СИСТЕМА СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ КОНЦОВ ТРУБ, В ЧАСТНОСТИ ДВУХ КОНЦОВ ТРУБ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ВЫХЛОПНОМ ТРАКТЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F16L27/04 F01N13/18 

Изобретение касается системы соединения труб для соединения двух концов труб, в частности двух концов труб, расположенных в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. Кроме того, изобретение касается выхлопного тракта двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, имеющего систему соединения труб, а также автомобиля промышленного назначения, имеющего такой выхлопной тракт.

В системе соединения труб в потоке выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания должно, в частности, учитываться эксплуатационное термическое расширение труб, из-за которого два конца труб торцевыми сторонами смещаются друг к другу. Дополнительно к такому осевому смещению могут также возникать угловые погрешности и осевые сдвиги в соединительной системе. Для компенсации таких допусков положения общеизвестно расположение сопрягаемых друг с другом концов труб с ориентацией в осевом направлении и на расстоянии, и плотное соединение с помощью устройства для соединения труб, которое обладает возможностью деформации и/или обладает возможностью смещения при относительных движениях концов труб. В качестве таких компенсирующих устройств для соединения труб общеизвестны, например, присоединенные к каждому их двух концов труб сильфонные компенсаторы или эластомерные компенсаторы, в частности, компенсаторы из силиконового каучука, или же вставные соединения. Такие плотно соединяющие устройства для соединения труб чаще всего менее устойчивы к высоким термическим нагрузкам, которые возникают в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, чем применяемые трубы, так что могут образовываться слабые места с возможностью неплотностей.

Из EP 2 273 175 B1 известна система для соединения двух концов труб, причем эти два конца труб удалены на расстояние осевого зазора и посредством соединительного патрубка соединены вставным соединением таким образом, что соединительный патрубок вставлен с внутренней стороны каждой трубы осевым концевым участком, плотно прилегая, в обе концевые области труб. При этом здесь создается плотное соединение, обладающее возможностью термического расширения и компенсирующее допуски положения, для соединения концов труб в выхлопной системе двигателя. Соединительный патрубок должен здесь состоять из дисперсионно-твердеющего сплава. Кроме того, наружные поверхности соединительного патрубка должны иметь износостойкое покрытие. Такое износостойкое гальванизированное покрытие известно, кроме того, из EP 2 096 194 A2.

Аналогичная конструкция, имеющая износостойкое покрытие на наружной поверхности соединительной трубы, известно, кроме того, из EP 2 154 408 B1.

Из DE 10 2010 045 986 A1 известны также такие варианты осуществления внутренних соединительных труб, однако одновременно также наружные соединительные трубы, у которых концы труб прилегают к внутренним стенкам соединительной трубы в широком, поверхностном прилегающем соединении. Концы труб на своей наружной периметрической поверхности могут здесь иметь каждый по кольцеобразно огибающему их выпуклому сферическому участку, при этом сопрягаемые области внутренних стенок наружной соединительной трубы имеют соответственно сферическую конфигурацию, чтобы создавалось поверхностное прилегающее соединение.

Наружная соединительная труба известна также из DE 1 49 11 70 A, описывающей податливое соединение труб, при котором цилиндрические концы труб снабжены так называемыми сферическими гиперповерхностями, которые поверхностно прилегают к соответственно сферически выполненной внутренней поверхности соединительной трубы.

Недостатком у всех этих известных систем соединения труб является, что иногда они очень трудоемки в изготовлении и монтаже и, кроме того, невозможна компенсация допусков положения в желаемой мере.

В отличие от этого, задачей настоящего изобретения является создать систему соединения труб для соединения концов двух труб, в частности двух труб, расположенных в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, которая относительно проста как по технологии изготовления, так и по технологии монтажа, и которая к тому же в состоянии функционально надежно компенсировать допуски положения в широком диапазоне.

Эта задача решается с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются предметом ссылающихся на них зависимых пунктов формулы изобретения.

