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Dokumentenidentifikation DE102004021799B3 29.12.2005
Titel Abgas-Kompensator
Anmelder MTU Friedrichshafen GmbH, 88045 Friedrichshafen, DE
Erfinder Hausknecht, Josef, 88046 Friedrichshafen, DE;
Baumann, Hermann, Dipl.-Ing., 88069 Tettnang, DE
DE-Anmeldedatum 03.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004021799
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse F16L 51/02
IPC-Nebenklasse F01N 7/08   F16L 53/00   
Zusammenfassung Die Erfindung schlägt einen Abgas-Kompensator (1) zum Verbinden eines ersten Abschnitts (2) mit einem zweiten Abschnitt (3) einer Abgasleitung vor. Der Abgas-Kompensator (1) umfasst ein erstes Wellrohr (4) zur Durchführung von Abgas, eine Schutzhülse (5), welche innerhalb des ersten Wellrohrs (4) eingesetzt ist, ein zweites Wellrohr (6), welches koaxial das erste Wellrohr (4) umgibt, und umfasst einen Ringraum (7) zur Flüssigkeits-Durchführung zwischen dem ersten (4) und zweiten Wellrohr (6).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Abgas-Kompensator zum Verbinden eines ersten Abschnitts mit einem zweiten Abschnitt einer Abgasleitung.

Zum Verbinden von zwei Abschnitten einer Abgasleitung ist dem Fachmann die Steckrohrverbindung bekannt. Bei dieser wird ein erster Abschnitt, welcher einen größeren Innendurchmesser aufweist, über einen zweiten Abschnitt geschoben. Aufgrund der Selbsthemmung ist eine weitere Befestigung der Rohre gegeneinander nicht notwendig. Damit die Selbsthemmung auftritt, ist jedoch eine entsprechend große Überlappung der Abschnitte erforderlich. Hieraus resultiert eine große Baulänge.

Aus der DE 35 39 778 C1 ist eine Abgasleitung bekannt, welche von einem wassergekühlten Gehäuse umgeben ist. Zwischen der Abgasleitung und dem Gehäuse ist ein Luftspalt zur Wärmeisolierung vorgesehen. Die Verbindungsstelle eines ersten Abschnitts mit einem zweiten Abschnitt der Abgasleitung ist als Steckrohrverbindung ausgeführt. Die Wasserdurchführung von einem ersten Gehäuse zu einem zweiten Gehäuse wird über eine Verbindungshülse hergestellt. Für eine wirksame Verbindung der Abschnitte der Abgasleitung und der umgebenden Gehäuse ist eine exakte Positionierung der zu verbindenden Teile jedoch zwingend erforderlich.

Aus der US 2,014,355 ist ein Abgas-Kompensator zum Verbinden eines ersten Abschnitts mit einem zweiten Abschnitt einer Abgasleitung bekannt. Dieser besteht aus einer inneren Leitung zur Abgasdurchführung, einer zweiten Leitung, welche die erste Leitung konzentrisch umgibt und jeweils ein Flansch an der Stirnseite zum Verbinden des Abgas-Kompensators mit einem Abschnitt der Abgasleitung. Die zweite Leitung ist radial beabstandet zur ersten Leitung angeordnet, wodurch ein Ringraum gebildet wird. Die innere Leitung besteht aus einem ersten Wellrohr, welches mit dem ersten Flansch verbunden ist, einem zweiten Wellrohr, welches mit dem zweiten Flansch verbunden ist und einem Rohrstück, welches in einem mittleren Abschnitt zwischen dem ersten und zweiten Wellrohr angeordnet ist. Das umgebende zweite Rohr ist in diesem mittleren Abschnitt ebenfalls als Wellrohr ausgeführt. Über eine radiale Zuführung im Bereich des ersten Flanschs wird dem Ringraum zwischen der ersten und der zweiten Leitung Kühlflüssigkeit zugeführt. Hierdurch wird die innere Leitung gekühlt. Der Austritt der Kühlflüssigkeit erfolgt im Bereich des zweiten Flanschs ebenfalls über eine radiale Abführung. Der dargestellte Abgas-Kompensator ist für eine Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader nur bedingt verwendbar, da durch die Kühlung dem Abgas Energie entzogen wird. Hierdurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad eines Abgasturboladers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für eine Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader einen Abgas-Kompensator zum Verbinden eines ersten Abschnitts mit einem zweiten Abschnitt einer Abgasleitung zu entwerfen, welcher Wärmedehnungen und Lage-Änderungen der Abgasleitung ausgleicht.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Der Abgas-Kompensator nach der Erfindung umfasst ein erstes Wellrohr zur Durchführung von Abgas, eine Schutzhülse, welche innerhalb des ersten Wellrohrs eingesetzt ist, ein zweites Wellrohr, welches koaxial das erste Wellrohr umgibt und einen Ringraum zur Flüssigkeits-Durchführung zwischen dem ersten und zweiten Wellrohr. Zur Befestigung des Abgas-Kompensators mit der Abgasleitung sind an den Stirnseiten jeweils Flansche vorgesehen, welche axiale Öffnungen zur Flüssigkeits-Zufuhr zum Ringraum aufweisen. Die im ersten Wellrohr eingesetzte Schutzhülse ist doppelwandig und wird in der Art in das erste Wellrohr eingesetzt, das zwischen der Schutzhülse und dem ersten Wellrohr ein Luftspalt entsteht.

