模块法兰的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连接到内燃机的配合法兰(2)上的多件式导气管法兰(1)，其具有至少一个构造为外部法兰的法兰盘(1.1)和容纳在其中的用于固定在流动方向下游且流体连通的导气管(7)的法兰内部件(1.2)，其中，法兰盘(1.1)具有至少一个带有内表面(5)和内径Di的用于法兰内部件(1.2)的凹口(3)和至少间接贴靠到配合法兰(2)上的安装面(1.5)，其中，法兰内部件(1.2)具有与内表面(5)对应的具有外径Da的外表面(4)。外表面(4)和内表面(5)具有沿流动方向逐渐缩窄的基本形状，其中，在紧压到配合法兰(2)上时，外表面(4)和内表面(5)能至少部分地沿相对外表面(4)和/或内表面(5)的中心轴线(3.1)径向延伸的方向(R)相对于彼此夹紧。
【专利说明】模块法兰
[0001]本发明一种多件式气体、废气或和混合气管法兰，用于连接到内燃机的配合法兰，如气缸盖法兰或废气涡轮增压器法兰上，其具有至少一个形成外部法兰的法兰盘，该法兰盘具有至少一个带有中心轴线和内径的用于法兰内部件的凹口，该法兰还具有用于固定在流动方向上的下游的、流体连通的导气管，如废气歧管或新鲜空气管道上的法兰内部件，该法兰内部件支承在凹口的内部，其中，法兰内部件具有与凹口对应的具有外径Da的外表面。考虑尤其是在内燃机的新鲜空气侧上的气缸盖或废气涡轮增压器或废气和/或其他管法兰，如催化器的管法兰作为配合法兰。
[0002]从DE19642692C2中已知一种内燃机的法兰圈，该法兰圈具有用于废气管的凹口并且具有加强环，该加强环间接地通过废气管支承在凹口内，其中，提供废气内部管，该废气内部管由比废气管更耐高温的材料制成，并且其中，加强环和废气管具有构造为部分球形的外表面，该外表面与法兰圈的内表面对应，其中，夕卜表面和内表面在与内燃机的气缸盖连接时相对于彼此压紧.[0003]从DE102006020608B4中已知一种废气歧管法兰，其由法兰和在其中导引的法兰圈构成。法兰圈根据图5的实施例设计成圆锥形并且通过凸缘抵靠密封元件地贴靠在气缸盖上。
[0004]DE10220986B4记载一种废气歧管法兰，其具有至少一个安设在气缸盖上的法兰盘，其中，法兰盘具有至少一个用于法兰内部件的凹口，该废气歧管法兰还具有法兰内部件，该法兰内部件导引通过凹口并且用于固定废气管。法兰内部件由比法兰盘更耐高温的材料制成并且借助IHU-方法或通过压合和/或熔焊与法兰盘连接。该法兰内部件具有设计成圆锥形的贴靠面，它可以通过该贴靠面直接地贴靠在气缸盖出口上。
[0005]从DE1164157B中已知一种由多个管束组成的歧管装置。管道的单独腔室通过接套，即通过使管道相对气缸体能够纵向伸展的滑动法兰与气缸出口连接。滑动法兰由通过定位和夹紧导轨固定在气缸上的接管构成。上方，接管和导轨在上部设计成阶梯形并且在下部它具有斜坡或倒棱。
[0006]因此基于此:定位和夹紧导轨由两个部分导轨构成，与从EP1571305A1中公开的相似。通过滑动法兰确保纵向尺寸(垂直于附图平面)。因此假定，定位和夹紧导轨仅沿纵向，也就是说垂直于附图平面延伸，由此可以同样推导出，它由两个部分导轨构成。
[0007]本发明所要解决的技术问题是，导气管法兰这样设计和安置，使得确保导气管法兰简化的结构和更廉价的制造。
[0008]该技术问题按本发明由此解决，法兰内部件具有就基本形状而言设计成圆锥形的、沿流动方向逐渐缩窄的外表面，法兰盘具有就基本形状而言设计成圆锥形的、沿流动方向逐渐缩窄的内表面，其中，在导气管法兰压紧到配合法兰上时所述外表面和所述内表面在相对中心轴线沿径向延伸的方向R上相对于彼此压紧。该压紧优选在圆周上，或者均匀地或者仅局部区段地通过下述的缺口的应用而实现。因此，在相对中心轴线的径向方向上或者在轴向方向上作用的形状配合连接发生在法兰内部件与法兰盘之间。因此实现，法兰盘和法兰内部件仅通过借助保持螺栓拉紧到配合法兰上就可以(在存在一个在相对中心轴线的径向方向和轴向方向上作用的力的情况下)相互压紧。为了连接法兰盘和法兰内部件，不需要附加的连接过程，如钎焊，熔焊或接合。外表面和内表面根据表面特性和表面类型也可以仅分段式地和/或点状地相互贴靠。
