DE1576357A1

DE1576357A1 - An die Zylinderkoepfe einer Brennkraftmaschine angeschlossene Abgasleitung

Info

Publication number: DE1576357A1
Application number: DE1967D0053204
Authority: DE
Inventors: Wahnschaffe Dipl-Ing Juergen; Rudert Dipl-Ing Wolfgang
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-05-31
Filing date: 1967-05-31
Publication date: 1970-05-06
Also published as: DE1576357B2; FR1569175A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 7236/4

Stuttgart-Untertürkheim 24. Mai 1967

Patentanmeldung

"An die Zylinderköpfe einer Brennkraftmaschine angeschlossene Abgasleitung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine an die Zylinderköpfe einer Brennkraftmaschine angeschlossene Abgasleitung, bei der die Austrittskrümmer in Rohrleitungsstücke übergehen, die durch Verbindungsstücke nach dem Baukastenprinzip zusammensetzbar sind.

Bekannte Abgasleitungen dieser Art, bei denen unabhängig von der Zylinderzahl die gleichen Bauteile verwendet werden können, sind aus Gußteilen gefertigt, die eine relativ große Wandstärke haben. Das hat zur Folge, daß die Abgasleitungen viel Raum benötigen, besonders dann, wenn die Leitung durch eine Isolierung gegen Energieverlust geschützt werden soll, wie dies bei Motoren üblich ist, .deren Abgas einen Abgasturbolader betreibt.

Zum Gießen dieser bekannten Hohlkörper benötigt man relativ komplizierte Gußformen. Im fertigen Zustand und am Motor montiert verziehen sie sich vor allem auch an ihren Muffen in unkontrollierbarer Weise, was nicht verwunderlich ist, da in den Abgasleitungen Temperaturen von 600 - 800 C auftreten. Ein anderer Nachteil der bekannten nach dem Baukastenprinzip zusammengesetzten Abgasleitungen besteht darin,

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daß das Teilstück, in das der am weitesten stromaufwärts gelegene Zylinder Abgas fördert, als ein zusätzliches Teil erforderlich ist. Dazu benötigt man ein weiteres Gußmodell und besondere Abgüsse.

Aufgabe der Erfindung ist es, Rohrleitungsstücke zu schaffen, die sowohl leicht, billig und raumsparend, als auch unempfindlich gegenüber Toleranzen und Wärmedehnungen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein mit dem jeweiligen Zylinderkopf verbundener Krümmerflansch ein Flansch hoher Eigensteifigkeit ist, daß die Rohrleitungsstücke an ihren Enden je einen Rohrleitungsflansch hoher Eigensteifigkeit aufweisen, der ein Verbindungsglied zum nächsten Rohrleitungsstück ist und daß mindestens die Rohrleitungsstücke aus hochwarmfestem Blech bestehen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Rohrleitungs stücke noch verbessert werden, wenn auch das Austrittskrümmerrohr aus hochwarmfestem Blech besteht. Man hat damit die Möglichkeit, die Abgasleitung, soweit sie aus Blech besteht, aus zwei einfach herstellbaren Teilen zu fertigen, die Abmessungen der Abgasleitung zu verkleinern und sie noch leichter zu gestalten.

Eine technologisch besonders günstige Lösung erzielt man, wenn das Austrittskrümmerrohr und das Rohrleitungsstück insgesamt aus zwei Halbschalen besteht, die an ihren im montierten Zustand aneinanderliegenden Randbereichen miteinander verschweißt sind. Solche Halbschalen

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lassen sich ziehtechnisch einfach herstellen, sie können einfach ineinander gestapelt werden und bieten für das Schweißen günstig gelegene Randbereiche.

Eine besonders vorteilhafte Aufteilung in zwei Halbschalen ergibt sich, wenn die Teilungsebene des RohrleitungsStückes und die durch das Austrittskrümmerrohr verlaufende, in der Austrittskrümmerrohr-Mittelachse liegende Teilungsebene am Übergang vom Rohrleitungs stück zum Austrittskrümmerrohr einander tangieren.

Günstig ist* wenn die Rohrleitungsflansche einen Außenradius haben, der größer als der Außenradius der Rohrleitungs stücke ist. Hierdurch gelingt es, die Isolierung zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Rohrleitungsflansche eines Rohrleitungsstückes festzuhalten, so daß sie nicht abrutschen kann und gegen Stoß und Schlag wesentlich besser geschützt ist. Man kann diese Stirnflächen als Teil einer Form verwenden, die auch am-fertigen Rohrleitungs stück die Isolierung hält. Ausserdem ergibt sich dabei von selbst der Vorteil, daß die Rohrleitungsflänsche bei der zusammengebauten Abgasleitung frei liegen und daher von der Umgebungsluft gekühlt werden. Damit wird auch die auf jeden Fall zu kühlende Verbindung von Rohrleitungs stück zu Rohrleitungsstück ohne weiteres Zutun gekühlt.

