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Flanschkupplung für zwei sich um eine gemeinsame. Achse drehende Hohlwellen
Die Erfindung betrifft eine Flanschkupplung für zwei sich um eine gemeinsame Achse
drehende Hohlwellen, die zur Zu- bzw. Ableitung eines strömenden Druckmediums dienen,
wobei eine der Hohlwellen durch die Kupplung von der anderen Hohlwelle angetrieben
und über eine Dichtungsvorrichtung an eine feststehende Leitung angeschlossen ist.
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Auf dem Gebiet der einfachen Rohrverbindungen ist eine Verbindung
bekannt, bei der ein fest mit dem einen Rohrende verbundener Flansch mit einem axial
verschieblich auf dem anderen Rohrende aufgesetzten Flansch über mehrere auf den!
Umfang verteilte Bolzen verschraubt wird, Die radial innen liegende Auflagefläche
des beweglichen Flansches ist konisch in Richtung zum freien Rohrende sich ausweitend
ausgebildet. Über die Konusfläche liegt der bewegliche Flansch auf entsprechenden
konischen Außenflächen mehrerer um das» Rohr greifender Ringsegmente auf, deren
zylindrische Innenfläche auf der Grundfläche einer in das Rohr im Bereich des Rohrendes
eingearbeiteten Ringnut aufliegt. Das freie Ende des mit dem festen Flansch versehenen
Rohres weist eine Ausnehmung auf, in die das freie Ende des anderen Rohres eingreifen
kann. Bei dieser Verbindung ist ein metallischer Dichtungsring vorgesehen, dessen
Querschnitt spiegelbildlich nach beiden Seiten konisch verläuft und der in entsprechende
konische Ausnehmungen an den Rohrenden einzulegen ist.
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Beim Schließen dieser Verbindung wird jedoch der metallische Dichtring
zur Abdichtung verformt und setzt von einem bestimmten Augenblick der weiteren Verschraubung
Widerstand entgegen, so daß zwar ein für eine ausreichende Abdichtung, nicht aber
für eine Drehmomentübertragung genügend fester Sitz erreichbar ist. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß die freien.Enden der mit dem beweglichen Flansch versehenen
Rohre durch die zur Aufnahme des Dichtringes bestimm en Ausnehmungen geschwächt
sind und daher beim Transport bzw. bei der Lagerung leicht beschädigt werden.
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Es ist eine weitere gewöhnliche Rohrverbindung bekannt, bei der zwei
mutternartig auf die Rohrenden aufgeschraubte Flansche über Bolzen miteinander verbunden
werden. Beide Rohrenden sind derartig mit Ausnehmungen versehen, daß sie zapfenartig
ineinandergreifen, wobei zwischen die radial innen liegenden Stimflächen eine gewöhnliche
Dichtung eingepreßt ist. Auch diese Rohrenden sind infolge der Ausnehmungen geschwächt
und daher leicht Beschädigungen ausgesetzt; außerdem ist die Abdichtung wegen des
unmittelbaren Aneinanderstoßens der Flansche von der Genauigkeit der Herstellung,
insbesondere der Ausnehmungen abhängig. Auch diese Verbindung ist, nicht zuletzt
wegen der aufgeschraubten Flansche, zur Übertragung eines Drehmomentes von einem
Rohr auf das andere nicht geeignet.
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Die Erfindung geht demnach von der Aufgabe aus, eine Flanschkupplung
zu schaffen, durch die zwei Rohre, d. h. zwei sich um eine gemeinsame Achse
drehende Hohlwellen derart verbunden werden können, daß sie einmal hochdrucksicher
abgedichtet sind, Drehmomente von einem Rohr auf das andere übertragen werden können
und schließlich die Rohrenden nicht durch irgendwelche Ausnehmungen geschwächt sind.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung unter Kombination an sich bekannter
Merkmale dadurch, daß die erste Hohlwelle an ihrem freien Ende in einer Ringnut
einen aus Segnienten bestehenden, außen konischen Ringbund trägt, auf dem ein Losflansch
mit einer dem Ringbund entsprechenden konischen Innenbohrung sitzt, während die
zweite Hohlwelle mit einem Festflansch versehen ist, der zur Aufnahme des freien
Endes der ersten Hohlwelle eine ringförmige Aussparung mit flachem Boden aufweist,
deren Tiefe geringer ist als der Abstand der Ringnut vom Ende der ersten Hohlwelle,
und daß zwischen dem Boden der Aussparung des Festflansches und der Stimfläche der
ersten Hohlwelle eine flache Dichtungspackung angeordnet. ist.
