DE102013221430A1 - Axialkompensator for compensating along a common axis movably arranged or variable-length components - Google Patents

Axialkompensator for compensating along a common axis movably arranged or variable-length components Download PDF

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Abstract

Der Axialkompensator (10) zum Ausgleich von längs einer gemeinsamen Achse bewegbar angeordneten und/oder aufgrund bspw. thermischer Einflüsse längenveränderbaren Komponenten (12, 14) ist versehen mit einem ringförmigen ersten Stützelement zur Anlage an einer ersten Komponente (12), wobei das erste Stützelement (16) eine erste Ringwand (18) aufweist, von der ein zur Anlage an der ersten Komponente (12) vorgesehener erster Außenflansch (20) absteht, und einem ringförmigen zweiten Stützelement (22) zur Anlage an einer zweiten Komponente (14), wobei das zweite Stützelement (22) eine zweite Ringwand (24) aufweist, von der ein zur Anlage an der zweiten Komponente (14) vorgesehener zweiter Außenflansch (26) absteht. Beide Ringwände (18, 24) sind konzentrisch zueinander angeordnet und aneinander geführt. Ferner weist der Axialkompensator (10) ein erstes Ringblattfederelement (28) auf, das zur Bildung von Federzungen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, wobei sich ein Innenrandbereich des ersten Ringblattfederelements (28) direkt oder indirekt an dem ersten Stützelement (16) abstützt und wobei sich ein Außenrandbereich des ersten Ringblattfederelements (28) direkt oder indirekt an dem zweiten Stützelement (22) abstützt.The axial compensator (10) for compensating arranged along a common axis movable and / or variable length due to eg. Thermal influences components (12, 14) is provided with an annular first support element for abutment with a first component (12), wherein the first support element (16) has a first annular wall (18) from which projects a first outer flange (20) for abutment with the first component (12), and an annular second support element (22) for engaging a second component (14) the second support element (22) has a second annular wall (24) from which a second outer flange (26) provided for engagement with the second component (14) projects. Both annular walls (18, 24) are arranged concentrically to each other and guided to each other. Furthermore, the axial compensator (10) has a first annular leaf spring element (28) which has a plurality of slots to form spring tongues, wherein an inner edge region of the first annular leaf spring element (28) is supported directly or indirectly on the first support element (16) and wherein an outer edge portion of the first Ringblattfederelements (28) directly or indirectly on the second support element (22) is supported.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkompensator zum Ausgleich von längs einer gemeinsamen Achse bewegbar angeordneten und/oder aufgrund bspw. thermischer Einflüsse längenveränderbaren Komponenten.The invention relates to an axial compensator for compensating arranged along a common axis movable and / or due to eg. Thermal influences variable in length components.

Axialkompensatoren sind beispielsweise im Rohrleitungsbau bekannt. Zumeist werden hier Faltenbalgsysteme eingesetzt, um Längenausdehnungsveränderungen beispielsweise zweier Rohre zu kompensieren.Axialkompensatoren are known for example in pipeline construction. In most cases here bellows systems are used to compensate for length expansion changes, for example, two pipes.

Axialkompensatoren werden aber auch dort eingesetzt, wo es darum geht, insbesondere in der Umgebung hoher Temperaturen für ausreichende Anlagekräfte zweier aneinander liegender Komponenten sorgen zu müssen.Axial compensators are also used where it is important, especially in the environment of high temperatures to provide sufficient contact forces of two adjacent components.

