"Gehäuse für Abgasanlagen"

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft Abgasanlagen mit wenigstens einem ersten Rohr, das mittels Schiebesitz in einer Durchgangsöffnung einer Wand oder einem zweiten Rohr gelagert ist.

Stand der Technik:

Abgasanlagen werden durch die heißen Abgase thermisch hoch belastet. Dabei dehnen sich die Metallteile beim Erwärmen aus und ziehen sich beim Abkühlen wieder zusammen. Dem trägt der Konstrukteur dadurch Rechnung, dass er genügend Dehnungsmöglichkeiten einkalkuliert.

In besonderem Maße stellt sich das Problem in Abgasanlagen, deren Komponenten auf unterschiedliche Temperaturen erhitzt werden. Das sind luftspaltisolierte Abgaskrümmer, luftspaltisolierte Rohre und Gehäuse, z. B. von Schalldämpfern, bei denen die innen liegenden Rohre aus Gründen der Stabilität an zwei von einander beabstandeten Stellen gehalten werden müssen.

In einem Schalldämpfergehäuse beispielsweise werden die Abgasrohre in zwei Gehäusewänden gehalten, einer Endwand und einer Zwischenwand. Da das Gehäuse gasdicht sein muss, um den unkontrollierten Austritt der Abgase in die Umgebung zu verhindern, wird das Rohr mit der Endwand verschweißt. In der Zwischenwand muss das Rohr dann verschiebbar gelagert sein, damit zwischen Rohr und Gehäuse keine übermäßigen thermischen Spannungen auftreten.

Da die Montage der Rohre zum Teil manuell erfolgt, muss das Einführen des Rohres in den Schiebesitz bei allen vorkommenden Toleranzpaarungen ohne Verklemmen möglich sein. Dazu sieht der Konstrukteur üblicherweise relativ große Spalte vor. Dabei lässt es sich oft nicht vermeiden, dass an den Schiebesitzen Klappergeräusche auftreten, die auf lose Schiebesitzverbindungen zurückzuführen sind. Eine Überprüfung in der Serienfertigung ist ebenfalls kaum möglich. Daher wäre es erforderlich, die Toleranzen an den Schiebesitzen zu minimieren, was in einer Blechfertigung nur mit erheblichem Aufwand möglich wäre. Bei ungünstiger Toleranzlage zwischen den Durchgangsöffnungen in der Zwischenwand und den Rohren sind entweder die Montagekräfte beim Einstecken der Rohre sehr hoch, was die Montagezeiten ungünstig werden lässt, oder es treten im Betrieb Klappergeräusch auf. Das ist unbefriedigend.

Zur Vermeidung derartiger Klappergeräusche ist versucht worden, die Zwischenwand im Bereich der Durchgangsöffnungen zu schlitzen, so dass federnde Zungen entstehen, die auf der Oberfläche der Rohre aufsitzen. Da sich an den inneren Enden der Schlitze Kerbwirkungen und damit deutlich erhöhte Spannungen ergeben, können diese Zungen abreißen. Das ist ebenfalls unbefriedigend.

Es ist auch schon versucht worden, die Rohre nach der Montage im Bereich des Schiebesitzes nachträglich aufzuweiten, um den Spalt und damit das Klappern zum

Verschwinden zu bringen. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass die Aufweitung zu stark ausfällt, so dass sich die Teile nicht mehr gegeneinander bewegen können.

Außerdem fehlt in vielen Fällen der Platz, um das Spreizwerkzeug ansetzen zu können. Das ist ebenfalls unbefriedigend.

Darstellung der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, Abgasanlagen der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Schiebesitze eine einfache Montage der Rohre ohne Klappergeräusche und Rissbildungen erlauben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Abgasanlagen mit wenigstens einem ersten Rohr, das mittels Schiebesitz in einer Durchgangsöffnung einer Wand oder einem zweiten Rohr gelagert ist, wobei die Berührungsflächen zwischen erstem Rohr und Öffnung oder zweiten Rohr durch mehrere, vorzugsweise drei Segmentflächen realisiert sind.

Damit wird das Rohr nicht mehr auf dem gesamten Umfang der Durchgangsöffnung geführt, sondern auf wenigstens einem Segment, in besonders vorteilhafter Weise auf drei Segmenten gelagert. Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, die Berührungsflächen des Rohrs zu verkleinern und dem Rohr die Möglichkeit zu geben, sich zwischen den Berührungsflächen elastisch zu verformen, wodurch sich Anpressdruck und Reibkraft entsprechend verringern. Die Vorspannung, mit der das Rohr im Schiebesitz gelagert ist, ergibt sich somit aus der Federwirkung der elastischen Verformung des Rohrs.

Die Segmentflächen haben als Mindestdurchmesser den im Toleranzbereich kleinsten Durchmesser des zu lagernden Rohrs. Damit ist ausgeschlossen, dass im Betrieb Klappergeräusche entstehen können. Rohre mit größerem Durchmesser im Toleranzbereich können trotzdem noch mit zulässigem Kraftaufwand manuelle montiert werden, da sich das Rohr aufgrund der Freiräume zwischen den Berührungsflächen elastisch verformen kann.

Das Verhältnis zwischen Berührungsflächen und Freiräumen kann in Abhängigkeit vom Einzelfall, z. B. in Abhängigkeit von der Materialpaarung, in weiten Grenzen geändert werden. Es sollte jedoch verhindert werden, dass bei zu kleinen Berührungsflächen der Pressdruck so hoch wird, dass es zu plastischen Verformungen kommt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegen die Segmentflächen radial sicher und ohne Spalt an.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 3 darin zu sehen, dass die Segmentflächen und die Zwischenräume dazwischen gleichmäßig am Umfang verteilt vorgesehen sind.

