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Drehbare Rohrkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung, welche innere und äussere Kupplungsteile aufweist, die drehbar, jedoch axial un verschiebbar miteinander verbunden sind, wobei der äussere rohrförmige Kupplungsteil aus zwei rohrförmigen koaxial aneinandergereihten Teilen besteht und wobei ein Abdichtungsring aus Flachmaterial vorgesehen ist, dessen Aussenzone zwischen den beiden rohrförmigen Teilen des äusseren Kupplungsteiles eingeklemmt ist, und dessen Innenzone unter Verwendung einer axial wirksamen Federeinrichtung zur Abdichtung des beweglichen Kupplungsteiles dient. Bei derartigen bekannten drehbaren Rohrkupplungen war es bisher nicht möglich gewesen, eine absolute Abdichtung zwischen den relativ zueinander verdrehbaren Teilen zu erzielen.
Die erfindungsgemässe Rohrkupplung ist nunmehr im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die
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Stirnfläche des beweglichen Kupplungsteiles mit gleitender Abdichtung anliegt. Bei der erfindungsgemässen Rohrkupplung erfüllt der Dichtungsring zwei Funktionen, u. zw. dient er als Abdichtung zwischen den gegeneinander unbeweglichen Bestandteilen des äusseren Kupplungsteiles und gleichzeitig als gleitende Dichtung zwischen den gegeneinander beweglichen Kupplungsteilen an den einander gegenüberliegenden Stirnflächen. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird eine drehbare Rohrkupplung geschaffen, welche ge- genüber den bekannten Ausbildungen eine wesentlich bessere Abdichtung gewährleistet.
Zweckmässig ist die Anordnung so getroffen, dass die beiden rohrförmigen Teile des äusseren Kupplungsteiles einander gegenüberliegende Flanschen aufweisen, zwischen welchen die äussere Zone des Abdichtungsringes durch am Umfang der Flanschen verteilt angeordnete Klemmschrauben eingeklemmt ist. Auf diese Weise wird der Ein- und Ausbau des Abdichtungsringes wesentlich erleichtert. Es ist hiebei nur erforderlich, die einzelnen Schraubverbindungen zu lockern, ohne dass die gesamte Kupplung zerlegt werden muss.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt:
Fig. l der Zeichnung ist ein Axialschnitt durch eine erfindungsgemässe drehbare Rohrkupplung, Fig. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. l, Fig. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. l, Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführung, teilweise im Schnitt, Fig. 5 ein vergrösserter Teilschnitt nach Li- nie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 ein Tellschaltt nach Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 eine Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform teilweise im Schnitt und Fig. 8 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 8 in Fig. 7.
Die drehbare Rohrkupplung 10 (Fig. 1-3) besteht aus einem inneren Kupplungsteil 12 und einem damit zusammenwirkenden äusseren Kupplungsteil 14. Ein zylindrischer Endabschnitt 16 des inneren Kupplungsteiles 12 ist in einer Bohrung 18 des äusseren Kupplungsteiles 14 koaxial angeordnet, so dass die Bohrungen 20 und 22 der Kupplungsteile 12 bzw. 14 miteinander in Verbindung stehen. Vorzugsweise sind zwei KugelIaufflächen 24 in der zylindrischen Aussenwand des inneren Kupplungsteiles 12 vorhanden. Die Ku- gellaufflächen24arbeitenmit Kugellaufflächen 26 zusammen, die sich in der zylindrischen Innenfläche des äusseren Kupplungsteiles 14 befinden.
Die Laufflächen 24 und 26 nehmen Kugeln 28 auf, die in die Laufflächen 24 und 26 so passen, dass sie nicht nur die Kupplungsteile 12 und 14 drehbar tragen und in genauer koaxialer Ausrichtung halten, sowie eine Relativdrehung zwischen diesen Teilen mit einer Mindestreibung ermöglichen, sondern. dass sie auch die Kupplungsteile 12 und 14 an einer gegenseitigen Axialverschiebung hindern. Nach dem Einsetzen des inneren Kupplungsteiles 12 in den äusseren Kupplungsteil 14 werden die Kugeln 28 über eine Zugangsöffnung 30 eingesetzt, die einen auf der einen Seite des äusseren Kupplungsteiles 14 befindlichen Anguss 32 durchsetzt. Dann wird ein mit einem konkaven Innenende 35
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versehener Stopfen 34 in die Öffnung 30 eingeschraubt, um ein Herausfallen der Kugeln zu verhüten.
In eine den Stopfen 34 durchsetzende axiale Gewindebohrung 36 wird ein üblicher Schmiernippel 38 eingeschraubt, auf den eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schmierpresse aufgeschoben wird, um den Kugeln 28, den Laufflächen 24 und 26 und dem zwischen den relativ zueinander drehbaren Kupplungsteilen 12 und 14 vorhandenen freien Raum 40 Schmiermittel zuzuführen.
Ein in eine Bohrung 44 des Angusses 32 eingesteckter Splint 42 greift in eine in dem Aussenende des Stopfens 34 befindliche Nut 46 ein, um den Stopfen 34 in seiner Stellung zu sichern, in der sein konkaves Innenende mit den äusseren Umfangsflächen der laufflächen 26 genau ausgerichtet ist, um diese Umfangsflächen zu ergänzen und ein freies Rollen der Kugeln 28 über die Zugangsöffnung 30 zu ermöglichen, wenn eine Relativdrehung zwischen dem Splint 42 und den Kupplungsteilen 12 bzw. 14 erfolgt.
Der äussere Kupplungsteil 14 besteht aus einem Sockel 52 und einem Kupplungsstutzen 54, die lösbar durch Schrauben 56 verbunden sind, deren Schäfte 58 (Fig. 2 und 3) die in. einem Radialflansch 62 des Sockels 52 befindlichen Abstandslöcher 60 (Fig. 2) durchsetzen und in Gewindebohrungen 64 (Fig. 4) eingeschraubt sind, die sich in einem Flansch 66 des Kupplungsstutzens 54 befinden. Beide sich gegenüberstehenden Flächen 68 und 70 der Flanschen 62 bzw. 66 sind flach und liegen in parallelen Ebenen, die sich quer zur Rohrkupplung 10 erstrecken. Der innere Endabschnitt 16 des inneren Kupplungsteiles 12 endet in einer radialen, in Axialrichtung weisenden Endfläche oder Schulter 72. Die Teile sind so bemessen und zusammengesetzt, dass die Endfläche 72 parallel zur Fläche 68 des Flansches 62 liegt (Fig. 1).