Durch die Erfindung werden seitliche Versätze der Abgasleitung durch den Abgas-Kompensator ausgeglichen. Das erste Wellrohr zur Durchführung des Abgases wird durch die Schutzhülse gegen zu hohe Temperaturen geschützt. Die Schutzhülse und der Luftspalt verhindern wirkungsvoll den Wärmeaustrag aus dem Abgas. Der einfache Aufbau des Abgas-Kompensators gestattet eine kostengünstige Fertigung.

In einer Ausführung wird vorgeschlagen, dass das erste Wellrohr und das zweite Wellrohr einen ersten gleichmäßig gewellten Bereich und einen zweiten ungleichmäßig gewellten Bereich aufweisen. Beispielsweise befindet sich der erste gleichmäßig gewellte Bereich im direkten Anschluss an die Flansche und der zweite Bereich im mittleren Abschnitt des Abgas-Kompensators. Durch diese Ausführungsform wird der Vorteil erzielt, dass der Abgas-Kompensator eine geringere Masse besitzt, wodurch die Möglichkeit zur Schwingungsanregung verringert wird.

In den Zeichnungen sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen:

1 den Abgas-Kompensator als Schnittbild;

2 den Abgas-Kompensator mit Sicht auf die Stirnfläche;

3 den Abgas-Kompensator mit unterschiedlich gewellten Bereichen.

In 1 ist der Abgas-Kompensator 1 als Schnittbild dargestellt. Über den Abgas-Kompensator 1 werden ein erster Abschnitt 2 und ein zweiter Abschnitt 3 einer Abgasleitung miteinander verbunden. Über die Abgasleitung werden die Abgase der Brennkraftmaschine einem nicht dargestellten Abgasturbolader zugeführt. Der Abgas-Kompensator 1 wird mit dem jeweiligen Abschnitt der Abgasleitung über einen ersten Flansch 8 und einen zweiten Flansch 9 verschraubt (Bohrungen 12). Zur Abdichtung der Flanschflächen gegenüber der Abgasleitung sind Nuten 11 zur Aufnahme von Dichtungen vorgesehen. Die in den Nuten 11 angeordneten Dichtelemente liegen in einem Bereich der niedrige Temperaturen aufweist. Als weitere Bauteile umfasst der Abgas-Kompensator 1 ein erstes Wellrohr 4, ein zweites Wellrohr 6 und eine Schutzhülse 5. Das zweite Wellrohr 6 umgibt mit radialem Abstand das erste Wellrohr 4, wodurch eine Ringraum 7 gebildet wird. Die beiden Wellrohre sind mit den Flanschen 8, 9 verschweißt. Die Schutzhülse 5 ist mit dem zweiten Flansch 9 verschweißt. Über einen Ring 17 stützt sich die Schutzhülse 5 am inneren Durchmesser des ersten Flanschs 8 ab. Die Schutzhülse 5 ist doppelwandig unter Bildung eines ersten Luftspalts 13 ausgeführt. Innerhalb des ersten Wellrohrs 4 ist die Schutzhülse 5 in der Art eingesetzt, dass zwischen dieser und dem ersten Wellrohr 4 ein zweiter Luftspalt 14 entsteht. Der erste Abschnitt 2 der Abgasleitung ist von einem ersten Gehäuse 18 umgeben. Der zweite Abschnitt 3 der Abgasleitung ist von einem zweiten Gehäuse 19 umgeben.

Der Abgas-Kompensator 1 hat folgende Funktionalität:

Das Abgas aus dem ersten Abschnitt 2 der Abgasleitung wird über das erste Wellrohr 4 mit eingesetzter Schutzhülse 5 in den zweiten Abschnitt 3 der Abgasleitung geführt. Die Flüssigkeits-Durchführung aus dem ersten Gehäuse 18 zum zweiten Gehäuse 19 erfolgt über Öffnungen 10 im ersten Flansch 8, Ringraum 7 und Öffnungen 10 im zweiten Flansch 9. In 1 ist diese Durchführung durch entsprechende Pfeile dargestellt. Durch den ersten Luftspalt 13 und den zweiten Luftspalt 14 wird der Wärmeaustrag aus dem Abgas zur Flüssigkeit im Ringraum 7 verringert.