[0009]此外，会有利的是，在废气侧上，当应用在用于气缸盖或废气涡轮增压器的废气歧管上时，法兰内部件由比法兰盘更耐高温的材料制成。通过应用这种材料组合，可以节省成本，因为法兰盘可以由更低的合金钢制成。
[0010]为此还会有利的是，外表面和对应的内表面的基本形状设计成圆锥壳形并且参考中心轴线具有至少2mm至5mm的轴向重合尺寸d。轴向重合尺寸d相当于法兰盘或法兰内部件的厚度，若它们设计成平坦的。随着重合尺寸d增大，可达到的外表面与内表面之间的表面压力更小。法兰盘或法兰内部件在此厚度为至少2_。
[0011]与按本发明的构造和布置有关，会有利的是，外表面和/或内表面被造型和/或具有参考中心轴线在圆周方向和/或在径向方向和/或在轴向方向延伸的沟纹，缺口或沟槽。因此还可行的是，外表面和/或内表面设计为造型的，如例如具有在圆周方向上延伸的沟纹，以便表面压力虽然存在重合尺寸d但增大，因此密封性得以改善。
[0012]此外会有利的是，法兰内部件和/或法兰盘由深拉的和/或冲压的板构成。以此可达到的过程安全性通过圆锥形构造的在法兰内部件与法兰盘之间的接触面仍进一步提高。因为即使在有关其形状的误差相对大时也可以实现足够大的预紧力。
[0013]有利地会是，法兰内部件具有用于密封装置，如扁平密封装置的贴靠面，通过该贴靠面，密封装置能预压紧在配合法兰上。借助密封装置较容易实现在两件式导气管法兰与配合法兰之间的一定的贴靠关系，以便仅法兰内部件密封地贴靠在配合法兰上。若法兰内部件在轴向方向上相对法兰盘的安装面突出，则会有利的是，密封装置伸入用于导气管法兰的保持螺栓的区域内，以便可以简单的安放或预定位。
[0014]作为补充或备选会有利的是，法兰内部件至少在安装状态下在轴向方向上相对法兰盘的安装面突出。因此确保法兰内部件在配合法兰上或在之间提供的密封装置上一定的贴靠。因此，法兰盘的安装面不预压紧在配合法兰上，因为这影响了法兰内部件的贴靠关系。法兰盘与法兰内部件之间的挤压配合连接以此方式维持。
[0015]此外，会有利的是，法兰盘由多个分别具有凹口的板构成，其中，各凹口设计成圆锥形或圆柱形并且全部凹口形成内表面圆锥形的基本形状。在圆柱形凹口的情况下，它们的区别在于直径，因此整体上得到一个虽然阶梯形的，但至少基本形状一直还是圆锥形的内表面，该内表面使法兰内部件通过其外表面压紧。
[0016]有利地还会是，提供导气管，如废气歧管或歧管，该导气管仅仅固定在法兰内部件上并且与法兰内部件流体连通。在这样形成的系统中，法兰内部件和导气管或歧管由于气密的连接完成进一步导引的功能。法兰内部件具有中央出孔，在该中央出孔上连接有导气管或歧管。
[0017]在此可以有利地规定，提供密封装置，该密封装置具有贴靠或至少能抵靠在法兰内部件的贴靠面上和/或贴靠在配合法兰上的环形密封凸缘，其中，密封凸缘在法兰内部件的区域内至少在安装状态下在轴向方向上相对法兰盘的安装面突出。因此也可以根据挤压配合连接来确定通过具有凸缘的扁平密封装置限定的贴靠关系。
[0018]还有利的是一种用于制造导气管法兰的方法，其中，至少法兰盘的凹口或法兰盘和/或至少法兰内部件的外表面或法兰内部件借助深拉过程和/或冲压过程制造。深拉和/或冲压过程具有较大程度的生产安全性并且基于此原因也是成本低廉的。
[0019]本发明其他优点和细节在各权利要求和说明书中阐述并且在附图中示出。附图中示出:
[0020]图1是具有气缸盖的废气歧管法兰的剖视图；
[0021]图2是由图1的视图A-A ;
[0022]图3a_3c是其他的实施形式。
[0023]根据图1，它是用于气缸盖2的废气歧管法兰I。在图1中所示的废气歧管法兰I连接在内燃机的气缸盖2的出口 2.1上。该法兰由多部分构成，并且具有法兰盘1.1，该法兰盘1.1具有用于法兰内部件1.2的凹口 3。法兰内部件1.2插入或支承在具有中心轴线
