DE102005000991A1

DE102005000991A1 - Gas tight welded connection for two pipes in exhaust gas system has pipes with small wall thickness, and in insertion area of pipes there are protrusions on at least one pipe end which reduce distance from other pipe end

Info

Publication number: DE102005000991A1
Application number: DE200510000991
Authority: DE
Inventors: Thomas Mainberger
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2005-08-18
Also published as: MXPA05001281A; DE202004001538U1

Abstract

The gas tight welded connection is for two pipes (10) with relatively large diameter tolerances, whereby the pipes have a small wall thickness, and in the insertion area of the pipes protrusions (12) are provided on at least one of the pipe ends (11) which reduce the distance from the other pipe end. The height of the protrusions corresponds approximately to half the overall tolerance zone. The protrusions are formed as longitudinal grooves (13) or dimples in the pipe wall.

Description

Die Erfindung betrifft gesteckte und anschließend gasdicht verschweißte Verbindungen zweier Rohre oder eines Rohrs mit einem Gehäuse in Abgasanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to plugged and then gas-tight welded joints two pipes or a pipe with a housing in exhaust systems according to the preamble of claim 1.

Bei der Verbindung zweier Rohre oder eines Rohrs mit dem Anschlussstutzen eines Gehäuses wird der Durchmesser des einen Rohrendes gegenüber dem Durchmesser des anderen Rohrendes aufgeweitet, in seltenen Fällen auch reduziert. Nachdem die Rohrenden bis zur gewünschten Tiefe zusammengesteckt sind, wird der offene Ringspalt zugeschweißt.at the connection of two pipes or a pipe with the connecting piece of a housing the diameter of one pipe end to the diameter of the other Pipe end widened, in rare cases also reduced. after the Pipe ends to the desired Depth are plugged together, the open annular gap is welded.

Es versteht sich, dass die Rohre in der Praxis toleranzbehaftet sind. Je preiswerter die Rohre und die Bearbeitungsverfahren sind, desto größer sind die Toleranzen. Die Praxis sieht nun beispielsweise vor, dass ein Rohr mit einem Solldurchmesser von 50 mm eine Durchmessertoleranz von ± 0,3 mm hat. Die gleiche Durchmessertoleranz von ± 0,3 mm gilt auch für das aufgeweitete Ende des anderen Rohrs, welches einen Solldurchmesser von 50,7 mm haben sollte. Dies hat zur Konsequenz, dass ein Innenrohr mit einem Außendurchmesser von 49,7 mm mit einem aufgeweiteten Rohrende mit einem Innendurchmesser von 51 mm verschweißt werden muss. Liegen die zusammengesteckten Rohrenden z. B. unter dem Einfluss der Schwerkraft oder einer anderen Kraft an einer Stelle aufeinander, ergibt sich auf der gegenüberliegenden Seite ein Schweißspalt von 1,3 mm. Das Verschweißen eines derart großen Schweißspaltes unter Prozessfähigkeitsgesichtspunkten ist nur möglich, wenn die Wandstärke der Rohre ein bestimmtes Maß von z. B. 1,5 mm nicht unterschreitet. Sind die Rohrwandungen dünner, ist eine einwandfreie Verschweißung mit gleichmäßiger Nahtausbildung nicht mehr gewährleistet. Das ist unbefriedigend.It It is understood that the pipes are subject to tolerances in practice. The cheaper the tubes and the machining processes are the more bigger are the Tolerances. The practice now provides, for example, that a pipe with a nominal diameter of 50 mm, a diameter tolerance of ± 0.3 mm Has. The same diameter tolerance of ± 0.3 mm also applies to the expanded diameter End of the other tube, which has a nominal diameter of 50.7 mm should have. This has the consequence that an inner tube with a outer diameter of 49.7 mm with a flared pipe end with an inside diameter welded by 51 mm must become. Are the mated pipe ends z. B. under the Influence of gravity or another force in one place on top of each other, there is a welding gap on the opposite side 1.3 mm. The welding such a large welding gap under process capability aspects is only possible if the wall thickness the tubes a certain amount of z. B. 1.5 mm does not fall below. Are the pipe walls thinner, is one perfect welding with uniform seam formation no longer guaranteed. That is unsatisfactory.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gesteckte und anschließend gasdicht verschweißte Rohrverbindung anzugeben, die im Rahmen der Toleranzbereiche eine Vergleichmäßigung des umlaufenden Schweißspaltes ermöglicht und sich ohne Mehraufwand realisieren lässt.Of the The present invention is therefore based on the object, a plugged and then gas-tight welded Specify a pipe connection that is within the tolerance ranges Equalization of circumferential weld gap allows and can be realized without extra effort.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rohrverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved by a pipe connection with the features of claim 1.