Zwischen den Flanschen 62 und 66 ist eine ringförmige Abdichtung 76 fest eingepresst. Die Abdichtung 76 besteht aus einem leicht biegsamen Material, das in bezug auf die von der Rohrkupplung 10 zu führenden Flüssigkeiten undurchlässig ist. Ein übliches Packungsmaterial, wie es für Abdichtungen verwendet wird, hat sich für diesen Zweck als völlig zufriedenstellend erwiesen. Lediglich die äussere Umfangszone 78 der Ringabdichtung 76 befindet sich zwischen den Flanschen 62 und 66. Der innere Abschnitt 80 der Ringabdichtung 76 erstreckt sich quer über den zwischen den Kupplungsteilen 12 und 14 vorhandenen freien Raum 40 und über die Stirnfläche 72 des inneren Kupplungsteiles 12 und bildet mit diesen Teilen eine gleitende Flüssigkeitsabdichtung.
Eine ringförmige Ausnehmung 86 erstreckt sich axial von der Fläche 70 des Flansches 66 in den Kupplungsstutzen 54 des äusseren Kupplungsteiles 14. Mehrere Druckfedern 88 sind auf den innerhalb der Ausnehmung 86 befindlichen, in gleichen Abständen voneinander um die Längsachse der Rohrkupplung 10 verteilten Stiften 90 vorhanden.
Die Federn 88 sind locker auf den Stiften 90 angeordnet, so dass die Federn ständig einen in Axialrichtung der Kupplung 10 gerichteten Druck gegen einen Stützring 94 ausüben kön-
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der verschiedenen Federn 88 über eine Ringfläche der inneren Umfangszone 80 des Abdichtungsringes 76, so dass der Abdichtungsring gegen die an der Endfläche 72 des inneren Kupplungsteiles 12 befindliche Abdichtungsfläche so stark angedrückt wird, dass zwischen Abdichtungsring 76 und Abdichtungsfläche 72 keine Flüssigkeit durchtreten kann.
Der Stützring 94 kann sich zwar innerhalb der Ausnehmung 86 frei bewegen, wird aber an einer unbeabsichtigten Verdrängung aus der Ausnehmung 86 beim Trennen der Teile 52 und 54 von mehreren Zungen 96 gehindert, die aus der Umfangswand der Ausnehmung 86 in der Nähe ihrer Mündungsöffnung radial nach innen ragen und über den Stützring 94 vorstehen. Diese Zungen 96 werden einfach durch Anstauchen oder Umbördeln eines kurzen Abschnittes der Umfangswand der Ausnehmung 86 geformt, so dass eine geringe Metallmenge in die Ausnehmung 86 ragt, nachdem die Federn 88 und der Stützring 94 eingesetzt worden sind.
Diese Herstellungsart der Zungen 96 wird dadurch erleichert, dass in der Fläche 70 des Flansches 66 eine Ringnut 98 konzentrisch mit der Mündungsöffnung der Ausnehmung 8 6 und in der Nähe dieser Mündungsöffnung angeordnet wird. Ein zweckdienliches Werkzeug, z. B. ein stumpfer Kaltneissel oder Dorn, wird in die Nut 98 in Schrägstellung, u. zw. radial nach innen geneigt, eingesetzt. Wird dann auf das Aussenende des Werkzeuges ein Schlag ausgeübt, so wird ein kurzes Stück der Innenkante der Nut nach innen gebogen und bildet eine der Zungen 96. Vorzugsweise ist die Kante 100 des Stützringes 94, an der die Zungen 96 anliegen, abgeschrägt (Fig. l).
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welcher die Federn 88 anliegen, eine aufrechte Ringschulter oder einen Wulst 102 auf.
Infolgedessen ist zwischen Stützring 94 und Abdichtungsring 76 ein offener Ringraum 104 (Fig. l) vorhanden. Der Aussendurchmesser des Stützringes 94 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Ausnehmung 86, so dass ein freier Raum 106 besteht, über den die Flüssigkeit aus der Bohrung 22 des Kupplungsteiles 14 in den hinter dem Abdichtungsring 76 befindlichen Ringraum 104 gelangen kann. Infolgedessen wird der gesamte Druck der innerhalb der Kupplung befindlichen Flüssigkeit auf die Rückseite des Abdichtungsringes 76 zur Einwirkung
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gebracht, wodurch der Druck, mit dem sich der Abdichtungsring 76 an die Abdichtungsfläche 72 anlegt, proportional dem Leitungsdruck ist, der sich innerhalb der Rohrleitung befindet, zu der die Rohrkupplung 10 gehört.
Der Aussendurchmesser des Abdichtungsringes 76 (Fig. 2) entspricht dem Durchmesser eines Kreises, der die Innenseiten der Schäfte 58 der verschiedenen Kopfschrauben 56 tangential berührt. Diese Anordnung erleichtert das Einführen des Abdichtungsringes 76 in seine innerhalb der Rohrkupplung 10 befindliche Arbeitsstellung, da die Schäfte 58 den Abdichtungsring 76 koaxial zu den andern Bauteilen der Rohrkupplung 10 zentrieren. Das Herausnehmen eines Abdichtungsringes 76 aus der Rohrkupplung 10 und das Einsetzen eines Abdichtungsringes in die Rohrkupplung werden durch das ebene Profil der sich gegenüberstehenden Flächen 68 und 70 der Flanschen 62 und 66 erleichtert. Nach Lockern aller Kopfschrauben 56 können die Flanschen 62 und 66 so weit voneinander entfernt werden, dass sie den Abdichtungsring 76 freigeben.
