DE2908367A1

DE2908367A1 - Anordnung zur elastischen verbindung zweier heissgehender rohrleitungen, insbesondere von auspuffleitungen von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2908367A1
Application number: DE19792908367
Authority: DE
Inventors: Wieland Dipl Ing Dr Holzhausen
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1980-09-04
Also published as: DE2908367C3; DE2908367B2

Description

Anordnung zur elastischen Verbinduiig
zweier heißgehender Rohrleitungen, insbesondere von Auspuffleitungen von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur lösbaren, dichten, gelenkigen und elastisch nachgiebigen Verbindung zweier heißgehender, ein- oder mehrflutiger Rohrleitungen, insbesondere von Auspuffleitungen von Kraftfahrzeugen, an deren einander zugekehrten Enden Flansche befestigt sind, von denen einer mit einem eine Dichtfläche bildenden Fortsatz in eine axiale, ebenfalls eine Dichtfläche bildende Aufnahme des anderen Flansches hineinragt, wobei durch kugelige Ausbildung wenigstens einer Dichtfläche die gelenkige Beweglichkeit der Flansche gegeneinander gegeben ist und wobei die Flansche über ihren Abstand zu verringern suchende Federelemente elastisch miteinander verbunden sind.
Eine derartige Anordnung ist durch die DE-OS 27 10 357 bekannt. Sie dient insbesondere für eine Auspuffleitung eines Kraftfahrzeugs, bei der Temperaturen von 100000 und mehr beherrscht werden müssen. Dort ist bei der Kugelgelenkausbildung eine unmittelbare Anlage der Dichtflächen aufeinander, von denen wenigstens eine eine kugelige Kontur hat, vorgesehen, da sich herausgestellt habe, daß bekannte Dichtungen den Beanspruchungen nicht standhalten, vielmehr verbrennen, kriimelig und danach ausgeblasen werden etc.
Die bekannte unmittelbare gegenseitige Anlage der Dichtflächen bewirkt jedoch, daß diese mit der Zeit insbesondere durch eingetragene Verschmutzungen etc.
unterstützt miteinander fressen und außerdem im Betrieb des Gelenkes zu Quietschgeräuschen führen, die unangenehm sind und daher nicht hingenommen werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Anordnung der eingangs beschriebenen Art mit einer Dichtung zu versehen, die bei äußerer Festigkeit einmal gute Verschleißeigenschaften, zum anderen aber auch gute Lagereigenschaften aufweist, so daß ein Quietschen und ein vorzeitiger Verschleiß durch Abtragung in- -folge Relativbewegungen nicht eintreten kann. Andererseits soll die Dichtung tei hoher emperaturbeständigkeit eine dauerhafte Dichtigkeit gewährleisten ohne die Gefahr, daß das Dichtungsmaterial sich zersetzt oder zerfällt und durch den in der Auspuffleitung herrschenden Druck ausgeblasen wird. Ferner soll Form- und Querschnitt-sgenauigheit der Dichtung gegeben sein. Dies alles soll mit Hilfe einfacher Plaßnahmen in kostengünstiger Weise erzielt werden.
Diese Aufgabe ist bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Dichtflächen ein an diesen flächig anliegender Dichtungsring unverlierbar gelagert ist, daß der Dichtungsring einen Füllstoff aus Diineralfaser od. dgl. aufweist, daß der Fjllstoff von einem Metallgeflecht, -gewebe, -gestricke od. dgl. umhiillt ist, daß ein Teil der Drähte des Geflechtes, Gewebes, Gestrickes od. dgl. aus einem hochtemperaturb est änd igen, verschleißfesten, korrosionsbeständigen Stahl besteht, während der verbleibende Teil aus einem korrosionsbeständigen letall mit Gleitlagereigenschaften besteht, und daß' der Füllstoff und seine Umhüllung zur Form des Dichtringes miteinander verpreßt sind.
Bei dieser lösung liegt der Erfindung die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß sich die Problematik dadurch bewältigen lassen kann, daß man eine die Formstabilität und Festigkeit gebende Umhüllung mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen gleichzeitig zu einem Gleitlagerteil gestalten kann, so daß trotz der gewährleisteten Stabilität ein Gleitlagerverhalten gegeben ist, das vor allem die im bekannten Falle als störend auftretenden Quietschgeräusche nicht mehr entstehen läßt.
