Elastische Verbindung zwischen Teilen, die sich gegenseitig verschieben können, insbesondere zwischen Rohren. Jeder Teil, der wechselnden Temperatu ren ausgesetzt ist, ändert je nach,der Grösse seiner Wärmeausdehnungszahl mehr oder weniger die Abmessungen. Insbesondere bei metallenen Rohrleitungen für heisse Gase oder Dämpfe finden bei hohen Betriebstemperatu- ren beträchtliche Längenänderungen, die oft mehrere Zentimeter betragen können, statt.
Wären solche starren Leitungen fest an ver- schiedenen Punkten gelagert, so würden die Wärmeausdehnungen zu unzulässigen Bean spruchungen,der Leitungen oder Widerlager führen. Es müssen daher leicht dehnbare, elastische Zwischenglieder an passenden Stel len eingefügt werden, welche es den an diese Zwischenglieder angeschlossenen Teilen ge statten, sich ohne Schaden möglichst frei aus zudehnen.
Solche Zwischenglieder, beispielsweise für Rohrleitungen, wurden bisher meist als balg ähnliche Dehnungsausgleicher mit einer oder mehreren Wellen ausgebildet.
Derartige, sogenannte "Wellrohrkompensatoren" oder "Wellrohrbälge" eignen sich jedoch nicht für höhere Gas-, Dampf- oder Wasserdrücke, weshalb Ausgleicher dieser Art für hohe Drücke (20. bis<B>30</B> at und darüber) im Han del nur schwer erhältlich und teuer ,sind:
Der Innendruck wirkt nämlich bei nicht be sonders entlasteten Bauarten auf die Wan- dungender Wellenteile und ,da solche Wellen bälge immer mehr oder weniger grosse radiale Flächen aufweisen, die zudem fast eben sind, so erleiden die Bälge bei hohem Innendruck starke Formveränderungen.
Die Folge davon ist, dass die Wände übermässig beansprucht werden, wobei vor allem an den Kuppen der Wellenkämme ein grosses Biegungsmoment entsteht, welches den Baustoff übermässig be- anGprueht. Es ist aus, diesem Grunde .daher schon vorgeschlagen worden, jene Stellen durch entsprechende Formgebung zu ver stärken.
Dadurch wird jedoch die Bauart ver- wickelter sowie verteuert und zudem die Elastizität in recht unverwünschter Weise verringert.
Damit die Verformung solcher wellenförmiger Bälge bei hohem Innendruck nicht zu gross wird, ist man .gezwungen, die Wandstärke entsprechend zu verdicken, was jedoch zur Folge hat, dass die Biegungsbean- spruehungen in den Wandungen unerwünscht gross und die Dehnbarkeit der einzelnen Welle des Balges bedeutend verringert wird, so dass für eine vorgeschriebene Gesamt dehnung mehr Wellen verwendet werden müssen und infolge der geringeren Elasti zität auch die Fixpunktreaktionen grösser werden.
Dadurch wird das Dehnungsaus- Bleichstück für hohe Drücke sehr teuer und beansprucht viel Platz. Gleiche Verhältnisse ergeben sich auch bei den dem Wellenbalg verwandten Formen mit mehr oder weniger ebenen oder in sich gewellten radialen Flächen.
Um die besprochenen, erheblichen Nach teile zu vermeiden, welche den bekannten elastischen Verbindungen zwischen gegen seitig verschiebbaren Teilen, insbesondere Rohren, die hohem Innendruck ausgesetzt sind, anhaften, ist gemäss vorliegender Erfin dung das elastische Verbindungsglied als dünnwandiger, in seiner Längsrichtung auf geschnittener, hohlzylindrischer Ringkörper ausgebildet. Dabei ist die Verbindung zwi schen dem Ringkörper und den durch ihn miteinander verbundenen Teilen an den Rän dern der Mantelöffnung des Ringkörpers her gestellt.
Bei einer solchen elastischen Verbin dung können auch für hohe Drücke die Wandstärken klein gehalten werden, so dass die Elastizität selbst bei solchen Drücken er halten bleibt. Bei Verbindungen zwischen zwei mehr oder weniger koaxial angeordne ten Röhren ergibt sich er Vorteil, -dass bei einer Relativverschiebung der Rohre in achsialer Richtung infolge der dünnen Wand des Ringkörpers der Widerstand des letzte ren relativ klein ist, was erwünscht ist,
da sich dann kleine Widerlagerbeanspruchungen ergeben und die zusätzlichen Biegungsspan- nungen im elastischen Glied sehr gering sind. Die zylindrische Ringform eignet sich somit vor allem für hochbeanspruchte Dehnungs ausgleicher, also für Fälle, wo hohe Drücke und Temperaturen in Frage kommen.