Nach Entfernen einer einzigen Kopfschraube 56 kann dann der Abdichtungsring 76 zwischen den Flanschen herausgezogen werden, wie dies in gestrichelten Linien bei 76'in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist also ein Herausnehmen und Prüfen eines Abdichtungsringes möglich, ohne dass ein vollständiges Auseinandernehmen der Abschnitte 52 und 54 des Kupplungsteiles 14 erforderlich ist und ohne dass die Drehlagerung des inneren Kupplungsteiles 12 innerhalb des Sockels 52 des Kupplungsteiles 14 gestört wird. Mit gleicher Leichtigkeit erfolgt das Wiederein. setzen des Abdichtungsringes 76 nach Prüfung oder das Einsetzen eines neuen Abdichtungsringes 76 an Stelle eines unzulässigen stark abgenützten Ringes.
Der Abdichtungsring der Rohrkupplung kann also leicht herausgenommen und wieder eingesetzt oder ausgewechselt werden, so dass sich die Rohrkupplung 10 besonders gut zur Förderung von Flüssigkeiten eignet, die Schleifmittel oder chemische Substanzen enthalten, welche eine schädliche Wirkung auf das Material haben, aus dem der Abdichtungsring 76 besteht, da eine Auswechslung eines abgenutzten oder anderweitig beschädigten Abdichtungsringes 76 bei kürzester Unterbrechung des Arbeitens der Rohrkupplung 10 möglich ist. Ein anderer der neuen Rohrkupplung innewohnender Vorteil ist darin zu sehen, dass die sich berührenden relativ zueinander beweglichen Oberflächen der Abdichtung in einer zur Achse der Rohrkupplung senkrechten Ebene angeordnet sind.
Infolge dieser Anordnung sprechen diese Oberflächen in gleichem Masse auf Temperaturänderungen an und werden infolgedessen bei einem durch starke Wärmeschwankungen hervorgerufenen wiederholten Ausdehnen oder Zusammenziehen der Rohrkupplung nicht zerstört. Die neue Rohrkupplung ist daher besonders gut zur Förderung von Flüssigkeiten hoher Temperatur geeignet.
Die Kupplungsteile 12 und 14 haben Ausbohrungen 112 bzw. 114 (Fig. l) mit Gewinden 116 und 118, so dass die Kupplungsteile 12 und 14 auf Rohrleitungen (nicht dargestellt) aufgeschraubt werden können, um die Rohrleitungen drehbar miteinander zu verbinden und Flüssigkeit von einer Rohrleitung zur andern Rohrleitung zu fördern.
In der Beschreibung der in den Fig. 4-6 dargestellten abgeänderten Ausführungsform der drehbaren Rohrkupplung sind Teile, die den Teilen der beschriebenen Rohrkupplung 10 entsprechen oder die die gleichen Aufgaben erfüllen, mit gleichen Bezugszeichen mit Zusatz "a" bezeichnet, und nur diejenigen Bauteile, die keinem Teil der Kupplung 10 entsprechen, sind mit neuen Bezugszeichen bezeichnet.
In der Rohrkupplung 10a (Fig. 4-6) wird eine flüssigkeitsdichte gleitende Abdichtung zwischen den re- lativ zueinander drehbaren Kupplungsteilen 12a und 14a durch einen Abdichtungsring 76a hergestellt, der im Aufbau und in seiner Funktion dem beschriebenen Abdichtungsring 76 gleicht. Die äussere Umfangszone 78a des Abdichtungsringes 76a dient als Abdichtung zwischen den sich gegenüberstehenden Flanschen 62a und 66a und wird von diesen Flanschen zusammengepresst, die von den benachbarten Enden der Kupplungsteile 12a bzw. 14a radial ausgehen und mit diesen Enden aus einem Stück bestehen.
Wie bei der ei : stbeschriebenen Rohrkupplungsforir wird der Abdichtungsring 76a ständig an die Abdichtungsfläche 72a des inneren Kupplungsteiles 12a von einem Stützring 94a gedrückt, der schwebend in einer ringförmigen Ausnehmung 86a untergebracht ist, die sich in Axialrichtung in den Flansch 66a des Kupplungsstutzens 54a des äusseren Kupplungsteiles 14a erstreckt. Federn 88a, die auf Stiften. 90a geführt und unter Druck zwischen dem Stützring 94a und dem Boden der Ausnehmung 8 6a eingesetzt sind, verdrängen den Stützring 94a in Axialrichtung der Ausnehmung 86a, so dass der Stützring 94aeinenDruck gegen den Abdichtungsring 76a ausübt und auf diese Weise eine dichtende Berührung mit der Abdichtungsfläche 72a sichert.
Der Stützring 94a wird innerhalb der Ausnehmung 86a so zurückgehalten, dass eine freie Bewegung des Ringes 94a in bezug auf den Kupplungsteil 14a erfolgen kann. Das. Zurückhalten erfolgt mittels mehrerer Zungen 96 a, von denenjede Zunge durcheinwärtsbiegen eines kurzen Abschnittes derlmenkante einerin derrläche 70a des Flansches 66a befindlichen Nut 86a geformt wird. Wie Fig. 5 zeigt, ist die Umfangskante des Stützringes 94a an auf Abstand stehenden Stellen ausgeschnitten, so dass Sektoren 124 von kleinerem Radius ge-
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schaffen werden. Infolgedessen wird der Stützring 94a in Arbeitsstellung mittels einer Bajonettverbindung lösbar gehalten.
Wird der Stützring 94a so gedreht, dass seine Sektoren 124 mit den Zungen 96a ausgerichtet sind, dann kann der Stützring 94a aus dem Kupplungsstutzen 54a herausgenommen werden. Unter normalen Verwendungsverhältnissen bleibt jedoch der Stützring 94a mit seinen Sektoren 125 mit grösserem Radius (Fig. 5 und 6) inAusrichtung mit den Zungen 96a, so dass die Teile 52a und 54a des Kupplungsteiles 14a voneinander getrennt werden können, ohne dass ein Herausheben des Stützringes 94a oder der Fe- dern 88a aus der Ausnehmung86ades Kupplungsstutzens 54a erfolgt.