Dank der an dem einen Rohrende angebrachten Vorsprünge oder besser Zentriernocken wird das zweite Rohrende in eine zentrierte Lage gebracht, wodurch sich ein im wesentlichen gleichmäßiger Ringspalt einstellt. Dabei sind die Zentriernocken so dimensioniert, dass auch ein Innenrohr mit Übermaß mit noch tolerierbarer Kraft in ein Außenrohr mit Untermaß eingeführt werden kann. Dies ist möglich, weil die Rohre sich wegen ihrer geringen Wandstärken verformen können. Der Ausdruck "dünne Wandstärke" bedeutet daher, dass der Rohrquerschnitt elastisch verformbar sein muss. Rohre mit Untermaß in einem Rohrende mit Übermaß werden von den Zentriernocken derart zentriert, dass der Schweißspalt am Umfang zwar nicht identisch jedoch tolerierbar klein bleibt.thanks the attached to the one pipe end projections or better centering cam is brought the second pipe end in a centered position, which is a substantially uniform annular gap established. The centering cams are dimensioned so that also an inner tube with oversize with still tolerable force in an outer tube be introduced with undersize can. This is possible because The pipes can deform because of their small wall thicknesses. Of the Term "thin wall thickness" therefore means that the tube cross-section must be elastically deformable. Pipes with Undersize in Become a pipe end with oversize Centered by the centering cam, that the welding gap on Scope although not identical but tolerable remains small.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Sie sollen anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigenadvantageous Further developments are the subject of the dependent claims. They should be based on the Figures closer explained become. Show it

1 als Querschnitt zwei Rohre nach dem Stand der Technik, 1 as a cross section two tubes according to the prior art,

2 die Stirnansicht eines Rohrendes mit aufgeweitetem Querschnitt, 2 the front view of a pipe end with expanded cross-section,

3 einen Längsschnitt durch das Rohr der 2 und eines darin einzusteckenden und gasdicht zu verschweißenden geraden Rohrs, 3 a longitudinal section through the tube of 2 and a straight tube to be inserted therein and to be welded gas-tight,

4 eine erste Alternative zu 1, 4 a first alternative to 1 .

5 eine zweite Alternative zu 1 und 5 a second alternative to 1 and

6 ein weiteres Rohrende mit aufgeweitetem Querschnitt und ein darin einzusteckendes gasdicht zu verschweißendes gekrümmtes Rohr. 6 a further tube end with expanded cross-section and a gas-tight to be welded curved tube einzusteckendes.

