Gelenkige Rohrverbindung, bei welcher die Zugkräfte durch ein kardanisches Gelenk übertragen werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine ge lenkige Rohrverbindung, bei welcher die Zug- Izräfte .durch ein liardanischesi Gelenk über tragen werden. Bei bekannten gelenkigen Rohrverbindungen mit k.ardanischem Gelenk erfährt der Zwischenring des Gelenkes die grösste Beanspruchung und gibt oft Anlass zu Störungen.
Der Grund'hiefür ist darin zu suchen, dass der Ring infolge seiner Form und der gegenseitigen Anordnung der Gelenk punkte eine ungünstige Überlagerung von Biege- und Torsionsspannungen erfährt. Es entstehen nicht nur schädliche Deformationen des Ringes, sondern die Gelenke können sich auch verklemmen. Ausserdem wird das beweg liche Rohrelement infolge der bei der Defor mation des Ringes entstehenden Streckung unzulässig stark beansprucht.
Die Nachteile ,der beschriebenen bekannten Ausführungen können durch die Erfindung vermieden werden. Sie besteht darin, dass der Zwischenring des kardanischen Gelenkes als Kastenträger ausgebildet ist.
Es gelingt da- -durch - insbesondere für Leitungen mit grö- sserem. Querschnitt und höheren Drücken den Ring so auszubilden, .däss er die im Be trieb sieh ergebende Überlagerung von Biege und Torsionsbelastung ohne Schaden aufneh- men kann.
Der Zwischenring kann dadurch als Ka- stenträger ausgebildet sein, dass zu beiden Seiten eines zylindrischen Mantels je ein kege- li:ger Mantel angesehloseen ,ist, an welchem weiter je ein den Ring zu einem gasten ergIn- zender weiterer Mantel befestigt ist.
Hierbei wird zweckmässig dieWandstärke:des zylindri schen Mantels .grösser als, die Wandstärke des kegeligen Mantels gewählt. An zylindrischen Mantel des Zwischenringes kann im Bereich dIer Lager für die kardanischen Zapfen ein Mantelstück grösserem Wandstärke befestigt sein.
Der Zwischenring kann mittels der kar- danischen Zapfen an trichterförmig ,sich auf- weiten & n Ansätzen der Rohre angelenkts@ein. Es empfiehlt sich, die Verbindung der trich- terförmigen Ansätze mit den Rohren durch Flan3chen zu verstärken.
Auch die triehter- förmigen Ansätze können als Kastenträger ausgebildet sein. Wenn die trichterförmigen Ansätze mit wellenförmigen Rändern ver sehen .sind, können die kardanischen Zapfen in einer Ebene angeordnet werden. Es emp fiehlt sich, den trichterförmigen Ansatz durch Rippen zu verstärken.
Zweckmässig werden die Rohre mittels eines Faltenbalges miteinander verbunden, dessen Falten in den vorm Zwischenring gebil deten Kasten hineinragen. Die Falten des Balges können einen einer gleichmässigen Be anspruchung entsprechend gekrümmten Quer- schnitt aufweisen. Um eine geringere Ausla dung der Rohrverbindung zu sichern, emp fiehlt es sich, den Rohrquerschnitt im Bereich des Faltenbalges zu verengen. Innerhalb des Faltenbalges kann ein Rohr zur Führung der Gase angeordnet sein,.
Besonders im letzteren Fall empfiehlt es sich, den Faltenbalg minde stens an einem Ende an der Aussenseite des einen Rohres zu befestigen.
Auf der Zeichnung ist in den Fig. 1-6 je ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes dargestellt. F'ig. 7 und 8 zeigen je eine Einzelheit des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6. In allen Figuren sind für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern verwendet.
Die Rohre 1 und 2 (Fig. 1-5) sind zur Übertragung der Zugkräfte durch den Zwi schenring 3 eines kardanischen Gelenkes mit- ,einander verbunden. Die Achse des Rohres 1 gegenüber d er Achse des Rohres 2 kann nach jeder Richtung innerhalb eines Kegelmantels geneigt werden. Am Rohr 1 und am Rohr 2 ist je ein trichterförmig sich aufweitender Ansatz 6 bezw. 7 befestigt, der aus einem kegelib n Mantel 4 und einem zylindrischen Mantel 5 besteht.
