气隙隔绝的排气弯管的制作方法

本发明涉及一种用于机动车中的内燃机的气隙隔绝的排气弯管及其制造方法，所述排气弯管包括内部元件和外部元件，其中所述内部元件具有至少两个由板料制成的管状的空心体，其中所述空心体以能移动的方式相互连接，其中所述外部元件通过气隙与所述内部元件间隔开，其中所述外部元件构成为整体式的铸件。

背景技术：

排气弯管中的管子特别是在汽油马达中经受极大的热负荷，因为贯穿流过排气弯管的废气可能具有超过1050℃的温度。因此，由现有技术已知气隙隔绝的排气弯管，它们大多由多个高合金的板件焊接在一起，由此这样的排气弯管在其制造成本方面是昂贵的。

wo2006/097187公开了一种这样的由板料制成的气隙隔绝的排气弯管。

由现有技术也已知以下排气弯管：该排气弯管具有由板料制成的内管，该内管承受得住废气的高温并且被铸件包围。这样的排气弯管中的生产时间虽然比完全的薄板结构短并且由此更好地适合于批量生产，但是对于铸造材料提出很高的要求，因为由废气作用到内管上的高温经由内管与铸造外壳之间的接触部位直接通过热传导或传导被传递，并因此所述铸造外壳也经受高温。

us2008/0083216a1公开了一种这样的解决方案，其中在附图中能清楚看出，铸造外壳在接管的区域中与内管接触并且与热的流入的废气接触。这种方案的前提是，所使用的铸造材料能够承受得住高要求，并且因此也必须使用高质量的、相应昂贵的铸造材料。

如果从现有技术中知道的解决方案要满足用于汽油马达的温度要求，那么这些解决方案要么由于必须使用的高合金的钢铸件要么由于需要花费大量时间的焊接的板料结构而相应地昂贵。

技术实现要素：

本发明的任务是，建议一种装置和一种与之相关的方法，所述方法设置了一种气隙隔绝的排气弯管，该排气弯管通过其构造而允许实现成本低廉的实施方式，不仅对于有待使用的材料来说而且在制造方法中都能使用，并且仍然能够用于具有高废气温度的汽油马达。

根据本发明，该任务通过以下方式来解决，即：在内部元件和外部元件之间不存在直接接触。气隙隔绝的排气弯管具有内部元件，其中所述内部元件由至少两个由板料制成的管状的空心体构成。所述管状的空心体优选具有多个接管，其中在此涉及入口接管和/或出口接管。彼此连接成内部元件的空心体优选具有接管的走向的不同的设计方案，以便能够实现关于在排气弯管的马达中的可供使用的安装空间的最佳的设计方案或走向。彼此连接成内部元件的管状的空心体以能相对于彼此移动的方式来布置，优选沿着轴向方向根据彼此连接的空心体的连接部位来布置，所述连接部位能够使所述内部元件对排气弯管中的温度变化作出反应，并且相应地膨胀或收缩，或者使所述套筒连接件允许空心体的相对彼此的轴向移动。此外，所述排气弯管具有外部元件，该外部元件通过气隙与内部元件间隔开，其中所述外部元件构成为一体式的铸件。为了通过内部元件和外部元件之间的气隙来实现尽可能有效的隔绝，在内部元件和外部元件之间不存在直接接触。所述外部元件在任何位置上都不接触内部元件，由此避免了热传导或传导，并且处于其之间的气隙保证了最佳的隔绝。

优选对于按本发明的气隙隔绝的排气弯管来说，在所述被铸入的内部元件的外表面与所述由铸件构成的外部元件的内表面之间没有直接接触，更确切地说，在其之间到处都有气隙。由此，明显更低的温度作用到所述由铸件构成的外部元件上，由此能够使用适合于更低温度的铸造材料，并且能够放弃高合金的钢铸件，由此能够节省较多成本。

已经证明有利的是，贯穿流过气隙隔绝的所述排气弯管的废气仅仅与所述内部元件的内表面接触。在这里也又得到避免的是，废气直接与所述由铸件构成的外部元件进行接触，并且由此所述外部元件会直接经受到极高的温度。因此，在所述内部元件的外表面和所述外部元件的内表面之间存在连续的气隙。