3.1的凹口 3的内部。法兰内部件1.2与气缸盖2的出口 2.1流体连通并且具有出孔3.2，该出孔与出口 2.1共轴地布置。为了容纳法兰内部件1.2，它具有基本形状设计成圆锥形的、在中心轴线3.1的方向上逐渐缩窄的外表面4，法兰盘1.1具有与之对应的、贴靠在外表面4上的、基本形状同样设计成圆锥形的内表面5，其中，在压紧内燃机的气缸盖2时，外表面4和内表面5在面法线N的方向上并因此在相对中心轴线3.1沿径向延伸的方向R上相对于彼此压紧。在内燃机的气缸盖2上的压紧通过用于未示出的固定在气缸盖2上的固定螺栓的缺口 1.4实现。
[0024]设计成圆锥形的外表面4以及内表面5沿流动方向S逐渐缩窄。它们两个都设计成圆锥壳形并且参考中心轴线3.1在法兰盘1.1大致5_的厚度中具有轴向重合尺寸d。
[0025]按图1，示出两个通过中心轴线3.1分开的实施例。
[0026]按附图左侧中的图示，法兰内部件1.2的外表面4具有在圆周方向上延伸的沟槽或沟纹4.1，以便内表面5与外表面4之间的表面压力提高。沟槽或沟纹4.1可以作为补充或备选，如在附图右侧中所示，设置在内表面5中。沟槽或沟纹4.1也可以(未示出)参考中心轴线3.1在轴向或径向方向上延伸地布置。
[0027]法兰内部件1.2具有贴靠面1.3，密封装置6贴靠在该贴靠面上。因此，密封装置6能通过法兰内部件1.2和未示出的固定螺栓预压紧在气缸盖2上。密封装置6具有环形密封凸缘6.1，该环形密封凸缘根据附图左半边的实施例至少能贴靠在气缸盖2上。根据附图右半边的实施例，密封凸缘6.1贴靠在法兰内部件1.2的贴靠面1.3上。密封凸缘6.1也可以设置在扁平密封装置6的两侧上，以便它既能抵靠到气缸盖2上也能抵靠到贴靠面
1.3上。因此确保，法兰内部件1.2间接地通过密封凸缘6.1密封地贴靠或预紧在气缸盖2上并且法兰盘1.1不妨碍这种密封的贴靠。此外，密封装置6按附图右边具有凹口 6.2，密封装置通过该凹口可装上未示出的固定螺栓。
[0028]法兰内部件1.2以其贴靠面1.3在轴向方向上突出法兰盘1.1的安装面一个尺寸a，以便作为密封凸缘6.1的前述作用的补充或备选确保法兰内部件1.2在气缸盖2上足够的贴靠或预紧。因此防止会影响法兰内部件1.2密封贴靠的、法兰盘1.1与气缸过度的预紧或贴靠。
[0029]由于导气管法兰I分成两部分，法兰内部件1.2可以由比法兰盘1.1更耐高温的材料构成。
[0030]在法兰内部件1.2的凹口 3的内部或其上设有或气密地固定有歧管7。[0031]根据按图2的剖面图A-A，四个缺口 1.4设置在法兰盘1.1的内部用于未示出的固定螺栓。法兰盘1.1可以单独地设计用于各气缸或设计为用于多个气缸的组合板。
[0032]按图3a的实施形式，法兰盘1.1由多部分，四个板材la，lb，lc，Id构成。各板la，lb, lc, Id分别具有圆柱形的凹口 3a，3b，3c，3d，这些凹口的直径参考流动方向S减小。因此，总的获得一个阶梯圆锥形的内表面5。法兰内部件1.2在此设计得明显更厚。
[0033]按图3a的实施形式，法兰内部件1.2设计成薄壁形式，优选由板材构成，其中，夕卜表面4或法兰内部件1.2通过深拉和/或冲压过程成型。
[0034]根据图3c的实施形式，法兰盘1.1和法兰内部件1.2设计成薄壁形式，优选由板材构成，其中，内表面5或法兰盘1.1也通过深拉过程和/或冲压过程成型。
[0035]附图标记列表
[0036]I导气管法兰，废气或混合气歧管法兰
[0037]1.1法兰盘，外部法兰
[0038]Ia 板
[0039]Ib 板
[0040]Ic 板
[0041]Id 板
[0042]1.2法兰内部件
[0043]1.3贴靠面
[0044]1.4法兰盘缺口
[0045]1.5安装面
[0046]2配合法兰，气缸盖，气缸盖法兰
[0047]2.1 出口
[0048]3 凹口
[0049]3a 凹口
[0050]3b 凹口
[0051]3c 凹口
[0052]3d 凹口