Die trichterförmigen Ansätze 6 und 7 hal ten an gegenüberliegenden Stellen je ein Paar Gelenkzapfen. Die Verbindungslinien 10 und' 11 der Zapfenpaare stehen senkrecht zueinan der, Die Zapfen 8 (Fig. 1-5) sind in den Lagern 12 und die Zapfen 9 (Fig. 1) in den Lagern 13 des Zwischenringes drehbar .e- lagert.
Die Zapfen besitzen in diesen Lagern geringes Spiel, so dass sie mindestens bei klei nen Auslenkungen der Rohrachsen gegenein- ander auf ihrer Lagerfläche abrollen und des halb die Reibungskräfte vermindern werden und eine zu starke Abnutzung verhütet wird.
Zwischen den Rohren 1 und 2 befindet sich ein Faltenbalg 14, welcher zum Beispiel durch Löten oder Schweissen zu beiden Seiten mit je einem Rohr verbunden ist.
Der Zwischenring 3 des kardanischen Ge lenkes ist .als Kastenträger ausgebildet. Zu beiden Seiten des zylindrischen Mantels 15 des Zwischenringes ist je ein kegeliger Mantel 16 angeschlossen. Am kegeligen Mantel 16 ist seinerseits wieder ein weiterer Mantel 17 be festigt, welcher zusammen mit den Kegel mänteln und dem Zylindermantel den Zwi schenring zu einem Kasten ergänzt.
Aus Festigkeitsgründen ist die Wandstärke des zylindrischen Mantels 15 und des Mantels 17 grösser gewählt als: die Wandstärke des kege- ligen Mantels 16. Der Kasten ist nicht voll ständig geschlossen, er besitzt vielmehr im Innern eine ringförmige Offnung, durch welche die Falten des Faltenbalges 18 in den Kastenraum hineinragen.
Im Bereich der La- ger der kardanischen Zapfen 8 und 9 ist ein Mantelstuck (12) grösserer Wandstärke am zylindrischen 14Tantel 15 befestigt, welches als Lagerstück für die Zapfen dient.
Bei der Rohrverbindung nach Fig. 1 ist der kardanisehe Zwischenring 3 durch die Mantelstücke 15, 16 und 1.7 gebildet. Die kar- danischen Zapfen 9 sind an den die triehter- förmi,gen Ansätze 6 und- 7 verstärkenden Mantelstiieken 19 d'lirch S,chweissung befestigt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, dass die kardanischen Zapfen 8 und, 9 nicht angeschweisst, sondern in das Mantelstück 19 eingeschraubt sind, so dass sie bei Bedarf wieder gelöst werden kön nen. Weiber ist der Strömungsquerschnitt im Bereich des Faltenbalges 18 im Vergleich zum Querschnitt der Rohre 1 ,und 2 verengt.
Durch die Verengerung wird eine Verminderung des Aussendurchmessers :der Rohrverbindung er möglicht.
Beim Zwischenring nach Fig. 3 ist jeder der kegeligen Mäntel 16 des Zwischenringes 3 durch eine Ringplatte 20 mit dem zugehörigen zylindrischen Mantel 17 verbunden.
Der ring förmige Kasten besitzt somit zu beiden Seiten zwei vollständig geschlossene Kastenteile, welche den Kastenträger wesentlich verstär ken. Verstärkungen; in Form der Ringe 21 sind ferner an dien trichterförmigen Ansätzen 6 und 7 angebracht. Ausserdem .ist im Bereich der Verbindung,der trichterförmigen Ansätze mit den Rohren 1 und 2 je ein Flansch 22 vorgesehen, welcher bei der Zugbeanspru- ehung ein Aufweiten der Rohrleitung ver hütet.
Schliesslich ist im Innern :des Falten- balges 14 ein Rohrstück 23 .angebracht, wel- ehes eine Wirbelausbildung in der Strömung verhütet.
