are introduced into gas-tight metal bellows in order to avoid additional turbulence in the exhaust gas flow and also to improve the thermal and acoustic insulation properties of the decoupling element.
  • a simple embodiment of the metal hoses used as a decoupling element is the so-called Agraff hose. Further exemplary embodiments, which have even lower exhaust gas leakages compared to the Agraff hose, are known from the documents
  • Embodiments of the winding tubes are multi-layered in their final contour, but are always made from a single, in the original form flat metal band.
  • exhaust systems Since worldwide legal regulations regulate the pollutant emissions of commercial vehicles significantly downwards in the future, exhaust systems will increasingly be equipped with aftertreatment modules, such as, for example. Soot particle filters and SCR systems equipped. The functionality of the exhaust aftertreatment is greatly influenced by the
  • this is done in the car area by a so-called air gap insulation. That the exhaust pipes directly behind the engine and up to the catalytic converter are double-walled.
  • An economical alternative to the double-walled design is the application of shielding plates on a single-walled exhaust pipe.
  • preformed sheets mounted on the straight and curved pipe sections.
  • Standardization and industrialization is to be striven for since in the future the predominant part of the exhaust systems between the turbo outlet and the entrance to the after-treatment in the field of commercial vehicles will have thermal insulation.
  • One possibility for producing a multilayer structure or for generating an air gap insulation is the sheath of a rigid exhaust pipe with a
  • winding tubes according to the invention shown in FIGS. 1-8 consist of a plurality of strips, preformed in different profile geometries, which are alternately wound into one another in the further production process.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of such a Wckelschlauches 100. It consists of two different pre-profiled metal bands 1 10 and 120. In this case, a first of the two bands 110 (Figure 1 a left) on the profile of a conventional, hooked hose. The S-shaped contour of this band 110 consists of the radially to the tube axis X standing webs on the left profile edge (web 116), in
  • the configuration is expanded with a second profile 120.
  • the second profile 120 (FIG. 1a center) consists of a left-hand radial web 126.
  • a second radial web 124 directly adjoins this with a 180 ° sheet folding.
  • the profile is bounded by a radially inwardly projecting web 122.
  • the radial webs 126 and 122 are connected by the axially located web 121. The latter is also referred to below as the "second telescope section" TA2.
  • the large stretch is achieved by an effect similar to that of a telescope.
  • three "telescope sections" TA 1, TA 2 and TA 3 of the bands 110 and 120 are arranged axially overlapping, while in the extended state (FIG. 1 c) they are arranged axially successively.
  • the axial extension of a period length of Wckelschlauches 100 is thus approximately equal to the length of a telescopic section in the compressed and equal to the length of three telescopic sections in the extended state.
  • the axial extent of the Wckelschlauchs 100 in the compressed state corresponds to the sum of the axial lengths of the first profile 1 10.
  • the axial length of the second profile 120 is composed of the sum of the axial lengths of its webs 121, 122, 124, 126 together. In the compressed state, this sum corresponds to the sum of the axial lengths of the webs 11 and 112. This means that the second profile 120 is bounded on the left side by the web 114 and lies below the webs 11, 12. Thus, the second profile 120 has no contribution to the axial length in the compressed state.
  • the winding tube 100 is telescopically extended.
  • the entire extension of the profile configuration is substantially extended by the axial extent of the telescopic section TA2.
  • FIG. 2 shows a variant of the winding hose of FIG. 1.
  • a simply hooked profile 210 is used which corresponds to the first profile 110 of FIG.
  • the second profile geometry 220 is modified from the band 120 of FIG. 1 by the fact that the metal fold between the radial webs 224 and 226 is located radially outward.
  • FIG. 3 shows a variant of the Wckelschlauchs of Figure 2.
  • the second profile 320 of this Wckelschlauches 300 corresponds to the second profile 220 of Figure 2.
  • the already-hooked profile 110 already described in Figure 1, however, is extended to the first profile 310.
  • a radial metal fold with a subsequent radial web 316 and an inner scale 315 is added to the left side.
  • Inner scale 315 consists of a first inner hose scale 315a, a radial web 315b in the length of the sheet thickness, and a second inner hose scale 315c.
  • the attached inner scale 315 provides a
  • Hollow chambers HK1, HK2 stretched to improve the insulation effect.
  • the inner scale 315 makes no contribution to the axial length.
  • the first profile 410 of the winding tube over the right side of Figure 3 is a radially inwardly directed folded sheet metal, a directly adjacent radial web 412, and an outer scale 417 extended.
  • the outer scale 417 consists of a first outer hose scale 417a, a radial web 417b in the length of the sheet thickness, and a second outer hose scale 417c. The outer scale 417 again performs in the
  • FIG. 5 shows by way of example a wetting tube 500, which consists of three different, pre-profiled bands 510, 520, and 530.
  • the first band 510 consists of an axial web 511 (first telescope section TA1) with adjacent, inwardly pointing, differently long radial webs 512 and 514.
  • the second band 520 corresponds to the second band 120 of FIG. 1 and includes the second
  • the third band 530 consists of an axial web 531 (third telescopic section TA3) with adjacent, outwardly facing, equal length
  • FIG. 6 shows a further variant of the Wickeischlauchs from Figure 1 is shown.
  • Comparison of the first profile 610 with the first profile 110 of FIG. 1 shows that the radial webs 616 and 612 on the left and right profile edges in the variant from FIG. 6 do not have a right angle with respect to the axis of rotation X.
  • the angle ⁇ of the left radial ridge 616 is .mu.m
  • the radial web 622 lying opposite this web 616 on the second profile 620 runs parallel in order to achieve the greatest possible contact area in the stretched state.
  • the angle ⁇ of the right radial web 612 to the axis of rotation X is between 60 ° and 90 °.
  • the web 612 opposite this radially upper, right web 624 on the second profile 620 again runs parallel to achieve the greatest possible contact area in the extended state.
  • the Wnkel ein shown of the radial webs can increase strength for all profiles shown in Figures 1 to 5 strength. Thus, this design element is relevant for all variants shown.
  • the stretching of the Wickeischlauchs is not limited, as the comparison of Figures 6b and 6c shows.
  • FIG. 7 shows the geometry of FIG. 6 in a multilayer construction of FIG
  • the first band 710 in the form shown, for example, consists of three plies 710a, 710b and 710c, in which preferred embodiment the outer plies 710a and 710c are metallic.
  • the middle layer 710b describes a thermally insulating tape layer.
  • the outer layers 720a and 720c of the second profile geometry 720 are metallic.
  • the middle tape ply 720b is insulating in the preferred embodiment. Any combination of profiles with and without insulating tape layers are technically feasible.
  • At least one of the outer layers (710a, 710c, 720a, 720c) consists wholly or partly of a brazing material.
  • the embodiment of the stretchable Wckelschlauchs produced under integration of a Lottechnikstoffs can be brought in a subsequent manufacturing step in an arbitrarily curved shape.
  • Profile configurations made of Agraffprofilen also significantly increased elongation technically feasible in principle. This is shown in FIG. 8 for a winding tube 800
  • the first profile 810 differs from the first profile 110 of FIG. 1 essentially in that axial sections 813 'and 811' directed towards the terminal radial webs 816 and 812, which are parallel to the axial sections 813 and 81 1, respectively, still extend to the center of the profile and extend over about half its length.
  • the second profile 820 differs from the (alternative) second profile 120 'of Figure 1 essentially in that of the terminal
  • Radial webs 824 and 822 each still to the profile center directed axial sections 821 "or connect 82T, which extend parallel to the axial section 821 and extending on the outside or inside about half of its length.
  • FIG. 9 shows schematically the use of a Wckel hose according to the invention (eg in the embodiment of Wckelschlauches 100 of Figure 1) in one
  • the conduction element 1 contains an inner (preferably rigid) tube 10, with a tight bending radius R, which is approximately equal to the
  • Pipe diameter D is bent. Due to its high stretchability, the
  • Wckelschlauch 100 adapt to this tight bend and so form a thermally insulating air gap around the tube 10 around.