По п.1 предусмотрена система соединения труб для соединения концов двух труб, в частности двух труб, расположенных в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, которая имеет два ориентированных в осевом направлении друг к другу и/или удаленных друг от друга конца труб, имеющих каждый на своей наружной окружной поверхности по кольцеобразно огибающему ее, выпуклому сферическому участку, причем эти два конца труб своими выпуклыми сферическими участками приняты в соединительной трубе, охватывающей эти концы труб с наружной стороны на перекрывающемся участке, таким образом, что сферические участки прилегают каждый к внутренней стенке соединительной трубы, радиально огибая ее, в области прилегания сферического участка. В соответствии с изобретением предусмотрено, что выпуклые сферические участки прилегают каждый к внутренней стенке соединительной трубы в областях прилегания сферических участков по линии окружности и тем самым с выполненным в форме окружной линии прилеганием, а именно, в частности, прилегают плотно. Это происходит тогда, когда диаметр сферических участков выполнен равным внутреннему диаметру соединительной трубы в согласованной области прилегания сферического участка.

Такое только в форме окружной линии прилегание находящихся на концах труб выпуклых сферических участков к внутренней стенке соединительной трубы позволяет, с одной стороны, выполнить достаточно плотное соединение между соединительной трубой и концом трубы, и, кроме того, позволяет в особенно большой мере компенсировать допуски положения, такие как, например, угловые погрешности, осевые сдвиги и/или сдвиги по длине, так как выполненное в форме окружной линии прилегание при сохранении плотного прилегающего соединения с внутренней стенкой соединительной трубы особенно хорошо обеспечивает возможность отклонения концов труб с относительно большим углом поворота. Кроме того, такое выполненное в форме окружной линии прилегание, в отличие от поверхностного прилегающего соединения, меньше подвержено создающей неплотности посадочной перегрузке, например, вследствие обусловленных допусками неточностей изготовления и/или термически обусловленных неточностей во время эксплуатации. Кроме того, предлагаемое изобретением соединение труб может также изготавливаться быстрым и простым по технологии монтажа образом с наружной соединительной трубой и находящимися в ней только в выполненном в форме окружной линии прилегании сферическими участками концов труб.

Сама соединительная труба может, в принципе, иметь любую форму, например, быть выполнена в виде гофрированной трубы, если только гарантировано, что внутренняя стенка соединительной трубы для выполненного в форме окружной линии прилегания выпуклых сферических участков к внутренней стенке соединительной трубы по меньшей мере в области прилегания сферических участков выполнена ровной и круглоцилиндрической, с внутренним диаметром внутренней стенки, по существу соответствующим линейно прилегающей области прилегания сферических участков. Разумеется, что наружный диаметр сферического участка, задаваемый прилеганием по окружной линии к внутренней стенке соединительной трубы, соответствует при этом сопрягаемому внутреннему диаметру внутренней стенки так, что осуществляется достаточно плотное прилегающее соединение выпуклых сферических участков с внутренней стенкой, то есть обязательно должен также закладываться некоторый избыточный размер для создания достаточно функционально надежного и газонепроницаемого соединения с посадкой с натягом.

Например, этот необходимый для посадки с натягом избыточный размер может получаться с помощью соответствующего нанесения покрытия и/или выполнения сопрягаемых друг с другом контактных поверхностей из износостойкого материала. Это значит, что внутренняя стенка соединительной трубы по меньшей мере в области прилегания сферического участка и/или наружной поверхности сферического участка может быть изготовлена из износостойкого материала, соответственно, может быть покрыта таким материалом.

По одному другому особенно предпочтительному варианту осуществления внутренняя стенка соединительной трубы выполнена везде ровной и круглоцилиндрической, с везде одинаковым внутренним диаметром. Такая геометрия внутренней стенки может изготавливаться просто и экономично.

При этом для облегчения ввода находящихся на концах труб сферических участков на обеих противоположных концевых сторонах соединительной трубы может быть также выполнено по фаске, в частности закругленной фаске.

Особенно простой и экономичной в изготовлении является соединительная труба, которая выполнена в виде образующей соединительную гильзу цилиндрической трубы, имеющей везде одинаковый внутренний и наружный диаметр.