Durch
die komsche Ausbildung.-det Auflageflächen des beweglichen Flansches sowie
der Ringsegmente im Zusammenhang damit, daß die Tiefe der Ausnehmung geringer
ist als der Abstand der Ringnut vom, Ende der ersten Hohlwelle, kann die Rohrverbindung
unabhängig von der Herstellgenauigkeit so weit festgespannt werden, wie es für eine
starke, einer Drehmomentübertragung bei gleichzeitiger sicherer Ab-
dichtung
fähige Verbindung erforderlich ist. Die Ausbildung der Ausnehmung in dem festsitzpnden
Flansch gestattet es, die mit dem losen Flansch zusammenwirkenden freien Rohründen
ohne' irgendwelche Ausnehmungen auszubilde6.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend ini Zusammenhang_
mit der Zeichnung beschrieben. Es stellt dar Fig. 1 einen zentralen Vertikalteilschnitt
durch- eine Anlage, in die eine der Erfindung gemäße Flanschkupplung eingesetzt
ist- und die eine Trockentrommel umfaßt, Fig. 2 eine Darstellung einer Kupplung
gemäß der Erfindung im Schnitt; - - -Fig. 3 eine Sti-mansicht der
Ausführungsform nach Fig. 2 ün Schnitt nach der Schnittlinie 2-2,-Fig. 4 eine der
Fig. 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsforin der Erfindung, Fig,
5 eine der Fig,--3 ähnliche Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 4-Fig.
6 eine Frontansicht eines konischen Ringbundesund Fig. 7 einen senkrechten
Schnitt durch den Ringbund nach Fig. 6 längs der Schnittlinie 6-6.
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In Fig. 1 ist als Beispiel ein -Teil einer Anlage darb gestellt,
der Kuppluftgen nach der Erfindung zugeordnet sein können. Die Anlage weist eine
Trockentrommel auf, die in bekannter Weise mit einem Kondensatabscheider vergehen,
ist. Diese Trockentrommel 10 ist mit einer eTindrischen Außenfläche 12, die
durch Endteile 14 und 16 in ihrem Abstand gehalten und getragen wird, versehen.
Mehrere- mit radialein Abstand eingesetzte Verbindungsbolzen 18 geben den
Endteilen 14 und 16konstruktiven Halt; die Endteile 14 und 16 werden'ihrerseits
konzentrisch von Flansehen 20 und 22 getragen, die die mit ihnen aus einem Stück
bestehenden La gerte - ile 24 und 26 aufweisen, die ihrerseits von geeigneten
Lagern auf dem (nicht dargestellten) Maschinengestell getragen werden. Ein innenliegender
Flansch-28 trägt eine, zentral gelegene Tragwelle 30.
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Die in Fig. 1 als Beispiel gezeigte Abscheidevorrichtung der
Anlage,be sitzt einen Flanschtei132, der einen in der Mitte gelegenen Gewindeteil
34 und einen ausgebohrten Teil 3,6 besitzt, der seinerseits eine auswechselbare
Hülse 38 aufnimmt. Die-Hülse 38 und der mit Flanschen versehene Teil
32 weisen, wie bei 40, Durchlässe auf, so daß Frischdampf zugeführt werden
kann, und der durch die Leitung 42 und durch den das kol#r44 umgebenden Kanal zufließen
und durch den Durchlaß 40 -in das' Innere der Trommel ausströmen kann. Das
Rohr 44 ist bei 46 in den feststehenden Verteilerkopf 48 - eingeschraubt,
der die Drehverbindung 50 trägt. An seinem anderen Ende ist das Rohr in ein
Wälilerstück 52 des Abscheiders eingeschraubt; der- Wähler 52 weist
ämie "in der Mitte gelegene Kamme154 und emiein einzigen -Durchlaß 56
auf.