1 zeigt den Stand der Technik. Man erkennt als Querschnitt ein Rohr 2 mit einem Außendurchmesser an der unteren Toleranzgrenze, eingesteckt in ein Rohr 1 mit einem Innendurchmesser an der oberen Toleranzgrenze. Beide Rohre 1, 2 liegen unter dem Einfluss der Schwerkraft an der Unterseite direkt aufeinander. Dadurch entsteht an der Oberseite ein maximaler Spalt d. Hat das innere Rohr 2 einen Außendurchmesser von 49,7 mm, das äußere Rohr 1 einen Innendurchmesser von 51 mm, so hat der Spalt eine Größe von d = 1,3 mm. Sollen beide Rohre 1, 2 gasdicht verschweißt werden, so muss dieser große Spalt zugeschweißt werden. Dies ist jedoch nur dann ohne unzulässige Unregelmäßigkeit der Nahtausbildung möglich, wenn die Wandstärke der beiden Rohre 1, 2 ein gewisses Mindestmaß aufweist, im Ausführungsbeispiel mindestens 1,5 mm. 1 shows the state of the art. It can be seen as a cross-section of a tube 2 with an outer diameter at the lower tolerance limit, inserted in a tube 1 with an inside diameter at the upper tolerance limit. Both pipes 1 . 2 are under the influence of gravity at the bottom directly to each other. This creates a maximum gap d at the top. Has the inner tube 2 an outer diameter of 49.7 mm, the outer tube 1 an inner diameter of 51 mm, the gap has a size of d = 1.3 mm. Shall both pipes 1 . 2 gas-tight welded, so this large gap must be welded. However, this is only possible without impermissible irregularity of the seam formation when the wall thickness of the two tubes 1 . 2 has a certain minimum, in the embodiment at least 1.5 mm.

Die Verwendung von Rohren mit derart großen Wandstärken bei der Herstellung von Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren führt zu einem entsprechend hohen Gewicht der Abgasanlage. Dies widerspricht jedoch der aktuellen Forderung, das Gewicht der Fahrzeuge zu verringern, um dadurch den Kraftstoffverbrauch günstig zu beeinflussen.The use of pipes with such large wall thicknesses in the manufacture of exhaust systems for motor vehicles with internal combustion engines leads to a correspondingly high weight of the Ab gas plant. However, this contradicts the current requirement to reduce the weight of the vehicles, thereby favorably affecting fuel consumption.

Die 2 bis 6 zeigen beispielhafte Lösungen für das geschilderte Problem.The 2 to 6 show exemplary solutions to the problem described.

Die 2 als Stirnansicht und die 3 als Längsschnitt zeigen eine erste Ausführungsform. Man erkennt ein Rohr 10, dessen eines Ende 11 so aufgeweitet ist, dass ein zweites Rohr 20, hier ein gerade gestrecktes Rohr, eingesteckt und abschließend mit einer umlaufenden Schweißnaht gasdicht verschweißt werden kann. Das einzusteckende Rohr 20 hat toleranzbedingt einen minimalen Außendurchmesser, das aufgeweitete Ende 11 des ersten Rohrs 10 toleranzbedingt einen maximalen Innendurchmesser. Um die geschilderte Problematik mit dem Schweißspalt zu beheben, sind an der Innenseite des aufgeweiteten Endes 11 des Rohrs 10 drei Vorsprünge 12 als Zentriernocken angeformt, jeweils mit einer Einführschräge 13. Die Vorsprünge 12, 13 sind unter Berücksichtigung der Verformung der Rohrquerschnitte so dimensioniert, dass sich das Rohr 20 auch dann noch mit tolerierbarem Kraftaufwand einstecken lässt, wenn es seinen toleranzbedingt maximalen Außendurchmesser und gleichzeitig das aufgeweitete Ende 11 des ersten Rohrs 10 seinen toleranzbedingt minimalen Durchmesser besitzt.The 2 as a front view and the 3 as a longitudinal section show a first embodiment. You can see a pipe 10 whose one end 11 so widened is that a second tube 20 , here a straight stretched tube, plugged in and finally can be gas-tight welded with a circumferential weld. The inserted tube 20 has tolerances a minimum outer diameter, the flared end 11 of the first pipe 10 tolerances a maximum inner diameter. To remedy the problems described with the welding gap, are on the inside of the flared end 11 of the pipe 10 three projections 12 formed as a centering cam, each with an insertion bevel 13 , The projections 12 . 13 are dimensioned taking into account the deformation of the pipe cross-sections so that the pipe 20 even then can be plugged with tolerable force, if it is due to its tolerance maximum outside diameter and at the same time the widened end 11 of the first pipe 10 has its tolerances due to minimal diameter.