Andererseits hat sich herausgestellt, daß die Ausbildung des Füllstoffes als ein Vlies od. dgl. aus Mineralfasern den auftretenden hoker. Temperaturbeanspruchungen standhält, ohne im Laufe eines langen Betriebes zu zerfallen und damit der Gefahr zu unterliegen, in Form von kleinen Fartikeln langsam ausgetragen zu werden.
Wie sich bereits in langdauernden Versuchen gezeigt hat, werden die durch die Erfindung gestellten Anforderungen überraschend in sehr hohem 1aßa erfüllt, so daß sich mit dem erfindungsgemäßen Dichtungsring durch Aufteilung der erforderlichen Funktionen eine Mehrkomponentenkombination ergibt, die hinsichtlich dauerhaft er Festigkeit, Gleitlagerverhalt an und dauerhafter Dichtigkeit sehr zufriedanst el] end ist.
Anstelle der Maßnahme, einen Teil der einhüllung aus Drähten mit Gleitlagereigenschaften bestehen zu lassen, ist es auch möglich, wenigstens einen Teil der Drähte der umhüllung mit eine Lagernetall durch Aufdampfen, Galvanisiaren od. dgl. zu beschichten.
Dies selbstverständlich in einer Stärke, die bei der vorgesehenen Lebensdauer einen dementsprechend erforderlichen Verschleißanteil ergibt.
Die Umhüllung kann ein mit dem Dichtungsring. ein-oder mehrfach umlaufender Schlauch, vorzugsweise flachgedrückt, aus dem genannten Geflecht etc. sein und es können die aufeinandertreffenden, zweckmäßigerweise einander überlappenden Schlauch enden beim Verpressen des Dichtungsringes in formschlüssigen Eingriff miteinander gebracht sein. Beim Verpressen des Dichtringes findet bei diesem eine Reduzierung seiner durch die Vorfertigung gegebenen Querschnitte statt. Dadurch wird das Material von Füllstoff und Umhüllung so zusammengeschoben und -gestaucht, daß einerseits ein fester Verbund zwischen Füllstoff und Umhüllung erzielt und andererseits der Füllstoff gleichmäßig über den Querschnitt des Dichtungsringes verteilt ist. Dies führt auch an den erwähnten, aufeinandertreffenden, zweckmäßigerweise überlappenden Enden durch das Verpressen zu einer gegenseitigen Verquetschung und Verzahnung, die einen Formschluß ergibt, der sich als allen Belastungen ausreichend gewachsen erwiesen hat.
Die Umhüllung kann aber auch ein dem Durchmesser des Dichtungsringes angepaßter, koaxialer Schlauch sein; es kann dabei dann vorgesehen sein, daß der Schlauch durch einwärtiges bzw. auswartiges Umbördeln bzw.
Umlegen um den iillstoff gelegt ist und daß Füllstoff und Umhüllung dann miteinander verpreßt sind.
Dabei kann es besonders zweckmäßig sein, daß die nach dem Bördeln benachbarten Schlauchenden sich überlappen, so daß sich beim Verpressen dort ein besonders guter Formschluß einstellen kann.
Der hochtemperaturbeständige, verschleißfeste, korrosionsbestndige Draht der V'-mhüllung ist zweckmäßigerweise ein austenitischer Chromnickelstahlwährend es sich für das korrosionsbeständige Idetall mit Gleitlagereigenschaften als vorteilhaft erwiesen hat, hier Monel, Nickel, Bronze, Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine andere, in jedem Fall von den Flanschteilen stofflich abweichende Legierung zu verwenden.
Es ist zweckmäßig, daß der Anteil des Drahtes mit lagereigenschaften 10 bis 50 ,% des Geflechtes etc.
vorzugsweise 15 bis 30 G/ ausmacht. hier muß das Bestreben dahin gehen, soviel Stahlgeflecht etc. mit Tragfunktion vorzusehen wie möglich und andererseits soviel Geflecht mit Lagereigenschaften wie nötig, um die erforderliche Gleitfähigkeit der Dichtung über lange Zeit zu' gewährleisten und damit ein Quietschen des Gelenkes zu verhindern.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, für die Umhüllung eine Drahtstärke von 0,3 mm und weniger zu verwenden. Dadurch ergibt sich eine besondere Elastizität und Anpassungsfähigkeit der Dichtungsoberfläche einerseits, andererseits aber eine besondere Kleinheit der zwisclien den einzelnen Drahtlagen bestehenden Fenster, durch die auf der einen Seite Verschmutzungen in die Dichtungen eindringen können, andererseits Partikel des Ftil]stoffes ausgetragen werden können, und durch die ein besonders fester Verbund zwischen Füllstoff und Umhüllung der Dichtung erreicht wird.
