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Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk für Rohrleitungen mit einem die axiale Ausrichtung und die radiale Drehbeweglichkeit seiner Drehgelenkshälften sicherndem Gleitlager, wobei zwischen einem Los- und einem Festlager der Gleitlagerung eine Stopfbuchspackung integriert ist.
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Drehgelenke werden in der Industrie, beim Umschlagen von Flüssigkeiten oder Gasen z. B. an Hafenterminals und überall dort benötigt, wo die zwischen zwei Anlagenteilen angeordneten Rohrleitungen torsionale oder bis hin zu räumlichen drehbewegliche Ausgleichbewegungen durchführen müssen. Die durch derartige Rohrleitungen zu fördernde Medien unterliegen dabei oftmals einem hohen Druck und einer hohen Temperatur, so dass die Drehgelenke in Bezug auf ihre Dichtheit und der mechanischen Belastung einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind.
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Alle bisher bekannten Lösungen basieren auf der Abdichtung mittels verpresster Elastomere, sind also permanent aktiviert und bezüglich eines einsetzbaren Temperaturbereichs sehr stark eingeschränkt. Als beispielhafte Lösungen zum gefundenen Stand der Technik soll auf nachfolgende Schriften eingegangen werden
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So ist nach dem Patent der Siemens-Schuckertwerke AG vom 25. November 1937 mit der Nr. 717408 eine Rohrdichtung aus hintereinander angeordnetem plastischem und elastischem Werkstoff bekannt. Hier werden glatte Rohre an den Stößen mit einer Überschiebmuffe verbunden, wobei Ringe in der Mitte und an den Enden der Überschiebmuffe aus elastischen Material und zwischen diesem Ringen, Ringe aus plastischen Material angeordnet sind, die unter Druck des Überschiebens der Muffe in einen Hohlraum verpresst werden und damit eine zweite zusätzliche Abdichtung schaffen.
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Mit
DE 23 53 571 ist eine Rohrdichtung, Dichtring sowie Verwendung der Rohrdichtung, insbesondere an Rohren für den Transport von Kohlenwasserstoff bekannt. Die hier vorlegende Muffenverbindung besteht im Wesentlichen aus einem in der Muffe eingesetzten radial zusammenpressbaren Dichtring und einem danach angeordnetem elastomeren Ring, wobei beide mittels eines dichtenden Verschlussringes voneinander getrennt sind. Letzterer soll insbesondere aggressive Medien nicht bis an den zusammenpressbaren Dichtring herankommen lassen. Im Havariefall ist das aber nicht ausgeschlossen und es würde der gesamte Dichtungsaufbau versagen.
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In
WO 84/03132 ist eine flexible Rohrverbindung dargestellt, welche aus einem Kugelgelenk und einem Sockelglied besteht, wobei jeweils zentrisch durch sie beide, Öffnungen zur Durchleitung eines Mediums vorgesehen sind. Durch ein, diese beiden Elemente, umfassendes Gehäuse wird ihre Drehbeweglichkeit zueinander definiert vorgegeben. Die Einrichtung enthält primäre und sekundäre Dichtungsringe, wobei beide stets unter Belastung stehen und bereits im Versagensfall einer von beiden die Einrichtung eine Leckage hat. Zwischen ihnen angeordnete zusätzliche Dichtpackungen können den Leckagefall vermeiden oder abschwächen. Damit wird die konstruktive Auslegung aber sehr aufwendig.
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In einer Rohrdichtung mit eingelassenem Ring gemäß
EP 1105669 B1 wird ein Dichtring für Muffenrohre aus thermoplastischem Werkstoff vorgeschlagen, wobei zwischen den Dichtungswerkstoffen unterschiedlicher Härte ein Verstärkungsring eingebettet ist. Dieser trägt zur Versteifung in der Ringnut des Muffenrohrendes bei. Die Rohverbindung kann einer radialen Bewegung eines Rohrstranges kaum nachgeben und die Dichtung versagt im Havariefall, auch bezüglich ihres zweistufigen Aufbaus, als Ganzes.