Bei der Rohrverbindung nach Fig. 4 ist der Rohrquerschnitt im Bereich des Falten baIges -verengt. Dementsprechend sind die Mäntel 17 nicht zylindrisch, ,sondern kegelig ausgebildet, wodurch d.er als, Kastenträger ausgebildete kardanisehe Zwischenring 3 we sentlich verstärkt wird.
Ausserdem sind auch die kegeligen Mäntel 4 der trichterförmigen Ansätze 6 und 7 je mit einem Kastenträger 24 verbunden. Durch die Kastenträger 24 wird gleichzeitig auch die Befestigung der Gelenkzapfen 8 und 9 verstärkt. An den Ver- stärkungsfl.ans.ch 22 schliesst :ein Gegenflansch 25 an.
Die Flanschen sind aaussehliesslich durch Sehrauben miteinander verbunden, so dass das kardanische Rohrverbindungsstück von -den Rohrstücken 1 und 2 getrennt wer den kann. Diese Ausführung bietet besonders bei Überholungsarbenten Vorteil, da eine be- sichä:digte Rob trverbindung in kurzer Zeit er setzt werden kann.
Das Ausführungsbeispiel nach F'i:g. 5 zeigt einen ganz besonders verstärkten Zwi- schenring 3, bei welchem nicht nur :der Mantel 17 kegelig ausgebildet ist, sondern auch mit dem Mantel 16 :durch den Ring 20 zu einem geschlossenen Teilkasten ergänzt wird.
Die Befestigung der kardanischen Gelenkzarpfen ist nicht durch ein einfaches Mantelstück ver stärkt, :sondern dureh einen vollständigen Ring 26, welcher gleichzeitig den trichter- förmigen Ansatz verstärkt.
Der Faltenbalg 14 ist auf der Seite des Rohres: 1 aussen am Rohr befestigt, so dass die Wand des Rohres 1 flach in die Wand des Rohrstückes 23 über gehen kann. Strömungseinsehnürungen in folge Wirbelbildung werden dadurch prak tisch verhindert.
Die in Fig. 6 gezeigte Rohrverbindung weist trichterförmige Ansätze auf, deren zy lindrischer Mantel 5 derart mit wellenförmi gen Rändern 27 versehen: ist, dass .die kardani- ,se-hen Zapfen 8 und 9 in einer Ebene 28 an geordnet werden können. Der trichterförmige Ansatz 6 ist durch einen dreieckigen gasten 29 (Fig. 6 und 7) und der Ansatz 7 durch einen viereckigen Kasten 30 (Fig. 6 und 8) verstärkt.
Von den Kasten 29 bezw. 30 aus gehend sind zur Verstärkung dreieckige Rip pen 31 mit den zylindrischen Mänteln 5 ver- bur@den. Zweckmässig werden die einzelnen in Frage kommenden Teile d'er Rohrverbindung durch -S:chweissung miteinander befestigt. Ein zelne Teile könnten aber auch zum Beispiel durch Nietung :oder Sehraubung miteinander verbunden sein.
Schliesslich könnten einzelne Teile der Rohrverbindung auch als Guss- stüeke, zum Beispiel aus Stahlguss, hergestellt. sein, An Stelle udes Valtenbalges könnte auch eine mit Stopfbüchsen ausgebildete kugelige Verbindung verwendet werden.
Die Falten des Paltenbalbes, besitzen vor teilhaft eineneiner gleichmässigen Beanspru chung entsprechend gekrümmten Querschnitt. Diese Querschnittsform kann zum Beispiel empirisch ,dafurch ermittelt werden, d'ass ein Faltenbalg durch hydraulische Pressung bis zur Streckgrenze beansiprueht wird.
Die hier bei sich ausbildende Form entspricht einer gleichmässigen Beanspruchung, weil das Flie ssen an allen Stellen ungefähr bei gleicher Spannung erfolgt. Die Faltenbälge können aus einzelnen gepressten Teilen durch Zus:am- mens:chweissen hergestellt :sein. Entsteht in der Rohrleitung ein LTnter- druck, so ulerden die durch das kardanische Gelenk zu übertrabenden Zugkräfte negativ.