Die Bauform von Axialkompensatoren kann mitunter recht groß sein. Damit scheidet ihr Einsatz bei beengten Raumverhältnissen oft aus.The design of axial expansion joints can sometimes be quite large. This often eliminates their use in confined spaces.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Axialkompensator zum Ausgleich von längs einer gemeinsamen Achse bewegbar angeordneten und/oder aufgrund bspw. thermischer Einflüsse längenveränderbaren Komponenten zu schaffen, wobei der Axialkompensator über eine kompakte Form verfügt.The object of the invention is to provide an axial compensator for compensating along a common axis movably arranged and / or due to eg. Thermal influences variable length components, wherein the axial compensator has a compact shape.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Axialkompensator zum Ausgleich von längs einer gemeinsamen Achse bewegbar angeordneten und/oder aufgrund bspw. thermischer Einflüsse längenveränderbaren Komponenten vorgeschlagen, wobei der Axialkompensator versehen ist mit einem ringförmigen ersten Stützelement zur Anlage an einer ersten Komponente, wobei das erste Stützelement eine (erste) Ringwand aufweist, von der ein zur Anlage an der ersten Komponente vorgesehener (erster) Außenflansch absteht, einem ringförmigen zweiten Stützelement zur Anlage an einer zweiten Komponente, wobei das zweite Stützelement eine (zweite) Ringwand aufweist,. von der ein zur Anlage an der zweiten Komponente vorgesehener (zweiter) Außenflansch absteht, wobei die beiden Ringwände konzentrisch zueinander angeordnet und aneinander geführt sind, einem ersten Ringblattfederelement, das zur Bildung von Federzungen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, wobei sich ein Innenrandbereich des ersten Ringblattfederelements direkt oder indirekt an dem ersten Stützelement abstützt und wobei sich ein Außenrandbereich des ersten Ringblattfederelements direkt oder indirekt an dem zweiten Stützelement abstützt.To solve this problem, an axial compensator arranged to compensate along a common axis movable and / or due to eg. Thermal influences variable length components proposed with the invention, wherein the Axialkompensator is provided with an annular first support member for engaging a first component, wherein the first support element has a (first) annular wall, from which a (first) outer flange provided for bearing against the first component protrudes, an annular second support element for abutment with a second component, wherein the second support element has a (second) annular wall. projecting from the (second) outer flange provided for abutment with the second component, the two annular walls being concentric with each other and guided against each other, a first annular leaf spring element having a plurality of slots to form spring tongues, an inner peripheral region of the first annular leaf spring element is supported directly or indirectly on the first support element and wherein an outer edge region of the first Ringblattfederelements supported directly or indirectly on the second support element.

Wesensmerkmal der Erfindung ist der Einsatz von ringförmigen Blattfedern, die nach Art von Tellerfedern ausgebildet sind und eine Vielzahl von entweder zum Innenrandbereich und/oder zum Außenrandbereich hin offene Schlitze aufweist, so dass einzelne Federzungen entstehen. Mindestens ein derartiges Ringblattfederelement ist zwischen einem ersten und einem zweiten Stützelement angeordnet und verformt sich gegen die Federkraft, wenn die beiden Stützelemente, die ihrerseits an den beiden Komponenten beidseitig des Axialkompensators anliegen, aufeinander zu bewegt werden. Das mindestens eine Ringblattfederelement ist dabei mechanisch mit beiden Stützelementen gekoppelt, was entweder durch eine direkte Anlage von Innen- und Außenrandbereich des Ringblattfederelements an den beiden Stützelementen erfolgt oder aber durch Zwischenschaltung anderer mechanischer Bauteile realisiert wird.Essential feature of the invention is the use of annular leaf springs, which are designed in the manner of disc springs and having a plurality of either the inner edge region and / or the outer edge region open slots, so that individual spring tongues arise. At least one such annular leaf spring element is arranged between a first and a second support element and deforms against the spring force when the two support elements, which in turn abut against the two components on both sides of the Axialkompensators, are moved towards each other. The at least one ring leaf spring element is mechanically coupled to both support elements, which takes place either by a direct contact of the inner and outer edge region of the ring leaf spring element on the two support elements or by interposing other mechanical components.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Axialkompensators ist äußerst kompakt und damit platzsparend. Damit lässt sich dieser Axialkompensator auch bei beengten Platzverhältnissen einsetzen. Über die Anzahl der Ringblattfederelemente bzw. über die Anzahl hintereinander geschalteter Axialkompensatoren kann die Federkraft des Axialkompensators bzw. der Axialkompensatoranordnung entsprechend gewählt werden.The structure of the Axialkompensators invention is extremely compact and thus save space. This makes it possible to use this axial compensator even in confined spaces. The spring force of the axial compensator or the axial compensator arrangement can be selected correspondingly via the number of ring leaf spring elements or via the number of axial compensators connected in series.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein ringförmiges Abstandselement vorgesehen sein, das zwischen dem Außenrandbereich des ersten Ringblattfederelements und dem Außenflansch des zweiten Stützelements angeordnet ist und das an beiden anliegt. In diesem Ausführungsbeispiel bildet also das Abstandshalteelement die mechanische Kopplung des Ringblattfederelements mit dem zweiten Stützelement, und zwar am Außenrandbereich des Ringblattfederelements, das an seinem Innenrandbereich an dem ersten Stützelement anliegt.In an advantageous embodiment of the invention, an annular spacer element may be provided, which is arranged between the outer edge region of the first annular leaf spring element and the outer flange of the second support element and which rests against both. In this embodiment, therefore, the spacer element forms the mechanical coupling of the annular leaf spring element with the second support element, specifically on the outer edge region of the annular leaf spring element, which bears against the first support element at its inner edge region.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein zweites Ringblattfederelement vorgesehen sein, das zur Bildung von Federzungen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, wobei sich ein Innenrandbereich des zweiten Ringblattfederelements direkt oder indirekt an dem zweiten Stützelement abstützt, und ein ringförmiges Abstandshalteelement, das zwischen dem Außenrandbereich der beiden Ringblattfederelemente angeordnet ist und an diesen anliegt. Beide Ringblattfederelemente werden an ihren Außenrandbereichen durch das Abstandshalteelement auf Abstand gehalten. Bei einer Bewegung der beiden Stützelemente aufeinander zu werden die beiden Ringblattfederelemente an ihren Innenrandbereichen gegen die Federkraft aufeinander zu bewegt. Hierdurch entsteht die Federwirkung und die Kompensationswirkung des Axialkompensators.In a further advantageous embodiment of the invention, a second Ringblattfederelement be provided, which has a plurality of slots to form spring tongues, wherein an inner edge portion of the second Ringblattfederelements supported directly or indirectly on the second support member, and an annular spacer element which between the outer edge portion of two Ringblattfederelemente is arranged and rests against these. Both annular leaf spring elements are held at their outer edge regions by the spacer element at a distance. Upon movement of the two support elements toward one another, the two annular leaf spring elements are moved towards one another at their inner edge regions against the spring force. This creates the spring action and the compensation effect of the axial compensator.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Axialkompensator insbesondere als Kreisringanordnung ausgebildet. Sämtliche Elemente des Axialkompensators sind also ringförmig und kreisrund und somit konzentrisch bzw. koaxial zueinander angeordnet.In a further advantageous embodiment of the invention, the axial compensator is designed in particular as a circular ring arrangement. All elements of the Axialkompensators are thus annular and circular and thus arranged concentrically or coaxially to each other.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments and with reference to the drawings. In detail, they show:

1 schematisch eine Anordnung von zwei Komponenten, zwischen denen ein Axialkompensator angeordnet ist, 1 schematically an arrangement of two components, between which an axial compensator is arranged,

2 bis 5 verschiedene Darstellungen eines Axialkompensators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 2 to 5 various representations of an axial compensator according to a first embodiment of the invention and

6 eine Schnittansicht, ähnlich derjenigen gemäß 4 für ein zweites Ausführungsbeispiel eines Axialkompensators. 6 a sectional view similar to that according to 4 for a second embodiment of an axial compensator.

In 1 ist schematisch ein Anwendungsfall für einen Axialkompensator 10 nach der Erfindung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Axialkompensator 10 zwischen einer ersten, in diesem Fall rohrförmigen Komponente 12 sowie einer zweiten Komponente 14, wobei der Bauraum, in dem diese beiden Komponenten 12, 14 aneinander liegen, beengt ist. In diesem beengten Bauraum befindet sich der Axialkompensator 10.In 1 is schematically an application for an axial compensator 10 shown according to the invention. In this embodiment, the axial compensator is located 10 between a first, in this case tubular component 12 and a second component 14 , where the space in which these two components 12 . 14 lie together, is cramped. In this confined space is the axial compensator 10 ,

Der Axialkompensator 10 ist beispielsweise so, wie in den 2 bis 4 gezeigt, konstruiert. Der Axialkompensator 10 umfasst ein erstes Stützelement 16 mit einer ersten Ringwand 18 und einem von dieser im Wesentlichen zylindrischen Ringwand 18 radial abstehenden ersten Außenflansch 20, der an der ersten Komponente 12 anliegt. Der Axialkompensator 10 umfasst überdies ein zweites Stützelement 22, das ebenfalls eine zweite im Wesentlichen zylindrische Ringwand 24 mit einem von dieser abstehenden zweiten Außenflansch 26 aufweist. Mit seinem zweiten Außenflansch 26 liegt der Axialkompensator 10 an der zweiten Komponente 14 an.The axial compensator 10 is for example as in the 2 to 4 shown, constructed. The axial compensator 10 comprises a first support element 16 with a first ring wall 18 and a substantially cylindrical annular wall of this 18 radially protruding first outer flange 20 that's the first component 12 is applied. The axial compensator 10 moreover comprises a second support element 22 , which is also a second substantially cylindrical ring wall 24 with a protruding from this second outer flange 26 having. With its second outer flange 26 lies the axial compensator 10 at the second component 14 at.