Der innere Kupplungsteil 12a und der äussere Kupplungsteil 14a sind drehbar miteinander verbunden und werden gegen eine axiale Relativbewegung durch Wälzkugeln 28a (Fig. 4) gesichert, die in die Kugellaufflächen 24a und 26a des inneren Kupplungsteiles 12a bzw. des äusseren Kupplungsteiles 14a eingreifen. Die Rohrkupplung 10a ist zusätzlich mit einem Abdichtungsring 126 versehen, der sich in einer Ringnut 128 der zylindrischen Aussenfläche des inneren Kupplungsteiles 12a befindet und eine gleitende Abdichtung mit der inneren Fläche des äusseren Kupplungsteiles 14a herstellt, um Schmiermittel zwischen den relativ zueinander drehbaren Kupplungsteilen 12a und 14a halten und von derr.Abstaisraum*Oa der Rohrkupplung Substanzen, wie Staub, Schmutz und Wasser, die das einwandfreie Arbeiten der Kupplung stören könnten, fernzuhalten.
Der innere Kupplungsteil 12a unterscheidet sich ferner von dem Kupplungsteil 12 darin, dass an Stelle einer inneren Gewindebohrung an seinem Aussenende ein radial gerichteter Flansch 130 vorhanden ist, der eine Reihe von Gewindebohrungen (nicht dargestellt) aufweist, in die die Kopfschrauben 132 (Fig. 4) eingeschraubt sind, so dass der innere Kupplungsteil 12a mit einem entsprechenden Flansch 134 einer Rohrleitung verbunden werden kann. Bei der in Fig. 4 dargestellten Form ist der Rohrleitungsabschnitt, an dem der Kupplungsteil 12a befestigt ist, ein rechtwinkeliger Krümmer 136.
Beabsichtigt ist, ein grosses Sortiment von Rohrabschnitten zu schaffen, von denen jeder Abschnitt einen Flansch, wie den Flansch 134 des Krümmers 136 hat, so dass jeder dieser vielgestaltigen Rohrabschnitte am äusseren Endflansch 130 des inneren Kupplungsteiles 12a angeschlossen werden kann und infolgedessen die Zusammenstellung von verschiedenen Rohrkupplungstypen aus Vorratsteilen möglich ist.
Das dem Flansch 134 entgegengesetzte Ende des Krümmers 136 weist einen Flansch 138 mit einer Reihe von Gewindebohrungen für Schrauben 142 auf, mittels welcher ein anderes Anschlussstück, beispielsweise ein mit Innengewinde versehener Kupplungsteil 140, mit seinem Flansch 144 befestigt werden kann. Durch gleiche Anordnung der Bohrungen in den Flanschen 134 und 144 ist es möglich, den Krümmer 136 fortzulassen und den Kupplungsteil140 unmittelbar auf den Endflansch 130 des inneren Kupplungsteiles 12a aufzusetzen. Eine derartige Anordnung würde die Rohrkupplung 10a so aufstellen, dass eine Relativdrehung der Kupplungsteile12a und 14a um eine Achse erfolgt, die mit der Achse eines Rohres zusammenfällt, an dessen Ende der Kupplungsteil 12a unmittelbar befestigt ist.
Werden die Teile dagegen in der in Fig. 4 dargestellten Weise angeordnet, und wird der Kupplungsteil 140 an einem Rohrstück (nicht dargestellt) befestigt, dann steht die Längsachse des Rohrstückes rechtwinkelig zur Drehachse der Kupplungsteile 12a und 14a.
Der äussere Kupplungsteil 14a (Fig. 4) unterscheidet sich von dem äusseren Kupplungsteil 14 darin, dass der Kupplungsstutzen 54a des Kupplungsteiles 14a als Krümmer ausgebildet ist. Wie erwähnt, befindet sich der Flansch 66a an einem Ende des Krümmers 54a. Am andern Ende des Krümmers 54a ist ein ähnlicher Flansch 150 vorhanden, an dem ein Kupplungsteil 152 mittels mehrerer Kopfschrauben 154 befestigt werden kann, die sich durch Durchgangsbohrungen (nicht dargestellt) in einem Endflansch 156 des Kupplungsteiles 152 erstrecken und die in Bohrungen des Flansches 150 des Krümmers 54a eingeschraubt sind.
Die Flanschen 62a, 130, 134, 138,144, 66a, 150 und 156 sind einander gleich, nur sind die Bohrun-
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schrauben 132, 143 und 154 lose, während die Bohrungenin den andern Flanschen mit Gewinde versehen sind.
Die Frage, welche Bohrungen Gewindebohrungen sind, und welche Bohrungen zur Herstellung von Durchgangsbohrungen oder Abstandsbohrungen vergrössert werden müssen, wird erst beim Zusammensetzen einer bestimmten Gruppe von Vorratsteilen zwecks Herstellung einer bestimmten Drehrohrkupplungsart entschieden. Beabsichtigt ist daher, dass die zum Auswechseln oder zur Auswahl und zur Zusammensetzung vorrätigen Bauteile an. ihren Befestigungsflanschen mit Bohrungen versehen werden, die die richtige Grösse zum Gewindeschneiden haben, so dass Kopfschrauben eingeschraubt werden können, und dass nur diejenigen Flanschen, in die in der bestimmten gewählten Anordnung von Vorratsteilen Kopfschrauben lose eingeschoben werden sollen, mit grösseren Bohrungen versehen werden, um die gewünschten Durchgangsbohrungen zu schaffen.
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Einweiteres Kennzeichen, das zur Anschaffung eines Sortiments von Vorratsteilen, aus denen je nach der gewünschten Rohrkupplungsart eine Auswahl getroffen wird, beiträgt, ist der Einbau einer der Ausnehmung 86a entsprechenden Ausnehmung in der Fläche jedes Flanschendes der verschiedenen Arten von Vorratsteilen. Beispielsweise ist der Krümmer 54a in seinem einen Ende, wie beschrieben, mit einer Ausnehmung 86a versehen. Eine andere Ausnehmung 158 der gleichen Grösse und Form befindet sich am entgegengesetzten Ende des Krümmers im Flansch 150. Eine zweckdienliche Anordnung von Blindbohrungen 160 ist in dem Boden der Ausnehmung 158 zur Aufnahme von Stiften, die den Stiften 90a entsprechen, gebohrt.