Ohne die Außenabmessungen der Abgasleitung an der Stoßstelle von Rohrleitungsstück zu Rohrleitungs stück vergrößern zu müssen, kann man in aufeinanderfolgenden Rohrleitungsflanschen Verbindungsstücke einsetzen, die Außendichtungen aufweisen, die mit der Innenfläche der Ringe zusammenarbeiten. Damit wird der vergrößerte Außenradius der Rohrleitungsflansche zusätzlich ausgenützt.

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Eine besonders gute Dichtung für schwere Arbeitsbedingungen erzielt man, wenn die Außenringdichtungen Kolbenlamellenringe sind. Diese Ringe dichten auch, wenn die geometrischen Längsachsen der Rohrleitungsstücke nicht fluchten.

Die gleichen Werkzeuge reichen zur Herstellung aller Rohrleitungsstücke aus, wenn das am weitesten stromauf gelegene Rohrleitungsstück ohne

das eine Rohrstück ist und die so entstehende Öffnung durch ein Blechstück verschlossen ist. Man schneidet dann das fehlende Rohrstück von einem Halbschalenrohling oder auch von einem fertigen Rohrleitungsstück einfach ab und verschließt es durch ein Blechstück.

Fertigungstechnisch hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn zwischen den Rohrleitungsflanschen auf den Blechteilen eine mit dem Außendurchmesser der Rohrleitungsflanschen etwa radiusgleiche Isolierschicht aufgebracht ist. Dies ergibt eine glattflächige Abgasleitung und zugleich ein einfaches Maß für die Dicke der Isolierschicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines teilweise geschnittenen Teilstückes einer Abgasleitung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf miteinander verbundene Teilstücke einer Abgasleitung.

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An einem gestrichelt dargestellten Zylinderkopf 10 kann ein Krümmerflansch 12 eines nach dem Baukastenprinzip ausgebildeten Teilstückes 14 einer Abgasleitung 16 mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben befestigt werden, die durch vier in den Eckbereichen des Krümmerflansches 12 vorgesehene Langlöcher 18 gesteckt werden. Der Krümmerflansch 12 ist auf seiner dem Zylinderkopf 10 zugewandten Fläche 20 fein bearbeitet, damit diese an der entsprechenden Fläche des Zylinderkopfes 10 dicht anliegt. In seinem Mittelbereich weist der Krümmerflansch 12 eine rechteckige Ausnehmung 22 mit abgerundeten Ecken auf. Die Begrenzungsflächen der Ausnehmung 22 am Krümmerflansch 12 verlaufen senkrecht zur Fläche 20 mit Ausnahme der unteren Begrenzungsfläche 24, die zur Fläche 20 einen Winkel von etwa 60 einnimmt. Mit Hilfe einer Naht 26 ist ein Austrittskrümmer 28 in die Ausnehmung 22 in der aus den Figuren hervorgehenden Lage eingeschweißt. Der Austrittskrümmer 28 ist ein Teil zweier Halbschalen 30 und 32, die in einer ersten Teilungsebene 34 und einer zweiten Teilungsebene 36 aneinander stoßen, die beide in Fig. 2 senkrecht zur Zeichnungsebene stehen und einander am Punkt 38 tangieren. Die Spur der Teilungsebene 34 in der Zeichnungsebene der Fig. 2 ist zugleich die Mittelachse des Austrittskrümmers 28. An ihren einander gegenüberliegenden Randbereichen sind die beiden Halbschalen 30 und 32 durch V-Nähte 40 miteinander verschweißt. Sie bestehen aus austenitisehern, hochwarmfestern Blech, wogegen der Krümmerflansch 12 aus Temperguß besteht. Ein Verzundern dieser Anordnung ist daher ausgeschlossen. Die freien Enden der Rohrleitungsstücke 42 und 44 tragen Rohrleitungsflansche 46 und 48, deren •Außendurchmesser größer als der Durchmesser der Rohrleitungsstücke 42 und 44 ist. Ein Innenvorsprung 50 dient bei dem Aufschieben der Rohrleitungsflansche 46 bzw. 48 auf die Rohrleitungsstücke 42 bzw. 44 als Anschlag.

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Durch Schweißnähte 52 sind die Rohrleitungsflansche 46 bzw. 48 mit den Rohrleitungsstücken 42 bzw. 44 verbunden. Die Rohrleitungsflansche 46 und 48 weisen jeweils eine Ausdrehung mit einer Innenfläche 54 auf. Auf den zusammengeschweißten Halbschalen 30 und 32 kann eine Isolierung aufgebracht sein, die gestrichelt dargestellt ist und im Bereich der Rohrleitungsstücke 42 und 44 sowie im Bereich des Austrittskrümmers 28 eine Stärke hat, die der Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Rohrleitungsflansche 46 und 48 sowie der Rohrleitungsstücke 42 und 44 entspricht.