Es sind also dann Druckkräfte zu übertragen.
Articulated pipe connection in which the tensile forces are transmitted through a cardan joint. The invention relates to an articulated pipe connection, in which the tensile forces are transferred through a liardanischesi joint. In known articulated pipe connections with cardanic joints, the intermediate ring of the joint experiences the greatest stress and often gives rise to malfunctions.
The reason for this is to be found in the fact that the ring experiences an unfavorable superposition of bending and torsional stresses due to its shape and the mutual arrangement of the hinge points. Not only does this cause harmful deformations of the ring, but the joints can also jam. In addition, the movable tubular element is subjected to inadmissible heavy loads as a result of the elongation resulting from the defor mation of the ring.
The disadvantages of the known designs described can be avoided by the invention. It consists in that the intermediate ring of the cardanic joint is designed as a box girder.
This makes it possible - especially for lines with larger. Cross-section and higher pressures to design the ring in such a way that it can absorb the superimposition of bending and torsional loads resulting from operation without damage.
The intermediate ring can be designed as a box carrier in that a tapered jacket is attached to both sides of a cylindrical jacket, to which a further jacket that complements the ring is fastened.
In this case, the wall thickness: of the cylindrical shell. Greater than, the wall thickness of the conical shell is expediently selected. A jacket piece of greater wall thickness can be attached to the cylindrical jacket of the intermediate ring in the area of the bearings for the cardanic journals.
The intermediate ring can be funnel-shaped, widen and articulated at the ends of the pipes by means of the Cardan pins. It is advisable to reinforce the connection of the funnel-shaped extensions with the pipes with flanges.
The triehter-shaped approaches can also be designed as box girders. If the funnel-shaped approaches with undulating edges see ver .sind, the cardanic pins can be arranged in one plane. It is advisable to reinforce the funnel-shaped approach with ribs.
The tubes are expediently connected to one another by means of a bellows, the folds of which protrude into the box formed in front of the intermediate ring. The folds of the bellows can have a cross-section that is curved in accordance with a uniform load. In order to ensure a smaller extension of the pipe connection, it is recommended to narrow the pipe cross-section in the area of the bellows. A pipe for guiding the gases can be arranged within the bellows.
In the latter case, in particular, it is advisable to attach the bellows at least at one end to the outside of a tube.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown in Figs. 1-6. F'ig. 7 and 8 each show a detail of the exemplary embodiment according to FIG. 6. In all figures, the same reference numerals are used for the same parts.
The tubes 1 and 2 (Fig. 1-5) are connected to the transmission of the tensile forces through the inter mediate ring 3 of a cardanic joint. The axis of the tube 1 with respect to the axis of the tube 2 can be inclined in any direction within a cone shell. On tube 1 and on tube 2 is a funnel-shaped widening approach 6 respectively. 7 attached, which consists of a kegelib n jacket 4 and a cylindrical jacket 5.
The funnel-shaped lugs 6 and 7 hold a pair of pivot pins at opposite points. The connecting lines 10 and 11 of the pin pairs are perpendicular to one another, the pins 8 (Fig. 1-5) are rotatably stored in the bearings 12 and the pins 9 (Fig. 1) in the bearings 13 of the intermediate ring.
The journals have little play in these bearings, so that they roll against one another on their bearing surface at least with small deflections of the pipe axes against each other and therefore reduce the frictional forces and prevent excessive wear.
Between the pipes 1 and 2 there is a bellows 14, which is connected to a pipe on both sides, for example by soldering or welding.
The intermediate ring 3 of the cardanic Ge joint is designed as a box girder. A conical jacket 16 is connected to both sides of the cylindrical jacket 15 of the intermediate ring. On the tapered jacket 16, in turn, another jacket 17 is fastened, which coats together with the cone and the cylinder jacket supplements the inter mediate ring to form a box.
For reasons of strength, the wall thickness of the cylindrical casing 15 and the casing 17 is selected to be greater than: the wall thickness of the conical casing 16. The box is not completely closed, rather it has an annular opening inside through which the folds of the bellows 18 protrude into the box room.