Infolgedessen kann jedes Ende des Krümmers 54a zur Befestigung am Sockel 52a des äusseren Kupplungsteiles 14a verwendet werden, was von der gewünschten Kupplungsart abhängt. Zum gleichen Zweck ist im Befestigungsflansch 156 des Kupplungsteiles 152 eine Ausnehmung 162 und im Flansch 144 des Kupplungsteiles 140 eine andere Ausnehmung (nicht dargestellt) vorhanden. Der Krümmer 136 entspricht im Aufbau dem Krümmer 54a, da seine beiden Befestigungsflanschen 134 und 138 je eine Ausnehmung 164 der gleichen Form und Grösse wie die Ausnehmungen 86a haben. Infolge dieser Anordnung kann entweder der Flansch 130 des inneren Kupplungsteiles 12a oder der Flansch 62a des Kupplungssokkels 52a mit einem Ende der beiden Krümmer 136 oder 54a oder mit einem der Flanschen 144 oder 156 der Kupplungsteile 140 bzw. 152 verbunden werden.
Auf jeden Fall muss die ringförmige Ausnehmung je- des Flansches, der an dem Flansch 62a des Sockels 52a befestigt wird, Stifte 90a, Federn 88a und einen Stützring 94a haben, die vor dem Befestigen am Kupplungssockel 52a in der Ausnehmung angeordnet werden. Zwischen zwei benachbarten Flanschen, zwischen denen eine gleitende Abdichtung nicht verwendet wird, werden zweckdienliche Abdichtungen, z. B. die Abdichtungen 166,168 und 170 angeordnet.
Beabsichtigt ist, unter den zur Verfügung stehenden, zum Zusammenhau irgendeiner gewünschten Art verwendeten Vorratsteilen auch eine Vorrat an Fertigteilen 180 zu halten, von denen jeder Fertigteil aus einem inneren Kupplungsteil 12a und einem äusseren Sockel 52a besteht, die durch Kugellager 28. 1 drehbar miteinander verbunden sind. Ein derartiger Fertigteil 180 oder mehrere derartige Fertigteile 180 können in jede drehbare Rohrkupplung eingebaut werden. Beispielsweise zeigen Fig. 7 und 8 eine Abänderung der drehbaren Rohrkupplung mit zwei derartigen Fertigteilen 180a bzw. 180b. Diese beiden Fertigteile sind an entgegengesetzten Enden des Krümmers 54b befestigt, der daher dem Kupplungsstutzen 54a des äusseren Kupplungsteiles 14a der Rohrkupplung 10a entspricht.
Der Krümmer 54b dient jedoch nicht als Kupplungsteil für einen einzigen Sockel, wie in der Rohrkupplung 10a, sondern bildet in der Rohrkupplung nach den Fig. 7 und 8 den Kupplungsteil für beide Sockelteile 52b und 52c, deren Achsen rechtwinkelig zueinander stehen. In diesem Falle ist die ringförmige Ausnehmung 86b an jedem Ende des Krümmers 54b mit Stiften 90b, Federn 88b und einemStützring 94b versehen, und ein Abdichtungsring 76b istanjedemEnde des Krüm- mers 54b angeordnet.
Jeder Abdichtungsring 76b ist auf seinem gesamten äusseren Umfangsabschnitt am Flansch 66b des zugehörigen Endes von Krümmer 54b angeklemmt, während der innere Umfangsabschnitt jedes Abdichtungsringes 76b gleitend an einer in-AxialrichtungweisendenSchulter72b am inneren Kupplungsteil oder stifttragenden Teil 12b der zugehörenden Fertigteile 180a und 180b gleitend anliegt. Jeder der stifttragenden Kupplungsteile 12b in der Drehrohrkupplung lOb. nach Fig. 7 und 8 hat eine Ausbohrung 182 mit Innengewinde 184 zur Aufnahme des Gewindeendes eines Rohrstückes (nicht dargestellt).
Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte drehbare Rohrkupplung 10b verbindet also zwei rechtwinkelig zueinander angeordnete Rohrstücke in solcher Weise, dass jedes Rohrstück nicht nur um seine eigene Achse, sondern auch um eine rechtwinkelig zu dieser eigenen Achse gerichteten Achse gedreht werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehbare Rohrkupplung für Strömungsmittel, insbesondere Flüssigkeiten, welche innere und äussere Kupplungsteile aufweist, die drehbar, jedoch axial unverschiebbar miteinander verbunden sind, wobei der äussere rohrförmige Kupplungsteil aus zwei rohrförmigen, koaxial aneinandergereihten Teilen besteht und ein Abdichtungsring aus Flachmaterial vorgesehen ist, dessen Aussenzone zwischen den beiden rohrförmigen Teilen des äusseren Kupplungsteiles eingeklemmt ist und dessen Innenzone unter Verwendung einer axial wirksamen Federeinrichtung zur Abdichtung des beweglichen Kupplungsteiles herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenzone (80)
des Abdichtungsringes von der Klemmzone frei radial einwärts ragt und unmittelbar an der Stirnfläche des beweglichen Kupplungsteiles mit gleitender Abdichtung anliegt.
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Rotatable pipe coupling
The invention relates to a pipe coupling which has inner and outer coupling parts that are rotatably but axially un slidably connected to one another, the outer tubular coupling part consisting of two tubular parts lined up coaxially and with a sealing ring made of flat material, the outer zone of which is between the two tubular parts of the outer coupling part is clamped, and its inner zone is used to seal the movable coupling part using an axially acting spring device. In the case of such known rotatable pipe couplings, it was not previously possible to achieve an absolute seal between the parts which can be rotated relative to one another.
The pipe coupling according to the invention is now essentially characterized in that the
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The face of the movable coupling part rests with a sliding seal. In the pipe coupling according to the invention, the sealing ring fulfills two functions, u. between it serves as a seal between the mutually immovable components of the outer coupling part and at the same time as a sliding seal between the mutually movable coupling parts on the opposite end faces. The design according to the invention creates a rotatable pipe coupling which, compared to the known designs, ensures a significantly better seal.