Man verbindet die einzelnen Teilstücke einer Abgasleitung so, wie dies Pig. 3 zeigt. Hierzu wird in die die Innenfläche 54 bildende Ausdrehung zweier benachbarter Rohrleitungsflansche 46 und 48 ein Verbindungsrohrstück 58 eingelegt, das etwa gleichen Innendurchmesser wie die Rohrleitungsstücke 42 und 44 hat, dessen Außendurchmesser jedoch kleiner als derjenige der Innenfläche 54 ist. In vier Umfangsnuten 60 sind Kolbenlamellenringe 62 eingesetzt, die mit den gegenüberliegenden Innenflächen 54 der verschiedenen Rohrleitungsflansche 46 und 48 dichtend zusammenwirken. Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist es mit dieser Konstruktion möglich, auch nicht genau fluchtende Rohrleitungs stücke 42 und 44 miteinander zu verbinden. Diese Fähigkeit hängt zum einen von den oben erwähnten Durchmesserverhältnissen des Verbindungsrohrstückes 58 und der Innenfläche 54 und zum andern von einer Ansenkung 64 an den Stirnflächen der Rohrleitungsflansche 46 und 48 ab. Bei dieser Art der Muffenverbindung verringert sich der Querschnitt für den Gasstrom nicht und die Beweglichkeit der einzelnen Teilstücke 14 zueinander bleibt erhalten. Trotzdem erzielt man eine sehr gute Abdichtung.

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das · Aus Fig. 3 geht außerdem hervor, daß man jam weitesten stromauf gelegene Teilstück· 66 ohne weiteres dadurch herstellen kann, daß man das Rohrleitungsstück 44 zum größten Teil abschneidet und die so entstehende Öffnung durch ein Blechstück 68 verschließt.

Befinden sich die Rohrleitungsflansche aufeinanderfolgender Teilstücke nicht in unmittelbarer Nachbarschaft, so ist das Verbindungsrohrstück 58 entsprechend langer auszubilden und gegebenenfalls zu krümmen.

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Claims

_ 8 - Daim 7236/4 Ansprüche

1. An die Zylinderköpfe einer Brennkraftmaschine angeschlossene Abgas- ^! leitung, bei der die Austrittskrümmer in Rohrleitungs stücke übergehen, die durch Verbindungsstücke nach dem Baukastenprinzip zusammensetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem jeweiligen Zylinderkopf (10) verbundener Krümmerflansch (12) ein Flansch hoher Eigensteifigkeit ist, daß die Rohrleitungsstücke (42, 44) an ihren Enden je einen Rohrleitungsflansch (46,48) hoher Eigensteifigkeit aufweisen, der ein Verbindungsglied zum nächsten Rohrleitungs stück ist und daß mindestens die Rohrleitungsstücke (42, 44) aus hochwarmfestern Blech bestehen.

2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Austrittskrümmerrohr aus hochwarmfestem Blech besteht.

3. Abgasleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittskrümmerrohr (28) und die Rohrleitungs stücke (42, 44) insgesamt aus zwei Halbschalen (30, 32) bestehen, die an ihren im montierten Zustand aneinanderliegenden Randbereichen miteinander verschweißt sind.

4. Abgasleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsebene (36) der Rohrleitungs stücke (42, 44) und die durch das Austrittskrümmerrohr (28) verlaufende, in der Austrittskrümmerrohr-Mittelachse liegende Teilungsebene (34) am Übergang (38) vom Rohrleitungsstück (42, 44) zum Austrittskrümmerrohr (28) einander tangieren.

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5. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungsflansche (46, 48) einen Außenradius haben, der größer als der Außenradius der Rohrleitungsstücke
(42, 44} ist.

6. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungsflansche (46, 48) gedrehte Ringe
sind.

7. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in aufeinanderfolgenden Rohrleitungsflanschen (46, 48) Verbindungsstücke (58) vorgesehen sind, die Außenringdichtungen (62) aufweisen, die mit der Innenfläche (54) der Rohrleitungsflansche (46, 48) zusammenarbeiten.

8. Abgasleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringdichtungen (62) Kolbenlamellenringe sind.

9. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das am weitesten stromauf gelegene Rohrleitungsstück ohne das eine Rohrstück (66) ist und daß die so entstehende Öffnung durch ein Blechstück (68) verschlossen ist.

10. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rohrleitungsflanschen (46, 48) auf den Blechteilen eine mit dem Außendurchmesser der Flansche etwa radiusgleiche Isolierschicht (56) aufgebracht ist.

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