  • the insulating tape ply (s) are centered in a preferred embodiment
  • winding tube provides different numbers and combinations of the profile geometries described in the figures.
  • All embodiments of the Wckelschlauchs have in common that they consist of several, preferably two different profiles, wherein one of the two is retracted telescopically in a compressed state in a second, so that the
  • the winding tube consists of at least two in their geometry
  • the axial length of the winding tube in the compressed state is in
  • Profile webs are axially and radially to the hose axis.
  • the profiles of the Wckelschlauchs are simply hooked, a portion of the individual profile webs is axially and the remaining part of the profile webs includes with the hose axis a Wnkel between 60 ° and 90 °.
  • the profiles of the Wckelschlauchs have partially inner shed, which ensure a relatively smooth inner surface in the stretched state.
  • At least one profile of the Wickeischlauchs consists of a single metallic band layer.
  • At least one profile of the Wickeischlauchs consists of several tape layers.
  • the profiles of the Wckelschlauchs consist either of a band layer or all of several tape layers.
  • the profiles of Wckelschlauchs are multi-layered and consist only of metallic tape layers, or of metallic and thermal insulating tape layers.
  • the winding tube is arranged outside or inside in an assembly with a rigid tube or a flexible conduit element.
  • the winding tube is arranged in an assembly with straight and curved, rigid conduit elements inside or outside.
  • Bandwindungen are at least partially cohesively connected by a different material from the strip material additional material;
  • a profile or a band layer of Wckelschlauchs consists wholly or partly of a solder material, so that it can be brought into any curved shape and transferred by a subsequent soldering in a rigid conduit element.
  • Figures 10 to 12 show various Wckelschläuche 900, 1000, 1100 from a agraffartig hooked tape 910, 1010, or 11 10 (each top: cross-section through a band, center: compressed hose, bottom: stretched hose). In the embodiment of Figure 11, this band has inner sheds, in the embodiment of Figure 12 it has inner and outer sheds.
  • Figure 13 shows a cross section through the bend of a Wckelschlauches 1200 according to Figure 8 with agraffartig entanglement of two bands 1210, 1220. Unlike the other figures here is both the (stretched) hose outside and the (compressed) hose inside shown. The tube central axis is indicated by the line XX.
  • the bands 1210, 1220 of the winding tube 1200 are fixed in the bent configuration relative to each other by a filler material 1250 cohesively. This may be a solder material or, in particular, zinc 1250. By closing all spaces between the bands 1210, 1220 of the
  • Wckelschlauch 1200 also be made gas-tight.
  • Galvanic galvanizing (Zinc is present as a zinc electrolyte, the workpiece serves as a cathode, inner tube galvanizing is possible with the inner anode not contacting the inner surface of the tube).
  • Spray galvanizing (zinc is melted and applied by compressed air).
  • the high-temperature galvanizing is usually preferred, since there is no tearing there (holes remain free, making passport contour components is possible).
  • the component Before galvanizing, the component is preferably pickled.
  • the component In hot dip galvanizing, the component is preferably immersed in a liquid zinc melt with additions of silicon. Due to mutual diffusion processes, the zinc adheres to the surface and combines with it to form an iron-zinc alloy layer.
  • the strip material steels are preferred, for.
  • Corrosion protection is achieved by the formation of zinc carbonate.
  • Typical zinc thicknesses are 40-80 ⁇ .
  • the zinc thickness is linearly dependent on the dipping time.
  • the elements which influence the growth of layers are: Si, Pb, Bi, Sn, Ti, V, Ni.
  • Pipe bends have ovality
  • Pipe bends have wall thickness reduction in the outer bend.
  • a bow made of winding tube allows a simple, inexpensive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wickelschlauch (1200) aus mindestens einem spiralförmig gewickelten Band (1210, 1220), bei dem Bandwindungen zumindest stellenweise durch ein vom Bandmaterial verschiedenes Zusatzmaterial (1250) stoffschlüssig verbunden sind. Das Zusatzmaterial kann insbesondere Zink enthalten und durch Feuerverzinken aufgebracht werden.

Description

Fixierter, vorzugsweise gasdichter Wickelschlauch
Die Erfindung betrifft einen Wickelschlauch aus mindestens einem spiralförmig gewickelten Band.
Wickelschläuche aus Metall werden häufig in Entkopplungselementen für Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. So ist beispielsweise aus der DE 10 2007 016 784 A1 ein einfach eingehakter Wickelschlauch bekannt, welcher eine für Wckelschläuche verhältnismäßig hohe axiale Streckung von bis zu 70 % ermöglicht. Die "Streckung" gibt dabei definitionsgemäß an, um wie viel Prozent der auf ein Minimum gestauchten Länge Lmin der auf maximale Länge Lmax gestreckte Schlauch länger ist als der gestauchte Schlauch, d. h. Streckung = (Lmax -Lmin)/Lmin. Für die Ummantelung von gebogenen Rohrleitungen mit engen Biegeradien ist die erwähnte Streckung allerdings immer noch nicht ausreichend.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel zur Erzeugung von engen Biegeradien in Schlauchleitungen bereitzustellen. Des Weiteren soll der erzeugte Schlauch vorzugsweise eine verringerte Gas- bzw. Flüssigkeitsleckage aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch einen Wckelschlauch nach Anspruch 1 , ein Verfahren nach Anspruch 3, sowie durch ein Leitungselement nach den Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung einen Wckelschlauch aus mindestens einem spiralförmig gewickelten Band, das aus einem "Bandmaterial" besteht. Das Band kann insbesondere ein profiliertes Metallband sein. Der Wckelschlauch ist dadurch gekennzeichnet, dass Windungen des Bandes zumindest stellenweise durch ein vom Bandmaterial verschiedenes Zusatzmaterial stoffschlüssig verbunden sind. Durch das Zusatzmaterial wird somit die relative Beweglichkeit der verbundenen Bandwindungen aufgehoben, wodurch der gewickelte Schlauch nach Bedarf punktuell, abschnittsweise oder auf seiner gesamten Länge versteift bzw. starr ausgebildet werden kann. Daher kann auch ein Schlauch mit einem engen Biegeradius, dessen Windungen an sich zu locker wären, mit ausreichender Stabilität versehen werden. Des Weiteren kann das
Zusatzmaterial Lücken zwischen Bandwindungen schließen und somit die Dichtheit des Schlauches erhöhen, bis hin zur kompletten Gasdichtheit. Das Zusatzmaterial kann benachbarte bzw. überlappende Bandwindungen punktuell oder in kleineren räumlichen Bereichen verbinden. Vorzugsweise verbindet das Zusatzmaterial die entsprechenden Bandwindungen komplett mindestens einmal (360°) umlaufend um die Wickelachse des Schlauches. Hierdurch wird eine besonders hohe Festigkeit und zudem eine (Gas-)Dichtheit der Verbindungen im entsprechenden axialen Abschnitt des Wckelschlauches erreicht. Die umlaufende Verbindung kann sich dabei insbesondere auch über die gesamte axiale Länge des Wckelschlauches erstrecken, so dass dieser komplett starr (und vorzugsweise auch gasdicht) wird.
Die Herstellung eines Wckelschlauches der oben beschriebenen Art erfolgt vorzugsweise in zwei Schritten, wobei
in einem ersten Schritt mindestens ein Band spiralförmig gewickelt wird;
und dann in einem zweiten Schritt Bandwindungen des gewickelten Bandes bzw. der gewickelten Bänder durch ein vom Bandmaterial verschiedenes Zusatzmaterial stoffschlüssig verbunden werden.
Im Folgenden werden verschiedene optionale Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die sowohl für den beschriebenen Wickelschlauch als auch für das
Verfahren anwendbar sind.
So kann das Zusatzmaterial insbesondere einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Bandmaterial haben. Durch Schmelzen des Zusatzmaterials kann dieses dann
verhältnismäßig einfach auf das (feste) Bandmaterial aufgebracht und stoffschlüssig mit diesem verbunden werden.
