專利名稱：用來將管道連接在排氣管出口上的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用來形成密封的螺紋連接的裝置，該螺紋連接用 于將管道連接在用于一承受熱負荷的流動介質的裝置的出口上、特別 是用于將排氣彎管連接到內燃機排氣管出口上，具有設置在管道的固 定法蘭上的用于有關螺栓的孔和一位于法蘭和出口之間的密封裝置。
背景技術：
眾所周知熱負荷，如在高溫流動介質，特別是內燃機廢氣中所產 生的那樣，在用固定的螺釘連接的管道連接處可能導致構件相互劇烈 的扭曲。排氣彎管的法蘭相對于有關內燃機的冷的汽缸頭的熱膨脹尺 寸差例如可以在幾亳米范圍內。這可能造成一系列負面影響，如彎管 的變形，螺栓的伸長，螺栓螺紋的損壞，汽缸頭的損壞，帶有相應密 封問題的密封連接的松脫、構件磨損等等。目前呈現(xiàn)出來的排氣區(qū)內 溫度的提高使得與此有關的問題更加尖銳。
為了在此消除弊端，目前試圖，通過減小螺紋連接的檸緊力矩而 減小構件的相互影響。雖然由于這個措施減小了彎管的變形，但是同 時造成彎管強烈的周期性的長度變化。這又可能由于在螺釘頭或螺栓 和螺母上的帶動效應通過與彎管法蘭的摩擦鎖合導致螺栓的損壞。由 此使螺栓可能周期地往復運動，這造成螺栓螺紋的損壞、密封連接的 松脫和不密封性。

發(fā)明內容
鑒于這些問題本發(fā)明的目的是，提供一種裝置，它即使在以高的 熱負荷運行的狀態(tài)下也保證管道、特別是排氣彎管運行可靠的連接。
按照本發(fā)明這個目的通過一在其總體上具有權利要求1特征的裝 置實現(xiàn)。
按照權利要求1的特征部分，本發(fā)明設置一用于管道法蘭的框架件，位于管道法蘭上的長孔允許法蘭相對于螺栓移動運動，框架件通 過至少一個孔和相配的螺栓匹配的直徑克服由熱引起的移動運動基本 上固定不動。因此穿過框架件的螺栓與法蘭的移動運動脫鉤。法蘭的 移動運動在其朝向出口的一側上相對于緊靠的帶有密封裝置的環(huán)繞的 密封元件的框架件，在法蘭的相對置的頂面上相對于框架件的內側， 因此不與螺紋連接的螺釘頭(螺母)摩擦鎖合地進行。因此由熱造成 的法蘭運動不引起螺栓的彎曲載荷。在這方面排氣彎管還可以相對于 整個密封件進行運動，或者排氣彎管包括配設的密封件相對于其他密 封件移動。
在一些優(yōu)良的實施例中，法蘭在沿通過長孔規(guī)定的移動方向延伸 的兩個縱邊緣處具有一組長孔，其中框架件在其朝向出口的一側上形 成一從法蘭的縱邊到縱邊的基本上連貫的底面，它設有用于介質的通 道口和與螺栓的直徑匹配的孔。由此在框架件的底面上在框架件和法
蘭朝向它的面之間得到一用于密封裝置的位于框架件底面內側上的密 封元件連貫的密封面。
在一些特別優(yōu)良的實施例中，框架件與沿法蘭縱邊緣延伸的從底 面上折彎起來的側壁以及蓋板部分做成一體，蓋板部分在法蘭縱邊緣 區(qū)域內在其背向出口的頂面上延伸。在框架件的這種籠式結構上，在 建立連接時裝配過程特別方便，因為籠式包圍法蘭的框架件可以事先 已經套在法蘭上，在那里它可以有利地自動固定在安裝位置上，在這 個安裝位置上在建立連接時螺栓既可以穿過框架件上的孔也可以穿過 法蘭上的長孔。
這里可以采取這樣的布局，即包含一組用于螺栓的孔的蓋板部分 在框架件的整個長度上延伸。在這些實施例中，可能有利的是，蓋板 部分在位于順序銜接的孔之間的區(qū)域內設有拱起部，它們分別在法蘭 頂面和蓋板部分之間形成一 中間空腔。減小法蘭和框架件之間的接觸 面大小的這些中間空腔減小向框架件的熱傳導。
作為另一種選擇可以采用這樣的布局。即蓋板部分被分成單獨的 通過中間空腔隔開的蓋板部分，其中在蓋板部分上設置用于螺栓的孔。這里也通過在蓋板部分之間存在的中間空腔減小熱傳導。