Beide Stützelemente 16, 22 sind koaxial bzw. teleskopisch aneinander bzw. ineinander geführt, und zwar an ihren Ringwänden 18, 24.Both support elements 16 . 22 are coaxially or telescopically led to each other or into each other, on their ring walls 18 . 24 ,

Zwischen den beiden Stützelementen 16, 22 befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel ein erstes und ein zweites Ringblattfederelement 28, 30, die beide aus einem federelastischen, insbesondere metallischen Material bestehen und als flache Ringe ausgeführt sind. Beide Ringblattfederelemente 28, 30 weisen (in diesem Ausführungsbeispiel) zu ihren Außenrandbereichen 32 bzw. 34 hin offene Schlitze 36 auf (in den Figuren sind die Schlitze 36 des zweiten Ringblattfederelements nicht erkennbar). An den Innenrandbereichen 38, 40 sind die beiden Ringblattfederelemente geschlossen. Es entstehen also einzelne Federzungen 42, 44. Denkbar wäre aber auch, dass die beiden Ringblattfederelemente nicht geschlitzt sind und somit wie Tellerfedern arbeiten, die entweder in einer Radialebene oder aber schräg liegend angeordnet sind.Between the two support elements 16 . 22 are in this embodiment, a first and a second Ringblattfederelement 28 . 30 both made of a resilient, in particular metallic material and are designed as flat rings. Both ring leaf spring elements 28 . 30 point (in this embodiment) to its outer edge regions 32 respectively. 34 open slots 36 on (in the figures are the slots 36 the second Ringblattfederelements not visible). At the inner edge areas 38 . 40 the two Ringblattfederelemente are closed. So it creates individual spring tongues 42 . 44 , It would also be conceivable that the two Ringblattfederelemente are not slotted and thus work like disc springs, which are arranged either in a radial plane or obliquely.

Wie insbesondere anhand der 2 bis 4 zu erkennen ist, liegen die beiden Ringblattfederelemente 28, 30 mit ihren Innenrandbereichen 38 an Schulterflächen 46, 48 der beiden Stützelemente 16, 22 an, während zwischen ihren Außenrandbereichen 32, 34 sich ein ringförmiges Abstandshalteelement 50 befindet. Wird nun, wie in 4 angedeutet, auf den Axialkompensator 10 axial wirkend eine Kraft in Richtung der Pfeile 52 ausgeübt, so bewegen sich die beiden Stützelemente 16, 22 aufeinander zu, und zwar unter elastischer Verformung der beiden Ringblattfederelemente 28, 30. Dies ist in 5 gezeigt.As in particular on the basis of 2 to 4 can be seen, are the two Ringblattfederelemente 28 . 30 with their inner edge areas 38 on shoulder surfaces 46 . 48 the two support elements 16 . 22 while between their outer edge areas 32 . 34 an annular spacer element 50 located. Will now, as in 4 indicated on the axial compensator 10 axially acting a force in the direction of the arrows 52 exercised, so move the two support elements 16 . 22 towards each other, under elastic deformation of the two Ringblattfederelemente 28 . 30 , This is in 5 shown.

In 3 ist die Situation gezeigt, bei der während des Zusammenbaus des Axialkompensators 10 das erste Stützelement 16 noch nicht montiert ist. 4 zeigt einen Schnitt durch den Axialkompensator.In 3 the situation is shown during the assembly of the axial compensator 10 the first support element 16 not mounted yet. 4 shows a section through the axial compensator.

In 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Axialkompensators 10' im Schnitt gezeigt. Soweit die Komponenten dieses Axialkompensators 10' denjenigen des Axialkompensators 10 konstruktiv gleichen bzw. funktionsgleich sind, sind sie in 6 mit dem gleichen Bezugszeichen wie in den 2 bis 5 angegeben.In 6 is a second embodiment of an axial compensator 10 ' shown in section. As far as the components of this Axialkompensators 10 ' those of the axial compensator 10 are structurally the same or functionally identical, they are in 6 with the same reference number as in the 2 to 5 specified.

Im Unterschied zum Axialkompensator 10 der 2 bis 5 weist der Axialkompensator 10' gemäß 6 lediglich ein Ringblattfederelement 28 auf, das sich an seinem Innenrandbereich 38 an der Schulterfläche 48 des zweiten Stützelements 22 abstützt, während zwischen dem Außenrandbereich 32 des Ringblattfederelements 28 und dem Außenflansch 20 des ersten Stützelements 16 das Abstandshalteelement 50 angeordnet ist. Bei einer axialen Komprimierung des Axialkompensators 10' verformt sich also nun das einzige Ringblattfederelement 28, wie oben beschrieben.In contrast to the axial compensator 10 of the 2 to 5 has the axial compensator 10 ' according to 6 only a ring leaf spring element 28 on, located on its inner edge area 38 on the shoulder surface 48 of the second support element 22 supports, while between the outer edge area 32 the ring leaf spring element 28 and the outer flange 20 of the first support element 16 the spacer element 50 is arranged. For axial compression of the axial compensator 10 ' So now deforms the only Ringblattfederelement 28 , as described above.