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Mit
DE 880 983 B ist eine Verbindung von in einer Achse liegenden drehbaren druckbelasteten Rohren bekannt geworden. An einem Rohrstoß drehbeweglicher Rohre befindet sich zwischen einem aus Scheiben gebildeten Käfig eine Stopfbüchse, deren Brille auf einer Rohrverstärkung eines zweiten Rohres gleitet. Relativ weit außen sind zum einen an der Stopfbüchse und zum anderen an der Rohrverstärkung Kugellager angeordnet, wodurch der Käfig unabhängig von der Drehung der Rohre bleibt. Nachteilig ist, dass hohe Temperaturen eines durchzuleitenden Mediums zu unerwünschten Materialausdehnungen der Kugeln in den Kugellagern führen, das zu Klemmwirkungen Anlass gibt. Außerdem muss die Montage des Käfigs sehr sorgfältig beim Festziehen der Bolzen vorgenommen werden, da bereits schon hier mechanische Biegebelastungen die Drehbeweglichkeit einschränken können.
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Eine Lösung nach
AT 232 331 B gibt eine Drehverbindung von zwei konzentrisch aneinander anschließenden Rohrstücken mit einem Drehlager an. Als Drehlager werden Kugel- oder Rollenlager verwendet. In einer Rohrflanschverbindung befindet sich hier beispielsweise ein Schrägrollenlager, das sich mit seinem inneren Laufring an einem L-förmigen Lagerhaltering abstützt, der sich seinerseits an dem einen Rohrstück und einem im Flansch integrierten Lagergehäuse abstützt. Auch hier steht die Frage, ob eine derartige Drehverbindung bei hohen Temperaturen ihre Funktion aufrechterhält.
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Gemäß
DE 77 20 041 U wird eine drehbare Verbindung zwischen einer starren und einer rotierenden Leitung für tiefkalte verflüssigte Gase vorgeschlagen. Über eine doppelwandige Ummantelung des starren Medium führenden Rohres wird die Stopfbuchspackung vor Kälte geschützt, was die Funktion der Drehbeweglichkeit der Stopfbüchse in Lagerbuchsen unterstützt. Die Konstruktion ist aufwändig gestaltet und es stoßen hier keine Rohrenden direkt aufeinander.
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Schließlich bietet die EZM Industrie- und Fördertechnik GmbH, D-58093 Hagen in einer Firmenschrift von 02/2006 Lösungen für Rohrdrehgelenke, Rohrdrehgelenkscheren und Drehdurchführungen an, bei denen die radiale Drehbeweglichkeit zweier aufeinanderstoßender Rohre in einem Drehgelenk mittels ein- oder mehrfach kugelgelagerten Führungsbuchsen gegeben ist. Hohe Innendrücke oder die Drehbeweglichkeit können hiermit gut aufgenommen bzw. realisiert werden, wobei jedoch hohe Temperaturen zur Ausdehnung der im Drehgelenk vorhandenen metallischen Kugeln, mindestens im Mikrometerbereich, führen, so dass ein Verklemmen innerhalb der Führungsbahnen einsetzt und insbesondere dabei die Drehbeweglichkeit verloren geht.
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Nach diesen beispielhaft aufgeführten technischen Lösungen ist deutlich geworden, dass teilweise radialen und räumlichen Bewegungen nachgebende Rohrverbindungen entwickelt wurden, die gegebenenfalls Kombinationen von Dichtungswerkstoffen in kompakter oder getrennter Bauweise darstellen, wobei jedoch die Dichtungen in jedem Fall jeweils fest eingespannt sind. Eine elastische, dichtverspannte und insbesondere bei höherer Temperatur funktionsgerechte radialbewegliche Drehgelenksausbildung ist dem vorgenannten Stand der Technik jedoch nicht zu entnehmen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Drehgelenk für Rohrleitungen vorzuschlagen, welches unter den Bedingungen eines hohen Mediendruckes und insbesondere bei einer hohen Temperatur des durchzuleitenden Mediums eine radiale Drehbeweglichkeit zuverlässig garantiert, die Drehgelenkshälften eines drehbeweglichen Stutzens und eines feststehenden Stutzens axial lagegesichert und dabei eine Abdichtung gegen Leckage mittels einer zwischen Gleitlagerbuchsen integrierten Stopfbuchspackung erreicht wird und mechanischer Verschleiß zwischen den stirnseitig zueinander fluchtenden Drehgelenkshälften mittels distanzhaltender Maßnahmen vermieden wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 verwiesen wird.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.