Infolge der :dünnen Ringwand lässt sich diese beim Führen von heissen Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten in der Leitung von aussen leicht kühlen, so dass das :elastische, Verbindungs glied relativ kalt bleibt und der Baustoff desselben keine schädliche Festigkeitseinbusse erleidet.
Die zylindrische Ringkörperform bietet auch herstellungstechnisch bedeutende Vor teile. Das Ringrohr kann z. B. aus dünnem Metallblech, also leicht und billig hergestellt werden, da z. B. keine Sonderwerkzeuge be nötigt werden, wie es der Fall ist, wenn die bisher benutzten Sonderformen herzustellen sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind ver- sohiedene Ausführungsbeispiele des Erfin- dungsgegenstandes, veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1. in Ansieht eine Rohrleitung mit einer elastischen Verbindung nach der Erfin dung, wobei auch zwei Fixpunkte zum Ab stützen .dieser Leitung gezeigt sind; Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen in grösserem Massstab und in einem axialen Längsschnitt weitere Ausführungsformen.
In den Figuren bezeichnen 1 und 2 zwei benachbarte, mehr oder weniger gleichaxige Rohre, die gegenseitig verschiebbar sein sollen und einem Innendruck ausgesetzt sind. 3 bezeichnet einen diese Rohre 1, 2 verbin denden zylindrischen Ringkörper von kreis förmigem Querschnitt. Der Körper 3 ist in allen Ausführungsbeispielen dünnwandig und in Längsrichtung des, Ringes aufgeschnitten; dessen Verbindung mit den Rohren 1, 2 bezw. mit den mit letzteren fest verbundenen Tei len erfolgt jeweils an den Rändern der Man telöffnung dieses Ringkörpers.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, wo 4 und 5 zwei Fixpunkte zur Aufnahme der Kräfte bezeichnen, die ,sich zufolge der Ausdehnung und des Innendruckeae auf die Rohre 1, 2 er geben, sind letztere :durch ringförmige Schweissnähte 6 bezw. 7 mit dem Ringkörper 3 verbunden.
Ein kreiszylindrisches Verbin- ;lungsglied von der Art des gezeichneten Pingkörp-ers 3 bietet den Vorteil, da3 auch hei höchsten Beanspruchungen keine wesent- liehen Formveränderungen des elastischen Querschnittes auftreten.
Der dünne, zylin drische Ringkörper 3 bleibt somit auch bei hohem Innendruck als ,solcher praktisch er halten, und weil also keine wesentlichen Wandverbiegungen auftreten, verhält er sich wie eine Membrane, d. h. er bietet keinen merklichen Biegungswiderstand. Es treten in der Wandung im wesentlichen nur Zugs- beanspruchungen auf.
Beider in Fig. 2 gezeigten Ausführungs form sind,die elastisch miteinander zu ver bindenden Endstücke 8, 9 der Rohre 1, 2 wulstartig ausgebildet. Jeder Wulst ist mit dem benachbarten Ende des Ringkörpers 3, der an seinem radial innersten Teil auf- geschnitten ist, durch zwei ringförmige Schweissnähte 10, 12 bezw. 11, 13 verbunden.
Damit .die Strömung durch den zwischen den Rohrendstücken 8, 9 vorhandenen Spalt mög lichst wenig .gestört wird, ist in die Leitung ein an Teil 8 befestigtes Überbrückungsistück 1.4 eingebaut, so dass der Hohlraum des Ring- lzörpers 3 nur über einen engen, ringförmigen Spalt 15 mit dem Innern der Rohrleitung verbunden ist. Die Endstücke 8, 9 sind mit den Rohren 1, 2 durch eine Schweissnaht 16 bezw. 17 verbunden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungs- form weisen .die Rohrendstücke 18, 19 einen winkelförmigen Querschnitt auf. Das End stück 18 ist bei 20 mit dem Rohr 1 und bei 21 mit ,dem Ringkörper 3 verschweisst, wäh rend das Endstück 19 bei 22 mit dem Rohr 2 und bei 23 mit dem Ringkörper verschweisst ist.