Das Zusatzmaterial kann weiterhin insbesondere Zink sein oder Zink enthalten. Zink hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als viele andere Metalle, insbesondere als für
Wckelschläuche von Abgasanlagen verwendete Stähle, und lässt sich daher gut mit diesen verbinden.
Das vorstehende genannte Zink-Zusatzmaterial kann optional durch Feuerverzinken angebracht werden, d. h. durch Eintauchen des gewickelten Bandes in geschmolzenes Zink. Insbesondere kann dies durch Hochtemperatur-Feuerverzinken geschehen, bei dem die Badtemperatur über ca. 530°C beträgt.
Das Zink-Zusatzmaterial kann weiterhin durch (teilweises oder komplettes) Eintauchen des aus dem Band gewickelten und dreidimensional konfigurierten Schlauches in eine flüssige Zinkschmelze angebracht werden. Auf diese Weise kann eine gewünschte Schlauchkonfiguration dauerhaft fixiert werden.
Das Bandmaterial kann beispielsweise Edelstahl oder Stahl sein bzw. enthalten. Wenn ein Zinkhaltiges Zusatzmaterial zum Einsatz kommt, sind insbesondere Stähle bevorzugt.
Des Weiteren kann das Zusatzmaterial optional ein Lotwerkstoff sein, d. h. ein Metall oder eine Metall-Legierung mit verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt. Da als ein solches Metall auch Zink in Frage kommt, umfasst der Begriff "Lotwerkstoff" das oben
beschriebene Zink-Zusatzmaterial. Letzteres ist aufgrund seiner besonderen Bedeutung und der hierfür spezifischen Verarbeitungsprozesse (Feuerverzinken etc.) jedoch getrennt dargestellt worden.
Bei dem Lotwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um ein Hochtemperaturlot, welches sich erst bei einer Temperatur von typischerweise mehr als 500° Celsius verflüssigt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der Lotwerkstoff während der üblichen Betriebstemperaturen eines Wickelschlauches fest bleibt, wenn dieser in einem
Abgassystem eingesetzt wird.
Der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass maschinell oder manuell Bandwindungen punktweise miteinander verlötet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch der Lotwerkstoff während oder nach dem Wickeln des mindestens einen Bandes in fester Form
aufgebracht und dann durch Erhitzen des kompletten Wckelgebildes verflüssigt, so dass er (nach dem Erstarren) am Ort seiner Aufbringung die dortigen Bandlagen verbindet.
Das vorstehend erwähnte Aufbringen des Lotwerkstoffes kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Lotwerkstoff ursprünglich selbst als ein Band vorliegt, welches gemeinsam mit dem mindestens einen Band des Wckelschlauches gewickelt wird und auf diese Weise "automatisch" zwischen den Bandwindungen zu liegen kommt. Als "Band" des Lotwerkstoffes wird in diesem Zusammenhang jede "endlos" vorliegende Konfiguration des Lotwerkstoffes bezeichnet, insbesondere auch drahtartige
Konfigurationen mit einem kreisförmigen Querschnitt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Band des Wckelschlauches mehrlagig, wobei mindestens eine äußere Lage durch den (festen) Lotwerkstoff gebildet wird. Nach dem Wekeln dieses mehrlagigen Bandes kann der Lotwerkstoff dann durch entsprechendes Erhitzen verflüssigt werden und so die Verbindung zu den anliegenden Bandwindungen herstellen.
Im Folgenden wird ein spezieller streckbarer Wckelschlauch beschrieben, bei dem die oben erläuterte Verbindung von Bandwindungen durch ein Zusatzmaterial bzw. einen Lotwerkstoff vorteilhaft eingesetzt werden kann. Insbesondere kann die hohe
Streckbarkeit dieses Wckelschlauches ausgenutzt werden, um enge Biegeradien herzustellen, welche dann anschließend durch das Zusatzmaterial zwischen sich berührenden Bandwindungen dauerhaft fixiert werden. Die Anwendung des
Zusatzmaterials wird nachfolgend nicht mehr im Einzelnen erwähnt, soll aber bei jeder Ausführungsform erfolgen.
Der genannte streckbare Wckelschlauch besteht aus mindestens zwei spiralförmig gewickelten Bändern, zum Beispiel profilierten Metallbändern. Im Längsschnitt (entlang der Schlauch- bzw. Rotationsachse) gesehen soll der Wckelschlauch dabei mindestens drei so genannte "Teleskopabschnitte" aufweisen, für die folgende Bedingungen gelten: a) Im gestauchten Zustand des Wickelschlauches sind die Teleskopabschnitte axial überlappend angeordnet (d. h. sie erstrecken sich parallel zueinander über dieselbe axiale Strecke).
b) Im gestreckten Zustand des Wckelschlauches sind die betrachteten Teleskopabschnitte axial nebeneinander angeordnet. Typischerweise sind sie dabei axial aufeinanderfolgend angeordnet, d. h. ohne (axiale) Lücken.
c) Die betrachteten Teleskopabschnitte sind miteinander in Bezug auf einen axialen Auszug verhakt. Die Teleskopabschnitte weisen also (typischerweise radial abstehende) Hakenelemente auf, die bei bestimmten Streckungen des
Wckelschlauches aneinanderstoßen und dadurch die minimal und/oder maximal mögliche Streckung begrenzen. Ohne eine derartige Verhakung könnte der Wckelschlauch in axialer Richtung beliebig auseinander gezogen werden und dadurch seinen gewickelten Zusammenhalt verlieren.
Durch das Bereitstellen von drei oder mehr teleskopierbar angeordneten Teleskopabschnitten ist es möglich, die Streckung des Wckelschlauches quasi beliebig zu erhöhen. Die Teleskopabschnitte tragen nämlich im gestauchten Zustand des
Wckelschlauches nur einfach zu dessen axialer Länge bei, da sie aufgrund ihrer teleskopierbaren Anordnung alle parallel zueinander im selben axialen Abschnitt untergebracht sind. Erst beim Strecken des Wckelschlauches werden die Teleskopabschnitte von der axial überlappenden Positionierung in eine axial aufeinander folgende Positionierung überführt, so dass jeder Teleskopabschnitt einzeln zur axialen Erstreckung beiträgt. Mit einer entsprechend großen Anzahl von Teleskopabschnitten kann auf diese Weise quasi eine beliebig große Streckung des Wckelschlauches realisiert werden.
Im allgemeinsten Fall reicht es, wenn der Wckelschlauch genau drei der beschriebenen Teleskopabschnitte aufweist, im Übrigen jedoch beliebig anders gestaltet ist.
Vorzugsweise wird es indes so sein, dass der Wckelschlauch über seine gesamte axiale Länge gleichartig aufgebaut ist, d. h. im Längsschnitt eine Vielzahl von Teleskopabschnitten aufweist, von denen je (mindestens) drei teleskopierbar angeordnet sind. Typischerweise ist der Aufbau des Wckelschlauches in Axialrichtung periodisch.
Das Querschnittsprofil von mindestens einem der Bänder des streckbaren
Wckelschlauches enthält vorzugsweise eine S-förmige Kontur mit radial gerichteten Endstegen. Durch das Vorhandensein eines Bandes mit S-förmiger Kontur wird ein guter Zusammenhalt der gewickelten Bänder erreicht. Darüber hinaus ermöglicht es die S- förmige Kontur, mit nur zwei unterschiedlichen Bändern einen teleskopierbaren
Wckelschlauch zu realisieren. Dies vereinfacht entsprechend die Herstellung eines derartigen Wickeischlauchs gegenüber einer Herstellung mit drei oder mehr
unterschiedlichen Bändern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des streckbaren Wckelschlauches enthält dieser mindestens zwei Bänder mit unterschiedlichen Querschnittsprofilen.