The arrangement is expediently such that the two tubular parts of the outer coupling part have opposing flanges, between which the outer zone of the sealing ring is clamped by clamping screws distributed around the circumference of the flanges. In this way, the installation and removal of the sealing ring is made much easier. It is only necessary to loosen the individual screw connections without having to dismantle the entire coupling.
The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments:
1 of the drawing is an axial section through a rotatable pipe coupling according to the invention, FIG. 2 is a section along line 2-2 in FIG. 1, FIG. 3 is a section along line 3-3 in FIG. 1, FIG. 4 is a side view a modified embodiment, partly in section, FIG. 5 an enlarged partial section along line 5-5 of FIG. 4, FIG. 6 a partial section along line 6-6 of FIG. 5, FIG. 7 a view of a modified embodiment partially in section and FIG. 8 is a view in the direction of arrow 8 in FIG. 7.
The rotatable pipe coupling 10 (Fig. 1-3) consists of an inner coupling part 12 and a cooperating outer coupling part 14. A cylindrical end section 16 of the inner coupling part 12 is arranged coaxially in a bore 18 of the outer coupling part 14 so that the bores 20 and 22 of the coupling parts 12 and 14 are connected to one another. There are preferably two ball bearing surfaces 24 in the cylindrical outer wall of the inner coupling part 12. The ball bearing surfaces 24 cooperate with ball bearing surfaces 26 which are located in the cylindrical inner surface of the outer coupling part 14.
The running surfaces 24 and 26 receive balls 28 which fit into the running surfaces 24 and 26 so that they not only support the coupling parts 12 and 14 rotatably and hold them in precise coaxial alignment, and allow relative rotation between these parts with a minimum of friction, but . that they also prevent the coupling parts 12 and 14 from mutual axial displacement. After the inner coupling part 12 has been inserted into the outer coupling part 14, the balls 28 are inserted via an access opening 30 which penetrates a sprue 32 located on one side of the outer coupling part 14. Then one with a concave inner end 35
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provided plug 34 is screwed into the opening 30 to prevent the balls from falling out.
A conventional grease nipple 38 is screwed into an axial threaded bore 36 penetrating the plug 34, onto which a grease gun (not shown in the drawing) is pushed to protect the balls 28, the running surfaces 24 and 26 and the coupling parts 12 and 14 that are present between the coupling parts 12 and 14, which are rotatable relative to one another free space 40 to supply lubricant.
A cotter pin 42 inserted into a bore 44 of the sprue 32 engages in a groove 46 located in the outer end of the plug 34 in order to secure the plug 34 in its position in which its concave inner end is precisely aligned with the outer peripheral surfaces of the running surfaces 26 in order to supplement these circumferential surfaces and to allow the balls 28 to roll freely over the access opening 30 when a relative rotation takes place between the cotter pin 42 and the coupling parts 12 and 14, respectively.
The outer coupling part 14 consists of a base 52 and a coupling stub 54, which are detachably connected by screws 56, the shafts 58 (FIGS. 2 and 3) of which pass through the spacing holes 60 (FIG. 2) located in a radial flange 62 of the base 52 and are screwed into threaded bores 64 (FIG. 4) which are located in a flange 66 of the coupling socket 54. Both opposing surfaces 68 and 70 of the flanges 62 and 66, respectively, are flat and lie in parallel planes that extend transversely to the pipe coupling 10. The inner end portion 16 of the inner coupling part 12 terminates in a radial, axially facing end surface or shoulder 72. The parts are dimensioned and assembled such that the end surface 72 is parallel to the surface 68 of the flange 62 (FIG. 1).
An annular seal 76 is firmly pressed in between the flanges 62 and 66. The seal 76 is made of a slightly flexible material which is impermeable to the liquids to be carried by the pipe coupling 10. A common packing material, such as that used for seals, has proven completely satisfactory for this purpose. Only the outer peripheral zone 78 of the ring seal 76 is located between the flanges 62 and 66. The inner section 80 of the ring seal 76 extends across the free space 40 between the coupling parts 12 and 14 and over the end face 72 of the inner coupling part 12 and forms with these parts a sliding liquid seal.
An annular recess 86 extends axially from the surface 70 of the flange 66 into the coupling stub 54 of the outer coupling part 14. Several compression springs 88 are provided on the pins 90 located within the recess 86 and distributed at equal distances from one another around the longitudinal axis of the pipe coupling 10.
The springs 88 are loosely arranged on the pins 90 so that the springs can constantly exert a pressure directed in the axial direction of the clutch 10 against a support ring 94.
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of the various springs 88 over an annular surface of the inner circumferential zone 80 of the sealing ring 76, so that the sealing ring is pressed against the sealing surface located on the end surface 72 of the inner coupling part 12 so strongly that no liquid can pass between the sealing ring 76 and the sealing surface 72.
The support ring 94 can move freely within the recess 86, but is prevented from inadvertent displacement from the recess 86 when the parts 52 and 54 are separated by a plurality of tongues 96 that radially move from the circumferential wall of the recess 86 in the vicinity of its mouth opening protrude inside and protrude over the support ring 94. These tongues 96 are formed simply by upsetting or flanging a short section of the peripheral wall of the recess 86 so that a small amount of metal protrudes into the recess 86 after the springs 88 and the support ring 94 have been inserted.
This type of manufacture of the tongues 96 is facilitated by the fact that an annular groove 98 is arranged in the surface 70 of the flange 66 concentrically with the opening of the recess 86 and in the vicinity of this opening. A useful tool, e.g. B. a blunt Kaltneissel or mandrel is in the groove 98 in an inclined position, u. between inclined radially inward, used. If a blow is then exerted on the outer end of the tool, a short piece of the inner edge of the groove is bent inwards and forms one of the tongues 96. Preferably, the edge 100 of the support ring 94, on which the tongues 96 rest, is beveled (Fig. l).
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which the springs 88 abut, an upright annular shoulder or bead 102 on.