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Zur Erläuterung der erfinderischen Lösung sind weitere Hinweise erforderlich.
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Das Drehgelenk besteht im Wesentlichen aus zwei Drehgelenkshälften, wobei eine als ein drehbeweglicher Stutzen und eine zweite, als eine axial gegenüberliegende, in Form eines feststehenden Stutzens zu betrachten ist. Der feststehenden Stutzen ist mit einem in Flanschform ausgebildeten Korpus fest verbunden, wobei innerhalb diese Korpus ein zylindrischer Innenraum zur Verfügung steht, in welchem der drehbewegliche Stutzen eine axial fluchtende Position gegenüber dem feststehenden Stutzen einnimmt. Auf dem drehbeweglichen Stutzen befinden sich vormontierte Elemente eines Loslagers und eines mit einer geteilten Lagerbuchse ausgestatteten Festlagers in einer derartigen Beabstandung zueinander, dass zwischen ihnen eine in bekannter Weise aufgebaute Stopfbuchspackung Platz findet und im Regelfall alle Elemente, wie Loslager, Stopfbuchspackung und Festlager innerhalb des zylindrischen Innenraums des Korpus positioniert sind. Der Aufbau einer derartigen Gleitlagerung ist dabei brillenseitig durch eine Stopfbuchsbrille abgeschlossen. Das Festlager mit der geteilten Lagerbuchse besitzt zur Sicherung der axialen Position des drehbeweglichen Stutzens einen in Richtung der Wandung des drehbeweglichen Stutzens angedrehten Absatz, der in eine Nut am Umfang des drehbeweglichen Stutzens formschlüssig eingreift. Außerdem weist die geteilte Lagerbuchse medienseitig eine asymmetrische Verbreiterung auf, die gewährleistet, dass eine direkte Berührung des drehbeweglichen Stutzens mit dem feststehenden Stutzen und dessen Korpus vermieden wird.
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Somit erfüllt die erfindungsgemäße Gleitlagerung, insbesondere bezüglich der Ausbildung des Festlagers synchron mehrere Funktionen, nämlich eine radiale Führung des beweglichen Stutzens auf der Medienseite zu garantieren, seine axiale Fixierung (die des drehbeweglichen Stutzens) gegen Herausziehen aus dem Drehgelenk zu sichern und es bewirkt die vorgestellte Gleitlagerung eine Distanzhaltung zwischen dem drehbeweglichen Stutzen und dem feststehenden Stutzen nebst Korpus.
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Es sei noch vermerkt, dass das Loslager auch in die Stopfbuchsbrille integriert sein kann. Zur Verbesserung des Gleitverhaltens des drehbeweglichen Stutzens zwischen der Stopfbuchsbrille, dem Los- und Festlager sowie der Stopfbuchspackung kann die Außenfläche des drehbeweglichen Stutzens mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sein. Außerdem ist vorsehbar, dass über einen Sperranschluss eine Laterne, innerhalb der Stopfbuchspackung gelegen, mit einem Schmiermittel befüllbar ist, um eine weitere Reibungsminderung zu erreichen.
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Zur Aufrechterhaltung einer Dichtpressung innerhalb der Stopfbuchspackung des erfindungsgemäßen Drehgelenkes können in die Verschraubung des Drehgelenkes Federpakete eingebaut sein, die die Lebensdauer der Abdichtung des Drehgelenkes entscheidend mitbestimmen.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es wird dabei auf die 1 und 2 verwiesen.