Typischerweise sind alle diese Bänder axial aufeinanderfolgend angeordnet und gemeinsam gewickelt (d. h. alle unterschiedlichen Bänder sind nebeneinander als breites "Multiband" angeordnet, und dieses "Multiband" wird zum Schlauch gewickelt.) In der Regel sind in diesem Falle die mindestens drei teleskopierbar angeordneten Teleskopabschnitte auf mindestens zwei verschiedene Bänder verteilt (auf verschiedenen
Bandwindungen, d. h. 360° Umläufen, müssen sie ohnehin liegen, um zueinander axial beweglich zu sein).
Das Querschnittprofil der Bänder des Wickelschlauches (welches sich in einem
Längsschnitt des Wckelschlauches zeigt) ist vorzugsweise aus einzelnen Stegen zusammengesetzt. Die Stege können dabei parallel, senkrecht und/oder schräg zur Schlauchachse verlaufen. Die Teleskopabschnitte werden vorzugsweise durch parallel verlaufende Stege gebildet, Verhakungen zwischen den Teleskopabschnitten durch radial bzw. schräg verlaufende Stege.
Die den Wickelschlauch bildenden Bänder können optional durch eine agraffartige Bindung miteinander gekoppelt sein.
Mindestens eines der Bänder des Wckelschlauches kann Innenschuppen und/oder Außenschuppen aufweisen. Unter einer "Schuppe" wird ein im Längsschnitt des
Wckelschlauches im Wesentlichen parallel zur Schlauchachse liegender Steg
verstanden, welcher ein endständiger Steg eines Bandes ist und welcher auf seiner Erstreckungslänge keine Einhakung in ein anderes Band hat. "Innenschuppen" sind dabei im Inneren des Wckelschlauches angeordnet, "Außenschuppen" an der Außenseite. Des Weiteren können die Schuppen typischerweise stufig bzw. leicht schräg zur
Schlauchachse ausgerichtet sein, so dass benachbarte Schuppen sich je nach Streckung des Schlauches quasi beliebig (schuppenartig) überlagern können.
Die Bänder, aus denen der Wckelschlauch gewickelt ist, können im einfachsten Fall streifenförmige Gebilde aus einem homogenen Material sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch mindestens eines der Bänder mehrlagig, d. h. aus mindestens zwei Lagen unterschiedlicher Materialien und/oder unterschiedlicher Struktur bestehend. Durch eine solche mehrlagige Ausführung kann das Band an seiner Innen- bzw. Außenseite jeweils mit optimalen Eigenschaften ausgestattet werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das mehrlagige Band vorzugsweise mindestens eine metallische und eine thermisch isolierende Bandlage enthalten. Typischerweise ist die metallische Bandlage dabei so angeordnet, dass sie die thermisch isolierende Bandlage schützt, zum Beispiel vor einem Angriff durch
Motorabgase.
We erwähnt soll der beschriebene streckbare Wckelschlauch ein Zusatzmaterial wie beispielsweise einen Lotwerkstoff oder Zink enthalten, welcher Bandwindungen zumindest stellenweise verbindet. Durch das Zusatzmaterial wird somit die relative Beweglichkeit der verbundenen Bandwindungen aufgehoben, wodurch der gewickelte Schlauch nach Bedarf punktuell, abschnittsweise oder auf seiner gesamten Länge starr ausgebildet werden kann. Bei dem Lotwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um ein Hochtemperaturlot, welches sich erst bei einer Temperatur von typischerweise mehr als 500° Celsius verflüssigt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der
Lotwerkstoff während der üblichen Betriebstemperaturen eines Wickelschlauches, der in einem Abgassystem eingesetzt wird, fest bleibt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Leitungselement, insbesondere für Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, welches einen Wickelschlauch der oben beschriebenen Art enthält.
Das vorstehend genannte Leitungselement kann insgesamt flexibel sein, wenn es keine weiteren schlauchartigen Bestandteile außer dem Wckelschlauch enthält oder wenn alle diese Bestandteile ebenfalls flexibel sind. Durch die hohe axiale Streckung des
Wckelschlauches kann ein solches flexibles Leitungselement eine hohe axiale und laterale Bewegung verwirklichen.
Das genannte Leitungselement kann auch als ein starres, in der bevorzugten
Ausführungsform gekrümmtes Leitungselement ausgebildet sein. Ein solches starres Leitungselement lässt sich beispielsweise verwirklichen, indem (außen oder innen) koaxial zum Wickelschlauch ein starres Rohr angeordnet wird. Des Weiteren kann der (anfänglich flexible) erfindungsgemäße Wckelschlauch versteift werden, beispielsweise durch Verzinken oder durch Verlöten von Bandwindungen, um ein starres
Leitungselement zu erzeugen.
Bei einem starren gekrümmten Leitungselement ist der Krümmungsradius optional kleiner als der doppelte Durchmesser des Leitungselementes, insbesondere kleiner als der einfache Durchmesser. Starre, gekrümmte Rohre mit derartig engen Biegeradien werden häufig in Abgasleitungen eingesetzt, um kompakte Konfigurationen zu verwirklichen. Nur durch die hohe Streckbarkeit des erfindungsgemäßen Wckelschlauches wird es möglich, solche Rohre zu ummanteln.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft näher erläutert. Die Figuren 1-8 zeigen verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Wckelschläuchen, wobei die jeweiligen Figurenteile Folgendes beinhalten:
a) Querschnitte durch die Bänder, aus denen der jeweilige Wckelschlauch zusammengesetzt ist;
b) einen Längsschnitt durch den mit den Bändern des Figurenteils a)
zusammengesetzten Wckelschlauch im vollständig gestauchten Zustand (nur eine Schnittfläche ist dargestellt, die zweite liegt spiegelsymmetrisch zur Rotationsachse X);
c) den Wckelschlauch des Figurenteils b) im vollständig gestreckten Zustand. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 einen ersten Wckelschlauch aus zwei verschiedenen Bändern;
Fig. 2 eine Abwandlung des Wckelschlauches von Figur 1 , wobei das innere
Band durch eine alternative Biegekonfiguration erzielt wird; Fig. 3 eine Abwandlung des Wickelschlauches von Figur 2, wobei das Profil des äußeren Bandes um eine Innenschuppe ergänzt ist;
Fig. 4 eine Abwandlung des Wckelschlauches von Figur 3, wobei das Profil des äußeren Bandes weiterhin um eine Außenschuppe ergänzt ist;
Fig. 5 einen Wckelschlauch aus drei verschiedenen Bändern;
Fig. 6 eine Abwandlung des Wckelschlauches von Figur 1 , wobei die Bandprofile schräg zur Schlauchachse stehende Stege aufweisen;
Fig. 7 eine Abwandlung des Wckelschlauches von Figur 6, wobei die Bänder mehrlagig mit einer inneren Isolierschicht ausgebildet sind und optional mindestens eine der äußeren Bandlagen ganz oder teilweise aus einem Lotwerkstoff bestehen kann;
Fig. 8 einen Wckelschlauch mit agraffartiger Verhakung von zwei Bändern;
Fig. 9 ein Leitungselement mit einem Rohr von engem Biegeradius;
Fig. 10 einen Wckelschlauch aus einem agraffartig verhakten Band;
Fig. 11 einen Wckelschlauch aus einem agraffartig verhakten Band mit
Innenschuppen;
Fig. 12 einen Wckelschlauch aus einem agraffartig verhakten Band mit Innen- und
Außenschuppen;
Fig. 13 einen Querschnitt durch die Biegung eines Wickelschlauches gemäß
Figur 8, wobei ein den Schlauch versteifendes Zusatzmaterial erkennbar ist.
Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf die Darstellung von streckbaren
Wckelschläuchen. Die Verbindung von Bandwindungen durch ein Zusatzmaterial soll bei allen Ausführungsformen dieses Wckelschlauches möglich sein bzw. erfolgen, wenngleich dies nicht immer im Einzelnen erwähnt wird.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen einen Wckelschlauch, hergestellt durch schraubengangförmiges, mehrlagiges Wickeln von profiliertem
Bandmaterial mit vorzugsweise eingehakter oder aber agraffartiger Bindung der
Wckellagen. Gleiche Bezugszeichen oder um Vielfache von 100 verschiedene
Bezugszeichen beziehen sich in den Figuren auf gleiche oder ähnliche Komponenten.