如上所述，在本發(fā)明中可以通過熱膨脹進行法蘭和框架件之間的 相對運動。確切地說，在法蘭頂面和框架件的蓋板部分之間以及在底 面和法蘭的相面向的側面之間形成移動區(qū)，其中這里移動在密封裝置 的密封元件的一個或兩個密封面上進行。有鑒于此，在框架件底面和 法蘭朝向它的面之間設置的密封元件做得減小摩擦力和/或設有減摩 件，可能是有利的。此外移動也可以在層狀密封件本身之間進行。
相應地在法蘭的頂面和框架件的蓋板部分之間存在減摩結構和/
或減摩件，是有利的。
在法蘭是排氣彎管一部分的情況下框架件最好在法蘭長孔的整個 序列上延伸，此排氣彎管為了形成用于多個沿縱向分布廢氣出口的共
緣。在這種結構上，在多汽缸發(fā)動機的情況下整個螺紋連接也可以借 助于唯一一個框架件相對于法蘭的移動運動脫鉤，該螺紋連接對于每 個汽缸的廢氣出口可以具有如至少一對螺栓。


下面借助于在附圖中所示的實施例具體說明本發(fā)明。附圖表示 一圖1表示一借助于螺釘連接安裝在一未畫出的內燃機汽缸頭 上的排氣彎管的按近似于自然比例的，斷開并部分剖開地畫出的正視 圖，其中在附圖的位于圖上半部分內示出本發(fā)明裝置的第一實施例， 在附圖的下半部分中示出本發(fā)明裝置的第二實施例；
—圖2表示按圖1中剖分線II-II的相對于圖l放大的局部縱剖
視；
一圖3表示在圖1中所示的框架件的長度段斷開表示的斜透視 圖，其中和圖i一樣，在圖中上方表示第一實施例，在圖形下方表示 第二實施例；
一圖4表示圖1中視圖的側視圖，其中對應汽缸頭的部分區(qū)域以 斷開的剖視圖示出；
—圖5表示在圖4中用V表示的部分區(qū)域放大畫出的局部視圖。
具體實施例方式
下面以用于排氣彎管連接在 一 多汽缸內燃機汽缸頭上的螺釘連接 為例說明本發(fā)明。當然本發(fā)明同樣可以有利地用于其他類型管道的連 接的螺釘連接中，所述管道可通流可以是氣態(tài)或液態(tài)的高溫介質。
在附圖中在一多汽缸內燃機中在圖4和5中僅僅局部表示一汽缸 頭，并用1表示。在汽缸頭1上有用于成列設置的汽缸的沿縱向相互 錯開的廢氣出口 3，其中在圖1中可以看到4個廢氣出口 3。如由最后 所述的圖中可以清楚看到的那樣，在圖4中整體以5表示的借助于本 發(fā)明的螺釘連接待連接在汽缸頭1上的排氣彎管具有一常用結構的固 定法蘭7，它包圍廢氣匯集管11 (圖4)的開口端。
法蘭7沿其細長的縱邊緣9分布地具有一組長孔13，它們可由螺 栓穿過，在實施例中它們是直立螺栓15,它們固定在汽缸頭l中。如 圖1中所示，通過用于法蘭7相對于直立螺栓15的移動運動的長孔 13的方位確定沿軸線17 (圖1)方向的移動方向，它沿縱邊緣9的縱 向延伸。為了在起先沒有熱負荷的起始位置可相互移動的元件的精確 定位可以設置一相應的具有可嵌入配合軸頸的配合孔。
在圖1， 3和5中總體用19表示的框架件在圖3中單獨表示一分 長度段?？蚣芗?9由一鋼板一體地成形，并具有一平的底面21，在 它上面有一組通孔23(圖3和4)，它們在圖4中所示的安裝狀態(tài)與汽 缸頭1上的廢氣出口 3對齊。在一種未詳細表示的實施形式中代替平 的底面21底面也可以是巻邊或形成凹凸輪廓的。如圖3同樣清楚表示 的那樣，從其平面直角形折彎的側壁25在底面21縱向分布的側邊緣 上延伸，同樣折彎的蓋板部分27連接在側壁25上。根據在圖1和3 上半部分中所示的例子，蓋板部分27可以具有連貫的蓋板條的形狀， 而在圖l和3下半部分中所示的實施例中，蓋板部分分成單獨的蓋板 部分29，在它們之間有空缺，在底面21以及在蓋板部分27中，在后 一個所述的例子中在蓋板部分29內，有用于直立螺栓15的孔31，其 中設置在框架件19上的孔31的至少一部分其直徑與有關直立螺栓15 的直徑匹配，使得框架件19不能相對于直立螺栓15移動，所述蓋板部分也可以打排孔和/或形成構造。
