DE602005004591T2

DE602005004591T2 - Rohrverbindung, Dichtung und Herstellungsverfahren der Rohrverbindung

Info

Publication number: DE602005004591T2
Application number: DE602005004591T
Authority: DE
Inventors: Paolo Ramoino
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2025-12-17
Also published as: EP1674686A1; EP1674686B1; ITTO20040898A1; ATE385282T1; DE602005004591D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verbindungen für Rohrleitungen, die von Fluiden in flüssigem oder gasförmigem Zustand durchströmt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Verbindungen für Rohrleitungssegmente, die in der Automobilindustrie verwendet werden sollen, um Abgase (Abgasrohrleitungen oder -rohre) von Verbrennungsmotoren auszuleiten.
STAND DER TECHNIK
Nach dem Stand der Technik ist, insbesondere in der Automobilindustrie, die Verwendung becher- oder flanschförmiger Verbindungen oder Anschlüsse bekannt, um Abgasrohrleitungssegmente miteinander zu verbinden.
Becherförmige Anschlüsse werden allgemein in Fällen verwendet, in denen im Gebrauch selbst hohe Fluidverluste zulässig sind, da es bisher keine zufriedenstellenden Lösungen (d. h. adäquate Dichtungen) gab, um diese Anschlussausführung sicher abzudichten.
Becherförmige Anschlüsse werden aufgrund ihrer geringen Kosten insbesondere an Abgasrohrleitungen von Kraftfahrzeugen verwendet, aber wegen der zunehmenden Notwendigkeit, Emissionen zu vermeiden, werden diese Anschlüsse immer mehr in begrenzte Bereiche des Fahrzeugs, z. B. in stromabwärts hinter Katalysatoren befindliche Bereiche, verbannt, um die durch solchen Katalysatoren zugeordnete Sonden erfolgende Messung im Sinne einer Schadstoffbekämpfung nicht zu verfälschen.
Im Allgemeinen umfasst eine becherförmige Verbindung ein Basisrohr (Einführungsrohr) sowie ein Rohr mit einem entsprechend aufgeweiteten Ende (Aufnahme oder Aufnahmeende), das einen festgelegten Abschnitt des Einführungsrohrs aufnehmen kann.
Im Falle von Kraftfahrzeugen erfolgt der Einbau manuell durch Ausüben einer axialen Kraft auf das Einführungsrohr sowie unterhalb des Fahrzeugs, so dass es vorteilhaft ist, ein deutliches „Spiel" zwischen dem Durchmesser des Einführungsrohrs und demjenigen des Aufnahmerohrs zu belassen, so dass für den Einbau nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich ist.
Der Stand der Technik lehrt, dass es, um das nachträgliche Herausziehen des Einführungsrohrs aus dem Aufnahmerohr in der axialen Richtung zu vermeiden, vorteilhaft ist, zwei oder mehrere Einschnitte am Aufnahmerohr in der axialen Richtung vorzunehmen, damit, mittels eines externen Kragens, nach erfolgtem Einbau der Durchmesser des Aufnahmeendes verengt und dieses Ende auf den Außendurchmesser des Einführungsrohrs gepresst werden kann.
In dieser Ausführung nach dem Stand der Technik erfolgt ein Fluidverlust durch das „Spiel" zwischen dem Aufnahmerohrdurchmesser und dem Einführungsrohrdurchmesser (Umfangsspiel) sowie durch den innersten Teil der Einschnitte, weil diese durch den äußeren Kragen nicht verformt werden können.
In der Patentschrift N. JP09-133279 ist eine becherförmige Verbindungsart beschrieben, mit der versucht wird, sowohl das Problem eines vollständigen Festklemmens als auch dasjenige einer wirksamen Abdichtung der Verbindung zu lösen.
Die bekannte Patentschrift schlägt eine becherförmige Verbindung vor, in der das Aufnahmeende ein konisches Segment und ein Fenster umfasst; das Fenster ist so konfiguriert, dass darin ein Kragen mit einem in der Richtung der axialen Montage geneigten Querschnitt eingefügt werden kann. Das Einführungsrohr gemäß der bekannten Patentschrift umfasst im Endteil ein konisches Segment und am Fenster eine Nut.
