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Die Erfindung betrifft einen Axialkompensator mit zwei teleskopisch
ineinander gesteckten Rohren und einer Rollringdichtung.
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Bei vorbekannten Kompensatoren obiger Gattung sind die Außenwand des
Innenrohres und die Innenwand des Außenrohres sowie der Rollring glatt ausgeführt,
z. B. bei einer Verbindung für Rohrleitungen gemäß der deutschen Patentschrift 908
691. Der Nachteil bei glatten dichtenden Flächen und Rollringen wird vor allem darin
gesehen, daß bei größeren Druckdifferenzen zwischen dem Innenraum der Rohre und
dem Außenraum der Rohre die Rollringe aus dem Zwischenraum zwischen den koaxialen
Rohren hinausgedrückt werden können und dadurch die Verbindung nicht mehr dicht
ist. Diesen Nachteil hat man dadurch zu überwinden versucht, daß man die Enden des
Spaltes zwischen den beiden koaxialen Rohren verengte, so däß der Rollring bei Überdruck
von einer Seite an dieser Verengung aufgefangen wurde (deutsche Patentschrift 897
785). Es ist auch bekannt, in Nuten im äußeren Rohr besondere Auffangelemente für
den Rollring einzusetzen (deutsche Patentschrift 1164 766). Des weiteren
ist bekannt, den Rollring nicht rund, sondern elliptisch auszuführen und der Innenwand
des Außenrohres eine solche Form zu geben, daß der Rollring in zwei Stellungen von
Außenrohr zu Innenrohr stabile Lagen hat (deutsche Patentschrift 899 580). Weiterhin
ist eine Rohrverbindung bekannt, bei der eine Rohrmuffe, deren Innenfläche gewellt
und konvergierend von außen nach innen verläuft, über einen Rohrstutzen geschoben
ist, dessen Außenfläche gewellt ist und divergierend vom Ende an verläuft (britische
Patentschrift 9765/1893).
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Allen bekannten Vorrichtungen ist der Nachteil gemeinsam, daß sie
nur eine sehr beschränkte Längsbewegung der Rohrleitungen gegeneinander zulassen,
und darum nur sehr geringe Längenänderungen der Rohrleitungen kompensieren können.
Bei den Rohrverbindungen nach den deutschen Patentschriften 897 785 und
1164 766 ist eine Längenkompensation durch Abrollen des Gummiringes zwischen
dem Außen- und dem Innenrohr nicht mit Sicherheit möglich, und es kommt notwendigerweise
zu einem Rutschen des Innenrohres über den Rollgummiring, wenn dieser durch die
Druckdifferenz zwischen Innen-und Außenrohr in eine ungünstige Endlage gedrückt
wurde, was zum Verschleiß der Rollgummidichtung und zum Undichtwerden der Dichtung
führt.
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Bei der Ausführungsform nach der britischen Patentschrift 9765/1893
rollt der Dichtungsring im Falle der Axialverschiebung der Rohre nicht ab, sondern
er wird teilweise wandern und teilweise seine Form verändern. Wenn beispielsweise
die Spitzen des Stutzens mittig zu den Wellentälern der Muffe stehen, wird der Dichtungsring
eingequetscht und eine nierenförmige Gestalt annehmen. Es liegt also nur eine kraftschlüssige
und nicht noch zusätzlich eine formschlüssige Verbindung vor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Längenkompensator
der obigen Gattung zu schaffen, bei dem eine beliebig weite Verschiebung der an
den Kompensator angeschlossenen Rohre in axialer Richtung möglich ist, bei dem der
Rollring durch einen Differenzdruck zwischen dem Innen-und dem Außenraum der Rohre
nicht in einer Richtung verschoben wird und bei dem ein Gleiten des Rollringes über
eine oder beide Rohrflächen mit Sicherheit vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein profilierter
Rollring mit einer entsprechend profilierten Außenfläche des Innenrohres und einer
entsprechend profilierten Innenfläche des Außenrohres in jeder Lage der Rohre formschlüssig
im Eingriff steht.
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Im einzelnen kann der Längenkompensator nach der Erfindung in folgender
Weise besonders vorteilhaft ausgestaltet sein.
