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Gelenkige Rohrverbindung Die Erfindung betrifft eine gelenkige Rohrverbindung
für Rohrleitungen mit einem Kardangelenk, dessen Klauen durch je zwei axial gerichtete,
einander diametral gegenüberliegende abgerundete Vorsprünge der Rohrenden gebildet
sind, die an den beiden Rohrenden um 90° zueinander versetzt sind und mit axialem
Abstand ineinandergreifen und durch Bolzen mit einem Kardanring verbunden sind und
das von einem Wellrohr umgeben ist.
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Es sind gelenkige Rohrverbindungen dieser Art bekannt, bei denen das
Wellrohr zwischen kegelförmigen Klemmflächen ziemlich komplizierter, auf die Rohrenden
aufgeschraubter Gewindeteile befestigt ist und sich entweder außerhalb oder innerhalb
der Klauen befindet. Diese Art der Befestigung ist verhältnismäßig kompliziert und
damit in der Herstellung teuer. Außerdem ist im Falle eines innerhalb der Klauen
liegenden Wehrohres der Schutz sämtlicher Gelenkteile insbesondere gegen- Korrosion
und Verschmutzung nicht gegeben.
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Bei einer anderen Rohrverbindung ist ein das Gelenk von .außen umgebendes
Wellrohr mit seinen Enden jeweils an eine Buchse angeschlossen, die ihrerseits in
auf den Rohrenden sitzende und diese mit radialem Abstand umgebende Hülsen eingeschoben,
mit denen sie flüssigkeitsdicht verbunden sind. Die Hülsen selbst sind mit einem
sich radial nach innen erstreckenden ringförmigen Steg verschweißt, der seinerseits
flüssigkeitsdicht die Röhren umgibt. Dieser Wellrohranschluß ist durch die zahlreichen
Schweißverbindungen außerordentlich umständlich herzustellen und führt zu einer
erheblichen Verteuerung der gelenkigen Verbindung.
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Schließlich ist bereits eine Rohrverbindung obengenannter Art mit
das Gelenk von außen umgebendem Wehrohr vorgeschlagen, dessen Enden über abgewinkelte,
aus einem Stück bestehende Zwischenhülsen flüssigkeitsdicht mit den beiden Rohrenden
verbunden sind.
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Demgegenüber schlägt die Erfindung bei einer derartigen Rohrverbindung
vor, daß die auf den Rohrenden sitzenden Teile der Zwischenhülsen in Richtung auf
das Kardangelenk verlaufen und die Rohrenden konturengleich dicht abdecken.
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Durch diese Maßnahmen erhalten die die Klauen der Rohrverbindung bildenden
Rohrvorsprünge eine merkliche Verstärkung, so daß einerseits eine widerstandsfähigere
Halterung für die Gelenkbolzen erhalten wird und sich andererseits eine erhöhte
Steifigkeit der Vorsprünge gegen Verbiegungen ergibt.
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Einzelheiten der Bauart und der Arbeitsweise von zwei erfindungsgemäßen
Ausführungsformen sind unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Darin zeigt F
i g. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen. Kardangelenks, wobei dessen äußere
Teile im Längsschnitt dargestellt sind, F i g. 2 einen in Längsrichtung ausgeführten
Schnitt durch das Gelenk nach F i g. 1, in etwas vergrößertem Maßstab gezeichnet,
F i g. 3 einen Querschnitt durch das Gelenk entlang der Linie 3-3 in F i g. 2, F
i g. 4 eine Seitenansicht eines anderen, die Erfindung verkörpernden Gelenks, bei
dem gewisse Teile weggelassen und gewisse äußere Teile im Längsschnitt gezeigt sind,
F i g. 5 einen Längsschnitt durch das Gelenk nach F i g. 4, in etwas vergrößertem
Maßstab gezeichnet und F i g. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in F i g.
5.
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In den F i g. 1 bis 3 ist eine gelenkige Rohrverbindung dargestellt,
die aus zwei Rohrabschnitten 10 und 11 besteht, die in axialer Richtung ausgefluchtet
und Ende gegen Ende liegend angeordnet sind, wobei die voneinander abgekehrten Endabschnitte
12 und 13 in den zugehörigen Rohren 14 und 15 einer Flüssigkeitsleitung
angeschweißt oder auf andere Weise entsprechend befestigt sind. Die Rohrabschnitte
10 und 11 können beliebige Länge haben; sie sind jedoch in einer Ausführungsform
dargestellt, in der sie nur die zur Befestigung an den längeren Rohrabschnitten
14 und 15 erforderliche Länge haben.
Ein bedeutender Vorzug der
erfindungsgemäßen gelenkigen Rohrverbindungen besteht darin, daß sie besonders gut
dazu geeignet sind, aus einem einzigen Rohrabschnitt hergestellt zu werden, anstatt
aus zwei getrennten Rohrabschnitten. Um die Erklärung der Einzelheiten der Bauweise
des Gelenks zu erleichtern, wird es so beschrieben werden, als ob es aus einem einzelnen
Rohr gearbeitet wäre, das entlang einer über den Umfang sich erstreckenden und wellenartig
gebogenen Linie aufgetrennt ist, um die dann durch einen Schlitz 16 getrennten Rohrabschnitte
10 und 11 herzustellen.
