DE10219469A1 - Gelenk-Kompensator - Google Patents
Gelenk-KompensatorInfo
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- F16L27/04—Universal joints, i.e. with mechanical connection allowing angular movement or adjustment of the axes of the parts in any direction with partly spherical engaging surfaces
- F16L27/06—Universal joints, i.e. with mechanical connection allowing angular movement or adjustment of the axes of the parts in any direction with partly spherical engaging surfaces with special sealing means between the engaging surfaces
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Abstract
Bei Gelenk-Kompensatoren für Rohrleitungen, insbesondere zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien, sind die gegeneinander abwinkelbaren Rohrleitungsenden in einem einen Kompensatorbalg aufnehmenden zylindrischen Gehäuse angeordnet. An mindestens einem Rohrleitungsende ist eine ringförmig ausgebildete Kugelfläche sowie innerhalb des Gehäuses eine mit der Kugelfläche korrespondierende Fläche vorgesehen. Um Transportmedium mit hohen Drücken und Temperaturen bei Gelenk-Bewegungen transportieren zu können, sind zunächst beide Rohrleitungsenden (1, 2) mit jeweils einem Gehäuseteil (3, 4) verbunden, die ineinandersetzbar und fest verbindbar sind, wobei ein Rohrleitungsende (1) als Innenrohr (10) eine ringförmige und nach außen gerichtet kugelförmig ausgebildete Fläche (5) aufweist, die in der der kugelförmigen Fläche (5) abgewandten Richtung und das Rohrleitungsende (1) im Abstand teilweise umgebend mit einem Kompensatorbalg (7) verbunden ist, der am Ende unter Bildung eines Ringspaltes (8) mit dem Rohrleitungsende (1) mit einer radial nach außen gerichteten Ringfläche (9) versehen ist, wobei das andere Rohrleitungsende (2) mit einem eine Ringfläche bildenden Anschweißende (11) versehen ist, das eine mit der kugelförmigen Fläche (5) korrespondierende Fläche (12) mit zwei im Abstand angeordneten Ringdichtungen (13, 14) und einen den Kompensatorbalg (7) im Abstand umgebenden äußeren Gehäusemantel (15) aufweist, der mit der an den Kompensatorbalg (7) anschließenden ...
Description
- Die Erfindung betrifft einen Gelenk-Kompensator für Rohrleitungen, insbesondere zum Transport von gasförmigen oder flüssigen Medien, bei dem die gegeneinander abwinkelbaren Rohrleitungsenden in einem einen Kompensatorbalg aufnehmenden zylindrischen Gehäuse angeordnet sind und an mindestens einem Rohrleitungsende eine ringförmig ausgebildete Kugelfläche sowie innerhalb des Gehäuses eine mit de Kugelfläche korrespondierende Fläche vorgesehen sind.
- Der gattungsgemäße Gelenk-Kompensator ist in der DE 41 21 265 näher beschrieben. Die mit den Rohrleitungsenden jeweils verbundenen Anschweißenden sind mit ringartig umlaufenden Anschlägen versehen, die auf der dem Kompensatorbalg abgewandten Seite eine Kugelzone aufweise. Des weiteren ist ein aus Ringflächen und einer rohrförmigen Mantelfläche bestehendes Gehäuse vorgesehen, wobei die Ringflächen mit den Kugelzonen der Anschläge korrespondierende Kugelzonen aufweisen, und der Mittelpunkt des die Kugelzonen bildenden Kreises in der Rohrleitungsachse zwischen den Anschlägen liegt.
- Ein derartig ausgebildeter Gelenk-Kompensator ist geeignet zur Aufnahme von niedrigen Drücken bis z. B. 10 bar. Bei größer werden Drücken werden die Reibkräfte zwischen den Kugelzonen so stark, dass eine Gelenkbewegung nicht mehr zu gewährleisten ist. Hohe Drücke pressen die Kugel- und Kegelflächen derartig gegeneinander, dass bleibende Verformungen auftreten und keine Gelenkbewegung mehr stattfinden kann. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Gelenk-Kompensators ist darin zu sehen, dass der Kompensatorbalg innendruckbelastet ist, wodurch der Kompensatorbalg in seiner Form sehr instabil ist. Des weiteren treten bei innendruckbelasteten Kompensatorbälgen Strömungsverluste und Probleme bei der Abführung von hohen Temperaturen das Transportmediums auf.
- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gelenk-Kompensator zu schaffen, der bei Vermeidung der genannten Nachteile insbesondere bei großen Nennweiten und hohen Drücken und ebenso hohen Temperaturen eine sichere Gelenk- oder Angular-Bewegung gewährleistet.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beide Rohrleitungsenden mit jeweils einem Gehäuseteil verbunden sind, die ineinandersetzbar und fest verbindbar sind, wobei ein Rohrleitungsende als Innenrohr eine ringförmige und nach außen gerichtet kugelförmig ausgebildete Fläche aufweist, die in der der kugelförmigen Fläche abgewandten Richtung und das Rohrleitungsende in Abstand teilweise umgebend mit einem Kompensatorbalg verbunden ist, der am Ende unter Bildung eines Ringspaltes mit dem Rohrleitungsende mit einer radial nach außen gerichteten Ringfläche versehen ist, und dass das andere Rohrleitungsende mit einem eine Ringfläche bildenden Anschweißende versehen ist, das eine mit der kugelförmigen Fläche korrespondierende Fläche mit zwei in Abstand angeordneten Ringdichtungen und einen den Kompensatorbalg in Abstand umgebenden äußeren Gehäusemantel aufweist, der mit der an den Kompensatorbalg anschließenden Ringfläche fest verbindbar ist.
- Die in Abstand zwischen den miteinander korrespondierenden Kugelflächen vorgesehenen Dichtungen ermöglichen, dass dieser Bereich gegen jeden Druck abgedichtet nur den atmosphärischen Druck aufweist. Der in der Rohrleitung bis zu den inneren Ringdichtungen anstehende Mediendruck wird über mindestens eine Bohrung in den äußeren, zwischen Gehäusemantel und Kompensatorbalg gebildeten Ringraum geführt. Der im Ringraum dann anstehende Druck drückt die korrespondierenden Kugelflächen gegeneinander. Die durch den Durchmesser dm1 vorgegebene Fläche ist gleichgroß wie die durch die Durchmesser dm3 dm2 vorgegebene Fläche, so dass sich die Drücke gegeneinander aufheben und die Gelenkbewegung des inneren Gehäuseteiles gegenüber dem feststehenden äußeren Gehäuseteil nicht eingeschränkt wird. Beim Zusammenbau der ineinandersetzbaren Gehäuseteile wird der speziell für Angular-Bewegungen ausgelegte Kompensatorbalg mit einer Vorspannung versehen, wodurch die Ringdichtungen in Dichtposition gebracht werden. Der zwischen den Ringdichtungen unter atmosphärischem Druck stehende Bereich zwischen den miteinander korrespondierenden Kugelflächen kann über eine Bohrung mit Kugelhahn oder Messgerät überwacht werden.
- Eine besondere Gestaltung erfordern die rechwinklig zueinander in Abstand vorgesehenen Ausnehmungen für die Ringdichtungen sowie deren Ausführung. Der jeweils an einer Ringdichtung anstehende Mediendruck wirkt auf die Form der Dichtung und zwingt diese in eine ballige Form zur Anlage an die abzudichtenden Flächen. Die Gestaltung der Dichtung unter Einwirkung des Druckes verstärkt die progressive Dichtkraft. Das Material der Ringdichtungen ist den hohen Drücken und eventuellen Temperaturen angepasst.
- Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die mit der kugelförmigen Ringfläche des inneren Gehäuseteiles korrespondierende Fläche aus zwei unterschiedlich geneigten Kegelflächen besteht. Zwischen diesen miteinander korrespondierenden Flächen bilden sich selbsttätig zwei linienförmige, sogenannte metallische Abdichtungen. Eine mit derartigen Abdichtungen ausgestattete Einrichtung ist nicht unbedingt für hohe Drücke, aber vornehmlich für sehr hohe Temperaturen des Transportmediums geeignet. Es ist auch in dieser Ausführung von besonderer Bedeutung, dass der zum Druckausgleich benötigte Ringraum zwischen der äußeren Gehäusewandung und dem nach innen gerichteten Kompensatorbalg geeignet ist, über die große Oberfläche die entsprechenden Temperaturen abzuführen.
- Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist eine sogenannte schwimmende Kegel-Kugel- Abdichtung vorsehbar, bei der die kugelförmige Ringfläche des inneren Gehäuseteiles unter Bildung einer metallischen Dichtung mit einer Kegelfläche des äußeren Gehäuseteiles korrespondiert. Zur Aufnahme von entsprechenden Mediendrücken ist bei einer derartigen Ausführung allerdings eine feste Verlagerung eines Rohrleitungsendes erforderlich.
- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im nachfolgenden näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines Gelenk-Kompensators im Schnitt,
- Fig. 2 eine detaillierte Darstellung einer Ringdichtung und
- Fig. 3-5 verschiedene Ausführungen von miteinander korrespondierenden Flächen zwischen inneren und äußeren Gehäuseteilen.
- Der in Fig. 1 in schematisierter Form und im Schnitt wiedergegebene Gelenk- Kompensator besteht im wesentlichen aus zwei miteinander zu verbindenden Gehäuseteilen 3 und 4, die jeweils mit einem Rohrleitungsende 1, 2 fest verbunden sind. Der innere Gehäuseteil 1 weist am Ende in Richtung auf das Rohrleitungsende 2 einen Anschlag mit einer nach außen gerichteten ringförmigen Kugelfläche 5 auf. Auf der der Kugelfläche 5 abgewandten Seite ist ein ringförmig verlaufender Steg 6 angeordnet, an dem der Kompensatorbalg 7 angeschweißt ist. Am Ende des Kompensatorbalges 7 ist dieser mit einer radial nach außen gerichteten Ringfläche 9 ebenfalls durch Verschweißen fest verbunden. Die Ringfläche 3 bildet mit dem als Innenrohr 10 ausgebildeten Rohrleitungsende 1 einen Ringspalt 8.
- Der äußere Gehäuseteil 4 besteht im wesentlichen aus einem mit dem Rohrleitungsende 2 fest verbundenen und radial nach außen gerichteten, eine Ringfläche bildenden Anschweißende 11, das eine nach innen gerichtete und mit der Kugelfläche 5 des inneren Gehäuseteiles 3 korrespondierende Fläche 12 aufweist. Diese ringförmige Fläche 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls kugelförmig ausgebildet. Zwischen den miteinander korrespondierenden Flächen 5 und 12 sind in Abstand und rechtwinklig zueinander eine innere und eine äußere Dichtungsausnehmung 17 (Fig. 2) angeordnet, die zwei ringförmig verlaufende Dichtungen 13 und 14 aufnehmen. An das Anschweißende 11 schließt sich ein äußerer Gehäusemantel 15 an. Beim Zusammenbau der beiden Gehäuseteile 3, 4 wird der innere Gehäuseteil 3 unter Berücksichtigung einer Vorspannung für den Kompensatorbalg 7 in den äußeren Gehäuseteil 4 eingesetzt und die Kugelfläche 9 wird mit dem Gehäusemantel 15 verschweißt.
- Durch die Vorspannung des Kompensatorbalges 7 werden die Ringdichtungen 13 und 14 in eine entsprechende Dichtposition gebracht. Über die Bohrung 18 strömt das Transportmedium aus der Rohrleitung in den von Gehäusemantel 15 und Kompensatorbalg 7 gebildeten Ringraum. Die in Abhängigkeit der unterschiedlichen Durchmesser dm1, dm2 und dm3 sich ergebenden Kräfte tragen durch die Formel F1 = F3 - F2 dazu ber, dass ein Druckausgleich geschaffen wird. In dem Bereich zwischen den miteinander korrespondierenden Flächen 5 und 12, der durch die innere und äußere Ringdichtung 13, 14 abgedichtet ist, herrscht atmosphärischer Druck, der eine problemlose Angular- oder Gelenkbewegung der beiden Rohrleitungsenden 1, 2 gegeneinander erlaubt. Der Bereich, in dem atmosphärischer Druck herrscht, kann über eine Kontrollleitung 16 mit Kugelhahn oder Messgerät überwacht werden.
- In Fig. 2 ist im Detail die den Bereich zwischen den Flächen 5 und 12 abdichtende Ringdichtung 13 dargestellt. Die Ausnehmungen 17 für die äußere und innere Ringdichtung 13, 14 stehen rechtwinklig zueinander. Die Ausnehmungen 17 sind so gestaltet, dass der anstehende Druck die Dichtung 13 unter Erwirkung einer progressiven Dichtkraft an die entsprechende Fläche 5 drückt.