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Es zeigen:
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1: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Drehgelenkes nach 2
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2: eine Seitenansicht von rechts des erfindungsgemäßen Drehgelenkes
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Nach 1 ist zu erkennen, dass das neuartige Drehgelenk aus einem drehbeweglichen Stutzen 1 und einem feststehenden Stutzen 9 besteht, wobei innerhalb einer Stopfbuchse, die sich zwischen dem Innendurchmesser eines Korpus 3 des feststehenden Stutzens 9 und dem Außendurchmesser des drehbeweglichen Stutzens 1 befindet, Packungen 5, 7 enthalten sind, die in definierter Anordnung platziert sind und, die aus Metalllamellen bzw. Reingrafit, PTFE etc. bestehen können. Die Besonderheit der innerhalb des Drehgelenkes befindlichen Gleitlagerung besteht in der vorliegenden Ausführung darin, dass das medienseitig zu Beginn des drehbeweglichen Stutzens 1 aufsitzende Festlager eine geteilte Lagerbuchse (nicht näher dargestellt) aufweist, die über einen Absatz 16 in eine Nut 15 am Umfang des drehbeweglichen Stutzens 1 eingreift. Außerdem besitzt die geteilte Lagerbuchse in Bezug auf die Lage des Absatzes 16 eine Verbreiterung in Richtung der Medienseite zur Anlage mit ihrer Schulter an den Korpus 3, der mit dem feststehenden Stutzen 9 verbunden ist, sodass ein definierter Luftspalt 17 zwischen den axial aufeinanderweisenden Stirnflächen der Drehgelenkshälften entsteht. Dadurch werden reibungssteigernde Berührungen zwischen dem drehbeweglichen Stutzen 1 und dem feststehenden Stutzen 9 vermieden. Es ist weiter zu erkennen, dass das Loslager 4 vor einer Stopfbuchsbrille 2 in seiner axialen Position innerhalb des Korpus 3 gehalten ist. Über ein Federpaket 11 ist in vorteilhafter Weise gesichert, dass eine Dichtpressung der Stopfbuchspackung nahezu wartungsfrei über einen längeren Zeitraum gesichert werden und damit ein üblicher Instandhaltungsaufwand reduziert werden kann.
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Die Gleitlagerung mit Los- und Festlager sowie die Stopfbuchspackung sind in vorliegender Ausführung mittels eines Sperranschlusses 14 und über eine Laterne 6 mit Schmierstoff versorgbar.
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Die Vorteile der Erfindung können zusammenfassend darin gesehen werden:
- – das Drehgelenk baut kleiner und leichter als bisher bekannte Lösungen,
- – das Dichtsystem ist im Betrieb nachstellbar,
- – die Lagerung des beweglichen Teils des Drehgelenks fungiert gleichzeitig als Grundbuchse der zur Abdichtung eingesetzten Packung,
- – die vorgeschlagene Lösung fungiert im Zusammenwirken mit den vor und hinter einer Stopfbuchspackung eingebauten Lagerbuchsen als ein axialen und radialen Abweichungen entgegenwirkendes Gleitlager, was konventionell bisher nur über Kugellager realisiert wurde, die jedoch häufig zum Verklemmen – infolge der Ausdehnung der Kugeln –, wenn auch nur im Mikrometerbereich, neigten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- drehbeweglicher Stutzen
- 2
- Stopfbuchsbrille
- 3
- Korpus
- 4
- Loslager
- 5
- Packung
- 6
- Laterne
- 7
- Packung
- 8
- Festlager
- 9
- feststehender Stutzen
- 10
- Bolzen
- 11
- Federpaket
- 12
- Mutter
- 13
- Serviceöffnung
- 14
- Sperranschluss
- 15
- Nut
- 16
- Absatz
- 17
- Luftspalt