Er ist mit engeni Sitz in die Hülse 38 eingepaßt und durch die-Verbiddüng
des Rohres 44 mit dem feststehenden Teil 48 gegen Drehung gehalten. Inden init 'Flanschen
t - . . . versehenen - - Teil 32 sind mehrere sich radial erstreckende
Abscheiderrohre 58 eingeschraubt, die mit Kanälen 60, die radial ausgerichtet
sind, in Verbindung stehen; die Kanäle 60 befinden sich in dem Flanschteil
32 und der Hülse 38. Das durch den Verteiler 48 gehende Rohr 44 steht
mit einem Ablaßrohr 62 in Verbindung, das zu irgendeinem geeigneten Aufnahmebehälter
oder einem Auslaß für das aus der Trommel entfernte Kondensat führt.
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Ein allgemein mit 64 bezeichneter schnell lösbarer Kupplungssatz verbindet
die den Lagerteil 24 enthaltende Leitung mit einem drehbaren Verbindungsnippel oder
einem drehbaren Rohr 66, so daß die beiden wie eine Einheit zusammen
umlaufen können. Wenn die Trommel 10 in dieser Weise in den Lagerteilen 24
und 26 umläuft, rotiert die ganze Anordnung hintü der Leitung 66 einschließlich
derselben. Das Rohr 44 und der Abscheiderwähler 52 bleiben jedoch fest stehen,
'so daß 'nacheinander die am niedrigsten gelegenen Abscheiderrohre
58 mit der Kammer 54 über den Durchlaß 56 in Verbindung kommen, wodurch
der gewünschte Kondensatrücklauf durch das Rohr 44 und die Abgabe des Kondensates
durch das Rohr 62
erreicht Wird. Es ist also zu ersehen, daß der durch die
Leitung 42 eintretende Hochdruckdampf um die Außenteile des Rohres 44 streicht;
daraus ergibt sich, daß die Kupplungsanordnung 64 gegen ein Lecken des Hochdruckdampfes
abdichtet, während siegleichzeitig die Drehbewegung von der Trommel 10 auf
das Rohr 66 überträgt.
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.In Fig. 2 der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der
Rohrleitungskupplung nach der vorliegenden Erfindung abgebildet, in dem ein Rohr
66 in der Nähe eines seiner Enden 68 mit einer randumlaufenden, riiigförmigen
Vertiefung 70 versehen ist, die in einem Abstand vom Rohrende 68 angeordnet
ist. Ein aus Segmenten bestehender konischer Ringbund 72, der aus den Fig.
6- und 7 zu ersehen ist, weist den allgeineinen Querschnitt eines
Kegelstumpfes auf und besteht 'aus bogenförmigen Teilen, die in die Vertiefung
70 eingesetzt werden. Nach den Fig. 6 und 7 besteht er au s
iwei Halbringen. Natürlich kann die Anzahl der Ringsegmente verändert werden.
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Ein erster, mit mehreren auf dem Umfange rundum in' Abständen angeordneten
Durchgangslöchern 76
i,ersehener Ringflansch 74 umschließt den Ringbund
72 und weist eine kegelige Innenfläche 78 auf, die auf die Außenfläche
des Ringbundes 72 paßt.
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Ein* zweiter Ringflansch 80 ist mit einer innenliegenden kingnut-82
versehen, die in einem ringförnÜgen, Anstoßrand 88 endet, der seinerseits
parallel zur Fläche 86 liegt. In dieser Ringnut 82 ist eine Dichtung
89, die vom Ende 68 des Rohres 66 in ihrer Lage gehalten wird.
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Der Flansch 80 ist mit Gewindelöchern 90 für Stiftschrauben
92 versehen, die an ihrem einen Ende Gewinde -zum Einschrauben in die Gewindelöcher
90 und an ihrem anderen Ende Gewinde zur Aufnahme von Muttern 94 aufweisen,
wodurch die Flansche 74 und 80 gegeneinandergedrückt Werden. Der Flansch
80
ist siinerseits mit Löchern 96 versehen, die bei 98
Senkbohiungen
zur Aufnahme von Schraubenköpfen haben; die Sdhrauben100 sindin der üblichen Ausfühfung
mit sedliskantförinig ausgearbeiteten Köpfen 102 und mit Gewinde versehen zum Einschrauben
in die GewindelUlief 104 in- der- Leitung 106.