[0053]3.1中心轴线
[0054]3.2 出孔
[0055]4外表面,接触面
[0056]4.1沟纹，沟槽
[0057]5内表面,接触面
[0058]6密封装置，密封圈
[0059]6.1密封凸缘
[0060]6.2密封装置凹口
[0061]7导气管，歧管，废气歧管，歧管
[0062]a超出高度，量
[0063]d重合尺寸
[0064]Da外表面外径[0065]Di内表面内径
[0066]N面法线
[0067]R 方向
[0068]S流动方向
【权利要求】
1.一种用于连接到内燃机的配合法兰(2)上的多件式导气管法兰(I)，其具有至少一个构造为外部法兰的法兰盘(1.1)和容纳在该法兰盘中的用于固定在流动方向下游且流体连通的导气管(7)的法兰内部件(1.2)，其中，所述法兰盘(1.1)具有至少一个具有内表面(5)和内径Di的用于单独的法兰内部件(1.2)的凹口(3)和至少间接地贴靠到所述配合法兰(2)上的安装面(1.5)，其中，所述法兰内部件(1.2)具有与所述内表面(5)对应的具有外径Da的外表面(4)，其特征在于，所述外表面(4)和所述内表面(5)具有沿流动方向逐渐缩窄的基本形状，其中，在压紧到所述配合法兰(2)上时，所述外表面(4)和所述内表面(5)至少部分地沿相对所述外表面(4)和/或所述内表面(5)的中心轴线(3.1)径向延伸的方向R相对于彼此压紧。
2.按权利要求1所述的导气管法兰(I)，其特征在于，所述外表面(4)和所述基本形状的对应内表面(5)设计为圆锥壳形并且关于中心轴线(3.1)具有至少2mm至5mm的轴向重合尺寸d。
3.按权利要求1或2所述的导气管法兰(I)，其特征在于，所述外表面(4)和/或所述内表面(5)被造型和/或具有关于中心轴线(3.1)在圆周方向和/或在径向方向和/或在轴向方向上延伸的沟纹、缺口或沟槽(4.1)。
4.按权利要求1至3之一所述的导气管法兰(I)，其特征在于，所述法兰内部件(1.2)和/或所述法兰盘(1.D由深拉的和/或冲压的板构成。
5.按权利要求1至4之一所述的导气管法兰(I)，其特征在于，所述法兰内部件(1.2)至少在安装状态下在轴向方向上相对所述法兰盘(1.D的安装面(1.5)突起。
6.按前述权利要求之一所述的导气管法兰(I)，其特征在于，所述法兰盘(1.1)由多个分别具有凹口(3a，3b，3c，3d)的板(la, lb, lc, Id)构成，其中，各所述凹口(3a，3b，3c，3d)设计成圆锥形或圆柱形并且全部凹口(3a，3b，3c，3d)形成所述内表面(5)的圆锥形基本形状。
7.按前述权利要求之一所述的导气管法兰(I)，其特征在于，所述法兰内部件(1.2)由比法兰盘(1.1)更耐高温的材料制成。
8.一种由按前述权利要求之一所述的导气管法兰(I)组成的系统，其特征在于，设有导气管(7)，所述导气管(7)仅固定在所述法兰内部件(1.2)上并且与所述法兰内部件(1.2)流体连通。
9.一种由按前述权利要求之一所述的导气管法兰(I)组成的系统，其特征在于，设有密封装置出)，所述密封装置(6)具有能够贴靠在法兰内部件(1.2)上的贴靠面(1.3)和/或贴靠在所述配合法兰(2)上的环绕密封凸缘(6.1)，其中，所述密封凸缘(6.1)在所述法兰内部件(1.2)的区域内至少在安装状态下在轴向方向上相对所述法兰盘(1.1)的安装面(1.5)突起。
10.按权利要求7或8所述的系统，其安装在废气装置和/或内燃机上。
11.一种用于制造前述权利要求之一所述的导气管法兰(I)的方法， 其特征在于，至少所述法兰盘(1.1)的凹口(3)和/或至少所述法兰内部件(1.2)的外表面(4)借助深拉过程和/或冲压过程制成。
【文档编号】F01N13/18GK104040134SQ201280066836
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年11月18日
【发明者】M.韦德纳, A.斯泰格特, B.富尔曼, R.恩格尔, A.莱曼 申请人:田纳科有限责任公司