Während des Einbaus wird der Kragen so in das Fenster gepresst, dass die axiale Bewegung des Einführungsrohrs im Aufnahmerohr solange durchgeführt wird, bis sich die jeweiligen konischen Segmente des Einführungsrohrs und des Aufnahmerohrs einander angenähert haben.
Gemäß der Patentschrift wird, um eine gute Abdichtung sicherzustellen, zwischen den konischen Segmenten ein Abdichtungsmaterial eingefügt, das so beschaffen ist, dass es, wenn sich die konischen Segmente einander annähern, in kleine Stücke zerbricht, um den Raum zwischen dem Einführungsrohr und dem Aufnahmerohr einzunehmen.
Die Anmelderin weist darauf hin, dass diese Art von Verbindung sehr kompliziert, an ihrer Verwendungsstelle nur schwer montierbar und in ihrer praktischen Anwendung besonders begrenzt ist.
Die Anmelderin weist insbesondere darauf hin, dass die bekannte Verbindung, obwohl sie ein einwandfreies axiales Festklemmen garantiert, aufgrund von Defekten oder groben Toleranzen keine gute Abdichtung gegenüber Fluidleckagen sicherstellt, da im Gebrauch nur ein geringer Prozentsatz der Kräfte orthogonal zu den axialen Festklemmkräften abgeführt wird.
Der Stand der Technik lehrt auch die Verwendung von Flanschverbindungen, insbesondere für Anwendungen, die die Abgasrohrleitungen von Kraftfahrzeugen betreffen.
In Flanschanschlüssen, die allgemein teurer als becherförmige Anschlüsse sind, werden die Rohrsegmente durch ein Paar Flansche, die mit den Enden der Rohrsegmente ordnungsgemäß verschweißt oder daran befestigt sind, miteinander verbunden.
Die Montage dieser Anschlussausführungen erfolgt dadurch, dass die Flansche mit mechanischen Mitteln, beispielsweise Schrauben, Federn usw., zusammengepresst werden, um die Flansche, und somit die Rohrsegmente, soweit wie möglich einander anzunähern.
Obwohl Flanschanschlüsse allgemein ein gutes axiales Festklemmen sicherstellen, weisen sie hinsichtlich einer Fluidabdichtung tatsächlich ähnliche Probleme wie die becherförmigen Verbindungen auf, da das Koppeln zwischen den Flanschen und folglich zwischen den Rohren nicht immer adäquat ist, beispielsweise aufgrund von Defekten oder groben Toleranzen, die auf die maschinelle Bearbeitung zurückzuführen sind. Um diese Probleme zu überwinden, sind für Flanschverbindungen sowie insbesondere für Dichtungen oder Abdichtungsmaterialien verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um durch Verwendung solcher Verbindungen eine gute Abdichtung sicherzustellen.
Beispielsweise die Patentschrift EP 1 267 049 B1 schlägt insbesondere eine Dichtung mit torischer Entwicklung für Flanschverbindungen vor, die für das Durchleiten der Abgase von Verbrennungsmotoren verwendet werden können.
Die vorgeschlagene Dichtung umfasst, zusätzlich zu einem in einem Metallblech gekapselten Grafitring mit torischer Entwicklung, ein zusätzliches Blech, das bei der Montage der Verbindung einem der zwei Flansche zugeordnet gehalten werden kann.
Die Anmelderin hat beobachtet, dass auch diese Verbindungsausführung, obwohl sie ein gutes axiales Festklemmen garantiert, aufgrund von Defekten oder groben Toleranzen keine gute Abdichtung gegenüber Fluidleckagen sicherstellt, weil im Gebrauch nur ein geringer Prozentsatz der Kräfte orthogonal zu den axialen Festklemmkräften abgeführt wird.
Weiterhin beschreibt die Patentschrift DE 42 42 290 A1 eine Dichtungskonfiguration für druckbeaufschlagte Elemente. Die Konfiguration beinhaltet zwei Kopplungselemente mit unterschiedlichen Durchmessern. Beide Kopplungselemente enthalten einander berührende konusförmige Oberflächen. Die Neigungswinkel der beiden konusförmigen Oberflächen sind unterschiedlich. Die Konfiguration enthält weiterhin ein Dichtungselement in Form eines O-Rings, der außerhalb der konusförmigen Oberflächen in einer Nut des inneren Elements vorgesehen ist.