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.# Fig.'3, die einen Schnitt der Anordnung nach Fig. 2 voii links
gdsehen'darstellt, *ieigt die räumliche Anordnung
der Schrauben
auf deraUmfang der Flansche. Man sieht, daß die Stiftschrauben 92 in beiden
Flanschen mit gleichem Abstand angeordnet sind, desgleichen die Schrauben
100 auf ihrem Flansch. Dabei sind die Schrauben 100 gegenüber den
Bolzen 92 um eine halbe Teilung versetzt.
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In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erlmdung dargestellt,
in der der zweite Ringflansch 108 wieder mit Gewindelöchern 110 versehen
ist, die der Aufnahme der Stiftschrauben, wie in der Ausführungsform nach Fig. 2,
dienen. Der Flansch 108 ist im Abschnitt 112 mit Innengewinde versehen, mit
der er an eine Leitung oder an ein Gewinde tragendes Rohr 114 angeschraubt wird.
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Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß bei dieser Ausführungsform die
Anzahl der Stiftschrauben 92 zweimal so groß ist wie deren Anzahl in der
Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 und daß die zweite Verschraubung im
wesentlichen konzentrisch dazu angeordnet ist.
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Eine Kupplung nach der vorliegenden Erfindung kann wie folgt
zusammen und auseinandergebaut werden: Bei einer Kupplung nach der Fig. 2
wird der Flansch 80 so auf dem Ende der Leitung 106 angeordnet, daß
die Schraubenlöcher 96 und 104 in einer Flucht liegen und die Schrauben
100 eingeschraubt werden können. In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der
Flansch 106 mit seinem Innengewinde an die Leitung 114 angeschraubt.
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Im übrigen ist der Zusammenbau bei beiden Ausführungsformen der gleiche.
Die Dichtung 89 liegt in der Nut 82 gegen den Anstoßrand
88 an. Der Flansch 74 wird über das Ende 68 des Rohres 66 nach
links über die ringförmige Vertiefung 70 hinweggeschoben. Der konische Ringbund72
wird dann in die Vertiefung 70 eingesetzt und der Flansch 74 nach rechts
gezogen, bis er den Ringbund 72 umgibt und ihn in seiner Lage festhält. Das
Rohr 66 kann dann mit seinem Ende 68 in die Nut 82 eingesetzt
werden, bis es die Dichtung 89 berührt. Die Stiftschrauben 92 können
dann durch die Löcher im Flansch 74 in die Gewindelöcher in dem Flansch
80 bzw. 108 eingesetzt und die Muttern 94 angezogen werden.
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Es ist ersichtlich daß der konische Ringbund 72
nach Festziehen
der Muttern 94 in die Vertiefungen 70 gepreßt wird und sich gegen den dem
Ende 68 benachbarten Rand der Vertiefung 70 legt. Wenn auf diese Weise
das Ende 68 zur Anlage mit der Dichtung 89 gebracht worden ist und
diese Dichtung 89
dabei fest am Boden der Nut 82 angepreßt wird, wird
die Dichtung 89 von dem Flansch 80 umgeben, so daß sie nicht unter
dem Einfluß des hohen Druckes in der Leitung »hinausgeblasen« werden kann.
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Um die Kupplung auseinanderzubauen, werden die Muttern 94 abgenommen,
worauf der Flansch 74 nach links bewegt und der mehrteilige konische Ringbund
72 aus der Vertiefung 70 entfernt werden können. Genügt es, den linken
Teil der Rohrkupplung, wie er in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, zu entfernen,
kann dies ohne Abnahme der Flansche 80 bzw. 108 geschehen. Es bleiben
dann die Verschraubungen 100
bzw. 112 zusammengebaut.
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Das Rohr 66 kann einer Kupplung dieser Art angepaßt
werden, indem nur die Vertiefung 70 in die äußere Wand eines Normrohres eingearbeitet
wird. Die Bearbeitungstoleranzen sind nicht eng, da die einzige Druckberührung zwischen
den beiden Hälften der Kupplung durch eine Dichtung 89 gebildet wird, die
sich verformt und sich dadurch Unregelmäßigkeiten anpaßt.
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Die beiden Ausführungen nach Fig. 2 und 4 können mit Hilfe von Werkzeugen,
die nicht größer als übliche Schraubenschlüssel sind, zusammen- und auseinandergebaut
werden.
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Schließlich sei hervorgehoben, daß die Kupplung schnell und leicht
auseinandergenommen werden, im Betrieb nicht festfressen, sperren oder
klemmen kann und einfach instand zu halten ist.