По другому особенно предпочтительному варианту осуществления внутрь соединительной трубы по меньшей мере в отдельных областях может быть введена каталитическая основа и/или внутри соединительной трубы, например, на внутренней стенке соединительной трубы, по меньшей мере в отдельных областях быть предусмотрено каталитическое покрытие, чтобы осуществлять очистку выхлопных газов и/или способствовать очистке выхлопных газов. При этом особенно предпочтительно расположение каталитической основы и/или каталитического покрытия осуществляется по меньшей мере в одном участке, находящемся между двумя областями прилегания сферических участков. Тогда при этом соединительная труба, соответственно, внутренняя область (напр., внутренняя стенка) соединительной трубы с особенно предпочтительной двойной функцией одновременно способствует очистке выхлопных газов, благодаря чему может повышаться, соответственно, увеличиваться коэффициент полезного действия очистки выхлопных газов в целом.

Кроме того, соединительная труба на своей наружной стороне по меньшей мере в отдельных областях может быть также снабжена термически изолирующим покрытием. Это способствует предотвращению недопустимых потерь тепла и вместе с тем температур поверхности, так что тогда невозможно наступление нежелательной конденсации в области соединительной трубы. Покрытие может быть, в принципе, выполнено любое, например, из изолирующего материала, но может быть также образовано, например, отдельным конструктивным элементом, которым облицовывается соединительная труба. Но альтернативно термически изолирующее покрытие может быть также выполнено в виде прочно сцепляющегося покрытия, например, в виде термически стабильного эластомерного покрытия, например, силиконового покрытия.

В отношении компенсации допусков положения, в частности компенсации угловых погрешностей, осевых сдвигов и/или сдвигов по длине, оказалось особенно предпочтительным, когда по меньшей мере один из двух выпуклых сферических участков, предпочтительно оба выпуклых сферических участка предлагаемой изобретением системы соединения труб, если смотреть в продольном сечении, образуют каждый по сегменту круга, примыкающему к ровной наружной стороне конца трубы, причем для этого сегмента круга выполняется по меньшей мере одно из следующих условий:

a) измеренный от центра круга сегмента круга центральный угол равняется от 90° до 120°, предпочтительно от 100° до 110°;

b) отношение высоты сегмента к определяемой хордой окружности длине сегмента равняется от 1:3 до 1:5, предпочтительно от 1:3,5 до 1:4,2;

c) отношение высоты сегмента к радиусу равняется от 1:2 до 1:3, предпочтительно от 1:2,4 до 1:2,7;

d) отношение радиуса к определяемой хордой окружности длине сегмента круга равняется от 1:1,25 до 1:1,75, предпочтительно от 1:1,4 до 1:1,6, наиболее предпочтительно примерно 1:1,15.

Вышеназванные отношения должны пониматься так, что второе названное значение всегда соответствует кратному первого названного значения, то есть, например, при отношении b) высоты сегмента к хорде окружности отношение 1:3 конкретно означает, что хорда окружности имеет значение, равное трехкратной высоте сегмента. То же самое аналогично относится к данным отношений в пункте c) и d), а также к данным отношений, которые, вероятно, еще будут названы ниже.

Как уже указывалось, изобретательские исследования показали, что по меньшей мере одно из названных условий должно быть выполнено, чтобы создать конструкцию, посредством которой допуски положения и высокие термические нагрузки могут функционально надежно компенсироваться в пределах больших диапазонов, при этом, однако, особенно хорошие результаты в отношении компенсации допусков положения в большом диапазоне достигаются, когда выполнены в совокупности все названные условия от a) до d).

Отдельные названные условия обеспечивают возможность функционально надежного и плотного прилегания выпуклых сферических участков даже при больших осевых сдвигах или, соответственно, угловых погрешностях с желаемым прилеганием по окружной линии к внутренней стенке соединительной трубы. Кроме того, этому может также дополнительно способствовать, когда по другому особенно предпочтительному варианту осуществления предусматривается, что расстояние, в продольном сечении системы соединения труб, от точки прилегания выпуклого сферического участка в основном положении соединения труб до вводной кромки внутренней стенки соединительной трубы, предназначенной для этого сферического участка, равняется максимум 2,5-кратной высоте сегмента, предпочтительно максимум 2,0-кратной высоте сегмента, и по меньшей мере 1,0-кратной высоте сегмента, предпочтительно по меньшей мере 1,5-кратной высоте сегмента. При таком варианте осуществления, наряду с относительно большими угловыми погрешностями и осевыми сдвигами, может также функционально надежно производиться осевое смещение концов труб внутри наружной соединительной трубы.