Vor allem im PKW-Bereich, aber auch bei Nutzfahrzeugen sind solche Wckelschläuche als so genannte Liner zur Abgasführung in Entkopplungselementen von Abgasanlagen bekannt. Sie werden in gasdichte Metallbälge eingebracht, um zusätzliche Turbulenzen im Abgasstrom zu vermeiden und um gleichermaßen die thermischen und akustischen Isolationseigenschaften des Entkopplungselements zu verbessern.
Im Nutzfahrzeugbereich werden Wckelschläuche oftmals alleine, d.h. mit
Anschlusstechnik jedoch ohne umhüllenden Metallbalg als Entkopplungselement in den Abgasanlagen eingesetzt. Aufgrund einer zwar geringen, aber dennoch zulässigen Restleckage ist hier in vielen Fällen keine gasdichte Hülle erforderlich. Ein einfaches Ausführungsbeispiel für die als Entkopplungselement eingesetzten Metallschläuche ist der so genannte Agraff-Schlauch. Weitere Ausführungsbeispiele, die gegenüber dem Agraff- Schlauch noch geringere Abgas-Leckagen aufweisen, sind durch die Schriften
DE 344 1064 C2 sowie DE 101 13 180 C2 bekannt geworden. Alle bekannten
Ausführungsformen der Wickelschläuche sind in ihrer Endkontur mehrlagig, werden jedoch stets aus einem einzigen, in der Ursprungsform ebenen Metallband hergestellt.
Da weltweite gesetzliche Vorschriften den Schadstoff-Ausstoß von Nutzfahrzeugen zukünftig deutlich nach unten regulieren, werden Abgasanlagen zukünftig vermehrt mit Nachbehandlungsmodulen wie z.B. Russpartikel-Filtern und SCR-Systemen ausgestattet. Die Funktionsfähigkeit der Abgas-Nachbehandlungen ist in starkem Maß von der
Temperatur des Abgases abhängig, mit der es in die Nachbehandlung eintritt. Dies gilt im Fall der SCR-Systeme für die katalytische Reaktion, die möglichst kurz nach dem
Startvorgang zu einer nahezu vollständigen Reduktion der Stickoxide führen soll. Im Fall des Partikelfilters kann die passive Regenerierung nur beim Überschreiten einer Mindest- Abgastemperatur erfolgen. Die aktive Regenerierung, die z.B. durch das Einspritzen von unverbranntem Diesel in die Abgasanlage initialisiert wird, arbeitet ebenfalls umso effektiver, je höher die Abgastemperaturen sind. Daraus ergibt sich die Forderung, dass die Temperaturverluste im Abgas von seinem Weg vom Turbo-Ausgang bis hin zum Eingang in die Nachbehandlung zu minimieren sind.
Von dieser Forderung sind alle Teile der Abgasleitung betroffen, dies sind in der Regel gerade und gebogene Rohrstücke sowie in vielen Fällen ein flexibles Leitungselement. Alle genannten Komponenten werden im Idealfall thermisch isoliert.
Vorzugsweise geschieht dies im PKW-Bereich durch eine sogenannte Luftspalt- Isolierung. D.h. die Abgasleitungen direkt hinter dem Motor und bis hin zum Katalysator werden doppelwandig ausgeführt. Eine ökonomische Alternative zur doppelwandigen Ausführung ist das Aufbringen von Abschirmblechen auf eine einwandige Abgasleitung.
Im Nutzfahrzeugbereich werden flexible Leitungselemente in vielen Fällen mit einer Luftspalt-Isolierung versehen. Starre Rohrleitungen hingegen, vor allem gebogene Rohre, werden in der Regel nicht doppelwandig ausgeführt. Dies vor allem, da das Biegen doppelwandiger Rohre im relevanten Durchmesserbereich von 77 mm bis hin zu 140 mm technisch aufwändig bis hin zu schwierig ist. Dies insbesondere, da in diesem
Durchmesserbereich kleinste Biegeradien von 1*D (Biegeradius = Rohrdurchmesser) inzwischen der industrielle Standard sind und in der überwiegenden Anzahl der Fälle nur aus einem einwandigen Rohr prozesssicher hergestellt werden können.
Deshalb ist das manuelle Aufbringen von Isolationen nach der schweißtechnischen Fertigstellung der Abgasführungen im Nutzfahrzeug-Bereich heute die Regel. Oftmals werden vorkonfektionierte Isolationskissen um die Rohrleitungen gewickelt oder aber E- Glas Gewebe unter einer hermetisch verschweißten Verkleidung aus dünnen,
vorgeformten Blechen auf den geraden und gebogenen Rohrabschnitten angebracht.
Dieser große manuelle Arbeitsaufwand steht einer Standardisierung bzw.
Industrialisierung des Aufbringens thermischer Isolationen entgegen. Die
Standardisierung und Industrialisierung ist anzustreben, da zukünftig der überwiegende Anteil der Abgasführungen zwischen Turbo-Ausgang und Eingang in die Nachbehandlung im Bereich der Nutzfahrzeuge eine thermische Isolierung haben wird.
Eine Möglichkeit zur Erzeugung eines mehrlagigen Aufbaus bzw. zur Erzeugung einer Luftspalt-Isolierung ist die Ummantelung einer starren Abgasleitung mit einem
Wickelschlauch. Grenzen dieser Anwendung sind die Biegeradien der gebogenen
Rohrleitungen bis hin zu 1*D (Biegeradius = Rohrdurchmesser). Diese kleinen
Biegeradien können nicht mit den bekannten Agraff-Wckelschläuchen erzielt werden. Auch die bereits zitierten Ausführungen DE 344 1064 C2 und DE 101 13 180 C2 sind dazu nicht geeignet, da die Streckung der Agraff-Wckelschläuche sowie aller ihrer Varianten im wesentlichen auf ca. 35% begrenzt ist.
Selbst ein mit einer hohen Streckung von bis zu 70% versehener, einfach eingehakter Wckelschlauch, beispielsweise in einer Ausführungsform gemäß DE 10 2007 016 784 A1 , ist für die Ummantelung von gebogenen Rohrleitungen mit industrieüblichen, engsten Biegeradien von 1*D (Biegeradius = Rohrdurchmesser) nicht geeignet.
Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Wckelschlauch mit hoher Streckbarkeit bzw. Flexibilität bereitzustellen. Vorzugsweise sollte mit diesem eine Ummantelung gebogener Rohrleitungen bis hin zum einem heute üblichen Biegeradius von 1*D (Biegeradius = Rohrdurchmesser) realisiert werden können. Dies vor allem, um die Voraussetzungen für die industrielle Aufbringung von Isolationen auf starren, gebogenen Abgasleitungen zu schaffen. Geometrische Überlegungen zeigen, dass die Streckung eines solchen Wckelschlauchs größer gleich 100% sein muss.
Die in den Figuren 1-8 dargestellten Beispiele für erfindungsgemäße Wickelschläuche bestehen aus mehreren, in unterschiedlichen Profilgeometrien vorgeformten Bändern, die im weiteren Herstellungsprozess abwechselnd ineinander gewickelt werden.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines solchen Wckelschlauches 100. Er besteht aus zwei unterschiedlich vorprofilierten Metallbändern 1 10 und 120. Dabei weist ein erstes der beiden Bänder 110 (Figur 1 a links) das Profil eines konventionellen, eingehakten Schlauches auf. Die S-förmige Kontur dieses Bandes 110 besteht aus den radial zur Schlauchachse X stehenden Stegen am linken Profilrand (Steg 116), im
Mittenbereich des Profils (Steg 1 14) sowie am rechten Profilrand (Steg 1 12). Die Summe der Längen des linken Radialstegs 116 und des rechten Radialstegs 1 12 entsprechen bei dem beschriebenen Profil 110 circa der Länge des mittleren Radialstegs 1 14. In axialer Richtung (d. h. parallel zur Schlauchachse X) verbindet der innen liegende Axialsteg 113 den linken Radialsteg 1 16 mit dem mittleren Radialsteg 114. Ferner verbindet der außen liegende Axialsteg 1 11 die Radialstege 1 14 und 1 12. Aus unten näher erläuterten Gründen werden der äußere und der innere Axialsteg 11 1 und 113 im Folgenden auch als "erster Teleskopabschnitt" TA1 bzw. "dritter Teleskopabschnitt" TA3 bezeichnet.