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Um ein Herausdrücken des Rollrings auch bei sehr großen Druckdifferenzen
zwischen dem Raum im Innern der Rohre und dem äußeren Rohr mit Sicherheit zu vermeiden,
wird der formschlüssige Eingriff des Rollrings mit den Rohrflächen durch Umfangsnuten
mit abgeschrägten Wänden in der Oberfläche des Rollrings und durch ringförmig verlaufende
Nuten gleicher Querschnittsform in der- Außenfläche des Innenrohres und der Innenfläche
des Außenrohres bewirkt. Die Abschrägung der Wände der Nuten führt zu einem sicheren
Schnäbeln der Nuten des Rollrings mit den Nuten _ der Rohre. Bei der Axialverschiebung
des Außenrohres gegenüber dem Innenrohr rollt der Ring unter Vermeidung gleitender
Reibung über die Rohrflächen ab und dichtet vornehmlich an den- abgeschrägten Wänden
der Nuten..
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Bei Längenkompensatoren für Rohre geringeren Durchmessers empfiehlt
die Erfindung, den formschlüssigen Eingriff durch besonders wirtschaftlich, z. B.
durch Rollen oder Schneiden, herzustellende Gewinde in den Dichtungsflächen der
Rohre zu bewirken. Die Anpassung des Rollrings an die Gewinde wird erreicht durch
ein Innengewinde im Außenrohr und durch ein Außengewinde mit gleicher Steigung und
entgegengesetztem Richtungssinn auf dem Innenrohr. Im Rollring werden Umfangsrillen
angebracht, die gleiche Querschnittsform wie die der Gewinde auf den Rohren haben.
und die um eine Rille längs des Umfangs des Rollrings im Sinne des Gewindes im Außenrohr
versetzt sind.
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Bei dem Läagenkompensator nach der Erfindung kann der Hubweg beliebig
lang gemacht werden durch entsprechende Länge des profilierten Teiles in den Flächen
der Rohre. Bei Längsverschiebung der Rohre gegeneinander treten durch die Verformung
des Rollrings beim Rollvorgang nur sehr geringe, vom Verschiebungsweg unabhängige
Rückstellkräfte auf. Wegen der Vermeidung gleitender Reibung zwischen dem Dichtelement,
dem Rollring und den Rohren ist der Rollringverschleiß sehr gering und die Dichtheit
des Kompensators über lange Betriebszeiten ohne Wartung zuverlässig gesichert.
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Im folgenden wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen an Hand
von Zeichnungen erläutert. Es zeigt im einzelnen die F i g.1 einen Längenkompensator
mit formschlüssigem Eingriff durch Ringnuten und F i g. 2 einen Längenkompensator
mit formschlüssigem Eingriff durch Gewindenuten.
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Der Rollring 1, 2 steht mit der Außenfläche des Innenrohres3 und der
Innenfläche des Außenrohres 4 formschlüssig im Eingriff.
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Nach der F i g.1 wird der Eingriff bewirkt durch Umfangsnuten 5 im
Rollring 1, die abgeschrägte Wände 6 aufweisen, und durch ringförmig verlaufende
Nuten 7, 8 gleicher Querschnittsform in der
Außenfläche des Innenrohres
3 und der Innenfläche des Außenrohres 4.
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Gemäß der F i g. 2 wird der formschlüssige Eingriff bewirkt durch
Rechtsgewindenuten 9 im Außenrohr 4, Linksgewindenuten 10 auf dem
Innenrohr 3,
die beide gleiche Steigung haben und durch Umfangsrillen 11 gleicher
Querschnittsform auf dem Rollring 2, wobei beim Zusammenfügen der beiden Enden 12
und 13 des Rollrings das Ende 13 gegenüber dem Ende 12 um eine Rille im Uhrzeigersinn
versetzt ist. Dadurch ergibt sich auf dem Flächenteil des Rollrings, der jeweils
am Außenrohr 4 anliegt, eine Steigung der Rillen im Sinne eines Rechtsgewindes und
gleichzeitig für den Teil des Rollrings, der am Innenrohr anliegt, eine Steigung
im Sinhe eines Linksgewindes.
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Nach F i g. 1 kann z. B. eine Lippendichtung gegenüber einem glatten
Innenrohrtei115 gegen Staub abdichten; die gleiche Funktion kann ein glatter Rollring
16 zwischen glatten Teilstücken 17, 18 des Innenrohres 3 und des Außenrohres
4 erfüllen.