As a result, an open annular space 104 (FIG. 1) is present between the support ring 94 and the sealing ring 76. The outer diameter of the support ring 94 is slightly smaller than the diameter of the recess 86, so that there is a free space 106 via which the liquid can pass from the bore 22 of the coupling part 14 into the annular space 104 located behind the sealing ring 76. As a result, the entire pressure of the fluid located within the coupling is applied to the rear of the sealing ring 76
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brought, whereby the pressure with which the sealing ring 76 is applied to the sealing surface 72, is proportional to the line pressure that is within the pipeline to which the pipe coupling 10 belongs.
The outside diameter of the sealing ring 76 (FIG. 2) corresponds to the diameter of a circle which tangentially touches the inside of the shafts 58 of the various head screws 56. This arrangement facilitates the introduction of the sealing ring 76 into its working position located inside the pipe coupling 10, since the shafts 58 center the sealing ring 76 coaxially with the other components of the pipe coupling 10. The removal of a sealing ring 76 from the pipe coupling 10 and the insertion of a sealing ring into the pipe coupling are facilitated by the planar profile of the opposing surfaces 68 and 70 of the flanges 62 and 66. After all the head screws 56 have been loosened, the flanges 62 and 66 can be removed from one another to such an extent that they release the sealing ring 76.
After removing a single head screw 56, the sealing ring 76 can then be pulled out between the flanges, as is shown in broken lines at 76 ′ in FIG. It is therefore possible to remove and test a sealing ring without having to completely dismantle the sections 52 and 54 of the coupling part 14 and without disrupting the rotary bearing of the inner coupling part 12 within the base 52 of the coupling part 14. The re-entry takes place with the same ease. set the sealing ring 76 after testing or inserting a new sealing ring 76 in place of an impermissible, heavily worn ring.
The sealing ring of the pipe coupling can therefore easily be removed and reinserted or replaced, so that the pipe coupling 10 is particularly suitable for pumping liquids that contain abrasives or chemical substances that have a harmful effect on the material from which the sealing ring 76 exists, since a worn or otherwise damaged sealing ring 76 can be replaced with a very short interruption of the work of the pipe coupling 10. Another advantage inherent in the new pipe coupling is to be seen in the fact that the contacting surfaces of the seal which are movable relative to one another are arranged in a plane perpendicular to the axis of the pipe coupling.
As a result of this arrangement, these surfaces respond equally to temperature changes and are consequently not destroyed in the event of repeated expansion or contraction of the pipe coupling caused by strong thermal fluctuations. The new pipe coupling is therefore particularly suitable for pumping liquids at high temperatures.
The coupling parts 12 and 14 have bores 112 and 114 (Fig. 1) with threads 116 and 118, so that the coupling parts 12 and 14 can be screwed onto pipelines (not shown) in order to connect the pipelines rotatably to one another and fluid from a To promote pipeline to the other pipeline.
In the description of the modified embodiment of the rotatable pipe coupling shown in FIGS. 4-6, parts which correspond to the parts of the pipe coupling 10 described or which fulfill the same functions are denoted by the same reference symbols with the suffix "a", and only those components which do not correspond to any part of the coupling 10 have been given new reference numerals.
In the pipe coupling 10a (FIGS. 4-6), a liquid-tight, sliding seal is produced between the coupling parts 12a and 14a, which are rotatable relative to one another, by a sealing ring 76a, which is similar in structure and function to the sealing ring 76 described. The outer circumferential zone 78a of the sealing ring 76a serves as a seal between the opposing flanges 62a and 66a and is pressed together by these flanges, which extend radially from the adjacent ends of the coupling parts 12a and 14a and consist of one piece with these ends.
As in the case of the pipe coupling shape described above, the sealing ring 76a is constantly pressed against the sealing surface 72a of the inner coupling part 12a by a support ring 94a, which is accommodated in a floating manner in an annular recess 86a which is axially located in the flange 66a of the coupling stub 54a of the outer coupling part 14a extends. Springs 88a on pins. 90a and inserted under pressure between the support ring 94a and the bottom of the recess 86a, displace the support ring 94a in the axial direction of the recess 86a, so that the support ring 94a exerts pressure against the sealing ring 76a and in this way a sealing contact with the sealing surface 72a secures.
The support ring 94a is retained within the recess 86a in such a way that the ring 94a can move freely with respect to the coupling part 14a. The. Retention takes place by means of a plurality of tongues 96a, each tongue of which is formed by inwardly bending a short section of the inner edge of a groove 86a located in the surface 70a of the flange 66a. As FIG. 5 shows, the circumferential edge of the support ring 94a is cut out at spaced locations so that sectors 124 of smaller radius are
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will create. As a result, the support ring 94a is releasably held in the working position by means of a bayonet connection.
If the support ring 94a is rotated so that its sectors 124 are aligned with the tongues 96a, then the support ring 94a can be removed from the coupling stub 54a. Under normal conditions of use, however, the support ring 94a with its sectors 125 with a larger radius (FIGS. 5 and 6) remains in alignment with the tongues 96a, so that the parts 52a and 54a of the coupling part 14a can be separated from one another without lifting the support ring 94a or the springs 88a come out of the recess 86a of the coupling piece 54a.
The inner coupling part 12a and the outer coupling part 14a are rotatably connected to one another and are secured against relative axial movement by rolling balls 28a (FIG. 4), which engage in the ball bearing surfaces 24a and 26a of the inner coupling part 12a and the outer coupling part 14a, respectively. The pipe coupling 10a is additionally provided with a sealing ring 126, which is located in an annular groove 128 in the cylindrical outer surface of the inner coupling part 12a and produces a sliding seal with the inner surface of the outer coupling part 14a, in order to provide lubricant between the coupling parts 12a and 14a, which are rotatable relative to one another and keep substances such as dust, dirt and water away, which could interfere with the proper functioning of the coupling, from the anti-static room * or the pipe coupling.
The inner coupling part 12a also differs from the coupling part 12 in that instead of an inner threaded hole at its outer end there is a radially directed flange 130 which has a series of threaded holes (not shown) into which the head screws 132 (Fig. 4 ) are screwed in, so that the inner coupling part 12a can be connected to a corresponding flange 134 of a pipeline. In the form shown in FIG. 4, the pipe section to which the coupling part 12a is attached is a right-angled bend 136.