6 zeigt eine vierte Ausführungsform. Hier sind am aufgeweiteten Ende 11 des ersten Rohrs 10 Zentriernocken in Form von Einprägungen 14 vorgesehen. Des weiteren ist das einzusteckende Rohr 30 gekrümmt und besitzt eine Frontfläche 31, die schräg zur Mittelachse des Rohrs 30 steht. Eine solche schräg stehende Frontfläche 31 sorgt dafür, dass der Kontakt zwischen dem Rohr 30 und den Zentrierflächen 14 nacheinander erfolgt, so dass in den Fällen, in denen ein Kraftaufwand zum Einstecken erforderlich ist, dieser erst allmählich ansteigt. 6 shows a fourth embodiment. Here are at the widened end 11 of the first pipe 10 Centering cams in the form of imprints 14 intended. Furthermore, the einzusteckende tube 30 curved and has a front surface 31 that slopes at the center axis of the pipe 30 stands. Such a sloping front surface 31 ensures that the contact between the pipe 30 and the centering surfaces 14 takes place successively, so that in cases where a force required for insertion, this gradually increases.

Die Herstellung der zur Zentrierung der einzusteckenden Rohre 20, 20', 30 dienenden Vorsprünge 12, 12', 14, 22 lässt sich ohne Mehraufwand realisieren. Das Aufweiten der Rohrenden 11 wird mit Hilfe von Kalibrierwerkzeugen durchgeführt, die entweder von innen, von außen oder von innen und außen wirken. Die in den 2 und 3 dargestellten Vorsprünge lassen sich mit einem Kalibrierdorn erzeugen, an dessen Umfang Flachstellen angebracht sind, die den Zentrierflächen 12, 13 entsprechen.The production of the centering of einzusteckenden pipes 20 . 20 ' . 30 serving projections 12 . 12 ' . 14 . 22 can be realized without additional effort. The expansion of the pipe ends 11 is performed with the help of calibration tools, which act either from inside, from outside or from inside and outside. The in the 2 and 3 projections shown can be produced with a Kalibrierdorn, on the periphery of flats are mounted, which the centering 12 . 13 correspond.

Die in den 4 bis 6 dargestellten Vorsprünge 12', 14, 22 sind geeignet für Kalibrierwerkzeuge, die mit einem Außen- und einem Innendorn arbeiten.The in the 4 to 6 projections shown 12 ' . 14 . 22 are suitable for calibration tools that work with an outer and an inner mandrel.

Claims

Inserted and then gas-tight welded connection of two pipes ( 10 ; 20 . 20 ' . 30 ) with relatively large diameter tolerances, wherein the diameter of only one pipe end ( 11 ) is changed by means of an internal and / or external calibrating tool, characterized by the features: - the tubes ( 10 ; 20 . 20 ' . 30 ) have a small wall thickness, - in the insertion region of the tubes ( 10 ; 20 . 20 ' . 30 ) are on at least one of the pipe ends ( 11 ) Projections ( 12 . 12 ' . 14 . 22 ), which reduce the distance to the other end of the pipe, - the height of the projections ( 12 . 12 ' . 14 . 22 ) corresponds to about half the total tolerance field.

Connection according to claim 1, characterized by the feature: - the projections ( 12 . 12 ' . 14 . 22 ) have a Einsteckschräge ( 13 ).

Connection according to claim 1 or 2, characterized by the feature: - the projections ( 12 . 12 ' . 14 . 22 ) are at the calibrated pipe end ( 11 ) appropriate.

Connection according to one of Claims 1 to 3, characterized by the feature: - the projections are in the form of longitudinal grooves ( 12 . 12 ' ) formed in the pipe wall.

Compound according to one of Claims 1 to 3, characterized by the feature: - the projections are in the form of warts ( 14 ) formed in the pipe wall.

A compound according to any one of claims 1 to 3, characterized by the feature: - the projections are longitudinal corrugations ( 22 ) formed in the pipe wall.

Connection according to one of Claims 1 to 6, characterized by the feature: - the front surface ( 31 ) of the tube to be inserted ( 30 ) is oblique to the central axis of the tube ( 30 ).