本发明的另一种设计方案在于，所述管状的空心体由钢板制成。

有利的是，所述按本发明的气隙隔绝的排气弯管具有由铸铁、优选球墨铸铁构成的外部元件。这种材料较好地适合于汽车制造。

本发明的突出之处优选地在于，所述内部元件的管状的空心体借助于套筒连接件以能移动的方式相互连接。套筒连接件的突出之处在于，未经受变形并且因此与空心体的管直径相对应的管端部被插入到扩张的管端部中。所述管端部相互同心地布置并且能够相互轴向地移动，因为所述扩张的管端部在套筒连接件的长度范围内导引着被插入的管端部，由此通过所述套筒连接件能够毫无问题地进行所述空心体的、由于作用到排气弯管上的高温所引起的膨胀或者相对于彼此的移动以及在降温时的收缩。

根据一种优选的实施方式，所述按本发明的气隙隔绝的排气弯管在内部元件的外表面上具有间隔元件。所述间隔元件应该保证所述内部元件在任何位置上都不与外部元件相切。

此外，所述当前任务利用按本发明的用于制造气隙隔绝的排气弯管的方法来解决，该方法具有以下步骤：

·制造内部元件，其中为此将至少两个由板料制成的管状的空心体以能移动的方式相互连接起来，

·通过将所述芯砂施加在所述内部元件的外表面上的方式、优选通过将所述内部元件插入到芯套中并且射入所述芯砂的方式来制造所述芯，

·将所述芯放入到铸模、优选砂型铸模中，

·用熔体包封所述芯，

·最后成型并且移除所述芯砂，其中所述芯砂处于所述内部元件的外表面与由铸件制成的所述外部元件的内表面之间。

所述彼此连接成内部元件的管状的空心体优选具有套筒连接件，并且优选被插接在一起。由此它们具有根据温度变化来相对于彼此轴向地移动的可能性。

优选在所述内部元件的外表面上安置有芯砂，所述芯砂使得在内部元件和由铸件制成的外部元件之间的气隙的构造成为可能。

将所述由内部元件和周围的芯砂构成的芯放入到铸模、优选为砂型铸模中。随后，用熔体填充所述铸模并且将所述芯包封，其中熔体在任何位置上都不接触内部元件。

在冷却后，使得铸件或按本发明的排气弯管最后成型，并且移除所述芯砂。

优选通过在所述接管上的、通过在内部元件和外部元件之间的气隙所构成的环形间隙来将所述芯砂抖落出来。因此，在所述由铸件构成的外部元件中不需要额外的开口。

优选所述内部元件在最后成型之后具有内部元件的接管的、超过外部元件伸出来的端部，其中在最后成型和冷却之后将伸出来的接管分开。

作为按本发明的方法和装置的有利的设计方案已经得到证明的是，在每个接管上分别固定一个转接件法兰。有利的是，所述转接件法兰被焊接在内部元件的接管上。为了提高稳定性，所述外部元件优选具有所浇铸的法兰，所述转接件法兰抵靠在所述法兰上并且又用于保证在所述内部元件与所述外部元件之间的气隙。