如同樣由圖3和4可以最清楚地看到的那樣，框架件19具有一這 樣的籠式結構，使排氣彎管5的法蘭7在其配設于汽缸頭1的一側用 其底面21包圍，使得側壁25包圍法蘭7的縱邊緣9，而蓋板部分27， 必要時以蓋板部分29的形式，在法蘭7的頂面41上延伸。在設有相 互離開一定距離設置的單獨的蓋板部分29的實施例中，通過縮小接觸 面減小彎管7和框架件19之間的熱傳導。在圖1和3上部所示的具有 連續(xù)的板條形式的蓋板部分27的例子中可通過這樣的方法達到熱傳 導相應的減小，即位于孔31之間的部段中以這樣的方式進行蓋板部分 27的變形，使得形成拱起33，通過它們在蓋板部分27和法蘭7之間 分別產生中間空腔35 (見圖2)。
如由圖5可見，為了更清楚起見密封裝置密封元件的尺寸夸大地 畫出，為了密封，在彎管5和汽缸頭l之間設置的密封裝置具有一貼 合在汽缸頭1上的第一密封元件37和一個貼合在法蘭7上的第二密封 元件39,框架件19的底面21在第一和第二密封元件之間延伸。已經 說明過，因為框架件19防止由熱造成的移動運動，在第一密封元件的 密封面37上不產生相對運動。另一方面可以通過熱膨脹發(fā)生法蘭7 的移動運動，使得在第二密封元件39的密封面上可以通過這樣的方法 發(fā)生相對運動，即要不法蘭7相對于密封元件39運動，要不密封元件 39和法蘭7 —起相對于框架件19的底面21運動。鑒于此在第二密封 元件39上和/或框架件19的底面上和/或法蘭7的貼合面上采用減摩 結構或材料如黃銅、青銅、氮化硼等等，可能是有利的。在法蘭7的 包圍蓋板部分27或蓋板部分29的頂面41上的類似措施可能是適宜 的。在一種未詳細畫出的實施形式中，不必強制存在第一密封元件37， 通道口 23也可以是翻邊的或具有一圓周巻邊。
如圖可見，螺釘連接的螺釘頭通過裝在直立螺栓上的螺母43構 成。擰緊的螺母43壓緊在蓋板部分27上或必要時壓緊在蓋板部分29 上，亦即在框架件19的貼合面上，它不進行由熱引起的移動運動。因 此在法蘭7移動時不會通過摩擦鎖合帶動螺母43，就像在螺母支承在法蘭7上的情況那樣。而是在法蘭頂面41在相對于相關的蓋板部分 27/蓋板部分29的移動區(qū)45內(圖5)進行相對運動。因此法蘭7的 移動決不對直立螺栓15產生作用力。代替采用獨立的密封元件37、 39也可以在框架件19的底面21上形成密封巻邊，它們在底面21的 內側或外側上起密封作用。如在實際試驗中所表明的那樣，在本發(fā)明 中用較小的擰緊力矩實現(xiàn)螺釘連接可能是有價值的。在一種可供選擇 的未具體畫出的實施形式中，也可以直接采用帶頭螺釘，其中相應的 頭部與螺栓連接。即使在元件框架件19、通道口 23、側壁25和蓋板 部分27之間存在小的伸長，這不涉及到本發(fā)明補償裝置的有效性。也 不需要所建立的每個連接都設有長孔13。
權利要求
1. 用于形成密封的螺紋連接的裝置，該螺紋連接用來將管道(5)連接在用于使裝置承受熱負荷的流動介質的出口(3)上、特別是用來將排氣彎管(5)連接在內燃機廢氣出口(3)上，具有設置在管道(5)的固定法蘭(7)上的用于有關螺栓(15)的孔(13)和一個位于法蘭(7)和出口(3)之間的密封裝置(37，39)，其特征為設置一框架件(19)，該框架件在留出至少一個用于介質的通道口(23)的情況下在其朝向出口(3)的一側包圍法蘭(7)，并形成法蘭(7)的被螺栓(15)穿過的其他邊緣區(qū)(41)的至少局部的包圍部，在框架件(19)上至少一個孔(31)具有一個與配設于它的螺栓(15)相配的直徑，位于法蘭(7)上的孔設計成長孔(13)，所述長孔使管道(5)可以在垂直于螺栓(15)的移動方向(17)運動，在框架件(19)朝向出口(3)的部分(21)的兩側有密封裝置的密封元件(37、39)。