Da das konventionelle Profil eines einfach eingehakten Schlauchs, den man aus dem Band 1 10 bilden könnte, aus physikalischen sowie aus Plausibilitätsgründen stets Streckungen wesentlich kleiner 100% aufweist, wird die Konfiguration mit einem zweiten Profil 120 erweitert. Das zweite Profil 120 (Figur 1a Mitte) besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem linksseitigen radialen Steg 126. An diesen schließt mit einer 180°-Blechfaltung ein zweiter radialer Steg 124 direkt an. Rechtsseitig wird das Profil durch einen radial nach innen stehenden Steg 122 begrenzt. Die radialen Stege 126 und 122 sind durch den axial liegenden Steg 121 verbunden. Letzterer wird im Folgenden auch als "zweiter Teleskopabschnitt" TA2 bezeichnet.
Eine zum zweiten Profil 120 alternative Profilgeometrie ist in dem dritten Profil 120' in Figur 1a rechts dargestellt. Diese halbiert den linken Radialsteg in seiner radialen
Ausdehnung, so dass die Blechfaltung sowie der untere radiale Steg (126) entfallen. Die geometrisch einfachere, jedoch fertigungstechnisch nicht vorteilhafte Geometrie des Profils 120' besteht im Ergebnis aus dem radial nach außen stehenden linken Steg 124' und dem radial nach innen stehenden rechten Steg 122', die durch den axial liegenden Steg 121 ' verbunden sind.
Das zweite oder dritte Profil 120 bzw. 120' können alternativ in Kombination mit dem ersten Profil 110 Anwendung finden und führen zu einem aus zwei unterschiedlichen Vorprofilen gewickelten Metallschlauch, dessen Streckung deutlich größer 100% ist. Dies zeigt der Vergleich zwischen der gestauchten Profilkonfiguration (Figur 1 b) und der gestreckten Profilkonfiguration (Figur 1c) für die Kombination des ersten Profils 110 mit dem zweiten Profil 120.
Die große Streckung wird dabei durch einen Effekt erzielt, der dem eines Teleskops ähnlich ist. Im gestauchten Zustand des Wickelschlauches 100 (Figur 1 b) sind nämlich jeweils drei "Teleskopabschnitte" TA1 , TA2 und TA3 der Bänder 110 und 120 axial überlappend angeordnet, während sie im gestreckten Zustand (Figur 1c) axial aufeinanderfolgend angeordnet sind. Vernachlässigt man die (geringe) axiale Dicke von Radialstegen, so können die Teleskopabschnitte TA1 , TA2 und TA3 im Wesentlichen als axial gleich lang angesehen werden. Die axiale Erstreckung einer Periodenlänge des Wckelschlauches 100 ist damit ungefähr gleich der Länge eines Teleskopabschnittes im gestauchten und gleich der Länge von drei Teleskopabschnitten im gestreckten Zustand.
Genauer formuliert entspricht die axiale Ausdehnung des Wckelschlauchs 100 im gestauchten Zustand der Summe der axialen Längen des ersten Profils 1 10. Die axiale Länge des zweiten Profils 120 setzt sich aus der Summe der axialen Längen seiner Stege 121 , 122, 124, 126 zusammen. Im gestauchten Zustand entspricht diese Summe der Summe der axialen Längen der Stege 1 11 und 112. Dies bedeutet, dass das zweite Profil 120 linksseitig vom Steg 114 berandet wird und unterhalb der Stege 1 11 , 1 12 liegt. Somit hat das zweite Profil 120 keinen Beitrag zur axialen Länge im gestauchten Zustand. Im gestreckten Zustand hingegen wird der Wickelschlauch 100 teleskopartig ausgefahren. Somit verlängert sich die gesamte Streckung der Profilkonfiguration im Wesentlichen um die axiale Ausdehnung des Teleskopabschnittes TA2.
Figur 2 zeigt eine Variante des Wickelschlauchs von Figur 1. Dabei kommt wiederum ein einfach eingehaktes Profil 210 zum Einsatz, das dem ersten Profil 1 10 von Figur 1 entspricht. Die zweite Profilgeometrie 220 ist gegenüber dem Band 120 von Figur 1 dadurch modifiziert, dass die Blechfaltung zwischen den Radialstegen 224 und 226 hier radial außen liegt. Der gestauchte Zustand (Figur 2b) und der gestreckte Zustand
(Figur 2c) des Wckelschlauches 200 zeigen die gleichen Streckwerte wie die
Konfiguration in Figur 1.
Figur 3 zeigt eine Variante des Wckelschlauchs von Figur 2. Das zweite Profil 320 dieses Wckelschlauches 300 entspricht dem zweiten Profil 220 von Figur 2. Das in Figur 1 bereits beschriebene, einfach eingehakte Profil 110 wird indes zu dem ersten Profil 310 erweitert. An diesem ersten Profil 310 ist linksseitig eine radiale Blechfaltung mit einem anschließenden radialen Steg 316 und einer Innenschuppe 315 ergänzt. Die
Innenschuppe 315 besteht aus einer ersten innen liegenden Schlauchschuppe 315a, einem radialen Steg 315b in der Länge der Blechdicke, sowie einer zweiten innen liegenden Schlauchschuppe 315c. Die angefügte Innenschuppe 315 stellt eine
näherungsweise glatte Innenfläche des Wckelschlauches 300 im gestreckten Zustand sicher. Weiterhin bewirkt die Ergänzung der Innenschuppe 315 die Bildung von
Hohlkammern HK1 , HK2 im gestreckten Zustand, um den Isolationseffekt zu verbessern. Im gestauchten Zustand leistet die Innenschuppe 315 keinen Beitrag zur axialen Länge.
Bei dem Wickelschlauch 400 von Figur 4 ist das erste Profil 410 des Wickelschlauches gegenüber dem aus Figur 3 rechtsseitig eine radial einwärts gerichtet Blechfaltung, einem direkt anschließenden radialen Steg 412, und eine Außenschuppe 417 erweitert. Die Außenschuppe 417 besteht aus einer ersten außen liegende Schlauchschuppe 417a, einem radialen Steg 417b in der Länge der Blechdicke, sowie einer zweite außen liegende Schlauchschuppe 417c. Die Außenschuppe 417 leistet wiederum im
gestauchten Zustand keinen Beitrag zur axialen Länge. Im gestreckten Zustand entsteht durch die Außenschuppe 417 eine näherungsweise glatte Außenfläche des
Wckelschlauches 400. Ferner wird eine zusätzliche Hohlkammer HK3 erzeugt, um den Isolationseffekt zu verbessern.
Figur 5 zeigt beispielhaft einen Wckelschlauch 500, der aus drei unterschiedlichen, vorprofilierten Bändern 510, 520, und 530 besteht. Das erste Band 510 besteht dabei aus einem Axialsteg 511 (erster Teleskopabschnitt TA1) mit angrenzenden, nach innen weisenden, unterschiedlich langen Radialstegen 512 bzw. 514. Das zweite Band 520 entspricht dem zweiten Band 120 aus Figur 1 und beinhaltet den zweiten
Teleskopabschnitt TA2. Das dritte Band 530 besteht aus einem Axialsteg 531 (dritter Teleskopabschnitt TA3) mit angrenzenden, nach außen weisenden, gleich langen
Radialstegen 532 bzw. 534. Die im gestauchten Zustand überlappenden und im gestreckten Zustand nebeneinander liegenden Teleskopabschnitte TA1 , TA2 und TA3 sind somit auf die drei verschiedenen Bänder verteilt. Die gestauchte Profilgeometrie sowie die gestreckte Profilgeometrie zeigen, dass die Streckungswerte mit denen der bereits beschriebenen Profilkonfigurationen vergleichbar sind und in jedem Fall über 100% liegen.