Кроме того, при выборе размеров трубы в целом оказалось предпочтительным, если отношение радиуса сегмента круга к наружному диаметру конца трубы в области вне выпуклого сферического участка равняется от 1:1,1 до 1:1,4, предпочтительно от 1:1,2 до 1:1,3. Тем самым также гарантируется, что снабженный выпуклым сферическим участком конец трубы может смещаться относительно соединительной трубы в пределах относительно больших угловых диапазонов.

По технологии изготовления особенно предпочтительно, если оба сферических участка на концах труб выполнены идентично с геометрически одинаковыми размерами, так что, например, соединительная труба может изготавливаться особенно просто и экономично, так как с двух сторон в нее может помещаться как один, так и другой конец трубы. Это уменьшает многообразие деталей и помогает снизить расходы на изготовление и складские расходы.

По меньшей мере один из выпуклых сферических участков, предпочтительно оба выпуклых сферических участка системы соединения труб выполнены из единого материала и/или цельно с согласованным концом трубы, например, путем соответствующей обработки резанием, например, посредством точения или фрезерования, или путем обработки давлением. Альтернативно этому по меньшей мере один из выпуклых сферических участков, предпочтительно оба выпуклых сферических участка могут быть выполнены в виде отдельного конструктивного элемента, который соединен со своим согласованным концом трубы с геометрическим и/или с силовым и/или с геометрическим замыканием. Последний вариант осуществления имеет то преимущество, что концы труб могут изготавливаться по существу в виде одинаковых частей и могут индивидуально снабжаться соответственно желаемыми сферическими участками.

По первому особенно предпочтительному варианту осуществления конец трубы может иметь внутреннюю резьбу, в которую выпуклый сферический участок может ввертываться имеющим ответную наружную резьбу выступающим участком, примыкающим к сферическому участку. Альтернативно этому конец трубы может иметь наружную резьбу, на которую выпуклый сферический участок может навертываться имеющим ответную внутреннюю резьбу выступающим участком, примыкающим к сферическому участку. При таком свинчиваемом решении предпочтительна конструкция, у которой сферический участок имеет по меньшей мере одну надставку под инструмент. Эта надставка под инструмент может быть выполнена, например, в виде нескольких наружных пазовых захватных выемок в качестве надставки под инструмент.

Но альтернативно только что описанному свинчиваемому решению сферический участок может также иметь внутреннюю выемку и быть напрессован на конец трубы в виде наружного напрессовываемого конструктивного элемента. Но альтернативно этому сферический участок может также иметь выступающий участок, посредством которого сферический участок запрессовывается в конец трубы в виде внутреннего запрессовываемого конструктивного элемента. Разумеется, что тогда во всех вышеназванных вариантах осуществления, включающих в себя выступающий участок, сферический участок соответственно свободно выдается от конца трубы, чтобы можно было вставить, соответственно, вдвинуть его в соединительную трубу.

Для особенно прочного соединения конца трубы со сферическим участком может быть предусмотрено соединение их друг с другом по меньшей мере в отдельных областях посредством замыкания материалом. В качестве соединения замыканием материала пригодна, в частности, сварка и/или пайка.

Преимущества, получающиеся с помощью предлагаемого изобретением выхлопного тракта, соответственно, с помощью предлагаемого изобретением автомобиля промышленного назначения, идентично соответствуют тем преимуществам, которые уже пояснялись ранее в связи с предлагаемой изобретением системой соединения труб.

При этом соединяемые концы труб предпочтительно образованы соседними участками выхлопного коллектора, но в принципе могут также быть образованы одним участком выхлопного коллектора и участком трубы, согласованным с головкой цилиндра, соответственно, какими-либо трубопроводами, по которым протекают горячие среды, например, в области разъемов с трубопроводами для отвода выхлопных газов и/или трубопроводов, проведенных к турбонагнетателю выхлопных газов, чтобы назвать другие возможности применения предлагаемой изобретением системы соединения труб, связанные с ее предпочтительным применением в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания.

Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью чертежей, на которых показано:

фиг.1: схематично и в качестве примера вид снаружи в перспективе предлагаемой изобретением системы соединения труб;

фиг.2: система соединения труб в соответствии с фиг.1 на виде сбоку;

фиг.3: сечение системы соединения труб в соответствии с фиг.2 по линии A-A в основном положении, в которой оба удерживаемых в соединительной трубе конца труб показаны в основном или исходном положении и лежат точно на одной прямой;

фиг.4: изображение, соответствующее фиг.3, на котором концы труб больше не лежат точно на одной прямой, а имеют подлежащий компенсации осевой сдвиг, соответственно, угловую погрешность относительно основного положения фиг.3;

фиг.5: схематично альтернативный вариант осуществления, включающий в себя сферический участок, имеющий выступающий участок, причем этот выступающий участок имеет наружную резьбу, которой он ввернут во внутреннюю резьбу согласованного конца трубы; и

фиг.6: вариант осуществления, альтернативный фиг.5, при этом выступающий участок сферического участка имеет внутреннюю резьбу, которая свинчена с ответной наружной резьбой согласованного конца трубы.

На фиг.1 схематично и в качестве примера показан вид снаружи в перспективе предлагаемой изобретением системы 1 соединения труб, с помощью которой здесь соединяются друг с другом, например, два конца 2, 3 труб, находящихся в не показанном подробно выхлопном тракте также не показанного подробно двигателя внутреннего сгорания, например, соседние участки не изображенного здесь подробно выхлопного коллектора.

Как это, в частности, видно при совместном рассмотрении фиг.2, на которой показан вид сбоку фиг.1, а также фиг.3, на которой показан вид сбоку по линии A-A фиг.2, система 1 соединения труб имеет здесь два лежащих своими центральными осями 4, 5 на одной прямой, ориентированных в осевом направлении друг к другу и удаленных друг от друга на расстояние осевого зазора 6 конца 2, 3 труб, которые на своей наружной окружной поверхности имеют каждый по кольцеобразно огибающему ее выпуклому сферическому участку 7.

Оба конца 2, 3 труб, которые на фиг.3 показаны в их основном положении без осевого и углового сдвига и, таким образом, будучи ориентированы точно по одной прямой друг с другом, своими выпуклыми сферическими участками 7 помещены в соединительную трубу 8, охватывающую концы 2, 3 труб с наружной стороны на перекрывающемся участке.

Эта соединительная труба 8 здесь в качестве примера выполнена в виде цилиндрической трубы, имеющей везде одинаковый внутренний и наружный диаметр, и имеет при этом выполненную ровно и круглоцилиндрически, имеющую везде одинаковый внутренний диаметр внутреннюю стенку 9, к которой в показанном на фиг.1-3 вставленном состоянии прилегают два выпуклых сферических участка 7 концов 2, 3 труб, каждый по окружной линии 10, как это изображено лишь схематично и штриховой линией на фиг.1 и только очень схематично на фиг.2 и 3 (там в двухмерной проекции).

С помощью этого прилегания по окружной линии (т.е. выполненного в форме окружной линии прилегания) создается относительно большая область, в которую могут функционально надежно восприниматься осевые и угловые сдвиги двух концов труб при постоянно плотном прилегающем соединении сферических участков 7 с внутренней стенкой 9 соединительной трубы 8 в большой области, соответственно, в большом объеме, что схематично обозначено на фиг.4. Конкретно для этого оба выпуклых сферических участка, если смотреть в продольном сечении (фиг.3), предпочтительно выполнены так, что они образуют сегмент 12 круга, примыкающий к ровной наружной стороне 11 концов 2, 3 труб, для которого действует, соответственно, действуют по меньшей мере одно, предпочтительно все следующие условия:

a) измеренный от центра M круга сегмента 12 круга центральный угол α равняется от 90° до 120°, предпочтительно от 100° до 110°;

b) отношение высоты h сегмента к определяемой хордой окружности длине l сегмента равняется от 1:3 до 1:5, предпочтительно от 1:3,5 до 1:4,2;

c) отношение высоты h сегмента к радиусу r равняется от 1:2 до 1:3, предпочтительно от 1:2,4 до 1:2,7;

d) отношение радиуса r к определяемой хордой окружности длине l сегмента круга равняется от 1:1,25 до 1:1,75, предпочтительно от 1:1,4 до 1:1,6, и наиболее предпочтительно примерно 1:1,15;

e) расстояние, в показанном на фиг.3 продольном сечении системы 1 соединения труб, от точки A прилегания (которая принадлежит окружной линии 10) выпуклого сферического участка 7 до вводной кромки 13 внутренней стенки 9 соединительной трубы, предназначенной для этого сферического участка, равняется максимум 2,5-кратной высоте h сегмента, предпочтительно максимум 2,0-кратной высоте h сегмента, и по меньшей мере 1,0-кратной высоте h сегмента, предпочтительно по меньшей мере 1,5-кратной высоте h сегмента.

f) отношение радиуса r сегмента круга к наружному диаметру D_a концов 2, 3 труб в области вне выпуклого сферического участка равняется от 1:1,1 до 1:1,4, предпочтительно от 1:1,2 до 1:1,3.