2. 按權利要求1的裝置，其特征為法蘭(7)在沿通過長孔(13)規(guī)定的移動方向(17)延伸的兩個縱邊緣(9)上具有一組長孔(13),框架件(19)在其朝向出口 (3)的一側上形成一個從法蘭(7)的縱邊緣(9)到縱邊緣(9)的連貫的底面(21)，該底面設有用于介質的通道口 (23)和設有與螺栓(15)的直徑匹配的孔(31)。
3. 按權利要求2的裝置，其特征為框架件(19)設計成與從底面(21)折彎的側壁(25)以及蓋板部分(27、 29)成一體的，所述側壁沿法蘭(7)的縱邊緣延伸，所述蓋板部分在法蘭(7)縱邊緣(9)區(qū)域內在其背向出口 (3)的頂面(41)上延伸。
4. 按權利要求3的裝置，其特征為包含一組用于螺栓(15)的孔(31)的蓋板部分(27)在框架件(19)的整個長度上延伸。
5. 按權利要求4的裝置，其特征為蓋板部分(27)在依次排列的孔(31)之間的區(qū)域內設有間隔面和/或拱起部(33)，它們分別在法蘭(7)的頂面(41)和蓋板部分(27)之間形成一中間空腔(35)。
6. 按權利要求4的裝置，其特征為蓋板部分被分成單獨的通過中間空腔隔開的蓋板部分(29 )，用于螺栓(15 )的孔(31)設置在蓋板部分(29)內。
7. 按權利要求2至6之任一項的裝置，其特征為在框架件(19)的底面(21)和法蘭(7)的相面向的面之間設置的密封元件(39)設計成減少摩擦的和/或設有減摩件。
8. 按權利要求3至7之任一項的裝置，其特征為在法蘭(7)的頂面(41)和框架件(19)的蓋板部分(27、 29)之間存在減摩結構和/或減摩件。
9. 按權利要求1至8之任一項的裝置，其特征為法蘭(7)是排氣彎管(5)的一部分，它為了形成用于沿縱向分布的多個廢氣出口(3)的共同連接具有細長的包含長孔(13)的縱邊緣(9)和在末端連接它們的較短的側邊緣，框架件(19)在法蘭(7)的整組的長孔(13)上延伸。
10. 按權利要求2至9之任一項的裝置，其特征為通過長孔(13 )規(guī)定的移動方向(17)沿法蘭(7)的縱邊緣(9)延伸。
全文摘要
用于形成密封的螺釘連接的裝置，所述螺釘連接用來將管道(5)連接在用于使裝置承受熱負荷的流動介質的出口(3)上的、特別是用來將排氣彎管(5)連接在內燃機廢氣出口(3)上，具有設置在管道(5)的固定法蘭(7)上的用于有關螺栓(15)的孔(13)和一個位于法蘭(7)和出口(3)之間的密封裝置，其特征為，設置一框架件(19)，它在留出至少一個用于介質的通道口(23)的情況下在其朝向出口(3)的一側包圍法蘭(7)，并形成法蘭(7)的被螺栓(15)穿過的其他邊緣區(qū)的至少局部的包圍部，在框架件(19)上至少一個孔具有一與配設于它的螺栓(15)相配的直徑，位于法蘭(7)上的孔做成長孔，它們使管道(5)可以沿垂直于螺栓(15)的移動方向運動，并在框架件(19)朝向出口(3)的部分(21)的兩側有密封裝置的密封元件。
文檔編號F01N13/18GK101490378SQ200780027355
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權日2006年7月19日
發(fā)明者H·馬特泰斯, W·庫倫 申請人:愛爾鈴克鈴爾股份公司