Die Ausführung nach Fig. 4 unterschei det sich grundsätzlich dadurch von den vor hergehenden, dass der Ringkörper an seinem radial äussersten Teil aufgeschnitten ist und der Leitungsdruck auf den Aussenumfang des Ringkörpers 3 einwirkt, dessen Hohlraum mit der Atmosphäre in Verbindung steht, während er bei den vorgeschriebenen Beispie- len unter dem Druck des in den Rohren strömenden Mediums steht.
Fig. 5 zeigt schliesslich eine Ausfüh- rungsform, bei welcher die Verbindung zwi schen den Rohren 1, 2 und .den um deren Enden gekrempelten Enden des elastischen Ringkörpers 3 zum Teil durch Schrauben 24 und zum Teil durch ringförmige :
Schweiss nähte 25 erfolgt. In diesem Falle erfahren die Befestigungsschrauben 24 insofern eine Entlastung, als ein Teil der Kräfte, die ,sonst von diesen Schrauben aufgenommen werden müssten, von den gegen die Innenwandung der Rohre 1, 2 anliegenden Umkrempelungen des Ringkörpers 3 unmittelbar auf diese Rohre übertragen werden.
Als Teile, die sich durch eine elastische Verbindung .der beschriebenen Art verbinden lassen, kommen ausser Rohren beispielsweise in Betracht: Behälter, Gehäuse, bezw. all gemein Teile, .die zwei verschiedenen Raum- begrenzungskonstruktionen angehören.
Für die Anwendung der Erfindung ,spielt es keine Rolle wie das Medium beschaffen ist, welches in dem zu verbindenden Teilen enthalten ist; es kann sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit sein. ,
Elastic connection between parts that can slide against each other, especially between pipes. Each part, which is exposed to changing temperatures, changes depending on the size of its coefficient of thermal expansion, more or less the dimensions. Particularly in the case of metal pipelines for hot gases or vapors, considerable changes in length, which can often be several centimeters, take place at high operating temperatures.
If such rigid lines were fixedly supported at different points, the thermal expansion would lead to impermissible stresses on the lines or abutments. It must therefore be inserted easily stretchable, elastic intermediate links at appropriate Stel len, which equip the parts connected to these intermediate links ge to expand as freely as possible without damage.
Such intermediate members, for example for pipelines, have so far mostly been designed as bellows-like expansion compensators with one or more waves.
Such so-called "corrugated pipe compensators" or "corrugated pipe bellows" are not suitable for higher gas, steam or water pressures, which is why compensators of this type for high pressures (20 to 30 at and above) are available in the trade difficult to obtain and expensive, are:
The internal pressure acts on the walls of the shaft parts in the case of types that are not particularly relieved and, since such wave bellows always have more or less large radial surfaces that are also almost flat, the bellows undergo strong changes in shape at high internal pressure.
The consequence of this is that the walls are subjected to excessive stress, with a large bending moment occurring particularly at the crests of the wave crests, which places excessive stress on the building material. For this reason, it has already been proposed to reinforce those places by appropriate shaping.
As a result, however, the design becomes more complex and expensive and, moreover, the elasticity is reduced in a very undesirable manner.
So that the deformation of such undulating bellows does not become too great at high internal pressure, one is forced to thicken the wall thickness accordingly, which, however, has the consequence that the bending stresses in the walls are undesirably large and the elasticity of the individual corrugations of the bellows is significant is reduced, so that more shafts have to be used for a prescribed total elongation and, due to the lower elasticity, the fixed point reactions are also greater.
This makes the expansion bleaching piece very expensive for high pressures and takes up a lot of space. The same conditions also result in the forms related to the corrugated bellows with more or less flat or inherently corrugated radial surfaces.
In order to avoid the discussed, significant disadvantages, which adhere to the known elastic connections between mutually displaceable parts, especially pipes that are exposed to high internal pressure, according to the present invention, the elastic connecting member is a thin-walled, hollow-cylindrical, cut in its longitudinal direction Ring body formed. The connection between tween the ring body and the parts connected by it to the Rän countries of the jacket opening of the ring body is made ago.