- In Fig. 23 ist das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Gelenk-Kompensators ausschnittsweise vergrößert wiedergegeben. Der in Fig. 1 angeordnete Kreisbogen weist einen auf der Rohrleitungsachse liegenden Mittelpunkt M auf. In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel angedeutet, bei dem die kugelförmige Ringfläche 5 mit einer Fläche 12 korrespondiert, die zwei unterschiedlich geneigte Kegelflächen aufweist, wodurch zwei sogenannte metallische Dichtungen gebildet werden.
- In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gelenk-Kompensators angedeutet, bei dem die mit der kugelförmigen Ringfläche 5 korrespondierende Fläche 12 unter Bildung einer metallischen Dichtung 19 kegelförmig ausgebildet ist. Bezugszeichenliste 1 Rohrleitungsende
2 Rohrleitungsende
3 Gehäuseteil
4 Gehäuseteil
5 Kugelfläche
6 Steg
7 Kompensatorbalg
8 Ringspalt
9 radiale Ringfläche
10 Innenrohr
11 Anschweißende
12 korrespondierende Ringfläche
13 Ringdichtung
14 Ringdichtung
15 Gehäusemantel
16 Kontrollbohrung
17 Dichtungsausnehmung
18 Bohrung
19 metallische Dichtung
Claims (6)
1. Gelenk-Kompensator für Rohrleitungen, insbesondere zum Transport von
gasförmigen oder flüssigen Medien, bei dem die gegeneinander abwinkelbaren
Rohrleitungsenden in einem einen Kompensatorbalg aufnehmenden zylindrischen Gehäuse
angeordnet sind und an mindestens einem Rohrleitungsende eine ringförmig
ausgebildete Kugelfläche sowie innerhalb des Gehäuses eine mit der Kugelfläche
korrespondierende Fläche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass beide
Rohrleitungsenden (1, 2) mit jeweils einem Gehäuseteil (3, 4) verbunden sind, die
ineinandersetzbar und fest verbindbar sind, wobei ein Rohrleitungsende (1) als Innenrohr
(10) eine ringförmige und nach außen gerichtet kugelförmig ausgebildete Fläche (5)
aufweist, die in der der kugelförmigen Fläche (5) abgewandten Richtung und das
Rohrleitungsende (1) in Abstand teilweise umgebend mit einem Kompensatorbalg
(7) verbunden ist, der am Ende unter Bildung eines Ringspaltes (8) mit dem
Rohrleitungsende (1) mit einer radial nach außen gerichteten Ringfläche (9) versehen ist,
und dass das andere Rohrleitungsende (2) mit einem eine Ringfläche bildenden
Anschweißende (11) versehen ist, das eine mit der kugelförmigen Fläche (5)
korrespondierende Fläche (12) mit zwei in Abstand angeordneten Ringdichtungen (13,
14) und einen den Kompensatorbalg (7) in Abstand umgebenden äußeren
Gehäusemantel (15) aufweist, der mit der an den Kompensatorbalg (7) anschließenden
Ringfläche (9) fest verbindbar ist.
2. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
zwischen dem äußeren Gehäusemantel (15) und dem Kompensatorbalg (7) gebildete
Ringraum über Bohrungen (18) mit dem unter Druck stehenden Transportmedium
verbunden und der zwischen den miteinander korrespondierenden Flächen (5, 12)
gebildete und durch die Ringdichtungen (13, 14) begrenzte Raum drucklos sind.
3. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
teilweise den inneren Gehäuseteil (3) bildende Kompensatorbalg (7) über einen Steg (6)
mit der ringförmigen Kugelfläche (5) und am andere Ende mit der Ringfläche (9)
fest verschweißt verbunden ist.
4. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in den
äußeren Gehäuseteil (4) und der innere Gehäuseteil (3) unter Vorspannung des
Kompensatorbalges (7) fest miteinander verbindbar angeordnet sind.
5. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der
kugelförmig ausgebildeten Fläche (5) korrespondierenden Fläche (12) unter
Bildung zweier metallischer Dichtungen (19) zwei unterschiedlich geneigte
Kegelflächen aufweist.
6. Gelenk-Kompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der
kugelförmig ausgebildeten Fläche (5) korrespondierende Fläche (12) unter Bildung
einer metallischen Dichtung (19) als Kegelfläche ausgebildet ist.
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2002
- 2002-04-30 DE DE2002119469 patent/DE10219469B4/de not_active Expired - Fee Related
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DE10219469B4 (de) | 2004-08-05 |
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