Für das Verpressen des Dichtungsringes hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dies so vorzunehmen, daß die Umhüllung an den mit den Dichtflächen der Flansehe in Berührung kommenden Flanken des Dichtungsringes stärker verdichtet ist als an den übrigen Oberflächen des Dichtungsringes. Dies läßt sich durch die Richtung der eingeleiteten Verdichtungekraft bewerkstelligen und führt dazu, daß Teile der den Füllstoff umhüllenden Umflechtung etc. erheblich stärker zusammengepreßt erden als andere Teile. Legt man die stärker zusammengepreßten Teile dorthin, wo die Verschleißerscheinungen ZU erwarten sind, so steht dort ein größeres Verschleißvolumen zur Verfügung, Schließlich kann der Füllstoff des Dichtungsringes noch zusätzlich mit einem hochtemperaturbeständigen Trockenschmierstoff mit Graphit, Ruß, einem Metallpulver mit Gleitlagereigenschaften od. dgl. als Bestandteil versehen sein. Dadurch wird die Dichtigkalt des Füllstoffes und auch seine innere Verschleißfestigkeit einerseits verbessert, andererseits erleichtert diese Schmierstoffe die Herstellung des Dichtungsringes.
Weitere erfindungswesentliche 14merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Deschreibung der Erfindung anhand der Zeichnung In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 die Gelenkstelle einer Auspuffleitung im Axialschnitt; Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Dichtungsring im Axialschnitt; Fig. 3 einen Dichtungsring als Rohling vor dem Verpressen; Fig 4 einen anders gestaJteten Dichtungsring als Rohling vor dem Verpressen; Fig. 5 eine weitere Vorform eines Dichtungsringes; Fig. 6 den Dichtungsring gemäß Fig. 5 in einer weiteren Verarbaitungsstufe und Fig. 7 den Dichtungsring gemäß Fig. 5 und 6 in der Fertigstufe.
Fig. 1 zeigt eine zweiflutige Auspuffleitung, bei der die beiden Auspuffrolire mit einen Anschlußflansch 1 verbunden sind. Dieser ragt mit einer zylindrischen Fortsatz 2 in die Aufnahme @ des Anschlußflansches 4 der weitergehenden leitung 5 hinein.
er Fortsatz 2 hat eine zylindrische, eine Dichtflä.-che bildende öußere Mantelfläche, während die Aufnahme 3 eine kugelkallottenförmige Innenfläche als Gegendichtfläche bildet. Zwischen die Dichtflächen ist ein Dichtungsring 6 eingelegt. Die Flansche 1 und 4 sind über radiale Bunde '7 und 8 und diese aufeinander zu bewegende Federelemente 9 und 10 elastisch und lösbar miteinander verbunden.
Fig. 2 zeigt den Dichtungsring gem'iß Fig. 1 in vergrößerter Schnittdarstellung. Danach besteht der Dichtungsring aus einer Umhüllung 11 aus einem Geflecht, Gewebe, Gestricke od. dgl aus Metalldraht, die einen Füllstoff 12 aus Mineralfaser, insbesond ere Aluminiumsilikatfaser in sich einschließt. Die Umhüllung 11 weist neben einen erheblichen Anteil an tragenden Metallfäden aus vorzugsweise Chromnikkelstahi einen weiteren Antei] Metallfäden aus einen Lagereigenschaften aufweisenden Metall wie eine Kupferlegierung od. dgl. auf. der Ring 6 ist dadurch hergestellt, daß man einen vom Schnitt aus gesehen senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Geflechtsetc. -Schlauch mit dem Füllstoff 12 gefüllt hat, diesen dann z. B. flachgedrückt und ein- oder mehrfach zum Dichtungsring zusammengelegt hat, um ihn dann mit Hilfe geeigneter Werkzeuge in die dargestellte endgültige Form zu presse, Bei diesem Verpressen stellt sich einmal ein fester Verbund zwischen Umhüllung 11 und Füllstoff 12 ein, bzw. der Füllstoff wird nahezu gleichmäßig iiber den Querschnitt des Dichtungsringes verteilt, zum anderen gelangen die Enden des Umhüllungsschlauches 11 an der Stelle, an der sie aneinanderstoßen oder überlappen, durch das Verpressen in einen formschlüssigen Verbund.