In Figur 6 ist eine weitere Variante des Wickeischlauchs aus Figur 1 abgebildet. Im Vergleich des ersten Profils 610 mit dem ersten Profil 110 von Figur 1 zeigt sich, dass die Radialstege 616 bzw. 612 am linken und rechten Profilrand in der Variante aus Figur 6 bezüglich der Rotationsachse X keinen rechten Winkel aufweisen. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt der Wnkel α des linken Radialstegs 616 im
Wckelschlauch 600 zur Rotationsachse X zwischen 60° und 90°. Der diesem Steg 616 gegenüberliegende Radialsteg 622 am zweiten Profil 620 verläuft parallel, um im gestreckten Zustand eine größtmögliche Kontaktfläche zu erzielen.
Des Weiteren beträgt der Winkel ß des rechten Radialstegs 612 zur Rotationsachse X zwischen 60° und 90°. Der diesem Steg 612 gegenüberliegende radial obere, rechte Steg 624 am zweiten Profil 620 verläuft wiederum parallel, um im gestreckten Zustand eine größtmögliche Kontaktfläche zu erzielen.
Die gezeigte Wnkelstellung der Radialstege kann sich für alle dargestellten Profile der Figuren 1 bis 5 Festigkeit steigernd auswirken. Somit ist dieses Gestaltungselement für alle gezeigten Varianten relevant. Die Streckung des Wickeischlauchs wird dadurch nicht limitiert, wie der Vergleich der Figuren 6b und 6c zeigt.
Figur 7 stellt die Geometrie aus Figur 6 in einem mehrlagigen Aufbau der
Bänder 710, 720 dar. Das erste Band 710 besteht in der gezeigten Form beispielsweise aus drei Lagen 710a, 710b und 710c, wobei in dieser bevorzugten Ausführungsform die äußeren Lagen 710a und 710c metallisch sind. Die mittlere Lage 710b beschreibt eine thermisch isolierende Bandlage. In gleicher weise sind die äußeren Lagen 720a und 720c der zweiten Profilgeometrie 720 metallisch. Die mittlere Bandlage 720b ist in der bevorzugten Ausführungsform isolierend. Beliebige Kombinationen aus Profilen mit und ohne isolierende Bandlagen sind technisch realisierbar.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß Figur 7 besteht mindestens eine der äußeren Lagen (710a, 710c, 720a, 720c) ganz oder teilweise aus einem Lotwerkstoff. Die unter Integration eines Lotwerkstoffs hergestellte Ausführungsform des streckbaren Wckelschlauchs kann in einem anschließenden Fertigungsschritt in eine beliebig gekrümmte Form gebracht werden. Eine folgende thermische Behandlung, beispielsweise in einem Lötofen mit inerter Atmosphäre, überführt den ursprünglich streckbaren
Wckelschlauch in ein starres, gekrümmtes Leitungselement.
Neben den beschriebenen einfach eingehakten Wckelschläuchen sind
Profilkonfigurationen aus Agraffprofilen mit ebenfalls signifikant erhöhter Streckung technisch prinzipiell machbar. Dies ist in Figur 8 für einen Wickelschlauch 800
schematisch illustriert, welcher aus einem ersten Agraff-Profil 810 und einem zweiten Agraff-Profil 820 besteht. Das erste Profil 810 unterscheidet sich vom ersten Profil 110 der Figur 1 im Wesentlichen dadurch, dass an die endständigen Radialstege 816 und 812 jeweils noch zur Profilmitte gerichtete Axialabschnitte 813' bzw. 811 ' anschließen, die parallel zu den Axialabschnitten 813 bzw. 81 1 verlaufen und sich über etwa deren halbe Länge erstrecken.
In ähnlicher Weise unterscheidet sich das zweite Profil 820 vom (alternativen) zweiten Profil 120' der Figur 1 im Wesentlichen dadurch, dass an die endständigen
Radialstege 824 und 822 jeweils noch zur Profilmitte gerichtete Axialabschnitte 821" bzw. 82T anschließen, die parallel zum Axialabschnitt 821 verlaufen und sich auf dessen Außenseite bzw. Innenseite über etwa seine halbe Länge erstrecken.
Figur 9 zeigt schematisch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Wckelschlauches (z. B. in der Ausführungsform des Wckelschlauches 100 aus Figur 1) in einem
Leitungselement 1. Das Leitungselement 1 enthält ein inneres (vorzugsweise starres) Rohr 10, das mit einem engen Biegradius R, der ungefähr gleich dem
Rohrdurchmesser D gebogen ist. Aufgrund seiner hohen Streckbarkeit kann der
Wckelschlauch 100 sich dieser engen Biegung anpassen und so einen thermisch isolierenden Luftspalt um das Rohr 10 herum ausbilden.
Alle in den Ausführungsbeispielen gezeigten Bänder bzw. Profile 110, 120, 120', 210, 220, 310, 320, 410, 420, 510, 520, 530, 610, 620, 710, 720, 810, 820 können zur
Verbesserung der Isolationswirkung aus mehreren metallischen und nichtmetallischen Bandlagen bestehen, die miteinander schraubengangförmig gewickelt sind. Die isolierende(n) Bandlage(n) sind in einer bevorzugten Ausführungsform mittig im
mehrlagigen Verbund angeordnet (vgl. DE 10 2009 040 072.9).
Weitere Ausführungsformen des Wickelschlauchs sehen unterschiedliche Anzahlen und Kombinationen der in den Figuren beschriebenen Profilgeometrien vor.
Alle Ausführungsformen des Wckelschlauchs haben gemeinsam, dass sie aus mehreren, vorzugsweise zwei unterschiedlichen Profilen bestehen, wobei eines der beiden im gestauchten Zustand teleskopartig in ein zweites eingefahren wird, so dass die
gestauchte Länge im Wesentlichen durch ein einzelnes Profil, die gestreckte hingegen durch beide Profile bestimmt wird.
Weitere optionale Eigenschaften des erfindungsgemäßen Wckelschlauchs sowie der damit herstellbaren flexiblen und starren Leitungselemente werden in der folgenden Aufzählung noch einmal zusammengefasst:
Der Wickelschlauch besteht aus mindestens zwei in ihrer Geometrie
unterschiedlichen Profilen, vorzugsweise aus zwei, drei, vier, fünf, oder sechs Profilen.
Die axiale Länge des Wickelschlauchs im gestauchten Zustand wird im
Wesentlichen durch eines der beteiligten Profile und seine axiale Länge im gestreckten Zustand durch alle beteiligten Profile bestimmt. Die Profile des Wickeischlauchs sind einfach eingehakt und die einzelnen
Profilstege stehen axial und radial zur Schlauchachse.
Die Profile des Wckelschlauchs sind einfach eingehakt, ein Teil der einzelnen Profilstege steht axial und der verbleibende Teil der Profilstege schließt mit der Schlauchachse einen Wnkel zwischen 60° und 90° ein.
Die Profile des Wckelschlauchs sind einfach eingehakt, oder agraffartig, oder Kombinationen aus einfach eingehakten und agraffartigen Profilen.
Die Profile des Wckelschlauchs haben teilweise Innenschuppen, die im gestreckten Zustand eine relativ glatte Innenfläche sicherstellen.
Die Profile des Wckelschlauchs haben teilweise Außenschuppen, die im
gestreckten Zustand eine relativ glatte Außenfläche sicherstellen.
Mindestens ein Profil des Wickeischlauchs besteht aus einer einzigen metallischen Bandlage.
Mindestens ein Profil des Wickeischlauchs besteht aus mehreren Bandlagen.