Как это можно видеть из схематичного изображения фиг.3, но там, в целях наглядности, показано только на правом конце соединительной трубы 8, на по меньшей мере одной, предпочтительно на обеих противоположных концевых сторонах соединительной трубы 8 может быть предусмотрено по фаске 14, в частности, как изображено, закругленной фаске 14, которая облегчает ввод находящихся на концах труб сферических участков 7 в соединительную трубу 8, в частности тогда, когда наружный диаметр сферического участка 7 имеет избыточный размер по сравнению с соответственно согласованным внутренним диаметром внутренней стенки 9 соединительной трубы 8.

Как только схематично видно из фиг.3 и начерчено там только штриховой линией, соединительная труба 8 на своей наружной стороне по меньшей мере в отдельных областях может быть снабжена термически изолирующим покрытием 15. Оно может быть, например, выполнено из изоляционного, соответственно, изолирующего материала.

По другому, особенно предпочтительному варианту осуществления, в частности, в участке 7 внутренней стенки, находящемся между двумя областями 16 прилегания сферических участков, может быть предусмотрено осуществляющее очистку выхлопных газов и/или способствующее очистке выхлопных газов покрытие 18, в частности каталитически активное покрытие 18. Здесь оно исключительно в целях наглядности изображено преувеличенно выпуклым.

Кроме того, как внутренняя стенка 9, так и поверхность сферических участков 7 может быть снабжена износостойким покрытием, соответственно, быть выполнена там с таким износостойким покрытием, например, путем термического улучшения сплава.

Как изображено в примере осуществления фиг.1-4, оба выпуклых сферических участка 7 на концах 2, 3 труб могут быть выполнены идентично, по существу с геометрически одинаковыми размерами, и при этом представлять собой одинаковые части. Для этого каждый выпуклый сферический участок 7 может быть выполнен, например, из единого материала и/или цельно с согласованным концом трубы, что, например, может осуществляться путем обработки резанием или путем обработки давлением.

Однако альтернативно этому, как показано в качестве примера на фиг.5 и 6, в каждом случае на левом там сферическим участке 7, по меньшей мере один из выпуклых сферических участков 7 может быть также выполнен в виде отдельного конструктивного элемента, который тогда может соединяться со своим сопрягаемым концом 2 трубы с геометрическим и/или с силовым и/или с геометрическим замыканием.

Как показано в качестве примера на фиг.5, конец 2 трубы может, например, иметь внутреннюю резьбу 19, в которую выпуклый сферический участок 7 может ввертываться имеющим ответную наружную резьбу 20 выступающим участком 21, примыкающим к сферическому участку 7. Разумеется, что как выступающий участок 21, так и сферический участок 7 имеют, соответственно, образуют здесь по внутренней выемке 22, которые образуют продолжение полого конца 2 трубы.

Альтернативно этому варианту осуществления фиг.5 в одном из аналогичных вариантов осуществления может быть также предусмотрено, чтобы выступающий участок 21 был запрессован в конец трубы.

На фиг.6 показан один из вариантов осуществления, альтернативных фиг.5, при котором конец трубы имеет наружную резьбу 23, на которую выпуклый сферический участок 7 может навертываться имеющим ответную внутреннюю резьбу 24 выступающим участком 21, примыкающим к сферическому участку 7.

Тогда на сферическом участке 7, здесь конкретно на выступающем участке 21, представляющем собой составную часть сферического участка 7, может быть, например, предусмотрена надставка 25 под инструмент, например, в виде по меньшей мере одной пазовой захватной выемки для прикручивания сферического участка к согласованному концу трубы. При этом дополнительно или альтернативно надставка 25 под инструмент может быть также выполнена непосредственно на самом сферическом участке, то есть она может быть выполнена не на выступающем участке 21 сферического участка 7.