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Ein Metallmantel mit einem inneren Durchmesser, der nahezu gleich
dem äußeren Durchmesser des Rohres 10, 11 ist, sitzt stramm über diesem Rohr und
bildet eine Zwischenhülse 19. Diese Zwischenhülse hat Ringflanschen 20 und 21, die
radial vom Rohr 10, 11 nach außen führen, so daß die Zwischenhülse einen kanalartigen
Querschnitt erhält mit einer Bodenwand 22, die sich zwischen den Ringflanschen erstreckt.
Diese Bodenwand der Zwischenhülse ist auf dem Rohr durch Widerstandsschweißung befestigt
oder dadurch, daß man eine Lötmetallegierung von den Endkanten 23 der Mantelhülse
aus, von wo aus die Flansche vom Rohr weg nach außen gebogen sind, in den Zwischenraum
zwischen Mantelhülse und Rohr einfließen läßt.
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Das Rohr mit der Zwischenhülse ist zwischen den Ringflanschen 20 und
21 bei 24 radial nach außen gebeult derart, daß die innere und äußere Oberfläche
des entstehenden Wulstes mit den entsprechenden Flächen von Kugelsegmenten übereinstimmen,
die von zwei zueinander parallel und senkrecht zur Achse des Rohres 10,11 liegenden
Ebenen 25 und 26 (F i g. 2 ) begrenzt werden. Das Rohr wird dann rundherum entlang
einer wellenartig gebogenen Linie aufgeschnitten, wodurch das Rohr in die durch
den Schlitz 16 getrennten Rohrabschnitte 10 und 11 zerteilt ist. Der Schlitz 16
kreuzt den Wulst 24 viermal und bildet damit ein Paar diametral gegenüberliegender
klauenartiger Vorsprünge 28 und 29 und ein Paar diametral gegenüberliegender Einschnitte
30 und 31 für den Rohrabschnitt 10 und entsprechend die klauenartigen
Vorsprünge 28' und 29' und die Einschnitte 30' und 31' für
den Rohrabschnitt 11. Die Vorsprünge des einen Rohrabschnittes greifen dabei in
die entsprechenden Einschnitte des anderen Rohrabschnittes. Die einander benachbarten
Endkanten der Rohrabschnitte 10 und 11, die durch .die Bildung des Schlitzes 16
entstehen, sind mit den Bezugszeichen 32 und 33 bezeichnet und können als wellenförmig
beschrieben werden, wobei die die Einschnitte bildenden Teile einwärts und die die
klauenartigen Vorsprünge bildenden Teile auswärts gekrümmt sind.
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Ein Kardanring 36 ist koaxial innerhalb des Wulstes 24 angeordnet.
Er hat eine zylindrische Innenfläche 37, die im wesentlichen im Durchmesser den
inneren Durchmessern der Rohrabschnitte 10 und 11 gleich ist und auf diese Weise
einen nicht eingeengten, glattwandigen Rohrabschnitt darstellt, der zur Entstehung
von Turbulenz in der durch das Gelenk fließenden Flüssigkeit einen geringen Anlaß
bietet.
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Die äußere Oberfläche 39 des Kardanringes entspricht der inneren Oberfläche
des Wulstes 24 derart, daß ein schmaler Spalt 40 zwischen der äußeren Oberfläche
des Kardanringes und den inneren Oberflächen der klauenartigen Vorsprünge 28 usw.
bleibt, so daß eine Verdrehbewegung zwischen den Vorsprüngen und dem Kardanring,
wie noch erläutert wird, ermöglicht wird. Jeder klauenartige Vorsprung ist mit dem
Kardanring durch Niete oder Drehbolzen 41, die als Lagerzapfen arbeiten, drehbar
verbunden.
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Jeder nietartige Bolzen besteht aus einem Kopf 42, einem Schaft 43
und einem äußeren Ende 44. Jeder Vorsprung hat eine Bohrung 45, die den Bolzerischaft
43 strammsitzend aufnimmt, so daß die Bolzen in den klauenartigen Vorsprüngen unverdrehbar
gehalten werden. Der Kardanring hat dementsprechend radial gerichtete Bohrungen
46, in welchen zylindrische Buchsen 47 drehbar gelagert sind, die die zugehörigen
Bolzen 41 eng umfassen, so daß nur eine Drehbewegung zwischen den äußeren Lagerflächen
der Buchsen und den Wänden der Bohrung 46 des Kardanringes möglich ist. Die Buchsen
haben eine solche Länge, daß sie jeweils von dem Bolzenkopf 42 bis zur inneren Oberfläche
des zugehörigen klauenartigen Vorsprungs reichen, damit die Bolzen besser in den
Vorsprüngen befestigt werden können. Die Bolzen sind daher stufenartig gestaltet,
und die Buchsen werden an Stelle des Grundwerkstoffes der Bolzen in solchen Fällen
angewendet, wo zwischen den Bolzen und dem Kardanring ein Festfressen auftreten
könnte. Der Kardanring kann mit Einsenkungen 48 versehen werden, um darin die Köpfe
42 der Bolzen aufzunehmen.