Die Profile des Wckelschlauchs bestehen alle entweder aus einer Bandlage oder alle aus mehreren Bandlagen.
Die Profile des Wckelschlauchs sind mehrlagig und bestehen nur aus metallischen Bandlagen, oder aus metallischen und thermisch isolierenden Bandlagen.
Der Wickelschlauch ist in einem Zusammenbau mit einem starren Rohr oder einem flexiblen Leitungselement außen oder innen angeordnet.
Der Wickelschlauch ist in einem Zusammenbau mit geraden und gebogenen, starren Leitungselementen innen oder außen angeordnet.
Bandwindungen sind zumindest stellenweise durch ein vom Bandmaterial verschiedenes Zusatzmaterial stoffschlüssig verbunden;
Ein Profil oder eine Bandlage des Wckelschlauchs besteht ganz oder teilweise aus einem Lotwerkstoff, so daß er in eine beliebige gebogene Form gebracht und durch einen anschließenden Lötvorgang in ein starres Leitungselement überführt werden kann.
Die Figuren 10 bis 12 zeigen verschiedene Wckelschläuche 900, 1000, 1100 aus einem agraffartig verhakten Band 910, 1010, bzw. 11 10 (jeweils oben: Querschnitt durch ein Band; Mitte: gestauchter Schlauch; unten: gestreckter Schlauch). In der Ausführungsform von Figur 1 1 hat dieses Band Innenschuppen, in der Ausführungsform von Figur 12 hat es Innen- und Außenschuppen.
Figur 13 zeigt einen Querschnitt durch die Biegung eines Wckelschlauches 1200 gemäß Figur 8 mit agraffartiger Verhakung von zwei Bändern 1210, 1220. Anders als bei den übrigen Figuren ist hier sowohl die (gestreckte) Schlauchaußenseite als auch die (gestauchte) Schlauchinnenseite dargestellt. Die Schlauchmittelachse ist durch die Linie X-X angedeutet.
Die Bänder 1210, 1220 des Wickelschlauches 1200 sind in der gebogenen Konfiguration relativ zueinander durch ein Zusatzmaterial 1250 stoffschlüssig fixiert. Hierbei kann es sich um einen Lotwerkstoff oder insbesondere auch Zink 1250 handeln. Durch das Schließen aller Zwischenräume zwischen den Bänder 1210, 1220 kann der
Wckelschlauch 1200 zusätzlich auch gasdicht gemacht werden.
Nachfolgend wird die stoffschlüssig Verbindung von Bandwindungen durch Zink oder ein Zinkhaltiges Zusatzmaterial genauer beschrieben. Grundsätzlich können verschiedene Verzinkungsverfahren zum Einsatz kommen, z. B.:
Galvanisches Verzinken (Zink liegt als Zinkelektrolyt vor, das Werkstück dient als Kathode; Rohr-Innenverzinkung ist mit innen liegender - nicht die Rohrinnenfläche kontaktierender - Anode möglich).
Spritzverzinken (Zink wird aufgeschmolzen und per Druckluft auftragen).
Feuerverzinken (Eintauchen in ein Zinkbad, mit den Varianten
Normaltemperaturverzinken bei 435-490 °C, und Hochtemperaturverzinken bei 530- 620°C).
Das zuletzt genannte Feuerverzinken ist besonders bevorzugt, da sich eine massive Zinkschicht und eine metallische Interaktion durch wechselseitige Diffusion (Zink- Bandmaterial) bildet. Zink bildet sich dabei an der Oberfläche typischerweise
dendritenförmig aus. Ferner ist das Hochtemperaturverzinken in der Regel bevorzugt, da es dort zu keiner Tränenbildung kommt (Löcher bleiben frei, Herstellung von Pass- Konturbauteile ist möglich).
Hinsichtlich des Verzinkens sind des Weiteren folgende Anmerkungen zu machen:
Vor dem Verzinken wird das Bauteil vorzugsweise gebeizt.
Bei Feuerverzinken wird das Bauteil vorzugsweise in eine flüssige Zinkschmelze mit Zusätzen von Silizium getaucht. Aufgrund von wechselseitigen Diffusionsvorgängen haftet das Zink an der Oberfläche an und verbindet sich mit dieser zu einer Eisen- Zink-Legierungsschicht.
Als Grundwerkstoffe für das Bandmaterial sind Stähle bevorzugt, z. B. der Sorten S235 (EN 10027) oder in DC-Güten.
Ein Korrosionsschutz wird durch Bildung von Zinkkarbonat erreicht.
Typische Zinkdicken liegen bei 40-80 μηι. Die Zinkdicke ist linear von der Tauchzeit abhängig. Das Schichtwachstum beeinflussende Elemente sind: Si, Pb, Bi, Sn, Ti, V, Ni.
Optimale Zinküberzüge erhält man bei Niedrigsilizium-Stahl und hoher
Verzinkungstemperatur. Beim Fügen durch Verzinken sollte der Spalt zwischen zwei Oberflächen gering sein, so dass sich die Dendriten miteinander verbinden.
Gegenüber einem Bogen aus Wickelschlauch, der durch Verzinken versteift wird, haben herkömmlichen Rohrbögen folgende Nachteile:
Rohrbögen mit mehr als 2% Dehnung im Außenbogen müssen geglüht werden;
Rohrbögen weisen Ovalität auf;
Rohrbögen haben Wanddickenreduzierung im Außenbogen.
Weiterhin erlaubt ein Bogen aus Wickelschlauch eine einfache, kostengünstige
Passrohrfertigung und die Erzeugung beliebiger 3D Konturen bzw. Spline- Geometrien. Ein solcher Wckelschlauch kann z. B. im Rohrleitungsbau verwendet werden, als Passrohr, oder als Konstruktionsbauteil.

Claims

Patentansprüche
1. Wickelschlauch (100-1200) aus mindestens einem spiralförmig gewickelten Band (1 10-1210, 120-820, 1220, 530),
dadurch gekennzeichnet, dass Bandwindungen zumindest stellenweise durch ein vom Bandmaterial verschiedenes Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) stoffschlüssig verbunden sind.
2. Wickelschlauch (100-1200) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) Bandwindungen um mindestens 360° umlaufend verbindet.
3. Verfahren zur Herstellung eines Wickelschlauches (100-1200),
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Band (1 10-1210, 120-820, 1220, 530) spiralförmig gewickelt wird;
Bandwindungen durch ein vom Bandmaterial verschiedenes Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) stoffschlüssig verbunden werden.
4. Wickelschlauch (100-1200) oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Bandmaterial hat.
5. Wickelschlauch (100-1200) oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) Zink ist oder Zink enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) durch Feuerverzinken angebracht wird, vorzugsweise durch
Hochtemperatur-Feuerverzinken.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) durch Eintauchen eines aus einem Band (1 10-1210, 120-820, 1220, 530) gewickelten und dreidimensional konfigurierten Schlauches in eine flüssige Zinkschmelze angebracht wird.
8. Wickelschlauch (100-1200) oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial Edelstahl oder Stahl ist oder enthält.
9. Wickelschlauch (100-1200) oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial (710a, 710c, 720a, 720c, 1250) ein Lotwerkstoff ist.
10. Wickelschlauch (100-800, 1200) oder Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelschlauch mindestens zwei spiralförmig gewickelte Bänder (1 10-810, 120-820, 530, 1210, 1220) enthält und im Längsschnitt mindestens drei Teleskopabschnitte (TA1 , TA2, TA3) aufweist, welche
a) im gestauchten Zustand des Wickelschlauches axial überlappend
angeordnet sind;
b) im gestreckten Zustand des Wickelschlauches axial nebeneinander angeordnet sind;
c) miteinander in Bezug auf einen axialen Auszug verhakt sind.
1 1 . Wickelschlauch (100-800, 1200) oder Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil von mindestens einem der Bänder (1 10-410, 610-810, 1210) eine S-förmige Kontur mit radial gerichteten Endstegen enthält.
12. Leitungselement, insbesondere für Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, enthaltend einen Wickelschlauch (100-1200) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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