Альтернативно этому варианту осуществления фиг.6 в одном из аналогичных вариантов осуществления может быть также предусмотрено, чтобы полый сферический участок 7 был напрессован на конец трубы.

Кроме того, альтернативно или дополнительно изготовленный в виде отдельного конструктивного элемента сферический участок 7 может быть также соединен с согласованным концом 2 трубы соединением с замыканием материала, например, сваркой и/или пайкой.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Система соединения труб

2 Конец трубы

3 Конец трубы

4 Центральная ось

5 Центральная ось

6 Осевой зазор

7 Сферический участок

8 Соединительная труба

9 Внутренняя стенка

10 Окружная линия

11 Ровная наружная сторона

12 Сегмент круга

13 Вводная кромка

14 Фаска

15 Термически изолирующее покрытие

16 Области прилегания сферических участков

17 Участок внутренней стенки

18 Каталитически активное покрытие

19 Внутренняя резьба

20 Наружная резьба

21 Выступающий участок

22 Внутренняя выемка

23 Наружная резьба

24 Внутренняя резьба

25 Надставка под инструмент.

Изобретение касается системы (1) соединения труб для соединения двух концов (2, 3) труб, в частности двух концов труб, расположенных в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, включающей в себя два ориентированных в осевом направлении друг к другу и/или удаленных друг от друга конца (2, 3) труб, которые на своей наружной окружной поверхности имеют каждый по кольцеобразно огибающему ее выпуклому сферическому участку (7), причем эти два конца труб своими выпуклыми сферическими участками (7) помещены в соединительную трубу (8), охватывающую эти концы (2, 3) труб с наружной стороны на перекрывающемся участке, таким образом, что выпуклые сферические участки (7) прилегают каждый, радиально огибая ее, в области (16) прилегания сферического участка к внутренней стенке (9) соединительной трубы (8). В соответствии с изобретением выпуклые сферические участки (7) в областях (16) прилегания сферических участков прилегают каждый по окружной линии (10) и тем самым с линейным прилеганием по окружности к внутренней стенке (9) соединительной трубы (8). 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система (1) соединения труб для соединения двух концов (2, 3) труб, в частности двух концов труб, расположенных в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания,

включающая в себя два ориентированных в осевом направлении друг к другу и/или удаленных друг от друга конца (2, 3) труб, имеющих каждый на своей наружной окружной поверхности по кольцеобразно огибающему ее, выпуклому сферическому участку (7), причем эти два конца труб своими выпуклыми сферическими участками (7) помещены в соединительную трубу (8), охватывающую эти концы (2, 3) труб с наружной стороны на перекрывающемся участке, таким образом, что выпуклые сферические участки (7) прилегают каждый, радиально огибая ее, в области (16) прилегания сферического участка к внутренней стенке (9) соединительной трубы (8), отличающаяся тем,

что выпуклые сферические участки (7) в областях (16) прилегания сферических участков прилегают каждый по окружной линии (10) и тем самым в выполненном в форме окружной линии прилегании к внутренней стенке (9) соединительной трубы (8),

причем внутри соединительной трубы (8) по меньшей мере в участке (17), находящемся между обеими областями (16) прилегания сферических участков, предусмотрена по меньшей мере в отдельных областях каталитическая основа и/или по меньшей мере в отдельных областях каталитическое покрытие.

2. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя стенка соединительной трубы для выполненного в виде окружной линии прилегания выпуклых сферических участков (7) к внутренней стенке (9) соединительной трубы (8) по меньшей мере в области (16) прилегания сферического участка выполнена ровной и круглоцилиндрической, с внутренним диаметром внутренней стенки, соответствующим линейно прилегающей области (16) прилегания сферического участка.

3. Система соединения труб по п.1 или 2, отличающаяся тем, что внутренняя стенка (9) соединительной трубы (8) выполнена везде ровной и круглоцилиндрической с везде одинаковым внутренним диаметром.

4. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что на обеих противоположных концевых сторонах соединительной трубы (8) предусмотрено по фаске (14), в частности закругленной фаске.

5. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что соединительная труба (8) представляет собой цилиндрическую трубу, имеющую везде одинаковый внутренний и наружный диаметр.

6. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что соединительная труба (8) на своей наружной стороне по меньшей мере в отдельных областях снабжена термически изолирующим покрытием (15).

7. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из двух выпуклых сферических участков (7), предпочтительно оба выпуклых сферических участка системы (1) соединения труб, если смотреть в продольном сечении, образуют каждый по примыкающему к ровной наружной стороне (11) конца (2, 3) трубы сегменту (12) круга, при этом выполняется по меньшей мере одно из следующих условий:

a) измеренный от центра (M) круга сегмента (12) круга центральный угол (α) равняется от 90° до 120°, предпочтительно от 100° до 110°;

b) отношение высоты (h) сегмента к определяемой хордой (l) окружности длине сегмента равняется от 1:3 до 1:5, предпочтительно от 1:3,5 до 1:4,2;

c) отношение высоты (h) сегмента к радиусу (r) равняется от 1:2 до 1:3, предпочтительно от 1:2,4 до 1:2,7;

d) отношение радиуса (r) к определяемой хордой (l) окружности длине сегмента круга равняется от 1:1,25 до 1:1,75, предпочтительно от 1:1,4 до 1:1,6, наиболее предпочтительно примерно 1:1,15.

8. Система соединения труб по п.7, отличающаяся тем, что расстояние (ü), в продольном сечении системы (1) соединения труб, от точки (A) прилегания выпуклого сферического участка (7) в основном положении соединения труб до согласованной с этим сферическим участком (7) вводной кромки (13) внутренней стенки (9) соединительной трубы равняется максимум 2,5-кратной высоте (h) сегмента, предпочтительно максимум 2,0-кратной высоте (h) сегмента, и по меньшей мере 1,0-кратной высоте (h) сегмента, предпочтительно по меньшей мере 1,5-кратной высоте (h) сегмента.

9. Система соединения труб по п.7, отличающаяся тем, что отношение радиуса (r) сегмента (12) круга к наружному диаметру (D_a) конца (2, 3) трубы в области вне выпуклого сферического участка (7) равняется от 1:1,1 до 1:1,4, предпочтительно от 1:1,2 до 1:1,3.

10. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что оба выпуклых сферических участка (7) на концах (2, 3) труб выполнены идентично, по существу с геометрически одинаковыми размерами.

11. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из выпуклых сферических участков (7) выполнен из единого материала и/или цельно с согласованным концом (2, 3) трубы, в частности путем обработки резанием или путем обработки давлением.

12. Система соединения труб по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из выпуклых сферических участков (7) выполнен в виде отдельного конструктивного элемента, который соединен со своим согласованным концом (2, 3) трубы с геометрическим, и/или с силовым, и/или с геометрическим замыканием.

13. Система соединения труб по п.12, отличающаяся тем, что конец (2, 3) трубы имеет внутреннюю резьбу (19), в которую выпуклый сферический участок (7) может ввертываться имеющим ответную наружную резьбу (20) выступающим участком (21), примыкающим к сферическому участку (7), или что конец (2, 3) трубы имеет наружную резьбу (23), на которую выпуклый сферический участок (7) может навертываться имеющим ответную внутреннюю резьбу (24) выступающим участком (21), примыкающим к сферическому участку (7), при этом предпочтительно предусмотрено, что сферический участок (7) имеет по меньшей мере одну надставку (25) под инструмент, в частности несколько наружных пазовых захватных выемок в качестве надставки под инструмент.

14. Система соединения труб по п.12, отличающаяся тем, что сферический участок (7) имеет внутреннюю выемку и напрессован на конец (2, 3) трубы в виде наружного напрессовываемого конструктивного элемента, или что сферический участок (7) имеет выступающий участок (21), посредством которого сферический участок (7) запрессован в конец (2, 3) трубы в виде внутреннего запрессовываемого конструктивного элемента.

15. Система соединения труб по п.12, отличающаяся тем, что соединяемая с концом (2, 3) трубы область сферического участка (7) соединена с концом (2, 3) трубы по меньшей мере в отдельных областях с замыканием материала, в частности, сваркой и/или пайкой.

16. Выхлопной тракт двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности автомобиля промышленного назначения, по одному из предыдущих пунктов.

17. Автомобиль промышленного назначения, имеющий выхлопной тракт по п.16.