With such an elastic connec tion, the wall thicknesses can be kept small even for high pressures, so that the elasticity remains even at such pressures. In the case of connections between two more or less coaxially arranged tubes, there is an advantage that, with a relative displacement of the tubes in the axial direction due to the thin wall of the ring body, the resistance of the latter is relatively small, which is desirable.
because then there are small abutment loads and the additional bending stresses in the elastic member are very low. The cylindrical ring shape is therefore particularly suitable for highly stressed expansion compensators, i.e. for cases where high pressures and temperatures are possible.
As a result of the: thin ring wall, it can be easily cooled from the outside when carrying hot gases, vapors or liquids in the line, so that the: elastic, connecting link remains relatively cold and the building material of the same does not suffer any harmful loss of strength.
The cylindrical ring body shape also offers significant advantages in terms of manufacturing. The ring tube can, for. B. made of thin sheet metal, so easily and cheaply made because z. B. no special tools be required, as is the case when the previously used special shapes are to be produced.
Various exemplary embodiments of the subject matter of the invention are illustrated in the accompanying drawing, namely: FIG. 1 shows a view of a pipeline with an elastic connection according to the invention, two fixed points for supporting this line being shown; 2, 3, 4 and 5 show further embodiments on a larger scale and in an axial longitudinal section.
In the figures, 1 and 2 designate two adjacent, more or less coaxial tubes which should be mutually displaceable and are exposed to internal pressure. 3 denotes one of these tubes 1, 2 connec Denden cylindrical annular body of circular cross-section. The body 3 is thin-walled in all embodiments and cut open in the longitudinal direction of the ring; its connection with the pipes 1, 2 respectively. with the Tei len firmly connected to the latter takes place in each case at the edges of the man tel opening this ring body.
In the embodiment shown in Fig. 1, where 4 and 5 denote two fixed points for absorbing the forces that, according to the expansion and the internal pressure on the tubes 1, 2 he give, the latter are: by annular welds 6 respectively. 7 connected to the ring body 3.
A circular cylindrical connecting member of the type of the drawn body 3 offers the advantage that no significant changes in shape of the elastic cross section occur even under the highest loads.
The thin, cylin drical ring body 3 thus remains even at high internal pressure as, such practically he hold, and so because no significant wall bending occurs, it behaves like a membrane, ie. H. it offers no appreciable resistance to bending. Essentially, only tensile loads occur in the wall.
Both of the embodiment shown in Fig. 2 are form, the elastic to ver binding end pieces 8, 9 of the tubes 1, 2 formed bead-like. Each bead is connected to the adjacent end of the annular body 3, which is cut open at its radially innermost part, by two annular weld seams 10, 12, respectively. 11, 13 connected.
So that the flow through the gap between the pipe end pieces 8, 9 is as little disturbed as possible, a bridging piece 1.4 attached to part 8 is built into the line, so that the cavity of the annular body 3 only passes through a narrow, annular gap 15 is connected to the interior of the pipeline. The end pieces 8, 9 are with the tubes 1, 2 by a weld 16 respectively. 17 connected.
In the embodiment shown in FIG. 3, the pipe end pieces 18, 19 have an angular cross section. The end piece 18 is welded at 20 to the tube 1 and at 21 to the ring body 3, while the end piece 19 is welded at 22 to the tube 2 and at 23 to the ring body.
The embodiment according to FIG. 4 differs fundamentally from the preceding in that the ring body is cut open at its radially outermost part and the line pressure acts on the outer circumference of the ring body 3, the cavity of which is in communication with the atmosphere, while it is in connection with prescribed examples is under the pressure of the medium flowing in the pipes.
Finally, FIG. 5 shows an embodiment in which the connection between the tubes 1, 2 and the ends of the elastic ring body 3, which is folded around their ends, is partly by screws 24 and partly by ring-shaped:
Weld seams 25 takes place. In this case, the fastening screws 24 are relieved in that some of the forces that would otherwise have to be absorbed by these screws are transmitted directly to these tubes by the turned-up portions of the ring body 3 resting against the inner wall of the tubes 1, 2.
As parts that can be connected by an elastic connection. Of the type described, in addition to pipes, for example: containers, housings, respectively. common parts that belong to two different space delimitation constructions.
For the application of the invention, it does not matter what the nature of the medium is, which is contained in the parts to be connected; it can be either a gas or a liquid. ,