所有设计可行方案都能够彼此间自由组合，并且关于所述装置所提到的特征能够与关于所述方法所提到的特征自由组合，或者反之亦然。

附图说明

借助于附图来描述本发明的一种实施例，其中本发明不仅仅限于所述实施例。其中：

图1示出了按本发明的气隙隔绝的排气弯管的三维视图，

图2示出了按本发明的气隙隔绝的排气弯管的平面图，

图3示出了按本发明的气隙隔绝的排气弯管的纵剖面，

图4示出了按本发明的排气弯管的内部元件的三维视图，

图5示出了按本发明的排气弯管的内部元件的、在被剖切的芯套中的平面图，

图6示出了芯的平面图，

图7示出了芯的纵剖面，

图8示出了具有被放入的芯的铸模的纵剖面，

图9示出了在最后成型并且移除芯砂之后的排气弯管的纵截面，并且

图10示出了在最后成型并且移除芯砂之后的排气弯管的三维视图。

附图标记列表：

1气隙隔绝的排气弯管；

2内部元件；

3外部元件；

4管状的空心体；

5气隙；

6内部元件的外表面；

7外部元件的内表面；

8套筒连接件；

9入口接管；

10出口接管；

11法兰；

12转接件法兰；

13间隔元件；

14环形间隙；

15用于芯砂的芯套/模具；

16用于芯砂的阴模；

17芯；

18芯砂；

19用于铸造材料的阴模；

20铸模；

21接管的伸出的端部；

22内部元件的内表面。

具体实施方式

在图1至图3中示出了按本发明的气隙隔绝的排气弯管1。所示出的排气弯管1具有多个入口接管9和一出口接管10，其中所示出的实施方式只能被视为可能的结构形式，并且按本发明的排气弯管也能够具有其它结构形式。所述气隙隔绝的排气弯管1具有内部元件2，其中所述内部元件2由至少两个管状的空心体4所构成。所述空心体4是优选具有多个分支的管。彼此连接成内部元件2的空心体4优选不是相同地构成，而是具有不同的分支走向。所述管状的空心体4由板料、优选由钢板构成。所述空心体4优选为了其相互的可移动性而具有套筒连接件8，该套筒连接件在图3中可见。所述套筒连接件8优选通过所述一个空心体4的一个端部上的扩张的管端部和被插入到所述扩张的管端部中的、未变形的管端部所构成。此外，所述排气弯管1具有外部元件3，其中所述外部元件3通过气隙5与所述内部元件2隔开。所述外部元件3构造为一体式的铸件并且包围着内部元件2。在图3中能够清楚地看出，所述由铸件构成的外部元件3在任何地方都不接触所述内部元件2。优选仅仅在铸造过程结束之后安装的转接件法兰12用于在内部元件2和外部元件3之间实现隔开，并且保持气隙5恒定。由于避免了内部元件2和外部元件3之间的直接接触，而没有进行从热的内部元件2到外部元件3的直接的热传递，其中热废气通过所述热的内部元件来流动。因此，在被包封的或者被铸入的内部元件的外表面6与由铸件构成的外部元件的内表面7之间不存在直接接触。也就是说，贯穿流过内部元件2的热废气仅仅接触内部元件2的内表面22，从而避免热废气和外部元件3之间的直接接触，由此，所述外部元件3很少地被加热。优选在所述内部元件2的外表面6和所述外部元件3的内表面7之间能够布置间隔元件13，以用于确保在所述元件2、3之间的气隙5。

图4示出了在进一步加工成按本发明的排气弯管1之前的所述内部元件2。所述内部元件2具有至少两个管状的空心体4，它们由板料制成。所述管状的空心体4以能移动的方式相互连接，其中它们优选以能轴向移动的方式相互连接以便由此考虑到排气弯管的变热和冷却，并且它们能够相应地膨胀和收缩或者相对于彼此移动。优选通过套筒连接件8来实现空心体4的连接，其中也能够考虑其他类型的、允许内部元件2或空心体4伸长或缩短的连接。然后将所述内部元件2放入到模具或芯套15中，这在图5中可见。所述芯套15具有芯的阴面形状或者说阴模（negativeform），芯砂18被填充到其中并且芯砂与内部元件2一起形成芯17。图6示出了成形的芯17连同周围的芯砂18，该芯砂用作用于所述气隙5的占位件。所述芯砂18包围着内部元件2的外表面6，这能在图7中清楚地看出。

作为另外的步骤，将所述芯17放入到铸模20中。从图8中可以看出，描绘了所述外部元件3在所述铸模20中的阴面形状19，并且因此在所述芯17的外表面和所述铸模20中的型砂之间形成了间隙，该间隙用铸造材料来填充并且因而形成所述外部元件3。然后将浇铸熔体注入到所述铸模20中，所述浇铸熔体围绕着芯17来铺开并且就这样形成所述外部元件3。在熔体凝固之后，将排气弯管从所述铸模20中最后成型或者说脱模。芯砂18仍然处于外部元件3和内部元件2之间，优选通过摇晃或抖动将所述芯砂从排气弯管1中抖落出来。如可在图9中看出的一样，所述芯砂18能够通过环形间隙14来流出。而后由于移除芯砂18而在内部元件2和外部元件3之间存在气隙5，该气隙确保排气弯管1的隔绝。随后，将所述内部元件2的接管9、10的伸出来的端部21分开。同样在图10中可以看出可能的间隔元件13，这些间隔元件在其被需要时已经被安置在芯17上。转接件法兰12被固定在接管9、10上。优选所述转接件法兰12被焊接在内部元件2的接管9、10上。有利的是，所述外部元件3如此构成，使得其具有在接管9、10上成形的法兰，所述法兰是由铸件制成的整体式的外部元件3的组成部分，使得所述转接件法兰12能够安放在其上并且保证按本发明的排气弯管的高稳定性，这能够从图1至3中清楚地看出。