Die Anmelderin weist besonders darauf hin, dass Verbindungen nach dem Stand der Technik, sowohl becher- als auch flanschförmige Ausführungen, hinsichtlich ihrer Abdichtung gegenüber Leckagen von Fluiden in flüssigem oder gasförmigem Zustand, die durch diese Verbindungen strömen, keine zufriedenstellenden Eigenschaften aufzuweisen scheinen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbindungskonstruktion sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungskonstruktion mit guten Abdichtungseigenschaften zu definieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe mittels einer Verbindungskonstruktion und eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbindungskonstruktion mit den in den Ansprüchen 1 und 9 beschriebenen Merkmalen erfüllt.
Die Ansprüche sind integraler Bestandteil der hierin im Hinblick auf die Erfindung dargelegten technischen Lehren.
Gemäß der Erfindung umfassen die Rohre in der Verbindungskonstruktion am Ende ein Aufnahmesegment und ein Einführungssegment mit konischen Querschnitten und mit differenzierter Neigung.
Die Verbindungskonstruktion ist vorzugsweise als eine becherförmige oder eine flanschförmige Verbindung ausgebildet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende und lediglich beispielhafte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht; dabei zeigen:
1a und 1b eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung;
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindung; und
3a bis 3f Beispiele von in den Verbindungen der 1a, 1b und 2 verwendbaren Dichtungen.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie aus den 1a und 1b ersichtlich, umfasst in einer ersten Ausführungsform eine Verbindung oder Verbindungskonstruktion in der becherförmigen Ausführung 10 ein erstes Ende (Aufnahmeende oder Aufnahme) 12 eines ersten Rohrsegments oder Rohrs (Aufnahmesegment) 20, das z. B. aus rostfreiem Stahl oder einem anderen Material besteht, der bzw. das von den durchströmenden Fluiden, z. B. durch kondensierende Säure, nicht angegriffen wird, sowie ein zweites Ende (Einführungsende oder Einführung) 14 eines zweiten Rohrsegments (Einführungsrohr) 40, das beispielsweise aus dem gleichen Material wie das gleiche Rohr 20 besteht, wobei durch axialen Druck und Festklemmen, z. B. durch eine bekannte Klemme 25, eine Verbindung hergestellt werden kann.
Das Aufnahmeende 12 umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform eine erste Fläche (Fläche AF) mit im Wesentlichen konischem Querschnitt mit einem Winkel, der im Verhältnis zur Achse des Rohrs divergiert und beispielsweise in einem Bereich zwischen 5° und 15° liegt. Mit dieser Form, wie nachstehend ausführlich beschrieben, kann im Gebrauch die Abdichtung der Verbindung 10 sichergestellt werden. Die Fläche AF hat vorzugsweise eine solche Oberflächengüte, dass sie frei von groben Defekten, beispielsweise Kratzern, Druckstellen aus der maschinellen Bearbeitung usw., ist.
Die Aufnahme 12 umfasst in der bevorzugten Ausführungsform auch eine zweite Fläche (Fläche BF) mit einem ausreichend großen Innenquerschnitt, um die Einführung 14, wie nachstehend ausführlich erläutert, einführen zu können.
Die Aufnahme 12 umfasst schließlich in der bevorzugten Ausführungsform eine dritte Fläche (Fläche CF) mit einem Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Durchmesser der Fläche BF ist.
In zusätzlichen Ausführungsformen sind in der Fläche CF zwei oder mehr bekannte Einschnitte in der axialen Richtung vorgesehen.
Die so konfigurierte Fläche CF lässt einerseits eine gute Zentrierung der Rohre 20 und 40 zu, da die Fläche CF, wie für den Fachmann auf diesem Gebiet einleuchtend, die letzte Fläche ist, die während der Montagephase einzuführen ist, und stellt andererseits auch ein gutes mechanisches Festklemmen mittels der Klemme 25 sicher.
Das Einführungsende 14 umfasst in der bevorzugten Ausführungsform eine erste Fläche (Fläche AM) mit im Wesentlichen konischem Querschnitt mit einem im Verhältnis zur Achse des Rohrs konvergierenden Winkel, der beispielsweise in einem Bereich zwischen 4° und 14°, sowie bevorzugt bei einem Wert von etwa 10°, liegt.