The intention is to create a large assortment of pipe sections, each of which has a flange, such as the flange 134 of the bend 136, so that each of these manifold pipe sections can be connected to the outer end flange 130 of the inner coupling part 12a and, as a result, the combination of different ones Pipe coupling types from stock parts is possible.
The end of the elbow 136 opposite the flange 134 has a flange 138 with a series of threaded bores for screws 142, by means of which another connection piece, for example an internally threaded coupling part 140, can be attached to its flange 144. By arranging the bores in the same way in the flanges 134 and 144, it is possible to omit the elbow 136 and to place the coupling part 140 directly on the end flange 130 of the inner coupling part 12a. Such an arrangement would set up the pipe coupling 10a so that a relative rotation of the coupling parts 12a and 14a takes place about an axis which coincides with the axis of a pipe to the end of which the coupling part 12a is directly attached.
If, on the other hand, the parts are arranged in the manner shown in FIG. 4 and the coupling part 140 is fastened to a pipe section (not shown), the longitudinal axis of the pipe section is at right angles to the axis of rotation of the coupling parts 12a and 14a.
The outer coupling part 14a (FIG. 4) differs from the outer coupling part 14 in that the coupling stub 54a of the coupling part 14a is designed as a bend. As mentioned, the flange 66a is at one end of the elbow 54a. At the other end of the elbow 54a there is a similar flange 150 to which a coupling part 152 can be attached by means of several head screws 154, which extend through through bores (not shown) in an end flange 156 of the coupling part 152 and which are inserted into bores in the flange 150 of the Manifold 54a are screwed.
The flanges 62a, 130, 134, 138, 144, 66a, 150 and 156 are the same, only the holes are
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bolts 132, 143 and 154 loose while the holes in the other flanges are tapped.
The question of which bores are threaded bores and which bores have to be enlarged for the production of through bores or spacing bores is only decided when a certain group of storage parts is assembled for the purpose of producing a certain type of rotary tube coupling. The intention is therefore that the components that are in stock for replacement or for selection and assembly. their fastening flanges are provided with holes that are the right size for thread cutting so that head screws can be screwed in, and that only those flanges into which head screws are to be loosely inserted in the particular selected arrangement of stock parts are provided with larger holes in order to to create the desired through holes.
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Another characteristic that helps provide an assortment of stock items from which to choose depending on the type of pipe coupling desired is the incorporation of a recess corresponding to recess 86a in the face of each flange end of the various types of stock items. For example, the elbow 54a is provided with a recess 86a in one of its ends, as described. Another recess 158 of the same size and shape is at the opposite end of the elbow in flange 150. A convenient arrangement of blind bores 160 is drilled in the bottom of recess 158 for receiving pins corresponding to pins 90a.
As a result, each end of the bend 54a can be used for attachment to the base 52a of the outer coupling part 14a, depending on the type of coupling desired. For the same purpose there is a recess 162 in the fastening flange 156 of the coupling part 152 and another recess (not shown) in the flange 144 of the coupling part 140. The elbow 136 corresponds in structure to the elbow 54a, since its two fastening flanges 134 and 138 each have a recess 164 of the same shape and size as the recesses 86a. As a result of this arrangement, either the flange 130 of the inner coupling part 12a or the flange 62a of the coupling base 52a can be connected to one end of the two bends 136 or 54a or to one of the flanges 144 or 156 of the coupling parts 140 or 152.
In any event, the annular recess of each flange that is attached to the flange 62a of the base 52a must have pins 90a, springs 88a and a support ring 94a which are placed in the recess prior to attachment to the coupling base 52a. Appropriate seals are used between two adjacent flanges between which a sliding seal is not used, e.g. B. the seals 166, 168 and 170 arranged.
The intention is to keep a supply of prefabricated parts 180 among the available stock parts used for assembling any desired type, each prefabricated part consisting of an inner coupling part 12a and an outer base 52a which are rotatably connected to one another by ball bearings 28.1 are. Such a prefabricated part 180 or a plurality of such prefabricated parts 180 can be installed in any rotatable pipe coupling. For example, FIGS. 7 and 8 show a modification of the rotatable pipe coupling with two such prefabricated parts 180a and 180b, respectively. These two prefabricated parts are attached to opposite ends of the bend 54b, which therefore corresponds to the coupling stub 54a of the outer coupling part 14a of the pipe coupling 10a.
The elbow 54b does not serve as a coupling part for a single base, as in the pipe coupling 10a, but rather forms the coupling part for both base parts 52b and 52c in the pipe coupling according to FIGS. 7 and 8, the axes of which are at right angles to one another. In this case, the annular recess 86b at each end of the elbow 54b is provided with pins 90b, springs 88b and a support ring 94b, and a sealing ring 76b is arranged at each end of the elbow 54b.
Each sealing ring 76b is clamped on its entire outer circumferential portion to the flange 66b of the associated end of the elbow 54b, while the inner circumferential portion of each sealing ring 76b slidably rests against an axially facing shoulder 72b on the inner coupling part or pin-carrying part 12b of the associated prefabricated parts 180a and 180b. Each of the pin-bearing coupling parts 12b in the rotary tube coupling lOb. 7 and 8 has a bore 182 with an internal thread 184 for receiving the threaded end of a pipe section (not shown).
The rotatable pipe coupling 10b shown in FIGS. 7 and 8 thus connects two pipe pieces arranged at right angles to one another in such a way that each pipe piece can be rotated not only about its own axis, but also about an axis directed at right angles to this own axis.
PATENT CLAIMS:
1. Rotatable pipe coupling for fluids, in particular liquids, which has inner and outer coupling parts that are rotatably but axially immovably connected to one another, the outer tubular coupling part consisting of two tubular, coaxially lined up parts and a sealing ring made of flat material, the outer zone of which is provided is clamped between the two tubular parts of the outer coupling part and the inner zone of which is used to seal the movable coupling part using an axially acting spring device, characterized in that the inner zone (80)
of the sealing ring protrudes freely radially inward from the clamping zone and rests directly on the end face of the movable coupling part with a sliding seal.