Fig. 3 zeigt eine Vorform eines Dichtungsringes mit einer Umhiillung 15 und Füllstoff 16, die dadurch zu einem fertigen Dichtungsring weiterverarbeitet wird, daß die freistehenden Umhüllungsenden 17 nach außen umgebördelt werden und dann das Ganze in die F-orm gemäß Fig. 2 gepreßt wird.
Ähnlich zeigt Fig. 4 eine Vorform mit einer Umhüllung 18 und Füllstoff 19, bei der die Umhüllung durch Umbördeln nach innen um den Füllstoff 19 gelegt ist.
Hier überschneiden sich zweckmäßigerweise die freien Enden 20 und 21, so daß sie nach dem bereits mehrfach beschriebenen Verpressen zu der Form gemäß Fig. 2 einen besonders dichten und festen Abschlußverbund bilden können.
Fig. 5 zeigt eine Vorform für einen Dichtungsring, bei dem der Füllstoff 22 außen von einer Umhüllung 23 und innen von einer Umhtillung 24 koaxial zum fertigen Dichtungsring eingefangen ist. Dieser Rohling kann dann, wie in Fig. 6 dargestellt, zunächst durch geeignete erkzeue in eine ringgewellte Form gebracht werden, die dann, wie Fig. 7 zeigt, durch axiales Stauchen innerhalbfiradialführender Werkzeuge zum fertigen Dichtungsring 25 führt. I1ier: ist es nicht unbedingt erforderlich, die axialen Enden bereits von der Vorform aus bezüglich des Füllstoffes dicht zu gestalten, da die endgültige Verpressung nach dem Wellen einerseits genügend Verbund zwischen Füllstoff und Umhüllung und andererseits eine gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes über den Querschnitt des Dichtungsringes gewährleistet.
In allen vorgenannten Fällen ist bei der Umhüllung an ein Geflecht, Gewebe, Gestricke, Gewirke od. dgl.
aus Draht gedacht, wobei entweder Teile des Umhüllungsdrahtes eine lagermetalleigenschaft aufweisen, während die anderen Teile vorzugsweise korrosionsbeständiger, austenitischer Chromnickelstahl als Tragmaterial sind. Andererseits kann aber statt der Drahtfäden aus lagermetall auch vorgesehen sein, daß das Umhüllungsmaterial zumindest teilweise mit einem I;etall mit lagereigenschaften durch AufdamFfen oder Galvanisieren beschichtet ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Anordnung zur lösbaren, dichten, gelenkigen und elastisch nachgiebigen Verbindung zweier heißgehender, ein- oder mehrflutiger Rohrleitungen, insbesondere von Auspuffleitungen von Kraftfahrzeugen, an deren einander zugekehrten Enden Flansche befestigt sind, von denen einer mit einem eine Dichtfläche bildenden Fortsatz in eine aziale, ebenfalls eine Dichtfläche bildende Aufnahme des anderen Flansches hineinragt, wobei durch kugelige kugelige Ausbildung wenigstens einer Dichtfläche die gelenkige Beweglichkeit der Flansche gegeneinander gegeben ist und wobei die Flansche über ihren Abstand zu veringern suchende Federelemente elastisch miteinander verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den Dichtflächen ein an diesen flächig anliegender Dichtungsring (6) unverlierbar gelagert ist, daß der Dichtungsring einen Füllstoff (12) aus Fineralfaser od. dgl. aufweist, daß der Füllstoff von einem Fetallgeflecht, -gewehe, -@estricke od.

dgl. (li) umhüllt ist, da.- ti;S i Teil !;Jer Drähte des Geflechtes, Gewebes, Gestrickes od. dgl. aus einem hochtemperaturbeständigen, verschleißfesten, korrosionsbeständigen Stahl besteht, wäbrend der verbleibende Teil aus einem korrosionsbeständigen Metall mit Gleitlagereigenschaften besteht, und daß Füllstoff und seine Umhüllung zur Form des Dichtringes miteinander verpreßt sind.