In der vorliegenden Beschreibung ist mit dem Ausdruck „im Wesentlichen konisch" gemeint, dass der Querschnitt des Einführungsrohrs oder des Aufnahmerohrs nicht nur kreisförmig, sondern auch anders, z. B. elliptisch oder flachelliptisch, geformt sein kann, und dass folglich die Flächen AF und AM im Wesentlichen konisch und im Verhältnis zum Querschnitt des Rohrs kompatibel ausgebildet sind. In Übereinstimmung mit einem der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist der konische Querschnitt (Fläche AF) der Aufnahme 12 in einem Winkel geneigt, der vorzugsweise 1° bis 5° größer als die Neigung der entsprechenden Fläche AM der Einführung 14 ist.
Es werden beispielsweise geringe Neigungsunterschiede zwischen der Fläche AF und der Fläche AM im Falle einer geringen axialen Belastung bei der Montage bevorzugt, und im entgegengesetzten Fall werden hohe Neigungsunterschiede bevorzugt.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet versteht es sich, dass bei gleichen Materialien die für die Fläche AF bzw. AM angegebenen Neigungswerte gemäß der verfügbaren axialen Montagekraft sowie gemäß dem Querschnitt und den Abmessungen der Rohre variieren können, ohne das Prinzip, dass die Neigung der Fläche AF der Aufnahme 12 größer als diejenige der Fläche AM der Einführung 14 ist, zu verändern.
Die im Beispiel vorgesehenen Werte entsprechen bevorzugten Werten für in der Automobil- und Motorindustrie zum Einsatz kommende Abgasrohre.
Das Einführungsende 14 umfasst auch eine zweite Fläche (Fläche BM), deren Außenquerschnitt vorzugsweise geringfügig kleiner als der Außenquerschnitt der Aufnahme 12 in der Fläche BF ist, um das Einfügen der Einführung 14 in die Aufnahme 12 zu erleichtern.
In anderen Ausführungsformen ist es möglich, um das Einfügen der Einführung 14 in die Aufnahme 12 zu erleichtern, entweder nur die Fläche BF oder die entsprechende Fläche BM im Verhältnis zum Innen- oder Außenquerschnitt der jeweiligen Rohre 20 und 40 zu modifizieren.
Das Einführungsende 14 umfasst schließlich eine oder mehrere, vorzugsweise in der Fläche AM vormontierte Dichtungen (Dichtung) 42 in ringförmiger Ausbildung.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die Dichtung 42 in bekannter Weise, manuell oder mittels eines Werkzeugs, dadurch vormontiert, dass die ringförmige Dichtung 42 in der axialen Richtung so auf die Einführung 14 aufgeschoben wird, dass sie auf der Oberfläche der Fläche AM der Einführung platziert und während der Montagephase in Kontakt mit der entsprechenden Fläche AF der Aufnahme 12 kommt.
Die Dichtung 42 ist vorzugsweise verformbar, und die Verformbarkeit wird dadurch erzielt, dass, beispielsweise bei Verwendung der Verbindung 10 in der Automobil- und Motorindustrie, weiches metallisches Material, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, zum Einsatz kommt, das beispielsweise gemäß der maximalen Betriebstemperatur gewählt wird: Aluminium für Temperaturen bis zu 450°C und Kupfer für höhere Temperaturen (bis zu etwa 800°C).
Die Dichtung 42 kann gemäß der verfügbaren axialen Belastung bei der Montage der Verbindung 10 unterschiedlich geformte Querschnitte haben. Der Querschnitt ist beispielsweise massiv 45 (3a bis 3d) für hohe axiale Belastungen, z. B. 50 kg oder höher, oder hohl 46 (3e bis 3f) für geringere Belastungen.
Im Falle von Dichtungen 42 mit massivem Querschnitt 45 werden, in Übereinstimmung mit zusätzlichen möglichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung, in den 3a bis 3c vorzugsweise Formen mit massivem Querschnitt mit mehreren Kanten, z. B. Formen mit viereckigem Querschnitt, wie beispielsweise quadratische, rhombische oder rechtwinklige, vorgeschlagen. Formen mit Kanten haben vorteilhafterweise mit der Oberfläche der Einführung 14 zunächst Kontakte in einer sehr eingeschränkten Fläche, so dass beim Einfügen, wie für den Fachmann auf diesem Gebiet einleuchtend, hohe spezifische Drücke und folglich eine beträchtliche Verformung der Dichtung 42 auftreten; als eine Folge solcher Verformungen weitet sich der Kontakt der Dichtung mit den Rohren 20 und 40 in der Verbindung 10, nachdem etwaige Unvollkommenheiten in der Konstruktion der Rohre „kopiert" wurden, rasch im Querschnitt der Dichtung aus, wodurch die Dichtung 42 angehoben und dadurch der erforderliche Schub sichergestellt wird, um eine Abdichtung gegenüber Fluiden an den Wänden der Rohre 20 und 40 in den Segmenten AF und AM zu gewährleisten.