In 2 ist der Abgas-Kompensator mit Sicht auf die Stirnseite des zweiten Flanschs 9 dargestellt. In dieser Darstellung sind die Öffnungen 10 für den Flüssigkeits-Austritt zum zweiten Gehäuse 19 ersichtlich. Ebenfalls ersichtlich sind die um 90 Grad versetzten Bohrungen 12 der beiden Flansche 8 und 9.

In 3 ist der Abgas-Kompensator 1 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Der Abgas-Kompensator 1 der 3 unterscheidet sich vom Abgas-Kompensator 1 der 1 darin, dass sowohl das erste Wellrohr 4 als auch das zweite Wellrohr 6 einen zweiten Bereich 16 mit geringerer oder diskontinuierlicher Wellung aufweist. Mit anderen Worten:

Sowohl das erste Wellrohr 4 als auch das zweite Wellrohr 6 besitzen einen ersten gleichmäßig gewellten Bereich 15 und einen zweiten ungleichmäßig gewellten Bereich 16. Wie in 3 dargestellt schließt der erste Bereich 15 der beiden Wellrohre 4, 6 sich unmittelbar an die Flansche 8, 9 an. Der zweite Bereich 16 erstreckt sich in einem mittleren Abschnitt zwischen den ersten Bereichen 15. Durch diese Ausführungsform wird die Masse des Abgas-Kompensators 1 reduziert. Eine Verringerung der Masse bewirkt eine Veränderung der Eigenfrequenz des Abgas-Kompensators, wodurch die Möglichkeit zur Schwingungsanregung deutlich verringert wird. Für die weitere Funktionalität gilt die Beschreibung der 1.

Aus der Beschreibung ergeben sich für den Abgas-Kompensator gemäß der Erfindung folgende Vorteile:

  • – Längenänderungen aufgrund der Temperatur und seitlicher Versatz der Abschnitte einer Abgasleitung werden wirkungsvoll ausgeglichen;
  • – über die Schutzhülse und die beiden Luftspalte wird das erste Wellrohr geschützt und erfolgt eine Isolation, d. h. der Wärmeaustrag aus dem Abgas wird verringert;
  • – die Dichtelemente liegen in einem Bereich der niedrige Temperaturen aufweist;
  • – der einfache Aufbau gestattet eine kostengünstige Herstellung;
  • – eine Montage und Demontage des Abgas-Kompensators ist ohne Demontage der angrenzenden Bauteile möglich.

1Abgas-Kompensator 2erster Abschnitt, Abgasleitung 3zweiter Abschnitt, Abgasleitung 4erstes Wellrohr 5Schutzhülse 6zweites Wellrohr 7Ringraum 8erster Flansch 9zweiter Flansch 10Öffnung 11Nut 12Bohrung 13erster Luftspalt 14zweiter Luftspalt 15erster Bereich 16zweiter Bereich 17Ring 18erstes Gehäuse 19zweites Gehäuse

Anspruch[de]
  1. Abgas-Kompensator (1) zum Verbinden eines ersten Abschnitts (2) mit einem zweiten Abschnitt (3) einer Abgasleitung, umfassend ein erstes Wellrohr (4) zur Durchführung von Abgas, ein zweites Wellrohr (6), welches koaxial das erste Wellrohr (4) umgibt und umfassend einen Ringraum (7) zur Flüssigkeits-Durchführung zwischen dem ersten (4) und zweiten Wellrohr (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine doppelwandige Schutzhülse (5) innerhalb des ersten Wellrohrs (4) angeordnet ist, wobei die Schutzhülse (5) in der Art in das erste Wellrohr (4) eingesetzt ist, dass zwischen der Schutzhülse (5) und dem ersten Wellrohr (4) ein Luftspalt entsteht.
  2. Abgas-Kompensator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten des Abgas-Kompensators (1) jeweils ein Flansch (8, 9) zum Verbinden des Abgas-Kompensators (1) mit den Abschnitten (2, 3) der Abgasleitung angeordnet ist.
  3. Abgas-Kompensator (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wellrohr (4) und das zweite Wellrohr (6) unlösbar mit den Flanschen (8, 9) verbunden sind.
  4. Abgas-Kompensator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (8, 9) axiale Öffnungen (10) zur Flüssigkeits-Zuführung oder Flüssigkeits-Abführung zum Ringraum (7) aufweisen.
  5. Abgas-Kompensator (1) nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (5) unlösbar mit einem der beiden Flansche (8, 9) verbunden ist.
  6. Abgas-Kompensator (1) nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wellrohr (4) und das zweite Wellrohr (6) einen ersten gleichmäßig gewellten Bereich (15) und einen zweiten ungleichmäßig gewellten Bereich (16) aufweisen.
  7. Abgas-Kompensator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (15) unmittelbar am Flansch (8, 9) angrenzt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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