2. Anordnung zur lösbaren, dichten, gelenkigen und elastisch nachgiebigen Verbind ung zweier heißgehender, ein- oder mehrflutiger Rohrleitungen, insbesondere von Auspuffleitungen von Kraftfahrzeugen, an deren einander zugekehrten Enden Flansche befestigt sind, von denen einer mit einen eine Dichtungsfläche bildenden Fortsatz in eine axiale, ebenfalls eine Dichtfläche bildende Aufnahme des anderen Flansches hineinragt, wobei durch kugelige Ausbildung wenigstens einer Dichtfläche die gelenkige Beweglichkeit der Flansche gegeneinander gegeben ist und wobei die Flansche über ihren Abstand zu verringern suchende Federelemente elastisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dichtflächen ein an diesen flächig anliegender Dichtungsring (6) unverlierbar gelagert ist, daß der Dichtungsring einen Füllstoff aus Eineralfaser od.

dgl. aufweist, daß der Füllstoff von einem metallgeflecht, -gewebe, -gestrieke od. dgl. (12) umhüllt ist, daß die Drähte des Geflechtes, Gewebes, Gestrickes od. dgl. aus einem hochtemperaturbeständigen, verscf-leißfesten, korrosionsbeständigen Stahl bestehen, daß wenigstens ein Teil der Drähte mit einem korrosionsbestöndigen Metall mit Gleitlagereigenschaften durch Aufdampfen, Galvanisieren od.

dgl. beschichtet ist und daß der Füllstoff und seine Umhüllung zur Form des Dichtungsringes miteinander verpreßt sind.
3. Anordnung nach Anspruch l oder 2, dadurch eekennzeichnet, daß der Füllstoff aus synthetischer Aluminiumsilikatfaser besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (11> ein mit dem Dichtungsring (6) umlaufender Schlauch ist und daß die aufeinandertreffenden Schlauchenden beim Verpressen des Dichtungsringes in formschlüssigen Eingriff miteinander gebracht sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (11) ein lt dem Dichtungsring (6) mehrfach umlaufender Schlauch ist, daß der Schlauch flachgedrückt ist und da die sich überlappenden Schlauchenden beim Verpressen des Dichtungsringes in formschlüssigen Eingriff miteinander gebracht sinct.
6. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (2-3, 24) ein dem Durchmesser des Dichtringes (6, 25) an angepaßter, koaxialer Schlauch ist und daß Füllstoff (22) und Umhüllung dann miteinander verpre ßt sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung ein dem Durchmesser des Dichtungsringes angepaßter, koaxialer Schlauch (15, 18) ist, daß der Schlauch durch ein einwärtiges bzw.

auswärtiges Umbördeln bzw. Umlegen um den Füllstoff (16, 19) gelegt ist und daß Füllstoff und Umhüllung dann miteinander verpreßt sind.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Füllstoff und Um-Umhüllung so miteinander verpreßt sind, daß' einerseits ein fester Verbund zwischen Füllstoff und Umhüllung gegeben ist, andererseits der Füllstoff nahezu gleichmäßig über den Querschnitt des Dichtringes verteilt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Bördeln bzw. Umlegen benachbarten Schlauchenden (20, 21) sich überlappen.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hochtemperaturbeständige, verschleißfeste, korrosionsbeständige Draht ein austenitischer Chroi.mickelstahl ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das korrosionsbeständige metall mit Gleitlagereigenschaften onel, Nickel, bronze, Kupfer, eine Ifupferlegierung oder eine andere von den Flansehteilen stofflich abweichende legierung ist.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei'chnet, daß der Anteil des Drahtes mit lagereigenschaften 10 bis 50 c7o des Geflechtes, Gewebes, Gestrickes od. dgl. beträgt, vorzugsweise 15 bis 30 .
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstärke gleich oder kleiner 0,3 mm ist.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verpressen die Umhüllung an den mit den Dichtflächen der Flansche (1, 4) in Berührung kommenden Flanken des Dichtungsringes (6) stärker verdichtet ist als an den übrigen Oberflächen des Dichtungsringes.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit einem hochtemperaturbeständigen Trockenschmierstoff mit Graphit, Ruß, mit einen Sletallpulver mit Gleitlagereigenschaften od. dgl. als Bestandteil vers-ehen ist.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring vor dem Verpressen in die Form eines ringgewellten Balges gebracht ist, der dann beim Verpressen durch axiales Stauchen innerhalb radialer Nterkzeugführungen zusairunengedrückt ist.