Im Falle von Dichtungen 42 mit hohlem Querschnitt 46 können für die Dichtung 42 harte, jedoch elastische Materialien, z. B. rostfreier Stahl von geringer Dicke (maximal 0,4 mm), verwendet werden.
Eine Verwendung des hohlen Querschnitts 46 ermöglicht vorteilhafterweise eine gute radiale Verformbarkeit, und es kann, beispielsweise durch Modifizierung der Dicke des für die Dichtung 42 verwendeten Materials, eine Restelastizität erzielt werden, mit der mögliche Bewegungen der Verbindung 10, die sich beispielsweise als eine Folge von Wärmeabweichungen oder Änderungen der mechanischen Beanspruchung während der Verwendung ergeben, kompensiert werden können.
In Übereinstimmung mit zusätzlichen möglichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung werden in 3e vorzugsweise eine Spiraldichtung 46 und in 3f insbesondere eine Dichtung 46 mit einem „S"-förmigen oder spiegelbildlich verdoppelten „S"-förmigen Querschnitt vorgeschlagen, die gut dafür geeignet ist, die vorstehend aufgeführten Elastizitätsmerkmale bereitzustellen.
In Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform sowie unter Bezugnahme auf 2 ist eine Verbindung oder Verbindungskonstruktion in einer Ausführung mit Flanschen 100 dargestellt, die ein erstes Ende (geflanschtes Aufnahmeelement oder geflanschte Aufnahme) 112, das beispielsweise in bekannter Weise mit dem Ende eines ersten Rohrsegments oder Rohrs 120 verschweißt ist, sowie ein zweites Ende (geflanschtes Einführungselement oder geflanschte Einführung) 114 umfassen, das beispielsweise in bekannter Weise mit dem Ende eines zweiten Rohrsegments oder Rohrs 140 verschweißt ist.
Sowohl das Aufnahmeelement 112 als auch das Einführungselement 114 bestehen, zusätzlich zu den Rohren 120 und 140, aus Materialien, die im Wesentlichen mit den für die becherförmige Verbindung 10 beschriebenen Materialien gleichwertig sind.
Sowohl das Aufnahmeelement 112 als auch das Einführungselement 114 können in bekannter Weise, beispielsweise mittels an sich bekannter, geeigneter Muttern 125a und Schrauben 125b, in einer Achse mit den zu verbindenden Rohren 120 und 140 liegend, miteinander verbunden werden.
Für einen Fachmann auf diesem Gebiet versteht es sich selbstverständlich, dass die Muttern und Schrauben in zusätzlichen Ausführungsformen durch andere Elemente, beispielsweise Bolzen, die gleichwertige Aufgaben erfüllen, ersetzt werden können.
Die Aufnahme 112 umfasst, ähnlich wie bereits vorstehend beschrieben, eine Fläche (Fläche AF) mit im Wesentlichen konischem Querschnitt mit Merkmalen, die mit den für die becherförmige Verbindung 10 beschriebenen Merkmalen gleichwertig sind. Auch in diesem Fall ist die Form des Aufnahmeelements 112 so ausgebildet, dass im Gebrauch die Abdichtung der Verbindung 100 sichergestellt ist.
Die Fläche AF der Aufnahme 112 hat vorzugsweise eine Oberflächengüte der vorstehend beschriebenen Art.
Die Einführung 114 umfasst, ähnlich wie bereits vorstehend beschrieben, eine Fläche (Fläche AM) mit im Wesentlichen konischem Querschnitt mit Merkmalen, die mit den für die becherförmige Verbindung 10 bereits beschriebenen Merkmalen gleichwertig sind.
In Übereinstimmung mit einem der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist der konische Querschnitt (Fläche AF) der Aufnahme 112 mit einem Winkel geneigt, der größer als derjenige der Fläche AM der Einführung 114 ist, wobei die Merkmale vorzugsweise mit den für die becherförmige Verbindung 10 beschriebenen Merkmalen gleichwertig sind.