In the area of the bearings of the cardanic journals 8 and 9, a piece of casing (12) of greater wall thickness is attached to the cylindrical casing 15, which serves as a bearing piece for the journals.
In the pipe connection according to FIG. 1, the cardanic intermediate ring 3 is formed by the jacket pieces 15, 16 and 1.7. The Cardan pegs 9 are fastened to the jacket pieces 19 welded to the wire-shaped extensions 6 and 7.
The embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that the cardanic pins 8 and 9 are not welded on, but are screwed into the casing piece 19 so that they can be released again if necessary. Weiber, the flow cross section in the area of the bellows 18 is narrowed compared to the cross section of the tubes 1 and 2.
The narrowing enables the outer diameter of the pipe connection to be reduced.
In the intermediate ring according to FIG. 3, each of the conical shells 16 of the intermediate ring 3 is connected to the associated cylindrical shell 17 by an annular plate 20.
The ring-shaped box thus has two completely closed box parts on both sides, which ken the box girder significantly. Reinforcements; in the form of rings 21 are also attached to the funnel-shaped lugs 6 and 7. In addition, a flange 22 is provided in the area of the connection of the funnel-shaped attachments with the pipes 1 and 2, which prevents the pipe from widening in the event of tensile stress.
Finally, inside: the bellows 14, a piece of pipe 23 is attached, which prevents eddy formation in the flow.
In the pipe connection according to FIG. 4, the pipe cross-section is narrowed in the region of the fold belly. Accordingly, the jackets 17 are not cylindrical, but conical, whereby d.er designed as a box girder cardanic intermediate ring 3 is significantly reinforced.
In addition, the conical jackets 4 of the funnel-shaped extensions 6 and 7 are each connected to a box girder 24. The fastening of the pivot pins 8 and 9 is also reinforced by the box girders 24. A counter flange 25 adjoins the reinforcement flange.
The flanges are externally connected to one another by visual screws, so that the cardanic pipe connection piece can be separated from the pipe sections 1 and 2. This version is particularly advantageous for overhaul workers, as a damaged robot connection can be replaced in a short time.
The exemplary embodiment according to FIG. 1: g. 5 shows a particularly reinforced intermediate ring 3 in which not only: the jacket 17 is conical, but also with the jacket 16: is supplemented by the ring 20 to form a closed part box.
The fastening of the cardan joint plugs is not reinforced by a simple piece of jacket, but rather by a complete ring 26, which at the same time reinforces the funnel-shaped attachment.
The bellows 14 is attached to the pipe 1 on the outside of the pipe, so that the wall of the pipe 1 can go flat into the wall of the pipe section 23. Flow indentations resulting from the formation of eddies are thereby practically prevented.
The pipe connection shown in Fig. 6 has funnel-shaped projections, the cylindrical jacket 5 of which is provided with wavy edges 27 in such a way that the cardanic, see-hen pins 8 and 9 can be arranged in a plane 28. The funnel-shaped extension 6 is reinforced by a triangular gasten 29 (FIGS. 6 and 7) and the extension 7 by a square box 30 (FIGS. 6 and 8).
Of the box 29 respectively. Starting at 30, triangular ribs 31 are buried with the cylindrical shells 5 for reinforcement. The individual parts of the pipe connection in question are expediently fastened to one another by welding. However, individual parts could also be connected to one another, for example, by riveting or by stealing.
Finally, individual parts of the pipe connection could also be produced as cast pieces, for example from cast steel. Instead of udes Valtenbalges, a spherical connection formed with stuffing boxes could also be used.
The folds of the Paltenbalbe preferably have a cross-section that is curved in accordance with a uniform stress. This cross-sectional shape can be determined empirically, for example, so that a bellows is pressed to the yield point by hydraulic pressure.
The shape that develops here corresponds to an even load, because the flow takes place at approximately the same stress at all points. The bellows can be made from individual pressed parts by welding together. If there is a negative pressure in the pipeline, the tensile forces to be transmitted by the cardanic joint become negative.
So there are pressure forces to be transmitted.