Wenn Rohre mit unterschiedlich tolerierten Durchmessern in einer Fertigung zum Einsatz kommen, dann wird der Innendurchmesser, den die Segmentflächen aufspannen, an das Rohr mit kleinstem Durchmesser angepasst, so dass dieses und darüber hinaus auch die Rohre mit größerem Außendurchmesser noch manuell durch die Durchgangsöffnungen hindurchgeschoben werden können, was dadurch erleichtert wird, dass sich das Rohr zwischen den Segmenten, die nicht in Berührung mit dem Rohr stehen, verformen kann. Vorteilhafterweise können die Segmentflächen durch radiale Einprägungen oder Verformungen eines in einer Blechwand eingeformten Durchzugs gebildet sein.

Alternativ können die Segmentflächen auch als radiale Ausprägungen, beispielsweise am Rohr selbst, angeformt sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form zweier Ausgestaltungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigen jeweils rein schematisch:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Schalldämpfergehäuse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Innenseite des Schalldämpfergehäuses der Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch zwei zusammengesteckte Rohre und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Rohre der Fig. 3.

Darstellung der Erfindung und gewerbliche Verwertbarkeit:

Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt entlang der Linie l-l in Fig. 2 durch ein Schalldämpfergehäuse 10, z. B. eines Nachschalldämpfers. Man erkennt einen Gehäusemantel 11 , der an seinem in der Zeichnungsdarstellung rechten Ende mittels einer Schweißnaht 15 mit einem Konus 12 gasdicht verbunden ist. In das Schalldämpfergehäuse 10 ist durch den Konus 12 hindurch ein Abgas führendes Rohr 14 eingeführt. Eine Schweißnaht 15 verbindet Konus 12 und Rohr 14 gasdicht.

Aus Gründen der Stabilität ist das innere Ende des Rohrs 14 in einer Zwischenwand 13 gelagert. Diese besitzt zu diesem Zweck eine Durchgangsöffnung in Form eines Durchzugs. Die Zwischenwand 13 selbst kann am Gehäusemantel 11 mittels Schweißnaht 15 fixiert werden.

Um die Ausdehnungsdifferenzen zwischen Rohr 14 und den übrigen Gehäuseteilen 11 , 12, 13, hervorgerufen durch die stärkere Erwärmung des direkt von den heißen Abgasen beaufschlagten Rohrs 14, ausgleichen zu können, ist der Durchzug in der Zwischenwand 13 als Schiebesitz 16 ausgebildet.

Fig. 2 lässt die Form des Schiebesitzes 16 erkennen. Der Durchzug besitzt drei radial nach innen vorspringende Segmentflächen 17, die an der Außenfläche des Rohres 14 anliegen und auf denen das Rohr 14 gleiten kann. Zwischen den Segmentflächen 17 befinden sich Bereiche, in denen zwischen Rohr 14 und Durchzug ein Spalt existiert. Es hat sich herausgestellt, dass sich das Rohr 14 elastisch in diesen Spaltbereiche hinein verformt und sich die Reibung zwischen Rohr 14 und Segmentflächen 17 entsprechend reduziert. Wegen der reduzierten Reibkraft ist die Montage im Herstellerwerk erleichtert, der Ausgleich der thermischen Ausdehnungsdifferenzen auch bei extrem ungünstigen Toleranzpaarungen gewährleistet und Klappergeräusche durch lose Rohrlagerung sicher verhindert.

Da die erfindungsgemäße Lösung ohne scharfe Schnitt- und Stanzkanten auskommt, hat der Schiebesitz eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer.

Fig. 3 als Längsschnitt entlang der Linie IM-III in Fig. 4 und Fig. 4 als Draufsicht zeigen anhand eines Schiebesitzes 22 zwischen zwei Rohren 20, 21 eine alternative Ausgestaltung. Hier sind an dem inneren Rohr 21 drei am Umfang gleichmäßig verteilte Segmentflächen 23 als radiale Ausformungen vorgesehen. Das äußere Rohr 20 dagegen ist glatt. Auch lassen die Fig. 3 und 4 erkennen, dass die erfindungsgemäße Schiebesitzkonstruktion auch bei Rohre funktioniert, deren Querschnitt von der Kreisform abweicht.

Zu ergänzen ist, dass die Erfindung auch im Bereich der Wandöffnung 13 angewendet werden kann. Mit dem Vorsehen der Laschen bzw. Segment erhält man einen sogenannten Nullspalt zwischen dem Rohr 14 und den Segmenten, also an den Anlageflächen, was eine wichtige Voraussetzung für prozesssicheres Schweißen ohne Nacharbeiten wie für Schweißverfahren wie WIG- oder Laserschweißen ist.

Die Kombination aus Durchzug und Segmentflächen 17, 23 ist, wie sich herausgestellt hat, besonders vorteilhaft. Einerseits ist die Gleitbewegung der Rohre 14, 22 wegen der reduzierten Berührungsfläche einerseits und der Möglichkeit, sich elastisch zu verformen andererseits, verbessert. Andererseits kann die manuelle Montage der Rohre 14, 21 ohne besonderen Kraftaufwand durchgeführt werden. Dabei kann es von Bedeutung sein, welchen Winkelbereich die Segmentflächen 17, 23 überdecken. So kann in vielen Fällen der Winkelbereich der Segmentflächen 17, 23 gleich dem Winkelbereich der Lücken sein; in anderen Fällen oder Materialpaarungen kann es günstiger sein, wenn die Berührungsflächen kleiner sind als die Zwischenräume.