Die Einführung 114 umfasst auch, ähnlich wie bereits vorstehend beschrieben, eine oder mehrere, vorzugsweise in der Fläche AM vormontierte Dichtungen (Dichtung) 42, wobei die Form, die Abmessungen und die Merkmale mit den bereits für die becherförmige Verbindung 10 beschriebenen Merkmalen gleichwertig sind. Gemäß dem Verfahren zur Montage der Verbindung, z. B. im Falle der becherförmigen Verbindung 10 (1a, 1b), wird, sobald die Dichtung 42 am Einführungsende 14 positioniert ist, im Wesentlichen in axialer Richtung eine Kraft so auf das Rohr 40 ausgeübt, dass die Dichtung 42 gegen die konische Wand der Aufnahme 12 gepresst wird.
Aufgrund des Zusammenwirkens der zwei konischen Formen kann, auch bei einer reduzierten axialen Einpassungsbelastung, leicht ein Zerbrechen der Dichtung zwischen den eine unterschiedliche Konizität aufweisenden Wänden der Aufnahme 12 und der Einführung 14 bewirkt werden, und dadurch wird verhindert, dass sich die Dichtung im Verhältnis zu den Rohren 20 und 40 verschiebt. Durch das Zusammenwirken der zwei konischen Formen kann auch insbesondere, gemäß der ausgeübten Kraft, eine Kraftkomponente, die in einer vorwiegend quer zur axialen Komponente verlaufenden Richtung wirkt, erzeugt werden, um die abdichtende Funktion der Dichtung 42 im Hinblick auf Fluide zu erleichtern.
Schließlich ist es, sobald das Einführungsrohr 40 in das Aufnahmerohr 20 eingefügt ist, vorzugsweise aufgrund der reduzierten Differenz zwischen dem Außenquerschnitt des Einführungsrohrs 40 und demjenigen des Aufnahmerohrs 20 in der Fläche CF beispielsweise möglich, die Aufnahme 12 mittels der Klemme 25 fest an der Einführung 14 zu befestigen.
Die gleiche Wirkung des Zerbrechens der Dichtung 42 lässt sich mittels der Flanschverbindung 100 (2) erzielen, wie im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform beschrieben.
In Übereinstimmung mit der zusätzlichen Ausführungsform wird die axiale Einpassungsbelastung mittels der Verschlussmuttern 125a ausgeübt, um das Befestigen der Flansche sicherzustellen, da insbesondere die Kraft, die mittels der Muttern 125a ausgeübt werden kann, (selbst einige Tonnen) größer als im vorherigen Fall ist; daher ist es dank der unterschiedlichen Konizität des Einführungsflansches 114 und des Aufnahmeflansches 112 möglich, eine starke Verformung der Dichtung 42 sowie eine sich daraus ergebende, merkliche gegenseitige Annäherung der Flansche zu erzielen, so dass dadurch beispielsweise große Formenfehler oder grobe Toleranzen der Flansche kompensiert werden können. In Übereinstimmung mit dieser zweiten Ausführungsform wird die Zentrierfunktion zwischen den Flanschen von den gleichen Flächen AF und AM übernommen.
Die Verbindung lässt es in den verschiedenen Ausführungsformen zu, dass die beschriebenen Dichtungen eine gute radiale Abdichtung erzielen sowie ein beliebiges Spiel aufgrund von Formenfehlern oder groben Toleranzen ausschalten oder reduzieren, ohne jedoch die Montagebeanspruchung merklich zu erhöhen.
Offensichtliche Modifizierungen oder Variationen der vorstehenden Beschreibung im Hinblick auf Abmessungen, Formen, Materialien, Bauteile sowie Details der dargestellten Konstruktion und des Betriebsverfahrens sind möglich, ohne damit vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den nachstehenden Ansprüchen spezifiziert, abzuweichen.