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Nachdem die Bolzen in den Kardanring und in die klauenartigen Vorsprünge
eingesetzt sind, werden die äußeren Enden 44 der Bolzen über den äußeren
Oberflächen der Vorsprünge auseinandergeschlagen. Der Kardanring ist so an den Bolzen
innerhalb der ausgebeulten Vorsprünge 28 usw. berührungsfrei und zentrisch angeordnet.
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Die Ringflanschen 20 und 21 der Zwischenhülse
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bestehen jeweils aus einem ringförmigen Stützteil 50, der von den Rohrabschnitten
radial nach außen weist, und einem ringförmigen, zylindrischen Flanschabschnitt
51, der koaxial zu dem entsprechenden Rohrabschnitt angeordnet ist und sich vom
äußeren Umfang der Stützteile in Richtung auf die abgelegenen Enden der Rohrabschnitte
hin erstreckt. Die Stützteile haben solche Abmessungen, daß die äußeren Oberflächen
der zylindrischen Flanschabschnitte 51 gerade außerhalb der äußeren Oberfläche der
Bolzenenden 44 liegen, so daß ein Mantel in Gestalt eines Metallbalgens bzw. eines
Wellrohres 53 über die gelenkig verbundenen Enden der Rohrabschnitte geschoben werden
kann. Das Wellrohr 53 ist entlang seinen zylindrischen Endteilen 54 und 55 in flächiger
Berührung mit den entsprechenden Flanschabschnitten 51 der Ringflansche 20, 21 oder
auf andere Weise verbunden. Es macht dadurch das Gelenk flüssigkeitsdicht.
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Die oben beschriebene Vorrichtung stellt eine gelenkige Rohrverbindung
für zwei Rohrabschnitte einer Flüssigkeitsleitung dar, die eine beliebige Verschwenkung
der Rohrabschnitte gegeneinander und eine Übertragung eines Drehmoments von einem
Rohrabschnitt auf den anderen ermöglicht. überdies sorgt das Wellrohr für die Biegsamkeit
des Kardangelenks und für wirksame Abdichtung der Rohrverbindung, so daß Flüssigkeit
ohne Verluste durch die Flüssigkeitsleitung geschickt werden kann. Die schichtartige
Zusammensetzung von Mantelhülse und Rohrenden sorgt für Unempfindlichkeit und Stärke,
da die Schweißung über die ganze Fläche der klauenartigen Vorsprünge und von den
Drehbolzen bis zum Ende
des Wehrohres reicht. Des weiteren ist der
Aufbau der gelenkigen Rohrverbindung derart, daß es möglich ist, sie mit dem geringsten
äußeren Durchmesser zu bauen, bei dem noch Flüssigkeitsdichtigkeit und allgemeine
Biegsamkeit eine Rohrverbindung gewährleistet sind.
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In den F i g. 4, 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform der gelenkigen
Rohrverbindung für eine Flüssigkeitsleitung dargestellt. Diese Rohrverbindung weicht
im wesentlichen von der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten dadurch ab, daß auf der
Außenseite der klauenartigen Vorsprünge 61 und 62 des Rohrabschnittes 63 und der
Vorsprünge 61' und 62' des Rohrabschnittes 64 ein Kardanring 60 angeordnet ist.
Zu dieser Ausführungsform gehören eine Zwischenhülse 65, ein Schlitz 66 und ein
Wehrohr 67, die den Teilen 19, 16 und 53 der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform
entsprechen. An Stelle eines rundher-umreichenden Wulstes, wie des Wulstes
24 der zuerst beschriebenen Ausführungsform, hat diese zweite Bauart nach der Erfindung
Taschen oder Vertiefungen 68, die in die inneren Oberflächen der klauenartigen Vorsprünge
eingearbeitet sind, um die Köpfe 69 der wiederum nietartigen Bolzen 70 aufzunehmen.
Diese Vertiefungen haben flache Bodenwände 72, auf denen die inneren ringförmigen
Schultern der Bolzenköpfe flächig aufsitzen.
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Der Kardanring 60 ist in radialer Richtung nach außen von den Vorsprüngen
61 usw. bei 73 getrennt angeordnet, um die Drehung der Vorsprünge in bezug auf den
Kardanring zu ermöglichen. Der Kardanring 60 hat vier jeweils im Abstand von 90°
auf dem Umfang des Ringes angeordnete Öffnungen 74, in denen die Buchsen 75, welche
die Schaftteile der Bolzen 70 umfassen, drehbar gelagert sind. Eine Scheibe 76 ist
am äußeren Ende der Buchse 75 angeordnet; über ihr wird das äußere Ende des Bolzens
70 breitgeschlagen, so daß der Bolzen in den klauenartigen Vorsprüngen nicht drehbar
ist, die Buchsen 75 jedoch in dem Kardanring gedreht werden können.