Claims (5)

Axialkompensator (10) zum Ausgleich von längs einer gemeinsamen Achse bewegbar angeordneten und/oder aufgrund bspw. thermischer Einflüsse längenveränderbaren Komponenten (12, 14), mit – einem ringförmigen ersten Stützelement zur Anlage an einer ersten Komponente (12), wobei das erste Stützelement (16) eine erste Ringwand (18) aufweist, von der ein zur Anlage an der ersten Komponente (12) vorgesehener erster Außenflansch (20) absteht, – einem ringförmigen zweiten Stützelement (22) zur Anlage an einer zweiten Komponente (14), wobei das zweite Stützelement (22) eine zweite Ringwand (24) aufweist, von der ein zur Anlage an der zweiten Komponente (14) vorgesehener zweiter Außenflansch (26) absteht, – wobei die beiden Ringwände (18, 24) konzentrisch zueinander angeordnet und aneinander geführt sind, – einem ersten Ringblattfederelement (28), das zur Bildung von Federzungen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, – wobei sich ein Innenrandbereich des ersten Ringblattfederelements (28) direkt oder indirekt an dem ersten Stützelement (16) abstützt und – wobei sich ein Außenrandbereich des ersten Ringblattfederelements (28) direkt oder indirekt an dem zweiten Stützelement (22) abstützt.Axial compensator ( 10 ) for compensating for movement along a common axis arranged and / or variable length due to eg. Thermal influences components ( 12 . 14 ), with - an annular first support element for engagement with a first component ( 12 ), wherein the first support element ( 16 ) a first annular wall ( 18 ), one of which for abutment with the first component ( 12 ) provided first outer flange ( 20 ) protrudes, - an annular second support element ( 22 ) for attachment to a second component ( 14 ), in which the second support element ( 22 ) a second annular wall ( 24 ), one of which for abutment with the second component ( 14 ) provided second outer flange ( 26 ), the two ring walls ( 18 . 24 ) are arranged concentrically to one another and guided against each other, - a first annular leaf spring element ( 28 ), which has a plurality of slots for the formation of spring tongues, - wherein an inner edge region of the first annular leaf spring element ( 28 ) directly or indirectly on the first support element ( 16 ) is supported and - wherein an outer edge region of the first Ringblattfederelements ( 28 ) directly or indirectly on the second support element ( 22 ) is supported. Axialkompensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Abstandshalteelement (50), das zwischen dem Außenrandbereich des ersten Ringblattfederelements (28) und dem Außenflansch (26) des zweiten Stützelements (22) angeordnet ist und das an beiden anliegt.Axialkompensator according to claim 1, characterized by an annular spacer element ( 50 ), which between the outer edge region of the first Ringblattfederelements ( 28 ) and the outer flange ( 26 ) of the second support element ( 22 ) is arranged and abuts both. Axialkompensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweites Ringblattfederelement (30), das zur Bildung von Federzungen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, wobei sich ein Innenrandbereich des zweiten Ringblattfederelements (30) direkt oder indirekt an dem zweiten Stützelement (22) abstützt, und ein ringförmiges Abstandshalteelement (50), das zwischen dem Außenrandbereich der beiden Ringblattfederelemente (28, 30) angeordnet ist und an diesen anliegt.Axialkompensator according to claim 1, characterized by a second Ringblattfederelement ( 30 ), which has a plurality of slots to form spring tongues, wherein an inner edge region of the second annular leaf spring element (FIG. 30 ) directly or indirectly on the second support element ( 22 ) is supported, and an annular spacer element ( 50 ), which between the outer edge region of the two Ringblattfederelemente ( 28 . 30 ) is arranged and rests against these. Axialkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze des ersten Ringblattfederelements (28) und, sofern vorhanden, des zweiten Ringblattfederelements (30) zu entweder dem Außenrandbereich oder dem Innenrandbereich des betreffenden Ringblattfederelements offen sind.Axialkompensator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the slots of the first Ringblattfederelements ( 28 ) and, if present, the second Ringblattfederelements ( 30 ) are open to either the outer edge portion or the inner edge portion of the respective Ringblattfederelements. Axialkompensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (16, 22), das oder jedes Ringblattfederelement (28, 30) sowie das Abstandshalteelement (50) konzentrisch zueinander angeordnet sind.Axialkompensator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support elements ( 16 . 22 ), the or each ring leaf spring element ( 28 . 30 ) as well as the spacer element ( 50 ) are arranged concentrically with each other.
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