Claims

Verbindungskonstruktion für von Fluid durchströmte Rohrleitungen, wobei die Konstruktion Folgendes umfasst: ein erstes Ende (12, 112) eines ersten Rohrs (20); ein zweites Ende (14, 114) eines zweiten Rohrs (40), das axial ausgerichtet zum ersten Rohr (20) durch Ausüben einer bestimmten Montagekraft entlang einer der Richtung der Befestigungsachse entsprechenden Richtung befestigt werden kann; wobei das erste Ende (12, 112) mindestens ein Aufnahmesegment (AF) mit einem im Wesentlichen konischen Querschnitt und das zweite Ende (14, 114) mindestens ein Einführungssegment (AM) mit einem im Wesentlichen konischen Querschnitt umfassen und wobei mindestens eine Dichtung (42) am konischen Querschnitt des Einführungssegments (AM) eingepasst ist, die eine Abdichtungskraft in einer vorwiegend quer zur Richtung der Montagekraft verlaufenden Richtung ausüben kann, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Querschnitt des Aufnahmesegments (AF) einen vorbestimmten Neigungswinkel hat und dass der konische Querschnitt des Einführungssegments (AM) einen Neigungswinkel hat, der kleiner als der vorbestimmte Neigungswinkel des Aufnahmesegments (AF) ist.
Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Neigungswinkel des Aufnahmesegments (AF) in einem von 5° bis 15° Sexagesimalgraden reichenden Bereich liegt.
Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dichtung (42) einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Querschnitt hat: kreisförmiger massiver Querschnitt; viereckiger massiver Querschnitt; „S"-förmiger hohler Querschnitt; hohler Querschnitt mit spiegelbildlich verdoppelter „S"-Form; Querschnitt, der eine Kombination dieser Querschnitte darstellt.
Verbindungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (12) und das zweite Ende (14) so konfiguriert sind, dass eine becherförmige Verbindung (10) entsteht.
Verbindungskonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende und das zweite Ende, stromaufwärts vor dem jeweiligen Aufnahmesegment (AF) und dem jeweiligen Einführungssegment (AM), mindestens eine Einführungsfläche (BF, BM) mit einer vorbestimmten Distanz zwischen dem Innenquerschnitt des ersten Rohrs (20) und dem Außenquerschnitt des zweiten Rohrs (40) umfassen; und wobei das erste Ende und das zweite Ende, stromaufwärts vor der Einführungsfläche, mindestens eine Zentrierfläche (CF) umfassen, wobei die Distanz zwischen dem Innenquerschnitt des ersten Rohrs (20) und dem Außenquerschnitt des zweiten Rohrs (40) kleiner als die vorbestimmte Distanz im Querschnitt der Einführungsfläche ist.
Verbindungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (112) und das zweite Ende (114) so konfiguriert sind, dass eine Flanschverbindung (100) entsteht.
Verbindungskonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschverbindung (100) Folgendes umfasst: mindestens ein dem ersten und dem zweiten Ende (112, 114) zugeordnetes Paar Befestigungsvorrichtungen (125a, 125b), die so konfiguriert sind, dass die Befestigung des ersten Endes (112) am zweiten Ende (114) sichergestellt ist.
Verbindungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung so ausgebildet ist, dass sie mittels einer vorbestimmten Passbeanspruchung am Segment (AM) eingepasst werden kann, wobei die Dichtung einen mehrere Kanten umfassenden Querschnitt hat, und dass mindestens eine der Kanten, basierend auf der Einpassbeanspruchung, auf das Einführungssegment (AM) einen spezifischen Druck mit einer vorwiegenden radialen Komponente gegenüber dem Rohr ausüben kann.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindungskonstruktion für von Fluid durchströmte Rohrleitungen nach Anspruch 1, wobei ein erstes Rohr (20) ein erstes Ende (12, 112) mit mindestens einem Aufnahmesegment (AF) hat, ein zweites Rohr (40) ein zweites Ende (14, 114) mit mindestens einem Einführungssegment (AM) hat, und wobei das zweite Rohr (40) axial ausgerichtet zum ersten Rohr (20) befestigt werden kann, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Ausbilden eines im Wesentlichen konischen Querschnitts mit einem vorbestimmten Neigungswinkel an dem mindestens einen Aufnahmesegment (AF); Ausbilden eines im Wesentlichen konischen Querschnitts mit einem Neigungswinkel, der kleiner als der vorbestimmte Neigungswinkel des Aufnahmesegments (AF) ist, an dem mindestens einen Einführungssegment; Montieren von mindestens einer Dichtung an dem mindestens einen Einführungssegment (AM), um bei der Montage mittels der Dichtung eine Abdichtungskraft mit einer vorwiegend quer zur Befestigungsrichtung verlaufenden Richtung zu erzeugen.
Verbrennungsmotor, der mindestens eine Verbindungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.